本发明涉及专业探测类船舶声学探测仪器领域，尤其涉及一种活动安装在探测船底部且可以升降的飞翼形探测声学仪器舱系统。
背景技术
在专业探测和科学考察船舶领域技术中，绝大多数船舶配备有专业的声呐类水下声学探测仪器以进行水下探测和考察作业。根据探测目的和性能要求，不同种类的声学探测仪器将可以不同的方式安置在船舶的不同部位，并在船舶的航行中进行水下探测以达到探测作业目的。但同时所有的声学探测仪器均不能受到明显的湍流、气泡和噪音影响，否则其探测效果和精度将受到较大的负面衰减，甚至于探测失效。而船舶在航行时必然会在船体底部及两侧水下一定范围内造成湍流层、气泡层以及船体内机器设备和结构振动所产生的水下辐射噪声。为了达到将声学仪器布放到水下一定深度而避开湍流层、气泡层和水下辐射噪声干扰的目的，基于目前的声学探测仪器技术，单个的仪器可以采用升降杆来布放到水下一定深度，而部分小型成组的仪器可以通过类似升降鳍的系统来布放到水下一定深度。但大型的阵列式声学仪器，典型的例如全海深深水多波束系统，根据其探测性能要求，其外形尺寸最大处可达十多米的宽度与长度，因此尚无有效的技术装置能进行活动式的水下布放。
就此类大型阵列式声学仪器，现有的技术中主要采用三种布放方式以达到其探测功能：
第一种为常规的平船底固定安装声学仪器、配合船首线型优化及首侧推管遂封盖，以避免湍流和气泡层阻碍声学仪器的探测性能。这种方式对于船舶线型设计要求极高、需要做大量的高技术计算与仿真模拟，配合多次船模试验，目前国际上仅有少数船舶设计公司掌握此类计算与仿真技术，此外仍然要配备专门的首侧推管隧封盖设备。而有时在进行船舶高精度定位状态探测时，首侧推封盖不能关闭，将仍然造成湍流气泡。而由于紧贴船底安装，船舶上机器设备和航行中结构振动产生的噪音影响则完全无法避免。因此这种方式的弊端在于：在受限于设计能力的同时，不但要投入大量资金在计算、模拟、试验和配置首侧推封盖设备上(或选用价格极其昂贵且占用很大船体内空间的伸缩式推进器)，但最终达到的探测效果和作业功能依然是不确定和受限的。
第二种为导流罩技术，即在常规的平船底固定安装声学仪器后，在船底靠近首部的区域安装一个永久性突出船底的导流罩，以将船舶航行中产生的湍流和气泡层引导至不影响声学仪器探测(发射和接受声波)的区域外。这种方式的弊端在于：永久突出船底的导流罩经水动力计算、船模试验和实船验证多种方式证明，其对航行阻力的影响达到15％左右，也就是会增加15％的船舶能源消耗。当前一艘主流的5000吨级科考船在航行中每日油耗大约在7至10吨左右，年航行时间约280天至300天，而通常探测类船舶使用深水多波束阵列式声呐的作业时间仅占全部航行时间的5％至10％，但这种额外消耗在不进行探测作业的同时也永久存在，这将在船舶数十年使用周期中造成惊人的额外经济成本和环境污染。而且这种方式仍然不能避免船舶运行噪声对于探测效果的影响。此外，永久突出船底的导流罩对于船舶航行区域、特别是沿岸区域水下环境，以及停靠的港口水深也有较高要求，否则容易受到渔网和水下异物的缠绕和破坏。
第三种方式为船底固定式飞翼型声学舱，即将一个流线型的、搭载有声学仪器的舱型结构固定突出安装在船底1.5至2米左右的位置，并使用固定连接结构与船舶底部连接，以避开湍流、气泡层和船舶噪声的影响。这种方式的弊端在于：永久突出船底的声学舱经水动力计算、船模试验和实船验证多种方式证明，其对航行阻力的影响达到20％左右，也就是会增加20％的船舶能源消耗。当前一艘主流的5000吨级科考船在航行中每日油耗大约在7至10吨左右，年航行时间约280天至300天，而通常探测类船舶使用深水多波束阵列式声呐的作业时间仅占全部航行时间的5％至10％，这种额外消耗在不进行探测作业的同时也永久存在，这将在船舶数十年使用周期中造成惊人的额外经济成本和环境污染。此外，永久突出船底的仪器舱对于船舶航行区域、特别是沿岸区域水下环境，以及停靠的港口水深也有较高要求，否则容易受到渔网和水下异物的缠绕和破坏，或发生触底风险，导致昂贵的声学仪器或船体本身受损，极大限制了船舶的航行和靠港范围。
技术实现要素：
鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种可升降式探测声学仪器舱系统，能够在不使用时将仪器舱收回船底内凹舱位中，以克服上述问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种可升降式探测声学仪器舱系统，所述可升降式探测声学仪器舱系统包括仪器舱、设在船体底部的内凹舱位和设在船体内的plc控制器，所述仪器舱顶部设有至少3根导向柱，所述内凹舱位顶部设有分别与各导向柱活动连接的导向套筒，所述仪器舱顶部设有伸缩装置与所述内凹舱位顶部活动连接，所述plc控制器通过液压控制系统与各部件连接。
依照本发明的一个方面，所述导向套筒上设有导向柱锁紧装置并受所述plc控制器控制。
依照本发明的一个方面，所述导向柱顶端设有限位装置。
依照本发明的一个方面，所述锁紧装置和伸缩装置处设有位移传感器和压力传感器，所述位移传感器和压力传感器与所述plc控制器连接。
依照本发明的一个方面，所述伸缩装置外圈设有导流围壁。
依照本发明的一个方面，所述锁紧装置包括锁紧油缸和锁紧油缸底座，所述缩紧油缸底座固定在所述导向套筒上。
依照本发明的一个方面，所述导流围壁上端为隔水板。
依照本发明的一个方面，所述伸缩装置包括交叉连杆和斜向设置的伸缩油缸，所述伸缩油缸活动连接在内凹舱位顶部，其活塞杆与所述交叉连杆活动连接，所述交叉连杆一端与内凹舱位顶部活动连接，另一端与所述仪器舱顶部固定连接。
依照本发明的一个方面，所述伸缩装置包括至少一套交叉连杆。
依照本发明的一个方面，所述伸缩装置包括伸缩油缸，所述伸缩油缸一端与所述内凹舱位顶部连接，其活塞杆与所述仪器舱顶部连接。
本发明实施的优点：本发明所述的可升降式探测声学仪器舱系统，包括仪器舱、设在船体底部的内凹舱位和设在船体内的plc控制器，所述仪器舱顶部设有至少3根导向柱，所述内凹舱位顶部设有分别与各导向柱活动连接的导向套筒，所述仪器舱顶部设有伸缩装置与所述内凹舱位顶部活动连接，所述plc控制器通过液压控制系统与各部件连接；当船舶在不使用阵列式声学探测仪器的时候，可将仪器舱提升收回至其底部与周边船舶底部基本齐平的位置，由此永久性大幅度减少了船舶在一般航行中的燃料消耗，降低了对航行水域水下环境及港口水深的要求，且不再对船首侧推的使用造成限制。有效避开湍流气泡层以及船体噪音、对码头和水域环境不再有特殊要求，可实现与首侧推协同进行动力定位航迹下探测，降低油耗、降低码头和水域环境要求。由此在大幅度提升船舶探测作业效率，增加探测作业工况的同时，又显著地而降低了船舶的使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一所述的可升降式探测声学仪器舱系统收回时结构示意图；
图2为本发明实施例一所述的可升降式探测声学仪器舱系统下放时结构示意图；
图3为本发明所述的可升降式探测声学仪器舱系统俯视图；
图4为本发明所述的可升降式探测声学仪器舱系统正面示意图；
图5为本发明实施例二所述的可升降式探测声学仪器舱系统结构示意图；
图6为本发明所述的锁紧装置结构示意图；
图7为本发明所述的液压控制系统总图；
图8为本发明所述的液压动力泵站示意图；
图9为本发明所述的控制阀块示意图；
图7、图8和图9中附图标记如下：
001油位，002油塞,003液位开关一,004液位开关二,005恒温器,006泵,007关节,008电动马达,009压力传感器,010蓄能器,011泄压阀，012手动泵+杠杆,013吸滤器,014带有堵塞指示器的回流过滤器,015压力表,016压力控制阀,017流量调节器,018截止阀,019压力控制阀,020电磁阀,021锁紧销位置传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3、图4、图6、图7、图8和图9所示，一种可升降式探测声学仪器舱系统，所述可升降式探测声学仪器舱系统包括仪器舱3、设在船体底部的内凹舱位和设在船体内的plc控制器，所述仪器舱3顶部设有至少3根导向柱1，所述内凹舱位顶部设有分别与各导向柱1活动连接的导向套筒4，所述仪器舱3顶部设有伸缩装置2与所述内凹舱位顶部活动连接，所述plc控制器通过液压控制系统7与各部件连接。其中，所述导向柱一端与仪器舱固定连接、一端在导向套筒4中上下滑动并可以进行锁定。所述导向柱1内部为空心管状结构，可以使得仪器舱3内的电缆等柔性线缆经由导向柱1内部通往船体内的其它区域进行连接。
在实际应用中，所述导向柱内部空间，可做为人员通过的检修通道，人员可由此通道进入声学仪器舱内对仪器进行检查、调整和维护。
在实际应用中，所述导向柱一端固定连接在仪器舱内部的加强承重结构上，另一段垂直向上插入船体内部，并可上下滑动。
在实际应用中，所述仪器舱为飞翼形，其本体在不作业的时候收缩在船体底部的内凹舱位中并与周边船底基本保持在同一平面，在作业时可下降至距离船体底部约1.2米至2米的位置。
所述仪器舱在不作业的时候，被提升嵌入在船舶的底部，此时仪器舱底面与周边船体底面基本齐平，接口处平滑过渡，无明显的凹凸。
在实际应用中，所述导向套筒4上设有导向柱锁紧装置5并受所述plc控制器控制。
在实际应用中，每根导向柱在船体内接近端部的区域，根据载荷计算设有1个或多个液压插销式锁紧装置。
在实际应用中，所述导向柱1顶端设有限位装置11。避免导向柱滑出船体以外。
在实际应用中，所述锁紧装置5和伸缩装置2处设有位移传感器和压力传感器，所述位移传感器和压力传感器与所述plc控制器连接。
在实际应用中，所述伸缩装置2外圈设有导流围壁21，所述导流围壁21上端为隔水板22。
所述导流围壁可避免船舶航行时的水流冲击到仪器舱下放至船体以下后在船底部留下的凹孔而形成气泡、湍流和噪音，其流线型设计也最大程度降低了航行阻力。
所述隔水板插入船体底部且不与船体结构连接，可随仪器舱下降而同步下降至不超出船体底部的位置。
在实际应用中，所述锁紧装置5包括锁紧油缸51和锁紧油缸底座52，所述缩紧油缸底座固定在所述导向套筒上。
在实际应用中，所述伸缩装置2包括交叉连杆23和斜向设置的伸缩油缸24，所述伸缩油缸活动连接在内凹舱位顶部，其活塞杆与所述交叉连杆活动连接，所述交叉连杆一端与内凹舱位顶部活动连接，另一端与所述仪器舱顶部固定连接。所述液压伸缩油缸24下端连接在活动交叉连杆上，上端连接在船体底部，液压缸上下两端的连接点不在同一个垂线上，即液压伸缩油缸相对于船体基线有小于90度的倾角。稳定性好，节省液压动力。
其中，所述活动交叉伸缩连杆通过倾斜安置的液压伸缩油缸驱动，可以在下放和提升仪器舱的同时，减少驱动机构在内凹舱位中所占用的空间。所述交叉连杆下端铰接或轴承连接在仪器舱顶部，上端采用铰接、或轴承连接、或滚轮连接在船体底部。
在实际应用中，所述伸缩装置包括至少一套交叉连杆，交叉连杆相互之间采用铰接或轴承式连接。
在实际应用中，所述液压控制系统7由液压动力泵站71、控制阀块72和输出端73组成。plc控制器提供控制程序，通过各种传感器获取各个部件的数据，从而通过液压控制系统控制锁紧装置锁紧，伸缩油缸伸缩等。
实施例二
如图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，一种可升降式探测声学仪器舱系统，所述可升降式探测声学仪器舱系统包括仪器舱3、设在船体底部的内凹舱位和设在船体内的plc控制器，所述仪器舱3顶部设有至少3根导向柱1，所述内凹舱位顶部设有分别与各导向柱1活动连接的导向套筒4，所述仪器舱3顶部设有伸缩装置2与所述内凹舱位顶部活动连接，所述plc控制器通过液压控制系统7与各部件连接。其中，所述伸缩装置包括伸缩油缸，所述伸缩油缸一端与所述内凹舱位顶部连接，其活塞杆与所述仪器舱顶部连接。简化的伸缩装置，不占空间，但稳定性不比实施例。
在实际应用中，所述液压控制系统7由液压动力泵站71、控制阀块72和输出端73组成。plc控制器提供控制程序，通过各种传感器获取各个部件的数据，从而通过液压控制系统控制锁紧装置锁紧，伸缩油缸伸缩等。
在实际应用中，所述导向柱一端与仪器舱固定连接、一端在导向套筒4中上下滑动并可以进行锁定。所述导向柱1内部为空心管状结构，可以使得仪器舱3内的电缆等柔性线缆经由导向柱1内部通往船体内的其它区域进行连接。
在实际应用中，所述导向柱内部空间，可做为人员通过的检修通道，人员可由此通道进入声学仪器舱内对仪器进行检查、调整和维护。
在实际应用中，所述导向柱一端固定连接在仪器舱内部的加强承重结构上，另一段垂直向上插入船体内部，并可上下滑动。
在实际应用中，所述仪器舱为飞翼形，其本体在不作业的时候收缩在船体底部的内凹舱位中并与周边船底基本保持在同一平面，在作业时可下降至距离船体底部约1.2米至2米的位置。
所述仪器舱在不作业的时候，被提升嵌入在船舶的底部，此时仪器舱底面与周边船体底面基本齐平，接口处平滑过渡，无明显的凹凸。
在实际应用中，所述导向套筒4上设有导向柱锁紧装置5并受所述plc控制器控制。
在实际应用中，每根导向柱在船体内接近端部的区域，根据载荷计算设有1个或多个液压插销式锁紧装置。
在实际应用中，所述导向柱1顶端设有限位装置11。避免导向柱滑出船体以外。
在实际应用中，所述锁紧装置5和伸缩装置2处设有位移传感器和压力传感器，所述位移传感器和压力传感器与所述plc控制器连接。
在实际应用中，所述伸缩装置2外圈设有导流围壁21，所述导流围壁21上端为隔水板22。
所述导流围壁可避免船舶航行时的水流冲击到仪器舱下放至船体以下后在船底部留下的凹孔而形成气泡、湍流和噪音，其流线型设计也最大程度降低了航行阻力。
所述隔水板插入船体底部且不与船体结构连接，可随仪器舱下降而同步下降至不超出船体底部的位置。
在实际应用中，所述锁紧装置5包括锁紧油缸51和锁紧油缸底座52，所述缩紧油缸底座固定在所述导向套筒上。
本发明实施的优点：本发明所述的可升降式探测声学仪器舱系统，包括仪器舱、设在船体底部的内凹舱位和设在船体内的plc控制器，所述仪器舱顶部设有至少3根导向柱，所述内凹舱位顶部设有分别与各导向柱活动连接的导向套筒，所述仪器舱顶部设有伸缩装置与所述内凹舱位顶部活动连接，所述plc控制器通过液压控制系统与各部件连接；当船舶在不使用阵列式声学探测仪器的时候，可将仪器舱提升收回至其底部与周边船舶底部基本齐平的位置，由此永久性大幅度减少了船舶在一般航行中的燃料消耗，降低了对航行水域水下环境及港口水深的要求，且不再对船首侧推的使用造成限制。有效避开湍流气泡层以及船体噪音、对码头和水域环境不再有特殊要求，可实现与首侧推协同进行动力定位航迹下探测，降低油耗、降低码头和水域环境要求。由此在大幅度提升船舶探测作业效率，增加探测作业工况的同时，又显著地而降低了船舶的使用成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。