CN111619725B - 一种侧片体可自主升降的三体测量船 - Google Patents

Abstract

一种侧片体可自主升降的三体测量船，船体由一个主船体、两个侧片体组成，主船体与侧片体通过连接桥连接。连接桥处于船体专用凹槽内，船体与连接桥利用共线转轴连接，使连接桥能够绕主船体转动；侧片体与连接桥固定连接，连接桥转动时带动侧片体升降。主船体与连接桥之间安装有升降机构，该机构由液压缸及连接桥支撑杆组成，液压缸用于驱动侧片体展开及收起，实现船体宽度调整。船体展开时，侧片体为主船体提供扶正力矩，提高船体航行的姿态稳性；船体收起时，侧片体收纳至主船体底部，减小船体宽度，提高船体的公路运输性。

Description

一种侧片体可自主升降的三体测量船

技术领域

本发明涉及三体船的技术领域，尤其涉及一种侧片体可自主升降的三体测量船。

背景技术

三体船主要由一个主船体、两个侧片体构成，其中主船体排水体积约占总排水体积的90％。对于面向水下地形地貌测绘、管线测量等应用的测量船而言，三体船具有姿态变化幅度小、耐波性强等优点，有助于提高载荷设备的姿态稳定性，提升载荷设备(如多波束声纳)的测量效果；然而测量船需要在不同海域、甚至内河/内湖展开测量作业，需要船体具有良好的运输性，但与单体船或双体船相比，三体船船体宽度大，船体运输性较差。

为改变船宽、提高船体运输性，中国专利CN105314062A设计了一种侧片体可折叠的三体船，主船体与侧片体之间由连接杆衔接，连接杆中部及靠近主船体的根部带有转动副，通过连接杆的转动实现船体伸展、收缩及“V”字形三种工作状态。中国专利CN107933817A公开了一种侧片体可移动式三体船，主船体与侧片体由中空状的连接杆衔接，连接杆内腔安装有贯穿其轴向两端的电动伸缩杆，通过电动杆伸缩改变船体的宽度。中国专利CN 207644566U公开了一种新型轻量化折叠水文三体船，主船体的主连接支架与侧片体的连接支架铰接固定，通过限位件、弹簧插销、插孔配合实现三体船折叠与展开。

然而，在风浪中(尤其是高海况条件下)，连接桥(或连接杆)受到侧片体、主船体之间的长期、动态且强烈的扭转力矩作用，是三体船整体结构强度的薄弱点。若在连接桥或连接桥连接处加入活动构件(如伸缩杆)则进一步导致连接桥或连接桥根部结构强度降低，导致该部分结构容易损坏，这使得船舶整体结构强度下降，产生连接桥断裂，甚至是船体倾覆的风险。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种侧片体可自主升降的三体测量船，解决了三体测量船宽度大导致船体运输性下降问题，解决了在连接桥内部或连接桥根部安装活动构件导致船舶整体结构强度降低的问题。

本发明的技术解决方案是：一种侧片体可自主升降的三体测量船，包括主船体、侧片体、连接桥和升降机构；

所述连接桥位于主船体侧面，其一端与主船体铰接，使连接桥能够绕主船体转动，另一端与侧片体固定连接，使侧片体能够跟随连接桥转动，实现侧片体的展开和收拢；

所述升降机构包括连接桥支撑杆和升降液压缸；所述连接桥支撑杆一端通过圆柱铰固定于主船体，另一端通过圆柱铰固定于连接桥，用于在侧片体展开时固定连接桥的相对位置；所述升降液压缸的缸体通过圆柱铰固定于主船体，其推杆通过圆柱铰固定于连接桥，用于推动侧片体实现侧片体的展开与收起。

进一步地，在侧片体在展开状态下，连接桥支撑杆能够对侧片体及连接桥组成的构件起支撑作用，避免或减轻升降液压缸受力；所述连接桥支撑杆、连接桥与主船体构成三角架构。

进一步地，所述连接桥支撑杆与主船体和连接桥的连接均为可拆卸连接。

进一步地，当所述侧片体处于收拢状态时，连接桥的圆柱铰安装座与主船体的圆柱铰安装座相互配合，并使用螺栓固定，使得运输测量船时连接桥与主船体不会相对晃动。

进一步地，所述连接桥的个数是侧片体个数的两倍，每一个侧片体与两个连接桥连接，连接桥在侧片体的艏部和艉部分开布置。

进一步地，所述连接桥与主船体之间通过共线转轴连接，所述共线转轴贯穿连接桥和主船体上与连接桥的连接处；与共线转轴接触的连接桥和主船体上均安装轴套，所述共线转轴与轴套的接触面积不低于共线转轴面积的75％。

进一步地，所述连接桥支撑杆和升降液压缸的个数与连接桥个数相同。

进一步地，所述主船体上设有凹槽，且凹槽处的船体结构为加强结构；连接桥与主船体连接的一端位于所述凹槽内，凹槽对连接桥的上、左和右三个方向形成固定；连接桥左、右两侧与凹槽间隙不超过于3mm，连接桥进入凹槽的深度至少为15cm。

进一步地，连接桥和侧片体之间为可拆卸连接，所述连接桥的长度根据需要进行设置，所有连接桥的机械接口一致。

进一步地，所述侧片体在展开状态下为主船体提供扶正力矩，减小船体在风浪中的姿态变化幅度；所述侧片体在收起状态下收纳至主船体底部，减小测量船在运输状态下的宽度。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)通过侧片体展开/收起实现船体宽度调整，既保证了航行时船体姿态稳定性好，能为载荷设备提供良好工作环境，又保证了运输时船体宽度不超过公路运输(或其他运输方式)限定标准，提高了船体的运输性。

(2)船体活动连接位置的结构强度高、稳定性强。将连接桥置于船体凹槽内，利用船体结构对连接桥形成上左右三侧的固定，主船体、连接桥及连接桥支撑杆构成三角支撑结构对连接桥下侧形成支撑。这些设计提高了船体活动位置的结构连接强度，解决了在波浪动载荷长期作用下船体活动构件强度不够或易于损坏的问题。

(3)侧片体升降采用液压系统驱动、遥控器控制，展开/收起操作简便易行。

通过以下结合附图以举例方式对本发明的实施方式进行详细的描述后，本发明的其他特征、特点和优点将会更加的明显。

附图说明

图1是船体展开状态结构图。

图2是船体收起状态结构图。

图3是船体升降机构结构图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进行进一步解释和说明。

一种侧片体可自主升降的三体测量船，船体由一个主船体1、两个侧片体2组成，主船体1与侧片体2分别利用两个连接桥3连接，两个连接桥3在侧片体2的艏部和艉部分开布置；

主船体1、侧片体2及连接桥3均为独立模块；主船体1与连接桥3利用活动构件铰接，使连接桥3能够绕主船体1转动；

侧片体2与连接桥3固定连接，连接桥3转动时带动侧片体2升降；主船体1与每个连接桥3之间安装升降机构，升降机构推动侧片体2展开或收起；

连接桥3与主船体1间的活动构件选用销轴等形式的共线转轴，转轴贯穿连接桥3、连接桥3两侧起支撑作用的船体，与转轴接触的连接桥3、主船体1上均安装轴套，用于承受连接桥(3)转动的摩擦力。要求转轴与轴套的接触面积达到(转轴面积)75％以上，减小在波浪动载荷作用下转轴与轴套之间的相对运动，两者长期、大幅度的相对运动将导致相关结构变形或损坏；

连接桥3与主船体1连接的一端位于船体的凹槽内，见说明书附图1～图3。凹槽对连接桥3的上、左、右三个方向形成固定，连接桥3左、右两侧与凹槽间隙应尽量小，不能超过于3mm，连接桥3进入凹槽的深度尽量大，至少在15cm以上，凹槽处的船体结构为加强结构。这样利用船体结构(凹槽)对连接桥3进行固定，减轻航行时侧片体2及连接桥3组成的构件对共线转轴的作用力。凹槽处船体的加强结构可采用加厚船体板材或在船体板材上焊接加强筋等形式实现。

连接桥3和侧片体2之间采用焊接或螺栓固定连接，两者组成的构件可绕共线转轴转动。若连接桥3和侧片体2之间采用螺栓连接，可制作多套长度不同但机械接口一致的连接桥3；根据不同的季节或海域的海况条件选配连接桥3，通过改变船宽使船体在不同海况条件下均具有良好的耐波性及适航性；

升降机构由升降液压缸5及连接桥支撑杆4组成；连接桥支撑杆4长度固定，一端通过圆柱铰固定于主船体1，另一端通过圆柱铰固定于连接桥3(或两连接桥3中间的横杆支撑)；升降液压缸5的缸体通过圆柱铰固定于主船体1，升降液压缸5的推杆通过圆柱铰固定于连接桥3；

连接桥支撑杆4和升降液压缸5在主船体1上的安装位置与连接桥3位置一一对应；升降液压缸5用于推动连接桥3实现侧片体2的展开与收起，连接桥支撑杆4在侧片体2处于展开状态时，用于固定连接桥2的相对位置，增强船体结构的刚度；

船体处于展开状态时，连接桥支撑杆4对侧片体2及连接桥3组成的构件起主要支撑作用，避免或减轻升降液压缸5受力，一方面提高船体结构刚度，另一方面，防止升降液压缸5长期受动态的作用力而容易损坏。连接桥支撑杆4、连接桥3(靠近主船体1的一侧)、两者之间的主船体1构成紧固的三角架构，提升了连接桥3与主船体1连接的结构稳定性。

船体处于收起状态时，四个连接桥支撑杆4可从主船体1及连接桥3上拆下，置于零件箱中备用；

船体处于收起状态时，连接桥3的圆柱铰安装座与主船体1圆柱铰安装座可相互配合，使用螺栓固定，使得运输时连接桥3与主船体1不会产生相对运动。

除了升降液压缸5外，液压系统还包括液压泵站、电机、液压缸、液压阀、液压管路、控制箱及遥控器等部件。其中，液压管采用不锈钢管、液压管接头采用防腐蚀材料、液压缸推杆表面镀金属铬，防止海水腐蚀船体外侧的管路及升降液压缸5。

船体由一个主船体1、两个侧片体2及四个连接桥3组成，主船体1与侧片体2之间利用连接桥3连接。主船体1、侧片体2及连接桥3均为独立模块。

主船体1与连接桥3利用活动构件连接，连接桥3能够绕主船体1转动；侧片体2与连接桥3采用焊接或螺栓形式固定连接，连接桥3转动时带动侧片体2升降。

随着侧片体2升降，船体实现展开、收起两状态的转换，船体展开状态见说明书附图1，收起状态见说明书附图2。船体下水航行时处于展开状态，船体运输时处于收起状态，收起前需要先将船体吊离水面。

船体的一种典型尺寸为：

(1)总长：12.5m；

(2)船宽(展开状态)：6m；

(3)总高(展开状态)：2.5m；

(4)船宽(收起状态)：2.9m；

(5)总高(收起状态)：3.0m。

在展开状态下，船体宽度较大(典型尺寸为6m)，侧片体2为主船体1提供扶正力矩，减小船体在风浪中的姿态变化幅度，提高船体的姿态稳定性，为声呐等载荷设备提供良好的工作环境。

在收起状态下，侧片体2收纳至主船体1底部，船体宽度大幅减小(典型尺寸由6m降低到2.9m，仅为原来的二分之一左右)，总宽度满足不大于3m的公路运输要求。船体可方便的利用挂车等方式进行运输，保证了三体船的运输性。

一种侧片体可自主升降的三体测量船，主船体1与每个连接桥3之间安装升降机构，升降机构推动侧片体2展开或收起。侧片体2升降机构由连接桥支撑杆4及升降液压缸5组成，见说明书附图3。

侧片体2和两个连接桥3之间通过焊接或螺栓连接，组成一个整体，两个连接桥3在侧片体2的艏部和艉部分开布置；

两个连接桥3与主船体1之间通过两个共线转轴连接，两个连接桥3和一个侧片体2组成的构件可绕转轴转动；

两个连接桥支撑杆4，其为固定长度支撑件，一端通过圆柱铰固定于主船体1，一端通过圆柱铰固定于连接桥3(或两个连接桥中间的横杆支撑上)；

两个升降液压缸5，其液压缸缸体通过圆柱铰固定于主船体1，液压缸推杆通过圆柱铰固定于连接桥3；

两个连接桥支撑杆4和两个升降液压缸5，其在主船体1上的安装位置与两个连接桥3的位置一一对应；

两个升降液压缸5，其作用在于，推动侧片体2从收起状态转换为展开状态，或从展开状态转换为收起状态；

两个连接桥支撑杆4，其作用在于，在侧片体2处于展开状态时，用于固定两个连接桥3的相对位置，增强整体结构的刚度；在侧片体收起状态前，将连接桥支撑杆4与主船体1之间的圆柱铰拆开，升降液压缸5可带动连接桥3转动。

两个升降液压缸5，推动侧片体2运动时，两个连接桥3和一个侧片体2组成的构件绕其固定于主船体1的转轴转动，其最高可转至侧片体甲板与主船体甲板平行，最低可转至侧片体甲板与主船体甲板垂直；

一种侧片体可自主升降的三体测量船，处于收起状态时，4个连接桥支撑杆4从主船体1及连接桥3上拆下，置于零件箱中备用；处于收起状态时，位于连接桥3上，用于安装连接桥支撑杆4的圆柱铰安装座，与位于主船体1上，用于安装连接桥支撑杆4的圆柱铰安装座可相互配合，使用螺栓固定，使得运输时连接桥与主船体不会产生相对运动。

一种侧片体可自主升降的三体测量船，升降液压缸5由液压系统驱动，实现侧片体2的展开及收放。除了升降液压缸5外，液压系统还包括液压泵站、电机、液压阀、液压管路、管路接头、控制箱及遥控器等。

控制箱通过无线方式接收遥控器的控制指令，根据指令控制电机启停、液压阀开启关闭，驱动升降液压缸5伸缩，从而实现侧片体2展开或收起。

为防止海水腐蚀船体外侧的管路及液压缸，液压管采用不锈钢管、液压管接头采用防腐蚀材料、升降液压缸5推杆表面镀金属铬。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种侧片体可自主升降的三体测量船，其特征在于：包括主船体（1）、侧片体（2）、连接桥（3）和升降机构；

所述连接桥（3）位于主船体（1）侧面，其一端与主船体（1）铰接，使连接桥（3）能够绕主船体（1）转动，另一端与侧片体（2）固定连接，使侧片体（2）能够跟随连接桥（3）转动，实现侧片体（2）的展开和收拢；

所述升降机构包括连接桥支撑杆（4）和升降液压缸（5）；所述连接桥支撑杆（4）一端通过圆柱铰固定于主船体（1），另一端通过圆柱铰固定于连接桥（3），用于在侧片体（2）展开时固定连接桥（3）的相对位置；所述升降液压缸（5）的缸体通过圆柱铰固定于主船体（1），其推杆通过圆柱铰固定于连接桥（3），用于推动侧片体实现侧片体的展开与收起；

在侧片体（2）在展开状态下，连接桥支撑杆（4）能够对侧片体（2）及连接桥（3）组成的构件起支撑作用，避免或减轻升降液压缸（5）受力；所述连接桥支撑杆（4）、连接桥（3）与主船体（1）构成三角架构；

所述连接桥（3）的个数是侧片体（2）个数的两倍，每一个侧片体（2）与两个连接桥（3）连接，连接桥（3）在侧片体（2）的艏部和艉部分开布置；

所述连接桥（3）与主船体（1）之间通过共线转轴连接，所述共线转轴贯穿连接桥（3）和主船体（1）上与连接桥（3）的连接处；与共线转轴接触的连接桥（3）和主船体（1）上均安装轴套，所述共线转轴与轴套的接触面积不低于共线转轴面积的75%，减小在波浪动载荷作用下转轴与轴套之间的相对运动，两者长期、大幅度的相对运动将导致相关结构变形或损坏；

所述主船体（1）上设有凹槽，且凹槽处的船体结构为加强结构；连接桥（3）与主船体（1）连接的一端位于所述凹槽内，凹槽对连接桥（3）的上、左和右三个方向形成固定；连接桥（3）左、右两侧与凹槽间隙不超过于3mm，连接桥（3）进入凹槽的深度至少为15cm。

2.根据权利要求1所述的一种侧片体可自主升降的三体测量船，其特征在于：所述连接桥支撑杆（4）与主船体（1）和连接桥（3）的连接均为可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的一种侧片体可自主升降的三体测量船，其特征在于：当所述侧片体（2）处于收拢状态时，连接桥（3）的圆柱铰安装座与主船体（1）的圆柱铰安装座相互配合，并使用螺栓固定，使得运输测量船时连接桥（3）与主船体（1）不会相对晃动。

4.根据权利要求1所述的一种侧片体可自主升降的三体测量船，其特征在于：所述连接桥支撑杆（4）和升降液压缸（5）的个数与连接桥（3）个数相同。

5.根据权利要求1所述的一种侧片体可自主升降的三体测量船，其特征在于：连接桥（3）和侧片体（2）之间为可拆卸连接，所述连接桥（3）的长度根据需要进行设置，所有连接桥（3）的机械接口一致。

6.根据权利要求1所述的一种侧片体可自主升降的三体测量船，其特征在于：所述侧片体（2）在展开状态下为主船体（1）提供扶正力矩，减小船体在风浪中的姿态变化幅度；所述侧片体（2）在收起状态下收纳至主船体（1）底部，减小测量船在运输状态下的宽度。

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