CN114185049A - 一种水下勘探装置及其使用方法 - Google Patents

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CN114185049A CN202111500388.8A CN202111500388A CN114185049A CN 114185049 A CN114185049 A CN 114185049A CN 202111500388 A CN202111500388 A CN 202111500388A CN 114185049 A CN114185049 A CN 114185049A
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陶新宇
李立军
张靖华
张亚楠
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Abstract

本发明公开一种水下勘探装置及其使用方法，包括勘探器外壳体以及与勘探器外壳体转动连接的底盘，所述底盘的底部设有减轻下沉阻力的锥形体，所述锥形体的底部固定连接有用于增加配重的配重块，所述锥形体外侧的底盘底部安装有用于支撑在水底的支撑穿刺组件，通过支撑穿刺组件上的电动伸缩杆将下方固定盘推出，使固定盘下表面的固定插针伸入水底淤泥中起到固定作用，通过倾角传感器感知勘探装置的倾斜角度并反馈给控制器，由控制器控制电动伸缩杆推动下端的固定盘向下运动，从而通过第一连杆与第二连杆的联动作用拉动各个固定环展开，通过各倾角传感器不断调整各支撑穿刺组件的支撑高度，使勘探装置保持水平姿态，从而便于进行水底的勘探作业。

Description

一种水下勘探装置及其使用方法
技术领域
本发明属于水下勘探相关技术领域，具体涉及一种水下勘探装置及其使用方法。
背景技术
水下勘探是在水下工种在设计和施工之前进行选址以及了解地貌、地质和海洋环境条件的准备工作。现有的水下勘探装置在沉入水底后易倾斜，难以保持水平姿态，进而影响后续的声呐探测，另外声呐探测器的探测角度有限，需要增设多个声呐探测器，从而增加探测成本，勘探器外易吸引其他生物，在水底生物的撞击下易对勘探装置造成损害，进而影响勘探过程，此外，摄像头前方出现杂物时影响探测实现，拍摄效果不够清晰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水下勘探装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的探测器易倾斜、探测角度有限、水底生物对探测器易造成损伤与杂物对摄像的影响问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水下勘探装置，包括勘探器外壳体以及与勘探器外壳体转动连接的底盘，所述底盘的底部设有减轻下沉阻力的锥形体，所述锥形体的底部固定连接有用于增加配重的配重块，所述锥形体外侧的底盘底部安装有用于支撑在水底的支撑穿刺组件，所述底盘的外壁上设有凸环，所述凸环上安装有与支撑穿刺组件位置相对应的倾角传感器，所述倾角传感器通过控制器与支撑穿刺组件电连接，通过所述倾角传感器监测勘探装置的倾斜状态，从而由控制器控制支撑穿刺组件的伸缩长度，进而使勘探装置在水底保持水平姿态，所述勘探器外壳体的外壁上设置有用于探测水底构造的声呐探测器；
所述凸环的底部安装有用于探测海底构造的摄像装置；
所述勘探器外壳体的内部安装有用于驱动勘探器外壳体相对于底盘转动的驱动机构；
所述摄像装置上方的勘探器外壳体外壁上安装有用于粉碎水底杂草以及将杂草向外推送的搅碎机构；
所述搅碎机构上安装有用于在当勘探器外壳体转动时能够对勘探装置周围生物进行驱赶的搅动机构。
优选的，所述支撑穿刺组件包括电动伸缩杆、两个固定盘以及多个固定环，其中一个所述固定盘与底盘的底部固定连接，所述电动伸缩杆固定安装在底盘的固定盘上，所述电动伸缩杆的输出端与另一个固定盘固定连接，所述电动伸缩杆输出端连接的固定盘的底部固定连接有多个固定插针，多个所述固定环均匀设置在两个固定盘之间，所述固定环与固定盘之间铰接有连杆组件。
优选的，所述连杆组件包括第一连杆与第二连杆，所述第一连杆与第二连杆相铰接，所述第一连杆与第二连杆的两端分别与两侧的固定环、固定盘铰接。
优选的，所述摄像装置包括L形结构的安装座，所述安装座的竖直段与底盘的底部固定连接，所述安装座的水平段滑动套设有滑座，所述滑座上固定安装有第三电机，所述安装座上固定连接有套管，所述套管内部中空形成收缩室，所述套管的内侧一端开设有与收缩室连通的螺纹孔，所述第三电机的输出轴与螺纹孔螺纹连接，所述收缩室中滑动连接有强光摄像头，所述第三电机的输出轴与强光摄像头转动连接。
优选的，所述驱动机构包括第一电机，所述第一电机固定安装在勘探器外壳体的内壁上，所述第一电机的输出端固定连接有第一齿轮，所述底盘的上端开设有环形槽，所述环形槽的内环壁上设有与第一齿轮相啮合的内齿圈。
优选的，所述搅碎机构包括第二电机与固定支架，所述第二电机通过固定支架固定安装在勘探器外壳体的外壁上，所述第二电机的输出端固定连接有固定块，所述固定块的外壁上连接有第一叶片。
优选的，所述搅动机构包括套筒，所述套筒与第二电机的输出轴转动连接，所述套筒的一端固定连接有第二齿轮，所述凸环的上表面固定连接有环形齿条，所述第二齿轮与环形齿条相啮合，所述套筒的另一端外壁上固定连接有第二叶片。
一种水下勘探装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：勘探装置的放置，将勘探装置置入水中，由于配重块的作用下自动下沉至水底，在到达水底后，通过凸环上的倾角传感器监测装置的倾斜角度，并根据倾斜方向对应开启该方向上的电动伸缩杆，通过电动伸缩杆将下方固定盘推出，使固定盘下表面的固定插针伸入水底淤泥中起到固定作用，通过倾角传感器不断调整下使勘探装置保持水平姿态；
步骤二：定点监测作业，开启第三电机，通过第三电机带动输出轴转动，通过第三电机输出轴与套管上螺纹孔的螺纹关系，同时在套管对强光摄像头的限位下，使强光摄像头向外滑动而伸出收缩室，从而可通过强光摄像头进行水下勘探；
步骤三：水底构造勘探作业，开启第一电机，通过第一电机输出轴带动第一齿轮转动，通过第一齿轮与内齿圈的啮合关系，使第一电机带动勘探器外壳体相对于底盘转动，从而不断调整声呐探测器的位置，对水底构造进行探测；
步骤四：驱赶勘探装置周围生物，在当勘探器外壳体转动的过程中，能够带动套筒同轴转动，而通过套筒上第二齿轮与环形齿条的啮合关系，使套筒快速转动，进而驱赶勘探器外壳体周围的生物，防止对勘探装置造成损害影响勘探过程；
步骤五：清除强光摄像头前方杂物，在当强光摄像头前方出现杂物时，开启第三电机反转，通过第三电机输出轴与套管上螺纹孔的螺纹关系，同时在套管对强光摄像头的限位下，使强光摄像头向内滑动而收回至收缩室中，然后通过第一电机输出轴带动第一齿轮转动，通过第一齿轮与内齿圈的啮合关系，使第一电机带动勘探器外壳体相对于底盘转动，使搅碎机构刚好处于强光摄像头上方后停止转动，再启动第二电机，通过第二电机输出轴带动固定块高速转动，进而由第一叶片对前方杂草等进行粉碎清理，同时通过第一叶片产生旋涡而具有向外的推力，进而将强光摄像头前方杂物清除，保持强光摄像头清晰的拍摄能力。
与现有水下勘探装置技术相比，本发明提供了一种水下勘探装置及其使用方法，具备以下有益效果：
1、本发明通过电动伸缩杆将下方固定盘推出，使固定盘下表面的固定插针伸入水底淤泥中起到固定作用，通过倾角传感器感知勘探装置的倾斜角度并反馈给控制器，由控制器控制电动伸缩杆推动下端的固定盘向下运动，从而通过第一连杆与第二连杆的联动作用拉动各个固定环展开，通过各倾角传感器不断调整各支撑穿刺组件的支撑高度，使勘探装置保持水平姿态，从而便于进行水底的勘探作业；
2、本发明通过将勘探器外壳体与底盘转动连接，而在勘探器外壳体的内部安装有用于驱动勘探器外壳体相对于底盘转动的驱动机构，通过第一电机输出轴带动第一齿轮转动，通过第一齿轮与内齿圈的啮合关系，使第一电机带动勘探器外壳体相对于底盘转动，从而不断调整声呐探测器的位置，对水底构造进行360度无死角探测；
3、本发明通过在搅碎机构上安装搅动机构，在当勘探器外壳体转动的过程中，能够带动套筒同轴转动，而通过套筒上第二齿轮与环形齿条的啮合关系，使套筒快速转动，进而驱赶勘探器外壳体周围的生物，防止对勘探装置造成损害影响勘探过程；
4、本发明通过第一电机带动勘探器外壳体相对于底盘转动，使搅碎机构刚好处于强光摄像头上方后停止转动，再启动第二电机，通过第二电机输出轴带动固定块高速转动，进而由第一叶片对前方杂草等进行粉碎清理，同时通过第一叶片产生旋涡而具有向外的推力，进而将强光摄像头前方杂物清除，保持强光摄像头清晰的拍摄能力。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明提出的一种水下勘探装置结构示意图；
图2为本发明提出的勘探装置正视结构示意图；
图3为本发明提出的勘探装置局部剖面结构示意图；
图4为本发明提出的图3中A处局部放大结构示意图；
图中：1、勘探器外壳体；2、底盘；3、环形齿条；4、凸环；5、倾角传感器；6、支撑穿刺组件；7、锥形体；8、配重块；9、摄像装置；10、搅碎机构；11、搅动机构；12、内齿圈；13、第一齿轮；14、第一电机；15、声呐探测器；101、固定块；102、第一叶片；103、第二电机；111、第二叶片；112、套筒；113、第二齿轮；61、固定插针；62、固定盘；63、固定环；64、第一连杆；65、第二连杆；66、电动伸缩杆；91、安装座；92、第三电机；93、滑座；94、螺纹孔；95、收缩室；96、套管；97、强光摄像头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图4，本发明提供一种技术方案：一种水下勘探装置，包括勘探器外壳体1以及与勘探器外壳体1转动连接的底盘2，底盘2的底部设有减轻下沉阻力的锥形体7，使装置更加容易沉入水底，锥形体7的底部固定连接有用于增加配重的配重块8，锥形体7外侧的底盘2底部安装有用于支撑在水底的支撑穿刺组件6，支撑穿刺组件6包括电动伸缩杆66、两个固定盘62以及多个固定环63，其中一个固定盘62与底盘2的底部固定连接，电动伸缩杆66固定安装在底盘2的固定盘62上，电动伸缩杆66的输出端与另一个固定盘62固定连接，电动伸缩杆66输出端连接的固定盘62的底部固定连接有多个固定插针61，多个固定环63均匀设置在两个固定盘62之间，固定环63与固定盘62之间铰接有连杆组件，连杆组件包括第一连杆64与第二连杆65，第一连杆64与第二连杆65相铰接，第一连杆64与第二连杆65的两端分别与两侧的固定环63、固定盘62铰接，可通过电动伸缩杆66推动下端的固定盘62向下运动，从而通过第一连杆64与第二连杆65的联动作用拉动各个固定环63展开，从而调整支撑高度。
底盘2的外壁上设有凸环4，凸环4上安装有与支撑穿刺组件6位置相对应的倾角传感器5，倾角传感器5通过控制器与支撑穿刺组件6电连接，通过倾角传感器5监测勘探装置的倾斜状态，从而由控制器控制支撑穿刺组件6的伸缩长度，进而使勘探装置在水底保持水平姿态，勘探器外壳体1的外壁上设置有用于探测水底构造的声呐探测器15，通过勘探器外壳体1的环形转动带动声呐探测器15同步运动，进而由声呐探测器15对水底构造进行勘探绘制。
凸环4的底部安装有用于探测海底构造的摄像装置9，摄像装置9包括L形结构的安装座91，安装座91的竖直段与底盘2的底部固定连接，安装座91的水平段滑动套设有滑座93，滑座93上固定安装有第三电机92，安装座91上固定连接有套管96，套管96内部中空形成收缩室95，套管96的内侧一端开设有与收缩室95连通的螺纹孔94，第三电机92的输出轴与螺纹孔94螺纹连接，收缩室95中滑动连接有强光摄像头97，第三电机92的输出轴与强光摄像头97转动连接，通过第三电机92带动输出轴转动，通过输出轴与螺纹孔94的螺纹关系，且由套管96对强光摄像头97的限位作用，使强光摄像头97能够在收缩室95中伸缩滑动。
勘探器外壳体1的内部安装有用于驱动勘探器外壳体1相对于底盘2转动的驱动机构，驱动机构包括第一电机14，第一电机14固定安装在勘探器外壳体1的内壁上，第一电机14的输出端固定连接有第一齿轮13，底盘2的上端开设有环形槽，环形槽的内环壁上设有与第一齿轮13相啮合的内齿圈12，通过第一电机14输出轴带动第一齿轮13转动，由第一齿轮13与内齿圈12的啮合关系使勘探器外壳体1转动，进而调整声呐探测器15的使用位置。
摄像装置9上方的勘探器外壳体1外壁上安装有用于粉碎水底杂草以及将杂草向外推送的搅碎机构10，搅碎机构10包括第二电机103与固定支架，第二电机103通过固定支架固定安装在勘探器外壳体1的外壁上，第二电机103的输出端固定连接有固定块101，固定块101的外壁上连接有第一叶片102，通过第二电机103的输出轴带动固定块101转动，从而使第一叶片102高速转动，对杂草等杂物进行搅碎清理。
搅碎机构10上安装有用于在当勘探器外壳体1转动时能够对勘探装置周围生物进行驱赶的搅动机构11，搅动机构11包括套筒112，套筒112与第二电机103的输出轴转动连接，套筒112的一端固定连接有第二齿轮113，凸环4的上表面固定连接有环形齿条3，第二齿轮113与环形齿条3相啮合，套筒112的另一端外壁上固定连接有第二叶片111，通过勘探器外壳体1转动带动套筒112转动，由套筒112上第二齿轮113与环形齿条3的啮合使第二叶片111转动，对勘探装置周围生物进行不断驱赶。
一种水下勘探装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：勘探装置的放置，将勘探装置置入水中，由于配重块8的作用下自动下沉至水底，在到达水底后，通过凸环4上的倾角传感器5监测装置的倾斜角度，并根据倾斜方向对应开启该方向上的电动伸缩杆66，通过电动伸缩杆66将下方固定盘62推出，使固定盘62下表面的固定插针61伸入水底淤泥中起到固定作用，通过倾角传感器5不断调整下使勘探装置保持水平姿态；
步骤二：定点监测作业，开启第三电机92，通过第三电机92带动输出轴转动，通过第三电机92输出轴与套管96上螺纹孔94的螺纹关系，同时在套管96对强光摄像头97的限位下，使强光摄像头97向外滑动而伸出收缩室95，从而可通过强光摄像头97进行水下勘探；
步骤三：水底构造勘探作业，开启第一电机14，通过第一电机14输出轴带动第一齿轮13转动，通过第一齿轮13与内齿圈12的啮合关系，使第一电机14带动勘探器外壳体1相对于底盘2转动，从而不断调整声呐探测器15的位置，对水底构造进行探测；
步骤四：驱赶勘探装置周围生物，在当勘探器外壳体1转动的过程中，能够带动套筒112同轴转动，而通过套筒112上第二齿轮113与环形齿条3的啮合关系，使套筒112快速转动，进而驱赶勘探器外壳体1周围的生物，防止对勘探装置造成损害影响勘探过程；
步骤五：清除强光摄像头97前方杂物，在当强光摄像头97前方出现杂物时，开启第三电机92反转，通过第三电机92输出轴与套管96上螺纹孔94的螺纹关系，同时在套管96对强光摄像头97的限位下，使强光摄像头97向内滑动而收回至收缩室95中，然后通过第一电机14输出轴带动第一齿轮13转动，通过第一齿轮13与内齿圈12的啮合关系，使第一电机14带动勘探器外壳体1相对于底盘2转动，使搅碎机构10刚好处于强光摄像头97上方后停止转动，再启动第二电机103，通过第二电机103输出轴带动固定块101高速转动，进而由第一叶片102对前方杂草等进行粉碎清理，同时通过第一叶片102产生旋涡而具有向外的推力，进而将强光摄像头97前方杂物清除，保持强光摄像头97清晰的拍摄能力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种水下勘探装置，包括勘探器外壳体(1)以及与勘探器外壳体(1)转动连接的底盘(2)，其特征在于：所述底盘(2)的底部设有减轻下沉阻力的锥形体(7)，所述锥形体(7)的底部固定连接有用于增加配重的配重块(8)，所述锥形体(7)外侧的底盘(2)底部安装有用于支撑在水底的支撑穿刺组件(6)，所述底盘(2)的外壁上设有凸环(4)，所述凸环(4)上安装有与支撑穿刺组件(6)位置相对应的倾角传感器(5)，所述倾角传感器(5)通过控制器与支撑穿刺组件(6)电连接，通过所述倾角传感器(5)监测勘探装置的倾斜状态，从而由控制器控制支撑穿刺组件(6)的伸缩长度，进而使勘探装置在水底保持水平姿态，所述勘探器外壳体(1)的外壁上设置有用于探测水底构造的声呐探测器(15)；
所述凸环(4)的底部安装有用于探测海底构造的摄像装置(9)；
所述勘探器外壳体(1)的内部安装有用于驱动勘探器外壳体(1)相对于底盘(2)转动的驱动机构；
所述摄像装置(9)上方的勘探器外壳体(1)外壁上安装有用于粉碎水底杂草以及将杂草向外推送的搅碎机构(10)；
所述搅碎机构(10)上安装有用于在当勘探器外壳体(1)转动时能够对勘探装置周围生物进行驱赶的搅动机构(11)。
2.根据权利要求1所述的一种水下勘探装置，其特征在于：所述支撑穿刺组件(6)包括电动伸缩杆(66)、两个固定盘(62)以及多个固定环(63)，其中一个所述固定盘(62)与底盘(2)的底部固定连接，所述电动伸缩杆(66)固定安装在底盘(2)的固定盘(62)上，所述电动伸缩杆(66)的输出端与另一个固定盘(62)固定连接，所述电动伸缩杆(66)输出端连接的固定盘(62)的底部固定连接有多个固定插针(61)，多个所述固定环(63)均匀设置在两个固定盘(62)之间，所述固定环(63)与固定盘(62)之间铰接有连杆组件。
3.根据权利要求2所述的一种水下勘探装置，其特征在于：所述连杆组件包括第一连杆(64)与第二连杆(65)，所述第一连杆(64)与第二连杆(65)相铰接，所述第一连杆(64)与第二连杆(65)的两端分别与两侧的固定环(63)、固定盘(62)铰接。
4.根据权利要求1所述的一种水下勘探装置，其特征在于：所述摄像装置(9)包括L形结构的安装座(91)，所述安装座(91)的竖直段与底盘(2)的底部固定连接，所述安装座(91)的水平段滑动套设有滑座(93)，所述滑座(93)上固定安装有第三电机(92)，所述安装座(91)上固定连接有套管(96)，所述套管(96)内部中空形成收缩室(95)，所述套管(96)的内侧一端开设有与收缩室(95)连通的螺纹孔(94)，所述第三电机(92)的输出轴与螺纹孔(94)螺纹连接，所述收缩室(95)中滑动连接有强光摄像头(97)，所述第三电机(92)的输出轴与强光摄像头(97)转动连接。
5.根据权利要求1所述的一种水下勘探装置，其特征在于：所述驱动机构包括第一电机(14)，所述第一电机(14)固定安装在勘探器外壳体(1)的内壁上，所述第一电机(14)的输出端固定连接有第一齿轮(13)，所述底盘(2)的上端开设有环形槽，所述环形槽的内环壁上设有与第一齿轮(13)相啮合的内齿圈(12)。
6.根据权利要求1所述的一种水下勘探装置，其特征在于：所述搅碎机构(10)包括第二电机(103)与固定支架，所述第二电机(103)通过固定支架固定安装在勘探器外壳体(1)的外壁上，所述第二电机(103)的输出端固定连接有固定块(101)，所述固定块(101)的外壁上连接有第一叶片(102)。
7.根据权利要求6所述的一种水下勘探装置，其特征在于：所述搅动机构(11)包括套筒(112)，所述套筒(112)与第二电机(103)的输出轴转动连接，所述套筒(112)的一端固定连接有第二齿轮(113)，所述凸环(4)的上表面固定连接有环形齿条(3)，所述第二齿轮(113)与环形齿条(3)相啮合，所述套筒(112)的另一端外壁上固定连接有第二叶片(111)。
8.一种水下勘探装置的使用方法，使用权利要求1-7中任意一项权利要求所述的一种水下勘探装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：勘探装置的放置，将勘探装置置入水中，由于配重块(8)的作用下自动下沉至水底，在到达水底后，通过凸环(4)上的倾角传感器(5)监测装置的倾斜角度，并根据倾斜方向对应开启该方向上的电动伸缩杆(66)，通过电动伸缩杆(66)将下方固定盘(62)推出，使固定盘(62)下表面的固定插针(61)伸入水底淤泥中起到固定作用，通过倾角传感器(5)不断调整下使勘探装置保持水平姿态；
步骤二：定点监测作业，开启第三电机(92)，通过第三电机(92)带动输出轴转动，通过第三电机(92)输出轴与套管(96)上螺纹孔(94)的螺纹关系，同时在套管(96)对强光摄像头(97)的限位下，使强光摄像头(97)向外滑动而伸出收缩室(95)，从而可通过强光摄像头(97)进行水下勘探；
步骤三：水底构造勘探作业，开启第一电机(14)，通过第一电机(14)输出轴带动第一齿轮(13)转动，通过第一齿轮(13)与内齿圈(12)的啮合关系，使第一电机(14)带动勘探器外壳体(1)相对于底盘(2)转动，从而不断调整声呐探测器(15)的位置，对水底构造进行探测；
步骤四：驱赶勘探装置周围生物，在当勘探器外壳体(1)转动的过程中，能够带动套筒(112)同轴转动，而通过套筒(112)上第二齿轮(113)与环形齿条(3)的啮合关系，使套筒(112)快速转动，进而驱赶勘探器外壳体(1)周围的生物，防止对勘探装置造成损害影响勘探过程；
步骤五：清除强光摄像头(97)前方杂物，在当强光摄像头(97)前方出现杂物时，开启第三电机(92)反转，通过第三电机(92)输出轴与套管(96)上螺纹孔(94)的螺纹关系，同时在套管(96)对强光摄像头(97)的限位下，使强光摄像头(97)向内滑动而收回至收缩室(95)中，然后通过第一电机(14)输出轴带动第一齿轮(13)转动，通过第一齿轮(13)与内齿圈(12)的啮合关系，使第一电机(14)带动勘探器外壳体(1)相对于底盘(2)转动，使搅碎机构(10)刚好处于强光摄像头(97)上方后停止转动，再启动第二电机(103)，通过第二电机(103)输出轴带动固定块(101)高速转动，进而由第一叶片(102)对前方杂草等进行粉碎清理，同时通过第一叶片(102)产生旋涡而具有向外的推力，进而将强光摄像头(97)前方杂物清除，保持强光摄像头(97)清晰的拍摄能力。
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