CN107084784A - 一种移动式可升降四体船型水下测量平台 - Google Patents

一种移动式可升降四体船型水下测量平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动式可升降四体船型水下测量平台，属于海洋监测及水声测量技术领域，它包括：浮筒组件、上层框架、水听器安装支架、水下绞车、变压舱、控制舱、姿态航向压力传感器及锚泊组件；四个浮筒组件分别对称安装在上层框架底面的四个角处；四个水下绞车分别连接在浮筒组件的水下绞车安装底座上，并分别与四个锚泊组件连接；所述变压舱和控制舱分别连接在一个浮筒组件的浮力调节浮筒上；所述水听器安装支架安装在上层框架的顶面；姿态航向压力传感器安装在上层框架的H型框架的横梁的底面；本发明不仅能够完成预定海域预定水深的布放回收，还能够在水下保持稳定的姿态，通过搭载声学测量设备，保障舰艇噪声测量工作顺利完成。

Description

一种移动式可升降四体船型水下测量平台
技术领域
本发明属于海洋监测及水声测量技术领域，具体涉及一种移动式可升降四体船型水下测量平台。
背景技术
辐射噪声是潜艇最重要的作战性能指标之一。近年来，世界各海军强国都在大力发展安静型潜艇，而实艇的噪声测试是实现潜艇降噪的基础和前提。通过实艇噪声测量，可以评价潜艇噪声的真实水平；然后通过对噪声源进行分析，可以定位主要噪声设备，进而采取相应的降噪措施，还可以进一步对采取的降噪措施是否有效进行验证。
在大力发展低噪声潜艇的同时，各海军强国也愈发重视潜艇噪声测量技术的发展，为此不惜花费巨资建造海上潜艇噪声试验场及可移动式测量平台。如美国在东南阿拉斯加建立的潜艇水声试验场，法国和意大利海军设立的基于近场全息法的大型垂直线阵测试系统等。目前，我国的新型安静型潜艇的减振降噪技术也获得了快速的发展，辐射噪声强度不断下降，使得安静型潜艇的噪声测量已成为我国海军当前必须要尽快加以攻关解决的难题。建立潜艇水声试验场对于潜艇降噪具有关键作用，水声试验场的选址考虑的因素很多，如背景噪声低、水域宽阔和水深能满足潜艇水下机动要求、气象条件适合、距离潜艇母港尽可能近等，能满足以上条件的场地少之又少，而且规划论证、建设等周期长。而建造性能优异的移动式水下测量平台，搭载上先进的测量设备，即可以完成在预定海域预定水深的潜艇噪声测量工作，部分取代水声试验场的作用。因此，研制一种移动式可升降四体船型水下测量平台是非常必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种移动式可升降四体船型水下测量平台，不仅能够完成预定海域预定水深的布放回收，还能够在水下保持稳定的姿态，通过搭载声学测量设备，保障舰艇噪声测量工作顺利完成。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种移动式可升降四体船型水下测量平台，包括：浮筒组件、上层框架、水听器安装支架、水下绞车、变压舱、控制舱、姿态航向压力传感器及锚泊组件；
所述上层框架包括：H型框架、矩形框架及两个人行纵道；H型框架的两个横梁上均设有人行横道；所述矩形框架对称嵌装在H型框架的纵梁上，且沿H型框架的纵梁对称，两个人行纵道分别位于H型框架纵梁的两侧，并与所述纵梁平行，人行纵道的两端分别与H型框架的两个横梁连接，并与所述人行横道对接，人行纵道的中部与矩形框架连接；
所述浮筒组件用于给上层框架提供浮力支撑，包括：浮力调节浮筒和分别与浮力调节浮筒两端同轴对接的承压浮筒；其中，一个承压浮筒上设有用于将该测量平台固定岸边时的系缆桩、用于安装所述H型框架的横梁安装底座及水下绞车安装底座，另一个承压浮筒上设有用于安装所述矩形框架的另一个横梁安装底座；所述浮力调节浮筒内部安装有潜水泵，潜水泵通过穿出浮力调节浮筒的排水管与外界连通，且排水管上设有单向阀，浮力调节浮筒上设有与其内部相通的进水管和气管，所述进水管上设有用于调节浮力调节浮筒进水的电磁阀，所述气管上也设有用于调节浮力调节浮筒进、排气的电磁阀；
整体连接关系如下：所述上层框架水平放置，四个浮筒组件分别对称安装在上层框架底面的四个角处，且位于上层框架同侧的两个浮筒组件在同一直线上，位于上层框架不同侧的两个浮筒组件互相平行，其中，每个浮筒组件通过其两个横梁安装底座分别与上层框架的H型框架和矩形框架的横梁连接；四个水下绞车分别连接在浮筒组件的水下绞车安装底座上，并分别与四个锚泊组件连接，通过控制水下绞车的收、放缆后，锚泊组件固定所述测量平台，来调节该测量平台的工作深度，实现测量平台的升降；所述变压舱和控制舱分别连接在一个浮筒组件的浮力调节浮筒上；所述变压舱用于实现该测量平台电压的变压；所述控制舱用于控制该测量平台内的潜水泵、单向阀、电磁阀及水下绞车的工作；
所述水听器安装支架安装在上层框架的顶面，用于安装外部的水听器；姿态航向压力传感器安装在上层框架的H型框架的横梁的底面，用于检测该测量平台在水下所受的压力。
进一步的，所述水听器安装支架包括：横杆、安装条、安装卡带、水听器安装底座、U形卡箍及喉箍；所述安装条上加工有沿其长度方向的凹槽用于安装水听器；
两个以上横杆均匀分布在上层框架的顶面，并通过U形卡箍固定在上层框架的人形纵道上；每相邻的两根横杆之间均匀分布有水听器安装底座，水听器安装底座的两端分别通过安装卡带与横杆固定连接，均匀分布的横杆和均匀分布的水听器安装底座组成矩形网格状结构；安装条分别安装在水听器安装底座上，且每个安装条上分别安装有两个喉箍，用于将位于安装条凹槽内的水听器固定。
进一步的，所述锚泊组件包括：钢缆、转环、声学释放器、锚链、重力锚及抓力锚；
钢缆的一端与浮筒组件的系缆桩连接，另一端安装的转环通过卸扣与声学释放器的一端连接，声学释放器的另一端通过锚链与抓力锚连接，且锚链上通过卸扣安装有重力锚；其中， 锚链的两端分别通过卸扣与声学释放器和抓力锚连接。
有益效果：本发明由于采用模块化设计，由各组部件拼装而成，方便运输、存储；
由于采用四个浮筒组件对称安装形成的四体船型结构，既减小了测量平台在水面拖曳过程中的流体阻力，也提供了良好的耐波性能；
由于上层结构采用框架式设计，既能够减轻测量平台的重量，方便码头上的吊放和回收，又可以极大地减小测量平台在水下工作时的流体阻力，从而改善了锚泊系统的受力情况，保证测量平台的水中姿态稳定；
由于测量平台是可移动式的，且其工作深度可以通过水下绞车的收、放缆来调节，这样测量平台就可以根据测量任务的不同实现不同海域不同水深的布放回收；
由于测量平台的浮力通过浮力调节筒可以调节，这就可以保证在拖曳过程中测量平台具有足够的水线面积，从而保证水面状态的稳性，而在到达目标区域后再进行注水，将测量平台的浮力减小，以便通过水下绞车可以将其拉至预定水深处；
由于测量平台在水下是正浮力状态，这就保证了即使在测量平台发生故障的情况下，仍然可以通过声学释放器解脱锚泊系统，测量平台在自身的正浮力作用下上升至水面，从而保证了试验设备的安全。
附图说明
图1-3为本发明的结构组成图。
图4为本发明的浮筒组件结构组成图。
图5-6为本发明的浮力调节浮筒及其安装在其上的结构示意图。
图7-8为本发明的上层框架的结构示意图。
图9为本发明的水听器安装支架的结构示意图。
图10为图9的A向局部放大图。
图11为图9的B向的局部放大图。
图12为本发明的锚泊组件的结构示意图。
其中，1-浮筒组件，2-上层框架，3-水听器安装支架，4-水下绞车，5-变压舱，6-控制舱，7-姿态航向压力传感器，8-锚泊组件，9-承压浮筒，10-系缆桩，11-横梁安装底座，12-水下绞车安装底座，13-浮力调节浮筒，14-进水管，15-潜水泵，16-排水管，17-单向阀，18-电磁阀，19-气管，20-H型框架的横梁，21-人行纵道，22-H型框架的纵梁，23-矩形框架的横梁，25-矩形框架的纵梁，26-横杆，27-安装条，28-安装卡带，29-水听器安装底座，30-U形卡箍，31-喉箍，32-钢缆，33-转环，35-声学释放器，36-锚链，37-重力锚，38-抓力锚。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种移动式可升降四体船型水下测量平台，参见附图1-3，包括：浮筒组件1、上层框架2、水听器安装支架3、水下绞车4、变压舱5、控制舱6、姿态航向压力传感器7及锚泊组件8；
参见附图7-8，所述上层框架2包括：H型框架、矩形框架及两个人行纵道21；令H型框架两端较短的梁为横梁，中间较长的梁为纵梁；H型框架的两个横梁20上均设有人行横道；所述矩形框架通过法兰盘嵌装在H型框架的纵梁22上，且沿H型框架的纵梁22对称，两个人行纵道21分别位于H型框架纵梁22的两侧，并与所述纵梁22平行，人行纵道21的两端分别通过法兰盘与H型框架的两个横梁20连接，并与所述人行横道对接，人行纵道21的中部与矩形框架连接；其中，在本实施例中，所述矩形框架的横梁23的宽度为1m，矩形框架的纵梁25由两个6m三角梁组成；所述H型框架的纵梁22由两个6m矩形梁和四个7m矩形梁连接而成；每个所述人行纵道21由4个7m人行道、2个6m人行道及2个1m人行道连接而成；
参见附图4-6，所述浮筒组件1用于给上层框架2提供浮力支撑，包括：浮力调节浮筒13和通过法兰盘分别与浮力调节浮筒13两端同轴对接的承压浮筒9；其中，一个承压浮筒9上设有用于将该测量平台固定岸边时的系缆桩10、用于安装所述H型框架的横梁安装底座11及水下绞车安装底座12，另一个承压浮筒9上设有用于安装所述矩形框架的另一个横梁安装底座；所述浮力调节浮筒13内部安装有潜水泵15，潜水泵15通过穿出浮力调节浮筒13的排水管16与外界连通，且排水管16上设有单向阀17，浮力调节浮筒13上设有与其内部相通的进水管14和气管19，所述进水管14上设有电磁阀18，通过控制电磁阀18调节浮力调节浮筒13的进水，所述气管19上也设有电磁阀，控制浮力调节浮筒13的进、排气；
整体连接关系如下：所述上层框架2水平放置，四个浮筒组件1分别对称安装在上层框架2底面的四个角处，且位于上层框架2同侧的两个浮筒组件1在同一直线上，位于上层框架2不同侧的两个浮筒组件1互相平行，其中，每个浮筒组件1通过其两个横梁安装底座11分别与上层框架2的H型框架和矩形框架的横梁连接；四个水下绞车4分别通过螺栓连接在浮筒组件1的水下绞车安装底座12上，并分别与四个锚泊组件8连接，通过控制水下绞车4的收、放缆后，通过锚泊组件8固定所述测量平台，来调节该测量平台的工作深度，实现测量平台的升降；所述变压舱5和控制舱6分别通过螺栓连接在一个浮筒组件1的浮力调节浮筒13上；所述变压舱5用于实现该测量平台电压的变压；所述控制舱6用于控制该测量平台 内的潜水泵15、单向阀17、电磁阀18及水下绞车4的工作；
所述水听器安装支架3安装在上层框架2的顶面，用于安装外部的水听器；姿态航向压力传感器7安装在上层框架2的H型框架的横梁20的底面，用于检测该测量平台在水下所受的压力。
其中，参见附图9-11，所述水听器安装支架3包括：横杆26、安装条27、安装卡带28、水听器安装底座29、U形卡箍30及喉箍31；所述安装条27上加工有沿其长度方向的凹槽用于安装水听器；
两个以上横杆26均匀分布在上层框架2的顶面，并通过U形卡箍30固定在上层框架2的人形纵道21上；每相邻的两根横杆26之间均匀分布有水听器安装底座29，水听器安装底座29的两端分别通过安装卡带28与横杆26固定连接，均匀分布的横杆26和均匀分布的水听器安装底座29组成矩形网格状结构；安装条27分别通过螺钉安装在水听器安装底座29上，且每个安装条27上分别安装有两个喉箍31，用于将位于安装条27凹槽内的水听器固定；
参见附图12，所述锚泊组件8包括：钢缆32、转环33、声学释放器35、锚链36、重力锚37及抓力锚38；
钢缆32的一端与浮筒组件1的系缆桩10连接，另一端安装的转环33通过卸扣与声学释放器35的一端连接，声学释放器35的另一端通过锚链36与抓力锚38连接，且锚链36上通过卸扣安装有重力锚37；其中，锚链36的两端分别通过卸扣与声学释放器35和抓力锚38连接；转环33可以有效防止钢缆32的扭转。
该测量平台的布放流程如下：
第一步，布锚船将锚泊组件8运输至指定海域后，首先将锚泊组件8的钢缆32与系缆桩10连接的连接端捆绑上指示浮球，然后根据实际海流方向确定布锚的先后顺序，调整布锚船位置，按照锚点GPS坐标位置依次布放四个锚泊组件8；
第二步，将不带锚泊组件8的测量平台在码头上组装完后，然后整体吊放入水；入水后，由测量船将测量平台拖曳至指定海域，为了减小拖曳过程中测量船流场对测量平台的影响，拖缆长度约为300m；
第三步，当测量船到达锚泊区域后，测量船根据实际情况依次打捞起先前布放的锚泊组件8钢缆32上的指示浮球，将锚泊组件8上的钢缆32与水下绞车4通过快速接头连接；测量船通过复合缆与测量平台上的变压舱5和控制舱6连接，进而对变压舱5和控制舱6供电；
第四步，所有锚泊系统8与对应水下绞车4连接后，测量船离开，控制舱6启动电磁阀18，给浮力调节浮筒13注水，同时水下绞车4收缆直至缆索受力，所述测量平台刚好没入水中，此时，该测量平台受到2t的正浮力；停止水下绞车4的收缆，开始布放复合缆；
第五步，复合缆布放完毕后，监控计算机下发测量平台下降指令后，四台水下绞车4开始继续收缆，将测量平台拉入水中；与此同时监控计算机开始循环间隔询问工况信息，采集水下的测量平台的工作深度、平台姿态和航向信息；
第六步，当工作深度满足设定要求后，监控计算机下发测量平台停止下降指令，四台水下绞车4停止工作，但监控计算机保持询问工况信息，观察测量平台的姿态数据(姿态航向压力传感器7提供)，若测量平台姿态不满足设定要求，通过调整相应水下绞车4的收缆速度来进行水下的测量平台的姿态调整；由于测量平台自身的正浮力以及四台水下绞车4的钢缆拉力，使得即使在有流体阻力的作用下，测量平台仍然能够保持稳定，不影响水听器对目标物的噪声测量工作；
第七步，调整到测量平台的工作深度、平台姿态和航向信息均达到设定要求后，即可开始试验。
该测量平台的回收流程与布放流程相反，具体步骤如下：
第一步，监控计算机下发测量平台上升指令后，四台水下绞车4开始放缆，测量平台在自身浮力的作用下开始上浮；与此同时监控计算机开始循环间隔询问工况信息，采集水下的测量平台的工作深度、平台姿态和航向信息；
第二步，观察测量平台的姿态数据(姿态航向压力传感器7提供)，若测量平台姿态不满足设定要求，通过调整相应水下绞车4的收缆速度来进行水下的测量平台的姿态调整；
第三步，当测量平台浮出水面后，监控计算机下发停止下降指令，并保持询问工况信息；然后监控计算机下发开启潜水泵15和气管19上的电磁阀的指令，指令经控制舱6内的中心处理模块控制开启潜水泵15和气管19的电磁阀，潜水泵15开始将浮力调节浮筒13内部的水向外排，测量平台开始上升；
第四步，当水全部排出后，即可断电，回收复合缆；然后系好拖缆，解脱水下绞车4与锚泊组件8的快速接头，将测量平台与锚泊组件8松开，测量船将测量平台拖曳回港口；
第五步，对锚泊组件8单独回收。
如果在回收上浮过程中出现断电的意外情况，通过向声学释放器35发送指令，释放掉重力锚37，由于测量平台本身具有正浮力，其会缓慢上浮至水面，从而保证设备的安全。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种移动式可升降四体船型水下测量平台，其特征在于，包括：浮筒组件(1)、上层框架(2)、水听器安装支架(3)、水下绞车(4)、变压舱(5)、控制舱(6)、姿态航向压力传感器(7)及锚泊组件(8)；
所述上层框架(2)包括：H型框架、矩形框架及两个人行纵道(21)；H型框架的两个横梁(20)上均设有人行横道；所述矩形框架对称嵌装在H型框架的纵梁(22)上，且沿H型框架的纵梁(22)对称，两个人行纵道(21)分别位于H型框架纵梁(22)的两侧，并与所述纵梁(22)平行，人行纵道(21)的两端分别与H型框架的两个横梁(20)连接，并与所述人行横道对接，人行纵道(21)的中部与矩形框架连接；
所述浮筒组件(1)用于给上层框架(2)提供浮力支撑，包括：浮力调节浮筒(13)和分别与浮力调节浮筒(13)两端同轴对接的承压浮筒(9)；其中，一个承压浮筒(9)上设有用于将该测量平台固定岸边时的系缆桩(10)、用于安装所述H型框架的横梁安装底座(11)及水下绞车安装底座(12)，另一个承压浮筒(9)上设有用于安装所述矩形框架的另一个横梁安装底座；所述浮力调节浮筒(13)内部安装有潜水泵(15)，潜水泵(15)通过穿出浮力调节浮筒(13)的排水管(16)与外界连通，且排水管(16)上设有单向阀(17)，浮力调节浮筒(13)上设有与其内部相通的进水管(14)和气管(19)，所述进水管(14)上设有用于调节浮力调节浮筒(13)进水的电磁阀(18)，所述气管(19)上也设有用于调节浮力调节浮筒(13)进、排气的电磁阀；
整体连接关系如下：所述上层框架(2)水平放置，四个浮筒组件(1)分别对称安装在上层框架(2)底面的四个角处，且位于上层框架(2)同侧的两个浮筒组件(1)在同一直线上，位于上层框架(2)不同侧的两个浮筒组件(1)互相平行，其中，每个浮筒组件(1)通过其两个横梁安装底座(11)分别与上层框架(2)的H型框架和矩形框架的横梁连接；四个水下绞车(4)分别连接在浮筒组件(1)的水下绞车安装底座(12)上，并分别与四个锚泊组件(8)连接，通过控制水下绞车(4)的收、放缆后，锚泊组件(8)固定所述测量平台，来调节该测量平台的工作深度，实现测量平台的升降；所述变压舱(5)和控制舱(6)分别连接在一个浮筒组件(1)的浮力调节浮筒(13)上；所述变压舱(5)用于实现该测量平台电压的变压；所述控制舱(6)用于控制该测量平台内的潜水泵(15)、单向阀(17)、电磁阀(18)及水下绞车(4)的工作；
所述水听器安装支架(3)安装在上层框架(2)的顶面，用于安装外部的水听器；姿态航向压力传感器(7)安装在上层框架(2)的H型框架的横梁(20)的底面，用于检测该测量平台在水下所受的压力。
2.如权利要求1所述的一种移动式可升降四体船型水下测量平台，其特征在于，所述水听器安装支架(3)包括：横杆(26)、安装条(27)、安装卡带(28)、水听器安装底座(29)、U形卡箍(30)及喉箍(31)；所述安装条(27)上加工有沿其长度方向的凹槽用于安装水听器；
两个以上横杆(26)均匀分布在上层框架(2)的顶面，并通过U形卡箍(30)固定在上层框架(2)的人形纵道(21)上；每相邻的两根横杆(26)之间均匀分布有水听器安装底座(29)，水听器安装底座(29)的两端分别通过安装卡带(28)与横杆(26)固定连接，均匀分布的横杆(26)和均匀分布的水听器安装底座(29)组成矩形网格状结构；安装条(27)分别安装在水听器安装底座(29)上，且每个安装条(27)上分别安装有两个喉箍(31)，用于将位于安装条(27)凹槽内的水听器固定。
3.如权利要求1所述的一种移动式可升降四体船型水下测量平台，其特征在于，所述锚泊组件(8)包括：钢缆(32)、转环(33)、声学释放器(35)、锚链(36)、重力锚(37)及抓力锚(38)；
钢缆(32)的一端与浮筒组件(1)的系缆桩(10)连接，另一端安装的转环(33)通过卸扣与声学释放器(35)的一端连接，声学释放器(35)的另一端通过锚链(36)与抓力锚(38)连接，且锚链(36)上通过卸扣安装有重力锚(37)；其中，锚链(36)的两端分别通过卸扣与声学释放器(35)和抓力锚(38)连接。
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