CN116952331A - 一种水深测量设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水深测量技术领域，具体的说是一种水深测量设备，包括无人机，还包括测量组件；所述测量组件包括测量筒；所述测量筒顶部两侧位于测量筒外圈表面固连有两个支撑杆；两个所述支撑杆相背一侧均固连有套筒；所述测量筒底部位于测量筒内圈表面固连有两个支撑块；两个所述支撑块上表面均固连有拉绳；两个所述拉绳另一端共同固连有第一浮块；所述第一浮块下表面固连有回声探测仪；本发明主要用于解决若测深的水域由于风吹出现波纹时，当波纹作用在浮块上时，浮块会在安装杆的导向下上下滑动，从而带动回声测深仪上下移动，从而会使回声测深仪在移动时高度发生变化，导致测量数据不够准确。
Description
技术领域
本发明属于水深测量技术领域，具体的说是一种水深测量设备。
背景技术
水深测量具体是测定水底点至水面的高度和点的平面位置的工作，是海道测量和海底地形测量的中心环节，目的是为船舶航行提供航道深度和确定航行障碍物的位置、深度和性质。
现有技术中水深测量的主要方法有测深杆、测深锤(水铊)、单波束回声测深、多波束回声测深、机载激光测深等。其中针对一些运河、湖泊以及水库等测深时，往往利用无人机搭载高精度测深仪，相比传统方法，机载测量更为灵活高效，且成本更低；尤其是对于传统方法受限的难以到达的水域，机载测量的优势更为显著；它是一种测量水深的高性价比解决方案，可快速获取河流和湖泊的水深及剖面图，进行科学研究和环境监测。
目前利用无人机搭载回声探测仪测深时，一般是通过绳子牵引的方式带动回声探测仪在移动的同时进行测深，然而在测深的过程中，若回声探测仪受到水的阻力过大时，会导致回声测深仪倾斜，同时若无人机的飞行高度发生变化时，会导致回声测深仪的移动轨迹以及高度发生变化，从而导致测量的数据不准确。
相关技术中，为了解决上述问题，采用的方式是通过安装在无人机上的安装杆，带动安装在浮块上的回声测深仪移动，从而对水域进行测深，在浮块带动回声测深仪移动的过程中，浮块始终漂浮在水面上，并通过安装杆进行限位，从而避免回声测深仪出现受阻时倾斜以及高度出现变换的情况。
然而，在利用上述方式测深时，若测深的水域由于风吹出现波纹时，当波纹作用在浮块上时，浮块会在安装杆的导向下上下滑动，从而带动回声测深仪上下移动，从而会使回声测深仪在移动时高度发生变化，导致测量数据不够准确。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种水深测量设备，包括无人机；所述无人机底部安装有支撑架；所述无人机后方位于支撑架上固连有两个套杆；
还包括测量组件；所述测量组件包括测量筒；所述测量筒顶部两侧位于测量筒外圈表面固连有两个支撑杆；
两个所述支撑杆相背一侧均固连有套筒，且套筒用于套在套杆上；
所述测量筒底部位于测量筒内圈表面固连有两个支撑块；两个所述支撑块上表面均固连有拉绳；
两个所述拉绳另一端共同固连有第一浮块，且第一浮块与测量筒内圈表面贴合；
所述第一浮块下表面固连有回声探测仪；
所述测量筒为三级伸缩筒，由第一伸缩筒、第二伸缩筒和第三伸缩筒组合而成；所述第一伸缩筒、第二伸缩筒以及第三伸缩筒初始下为收缩状态；
所述第一伸缩筒、第二伸缩筒以及第三伸缩筒收缩后的高度小于套杆的高度；
所述支撑杆固连在第一伸缩筒外圈表面；
所述第一伸缩筒内滑动连接有第二伸缩筒，且第二伸缩筒无法完全滑出第一伸缩筒；
所述第二伸缩筒内滑动连接有第三伸缩筒，且第三伸缩筒无法滑出第二伸缩筒；所述支撑块固连在第三伸缩筒内圈表面。
可选的，所述测量筒为菱形筒；所述第一浮块同样为菱形。
可选的，所述拉绳为耐腐蚀编织绳。
可选的，所述第一伸缩筒上的四个面上靠近顶部的一侧均固连有第一安装块；所述第三伸缩筒上的四个面上靠近底部的一端均固连有第二安装块；四个所述第一安装块下表面均固连有导杆，且导杆另一端固连在第二安装块上表面；四个所述导杆均为三级伸缩杆，由第一伸缩杆、第二伸缩杆以及第三伸缩杆组合而成；所述第一伸缩杆固定在第一安装块下表面，且第一伸缩杆的长度与第一伸缩筒的长度相同；所述第三伸缩杆固连在第二安装块上表面，且第三伸缩杆的长度与第三伸缩筒的长度相同；所述第二伸缩杆位于第一伸缩杆和第三伸缩杆之间，且第二伸缩杆的长度与第二伸缩筒的长度相同；
所述测量筒外圈设有浮圈；所述浮圈上开设有四个通孔，且四个导杆均从四个通孔内穿过；所述通孔的直径大于第一伸缩杆的直径。
可选的，所述第一伸缩杆与第二伸缩杆底部端面的圆周线上均倒圆角设计。
可选的，所述浮圈下表面位于相互对应的通孔的两侧均设有转动带；两个所述转动带内圈设有均匀布置的驱动杆，且驱动杆顶部延伸至浮圈上表面，并均与电机固定；所述驱动杆底部固连有挡盘，且挡盘位于转动带下方，并与转动带下表面贴合；所述转动带外圈表面固连有均匀布置的拨片。
可选的，所述支撑架上固连有第二浮块，且第二浮块为筒状。
可选的，所述第一浮块表面转动连接有均匀布置的滚珠。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种水深测量设备，由于测量筒被固定限位在套杆上，由于拉绳的长度是固定的，且由于第一浮块始终位于液面上方，从而使回声探测仪的位置保持相对统一，从而避免回声探测仪受到阻力时出现倾斜的情况，同时当无人机的高度发生变化时，由于测量筒为三级伸缩筒，从而可使测量筒跟随无人机高度的变化以及第一浮块的浮力，进行伸出或者收缩的动作，且第一浮块始终位于液面上方，避免无人机带动回声探测仪上下移动，同时由于测量筒可以跟随第一浮块进行收缩，从而可以限制测量筒伸入水中的深度，从而避免测量筒无法伸缩时，会增大测量筒伸入水中的面积，从而增大测量筒跟随无人机移动时的阻力。
2.本发明所述的一种水深测量设备，若需测量的水域在风吹出现波纹时，水面的波纹会作用在测量筒上，由于测量筒被固定限位在套杆上，从而可以对测量筒进行固定，防止测量筒在波纹的作用下出现晃动的情况，又由于测量筒对波纹进行阻挡，可以使测量筒内部的水面处于相对平静的状态，从而避免波纹直接作用在第一浮块上，从而使第一浮块跟随波纹上下移动，从而带动回声探测仪上下移动，从而导致测量的数据不够准确。
3.本发明所述的一种水深测量设备，由于浮圈的存在，浮圈受到水的浮力会使浮圈与水面趋于相对平行的状态，从而可以对测量筒进行限位，从而使测量筒在水中移动时，趋于相对垂直的状态移动；在电机转动的过程中可以带动转动带转动，从而使转动带带动拨片转动，在拨片转动时，可以进行拨水，从而可以为浮圈提供动力，并沿着无人机飞行的方向移动，在此过程中，可以为无人机分担带动测量组件移动时的阻力，同时还可以带动测量筒移动，从而减小无人机带动测量筒在水中移动时的阻力，从而进一步避免测量筒本身出现倾斜的情况，从而提高测深效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明整体的立体图；
图2是本发明中测量机构的结构示意图；
图3是本发明中测量筒以及导杆的结构示意图；
图4是本发明图3中A处局部放大图；
图5是本发明中浮圈俯视方向下的结构示意图；
图6是本发明中浮圈仰视方向下的结构示意图；
图7是本发明中测量组件的俯视图；
图8是本发明图7中B-B处剖视图；
图9是本发明图8中C处局部放大图；
图中：1、无人机；11、支撑架；12、套杆；13、第二浮块；2、测量筒；21、第一伸缩筒；22、第二伸缩筒；23、第三伸缩筒；24、支撑杆；25、套筒；26、支撑块；27、拉绳；28、第一浮块；281、滚珠；29、回声探测仪；3、第一安装块；31、第二安装块；32、导杆；33、第一伸缩杆；34、第二伸缩杆；35、第三伸缩杆；4、浮圈；41、通孔；42、转动带；43、驱动杆；44、电机；45、挡盘；46、拨片。
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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图9所示，本发明所述的一种水深测量设备，包括无人机1；所述无人机1底部安装有支撑架11；所述无人机1后方位于支撑架11上固连有两个套杆12；
还包括测量组件；所述测量组件包括测量筒2；所述测量筒2顶部两侧位于测量筒2外圈表面固连有两个支撑杆24；
两个所述支撑杆24相背一侧均固连有套筒25，且套筒25用于套在套杆12上；
所述测量筒2底部位于测量筒2内圈表面固连有两个支撑块26；两个所述支撑块26上表面均固连有拉绳27；
两个所述拉绳27另一端共同固连有第一浮块28，且第一浮块28与测量筒2内圈表面贴合；
所述第一浮块28下表面固连有回声探测仪29，如记录式和数字式等；
所述测量筒2为三级伸缩筒，由第一伸缩筒21、第二伸缩筒22和第三伸缩筒23组合而成；所述第一伸缩筒21、第二伸缩筒22以及第三伸缩筒23初始下为收缩状态；
所述第一伸缩筒21、第二伸缩筒22以及第三伸缩筒23收缩后的高度小于套杆12的高度；
所述支撑杆24固连在第一伸缩筒21外圈表面；
所述第一伸缩筒21内滑动连接有第二伸缩筒22，且第二伸缩筒22无法完全滑出第一伸缩筒21；
所述第二伸缩筒22内滑动连接有第三伸缩筒23，且第三伸缩筒23无法滑出第二伸缩筒22；所述支撑块26固连在第三伸缩筒23内圈表面；
在对水域进行测深前，工作人员将测量组件取出，随后将两个套筒25套在支撑架11上的两个套杆12上，由于第一伸缩筒21、第二伸缩筒22以及第三伸缩筒23收缩后的高度小于套杆12的高度，因此工作人员将套筒25套在套杆12上后，此时套筒25位于套杆12靠近顶部位置，同时测量筒2底部与地面接触，随后工作人员启动无人机1，无人机1启动后逐渐升空，从而带动支撑架11以及套杆12逐渐上移，在套杆12逐渐上移的过程中，套筒25逐渐在套杆12上向下滑动，当套筒25与支撑杆24接触后，此时无人机1继续上升，在无人机1继续上升的过程中，会逐渐拉动第一套筒25逐渐上移，在第一套筒25逐渐上移的过程中，第二套筒25逐渐从第一套筒25内伸出，当第二套筒25从第一套筒25内完全伸出后，此时第一套筒25拉动第二套筒25逐渐上移，在第二套筒25逐渐上移的过程中，第三套筒25逐渐从第二套筒25内伸出，当第三套筒25从第二套筒25内完全伸出后，无人机1继续上移的过程中会带动伸出的第一伸缩筒21、第二伸缩筒22以及第三伸缩筒23悬空，随后工作人员控制无人机1带动测量组件移动至水域上方，随后对水域进行测深；
在对水域进行测深时，当无人机1带动测量组件移动至水面上方后，工作人员控制无人机1下移，在无人机1下移的过程中，会使伸长后的第一伸缩筒21、第二伸缩筒22以及第三伸缩筒23下移，在第一伸缩筒21、第二伸缩筒22以及第三伸缩筒23下移的过程中，第三伸缩筒23会先与水面接触，随后伸至水面下方，当水面位于第二伸缩筒22中部位置时，控制无人机1停止下移，随后控制无人机1在水面上方飞行；
当第三伸缩筒23伸入水面下方时，水会进入第三伸缩筒23内，同时第一浮块28在进入第三伸缩筒23内的水的浮力下向上移动，并始终位于液面上方，在第一浮块28上移的过程中，会逐渐将拉绳27绷紧，当拉绳27被绷直后，第一浮块28会拉动第三伸缩杆35向上移动，从而使第三伸缩筒23收缩至第二伸缩筒22内，由于水面位于第二伸缩筒22中部位置，因此第一浮块28会上移至第二伸缩筒22中部位置并位于液面上方，同时会带动第二伸缩筒22上移一端距离，在第二伸缩筒22上移的过程中，部分第二伸缩筒22会缩回至第一伸缩筒21内，随后无人机1带动测量组件在水面上飞行并进行测深；
在此过程中，由于测量筒2被固定限位在套杆12上，由于拉绳27的长度是固定的，且由于第一浮块28始终位于液面上方，从而使回声探测仪29的位置保持相对统一，从而避免回声探测仪29受到阻力时出现倾斜的情况，同时当无人机1的高度发生变化时，由于测量筒2为三级伸缩筒，从而可使测量筒2跟随无人机1高度的变化以及第一浮块28的浮力，进行伸出或者收缩的动作，且第一浮块28始终位于液面上方，避免无人机1带动回声探测仪29上下移动，同时由于测量筒2可以跟随第一浮块28进行收缩，从而可以限制测量筒2伸入水中的深度，从而避免测量筒2无法伸缩时，会增大测量筒2伸入水中的面积，从而增大测量筒2跟随无人机1移动时的阻力；
若需测量的水域在风吹出现波纹时，水面的波纹会作用在测量筒2上，由于测量筒2被固定限位在套杆12上，从而可以对测量筒2进行固定，防止测量筒2在波纹的作用下出现晃动的情况，又由于测量筒2对波纹进行阻挡，可以使测量筒2内部的水面处于相对平静的状态，从而避免波纹直接作用在第一浮块28上，从而使第一浮块28跟随波纹上下移动，从而带动回声探测仪29上下移动，从而导致测量的数据不够准确；
当测深完成后，工作人员控制无人机1飞行至岸边，随后控制无人机1逐渐降落，在无人机1降落的过程，会使第三伸缩筒23与地面接触，当第三伸缩筒23与地面接触后，第三伸缩筒23会收回第二伸缩筒22内，随后第二伸缩筒22收回第一伸缩筒21内，当无人机1上的支撑架11与地面接触后，此时套筒25上移至套杆12靠近顶部位置，随后工作人员将其取下即可。
作为本发明的一种实施方式，所述测量筒2为菱形筒；所述第一浮块28同样为菱形；
由于测量筒2以及第一浮块28均为菱形，在无人机1带动部分伸入水中的测量筒2移动的过程中，可以降低测量筒2受到的阻力，从而避免阻力过大影响测量筒2的移动过程。
作为本发明的一种实施方式，所述拉绳27为耐腐蚀编织绳，由于拉绳27为耐腐蚀编织绳，由于拉绳27长时间浸在水中，可以减轻水对拉绳27的影响，从而增大拉绳27的使用寿命。
作为本发明的一种实施方式，所述第一伸缩筒21上的四个面上靠近顶部的一侧均固连有第一安装块3；所述第三伸缩筒23上的四个面上靠近底部的一端均固连有第二安装块31；四个所述第一安装块3下表面均固连有导杆32，且导杆32另一端固连在第二安装块31上表面；四个所述导杆32均为三级伸缩杆，由第一伸缩杆33、第二伸缩杆34以及第三伸缩杆35组合而成；所述第一伸缩杆33固定在第一安装块3下表面，且第一伸缩杆33的长度与第一伸缩筒21的长度相同；所述第三伸缩杆35固连在第二安装块31上表面，且第三伸缩杆35的长度与第三伸缩筒23的长度相同；所述第二伸缩杆34位于第一伸缩杆33和第三伸缩杆35之间，且第二伸缩杆34的长度与第二伸缩筒22的长度相同；
所述测量筒2外圈设有浮圈4；所述浮圈4上开设有四个通孔41，且四个导杆32均从四个通孔41内穿过；所述通孔41的直径大于第一伸缩杆33的直径；
由于导杆32从浮圈4上的四个通孔41内穿过，当测量筒2逐渐下移至液面下方时，会带动导杆32逐渐下移，同时浮圈4跟随导杆32下移，当浮圈4与水面接触后，此时浮圈4在浮力的作用下不在向下移动，并在导杆32上向上滑动，由于浮圈4始终漂浮在水面，因此浮圈4的高度不会跟随测量筒2以及导杆32伸入水中的深度而改变，且始终漂浮在水面上，因此，在无人机1带动测量筒2移动时，由于浮圈4的存在，浮圈4受到水的浮力会使浮圈4与水面趋于相对平行的状态，从而可以对测量筒2进行限位，从而使测量筒2在水中移动时，趋于相对垂直的状态移动；
由于第一伸缩筒21上的第一安装块3上固连的导杆32另一端与第三伸缩筒23上的第二安装块31固连，且由于导杆32为三级伸缩杆，在第一浮块28带动第三伸缩筒23缩回第二伸缩筒22的过程中，第三伸缩筒23带动第三伸缩杆35缩回第二伸缩杆34内，在此过程中可以使导杆32跟随测量筒2的伸长和收缩进行伸长和收缩，从而避免导杆32无法伸长或收缩，导致测量筒2同样无法伸长或收缩。
作为本发明的一种实施方式，所述第一伸缩杆33与第二伸缩杆34底部端面的圆周线上均倒圆角设计；
当浮圈4上的通孔41在导杆32上滑动时，当浮圈4从第三伸缩杆35移动至第二伸缩杆34上时，当浮圈4从第二伸缩杆34移动至第一伸缩杆33上时，由于第一伸缩杆33与第二伸缩杆34底部端面的圆周线上均倒圆角设计，从而可以使浮圈4更轻易的在导杆32上滑动，避免浮圈4受到阻碍无法滑动。
作为本发明的一种实施方式，所述浮圈4下表面位于相互对应的通孔41的两侧均设有转动带42；两个所述转动带42内圈设有均匀布置的驱动杆43，且驱动杆43顶部延伸至浮圈4上表面，并均与电机44固定；所述驱动杆43底部固连有挡盘45，且挡盘45位于转动带42下方，并与转动带42下表面贴合；所述转动带42外圈表面固连有均匀布置的拨片46；
在测深时，工作人员遥控电机44转动，从俯视方向看，测量筒2左侧的转动带42上驱动杆43的电机44的转动方向为逆时针转动，测量筒2右侧的转动带42上驱动杆43的电机44的转动方向为顺时针转动，在电机44转动的过程中可以带动转动带42转动，从而使转动带42带动拨片46转动，在拨片46转动时，可以进行拨水，从而可以为浮圈4提供动力，并沿着无人机1飞行的方向移动，在此过程中，可以为无人机1分担带动测量组件移动时的阻力，同时还可以带动测量筒2移动，从而减小无人机1带动测量筒2在水中移动时的阻力，从而进一步避免测量筒2本身出现倾斜的情况，从而提高测深效果。
作为本发明的一种实施方式，所述支撑架11上固连有第二浮块13，且第二浮块13为筒状；
由于支撑架11上固连有第二浮块13，当无人机1在带动测量组件测深时出现故障掉落至水面时，第二浮块13可以漂浮在水面上，从而避免无人机1掉落至水中，随后工作人员遥控电机44转动，从而使转动带42以及拨片46转动，从而可以使带动浮圈4在水面上推动第二浮块13以及无人机1移动，从而可以将无人机1推回岸边，随后工作人员进行回收，从而避免无人机1以及测量组件掉落到水中无法及时回收，从而造成经济损失。
作为本发明的一种实施方式，所述第一浮块28表面转动连接有均匀布置的滚珠281；
由于第一浮块28表面转动连接有滚珠281，当第一浮块28在测量筒2内移动时，可以降低第一浮块28与测量筒2之间的摩擦力，从而避免第一浮块28与测量筒2之间的摩擦力过大，影响第一浮块28移动的过程。
上述实施例显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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 (8)
1.一种水深测量设备，其特征在于：包括无人机(1)；所述无人机(1)底部安装有支撑架(11)；所述无人机(1)后方位于支撑架(11)上固连有两个套杆(12)；
还包括测量组件；所述测量组件包括测量筒(2)；所述测量筒(2)顶部两侧位于测量筒(2)外圈表面固连有两个支撑杆(24)；
两个所述支撑杆(24)相背一侧均固连有套筒(25)，且套筒(25)用于套在套杆(12)上；
所述测量筒(2)底部位于测量筒(2)内圈表面固连有两个支撑块(26)；两个所述支撑块(26)上表面均固连有拉绳(27)；
两个所述拉绳(27)另一端共同固连有第一浮块(28)，且第一浮块(28)与测量筒(2)内圈表面贴合；
所述第一浮块(28)下表面固连有回声探测仪(29)；
所述测量筒(2)为三级伸缩筒，由第一伸缩筒(21)、第二伸缩筒(22)和第三伸缩筒(23)组合而成；所述第一伸缩筒(21)、第二伸缩筒(22)以及第三伸缩筒(23)初始下为收缩状态；
所述第一伸缩筒(21)、第二伸缩筒(22)以及第三伸缩筒(23)收缩后的高度小于套杆(12)的高度；
所述支撑杆(24)固连在第一伸缩筒(21)外圈表面；
所述第一伸缩筒(21)内滑动连接有第二伸缩筒(22)，且第二伸缩筒(22)无法完全滑出第一伸缩筒(21)；
所述第二伸缩筒(22)内滑动连接有第三伸缩筒(23)，且第三伸缩筒(23)无法滑出第二伸缩筒(22)；所述支撑块(26)固连在第三伸缩筒(23)内圈表面。
2.根据权利要求1所述的一种水深测量设备，其特征在于：所述测量筒(2)为菱形筒；所述第一浮块(28)同样为菱形。
3.根据权利要求2所述的一种水深测量设备，其特征在于：所述拉绳(27)为耐腐蚀编织绳。
4.根据权利要求3述的一种水深测量设备，其特征在于：所述第一伸缩筒(21)上的四个面上靠近顶部的一侧均固连有第一安装块(3)；所述第三伸缩筒(23)上的四个面上靠近底部的一端均固连有第二安装块(31)；四个所述第一安装块(3)下表面均固连有导杆(32)，且导杆(32)另一端固连在第二安装块(31)上表面；四个所述导杆(32)均为三级伸缩杆，由第一伸缩杆(33)、第二伸缩杆(34)以及第三伸缩杆(35)组合而成；所述第一伸缩杆(33)固定在第一安装块(3)下表面，且第一伸缩杆(33)的长度与第一伸缩筒(21)的长度相同；所述第三伸缩杆(35)固连在第二安装块(31)上表面，且第三伸缩杆(35)的长度与第三伸缩筒(23)的长度相同；所述第二伸缩杆(34)位于第一伸缩杆(33)和第三伸缩杆(35)之间，且第二伸缩杆(34)的长度与第二伸缩筒(22)的长度相同；
所述测量筒(2)外圈设有浮圈(4)；所述浮圈(4)上开设有四个通孔(41)，且四个导杆(32)均从四个通孔(41)内穿过；所述通孔(41)的直径大于第一伸缩杆(33)的直径。
5.根据权利要求4所述的一种水深测量设备，其特征在于：所述第一伸缩杆(33)与第二伸缩杆(34)底部端面的圆周线上均倒圆角设计。
6.根据权利要求5所述的一种水深测量设备，其特征在于：所述浮圈(4)下表面位于相互对应的通孔(41)的两侧均设有转动带(42)；两个所述转动带(42)内圈设有均匀布置的驱动杆(43)，且驱动杆(43)顶部延伸至浮圈(4)上表面，并均与电机(44)固定；所述驱动杆(43)底部固连有挡盘(45)，且挡盘(45)位于转动带(42)下方，并与转动带(42)下表面贴合；所述转动带(42)外圈表面固连有均匀布置的拨片(46)。
7.根据权利要求6所述的一种水深测量设备，其特征在于：所述支撑架(11)上固连有第二浮块(13)，且第二浮块(13)为筒状。
8.根据权利要求7所述的一种水深测量设备，其特征在于：所述第一浮块(28)表面转动连接有均匀布置的滚珠(281)。
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