水下地形测量船

摘要

本实用新型是水下地形测量船。由至少1艘测量船、基准站、主操控设备和遥控设备组成，基准站、主操控设备和遥控设备在岸上实施操控，基准站、主操控设备和遥控设备同时操控多艘测量船，测量船由船体、控制系统、航行航向控制系统、定位系统、测量系统和通讯系统组成，测量船的船体整体由船首和船身各自独立分段构成，设备安装柱的下端部固定设置测深仪探头，船身的承载舱内固定安装数据通讯电台、GPS电台、测深仪、GPS设备、蓄电池组、电源模块和工业控制计算机，发动机上安装启动机，启动机由点火装置、熄火开关和启动熄火检测电路构成，本实用新型设计科学，结构合理，操作简便，方便灵活，安装拆卸方便，便于运输转场，适应各种不同水域的水下测量，实现水下测量自动化。

主权项

一种水下地形测量船，其特征是由至少1艘测量船（30）、基准站（29）、主操控设备（37）和遥控设备（44）组成，基准站（29）、主操控设备（37）和遥控设备（44）在被测量水域（35）的岸上实施操控，根据实际需要基准站（29）、主操控设备（37）和遥控设备（44）同时操控多艘测量船（30）；测量船（30）由船体、控制系统、航行航向控制系统、定位系统、测量系统和通讯系统组成，测量船（30）的船体整体由船首（1）和船身（2）各自独立分段构成，船首（1）整体密封，船首（1）上部为船甲板，船首（1）前端部为尖端，船首（1）的后端整体为平面，船首（1）后端部与船身（2）的前端部相吻合，船首（1）后端中部设置凹形槽状的水下探测孔（28），水下探测孔（28）从船首（1）上部船板贯通到船首（1）下部的船底，船首（1）的后端与船身（2）的前端相连接构成水下探测孔（28），便于在水下探测孔（28）内安装和拆卸设备安装柱（11），在水下探测孔（28）内安装设备安装柱（11）后，船首（1）和船身（2）通过连接件连接成一体组成测量船（30），船首（1）与船身（2）的分体设计便于拆装和转场运输；设备安装柱（11）整体呈柱状，设备安装柱（11）的中部固定安装在水下探测孔（28）内，设备安装柱（11）贯穿水下探测孔（28），设备安装柱（11）的下端部穿过水下探测孔（28）的下端部，设备安装柱（11）的下端部的顶端部固定设置测量系统的测深仪探头（7），测深仪探头（7）在水下发射信号并接收被测量水底（31）反射回的信号，测深仪探头（7）通过导线与测深仪（27）相连接，测深仪探头（7）沿着测量断面线（36）直接在水下探测被测量水底（31）的地形、地貌和深度；设备安装柱（11）的上端部穿过水下探测孔（28）的上部，在设备安装柱（11）的上部安装控制系统的避障仪（6），避障仪（6）通过线路与工业控制计算机（23）相连接，避障仪（6）探测测量船（30）前方的障碍物以及障碍物与船之间的距离，防止船头碰撞水上物体，并把测得的数据信息传输给工业控制计算机（23）调整测量船（30）的航行；设备安装柱（11）的顶端部安装定位系统的GPS接收机天线（5），GPS接收机天线（5）通过导线与GPS设备（21）相连接，接收空间卫星星座（32）导航定位系统的信息，基准站（29）为固定定点接收卫星星座（32）的GPS信号，测量船（30）由GPS电台（25）接收基准站（29）修正信息，解算得到实地地点的三维坐标；船首（1）的甲板上固定安装定位系统的GPS电台天线（8）、通讯系统的数据通讯电台天线（9）和控制系统的陀螺仪（10），GPS电台天线（8）通过导线与GPS电台（25）相连接，通过GPS电台（25）接收基准站（29）修正定位系统的信息，解算得到实地地点的三维坐标；数据通讯电台天线（9）通过导线与数据通讯电台（26）相连接，数据通讯电台（26）通过线路与工业控制计算机（23）相连接，通过数据链路（33）与基准站（29）相连通，工业控制计算机（23）接收主操控设备（37）发出的指令，往返传输主操控设备（37）和工业控制计算机（23）之间的数字信 息；船首（1）甲板的前端部固定安装控制系统的陀螺仪（10），陀螺仪（10）通过线路与工业控制计算机（23）相连接，陀螺仪（10）实时监测测量船（30）的航行方向、侧摇和正摇，为工业控制计算机（23）的航行航向控制系统提供测量船（30）的航行数据，实施实时姿态矩阵的解算，确保测量船（30）按照导航线（34）行驶；船身（2）整体呈承载船状，船身（2）上设置承载舱（4），船身（2）的尾端的船尾（3）通过安装卡子（41）设置航行航向控制系统的驱动机构（13），驱动机构（13）驱动测量船（30）的航行，船身（2）的上部安设船身舱盖（12），船身舱盖（12）与船身（2）相吻合，船身舱盖（12）遮挡保护承载舱（4）内的设备；承载舱（4）内固定安装数据通讯电台（26）、GPS电台（25）、测深仪（27）、GPS设备（21）、蓄电池组（24）、电源模块（22）和工业控制计算机（23），定位系统的GPS电台（25）和GPS设备（21）通过线路与控制系统的工业控制计算机（23）相连接，实施定位操控，测量系统的测深仪（27）通过线路与控制系统的工业控制计算机（23）相连接，实施测量操控，通讯系统的数据通讯电台（26）通过线路与控制系统的工业控制计算机（23）相连接，工业控制计算机（23）通过数据通讯电台（26）与主操控设备（37）和遥控设备（44）链接实施通讯、测量数据的设置、传递数据信息、接收指令和校验定位数据的操控，工业控制计算机（23）通过GPS电台（25）与基准站（29）链接实施修正定位系统的信息，解算得到实地点的三维坐标；蓄电池组（24）和电源模块（22）通过线路与数据通讯电台（26）、GPS电台（25）、测深仪（27）、GPS设备（21）并联相连接，电源模块（22）控制分配蓄电池组（24）对数据通讯电台（26）、GPS电台（25）、测深仪（27）、GPS设备（21）的电源供给；船尾（3）的船舱外用安装卡子（41）安装航行航向控制系统的测量船（30）的驱动机构（13），驱动机构（13）的上部为发动机（40），驱动机构（13）的下部为水下驱动装置（39），水下驱动装置（39）的顶端部安设螺旋桨（38），通过驱动机构（13）的运行驱动测量船（30）在被测量水域（35）内的沿导航线（34）和测量断面线（36）航行；发动机（40）上安装启动机（46），启动机（46）由点火装置、熄火开关和启动熄火电路（50）构成，发动机（40）采用电打火启动，启动机（46）通过线路与工业控制计算机（23）相连接，启动机（46）接受工业控制计算机（23）的指令启动或关闭发动机（40），主操控设备（37）或遥控设备（44）通过数据通讯电台（26）向工业控制计算机（23）发布指令，熄火停机或点火启动发动机（40），启动发动机（40）后启动熄火电路（50）检测发动机（40）是否启动，未启动继续启动；发动机（40）的输出端与减速机（47）的输入端相连接，减速机（47）增大输出力矩和提高船舵的稳定性，减速机（47）的输出端与传动轴（45） 的一端部相连接，传动轴（45）的另一端部与水下驱动装置（39）端部的螺旋桨（38）相连接；发动机（40）上安装一体化的油门伺服机（48），油门伺服机（48）与油门驱动（49）相连接，油门伺服机（48）调节油门驱动（49）对油门实施加大或减小加油量，调整航行速度，油门伺服机（48）通过线路与工业控制计算机（23）相连接，接受工业控制计算机（23）发布的指令调整测量船（30）航行的速度；发动机（40）和水下驱动装置（39）整体旋转180○运行，航向控制杆（18）的一端部与发动机（40）固定安装，航向控制杆（18）整体杆状，航向控制杆（18）上设置滑道，航向控制杆（18）上安装滑杆连接件（42），滑杆连接件（42）沿航向控制杆（18）上的滑道往复移动，滑杆连接件（42）与转向驱动链条（19）的中部固定相连接，滑杆连接件（42）连同发动机（40）和水下驱动装置（39）整体旋转180○运行，通过滑杆连接件（42）联通驱动机构（13）和航向执行机构（14）；船身（2）的船尾（3）部安装航行航向控制系统的航向执行机构（14），航向执行机构（14）是由承载梁（43）、固定链条齿轮（20）、转向驱动链条（19）、光电计数器（17）和3个接近限位开关（16）组成，承载梁（43）安装在船尾（3）处与驱动机构（13）的发动机（40）相对应，承载梁（43）的两端部分别固定设置固定链条轮（20），两个固定链条齿轮（20）上环绕转向驱动链条（19），转向驱动链条（19）与两个固定链条齿轮（20）相吻合，通过电机带动减速机驱动固定链条齿轮（20），固定链条齿轮（20）带动转向驱动链条（19）构成往复直线运行，电机通过线路与工业控制计算机（23）相连接，电机接受工业控制计算机（23）的指令实施往复直线运行，驱动机构（13）的旋转运行轨迹在驱动链条（19）的往复直线运行轨迹范围内运行；转向驱动链条（19）的一侧平行安装光电计数器（17）和3个接近限位开关（16），3个接近限位开关（16）等距排列设置，光电计数器（17）和3个接近限位开关（16）通过线路与工业控制计算机（23）相连接，向工业控制计算机（23）传输转向驱动链条（19）运行状态的数字信息；转向驱动链条（19）的一侧的两端部分别设置接近限位开关1（16‑1）和接近限位开关3（16‑3），接近限位开关1（16‑1）和接近限位开关3（16‑3）对航向控制杆（18）实施行程控制和限位以及测定转向驱动链条（19）往复运行的速度、计算转向驱动链条（19）往复运行的节距的数量，驱动机构（13）的发动机（40）的180○旋转运行轨迹包含在航向执行机构（14）的转向驱动链条（19）的往复直线运行的轨迹内，安装在发动机（40）上的滑杆连接件（42）的顶端部对准接近限位开关1（16‑1）或接近限位开关3（16‑3），测量船（30）的左转向或右转向已到极限，接近限位开关1（16‑1）或接近限位开关3（16‑3）向工业控制计算机（23）实施报警，工业控制计算机（23）经数据处理后及时调整测量船（30）的航向；在限位开关1（16‑1）和接近限位开关3（16‑3）的中间处设置接近限位 开关2（16‑2），接近限位开关2（16‑2）对航向控制杆（18）实施行程控制和限位以及测定转向驱动链条（19）往复运行的速度、计算转向驱动链条（19）往复运行的节距的数量，航向控制杆（18）顶端部归位对准接近限位开关2（16‑2）则光电计数器（17）和3个接近限位开关（16）数据清零重新开始运行记录数据信息，对航向控制杆（18）实施行程控制和限位以及测定转向驱动链条（19）往复运行的速度、计算转向驱动链条（19）往复运行的节距的数量并向工业控制计算机（23）传输数据信息；转向驱动链条（19）一侧的一端部设置光电计数器（17），光电计数器（17）对准转向驱动链条（19），转向驱动链条（19）往复直线运行，转向驱动链条（19）的销轴切割发光管发出发的光柱，每切割一次光电计数器（17）发光管发出的发光柱则记录一个数，所记录的数值为转向驱动链条（19）往复运行的节距的数量，并向工业控制计算机（23）传输数据信息，为了避免光电计数器（17）的误差，通过3个接近限位开关（16）校正计数误差，确保正确控制测量船（30）的航向；工业控制计算机（23）中采用IO模块、AD模块、PWM输出和计数模块实现数据采集和控制，IO模块采集接近限位开关1~3（16‑1~3）的数据信息，把数据信息传输给工业控制计算机（23），经过位置信号的检测，工业控制计算机（23）经数据处理后发指令启动或关闭发动机以及调整航向，工业控制计算机（23）通过数据通讯电台（26）实时传输给主操控设备（37）；AD模块采集发动机（40）数据信息，把数据信息传输给工业控制计算机（23），经过位置信号的检测，工业控制计算机（23）经数据处理后发指令启动或关闭发动机以及调整航向，工业控制计算机（23）通过数据通讯电台（26）实时传输给主操控设备（37），主操控设备（37）上设置显示屏，显示测量过程中的数据信息；PWM输出和计数模块采集光电计数器（17）的数据信息，把数据信息传输给工业控制计算机（23），经过位置信号的检测，工业控制计算机（23）经数据处理后发指令调整发动机（40）的运行以及控制测量船（30）的航行速度，工业控制计算机（23）通过数据通讯电台（26）实时传输给主操控设备（37）；工业控制计算机（23）通过线路与GPS设备（21）、GPS电台（25）、数据通讯电台（26）、测深仪（27）、陀螺仪（10）、避障仪（6）、发动机（40）的启动机（46）和发动机（40）的油门伺服机（48）相连接；从主操控设备（37）设置的显示屏的操作界面获取显示航迹、传感器的参数、读取测量线、读取放样线和GPS坐标的变换，通过操作界面可实施参数设置和数据存取。