一种可转动的船侧安装探测系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可转动的船侧安装探测系统与方法。系统包括测量船、侧舷安装杆、可旋转水下仪器安装平台、水上仪器安装平台、卫星定位系统、数据采集及仪器旋转控制终端；水上仪器安装平台安装侧舷安装杆的顶部，可旋转水下仪器安装平台嵌套安装在侧舷安装杆的底部，卫星定位系统用于获取测量船的实时定位信息；数据采集及仪器旋转控制终端进行数据采集、后处理及控制可旋转水下仪器安装平台转动。本发明专利技术克服了传统船载安装方式在水下探测仪器安装固定后难以精调仪器安装姿态的缺点，不但保证了采集数据的精度，还可使其可应对更多种复杂、非常规的探测任务，可广泛应用于海洋调查与海底探测。

【技术实现步骤摘要】
一种可转动的船侧安装探测系统与方法
本专利技术属于海洋调查与海底探测
，具体是指一种可转动的船侧安装探测系统与方法。
技术介绍
海底探测技术按仪器载体可分为船载探测、机载与星载探测、水下自主航行探测以及海底原位探测等，其中船载探测技术是当前最主要、最直接的探测方式，利用“GNSS+探测设备”进行高精度海洋信息数据采集的作业方式应用广泛，其主要原理是：在船载GNSS导航设备的辅助下，获取探测点的瞬时地理坐标，同时利用探测设备获取相应位置处的水深、影像或声反射强度等海洋信息数据。船载探测技术按仪器的安装方式可进一步分为船底竖井可收放式安装、船底固定安装和船侧便携式安装。竖井安装和固定安装由于存在成本高、拆装难度大且较难维护等缺点，使得船侧安装依然是当前最主要的船载仪器布设方式。当前已有的船侧便携式安装方式，如专利CN201020261027.3“多波束船舷便携式安装平台”和专利申请CN201711135241.7“一种适用岛礁与岸滩的测量系统与方法”虽可有效完成诸如水深测量、水文调查等常规的探测任务，但其探测设备固定安装后较难调节仪器探头的方向，难以对某一方位进行“聚焦式”探测，因此也难以完成诸如桥墩桩基冲淤测量、水体内目标物识别等非常规的探测任务。同时，随着调查设备精度的不断提升，仪器本身对安装精度的要求也不断提高，当前已有的技术难以在探测设备安装固定后，对仪器安装姿态与角度进行进一步微调，从而难以保障最终成果数据的精度。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种可转动的船侧安装探测系统与方法，改进了传统的船侧探测设备安装方式，使其可应对更多种复杂、非常规的探测任务，且有效提升仪器的安装精度，可广泛应用于海洋调查与海底探测。本专利技术通过下述技术方案得以实现：一种可转动的船侧安装探测系统，包括测量船、侧舷安装杆、可旋转水下仪器安装平台、水上仪器安装平台、卫星定位系统、数据采集及仪器旋转控制终端；侧舷安装杆安装在测量船船舷一侧，水上仪器安装平台安装侧舷安装杆的顶部，进行水上部分的探测；可旋转水下仪器安装平台嵌套安装在侧舷安装杆的底部；卫星定位系统安装在测量船上，用于获取测量船的实时定位信息；数据采集及仪器旋转控制终端安装在测量船舱内，进行数据采集、后处理及控制可旋转水下仪器安装平台转动；通过控制侧舷安装杆和可旋转水下仪器安装平台的转动，带动可旋转水下仪器安装平台水平和垂直方向转动，从而实现水下仪器探头安装姿态与角度的调整。所述的侧舷安装杆包括不锈钢套管、电机、电机安装槽、小锥齿轮、液压制动器、制动器安装槽、制动钢钳、厚壁抱箍、厚壁抱箍、下法兰盘；不锈钢套管为中空厚壁不锈钢管，保证强度的同时可使水上水下仪器数据传输线从中穿过，电机固定安装在不锈钢套管底部一侧焊接的电机安装槽内，小锥齿轮与电机转轴焊接固定；液压制动器固定安装在不锈钢套管底部另一侧焊接的制动器安装槽内；液压制动器与焊接在不锈钢套管底部的制动钢钳组合，通过液压制动器内液压变化控制制动钢钳升降，实现对大锥齿轮的制动；厚壁抱箍和厚壁抱箍焊接在测量船船舷外侧，不锈钢套管穿过厚壁抱箍和厚壁抱箍，并使用抱箍螺母固定在测量船一侧；不锈钢套管的顶部焊接有下法兰盘，与水上仪器安装平台安装固定。所述的可旋转水下仪器安装平台包括不锈钢套管、不锈钢套管、大锥齿轮、转动轴承、电机组、齿轮制动装置、旋转臂装置、上法兰盘、下法兰盘、法兰盘安装螺杆、水下仪器整流罩；不锈钢套管、不锈钢套管、大锥齿轮和转动轴承为中空厚壁不锈钢材质，保证强度的同时可使水上水下仪器数据传输线从中穿过；不锈钢套管底部焊接在不锈钢套管中端，且两者贯通，保证水上水下仪器数据传输线从中穿过；不锈钢套管上部为凹槽结构，转动轴承的上部和下部分别焊接在大锥齿轮底部与凹槽结构顶部，大锥齿轮和转动轴承嵌套在侧舷安装杆的底部，实现侧舷安装杆和可旋转水下仪器安装平台的组合；大锥齿轮与小锥齿轮通过轮齿咬合实现齿轮间的传动；不锈钢套管两端封闭，仅分别留有一电机组转轴直径大小的小孔；不锈钢套管两端固定安装有电机组，电机组转轴穿过不锈钢套管两端的小孔与两侧旋转臂装置焊接；齿轮制动装置与电机组转轴焊接，实现旋转臂装置的制动；水下仪器探头固定安装在水下仪器整流罩内，旋转臂装置中部焊接有上法兰盘，与焊接在水下仪器整流罩顶部的下法兰盘通过法兰盘安装螺杆固定连接。所述的水上仪器安装平台包括上法兰盘I、透明塑料保护罩、可旋转摄像机探头、法兰盘安装螺杆；可旋转摄像机探头安装在上法兰盘I上，透明塑料保护罩保护可旋转摄像机探头免遭海水腐蚀；仪器安装平台底部的上法兰盘I通过法兰盘安装螺杆与侧舷安装杆安装固定。所述的卫星定位系统包括GNSS天线、天线安装杆、天线连接线、GNSS接收机；GNSS天线与天线安装杆连接，固定安装在测量船驾驶台顶部，GNSS天线与GNSS接收机通过天线连接线连接，获取测量船的实时定位信息。所述的数据采集及仪器旋转控制终端包括数据采集控制主机、数据后处理主机、水上水下仪器数据传输线；数据采集控制主机将采集到的数据输送给数据后处理主机进行后处理，水下仪器数据传输线将电机、液压制动器、电机组、齿轮制动装置、可旋转摄像机探头、GNSS接收机和水下仪器探头连接到数据采集控制主机。一种所述系统的使用方法，包括下列步骤：将水下仪器探头固定安装在可旋转水下仪器安装平台底部，侧舷安装杆的上部和下部分别与水上仪器安装平台和可旋转水下仪器安装平台组合安装，将侧舷安装杆固定安装在测量船的一侧；通过电缆将各电动装置、测量传感器连接到数据采集及仪器旋转控制终端，并对各测量传感器进行初始化设置；通过数据采集及仪器旋转控制终端控制电动机转动，带动可旋转水下仪器安装平台转动，随后控制侧舷安装杆的液压制动器制动，完成水下仪器探头水平向角度的调节；通过数据采集及仪器旋转控制终端控制电动机转动，带动可旋转水下仪器安装平台的旋转臂装置转动，随后控制齿轮制动，完成水下仪器探头垂向角度的调节；通过数据采集及仪器旋转控制终端控制水上仪器安装平台的可旋转摄像机探头转动；使用数据采集及仪器旋转控制终端的数据采集控制主机引导测量船按照布设的计划测线对目标进行探测并采集记录数据，并将数据实时传输到数据采集及仪器旋转控制终端的数据后处理主机进行数据的精细后处理，完成常规或非常规的探测任务。本专利技术的有益效果：1）创新性。当前已有的船侧便携式安装方式多为固定式安装，而可转动的船侧便携式安装基本未见报道。首次提出了一种可转动的船侧安装探测系统与方法，采用可旋转的水下仪器安装平台，克服了传统方式难以精调仪器安装姿态的缺点，在探测设备安装固定后依然可通过数据采集及仪器旋转控制终端对仪器安装姿态与角度进行微调，保证了采集数据的精度；2）通用性。模块化、一体化设计的水上、水下仪器安装平台可方便替换其他不同种类的探测设备。同时，可调节仪器探头的方向，对某一方位进行“聚焦式”探测，可广泛应用于桥墩桩基冲淤测量、水体内目标物识别等非常规的探测任务；3）可拆卸性。使用上下法兰盘的结构，便于各类型探测设备的安装、拆卸与更换；4）稳定性。采用制动装置对可旋转的水下仪器安装平台进行制动，保证了水下仪器探头角度和姿态位置的稳定性；侧舷安装杆和可旋转的水下仪器安装平台采用不锈钢材质，大大增强了整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可转动的船侧安装探测系统，其特征在于，包括测量船（1）、侧舷安装杆（2）、可旋转水下仪器安装平台（3）、水上仪器安装平台（4）、卫星定位系统（5）、数据采集及仪器旋转控制终端（6）；侧舷安装杆（2）安装在测量船（1）船舷一侧，水上仪器安装平台（4）安装侧舷安装杆（2）的顶部，进行水上部分的探测；可旋转水下仪器安装平台（3）嵌套安装在侧舷安装杆（2）的底部；卫星定位系统（5）安装在测量船（1）上，用于获取测量船（1）的实时定位信息；数据采集及仪器旋转控制终端（6）安装在测量船（1）舱内，进行数据采集、后处理及控制可旋转水下仪器安装平台（3）转动；通过控制侧舷安装杆（2）和可旋转水下仪器安装平台（3）的转动，带动可旋转水下仪器安装平台（3）水平和垂直方向转动，从而实现水下仪器探头安装姿态与角度的调整。

【技术特征摘要】
1.一种可转动的船侧安装探测系统，其特征在于，包括测量船（1）、侧舷安装杆（2）、可旋转水下仪器安装平台（3）、水上仪器安装平台（4）、卫星定位系统（5）、数据采集及仪器旋转控制终端（6）；侧舷安装杆（2）安装在测量船（1）船舷一侧，水上仪器安装平台（4）安装侧舷安装杆（2）的顶部，进行水上部分的探测；可旋转水下仪器安装平台（3）嵌套安装在侧舷安装杆（2）的底部；卫星定位系统（5）安装在测量船（1）上，用于获取测量船（1）的实时定位信息；数据采集及仪器旋转控制终端（6）安装在测量船（1）舱内，进行数据采集、后处理及控制可旋转水下仪器安装平台（3）转动；通过控制侧舷安装杆（2）和可旋转水下仪器安装平台（3）的转动，带动可旋转水下仪器安装平台（3）水平和垂直方向转动，从而实现水下仪器探头安装姿态与角度的调整。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的侧舷安装杆（2）包括不锈钢套管（2.1）、电机（2.2）、电机安装槽（2.3）、小锥齿轮（2.4）、液压制动器（2.5）、制动器安装槽（2.6）、制动钢钳（2.7）、厚壁抱箍（2.8）、厚壁抱箍（2.9）、下法兰盘（2.10）；不锈钢套管（2.1）为中空厚壁不锈钢管，保证强度的同时可使水上水下仪器数据传输线（6.3）从中穿过，电机（2.2）固定安装在不锈钢套管（2.1）底部一侧焊接的电机安装槽（2.3）内，小锥齿轮（2.4）与电机（2.2）转轴焊接固定；液压制动器（2.5）固定安装在不锈钢套管（2.1）底部另一侧焊接的制动器安装槽（2.6）内；液压制动器（2.5）与焊接在不锈钢套管（2.1）底部的制动钢钳（2.7）组合，通过液压制动器（2.5）内液压变化控制制动钢钳（2.7）升降，实现对大锥齿轮（3.3）的制动；厚壁抱箍（2.8）和厚壁抱箍（2.9）焊接在测量船（1）船舷外侧，不锈钢套管（2.1）穿过厚壁抱箍（2.8）和厚壁抱箍（2.9），并使用抱箍螺母固定在测量船（1）一侧；不锈钢套管（2.1）的顶部焊接有下法兰盘（2.10），与水上仪器安装平台（4）安装固定。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的可旋转水下仪器安装平台（3）包括不锈钢套管（3.1）、不锈钢套管（3.2）、大锥齿轮（3.3）、转动轴承（3.4）、电机组（3.5）、齿轮制动装置（3.6）、旋转臂装置（3.7）、上法兰盘（3.8）、下法兰盘（3.9）、法兰盘安装螺杆（3.10）、水下仪器整流罩（3.11）；不锈钢套管（3.1）、不锈钢套管（3.2）、大锥齿轮（3.3）和转动轴承（3.4）为中空厚壁不锈钢材质，保证强度的同时可使水上水下仪器数据传输线（6.3）从中穿过；不锈钢套管（3.1）底部焊接在不锈钢套管（3.2）中端，且两者贯通，保证水上水下仪器数据传输线（6.3）从中穿过；不锈钢套管（3.1）上部为凹槽结构，转动轴承（3.4）的上部和下部分别焊接在大锥齿轮（3.3）底部与凹槽结构顶部，大锥齿轮（3.3）和转动轴承（3.4）嵌套在侧舷安装杆（2）的底部，实现侧舷安装杆（2）和可旋转水下仪器安装平台（3）的组合；大锥齿轮（3.3）与小锥齿轮（2.4）通过轮齿咬合实现齿轮间的传动；不锈钢套管（3.2）两端封闭，仅分别留有一电机组（3.5）转轴直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵荻能，刘志豪，吴自银，王明伟，霍冠英，尚继宏，周洁琼，朱超，刘洋，
申请(专利权)人：国家海洋局第二海洋研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33