多波束声呐探头船首安装装置与方法
【专利摘要】本发明公开一种多波束声呐探头船首安装装置与方法。所述装置主要由升降器、A字型支架、人字型支架和换能器安装支架组成；升降器、A字型支架和人字型支架通过相应的底座依次固定在船首位置；换能器安装支架穿过人字型支架上部的T型套管，并使用定位螺栓固定；换能器安装支架底部焊接有上法兰盘，与整流罩顶部的下法兰盘通过法兰盘安装螺栓固定；升降器的钢缆与A字型支架上的钢缆扣相连，通过摇动摇臂带动钢缆卷筒完成该装置的收放。本发明操作方便、成本低，保证了多波束探测仪器采集数据的精度，保障了仪器安全；采用可调节换能器入水深度的设计，实验表明对于不同吃水深度的小型船只均可使用，保证了该装置的通用性，可在海洋测绘与海洋工程中广泛应用。
【专利说明】
多波束声呐探头船首安装装置与方法
技术领域
[0001]本发明属于海洋调查与海底探测技术领域，具体是指一种多波束声呐探头船首安装装置与方法。
【背景技术】
[0002]海洋调查与海底探测是海洋管理、工程设计、海域划界、资源开发、国防安全和海洋科学研究的基础。船载走航式调查是最基本的海洋调查方式，可为海洋科研和工程提供了大量的调查数据。正确安装海洋调查仪器是获取有效调查数据的有力保证。海底地形地貌调查作为海洋水文测量的重要内容，是一项最基础性的海洋调查工作。为了揭示海底高低起伏的地貌、底质类型等有用信息，高分辨率的多波束地形地貌探测是必不可少的调查手段之一。
[0003]当前，船基海底地形地貌调查分为拖曳式和船载式两种方式。拖曳式调查仪器主要包括侧扫声纳、浅层剖面仪等，这类设备不需要测量精确的水深，对于仪器的安装要求较低。船载式多用于单波束测深、多波束测深、相干声呐测深等以精确测量水深为目的的仪器装备，其显著特点是仪器装有实时姿态测量要求，其对于安装精度的要求比拖曳式仪器高的多。船载式调查仪器的安装方式可分为船底固定安装、测量井安装和船身便携安装。船底固定安装即将仪器固定安装在船底部，其优点是仪器固定后能提升仪器的安全性和仪器姿态的长期稳定性，可提高调查工作效率，但缺点是仪器安装、拆卸需进入船坞完成，成本高。测量井安装采取的是在调查船尾部开竖井的方式，将科学仪器固定安装在竖井中，既保证了调查的精度和高效率，又具备科学仪器便捷拆卸的特点，但是开竖井成本较高且现有的竖井安装技术并不成熟，存在诸多缺陷。船身便携安装采取旋臂方式将科学仪器安装于船的左右舷或者船首，通过可旋转支杆连接仪器，其优点是安装方便，缺点是仪器的安全性不如前面两种方法，且在船高速航行时仪器的姿态不稳定而影响调查数据质量。
[0004]当前有关船身便携安装的发明多以侧舷安装为主，而船首安装方式基本未见报道。究其原因，是因为传统船首安装方式在安全性方面比同样属于船身便携安装的侧舷安装要低，探头安置在船体最前端极易被礁石或渔网等破坏;且船首处是船体垂直升沉运动最剧烈的位置，遇到恶劣海况时，声呐探头由于吃水不足，极易出露水面，导致测深数据出现空洞，而补测这些空洞需要花费大量的时间，降低了作业效率。而船侧舷安装则有效避免了传统船首安装这两大缺点。但是船侧舷安装也有自身的局限性，如安装位置往往接近船尾部，受船尾流影响较大，影响多波束声呐探头探测性能;装置结构较复杂，加工较困难;设备的安装和回收需要多人完成，增加了劳动工作量。
【发明内容】
[0005]
本发明针对现有技术的不足，提出一种多波束声呐探头船首安装装置与方法。
[0006]本发明通过下述技术方案得以实现: 一种多波束声呐探头船首安装装置，它包括升降器、A字型支架、人字型支架和换能器安装支架;升降器、A字型支架和人字型支架通过相应的底座依次固定在船首位置;换能器安装支架穿过人字型支架上部的T型套管，并使用定位螺栓固定;换能器安装支架底部焊接有上法兰盘，与整流罩顶部的下法兰盘通过法兰盘安装螺栓固定;升降器的钢缆与A字型支架上的钢缆扣相连。人字型支架包括人字型支架底座、下铰链支座一、上铰链支座一、销轴一、C字型钢管、人字型支架加强钢管、T型套管、钢缆扣、定位孔和定位螺栓;人字型支架底座固定焊接在船体上，其上部焊接有下铰链支座一;C字型钢管顶部与T型套管焊接，底部与上铰链支座一焊接;T型套管包括2根中空厚壁的钢管，其中一根钢管的头部焊接到另一根钢管的中部;人字型支架底座的中部焊接有2根人字型支架加强钢管，增加人字型支架的强度;上铰链支座一和下铰链支座一使用销轴一连接，使得人字型支架上部以销轴一为轴转动;钢缆扣焊接在T型套管上，钢缆头被固定在钢缆扣上。
[0007]作为优选，升降器包括升降器底座、升降器底座螺栓、钢缆卷筒、摇臂和钢缆;升降器底座使用升降器底座螺栓固定安装在船体上，便于本装置的位置调节;摇臂和钢缆卷筒固定焊接，并安置在升降器底座支架上;钢缆缠绕在钢缆卷筒中，转动摇臂可完成钢缆的收放。
[0008]作为优选，A字型支架包括A字型支架底座、下铰链支座二、上铰链支座二、销轴二、倒V字型钢管、A字型支架加强钢管、抱箍和抱箍螺栓;A字型支架底座固定焊接在船体上，其上部焊接有下铰链支座二;倒V字型钢管顶部与半片抱箍焊接，底部与上铰链支座二焊接，中部焊接有3根A字型支架加强钢管，增加A字型支架的强度;上铰链支座二和下铰链支座二使用销轴二连接，使得人字型支架底座上部以销轴二为轴转动。
[0009]作为优选，换能器安装支架包括吊装杆、调节孔、上法兰盘、法兰盘安装螺栓、下法兰盘、整流罩；吊装杆为一中空厚壁钢管，保证强度的同时可使得探头的线缆从杆内穿过，从而保证线缆不被破坏；吊装杆上以1cm为间距打钻一系列调节孔，用于调节探头入水深度；吊装杆底部焊接有上法兰盘，与整流罩顶部的下法兰盘通过法兰盘安装螺栓安装固定；整流罩不但可以调节声呐探头表面的水流，防止气泡在探头附近产生，还可以保护声呐探头在航行作业时免遭破坏;整流罩内设有多波束声呐探头安装槽，用于多波束声呐探头的快速安装和拆卸。
[0010]作为优选，所有部件都采用耐海水腐蚀并具有防生物附着涂层的材料制造。
[0011]多波束声呐探头船首安装装置的使用方法，其主要步骤是:(I)将所要挂装的多波束声呐探头挂载到整流罩内的安装槽上并固定；(2)中空的吊装杆内穿过探头电缆，并接到多波束声呐系统干端主机;(3)解下A字型支架上的抱箍，顺时针转动升降器上的摇臂，钢缆慢慢放松，并推动人字型支架上部以销轴为轴，按顺时针方向慢慢倒向船头，同时带动换能器安装支架下端的多波束声呐探头慢慢靠近海面；(4)当换能器安装支架与海面呈90°时，松开定位螺栓，上下调节吊装杆入水深度至合适位置，对准定位孔和调节孔并用定位螺栓固定；(5)转动A字型支架至合适位置，使得抱箍能固定在吊装杆上，并使用抱箍螺栓固定；
(6)逆时针转动升降器上的摇臂，收紧钢缆，完成多波束声呐探头的部署。
[0012]多波束声呐探头船首安装装置的使用方法，其主要步骤是:松开抱箍螺栓并取下固定在吊装杆上的抱箍;松开定位螺栓，向上拉起吊装杆至最底部的调节孔，并对准其和定位孔，用定位螺栓固定;逆时针转动升降器上的摇臂，钢缆慢慢拉紧，带动人字型支架上部以销轴一为轴逆时针方向慢慢倒向船尾，同时带动换能器安装支架下端的多波束声呐探头慢慢远离海面；当换能器安装支架完全靠在A字型支架上时，使用抱箍固定A字型支架和吊装杆;完成多波束声呐探头的回收。
[0013]本发明的有益效果:
1)创新性。当前有关船身便携安装的发明多以侧舷安装为主，而船首安装方式基本未见报道。首次提出具有较强实用性的多波束声呐探头船首安装装置及方法，通过将探头安装在整流罩内以保护声呐探头，并使用了可调节换能器入水深度的设计，有效克服了传统船首安装在安全性和作业可持续性方面的缺点；
2)通用性。本发明采用了可调节换能器入水深度的设计，实验表明对于不同吃水深度的小型船只均可使用，保证了该装置的通用性；
3)稳定性。人字型支架和A字型支架均使用加强钢管进行加强，吊装杆采用厚壁钢管，保证了探头相对于船身姿态的稳定性；
4)可拆卸性。使用法兰盘结构便于仪器安装、拆卸与更换；
5)可操作性。采用升降器提升仪器，减少了操作人员的劳动强度，支架安装后，单人即可完成探头的收放、安装与拆卸工作；
6)易维护性。平台设计简单，所有部件都可采用不锈钢等耐海水腐蚀材料制造，易在后期维护。
[0014]本发明可在海底地形地貌近底探测、海洋测绘、海洋监测、海洋工程和海洋科学研究中广泛使用。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的立体透视示意图；
图2是图1侧视结构示意图；
图3是本发明的升降器结构示意图(包括正视部分和俯视部分)；
图4是是本发明的人字型支架底座和A字型支架底座结构示意图；
图5是本发明的人字型支架结构示意图；
图6是本发明的A字型支架结构示意图；
图7是本发明的换能器安装支架结构示意图；
图8是本发明的人字型支架和换能器安装支架连接方式结构示意图；
图9是本发明的使用方法流程示意图。
[0016]图中:升降器底座1.1、升降器底座螺栓1.2、钢缆卷筒1.3、摇臂1.4、钢缆1.5;人字型支架底座2.1、下铰链支座一 2.2、上铰链支座一 2.3、销轴一 2.4、C字型钢管2.5、人字型支架加强钢管2.6、T型套管2.7、钢缆扣2.8、定位孔2.9、定位螺栓2.10;A字型支架底座3.1、下铰链支座二 3.2、上铰链支座二 3.3、销轴二 3.4、倒V字型钢管3.5、A字型支架加强钢管3.6、抱箍3.7、抱箍螺栓3.8;吊装杆4.1、调节孔4.2、上法兰盘4.3、法兰盘安装螺栓4.4、下法兰盘4.5、整流罩4.6。
【具体实施方式】
[0017]为了进一步说明本发明的技术内容、特点及功效，现提供以下实例，并配合附图进行详细说明。
[0018]实施例1多波束声呐探头船首安装装置
参照附图1至附图8，多波束声呐探头船首安装装置，包括升降器(如图3)所示、人字型支架(如图5所示)、A字型支架(如图6所示)和换能器安装支架(如图7)所示;所有部件都建议采用耐海水腐蚀并具有防生物附着涂层的材料制造。
[0019]参见附图3，升降器包括升降器底座1.1、升降器底座螺栓1.2、钢缆卷筒1.3、摇臂1.4和钢缆1.5;升降器底座1.1使用升降器底座螺栓1.2固定安装在船体上，便于本装置的位置调节;摇臂1.4和钢缆卷筒1.3固定焊接，并安置在升降器底座1.1支架上;钢缆1.5缠绕在钢缆卷筒1.3中，转动摇臂1.4可完成钢缆1.5的收放。
[0020]参见附图4、5，人字型支架包括人字型支架底座2.1、下铰链支座一 2.2、上铰链支座一2.3、销轴一2.4、C字型钢管2.5、人字型支架加强钢管2.6、T型套管2.7、钢缆扣2.8、定位孔2.9和定位螺栓2.10;人字型支架底座2.1固定焊接在船体上，其顶部焊接有下铰链支座一 2.2; C字型钢管2.5顶部与T型套管2.7焊接，底部与上铰链支座一 2.3焊接;参照附图8，T型套管2.7包括2根中空厚壁的钢管，其中一根钢管的头部焊接到另一根钢管的中部;人字型支架底座2.1的中部焊接有2根人字型支架加强钢管2.6，增加人字型支架的强度;上铰链支座一 2.3和下铰链支座一 2.2使用销轴一 2.4连接，使得人字型支架上部以销轴一 2.4为轴转动;参照附图2，钢缆扣2.8焊接在T型套管2.7上，钢缆1.5头被固定在钢缆扣2.8上。
[0021 ] 参见附图6，A字型支架包括A字型支架底座3.1、下铰链支座二3.2、上铰链支座二3.3、销轴二3.4、倒V字型钢管3.5、Α字型支架加强钢管3.6、抱箍3.7和抱箍螺栓3.8;A字型支架底座3.1固定焊接在船体上，其上部焊接有下铰链支座二3.2;倒V字型钢管3.5顶部与半片抱箍3.7焊接，底部与上铰链支座二3.3焊接，中部焊接有3根A字型支架加强钢管3.6，增加A字型支架的强度;上铰链支座二3.3和下铰链支座二3.2使用销轴二3.4连接，使得人字型支架底座3.1上部以销轴二3.4为轴转动。
[0022]参见附图7，换能器安装支架包括吊装杆4.1、调节孔4.2、上法兰盘4.3、法兰盘安装螺栓4.4、下法兰盘4.5、整流罩4.6;吊装杆4.1为一中空厚壁钢管，保证强度的同时可使得探头的线缆从杆内穿过，从而保证线缆不被破坏；吊装杆4.1上以1cm为间距打钻一系列调节孔4.2，用于调节探头入水深度；吊装杆4.1底部焊接有上法兰盘4.3，与整流罩4.6顶部的下法兰盘4.5通过法兰盘安装螺栓4.4安装固定;整流罩4.6不但可以调节声呐探头表面的水流，防止气泡在探头附近产生，还可以保护声呐探头在航行作业时免遭破坏;整流罩4.6内设有多波束声呐探头安装槽，用于多波束声呐探头的快速安装和拆卸。
[0023]实施例2多波束声呐探头的部署
参见附图9中的步骤I所示，将所要挂装的多波束声呐探头挂载到整流罩4.6内的安装槽上并固定；中空的吊装杆4.1内穿过探头电缆，并接到多波束声呐系统干端主机;参见附图9中的步骤2所示，解下A字型支架上的抱箍3.7，顺时针转动升降器上的摇臂1.4，钢缆1.5慢慢放松，并推动人字型支架上部以销轴一 2.4为轴顺时针方向慢慢倒向船头，同时带动换能器安装支架下端的多波束声呐探头慢慢靠近海面;参见附图9中的步骤3和4所示，当换能器安装支架与海面呈90°时，松开定位螺栓2.10，上下调节吊装杆4.1入水深度至合适位置，对准定位孔2.9和调节孔4.2并用定位螺栓2.10固定;转动A字型支架2.10至合适位置，使得抱箍3.7能固定在吊装杆4.1上，并使用抱箍螺栓3.8固定;逆时针转动升降器上的摇臂1.4，收紧钢缆1.5;完成多波束声呐探头的部署。
[0024]实施例2多波束声呐探头的回收
参照附图1至附图8，制作一多波束声呐探头船首安装装置，并按照实施例1中的方法完成装置的部署。当完成测量任务或者遇到特殊情况需要回收装置时，参见附图9中的步骤3所示，松开抱箍螺栓3.8并取下固定在吊装杆4.1上的抱箍3.7;松开定位螺栓2.10，向上拉起吊装杆4.1至最底部调节孔4.2，并对准其和定位孔2.9，用定位螺栓2.10固定;参见附图9中的步骤2所示，逆时针转动升降器上的摇臂1.4，钢缆1.5慢慢拉紧，带动人字型支架上部以销轴一 2.4为轴逆时针方向慢慢倒向船尾，同时带动换能器安装支架下端的多波束声呐探头慢慢远离海面;参见附图9中的步骤I所示，当换能器安装支架完全靠在A字型支架上时，使用抱箍3.7固定A字型支架和吊装杆4.1;完成多波束声呐探头的回收。
【主权项】
1.一种多波束声呐探头船首安装装置，其特征在于，它包括升降器、A字型支架、人字型支架和换能器安装支架;升降器、A字型支架和人字型支架通过相应的底座依次固定在船首位置;换能器安装支架穿过人字型支架上部的T型套管(2.7)，并使用定位螺栓(2.10)固定；换能器安装支架底部焊接有上法兰盘(4.3)，与整流罩(4.6)顶部的下法兰盘(4.5)通过法兰盘安装螺栓(4.4)固定;升降器的钢缆(1.5)与A字型支架上的钢缆扣(2.8)相连;人字型支架包括人字型支架底座(2.1)、下铰链支座一 (2.2)、上铰链支座一 (2.3)、销轴一 (2.4)、C字型钢管(2.5)、人字型支架加强钢管(2.6)、T型套管(2.7)、钢缆扣(2.8)、定位孔(2.9)和定位螺栓(2.10);人字型支架底座(2.1)固定焊接在船体上，其上部焊接有下铰链支座一(2.2) ;C字型钢管(2.5)顶部与T型套管(2.7)焊接，底部与上铰链支座一(2.3)焊接;T型套管(2.7)包括2根中空厚壁的钢管，其中一根钢管的头部焊接到另一根钢管的中部;人字型支架底座(2.1)的中部焊接有2根人字型支架加强钢管(2.6)，增加人字型支架的强度;上铰链支座一(2.3)和下铰链支座一(2.2)使用销轴一(2.4)连接，使得人字型支架上部以销轴一(2.4)为轴转动；钢缆扣(2.8)焊接在T型套管(2.7)上，钢缆(1.5)头被固定在钢缆扣(2.8)上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的升降器包括升降器底座(1.1)、升降器底座螺栓(1.2)、钢缆卷筒(1.3)、摇臂(1.4)和钢缆(1.5);升降器底座(1.1)使用升降器底座螺栓(1.2)固定安装在船体上，便于本装置的位置调节;摇臂(1.4)和钢缆卷筒(1.3)固定焊接，并安置在升降器底座(I.I)支架上;钢缆(1.5)缠绕在钢缆卷筒(1.3)中，转动摇臂(1.4)可完成钢缆(1.5)的收放。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的A字型支架包括A字型支架底座(3.1)、下铰链支座二(3.2)、上铰链支座二 (3.3)、销轴二 (3.4)、倒V字型钢管(3.5)、A字型支架加强钢管(3.6)、抱箍(3.7)和抱箍螺栓(3.8) ;A字型支架底座(3.1)固定焊接在船体上，其上部焊接有下铰链支座二 (3.2);倒V字型钢管(3.5)顶部与半片抱箍(3.7)焊接，底部与上铰链支座二 (3.3)焊接，中部焊接有3根A字型支架加强钢管(3.6)，增加A字型支架的强度;上铰链支座二 (3.3)和下铰链支座二 (3.2)使用销轴二 (3.4)连接，使得人字型支架底座(3.1)上部以销轴二(3.4)为轴转动。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的换能器安装支架包括吊装杆(4.1)、调节孔(4.2)、上法兰盘(4.3)、法兰盘安装螺栓(4.4)、下法兰盘(4.5)、整流罩(4.6);吊装杆(4.1)为一中空厚壁钢管，保证强度的同时可使得探头的线缆从杆内穿过，从而保证线缆不被破坏；吊装杆(4.1)上以1cm为间距打钻一系列调节孔(4.2)，用于调节探头入水深度；吊装杆(4.1)底部焊接有上法兰盘(4.3)，与整流罩(4.6)顶部的下法兰盘(4.5)通过法兰盘安装螺栓(4.4)安装固定;整流罩(4.6)内设有多波束声呐探头安装槽，用于多波束声呐探头的快速安装和拆卸。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所有部件都采用耐海水腐蚀并具有防生物附着涂层的材料制造。6.种根据权利要求1所述的装置的使用方法，其特征在于，将所要使用的多波束声呐探头挂载到整流罩(4.6)内的安装槽上并固定；中空的吊装杆(4.1)内穿过探头电缆，并接到多波束声呐系统干端主机;解下A字型支架上的抱箍(3.7)，顺时针转动升降器上的摇臂(1.4)，钢缆(1.5)慢慢放松，并推动人字型支架上部以销轴一(2.4)为轴，按顺时针方向慢慢倒向船头，同时带动换能器安装支架下端的多波束声呐探头慢慢靠近海面；当换能器安装支架与海面呈90°时，松开定位螺栓(2.10)，上下调节吊装杆(4.1)入水深度至合适位置，对准定位孔(2.9)和调节孔(4.2)并用定位螺栓(2.10)固定;转动A字型支架至合适位置，使得抱箍(3.7)能固定在吊装杆(4.1)上，并使用抱箍螺栓(3.8)固定;逆时针转动升降器上的摇臂(I.4)，收紧钢缆(1.5)；完成多波束声呐探头的部署。7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，松开抱箍螺栓(3.8)并取下固定在吊装杆(4.1)上的抱箍(3.7);松开定位螺栓(2.10)，向上拉起吊装杆(4.1)至最底部的调节孔(4.2)，并对准其和定位孔(2.9)，用定位螺栓(2.10)固定；逆时针转动升降器上的摇臂(1.4)，钢缆(1.5)慢慢拉紧，带动人字型支架上部以销轴一(2.4)为轴逆时针方向慢慢倒向船尾，同时带动换能器安装支架下端的多波束声呐探头慢慢远离海面；当换能器安装支架完全靠在A字型支架上时，使用抱箍(3.7)固定A字型支架和吊装杆(4.1);完成多波束声呐探头的回收。
【文档编号】B63B17/00GK105866765SQ201610229482
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】赵荻能, 吴自银, 李家彪, 周洁琼, 梁裕扬, 尚继宏, 李守军, 周勐佳, 陈佳兵, 马永, 张田升
【申请人】国家海洋局第二海洋研究所