一种用于水下定位的装置及定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于水下定位的装置及定位方法，定位装置包括有水上平台、导向套筒、流体容纳部件、悬浮件、连接绳、对中部件和位置测定机构，导向套筒活动地设置在水上平台上，流体容纳部件的顶端具有敞口且敞口围绕导向套筒设置，悬浮件悬浮在流体容纳部件内的流体上，连接绳的一端连接在悬浮件位于开口上方的部位，连接绳的另一端与对中部件连接，对中部件用于使连接绳的另一端趋于或位于导向套筒的中心，对中部件位于导向套筒内，位置测定机构用于测量连接绳与悬浮件相连的一端的位置。本发明专利技术的定位装置结构简单，定位精度高，可快速测量导向套管的偏差值与偏差方向，克服了现有技术中深水定位难度大、不准确的问题。

A device and positioning method for underwater positioning

The invention discloses a device and a positioning method for underwater positioning. The positioning device includes an underwater platform, a guide sleeve, a fluid holding component, a suspension component, a connecting rope, a centering component and a positioning mechanism. The guide sleeve is movably arranged on the underwater platform, and the top of the fluid holding component is open and open. Around the guide sleeve, the suspension part is suspended on the fluid in the fluid holding part, one end of the connecting rope is connected to the part above the opening, the other end of the connecting rope is connected to the middle part, and the center part of the connecting rope is used to make the other end of the connecting rope tend or locate in the center of the guide sleeve, and the center part is located in the guide part. In the sleeve, the position measuring mechanism is used to measure the position of one end of the connecting rope and the suspended part. The positioning device of the invention has simple structure and high positioning accuracy, and can quickly measure the deviation value and direction of the guide sleeve, thus overcoming the difficulty and inaccuracy of deep water positioning in the prior art.

【技术实现步骤摘要】
一种用于水下定位的装置及定位方法
本专利技术涉及水利工程
，具体涉及一种用于水下定位的装置及定位方法，尤其是用于深水钻孔的定位

技术介绍
随着国家对生态环保要求愈加严格，众多已建成的水电站尤其是部分高坝电站，因库水超深（超过60m），底部库水水温常年处于低值，低温水下泄后影响下游河段水环境并对水生生物繁殖造成负面影响。由此需要采用工程措施提高下泄水温度。其中一种处理措施是在水库内设置悬挂式隔水幕布，例如公开号为CN104389297B的专利公开一种提高大型水库分层低温水的装置及方法，将水库下部低温水阻隔，从而使表层高温库水通过大坝或发电取水口下泄。该工程措施需要在水库中形成一道不透水幕墙，幕墙在水中保持稳定状态则需要底部深水地锚与表层浮力系统共同承受幕布所受水流推力。其中深水地锚施工需要在水库底部或库岸基岩部位设置锚杆，而锚杆的位置需要按设计布置锚孔位精确施工，由此引申出深水钻孔精确定位问题。此外，部分已建成面板堆石坝趾板补强灌浆等工程也存在灌浆孔水下定位问题。已有深水钻孔定位一般采用水面放样，通过吊绳将钻孔坐标引入水底或采用潜水员潜入水下放样或者采用测斜仪测量导向套管偏斜度反算水下孔位等方式。以上各种定位方式存在如下问题：1）吊绳方式：吊绳在库水中受水流影响无法保持铅锤状态，钻孔定位偏差很大。2）潜水员水底放样：在库水超过一定深度（一般为60m）后，潜水员无法下潜或下潜难度很大，有效工作时间短。3）测斜仪测量导向管倾斜角方式：精度差，偏斜方向不准确，耗时长。由此可见，现有深水钻孔定位方式均存在定位精度差的问题，而锚杆孔定位偏差过大则直接影响幕布受力均匀性，可能导致幕布运行过程中失效。其他的水下施工工程中也不允许水下钻孔的误差太大。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的深水钻孔定位困难、不准确的问题，提供一种用于水下定位的装置及定位方法。具体技术方案如下。一种用于水下定位的装置，其包括有水上平台、导向套筒、流体容纳部件、悬浮件、连接绳、对中部件和位置测定机构，所述导向套筒活动地设置在所述水上平台上，所述导向套筒相对于所述水上平台可自由摆动，所述导向套筒的顶端位于水面上方且设置有所述流体容纳部件，所述流体容纳部件的顶端具有敞口且所述敞口围绕所述导向套筒设置，所述流体容纳部件内具有流体，所述悬浮件悬浮在所述流体上且所述悬浮件横跨所述导向套筒顶端的开口，所述连接绳的一端连接在所述悬浮件位于所述开口上方的部位，所述连接绳的另一端与所述对中部件连接，所述对中部件用于使得所述连接绳的另一端趋于或位于所述导向套筒的中心，所述对中部件位于所述导向套筒内且靠近所述导向套筒的底端，所述导向套筒的底端位于水下，所述位置测定机构用于测量所述连接绳与悬浮件相连的一端的位置。进一步地，所述对中部件为球形吊锤，所述导向套筒的内径与所述球形吊锤的外径之差小于等于4mm。或者所述对中部件卡接在所述导向套筒内，所述连接绳连接在所述对中部件的中心，所述对中部件的中心与所述导向套筒的轴心重合。进一步地，所述流体容纳部件上设置有透明的防风罩，所述敞口、导向套筒顶端的开口和悬浮件均位于所述防风罩的内腔中。进一步地，所述导向套筒的底端与水下地表之间的距离不大于1.5米。进一步地，所述导向套筒的外表面上设置有两个垂直于导向套筒轴线的支撑轴，两个所述支撑轴关于所述导向套筒轴线对称，两个所述支撑轴活动地搁置在所述水上平台上。优选地，所述支撑轴的位置能够沿着所述导向套筒轴线的方向调整。进一步地，所述流体优选为水。进一步地，所述位置测定机构为全站仪，所述全站仪设置在岸边。基于同一专利技术构思，本专利技术还涉及一种用于水下定位的定位方法，该方法采用上述的用于水下定位的装置，主要包括以下步骤：1）、将所述导向套筒活动地设置在所述水上平台上，使得所述导向套筒的顶端位于水面上方，导向套筒的底端位于水下，且所述导向套筒处于悬挂状态能够相对于所述水上平台自由摆动；2）、随着导向套筒的摆动趋于稳定，导向套筒趋于竖直状态，当位于导向套筒顶部的连接绳距离导向套筒中心的偏移量小于设定的偏移量时，使用所述位置测定机构测量所述连接绳与悬浮件相连的一端的位置；3）、判断位置测定机构测量出位置是否属于预先设计的位置；4）、如果位置测定机构测量出位置偏离了预先设计的位置，则调整水上平台的位置后进行上述步骤2）；如果位置测定机构测量出位置属于预先设计的位置，则固定水上平台的位置，完成水下位置的定位。进一步地，所述步骤1）中还包括放置对中部件的步骤：对中部件为球形吊锤，所述连接绳的一端连接在所述悬浮件位于所述开口上方的部位，所述连接绳的另一端与所述球形吊锤连接，将球形吊锤放入导向套筒内，使得所述球形吊锤位于所述导向套筒内且靠近所述导向套筒的底端，所述连接绳处于绷紧状态。进一步地，所述步骤1）中还包括放置对中部件的步骤：所述对中部件卡接在所述导向套筒内并随着所述导向套筒一起放入水中，所述连接绳的一端连接在所述悬浮件位于所述开口上方的部位，所述连接绳的另一端与所述对中部件连接，所述对中部件位于所述导向套筒内且靠近所述导向套筒的底端，所述连接绳处于绷紧状态。本专利技术的工作原理为：当需要在深水下找到（定位）预先设计好的钻孔位置时，将水上平台移动至该钻孔位置的大致区域，导向套筒处于悬挂状态具有保持自然下垂的趋势，当其处于自然下垂（竖直状态）时，连接绳连接对中部件的一端处于导向套筒的中心（或趋于导向套筒的中心），由于处于导向套筒内的连接绳不会受到侧向（水平方向）的力，连接绳连接悬浮件的一端也会处于导向套筒的中心（或趋于导向套筒的中心），连接绳将导向套管底端的坐标投影到水面上，此时通过位置测定机构测量的连接绳与悬浮件相连的一端的位置，就可以得到对应深水下的位置信息，如果该位置偏离了预先设计的位置，则调整水上平台的位置后再次测量，直到找到预先设计的钻孔位置。需要说明的是，位置测定机构在测量连接绳与悬浮件相连的一端的位置时，并不需要等到连接绳连接悬浮件的一端完全处于导向套筒的中心，只要连接绳与导向套筒的中心之间的偏差在设定的误差范围内（该偏差越小说明导向套筒与竖直方向的夹角越小），就可以利用位置测定机构对连接绳的位置进行测量。本专利技术具有以下有益效果。1、导向套管能够为连接绳创造静水条件，避免了水的流动对连接绳的影响，提高了定位的精度；同时，可以使水下钻孔的大小限制在导向套管直径范围内，并在钻孔完成后可利用导向套管来引导锚杆系统进入钻孔内。2、流体容纳部件上方设置防风罩，从而使悬浮件处于封闭状态，受外部因素如风、浪影响小，可以快速稳定从而实现快速测量与定位。3、本专利技术的定位装置结构简单，利用现有的常规部件组装即可完成，定位精度高，可快速测量导向套管的偏差值与偏差方向，克服了现有技术中深水定位难度大、不准确的问题。附图说明图1为本专利技术的定位装置的示意图。图2为本专利技术定位装置的导向套筒顶端部分的示意图；图3为本专利技术定位装置的流体容纳部件变形例的示意图；图4为本专利技术定位装置的导向套筒处于倾斜状态时的示意图。图中：水上平台1、导向套筒2、流体容纳部件3、敞口31、内翻边32、悬浮件4、连接绳5、对中部件6、防风罩7、支撑轴8。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。参见图1-4，一种用于水下定位的装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水下定位的装置，其特征在于，包括有水上平台、导向套筒、流体容纳部件、悬浮件、连接绳、对中部件和位置测定机构，所述导向套筒活动地设置在所述水上平台上，所述导向套筒相对于所述水上平台可自由摆动，所述导向套筒的顶端位于水面上方且设置有所述流体容纳部件，所述流体容纳部件的顶端具有敞口且所述敞口围绕所述导向套筒设置，所述流体容纳部件内具有流体，所述悬浮件悬浮在所述流体上且所述悬浮件横跨所述导向套筒顶端的开口，所述连接绳的一端连接在所述悬浮件位于所述开口上方的部位，所述连接绳的另一端与所述对中部件连接，所述对中部件用于使所述连接绳的另一端趋于或位于所述导向套筒的中心，所述对中部件位于所述导向套筒内且靠近所述导向套筒的底端，所述导向套筒的底端位于水下，所述位置测定机构用于测量所述连接绳与悬浮件相连的一端的位置。

【技术特征摘要】
1.一种用于水下定位的装置，其特征在于，包括有水上平台、导向套筒、流体容纳部件、悬浮件、连接绳、对中部件和位置测定机构，所述导向套筒活动地设置在所述水上平台上，所述导向套筒相对于所述水上平台可自由摆动，所述导向套筒的顶端位于水面上方且设置有所述流体容纳部件，所述流体容纳部件的顶端具有敞口且所述敞口围绕所述导向套筒设置，所述流体容纳部件内具有流体，所述悬浮件悬浮在所述流体上且所述悬浮件横跨所述导向套筒顶端的开口，所述连接绳的一端连接在所述悬浮件位于所述开口上方的部位，所述连接绳的另一端与所述对中部件连接，所述对中部件用于使所述连接绳的另一端趋于或位于所述导向套筒的中心，所述对中部件位于所述导向套筒内且靠近所述导向套筒的底端，所述导向套筒的底端位于水下，所述位置测定机构用于测量所述连接绳与悬浮件相连的一端的位置。2.根据权利要求1所述的一种用于水下定位的装置，其特征在于，所述对中部件卡接在所述导向套筒内，所述连接绳连接在所述对中部件的中心，所述对中部件的中心与所述导向套筒的轴心重合；或者所述对中部件为球形吊锤，所述导向套筒的内径与所述球形吊锤的外径之差小于等于4mm。3.根据权利要求1所述的一种用于水下定位的装置，其特征在于，所述流体容纳部件上设置有透明的防风罩，所述敞口、导向套筒顶端的开口和悬浮件均位于所述防风罩的内腔中。4.根据权利要求1所述的一种用于水下定位的装置，其特征在于，所述导向套筒的底端与水下地表之间的距离不大于1.5米。5.根据权利要求1所述的一种用于水下定位的装置，其特征在于，所述导向套筒的外表面上设置有两个垂直于导向套筒轴线的支撑轴，两个所述支撑轴关于所述导向套筒轴线对称，两个所述支撑轴活动地搁置在所述水上平台上；优选地，所述支撑轴的位置能够沿着所述导向套筒轴线的方向调整。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯树荣，潘江洋，曾来衡，朱时杰，龙志明，钟筱贤，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南中南水电水利工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43