CN208109082U - 一种动态贴合式倾角测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海缆入水角实时监测装置。其目的是提供一种海缆入水角实时监测装置，能够对海缆入水角进行实时监测，同时还不会影响实际作业过程中海缆中继器的布放，且使用方便。一种动态贴合式倾角测量装置，包括：一支撑部、一测量部、一第一联动轴和一第二联动轴；所述支撑部由一刚性支撑杆和一万向节组成，所述测量部由一刚性连杆、一第一约束臂、一第二约束臂和一倾角计算仪组成，所述第一约束臂和第二约束臂均大体上为菱形结构，在每一约束臂的上顶角处和两个边角处各装有一U型轮，所述约束臂的下底角均为开口结构，在所述下底角的开口处设有表面平滑的钩状约束结构，所述倾角计算仪安装在所述刚性连杆的中部处。

Description

一种动态贴合式倾角测量装置

技术领域

本实用新型涉及海底电缆铺设技术领域，具体来说，是涉及一种铺缆船布缆施工作业过程中对于海缆入水角度的监测装置。

背景技术

海底电缆是沿海岛屿与城市之间，或者内河两岸城市之间电力与通信的重要传输手段。由于改造江河、湖泊、近海以及水库大坝的需要，水下电缆应用得越来越广泛。水下铺设海缆通常由铺缆船完成，为了控制放缆速度以及船行速度，铺缆施工过程中需要时刻了解海缆的张紧状态以及其在水中的姿态，从而计算放缆余量，保证海缆能落到指定的位置上，不会发生弯曲与重叠。因此，在铺缆施工过程中需要对海缆入水角进行实时监测，及时了解海缆入水状态，辅助对海缆进行余量计算与控制。

实际作业过程中，一方面铺缆船在水面施工作业过程中受波浪影响，船舶往往摇荡起伏较大，导致海缆入水角度的监测较为困难，监测到的角度值精度较低，对海缆铺设作业的控制带来一定不便；同时，施工要求的监测方法稳定可靠、监测数据能够可视化；另一方面，铺缆施工作业中，在监测海缆倾角的同时，要求监测装置不能影响海缆中继器的布放作业。现有倾角测量装置及方法多是用于汽车行业、机械制造行业、船体航行倾覆等领域，其角度变化频率相对较低、幅度相对较小，不能满足海缆铺设过程的监测需求。

目前，仍没有专门适用于海缆铺设过程中监测倾角的装置。因此，需要一种准确有效监测海缆入水角度的装置及测量方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决因船舶铺缆作业过程中摇荡起伏较大所导致的海缆入水角度测量困难的技术问题，提供一种海缆入水角实时监测装置，能够对海缆入水角进行实时监测，同时还不会影响实际作业过程中海缆中继器的布放，且使用方便。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种动态贴合式倾角测量装置，包括：一支撑部、一测量部、一第一联动轴和一第二联动轴；所述支撑部由一刚性支撑杆和一万向节组成，所述刚性支撑杆的一端通过所述万向节与铺缆船的安装位置连接，使得所述支撑部被固定在铺缆船的安装位置后可进行水平面转动和/或竖直面转动；所述测量部由一刚性连杆、一第一约束臂、一第二约束臂和一倾角计算仪组成，所述第一约束臂和第二约束臂均大体上为菱形结构，在每一约束臂的上顶角处和两个边角处各装有一U型轮，所述约束臂的下底角均为开口结构，在所述下底角的开口处设有表面平滑的钩状约束结构，所述刚性连杆的一端、所述刚性支撑杆的另一端和所述第二约束臂的上顶角通过所述第二联动轴联结，所述刚性连杆的另一端和所述第一约束臂的上顶角通过所述第一联动轴联结，所述倾角计算仪安装在所述刚性连杆的中部处，用于实时监测计算角度值，并将结果上传至上位机并在计算机窗口界面进行可视化显示。

其中，所述第一联动轴和/或所述第二联动轴为圆柱形滚轴，沿所述滚轴的轴心方向贯穿设有一中心轴，所述中心轴的两端分别伸出所述滚轴的两端面，所述刚性支撑杆、刚性连杆和/或约束臂上设有安装孔，所述中心轴的端部固定在对应的安装孔中使所述刚性支撑杆、刚性连杆和/或约束臂联结。

其中，所述钩状约束结构是从所述开口的一端跨伸至所述开口的另一端的外侧处，在所述开口的外侧形成一向外部拱起的钩状结构。这样一来，当海缆发生跳动时或波浪频率较快时，所述约束臂不会从海缆上脱出来。

优选地，所述U型轮的轴心为密闭结构，所述U型轮的槽口朝向其所在的约束臂的菱形结构的内部。这样一来，U型轮的凹槽可以有效约束海缆的位置并贴合海缆表面滚动。优选地，所述U型轮采用不锈钢材质制成。

优选地，所述刚性支撑杆可采用方管或圆柱形管；优选地，所述刚性支撑杆采用不锈钢材质制成。

作为一种可选择的方案，所述倾角计算仪可以采用高精度三轴测角传感器。

本实用新型所提供的一种动态贴合式倾角测量装置，包括支撑部和测量部，支撑部安装在铺缆船的安装位置上起支撑作用，万向节的作用可以保证测量装置能够随海缆的运动状态进行水平面和/或竖直面转动；测量部有一定自重、重心偏下，可有效防止侧翻；约束臂采用内部空间较大的菱形结构，可让中继器顺利通过，通常情形下，约束臂的上顶角始终贴合于海缆表面，当发生转向或突然的测流冲击时，海缆在短时间内发生偏移时，约束臂的侧边或边角仍然可以贴合海缆表面，使得菱形结构的约束臂始终可以动态贴合于运动的海缆表面；U型轮的安装使得摩擦较小，不损坏海缆保护层；约束臂的下底角为开口结构，需要时可以方便海缆随时取放，同时可有效防止因船舶过大起伏所造成的装置脱钩或无法测量现象；具有测量精度较高、操作方便、工作稳定、反应灵敏、结构简单、方法可靠和可视化程度高的优点。

附图说明

通过以下本实用新型的实施例并结合附图的描述，示出本实用新型的其它优点和特征，该实施例以实例的形式给出，但并不限于此，其中：

图1为本实用新型一种动态贴合式倾角测量装置的一个较优实施例的结构示意图。

图2为图1所示实施例中的局部细节结构(约束臂结构)的示意图。

图3为图1所示实施例在用于测量时的实测倾角α的示意图。

图中：1、刚性支撑杆；2、万向节；31、第一约束臂；32、第二约束臂；4、U型轮；41、钩状约束结构；5、刚性连杆；6、倾角计算仪；71、第一联动轴；72、第二联动轴。

具体实施方式

如图1所示的一种动态贴合式倾角测量装置，包括：刚性支撑杆1、万向节2、第一约束臂31、第二约束臂32、刚性连杆5、倾角计算仪6、第一联动轴71和第二联动轴72。其中，刚性支撑杆1和万向节2组成本倾角测量装置的支撑部；刚性连杆5、第一约束臂31、第二约束臂32和倾角计算仪6组成本倾角测量装置的测量部。

刚性支撑杆1为直径为5cm的不锈钢圆柱形管，一端通过万向节2与铺缆船(图中未示出)的尾部的安装位置连接，万向节2为不锈钢铸造，可在水平面和竖直面内自由转动，使得支撑部被固定在安装位置后可进行水平面转动和/或竖直面转动。

结合图2所示，第一约束臂31和第二约束臂32均是由四根直径为2cm的不锈钢材质圆管装配成的大体上为菱形结构，菱形的约束臂31、32的内部空间大，可满足海缆中继器的顺利无损通过。在约束臂31、32的上顶角处和两个边角处各装有一U型轮4，U型轮4为不锈钢材质，轴心为密闭结构，槽口朝向其所在的约束臂的菱形结构的内部，可贴合海缆表面自由滚动。约束臂31、32的下底角均为开口结构，在开口处设有表面平滑的钩状约束结构41，钩状约束结构41是从开口的一端跨伸至开口的另一端的外侧处，在开口的外侧形成一向外部拱起的钩状结构。刚性连杆5的一端、刚性支撑杆1的另一端和第二约束臂32的上顶角通过第二联动轴72联结，刚性连杆5的另一端和第一约束臂31的上顶角通过第一联动轴71联结，倾角计算仪6安装在刚性连杆5的中部处，用于实时监测计算角度值，并将结果上传至上位机并在计算机窗口界面进行可视化显示。

刚性连杆5为直径5cm、长50cm的不锈钢钢管。

第一联动轴71和第二联动轴72均为圆柱形滚轴，沿滚轴的轴心方向贯穿设有一中心轴，中心轴的两端分别伸出该滚轴的两端面，刚性支撑杆1、刚性连杆5和约束臂31、32上设有安装孔，中心轴的端部固定在对应的安装孔中使刚性支撑杆1、刚性连杆5和/或约束臂31、32联结。

倾角计算仪6为高精度三轴测角传感器。

采用本实施例一种动态贴合式倾角测量装置用于倾角测量时，其步骤为：

S1、将所述倾角测量装置的支撑部安装在铺缆船的安装位置上。

S2、将运动的海缆依次穿过测量部的两个大体上为菱形结构的约束臂中，所述约束臂始终贴合海缆的表面并随运动的海缆起伏运动，同时所述约束臂带动所述刚性连杆摆动起伏，使得所述刚性连杆所在直线与水平线的夹角和海缆入水倾角一致。

S3、由所述倾角计算仪实时采集倾角信息并每秒一次计算采集时刻的实测倾角α，所述实测倾角α的计算式为：

α＝arcsin(Δh/L)，

式中：L：测量部的刚性连杆的长度；

Δh：第一联动轴与第二联动轴的高差；

S4、对15秒内通过步骤S3测得的所有实测倾角α求平均值，即得到该15秒内的当前海缆入水角；

S5、倾角计算仪将步骤S4中计算得到当前海缆入水角结果上传至窗口界面。

虽然本实用新型已依据较佳实施例在上文中加以说明，但这并不表示本实用新型的范围只局限于上述的结构，只要本技术领域的技术人员在阅读上述的说明后可很容易地发展出的等效替代结构，在不脱离本实用新型之精神与范围下所作之均等变化与修饰，皆应涵盖于本实用新型专利范围之内。

Claims (7)

1.一种动态贴合式倾角测量装置，其特征在于，包括：一支撑部、一测量部、一第一联动轴和一第二联动轴；

所述支撑部由一刚性支撑杆和一万向节组成，所述刚性支撑杆的一端通过所述万向节与铺缆船的安装位置连接，使得所述支撑部被固定在铺缆船的安装位置后可进行水平面转动和/或竖直面转动；

所述测量部由一刚性连杆、一第一约束臂、一第二约束臂和一倾角计算仪组成，所述第一约束臂和第二约束臂均大体上为菱形结构，在每一约束臂的上顶角处和两个边角处各装有一U型轮，所述约束臂的下底角均为开口结构，在所述下底角的开口处设有表面平滑的钩状约束结构，所述刚性连杆的一端、所述刚性支撑杆的另一端和所述第二约束臂的上顶角通过所述第二联动轴联结，所述刚性连杆的另一端和所述第一约束臂的上顶角通过所述第一联动轴联结，所述倾角计算仪安装在所述刚性连杆的中部处，用于实时监测计算角度值，并将结果上传至上位机并在计算机窗口界面进行可视化显示。

2.如权利要求1所述的倾角测量装置，其特征在于：所述第一联动轴和/或所述第二联动轴为圆柱形滚轴，沿所述滚轴的轴心方向贯穿设有一中心轴，所述中心轴的两端分别伸出所述滚轴的两端面，所述刚性支撑杆、刚性连杆和/或约束臂上设有安装孔，所述中心轴的端部固定在对应的安装孔中使所述刚性支撑杆、刚性连杆和/或约束臂联结。

3.如权利要求1所述的倾角测量装置，其特征在于：所述钩状约束结构从所述开口的一端跨伸至所述开口的另一端的外侧处，在所述开口的外侧形成一向外部拱起的钩状结构。

4.如权利要求1所述的倾角测量装置，其特征在于：所述U型轮的轴心为密闭结构，所述U型轮的槽口朝向其所在的约束臂的菱形结构的内部。

5.如权利要求1所述的倾角测量装置，其特征在于：所述刚性支撑杆为方管或圆柱形管。

6.如权利要求1所述的倾角测量装置，其特征在于：所述刚性支撑杆和/或所述U型轮采用不锈钢材质制成。

7.如权利要求1所述的倾角测量装置，其特征在于：所述倾角计算仪为高精度三轴测角传感器。