CN112630862B - 一种船用井式测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用井式测量装置及测量方法，其包括测量围井、升降柱、传动机构和自动化控制系统，测量围井竖直贯穿设置在船体上，所述测量围井底部设有阀座，阀座内部为倒圆台形镂空，测量围井的内部通过阀座的倒圆台形镂空与船底外界连通；所述升降柱沿竖直方向设置在测量围井内，传动机构用于驱动升降柱在测量围井内沿竖直方向设置做升降运动，升降柱底部设有阀芯，所述阀芯的外形为与阀座的倒圆台形镂空相匹配的倒圆台形，阀芯底部设置有安装座，安装座上可拆卸地安装有测量设备。可以满足各类船舶的自动化测量，化繁为简，极大地优化了测量效率，提高了测量精度。

Description

一种船用井式测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于测量装置领域，具体应用于船舶测量，尤其是一种船用井式测量装置及测量方法。

背景技术

水下测量是工程测量中的一种特定测量，测量江河、湖泊、水库、港湾和近海水底点的平面位置和高程，用以绘制水下地形图的测绘工作。主要内容是在陆地建立控制网和进行水下地形测绘，水下地形测绘包括测深点定位、水深测量、水位观测和绘图，测深点定位的方法有断面索法、经纬仪或平板仪前方交会法、六分仪后方交会法、全站式速测仪极坐标法、无线电定位法、水下声学定位和差分GPS定位法等。水深测量采用测深杆、测深锤和回声测深仪等器具，水底高程是根据水深测量和水位观测成果计算，最后用等深线或等高线表示水底的地形情况。

目前，水下测量一般由测量船来完成，但我国的测量船还处于初步阶段，当需要进行测量时，测量设备通过临时设置的悬臂支架和绞车从船的舷侧放下，并利用钢索前后固定。该测量方法测量时，测量设备容易晃，会与船体产生相对运动，导致船上的运动补偿仪的数据无法用于测量设备的校正，从而导致测量数据的精度不高，同时也会导致测量设备的易损，无法胜任颠簸海况下的测量工作。此外，该测量方式也需要大量的人力配合，存在一定的安全隐患。

此外，还有一种方式是将测量装置固定于船底，该方式中测量装置长期浸泡于水中，易造成测量装置被腐蚀损毁，且维护难度大，需要开上才能船坞进行维护保养，维护时间长、难度高，需要花费大量时间和金钱。

发明内容

为了解决上述诸多问题，本发明提供了一种船用井式测量装置，其安装于测量船上，包括测量围井、升降柱、传动机构和自动化控制系统，测量围井竖直贯穿设置在船体上，所述测量围井底部设有阀座，阀座内部为倒圆台形镂空，测量围井的内部通过阀座的倒圆台形镂空与船底外界连通；所述升降柱沿竖直方向设置在测量围井内，所述传动机构用于驱动升降柱在测量围井内沿竖直方向设置做升降运动，升降柱底部设有阀芯，所述阀芯的外形为与阀座的倒圆台形镂空相匹配的倒圆台形，阀芯底部设置有安装座，安装座上可拆卸地安装有测量设备；

所述传动机构包括沿竖直方向固定设置在升降柱上的齿条以及设置在测量围井上部的驱动电机和驱动齿轮，驱动电机带动驱动齿轮转动，驱动齿轮啮合齿条并带动齿条上下移动；

所述测量设备和传动机构分别与自动化控制系统电性连接；

所述测量围井内壁还设有沿竖直方向设置的限位导轨，升降柱上固定设置有对应的导向滚轮，所述导向滚轮与限位导轨相配合；

所述测量设备为多波束测量设备，包括水下换能器、惯性导航姿态修正设备、剖面声速仪；

所述安装座还可以可拆卸地安装围井底部封板；

所述阀芯上设置有密封圈；测量围井和升降柱由钢材制成；

所述测量围井上部设有供升降柱穿设的升降柱导向座，所述升降柱导向座对升降柱进行水平方向的限位；

所述测量围井中部开有水密门，用于船员进行检修和维护保养；

所述自动化控制系统由PLC、上位机、测量设备主机、传感器、控制箱、控制面板、工业网络设备组成，用于实现自动化测量系统的状态监测、运动控制、测控联动等。

本装置的工作过程为：

开始测量前，升降柱处于收回状态，测量设备的高度与船舶主甲板平齐。开始测量时，升降柱在传动机构的驱动下做下降运动，下降过程受限位导轨和导向滚轮的约束。升降柱的倒圆台形的阀芯下降至阀座并自动匹配并挤压对中，在传动机构的持续驱动下压紧，阀芯保持与阀座以及船体呈刚性连接，测量设备自动启动，进入测量状态。

测量结束时，测量设备完成数据保存等工作后，自动关机。升降柱在齿条的传动机构的驱动下做上升运动，上升至上限位后停止，传动机构自动锁紧，测量过程完成。

船舶在需高速航行时，可以将安装有测量设备的阀芯上升至水密门处，将安装座上的测量设备拆卸并更换为围井底部封板，并再将阀芯下降至阀座处并锁紧，此时测量围井底部通道封闭，不影响船舶高速航行性能。

在非测量状态下可随时开展测量设备的维护保养工作，将可以将安装有测量设备的阀芯上升至水密门处，船员可在水密门处对测量设备进行拆卸并维护保养。

实际使用时，本发明可以起到如下技术效果：

实现了测量设备的自动升降和自动测量，避免了手动测量，大大提高了测量效率。在测量结束后可以将多波束水下换能器升起，避免多波束水下换能器因长时间浸泡在水中而加速损坏，还可以方便随时对多波束水下换能器进行维护保养。同时还可以将测量设备替换为围井底部封板，使船舶在高速行驶时不产生额外的阻力和能耗。在测量时，阀座和阀芯的圆台形配合可以起到自动对中和保持刚性连接的作用，将升降平台刚性固定在测量围井内，从而避免升降平台与船体之间存在相对位移而导致测量结果不准确，大大提高了测量精度。可以同时满足各类船舶的自动化测量，化繁为简，极大地优化了测量效率，提高了测量精度。

附图说明

图1 为本发明的示意图；

图2 为本发明的主视图；

图3 为本发明的俯视图；

图4为本发明中升降柱的示意图；

其中：测量围井1、升降柱2、阀座3、阀芯4、安装座41、密封圈42、齿条51、齿轮52、驱动电机53、测量设备6、限位导轨7、导向滚轮8升降柱导向座9、水密门10。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1至图4所示，本发明公开了一种船用井式测量装置，其安装于测量船上，包括测量围井1、升降柱2、传动机构和自动化控制系统，测量围井竖直贯穿设置在船体上，所述测量围井1底部设有阀座3，阀座3内部为倒圆台形镂空，测量围井1的内部通过阀座3的倒圆台形镂空与船底外界连通；所述升降柱2沿竖直方向设置在测量围井1内，所述传动机构用于驱动升降柱2在测量围井1内沿竖直方向设置做升降运动，升降柱2底部设有阀芯4，所述阀芯4的外形为与阀座3的倒圆台形镂空相匹配的倒圆台形，阀芯4底部设置有安装座41，安装座41上可拆卸地安装有测量设备6；

所述传动机构包括沿竖直方向固定设置在升降柱2上的齿条51以及设置在测量围井上部的驱动电机53和驱动齿轮52，驱动电机53带动驱动齿轮52转动，驱动齿轮52啮合齿条51并带动齿条51上下移动；

所述测量设备6和传动机构分别与自动化控制系统电性连接；

所述测量围井内壁还设有沿竖直方向设置的限位导轨7，升降柱上固定设置有对应的导向滚轮8，所述导向滚轮8与限位导轨7相配合；

所述测量设备6为多波束测量设备，包括水下换能器、惯性导航姿态修正设备、剖面声速仪；

所述安装座41还可以可拆卸地安装围井底部封板；

所述阀芯4上设置有密封圈42；测量围井1和升降柱2由钢材制成；

所述测量围井上部设有供升降柱穿设的升降柱导向座9，所述升降柱导向座9对升降柱进行水平方向的限位；

所述测量围井中部开有水密门10，用于船员进行检修和维护保养；

所述自动化控制系统由PLC、上位机、测量设备主机、传感器、控制箱、控制面板、工业网络设备组成，用于实现自动化测量系统的状态监测、运动控制、测控联动等。

本发明还包括一种具有上述船用井式测量装置的测量船。

本发明还包括一种采用上述船用井式测量装置的测量方法，所述测量方法的步骤包括：

开始测量前，升降柱处于收回状态，测量设备的高度与船舶主甲板平齐。开始测量时，升降柱在传动机构的驱动下做下降运动，下降过程受限位导轨和导向滚轮的约束。升降柱的倒圆台形的阀芯下降至阀座并自动匹配并挤压对中，在传动机构的持续驱动下压紧，阀芯保持与阀座以及船体呈刚性连接，测量设备自动启动，进入测量状态。

测量结束时，测量设备完成数据保存等工作后，自动关机。升降柱在齿条的传动机构的驱动下做上升运动，上升至上限位后停止，传动机构自动锁紧，测量过程完成。

船舶在需高速航行时，可以将安装有测量设备的阀芯上升至水密门处，将安装座上的测量设备拆卸并更换为围井底部封板，并再将阀芯下降至阀座处并锁紧，此时测量围井底部通道封闭，不影响船舶高速航行性能。

在非测量状态下可随时开展测量设备的维护保养工作，将可以将安装有测量设备的阀芯上升至水密门处，船员可在水密门处对测量设备进行拆卸并维护保养。

实际使用时，本发明可以起到如下技术效果：

实现了测量设备的自动升降和自动测量，避免了手动测量，大大提高了测量效率。在测量结束后可以将测量设备升起，避免测量设备因长时间浸泡在水中而加速损坏，还可以方便随时对测量设备进行维护保养。同时还可以将测量设备替换为围井底部封板，使船舶在高速行驶时不产生额外的阻力和能耗。在测量时，阀座和阀芯的圆台形配合可以起到自动对中和保持刚性连接的作用，将升降平台刚性固定在测量围井内，从而避免升降平台与船体之间存在相对位移而导致测量结果不准确，大大提高了测量精度。可以同时满足各类船舶的自动化测量，化繁为简，极大地优化了测量效率，提高了测量精度。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种船用井式测量装置，其安装于测量船上，包括测量围井、升降柱、传动机构和自动化控制系统，测量围井竖直贯穿设置在船体上，所述测量围井底部设有阀座，测量围井的内部通过阀座与船底外界连通；

所述升降柱沿竖直方向设置在测量围井内，所述传动机构用于驱动升降柱在测量围井内沿竖直方向设置做升降运动，升降柱底部设有阀芯，所述阀芯的外形与阀座相匹配，阀芯底部设置有安装座，安装座上可拆卸地安装有测量设备；阀座内部为倒圆台形镂空，阀芯的外形为与阀座的倒圆台形镂空相匹配的倒圆台形；

所述传动机构包括沿竖直方向固定设置在升降柱上的齿条以及设置在测量围井上部的驱动电机和驱动齿轮，驱动电机带动驱动齿轮转动，驱动齿轮啮合齿条并带动齿条上下移动；

所述测量围井内壁还设有沿竖直方向设置的限位导轨，升降柱上固定设置有对应的导向滚轮，所述导向滚轮与限位导轨相配合；所述安装座还可以可拆卸地安装围井底部封板；

所述测量围井上部设有供升降柱穿设的升降柱导向座，所述升降柱导向座对升降柱进行水平方向的限位；

所述测量围井中部开有水密门，用于检修和维护保养；所述测量设备和传动机构分别与自动化控制系统电性连接；所述自动化控制系统由PLC、上位机、测量设备主机、传感器、控制箱、控制面板、工业网络设备组成。

2.根据权利要求1所述的一种船用井式测量装置，其特征在于：所述测量设备为多波束测量设备，包括水下换能器、惯性导航姿态修正设备、剖面声速仪。

3.根据权利要求1所述的一种船用井式测量装置，其特征在于：所述阀芯上设置有密封圈，且测量围井和升降柱由钢材制成。

4.一种测量船，其包括如权利要求1-3中任一项所述的船用井式测量装置。

5.一种采用如权利要求1-3中任一项所述的船用井式测量装置的测量方法，所述测量方法的步骤包括：

A.开始测量前，升降柱处于收回状态，测量设备的高度与船舶主甲板平齐；

B.开始测量时，升降柱在传动机构的驱动下做下降运动，下降过程受限位导轨和导向滚轮的约束；升降柱的倒圆台形的阀芯下降至阀座并自动匹配并挤压对中，在传动机构的持续驱动下压紧，阀芯保持与阀座以及船体呈刚性连接，测量设备自动启动，进入测量状态；

C.测量结束时，测量设备完成数据保存等工作后自动关机；升降柱在传动机构的齿条的驱动下做上升运动，上升至上限位后停止，同时传动机构锁紧，测量过程完成；

D.船舶在需高速航行时，可以将安装有测量设备的阀芯上升至水密门处，船员将安装座上的测量设备拆卸并更换为围井底部封板，并再将阀芯下降至阀座处并锁紧，此时测量围井底部通道封闭，不影响船舶高速航行性能。

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