用於搭載側掃聲納的連接裝置及其工作方法

2023-05-01 20:13:41

專利名稱：用於搭載側掃聲納的連接裝置及其工作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於搭載側掃聲納的連接裝置及其工作方法，可用於造船、
航海和海洋探測等工程，屬於船舶與海洋工程技術領域。
背景技術：
側掃聲納在水中工作時，通常都需要安裝在某種支架上，通過支架的運動來攜帶側掃聲納進行探測工作。側掃聲納在水中會受到風、浪、流等環境因素幹擾，使側掃聲納的工作姿態發生變化，從而影響側掃聲納探測精度和測量效果。如何確保側掃聲納在水中處在最佳探測角度，如何固定或調整側掃聲納的工作姿態，是關鍵技術問題。目前尚缺乏能夠有效地搭載側掃聲納的機構或裝置，還是採用軟繩、鋼絲繩或鏈條來連接側掃聲納，側掃聲納自由漂浮在水中，有繩牽引著運動。這樣的連接方式問題在於對側掃聲納工作姿態約束弱，在海洋環境幹擾下，側掃聲納的位置姿態會隨機發生變化，使得側掃聲納在水中不能保持最佳的探測角度，造成探測精度和測量效果失真。所以，採用現有的連接側掃聲納方式不能滿足實際工程測量要求，需要一種新的有效搭載裝置來連接側掃聲納，以確保側掃聲納能有效地抵禦海上環境幹擾，側掃聲納能始終保持在最佳的測量工作角度和位置姿態上，提高側掃聲納的探測精度。因此，本發明是針對這種特殊海洋測量工程需求，發明研製了搭載側掃聲納的裝置和方法。本裝置能方便、快速搭載或卸載側掃聲納；機構設計巧妙，具有萬向調節功能，能夠有效地控制側掃聲納姿態位置；本搭載裝置充分考慮了側掃聲納的重量，以及海上風、浪、流等環境力的荷載，採用了特殊的斷面結構形式和多種加強技術，確保搭載裝置具有足夠的強度、剛度和抗扭性能；本搭載裝置可以懸掛在岸邊、船體舷側或船尾部，可以隨船舶航行牽引側掃聲納在最佳工作姿態進行探測測量。

發明內容
本發明提供一種用於搭載側掃聲納的連接裝置及其工作方法，它可以簡便地安裝或卸載側掃聲納，有效地抵禦海上風、浪、流荷載作用，自動補償船舶運動對側掃聲納影響，既可以靜止懸掛在碼頭岸邊，也可以懸掛在船舶舷邊或船尾封板處，隨船舶航行牽引運動，能夠自適應調整側掃聲納測量角度，始終保持側掃聲納處在最佳的位置姿態，提高側掃聲納探測精度和測量效果。本發明採用的技術方案是一種用於搭載側掃聲納的連接裝置，它主要包括吊架和側掃聲納，所述吊架採用一個懸杆機構與一個掛架機構連接，所述側掃聲納固定連接在掛架機構的下部；所述懸杆機構採用鉸鏈連接依次把一個吊點單元、一個萬向節和一個拉杆連接在一起，在拉杆的下端設有一個法蘭盤；所述掛架機構採用一個Z形橫梁，在Z形橫梁的二端各設有一個支撐側掃聲納的U形鉤，在二個U形鉤的內側各設有一個掛住側掃聲納的垂向傾斜拉鉤；所述法蘭盤固定連接在Z形橫梁的中央位置。所述吊點單元用一塊三角形吊耳板和二塊梨形側板採用工字形結構焊接在一塊矩形底板上，在矩形底板的下部焊接二塊眼板。所述萬向節的二端設有互為90度角的叉形結構。所述Z形橫梁由兩塊寬邊板和兩塊窄邊板構成，兩塊寬邊板折成70度角，兩塊窄邊板分別與寬邊板折成90度角。所述U形鉤內底處設有支撐側掃聲納底部的錐臺形凸頂。本發明的有益效果是這種用於搭載側掃聲納的連接裝置包括懸杆機構和掛架機構；懸杆機構由吊點部件、萬向節、垂直拉杆和法蘭盤等組成；掛架機構由Z形橫梁、抗扭抗彎部件、垂向緊固側掃聲納部件、軸向限位部件等組成。側掃聲納緊固在掛架機構上，掛架機構與懸杆機構通過六個裝配螺孔螺栓緊固連接。整個裝置設計巧妙，結構簡單，安裝與卸載方便，強度剛度高，重量輕，維護簡單，操作可靠度高，能夠有效地抵禦海上風、浪、流荷載幹擾，既可以懸掛在碼頭岸邊，也可以懸掛在船舶舷邊或船尾封板處，隨船舶航行牽引運動，能夠自適應調整側掃聲納測量角度，始終保持側掃聲納處在最佳的位置姿態，提高側掃聲納探測精度和測量效果。


圖I是用於搭載側掃聲納的連接裝置的結構主視圖。圖2是用於搭載側掃聲納的連接裝置的結構俯視圖。圖3是用於搭載側掃聲納的連接裝置的結構側視圖。 圖4是圖I中的Al-Al視圖。圖5是圖I中的Bl-Bl視圖。圖6是圖I中的Cl-Cl視圖。圖7是圖2中的A2-A2視圖。圖8是圖2中的B2-B2視圖。圖9是圖2中的C2-C2視圖。圖10是圖2中的D2-D2視圖。圖11是圖2中的K2-K2視圖。圖12是圖9中的E2-E2視圖。圖13是圖9中的F向視圖。圖14是圖10中的M向視圖。圖中1、吊耳板,2、側板,3、底板,4、眼板,5a、第一螺栓,5b、第一螺母,5c、第一墊圈，6、萬向節，7a、第二螺栓，7 b、第螺母，7c、第二墊圈，8、拉杆，9、法蘭盤，9a、法蘭螺孔，10、側掃聲納，IUZ形橫架，12、掛架螺孔，13、吊點眼板，14、大肘板，15、抗扭板，16、小肘板，17、拉鉤，18、折邊眼板，19、第三螺杆，20、第三螺母，21、凹形導向板，22、U形鉤，23、水平眼板，24、第四螺杆，25、第四螺母，26、垂向止板，27、擋塊，28、長方形開口。
具體實施例方式以下參照附圖對本發明的結構做進一步描述。圖1、2、3示出了用於搭載側掃聲納的連接裝置的結構圖。圖中，用於搭載側掃聲納的連接裝置是由懸杆機構和掛架機構組成，懸杆機構底部的法蘭盤9與掛架機構中線處對應的掛架螺孔12用螺栓緊固連接。懸杆機構由如下部件組成懸杆機構上端是吊點單元，包括三角形吊耳板I、兩塊中間扣掉減輕孔的梨形側板2和矩形底板3，它們焊接在一起形成吊點單元。在矩形底板3下面垂直焊接兩塊矩形眼板4，它們連接一個空心管形萬向節6，採用第一螺栓5a、第一螺母5b和第一墊圈5c方式連接(圖4)。空心管形拉杆8連接在空心管形萬向節6下方，同樣採用第二螺栓7a、第二螺母7b和第二螺墊圈7c方式連接(圖5)。法蘭盤9上有六個法蘭螺孔9a (圖6)，法蘭盤9焊接在空心管形拉杆8下端，法蘭盤9上的六個法蘭螺孔9a與下述掛架機構中的六個掛架螺 孔12對應。空心管形拉杆8的長度要根據側掃聲納10入水深度和吊點位置來確定；空心管形萬向節6能夠提供兩個方向角度旋轉，起到自適應調整空間角度作用；所有零件尖角處均需倒圓角。掛架機構由如下部件組成Z形主橫梁11由兩塊寬邊板和兩塊窄邊板構成,兩塊寬邊板折成70度角,兩塊窄邊板分別與寬邊板折成90度角，70度折角是使側掃聲納10的工作面達到最佳角度(圖7)。在Z形橫梁11水平面板的中心線處，有六個掛架螺孔12，它們與懸杆下端法蘭盤9上的六個法蘭螺孔9a對接，並用螺栓緊固連接。吊點眼板13焊接在Z形橫梁11中心線處的斜邊面上，吊點眼板13上開圓形孔，用作掛架機構與懸杆機構連接安裝時的輔助吊起點，同時也可以作為系固掛架機構的用途(圖10)。在掛架螺孔12兩端的Z形橫梁11下，焊接兩塊垂直大肘板14 (圖10);在義形橫梁11下，以中心線對稱位置焊接一定寬度的抗扭板15 (圖11);在160度折邊眼板16處的Z形橫梁11下，焊接兩塊垂直小肘板16 (圖9);大肘板14、抗扭板15和小肘板16組成抗扭、抗彎或局部加強部件。折邊眼板16焊接在Z形橫梁11上，並開有螺栓孔；垂向傾斜拉鉤17與第三螺杆19焊接，第三螺杆19穿過折邊眼板16的螺栓孔，通過第三螺母20調節拉鉤17的垂向位置；凹形導向板21扣卡在拉鉤17臂上，垂直於Z形橫梁11斜邊焊接，凹形導向板21對拉鉤17上下移動，起到導向作用；側掃聲納10安裝在掛架機構上的第一步是先掛在斜拉鉤17上；在Z形橫梁11兩端各設一個U形鉤22，U形鉤22內底處有錐臺形凸頂，起支撐側掃聲納10底部作用機構(圖8);水平眼板23焊接在Z形橫梁11兩端的水平面板上，水平眼板23兩端開螺栓孔；U形鉤22上端各焊接第四螺杆24，第四螺杆24穿過水平眼板23的螺栓孔；旋調第四螺母25來調節U形鉤22的垂向位置，即調節側掃聲納10垂向高度位置(圖8);垂向止板26又稱端面板，焊接在Z形橫梁11兩端，它與U形鉤22共同作用，夾緊側掃聲納10 ；拉鉤17、U形鉤22和垂向止板26等組成垂向緊固構件。兩塊擋塊27卡住側掃聲納10提環，起到水平(軸向)限位側掃聲納10作用(圖12、13)。在Z形橫梁11中心線處，下直角窄折邊處，開一個長方形開口 28，讓側掃聲納10中心提環穿過(圖14)。所述的一種用於搭載側掃聲納的連接裝置及其工作方法採用的步驟如下
(a )確定側掃聲納10工作水深；
(b)在碼頭岸邊或船體側面選擇懸掛點位置，確定懸杆機構上端吊點高度位置；
(c )組裝懸杆機構，調整萬向節6轉角靈敏度，用起吊設備把懸杆機構吊起成豎直狀
態；
(d )組裝掛架機構，U形鉤22暫時不安裝；
(e)用起吊設備，鉤住吊點眼板13，把掛架機構吊起略高於側掃聲納10斷面高度即
可；(f )把側掃聲納10提環置於拉鉤17上，通過第三螺母20適當調節拉鉤17的垂向位置，使拉鉤17能有效鉤住側掃聲納10即可；
(g )在Z形橫梁11兩端套上U形鉤22，通過第四螺杆24提拉側掃聲納10，直到側掃聲納10斷面上緣卡住垂向止板26為止；
(h )再通過第三螺母20繼續調節拉鉤17的垂向位置，使拉鉤17能購鉤緊側掃聲納10拉環；
(i )懸杆下端法蘭盤9上的六個法蘭螺孔9a與掛架機構中的六個 掛架螺孔12對齊，並用螺栓緊固連接；
(J )用起吊設備，吊起搭載有側掃聲納10裝置，緩慢垂直放入測量水體中；
(k )卸載過程與上述裝載過程相反，不再贅述。
權利要求
1.一種用於搭載側掃聲納的連接裝置，它主要包括吊架和側掃聲納(10)，其特徵是所述吊架採用一個懸杆機構與一個掛架機構連接，所述側掃聲納(10)固定連接在掛架機構的下部；所述懸杆機構採用鉸鏈連接依次把一個吊點單元、一個萬向節(6)和一個拉杆(8)連接在一起，在拉杆(8)的下端設有一個法蘭盤(9);所述掛架機構採用一個Z形橫梁(11)，在Z形橫梁(11)的二端各設有一個支撐側掃聲納(10 )的U形鉤(22 )，在二個U形鉤(22)的內側各設有一個掛住側掃聲納(10)的垂向傾斜拉鉤(17);所述法蘭盤(9)固定連接在Z形橫梁(11)的中央位置。
2.根據權利要求I所述的用於搭載側掃聲納的連接裝置，其特徵是所述吊點單元用一塊三角形吊耳板(I)和二塊梨形側板(2 )採用工字形結構 焊接在一塊矩形底板(3 )上，在矩形底板(3)的下部焊接二塊眼板(4)。
3.根據權利要求I所述的用於搭載側掃聲納的連接裝置，其特徵是所述萬向節(6)的二端設有互為90度角的叉形結構。
4.根據權利要求I所述的用於搭載側掃聲納的連接裝置，其特徵是所述Z形橫梁(11)由兩塊寬邊板和兩塊窄邊板構成，兩塊寬邊板折成70度角,兩塊窄邊板分別與寬邊板折成90度角。
5.根據權利要求I所述的用於搭載側掃聲納的連接裝置，其特徵是所述U形鉤(22)內底處設有支撐側掃聲納(10)底部的錐臺形凸頂。
6.根據權利要求I所述的用於搭載側掃聲納連接裝置的工作方法，其特徵是所述工作方法採用的步驟如下 (a )確定側掃聲納(10)工作水深； (b)在碼頭岸邊或船體側面選擇懸掛點位置，確定懸杆機構上端吊點高度位置； (c )組裝懸杆機構，調整萬向節(6 )轉角靈敏度，用起吊設備把懸杆機構吊起成豎直狀態； (d )組裝掛架機構； (e )用起吊設備，鉤住吊點眼板(13)，把掛架機構吊起略高於側掃聲納(10)斷面高度； (f )把側掃聲納(10)提環置於拉鉤(17)上，通過第三螺母(20)調節拉鉤(17)的垂向位置，使拉鉤(17)能有效鉤住側掃聲納(10); (g)在Z形橫梁(11)兩端套上U形鉤(22)，通過第四螺杆(24)提拉側掃聲納(10)，直到側掃聲納(10)斷面上緣卡住垂向止板(26)為止； (h )再通過第三螺母(20)繼續調節拉鉤(17)的垂向位置，使拉鉤(17)鉤緊側掃聲納(10)的拉環； (i )懸杆機構下端法蘭盤(9)上的六個法蘭螺孔(9a)與掛架機構中的六個掛架螺孔(12)對齊，並用螺栓緊固連接； (J )用起吊設備，吊起搭載有側掃聲納(10)裝置，緩慢垂直放入測量水體中； (k )卸載過程與上述裝載過程相反。
全文摘要
一種用於搭載側掃聲納的連接裝置及其工作方法，屬於船舶與海洋工程技術領域。該裝置包括懸杆機構和掛架機構；懸杆機構由吊點部件、萬向節和垂直拉杆等組成；掛架機構由Ｚ形橫梁、抗扭抗彎部件、垂向緊固側掃聲納部件、軸向限位部件等組成。側掃聲納緊固在掛架機構上，掛架機構與懸杆機構通過六個裝配螺孔螺栓緊固連接。整個裝置設計巧妙，結構簡單，安裝與卸載方便，強度剛度高，重量輕，維護簡單，操作可靠度高，能夠有效地抵禦海上風、浪、流荷載幹擾，既可以懸掛在碼頭岸邊，也可以懸掛在船舶舷邊或船尾封板處，隨船舶航行牽引運動，能夠自適應調整側掃聲納測量角度，始終保持側掃聲納處在最佳的位置姿態，提高側掃聲納探測精度和測量效果。
文檔編號B63G8/39GK102951278SQ20121041617
公開日2013年3月6日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者林焰, 陳明, 於雁雲, 王運龍, 李楷 申請人:大連理工大學