CN116755158B - 一种海洋工程用测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋工程用测量装置，涉及地质探测技术领域，包括微处理器、拖拽船以及被拖拽的沉舟，沉舟前端顶部设置有挂环，拖拽船通过绳索连接沉舟前端的挂环，拖拽船并通过绳索拉动沉舟移动；沉舟沉于水底，拖拽船能够拖动沉舟在水底滑行；沉舟包括舟体、转动装置以及微处理器，转动装置设置于舟体之上；本发明通过设置转动装置在拖行路径上不断的进行刺探，使本发明能够通过探针探入的深度分析海洋底部的地质情况，获取到海底电缆铺设路段上整体的具体地质数据。

Description

一种海洋工程用测量装置

技术领域

本发明涉及地质探测技术领域，尤其涉及一种海洋工程用测量装置。

背景技术

在各类的海洋工程当中，均需要对海洋底部的地质条件进行探测，其中，海底电缆铺设更是如此，同时，海底进行电缆铺设时，通常需要对电缆进行浅埋，用以增加电缆在海底的使用寿命，但是目前在海底电缆需要铺设的路段进行探测时，通常采用地形（平坦或者崎岖）的数据加地质（沙底或者其他地质）的数据进行铺设规划和工程难度分析，缺乏对整个铺设路段的实际土质条件的具体支持，例如具体的某铺设段地质坚硬或者有较多坚硬物（沉石）或者土质松软（沙底）亦或者土质松软内部零散含有坚硬物（沉石）的具体数据支持，因此，研发一种能够对整个铺设段实际的具体土质数据进行收集并汇总的装置是十分必要的。

发明内容

本发明目的在于提供一种海洋工程用测量装置，以解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

总体的，一种海洋工程用测量装置，包括微处理器、拖拽船以及被拖拽的沉舟，沉舟前端顶部设置有挂环，拖拽船通过绳索连接沉舟前端的挂环，拖拽船并通过绳索拉动沉舟移动；沉舟沉于水底，拖拽船能够拖动沉舟在水底滑行；沉舟包括舟体和转动装置，转动装置设置于舟体之上；通过拖拽船拖拽沉舟的设置，使沉舟具备减少了不必要的冗余设备设计，在海底高压和复杂环境之下，减少设备将有效的提高设备的使用寿命和适应能力。

进一步的，舟体底部水平，舟体后端设置有转动装置；通过舟体和转动装置配合收集海底的地质数据。

优选的，转动装置包括电机和转轮，电机的转轴和转轮连接，电机的转轴和转轮的轴线重合，电机横向设置于舟体对应设置的电机安装仓中、且其转轴贯穿舟体后端中部设置的纵向槽当中，纵向槽在竖直方向上为矩形槽、且其在竖直方向上贯穿舟体，转轮设置于纵向槽中，电机能够通过转轴带动转轮在纵向槽中旋转；通过将转轮设置于沉舟之上，使转轮有一个稳定的转动的平台，同时，通过将转轮与设置于沉舟之上的电机结合，时电机能够电动转轮旋转，使转轮能够在沉舟较慢的拖动速度下能够收集到足够的地质刺探数据。

优选的，转轮设置有轮壳，轮壳之中设置有刺探装置和电动伸缩杆，刺探装置在轮壳之中径向圆周阵列设置有多组，每组刺探装置对应设置有一组电动伸缩杆，通过针对各刺探装置设置电动伸缩杆，使沉舟被收回进行放置时，电动伸缩杆能够将刺探装置露于转轮之外的探针收回到转轮当中，减少刺探装置的探针外露造成不便于放置的缺点。

优选的，刺探装置设置有磁致伸缩位移传感器，其中，磁致伸缩位移传感器的电子模块设置于轮壳中部位置、电子模块对应连接的导杆径向朝外，导杆之上还套设有弹簧，弹簧的轮壳径向朝外一端固定有定位磁铁；通过在刺探装置的圆周内侧设置磁致伸缩位移传感器，使刺探装置能够读取弹簧的伸缩形变，进而得出探针在径向上的滑动距离，并进一步的计算出探针的实际刺入海底的深度。

优选的，弹簧两端连接有圆形滑片，圆形滑片的圆心处于导杆的轴线之上，弹簧在轮壳径向朝外一端的圆形滑片的内侧连接有定位磁铁，弹簧伸缩能够带动定位磁铁在导杆的方向上来回移动；通过在弹簧的圆形滑片之上设置定位磁铁，使弹簧在伸缩时能够带动定位磁铁在导杆上来回移动，进而使磁致伸缩位移传感器的电子模块读取出定位磁铁在导杆上的位置信息，并进一步的，计算出弹簧的伸缩距离（探针的滑动距离）。

优选的，磁致伸缩位移传感器以及弹簧设置于轮壳对应设置的第二安装腔之内，第二安装腔为柱形空腔，弹簧在轮壳径向朝外一端的圆形滑片的内侧还连接有探针，探针和导杆同轴线，轮壳对应探针设置有能够使其径向来回滑动的第三滑腔，第三滑腔和第二安装腔同轴线、且其直径小于第二安装腔的直径，第三滑腔设置于第二安装腔的径向外侧，第三滑腔径向朝外贯穿轮壳，探针的径向外侧端头能够通过第三滑腔径向滑出到轮壳之外；探针为管状腔体，探针径向来回滑动时，滑动能够通过探针的内腔进出探针，探针在轮壳径向内侧一端的端头还固定有防脱圆片，防脱圆片直径大于第三滑腔；通过第三滑腔径向轴线设置于第二安装腔的外侧，并将设置于第三滑腔内部的探针后端与弹簧的圆形滑片连接，使探针在径向上的来回滑动能够带动弹簧在径向上进行伸缩，进而直接带动定位磁铁的位移，同时通过在探针后端设置防脱圆片、且第二安装腔的直径大于第三滑腔，使探针在第三滑腔中滑动时，探针不会在第三滑腔脱落。

优选的，电动伸缩杆的伸缩杆体一端相对于轮壳径向朝内，其中，伸缩杆头的端头设置有滑块，滑块一端伸入第二安装腔之内、且其处于探针后端的防脱圆片的径向外侧，电动伸缩杆伸缩能够带动滑块在滑动，当电动伸缩杆撑起时，滑块能够压缩弹簧并带动探针径向向内滑动，使探针径向外侧端头收回到轮壳之中，通过在电动伸缩杆的杆头之上设置滑块，电动伸缩杆撑起时，滑块能够抵接探针的防脱圆片，并进而压缩弹簧，将探针收回到转轮当中。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过拖拽船拖拽沉于海底的沉舟，并将沉舟的舟体底部设置为水平，使得在舟体被拖拽船拖行的过程当中，遇到崎岖的松软土质可以预先将松软土质进行一定程度的平整，从而为后端设置的转轮数据采集减少部分误差；

2、本发明通过设置在舟体后端设置转轮，同时对应转轮设置有电动机，在舟体被拖行的过程当中，转轮能够被电机带动旋转，同时，转轮还设置有径向圆周阵列分布的刺探装置，刺探装置的径向内侧设置有磁致伸缩位移传感器，前端为探针，探针和磁致伸缩位移传感器之间设置有弹簧，在舟体被拖动的同一时刻电动机带动转轮旋转，旋转的转轮的探针在舟体拖行的路段（铺设段）上不停的刺入海底，在不同的地质条件下，探针刺入的深度不同，例如坚硬路段、松软路段、混有部分石块的沙底等，探针刺入的深度通过磁致伸缩位移传感器读取并记录于微处理器当中，通过将本发明的沉舟在铺设路段上拖行测绘一次，微处理器就能够收集到整条铺设路段的具体的土质条件数据；

3、本发明通过在轮壳之内针对各刺探装置配有电动伸缩杆，在沉舟进行回收和放置时，可以通过电动伸缩杆撑起将探针收回到转轮当中，防止探针裸露在外造成不易放置的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的横向结构示意图；

图2为本发明的纵向结构示意图；

图3为本发明的底部结构示意图；

图4为本发明的切割及拆解示意图；

图5为本发明转轮拆解示意图；

图6为本发明转轮壳体示意图；

图7为本发明转轮内部结构示意图；

图8为图7中A处细节示意图；

图9为转轮内部装置结构示意图；

图10为电动伸缩杆结构示意图；

图11为刺探装置结构示意图；

图12为刺探装置拆解示意图；

图13为弹簧及定位磁铁细节示意图。

附图标记所代表的为：1-舟体，101-挂环，102-电机安装仓，103-纵向槽，2-转动装置，201-电机，202-转轮，203-轮壳，204-探针，205-电动伸缩杆，206-第一安装腔，207-第二安装腔，208-第三滑腔，209-伸缩杆体，2010-滑块，2011-弹簧，2012-定位磁铁，2013-导杆，2014-电子模块，2015-圆形滑片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1至图13所示，本实施例包括拖拽船，拖拽船通过绳索拖拽沉舟， 沉舟沉于水底，拖拽船按照预先设定的路线（铺设段）拖拽沉于水底的沉舟，值得一提的是，预先设定的路线（铺设段）是通过海缆铺设人员预先进行规划的（即通过其它手段进行规划），其不在本实施例的范畴当中，实施例仅为铺设段具体地质勘测的装置，即路线（铺设段）浅土层相对硬度的勘测设备，同时，实施例还设置有微处理器，微处理器设置于拖拽船之上，微处理器通过固定于绳索上的信号传输线缆与沉舟的转轮202连接，同时绳索上还设置有电机201的线缆，微处理器通过控制电机201的线缆控制电机201的转动，微处理器采用型号为STM32F103RB单片机作为控制芯片，另外，微处理器在电子电学领域的逻辑控制手段在当前的电子电力的环境下已经十分常规，且其并不在实施例的区别特征范围之内，实施例仅简要提及。

沉舟上设置有挂环101，挂环101设置于舟体1前端上侧，拖拽船通过伸缩连接挂环101拖拽沉舟，沉舟底部水平，后端中部位置设置有竖直方向上贯穿舟体1的矩形的纵向槽103，纵向槽103中设置有能够转轮202，转轮202的轴线朝向垂直于纵向槽103的纵向边沿和竖直边沿形成的平面，转轮202的轴线位置设置有轴孔，轴孔与设置于舟体1之上、且其在纵向槽103边侧的电机201的转轴连接，电机201通过转轴带动转轮202旋转；转轮202的旋转面平行于纵向槽103的纵向边沿和竖直边沿形成的平面，转轮202的圆周边沿与沉舟的底部相切。

转轮202设置有轮壳203，轮壳203中部位置径向圆周阵列设置有十组刺探装置，刺探装置圆周内侧设置有磁致伸缩位移传感器，磁致伸缩位移传感器的电子模块2014设置于轴孔的圆周边侧，电子模块2014连接有导杆2013，导杆2013径向朝外，导杆2013外侧还套设有弹簧2011，弹簧2011和导杆2013同轴线，弹簧2011的两端还设置有圆形滑片2015，圆形滑片2015穿设于导杆2013之上，弹簧2011外端的圆形滑片2015的内侧还连接有定位磁块，弹簧2011伸缩能够带动定位磁块在导杆2013上来回移动，电子模块2014则能够读取定位模块来回移动的最大移动距离，实施例圆形滑片2015采用高强度的陶瓷制成，以防止采用金属滑片干扰磁致伸缩位移传感器读取定位磁铁2012到导杆2013上具体位置产生误差，同时，定位模块、导杆2013以及套设于导杆2013之外的弹簧2011均设置于轮壳203对应圆周阵列设置的第二安装腔207之中，第二安装腔207径向朝外还连通有第三滑腔208，第三滑腔208之内设置有能够滑动的探针204，探针204的端头能够径向滑动到转轮202之外，探针204为管状，头部进行圆形封闭，探针204尾端管状边沿设置有圆周扩展的防脱圆片，防脱圆片与弹簧2011圆周外端的圆形滑片2015连接，探针204径向向内滑动时，弹簧2011被压缩，导杆2013能够滑动入探针204的中空内部，不会阻碍探针204的压缩，探针204受到外力的影响在第三滑腔208内来回移动（即转轮旋转的过程中，底部的探针被海底反复挤压过程），进而带动弹簧2011进行伸缩，伸缩的弹簧2011再带动定位磁块在导杆2013进行滑动，电子模块2014读出定位磁块在导杆2013上的位移数据，再将位移数据通过绳索上固定的信号传输线缆传递给微处理器，微处理器计算出探针204的实际探深距离并进行记录（弹簧2011完全撑起时的距离减去弹簧2011被压缩到极致的距离即为移动距离，刺探装置的深度为探针204最大探入深度减去移动距离，即为刺探深度，即H=D-（L1-L2），其中，H为探针204实际探深深度，D为探针204最大探入深度，L1为弹簧2011完全撑起时，电子模块2014读取的定位磁铁2012在导杆2013的距离，L2为弹簧2011收到外力极致压缩时，电子模块2014读取的定位磁铁2012在导杆2013的距离）；轮壳203针对圆周阵列设置的十组刺探装置还圆周阵列设置后电动伸缩杆205，电动伸缩杆205与刺探装置各一一对应设置，电动伸缩杆205固定于轮壳203对应设置的第一安装腔206中，电动伸缩杆205的伸缩杆体209圆周朝向内侧，伸缩杆体209的端头还固定有滑块2010，滑块2010一端延伸入对应的刺探装置的第二安装腔207当中，形成延伸端头，延伸端头设置于探针204后端设置的防脱圆片之后，电动伸缩杆205撑起时，滑块2010抵接防脱圆片外侧，并压缩弹簧2011，进而使探针204的端头缩回到转轮202之中，以便于沉舟进行回收并放置时，减少探针204外露的消极影响。

进一步的，实施例拖拽船通过每小时五公里的匀速拖拽沉于海底的沉舟，沉舟在被拖拽的过程中电机201转动带动转轮202旋转，电机201保持匀速旋转，各探针204在转轮202旋转的过程中，持续的将实际刺探深度的相关数据传递给微处理器，微处理器计算并记录探针204的实际刺探深度（转轮202旋转时，按照旋转方向依次记录最底部刺探装置的刺入深度数据最为当前的刺探数据并进行记录，形成刺探深度图谱，同时，实施例电机201为伺服电机201，电机201的转动角度信息与转轮202一致，实施例微处理器通过电机201的实际转动角度确定具体的处于底部的刺探装置，十组刺探装置对应设置有编号，每个编号对应一个电机201的转轴位置信息，电机201转动角度的实时读取就可推断出处于底部的刺探装置的编号，值得一提的是，伺服电机201读取转轴位置的技术手段在当前电机201控制系统中十分成熟，实施例不在提及相关的技术手段），实施例五公里获得约12000个刺探数据，刺探数据按照起始记录为H1、H2、...、H12000，将该数据均匀对应并分配到该路线之上，实施例微处理器则获得该路线（铺设段）具体的用于埋设电缆的地质数据，为后期电缆埋设方案提供数据支持（例如不同地质采用的设备、铺设周期、铺设难度、铺设成本、铺设方案等）。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种海洋工程用测量装置，包括微处理器、拖拽船以及被拖拽的沉舟，其特征在于，沉舟前端顶部设置有挂环（101），拖拽船通过绳索连接沉舟前端的挂环（101），拖拽船通过绳索拉动沉舟移动；

沉舟沉于水底，拖拽船能够拖动沉舟在水底滑行；

沉舟包括舟体（1）、转动装置（2），转动装置（2）设置于舟体（1）之上；

转动装置设置有转轮（202）；

转轮（202）设置有轮壳（203），轮壳（203）之中设置有刺探装置和电动伸缩杆（205），轮壳（203）之中径向圆周阵列设置有多组刺探装置，每组刺探装置对应设置有一组电动伸缩杆（205）；

刺探装置设置有磁致伸缩位移传感器，其中，磁致伸缩位移传感器的电子模块（2014）设置于轮壳（203）中部位置、电子模块（2014）对应连接的导杆（2013）径向朝外，导杆（2013）之上还套设有弹簧（2011），弹簧（2011）于轮壳（203）径向朝外一端固定有定位磁铁（2012）；

弹簧（2011）两端连接有圆形滑片（2015），圆形滑片（2015）的圆心处于导杆（2013）的轴线之上，弹簧（2011）在轮壳（203）径向朝外一端的圆形滑片（2015）的内侧连接有定位磁铁（2012），弹簧（2011）伸缩能够带动定位磁铁（2012）在导杆（2013）的方向上来回移动；

磁致伸缩位移传感器以及弹簧（2011）设置于轮壳（203）对应设置的第二安装腔（207）之内，第二安装腔（207）为柱形空腔，弹簧（2011）在轮壳（203）径向朝外一端的圆形滑片（2015）的内侧还连接有探针（204），探针（204）和导杆（2013）同轴线，轮壳（203）径向设置有第三滑腔（208），探针（204）能够在第三滑腔（208）中来回滑动，第三滑腔（208）和第二安装腔（207）同轴线、且其直径小于第二安装腔（207）的直径，第三滑腔（208）设置于第二安装腔（207）的径向外侧，第三滑腔（208）径向朝外贯穿轮壳（203），探针（204）的径向外侧端头能够通过第三滑腔（208）径向滑出到轮壳（203）之外；探针（204）为管状腔体，探针（204）径向来回滑动时，探针（204）能够在第三滑腔（208）中滑动进出，探针（204）在轮壳（203）径向内侧一端的端头还固定有防脱圆片，防脱圆片直径大于第三滑腔（208）；

电动伸缩杆（205）的伸缩杆体（209）一端相对于轮壳（203）径向朝内，其中，伸缩杆体（209）的端头设置有滑块（2010），滑块（2010）一端伸入第二安装腔（207）之内、且其处于探针（204）后端的防脱圆片的径向外侧，电动伸缩杆（205）伸缩能够带动滑块（2010）滑动，当电动伸缩杆（205）撑起时，滑块（2010）能够压缩弹簧（2011）并带动探针（204）径向向内滑动，使探针（204）径向外侧端头收回到轮壳（203）之中。

2.如权利要求1所述的一种海洋工程用测量装置，其特征在于，舟体（1）底部水平，舟体（1）后端设置有转动装置（2）。

3.如权利要求2所述的一种海洋工程用测量装置，其特征在于，转动装置（2）包括电机（201）和转轮（202），电机（201）的转轴和转轮（202）连接，电机（201）的转轴和转轮（202）的轴线重合，电机（201）横向设置于舟体（1）对应设置的电机安装仓（102）中、且其转轴贯穿舟体（1）后端中部设置的纵向槽（103）当中，纵向槽（103）在竖直方向上为矩形槽、且其在竖直方向上贯穿舟体（1），转轮（202）设置于纵向槽（103）中，电机（201）能够通过转轴带动转轮（202）在纵向槽（103）中旋转。