一种拖曳式水下抛石基床水深测量仪的制作方法

本实用新型涉及港口航道施工技术领域，具体地说，涉及重力式码头、防波堤、沉管隧道及水下抛石基床水深的测量。

背景技术：

抛石基床作为重力式码头、防波堤、沉管隧道的基础，因其具有承载能力大，抗滑，经济实惠等优点而被广泛采用。随着近岸深水岸线的逐步减少，以及船舶大型化的发展，重力式码头、防波堤、沉管隧道工程的建设日益向着施工条件更加恶劣的深水地区发展。抛石基床在重锤夯实或者爆夯后，为了避免和减少基床在使用期受力后发生不均匀沉降而影响建筑物安全，要求水下抛石基床有一定的平整度。通过测量水下基床的水深可以检测施工后抛石基床平整度是否符合设计要求。目前水下抛石基床的水深测量仍然采用浮子式水深仪测量，通过钢丝绳与水深轮相配合吊下浮子直接接触水面，跟踪水深升降，以机械的方式直接传动记录水深。采用浮子式水深仪有以下缺点：

(1)测量误差大，钢丝绳溅水后与水深轮之间容易打滑，容易产生转移误差，测量的精度较低；

(2)测量工作量大，效率低，费时费工，海外作业经常受到水文气象等因素的影响；

(3)采用定点测量方式，无法自动记录和存储数据，也无法连续进行剖面线连续水深测量。

因此，有必要设计出一种新的拖曳式水下抛石基床水深测量仪，以保证重力式码头、防波堤、沉管隧道及水下抛石基床平整度满足设计的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决目前水下抛石基床水深的测量中存在的缺点，提供一种测量误差小、测量效率高的基于水深压力传感器的拖曳式水深测量仪。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种拖曳式水下抛石基床水深测量仪，其包括：一敞口球形钢壳及一水深传感器探头，球形钢壳具有球形的底面及向上的敞口，水深传感器探头通过一探头固定卡环固定于球形钢壳内腔中央，球形钢壳沉于水下且其顶部设有多个用于悬挂钢丝绳的吊耳，钢丝绳与水面之上的卷线盘连接，水深传感器探头通过电缆线与水面之上的微处理器及显示记录仪电连接，卷线盘、微处理器及显示记录仪安置在行走于水面上的测量船上。

探头固定卡环具有一钢圆环及一位于钢圆环内的橡胶包裹圈，钢圆环通过四根相互成90度的短钢条焊接固定在球形钢壳的内壁，橡胶包裹圈内部套接于水深传感器探头。

探头固定卡环的钢圆环上均布有多个穿孔，螺栓贯穿过所述穿孔将橡胶包裹圈压紧固定所述水深传感器探头。

所述吊耳为预留于球形钢壳上的螺栓预留孔，钢丝绳的一端设有螺栓拧紧于所述螺栓预留孔中，多个吊耳均布于球形钢壳的同一个水平面上。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型采用线测量方式，测量船拖曳着测量仪可以对水下基床的一条剖面进行连续不间断测量，显示电路可以实时动态显示出水深数据，也可以通过存储器进行数据存储，实现水下抛石基床水深自动记录功能。

(2)本实用新型具有工作效率高，操作简单方便的特点，能减轻测量技术人员的劳动强度及海上作业风险，减少了海上测量所占用的时间，节省了工期，降低了测量成本，为后续水下基床整平施工提供有益的支持。

(3)本实用新型测量误差小，受自然气候因素的影响小，不受海洋水文气象等因素的影响。传感器是利用硅的压阻效应和微电子技术制成的，它具有灵敏度高、动态响应好、精度高等特点，测量误差只有1mm。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

图2为拖曳式水下抛石基床水深测量示意图。

图3为探头固定卡环的结构示意图。

附图标记列表：

1－水深传感器探头，2－球形钢壳，3－探头固定卡环，3.1-钢圆环，3.2-橡胶包裹圈，3.3-螺栓，4－吊耳，5－钢丝绳，6－专用电缆线，7-微处理器，8－显示记录仪，9－供电电源，10－卷线盘，11-短钢条，12-水下基床。

具体实施方式

如图1～图2所示为本实用新型的拖曳式水下抛石基床水深测量仪，其包括敞口球形钢壳2及水深传感器探头1，球形钢壳2具有球形的底面及向上的敞口，水深传感器探头通过探头固定卡环3固定于球形钢壳内腔中央，球形钢壳2沉于水下且其顶部设有多个用于悬挂钢丝绳的吊耳4，钢丝绳5与位于水面之上的卷线盘10连接，水深传感器探头1通过电缆线6与水面之上的微处理器7及显示记录仪8、供电电源9等电连接。卷线盘10、微处理器7及显示记录仪8、供电电源9等均安置在行走于水面上的测量船上。水深传感器探1具有水深数据采集、数据传输功能，其采集到的水下抛石基床水深数据，经过专用电缆线6传输到微处理器7处理后，通过显示记录仪8直接读取和存储记录某点的水深数据；测量船在走航过程中，通过钢丝绳5中拖动球形钢壳2在凹凸不平的水下抛石基床上行走时，水深测量仪能便捷地、连续地测量出水下抛石基床某个剖面线的水深。水深传感器探头是根据半导体的电阻率随应变压力变化制成的硅半导体器件，能实现水深压力与电信号的转换，具有水深数据采集、数据传输的功能，它具有灵敏度高、动态响应好、精度高等特点。电缆线导体采用铜丝，导电率高，耐蚀性能和抗低温性能良好；绝缘橡皮采用氯化聚乙烯(CPE)，具有良好的电气绝缘性能；在长期浸泡水及较大的水压下，弯曲性能良好，能承受经常的拉动，抗拉强度和抗海水腐蚀性能良好。

微处理器采用华芯微特SWM240R8T7主控芯片，适用于水深传感器探头数据通信、EEPROM数据保存及处理，具有数据处理速度快、可靠性高、低功耗、抗干扰能力强等突出特点。

显示记录仪具有数据显示和储存记录功能，显示采用液晶数字显示模式，记录仪内含存储器，能实时记录和储存某时段某个监测剖面的水深数据，记录仪有与电脑相连的USB接口，也可以把数据导入电脑进行数据分析。

供电电源9采用便携式锂电池移动电源，工作电压9V，容量6000毫安，输出功率15W，具有优良的充电性能和卓越的储存容量。

在本实施例中，球形钢壳半径为40cm,钢壳厚度为3.5mm,球形钢壳重量为8.2kg。钢壳采用材料选用耐海水腐蚀不锈钢00Cr20Ni25Mo5N，具有良好的抗海水腐蚀能力和很好的耐磨性能，钢壳在测量船拖曳球形钢壳在凹凸不平的抛石基床上行走，能起到保护水深传感器探头的作用。

探头固定卡环3具有一钢圆环3.1及一位于钢圆环内的橡胶包裹圈3.2，钢圆环3.1通过四根相互成90度的短钢条11焊接固定在球形钢壳的内壁，橡胶包裹圈3.2内部套接于水深传感器探头1。

探头固定卡环3的钢圆环3.1上均布有多个穿孔，螺栓3.3贯穿过穿孔将橡胶包裹圈3.2压紧固定水深传感器探头1，从而通过螺栓拧紧方式拧紧或松放橡胶包裹圈来固紧或松放水深传感器探头1。

吊耳4为预留于球形钢壳上的螺栓预留孔，钢丝绳的一端设有螺栓拧紧于所述螺栓预留孔中，多个吊耳均布于球形钢壳的同一个水平面上。

钢丝绳采用6×7热镀锌钢丝绳，直径5mm，试验最大抗拉力为20KN，表面有一层锌铁合金，钢丝绳浸泡在水中能表面会形成氢氧化锌薄膜，能有效地防止钢丝绳的海水腐蚀。钢丝绳质地柔软，具有良好的耐磨抗拉性能。卷线盘采用手持便携式卷线盘，盘径290mm，材质为ABS工程塑料，不变形、阻燃；支架为铁制材料，经过静电喷塑处理，抗海水腐蚀能力强。

利用本实用新型测量水下抛石基床水深时包括以下步骤：

1、水深传感器探头1用橡胶四周包卷好后，拧紧探头固定卡环3的紧固螺栓，把水深传感器探头夹紧在探头固定卡环上；

2、把4根钢丝绳栓吊耳上，将电缆线、显示记录仪和供电电源线路连接好；

3、将测量船行驶到指定水下抛石基床测量区域，同时松放钢丝绳和电缆线，将含有水深传感器探头的球形钢壳投放到水下抛石基床表面；

4、调节显示仪将读数归零，打开电源电路的电源开关，测量船拖曳着含有水深传感器探头的球形钢壳在水下抛石基床表面沿着某测量剖面线方向移动；

5、显示记录仪动态读取和记录该测量剖面线中的从测量起点到测量终点之间的水下抛石基床水深数据；

6、水下抛石基床某一剖面线水深测量结束，关闭电源电路的电源开关，收回电缆线和钢丝绳，把含有水深传感器探头的球形钢壳回收到测量船上；

7、测量船行驶到指定抛石基床测量下一个区域测量另外一条剖面线，松放钢丝绳、电缆线，将装有水深传感器探头的球形钢壳投放水下抛石基床表面，开始另外一个剖面线的水深测量作业。