CN109239674A - 多波束水下探头的船舷固定装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
多波束水下探头的船舷固定装置，包括水平固定钢板，其特征在于，所述水平固定钢板上布设有安装螺丝孔，内螺纹管套垂直安装在水平固定钢板上；调节螺杆安装在内螺纹管套内，调节螺杆的一端安装有旋转手杆，调节螺杆的另一端安装有挡板，所述挡板上安装有紧固抱环一，所述水平固定钢板上设有开口，所述开口内壁垂直设有槽钢，所述槽钢上布设一个或多个紧固抱环二。本发明的有益效果：本发明利用合理的结构设计，已在多项近岸浅水多波束调查项目中获得应用，实际应用中，该固定装置运输方便，安装和拆卸简便，可重复性使用好，固定的多波束水下探头安装角度控制较好，走航中探头晃动小，稳定性强，所采集的多波束数据质量较高，满足多波束野外调查的技术规范要求，且装置无故障率，可有效提高测量效率，适合推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种多波束水下探头的船舷固定装置，属于海洋测绘技术领域。
背景技术
水下水深地形、特征地貌与水底目标探测等，多采用多波束系统进行走航式全覆盖精细调查。多波束系统是现代水深地形测量的重要设备，该系统由多个传感器单元组合而成，包括水下发射和接收阵探头、甲板信号控制主机单元、三维姿态实时感应器和方位电罗经设备(目前一般采用二者合一的光纤罗经)、导航定位GPS系统以及综合数据采集系统等，多个单元设备间的正确安装与信号连通是保障多波束野外调查工作顺利完成的基础。
多波束野外调查正式工作跑航前，需要正确安装系统单元各设备部件，涉及多波束水下发射和接收阵探头安装、姿态和方位光纤罗经及GPS、控制主机等部件的安装和信号调试，其中水下发射和接收阵的安装尤为关键。按照多波束调查规范要求，水下发射和接收阵需要安装在调查船晃动最小的位置，且要保障两换能器阵沿船龙骨方向垂直安装，并控制水下探头安装后的Pitch、Roll、Yaw等参数值尽量最小。因此，多波束探头的现场安装是一项关键的技术工作，安装好坏，会直接影响多波束野外采集数据的质量。
多波束探头的船上安装，一般采用船底固定安装和船舷临时安装，也有个别调查船因带有舱内天井，可以灵活安装各种水下探头，包括多波束探头。船底固定安装适用于大型综合调查船，调查船于建造或维修改造期，预先在船底设计了合适尺寸的探头安装空间，相关探头安装调试好后可长时间固定在船底，工作中受干扰因素较小，该安装方式一般适用于远海大型综合调查船上。
在近岸浅水小型多波束调查任务中，大型综合调查船固定安装的多波束设备不适合在近岸浅水中使用，实际工作一般是在工作海域附近租用当地合适渔船，再将多波束探头临时安装于租用渔船的船舷合适位置。这种临时安装多波束探头工作存在多个技术考验，第一考验是如何安全固定水下探头，第二是如何保障水下探头的安装角度符合要求，第三是工作中发现安装角度过大如何简单有效的进行微调整，第四是如何保障现场的安装和拆卸尽量简单。
在野外探测中，受临时租用小型渔船的限制，多波束探头的安装成为棘手问题。船舷边的临时安装目前一般采用电焊固定支架的方法，先在安装位置电焊上几个固定支架，再将连接多波束探头的专用杆固定在支架上。这种方法对稍大型上百吨位的铁质船较适用，却不适用于几十吨位的小型渔船，特别是木质船，这类船的船舷边不适合电焊固定支架。
近岸浅水多波束调查工作，如何保障水下探头在小型渔船上的有效安装非常重要，目前还未见可重复使用的灵活固定装置。因此，设计一种应用于小型渔船上并能够灵活安装多波束水下探头的通用固定装置，对近岸浅水区的多波束水深地形调查工作非常有意义。
本申请专利基于近岸浅水多波束实际调查工作经验，结合已使用过的多种小型渔船类型，从几十吨位至几百吨位的铁质船或简易木质船，发明设计了一种能重复使用且操作简便、可实现灵活安装并固定多波束水下探头的简易装置。
发明内容
本发明主要解决小型船只上多波束探头的固定安装问题，避免常规电焊接方法对船舷的严格要求，以及解决常规支架焊接方法只能一次性使用的缺陷。本专利所设计的装置能够重复应用在各种小型船只上，还可实现对多波束探头及连接杆的灵活安装功能，同时还可对安装好的水下探头进行可控微调，保障多波束探头的安装符合调查规范要求，并方便安装设备的拆卸工作。
本发明的具体技术方案如下：
多波束水下探头的船舷固定装置，包括水平固定钢板，其特征在于，所述水平固定钢板上布设有安装孔，内螺纹管套垂直安装在水平固定钢板上；调节螺杆安装在内螺纹管套内，调节螺杆的一端安装有旋转手杆，调节螺杆的另一端安装有挡板，所述挡板上安装有紧固抱环一，所述水平固定钢板上设有开口，所述开口内壁垂直设有槽钢，所述槽钢上布设一个或多个紧固抱环二。
所述紧固抱环一和紧固抱环二内还紧固安装有多波束连接杆。多波束连接杆的底端安装有水下探头，所述紧固抱环一和紧固抱环二为U型紧固抱环。
基于上述装置，本发明还提出一种多波束水下探头的船舷固定装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤，
1)在船舷上安装支撑钢板，并在支撑钢板开设圆孔，圆孔的大小及孔距和安装孔相同；
2)将装置布设在船舷上，通过将紧固螺栓锁紧在水平固定钢板的安装孔及支撑钢板的圆孔上将装置整体固定；
3)安装多波束探头时，将多波束探头安装至多波束连接杆的底端，将调节螺杆旋转出船舷外一定距离，当多波束探头连接杆子套进挡板后，再将紧固抱环二安装在槽钢上，将紧固抱环一锁紧在挡板上，紧固抱环二锁紧在槽钢上，此时多波束探头便被固定完成，最后在多波束连接杆的底端系紧前后拉钢缆及船底兜底钢缆；
4)基于步骤3)，根据测量需要对水下探头的安装角度进行横向偏差角(Roll值)、纵向偏差角(Pitch值)、方位偏差角(Yaw值)进行微调，其中Roll值的安装角度可以通过微调装置上的调节螺杆，通过人力旋进或旋出一点螺纹距离，就可实现调整相应的Roll值；Pitch值可以通过调整多波束连接杆底端系紧的前后钢缆，微调多波束探头的前后角度；Yaw值的调整，可以通过松动固定装置上抱紧多波束连接杆的紧固抱环一和紧固抱环二，然后利用起子工具穿进多波束连接杆顶端的螺丝孔中细微转动多波束连接杆，就可实现对水下多波束探头方位角的微调，调整好后随即拧紧紧固抱环一和紧固抱环二上的螺丝，避免杆子的松动和多波束探头安装角度的变化；
5)将多波束探头的信号线连接至信号控制设备，通过设置好采集软件的相关参数，开始进行数据采集作业。
本发明的有益效果：本发明利用合理的结构设计，已在多项近岸浅水多波束调查项目中获得应用，实际应用中，该固定装置运输方便，安装与拆卸简便，可重复性使用好，固定的多波束水下探头安装角度控制较好，走航中探头晃动小，稳定性强，所采集的多波束数据质量较高，满足多波束野外调查规范的技术要求，且该装置无故障率，可有效提高测量效率，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明多波束水下探头的船舷固定装置的侧视图；
图2为本发明多波束水下探头的船舷固定装置的结构图；
图3为图2的另一个视角方向的结构图。
具体实施方式
实施例1
如图所示，多波束水下探头的船舷固定装置，包括水平固定钢板7，所述水平固定钢板7上布设有安装孔11，水平固定钢板7长方形，长宽50cm×30cm，钢板厚度3cm，钢板上设计有两排共10个螺丝孔，用于螺栓固定该钢板在船舷上与支撑钢板安装连为一体。
内螺纹管套10垂直安装在水平固定钢板7上，调节螺杆9安装在内螺纹管套10内；内螺纹管套10是上面重量的主要支撑点，水下多波束探头及连接杆的重量支撑都在该内螺纹管套10上，因此，内螺纹管套10的圆柱钢材质和焊机技术都需要过硬，设计能承受100吨左右的冲击力。内螺纹管套10其外径在15cm，内径10cm，厚度5cm，长度有15cm。通过该中空内部带螺纹的水平圆形钢套，将可调节螺杆9环抱其中，并一起承担多波束探头与连接钢的所有重量，调节螺杆9的直径在9-10cm范围内，全实心，长度80cm，其中60cm长度为全螺纹结构，实现调节螺杆在水平中空内螺纹管套10内的进出调节，方便野外多波束探头连接杆的安装与连接杆垂直角度的调节。
调节螺杆9的一端安装有旋转手杆8，调节螺杆9的另一端安装有挡板12，调节螺杆9的一端套上一根实心钢棍作为旋转手杆8，钢棍长度50cm，直径2cm，其两头直径4cm，工作中可以避免钢棍从调节螺杆孔中脱落，钢棍可以在螺杆端头的孔中自由活动，方便工作中人力旋转调节螺杆9。调节螺杆9的另一头焊接了固定多波束连接杆的挡板12，挡板12两头开有固定螺丝孔，可安装一定长度和直径的螺丝，当多波束连接杆套进来后，可以在螺丝杆上套上U型钢制抱环一2，并拧上螺丝帽，就可以牢固的固紧多波束连接杆，防止其滑落及晃动。所述挡板12上安装有紧固抱环一2，所述水平固定钢板7上设有开口14，所述开口14内壁垂直设有槽钢6，所述槽钢6上布设一个或多个紧固抱环二3。所述紧固抱环一2和紧固抱环二3内还紧固安装有多波束连接杆4。多波束连接杆4的底端安装有水下探头5，所述紧固抱环一2和紧固抱环二3为U型紧固抱环。
此外，在调节螺杆头端的挡板之下，固定钢板上割开了一方形的开口14，该开口14的大小与上方调节螺杆9的端头挡板12及紧固抱环一2的尺寸一致，当调节螺杆9旋进到一定位置时，该开口14的内壁与调节螺杆9上的挡板12在铅垂线上为同一位置，这样可以将多波束连接杆4上下处完全垂直固紧在两个支撑点上，避免多波束连接杆4在工作中的晃动。固定钢板的开口14内壁同时焊接上一槽钢6，槽钢6的长度150cm，槽内径与固定钢板的开口尺寸一致，都略大于多波束连接杆4的直径，同时在垂直槽钢6的上下一定位置各固定焊接上一套紧固抱环二3，抱环二3部件的一头焊接在槽钢上，通过焊接上的一定长度螺丝杆，灵活套上抱环二3的另一部分，并通过上紧螺丝帽将两部分固定死。
基于上述装置，本发明还提出一种多波束水下探头的船舷固定装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤，
1)在船舷上安装支撑钢板13，并在支撑钢板13开设圆孔，圆孔的大小及孔距和安装孔11相同；
2)将装置布设在船舷上，通过将紧固螺栓锁紧在水平固定钢板7的安装孔11及支撑钢板13的圆孔上将装置整体固定；
3)安装多波束探头时，将多波束探头安装在多波束连接杆4的底端，将调节螺杆9旋转出船舷外一定距离，当多波束杆子套进挡板12后，再将紧固抱环二3的部件安装在槽钢6上，将紧固抱环一2锁紧在挡板12上，紧固抱环二3锁紧在槽钢6上，此时多波束探头便被固定完成，最后在多波束连接杆4的底端系紧前后拉的钢缆及船底兜底的钢缆；
4)基于步骤3)，根据测量需要对水下探头的安装角度进行横向偏差角(Roll值)、纵向偏差角(Pitch值)、方位偏差角(Yaw值)进行微调，其中Roll值的安装角度可以通过微调装置上的调节螺杆9，通过人力旋进或旋出一点螺纹距离，就可实现调整相应的Roll值；Pitch值可以通过调整多波束连接杆4底端系紧的前后拉钢缆，微调多波束探头的前后角度；Yaw值的调整，可以通过稍微松动固定装置上抱紧多波束连接杆4的紧固抱环一2和紧固抱环二3，然后利用起子工具穿进多波束连接杆顶端的螺丝孔中细微转动多波束连接杆，就可实现对水下多波束探头方位角的微调，调整好后随即拧紧紧固抱环一(2)和紧固抱环二(3)上的螺丝，避免杆子的松动和多波束探头安装角度的变化；
5)将多波束探头的信号线1连接至信号控制设备，通过设置合理的采集软件参数，开始进行数据采集作业。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (4)
1.多波束水下探头的船舷固定装置，包括水平固定钢板(7)，其特征在于，所述水平固定钢板(7)上布设有安装孔(11)，内螺纹管套(10)垂直安装在水平固定钢板(7)上；调节螺杆(9)安装在内螺纹管套(10)内，调节螺杆(9)的一端安装有旋转手杆(8)，调节螺杆(9)的另一端安装有挡板(12)，所述挡板(12)上安装有紧固抱环一(2)，所述水平固定钢板(7)上设有开口(14)，所述开口(14)内壁垂直设有槽钢(6)，所述槽钢(6)上布设一个或多个紧固抱环二(3)。
2.如权利要求1所述的多波束水下探头的船舷固定装置，其特征在于，所述紧固抱环一(2)和紧固抱环二(3)内还紧固有多波束连接杆(4)，多波束连接杆(4)的底端安装有水下探头(5)。
3.如权利要求1所述的多波束水下探头的船舷固定装置，其特征在于，所述紧固抱环一(2)和紧固抱环二(3)为U型紧固抱环。
4.多波束水下探头的船舷固定装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤，
1)在船舷上安装支撑钢板(13)，并在支撑钢板(13)开设圆孔，圆孔的大小及孔距和安装孔(11)相同；
2)将装置布设在船舷上，通过将紧固螺栓锁紧在水平固定钢板(7)的安装孔(11)及支撑钢板(13)的圆孔上将装置整体固定；
3)安装多波束的水下探头时，将多波束探头布设在多波束连接杆(4)底端，将调节螺杆(9)旋转出船舷外一定距离，当多波束连接杆(4)套进挡板(12)后，再将紧固抱环二(3)安装在槽钢(6)上，将紧固抱环一(2)锁紧在挡板(12)上，紧固抱环二(3)锁紧在槽钢(6)上，此时多波束探头便被固定完成，最后在多波束连接杆(4)的底端系紧前后拉的钢缆及船底兜底的钢缆；
4)基于步骤3)，根据测量需要对水下探头的安装角度进行横向偏差角(Roll值)、纵向偏差角(Pitch值)、方位偏差角(Yaw值)进行微调，其中Roll值的安装角度可以通过微调装置上的调节螺杆(9)，通过人力旋进或旋出一点螺纹距离，就可实现调整相应的Roll值；Pitch值可以通过调整前后系紧的钢缆，微调多波束探头的前后角度；Yaw值的调整，可以通过稍微松动固定装置上抱紧多波束连接杆(4)的紧固抱环一(2)和紧固抱环二(3)，然后利用起子工具穿进多波束连接杆上端的螺丝孔中细微转动多波束连接杆，就可实现对水下多波束探头方位角的微调，调整好后随即拧紧紧固抱环一(2)和紧固抱环二(3)的螺丝，避免杆子的松动和多波束探头安装角度的变化；
5)将多波束探头的信号线(1)连接信号控制主机设备，通过设置采集软件的相关参数，开始进行数据采集作业。
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|---|---|---|---|---|
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| CN109239674B (zh) | 2024-05-24 |
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