水下基床拋石整平船的制作方法
【專利摘要】一種水下基床拋石整平船，涉及港口工程施工船舶領(lǐng)域。具有船體及駕駛室、定位機(jī)構(gòu)、整平機(jī)構(gòu)和監(jiān)控系統(tǒng)，通過定位機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確進(jìn)行定位，整個定位過程由機(jī)械自動化完成，在定位過程中根據(jù)水下基面的具體情況，分別調(diào)整定位樁，在水下基面高低起伏時，也能夠使船體保持水平狀態(tài)；在定位樁底部樁靴和樁尖的作用下，使定位樁能夠與水下基面充分接觸，能夠使船體位置穩(wěn)定，減小船體受氣象、風(fēng)浪和潮流的影響，且能通過監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時顯示水面線、實(shí)際的水底高程線、設(shè)計(jì)高程線和整平機(jī)不同時刻的位置和形態(tài)以及整平機(jī)整平挖斗軌跡線。
【專利說明】
水下基床拋石整平船
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及港口工程施工船舶領(lǐng)域，特別屬于一種用于水下基床整平且兼具港航疏浚挖泥功能的水工作業(yè)船舶。
【背景技術(shù)】
[0002]水下基床拋石整平是港口工程施工的重要施工項(xiàng)目。在該項(xiàng)目的實(shí)施過程中，定位是較為重要的一道工序，目前仍定位工序多沿用人工方法實(shí)施。人工方法定位精度差，作業(yè)效率低，勞動強(qiáng)度大，受氣象、風(fēng)浪和潮流的影響大。另外，在深水條件下傳統(tǒng)工藝方法所面臨的水下標(biāo)高測量誤差大，操作困難，整平方式落后，潛水員水下作業(yè)效率低、危險因素大，因此，提高水下基床拋石整平的機(jī)械化程度是港口工程施工中亟待解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的即在于提供一種水下基床拋石整平船，以達(dá)到提高水下基床拋石整平機(jī)械化程度，繼而達(dá)到提高工作效率、保證施工質(zhì)量的目的。
[0004]本發(fā)明所提供的水下基床拋石整平船，具有船體及駕駛室、定位機(jī)構(gòu)、整平機(jī)構(gòu)和監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的定位機(jī)構(gòu)包括4根定位粧，船體的艉部與艏部各布置2根;所述的整平機(jī)構(gòu)是指安裝在船體艏端作業(yè)平臺上的整平機(jī)，包括機(jī)體和作業(yè)臂架;所述的作業(yè)臂架由首尾依次聯(lián)結(jié)的至少三節(jié)動臂構(gòu)成;機(jī)體通過旋轉(zhuǎn)平臺坐落于作業(yè)平臺上，機(jī)體上具有駕駛室，機(jī)體包括動力液壓系統(tǒng)及其操控機(jī)構(gòu)，通過油路作用于作業(yè)臂架的液壓缸；作業(yè)臂架的端部聯(lián)結(jié)安裝整平挖斗;所述的監(jiān)控系統(tǒng)，包括位于船體駕駛室內(nèi)的主控電腦、整平機(jī)上的控制箱以及整平機(jī)駕駛室內(nèi)的副控電腦，還包括GPS定位器、傾斜儀和測深儀，其中，GPS定位器分別設(shè)置在整平機(jī)駕駛室內(nèi)以及整平機(jī)的第一節(jié)動臂上，傾斜儀分別設(shè)置在整平機(jī)駕駛室內(nèi)、整平機(jī)的每節(jié)動臂以及整平挖斗上，測深儀安裝在整平機(jī)整平挖斗上；所述的控制箱內(nèi)設(shè)有電源控制機(jī)構(gòu)和信號傳輸機(jī)構(gòu)，所述的信號傳輸機(jī)構(gòu)包括依次聯(lián)結(jié)的串口服務(wù)器、適配器以及第一無線AP裝置，串口服務(wù)器設(shè)有與GPS定位器、傾斜儀和測深儀相匹配的信號傳輸端口，主控電腦通過電纜外接第二無線AP裝置。
[0005]上述定位粧與船體的裝配是這樣實(shí)現(xiàn)的:在船體上安裝有底座，底座內(nèi)穿插定位粧，底座和定位粧之間有導(dǎo)向角槽，所述的定位粧上設(shè)有鎖固通孔和插拔鎖槽，定位粧底部設(shè)有粧靴，底面設(shè)有粧尖，所述的底座上設(shè)有鎖固軸，與上述鎖固通孔相配合，所述底座上設(shè)有浮起橫梁和固定橫梁，浮起橫梁和固定橫梁之間設(shè)有提升油缸，所述浮起橫梁和固定橫梁內(nèi)分別設(shè)有插拔油缸和插拔鎖塊，所述的插拔鎖塊與插拔鎖槽相配合。
[0006]上述的整平挖斗為犁斗，所述犁斗的結(jié)構(gòu)是:兩片犁鏵一端交叉連接固定，通過加強(qiáng)筋和犁鏵支架固定，所述的犁鏵為曲面結(jié)構(gòu)，曲面底部設(shè)有刃板，加強(qiáng)筋上方設(shè)有斗耳板，斗耳板上設(shè)有連接孔與作業(yè)臂架相連接。
[0007]—種基于上述水下基床拋石整平船監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)、建立三維坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系中設(shè)定水面線A、設(shè)計(jì)高程線C;
2)、獲取各個位置的GPS定位器以及傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，包括整平機(jī)駕駛室內(nèi)、整平機(jī)每節(jié)動臂和整平挖斗對應(yīng)位置的傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，以及整平機(jī)駕駛室內(nèi)和整平機(jī)第一節(jié)動臂對應(yīng)位置的GPS定位器所測得的三維坐標(biāo)值；
3)、由測深儀測得的三維坐標(biāo)值確定實(shí)際的水底高程線B;
4)、由GPS定位器所測得的三維坐標(biāo)值，確定整平機(jī)的中心位置和形態(tài)；
5)、由每一節(jié)動臂上對應(yīng)位置的傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，確定每節(jié)動臂的位置和形態(tài)；
6)、由整平挖斗上對應(yīng)位置的傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，確定整平挖斗的位置和形態(tài)；
7)、在步驟6)的基礎(chǔ)上，繪畫出整平機(jī)整平挖斗作業(yè)的軌跡線D;
8)、三維坐標(biāo)系中實(shí)時顯示水面線A、實(shí)際的水底高程線B、設(shè)計(jì)高程線C和整平機(jī)不同時刻的位置和形態(tài)以及整平機(jī)整平挖斗軌跡線D。
[0008]本發(fā)明所提供的水下基床拋石整平船，通過定位機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確進(jìn)行定位，整個定位過程由機(jī)械自動化完成，在定位過程中根據(jù)水下基面的具體情況，分別調(diào)整定位粧，在水下基面高低起伏時，也能夠使船體保持水平狀態(tài);在定位粧底部粧靴和粧尖的作用下，使定位粧能夠與水下基面充分接觸，能夠使船體位置穩(wěn)定，減小船體受氣象、風(fēng)浪和潮流的影響，且能通過監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時顯示水面線、實(shí)際的水底高程線、設(shè)計(jì)高程線和整平機(jī)不同時刻的位置和形態(tài)以及整平機(jī)整平挖斗軌跡線。因此，本發(fā)明具有提高水下基床拋石整平機(jī)械化程度，以及減小船體受氣象、風(fēng)浪和潮流的影響，可視化程度高、作業(yè)操控直觀高效的積極效果。
【附圖說明】
[0009]附圖部分公開了本發(fā)明具體是實(shí)施例，其中，
圖1，本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2，本發(fā)明俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3，本發(fā)明定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4，本發(fā)明定位機(jī)構(gòu)俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5，本發(fā)明犁斗結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6，本發(fā)明犁斗俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7，本發(fā)明犁斗A-A結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8，本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9，本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理圖；
圖10，本發(fā)明顯示界面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明所提供的水下基床拋石整平船，具有船體1、定位機(jī)構(gòu)2和整平機(jī)構(gòu)3，所述的定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是，在船體上安裝有底座205，底座內(nèi)穿插定位粧201，底座和定位粧之間有導(dǎo)向角槽206，所述的定位粧上設(shè)有鎖固通孔212和插拔鎖槽213，定位粧底部設(shè)有粧靴210，底面設(shè)有粧尖211，所述的底座上設(shè)有鎖固軸204，與上述鎖固通孔相配合，所述底座上設(shè)有浮起橫梁202和固定橫梁203，浮起橫梁和固定橫梁之間設(shè)有提升油缸208，所述浮起橫梁和固定橫梁內(nèi)分別設(shè)有插拔油缸207和插拔鎖塊209，所述的插拔鎖塊與插拔鎖槽相配合;所述的整平機(jī)構(gòu)，是指安裝在作業(yè)平臺301上的整平機(jī)，包括機(jī)體302和作業(yè)臂架304;機(jī)體通過旋轉(zhuǎn)平臺303坐落于作業(yè)平臺上，機(jī)體上具有駕駛室，駕駛室內(nèi)設(shè)有操作平臺；機(jī)體內(nèi)包括動力液壓系統(tǒng)及其操控機(jī)構(gòu)，通過油路作用于作業(yè)臂架的液壓缸;作業(yè)臂架的端部聯(lián)結(jié)整平挖斗305。
[0011]上述的整平機(jī)，其動力液壓系統(tǒng)可以是發(fā)動機(jī)或電動機(jī)與液壓站的結(jié)合，結(jié)構(gòu)與作業(yè)方式，以及與作業(yè)臂架的結(jié)合、作業(yè)臂架的結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的挖掘機(jī)等工程機(jī)械基本相似，或者完全可以利用挖掘機(jī)代替，是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到和能夠?qū)崿F(xiàn)的，故不作過多說明。
[0012]定位粧在工作時，由浮起橫梁上的插拔油缸推動插拔鎖塊進(jìn)入插拔鎖槽內(nèi)，然后提升油缸工作，將定位粧提起，當(dāng)提升油缸的油桿伸出到一定位置后，固定橫梁上的插拔油桿推動插拔鎖塊進(jìn)入插拔鎖槽內(nèi)，浮起橫梁上的插拔鎖塊在插拔油缸的作用下脫離插拔鎖槽，提升油缸的油桿縮回，然后，浮起橫梁上的插拔油缸推動插拔鎖塊進(jìn)入插拔鎖槽內(nèi)，再次重復(fù)上述動作。當(dāng)定位粧處于合適位置時，將鎖固軸穿插進(jìn)鎖固通孔內(nèi)，使定位粧相對于船體固定。
[0013]通過定位機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確進(jìn)行定位，整個定位過程由機(jī)械自動化完成，在定位過程中根據(jù)水下基面的具體情況，分別調(diào)整定位粧，在水下基面高低起伏時，也能夠使船體保持水平狀態(tài);在定位粧底部粧靴和粧尖的作用下，使定位粧能夠與水下基面充分接觸，能夠使船體位置穩(wěn)定，減小船體受氣象、風(fēng)浪和潮流的影響。
[0014]所述的整平挖斗為犁斗，所述犁斗的結(jié)構(gòu)是，兩片犁鏵306—端交叉連接固定，通過加強(qiáng)筋307和犁鏵支架309固定，所述的犁鏵為曲面結(jié)構(gòu)，曲面底部設(shè)有刃板310，加強(qiáng)筋上方設(shè)有斗耳板308，斗耳板上設(shè)有連接孔與三節(jié)臂相連接。在整平時采用犁斗，能夠?qū)⑤^為堅(jiān)硬的水下基面破壞然后將其推開，能夠提高整平效率。
[0015]如圖8、圖9、圖10所示，本發(fā)明所提供的監(jiān)控系統(tǒng)，包括位于船體駕駛室內(nèi)的主控電腦11、整平機(jī)上的控制箱13以及整平機(jī)駕駛室內(nèi)的副控電腦12，還包括GPS定位器4、傾斜儀5和測深儀6，其中，GPS定位器分別設(shè)置在整平機(jī)駕駛室內(nèi)以及整平機(jī)的第一節(jié)動臂上，傾斜儀分別設(shè)置在整平機(jī)駕駛室內(nèi)、整平機(jī)的每節(jié)動臂以及整平挖斗上，測深儀安裝在整平機(jī)整平挖斗上;所述的控制箱具有殼體，殼體采用防雨材質(zhì)制作，殼體內(nèi)設(shè)有電源控制機(jī)構(gòu)14和信號傳輸機(jī)構(gòu)，電源控制機(jī)構(gòu)為本系統(tǒng)提供工作電源，包括12V穩(wěn)壓電源以及電源控制開關(guān)，所述的信號傳輸機(jī)構(gòu)包括依次聯(lián)結(jié)的串口服務(wù)器7、適配器8以及第一無線AP裝置9，串口服務(wù)器設(shè)有與GPS定位器、傾斜儀和測深儀相匹配的信號傳輸端口，主控電腦通過電纜外接第二無線AP裝置10。
[0016]顯然，所述的主控電腦、副控電腦中安裝有監(jiān)控軟件，以實(shí)現(xiàn)以下步驟:
1)、建立三維坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系中設(shè)定水面線A、設(shè)計(jì)高程線C;
2)、獲取各個位置的GPS定位器以及傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，包括整平機(jī)駕駛室內(nèi)、整平機(jī)每節(jié)動臂和整平挖斗對應(yīng)位置的傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，以及整平機(jī)駕駛室內(nèi)和整平機(jī)第一節(jié)動臂對應(yīng)位置的GPS定位器所測得的三維坐標(biāo)值；
3)、由測深儀測得的三維坐標(biāo)值確定實(shí)際的水底高程線B;
4)、由GPS定位器所測得的三維坐標(biāo)值，確定整平機(jī)的中心位置和形態(tài)；
5)、由每一節(jié)動臂上對應(yīng)位置的傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，確定每節(jié)動臂的位置和形態(tài)；
6)、由整平挖斗上對應(yīng)位置的傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，確定整平挖斗的位置和形態(tài)；
7)、在步驟6)的基礎(chǔ)上，繪畫出整平機(jī)整平挖斗作業(yè)軌跡線D;
8)、三維坐標(biāo)系中實(shí)時顯示水面線A、實(shí)際的水底高程線B、設(shè)計(jì)高程線C和整平機(jī)不同時刻的位置和形態(tài)以及整平機(jī)整平挖斗作業(yè)軌跡線D，方便駕駛員對整平機(jī)的控制和作業(yè)。
[0017]本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、顯示終端等構(gòu)成，所用數(shù)據(jù)采集傳感器均為現(xiàn)成的產(chǎn)品，數(shù)據(jù)傳輸采用常用的無線傳輸方式，數(shù)據(jù)處理也是針對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行的常規(guī)運(yùn)算，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案不需要創(chuàng)造工作即可完成編程工作，因此不作過多說明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水下基床拋石整平船，具有船體(I)及駕駛室、定位機(jī)構(gòu)(2)、整平機(jī)構(gòu)(3)和監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的定位機(jī)構(gòu)包括4根定位粧(201)，船體的艉部與艏部各布置2根；所述的整平機(jī)構(gòu)是指安裝在船體艏端作業(yè)平臺上的整平機(jī)，包括機(jī)體(302)和作業(yè)臂架(304);所述的作業(yè)臂架由首尾依次聯(lián)結(jié)的至少三節(jié)動臂構(gòu)成;機(jī)體通過旋轉(zhuǎn)平臺(303)坐落于作業(yè)平臺(301)上，機(jī)體上具有駕駛室，機(jī)體包括動力液壓系統(tǒng)及其操控機(jī)構(gòu)，通過油路作用于作業(yè)臂架的液壓缸;作業(yè)臂架的端部聯(lián)結(jié)安裝整平挖斗(305);所述的監(jiān)控系統(tǒng)，包括位于船體駕駛室內(nèi)的主控電腦(11)、整平機(jī)上的控制箱(13)以及整平機(jī)駕駛室內(nèi)的副控電腦(12)，還包括GPS定位器(4)、傾斜儀(5)和測深儀(6)，其中，GPS定位器分別設(shè)置在整平機(jī)駕駛室內(nèi)以及整平機(jī)的第一節(jié)動臂上，傾斜儀分別設(shè)置在整平機(jī)駕駛室內(nèi)、整平機(jī)的每節(jié)動臂以及整平挖斗上，測深儀安裝在整平機(jī)整平挖斗上;所述的控制箱內(nèi)設(shè)有電源控制機(jī)構(gòu)(14 )和信號傳輸機(jī)構(gòu)，所述的信號傳輸機(jī)構(gòu)包括依次聯(lián)結(jié)的串口服務(wù)器(7 )、適配器(8)以及第一無線AP裝置(9)，串口服務(wù)器設(shè)有與GPS定位器、傾斜儀和測深儀相匹配的信號傳輸端口，主控電腦通過電纜外接第二無線AP裝置(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下基床拋石整平船，其特征還在于，所述的定位粧與船體的裝配是這樣實(shí)現(xiàn)的:在船體上安裝有底座(205)，底座內(nèi)穿插定位粧(201)，底座和定位粧之間有導(dǎo)向角槽(206)，所述的定位粧上設(shè)有鎖固通孔(212)和插拔鎖槽(213)，定位粧底部設(shè)有粧靴(210)，底面設(shè)有粧尖(211)，所述的底座上設(shè)有鎖固軸(204)，與上述鎖固通孔相配合，所述底座上設(shè)有浮起橫梁(202)和固定橫梁(203)，浮起橫梁和固定橫梁之間設(shè)有提升油缸(208)，所述浮起橫梁和固定橫梁內(nèi)分別設(shè)有插拔油缸(207)和插拔鎖塊(209)，所述的插拔鎖塊與插拔鎖槽相配合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下基床拋石整平船，其特征還在于，所述的整平挖斗為犁斗，所述犁斗的結(jié)構(gòu)是:兩片犁鏵(306)—端交叉連接固定，通過加強(qiáng)筋(307)和犁鏵支架(309)固定，所述的犁鏵為曲面結(jié)構(gòu)，曲面底部設(shè)有刃板(310)，加強(qiáng)筋上方設(shè)有斗耳板(308)，斗耳板上設(shè)有連接孔與作業(yè)臂架相連接。4.一種基于權(quán)利要求1所述的水下基床拋石整平船的監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)、建立三維坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系中設(shè)定水面線(A)、設(shè)計(jì)高程線(C); 2)、獲取各個位置的GPS定位器以及傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，包括整平機(jī)駕駛室內(nèi)、整平機(jī)每節(jié)動臂和整平挖斗對應(yīng)位置的傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，以及整平機(jī)駕駛室內(nèi)和整平機(jī)第一節(jié)動臂對應(yīng)位置的GPS定位器所測得的三維坐標(biāo)值； 3)、由測深儀測得的三維坐標(biāo)值確定實(shí)際的水底高程線(B); 4)、由GPS定位器所測得的三維坐標(biāo)值，確定整平機(jī)的中心位置和形態(tài)； 5)、由每一節(jié)動臂上對應(yīng)位置的傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，確定每節(jié)動臂的位置和形態(tài)； 6)、由整平挖斗上對應(yīng)位置的傾斜儀所測得的三維坐標(biāo)值，確定整平挖斗的位置和形態(tài)； 7)、在步驟6)的基礎(chǔ)上，繪畫出整平機(jī)整平挖斗作業(yè)的軌跡線(D); 8)、三維坐標(biāo)系中實(shí)時顯示水面線(A)、實(shí)際的水底高程線(B)、設(shè)計(jì)高程線(C)和整平機(jī)不同時刻的位置和形態(tài)以及整平機(jī)整平挖斗軌跡線(D)。
【文檔編號】E02D15/10GK105926629SQ201610489948
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】匡立平, 毛明華, 曾少鋒, 李惟峰, 李宗君
【申請人】山東港灣建設(shè)集團(tuán)有限公司, 日照港達(dá)船舶重工有限公司