一种安装于船体上的定位装置的制作方法

本实用新型属于水下施工领域，具体地说，涉及一种安装于船体上的定位装置。

背景技术：

目前国内用于透空块体水下精确定位安装的系统主要包括：采用3GPS定位安装系统，该安装定位系统由3台GPS组成。安装定位原理如下：两台GPS控制起重船位置，吊机臂的臂上安装1台GPS接收机，用无线传输方式与吊机驾驶室的电脑相连接，通过电脑显示屏确定吊钩所在位置，底层每块透空块体按理论位置在AUTOCAD软件中进行绘制，划分1.8m×1.8m网格，并对网格进行编号，导入3GPS定位安装系统作为底图，吊机逐格进行安装，一个区域完成后，由定位船松紧锚缆进行移位，再进行下一个断面区域安装施工。该定位方式工效低、安装精度受水流影响偏移量无法控制，只能在水流较缓、构件出水情况下安装。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的不足，克服现有只能在水流较缓、构件出水情况下安装的缺陷，本实用新型提供一种安装于船体上的定位装置，即使水流湍急，也能准确吊装透空式六面体放至指定位置，安装精度高。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种安装于船体上的定位装置，其特征在于，包括安装于吊机顶部的第一GPS，所述吊机顶部延伸设置有吊索，安装于船体上的扫描仪以及倾斜仪，还包括位于船体上的第二GPS以及第三GPS；

所述第二GPS以及第三GPS用于测量当前船体的位置，所述第一GPS用于测量吊索顶部位置；所述扫描仪安装于船体的中心区域的边缘处，所述扫描仪的扫描范围正对所述吊索的工作区域。

在本实用新型的一个优选实施例中，以扫描仪中轴线为0度，所述扫描仪的扫描角度为-95°-95°。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述吊机的顶部设置有重力摆，所述重力摆固定装配于安装座上，所述重力摆包括重力摆本体，所述重力摆本体顶部固接第一GPS的安装件，所述重力摆本体下部固接于所述安装座上，还包括贯穿重力摆本体并焊接于安装座上的固定轴。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述安装座包括安装座本体，由所述安装座本体延伸形成的固定板，所述固定板的上部对称设置有保护杆，所述固定轴的两侧固定于所述固定板上。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述安装件的一端紧固于所述重力摆本体上，另一端设置螺纹，所述第一GPS通过螺纹旋转装配于所述重力摆本体上。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述倾斜仪紧邻所述第二GPS。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述吊机下方通过吊索连接有吊具，所述吊具用于夹持透空式六面体，非工作状态时所述吊具与所述第一GPS位于同一轴线上。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第一GPS位于船尾，第二GPS以及第三GPS位于船头。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型增加了扫描仪以及倾斜仪，并同时限定了三个GPS的安装位置，该安装结构能更好应用于水下透空式六面体的定位，且定位精度高，即使水流湍急，也能准确吊装透空式六面体放至指定位置，安装精度高。

附图说明

图1为本实用新型的安装示意图；

图2为本实用新型的第三GPS的安装示意图；

图3为本实用新型的定位原理示意图；

图4为本实用新型的重力摆的结构示意图；

图5为吊架的结构示意图；

图6为工作状态下的吊架示意图；

图7为非工作状态下的吊架示意图；

图8为采用本实用新型的安装结构的具体工程示意图；

图9为图8的施工流程图；

图10为图8的具体安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

如图1所示，一种安装于船体上的定位装置，包括安装于吊机顶部的第一GPS(顶部GPS)，所述吊机顶部延伸设置有吊索，安装于船体上的扫描仪以及倾斜仪，还包括位于船体上的第二GPS以及第三GPS；所述第二GPS以及第三GPS用于测量当前船体的位置，所述第一GPS用于测量吊索顶部位置；所述扫描仪安装于船体的中心区域的边缘处，所述扫描仪的扫描范围正对所述吊索的工作区域。

从图示可以看出，上述扫描仪采用红外线扫描仪，红外线扫描仪是本系统中的关键仪器，其获取的数据精确性能是本系统的关键性技术。在理想化模型中，红外线扫描仪通过角度及距离参数获取范围内所有物体坐标，取其平均数为钢丝吊索的空间坐标B。

角度范围：以扫描仪中轴线为0度，向右最大到95度，向左最小到-95度。请输入扫测目标所在大致角度范围，以便软件筛除其它物体，快速识别目标。

距离范围：输入目标距离扫描仪中心的大致距离，以便软件筛除其它物体，快速识别目标。

扫测精度：扫测目标是钢丝绳(吊索具有多根钢丝绳)，并有多根，所以要输入扫测精度，以便软件计算多根钢丝绳的中心位置。

具体地3个GPS、倾斜仪、红外线扫描仪等信号数据通过数据线传输至控制室终端电脑。各种排线及串口构造了通信系统，且通信信号质量更好，在水域施工环境中稳定性较好。

参照图2所示，第三GPS 1000(顶部GPS)安装，吊机顶部焊接特殊重力摆900，上部预留GPS接收器的安装精致螺纹，保证GPS接收器始终处于铅锤状态，获取的坐标A更为精确。

参照图3所述，透空式六面体均通过吊索吊装入水，通过定位系统测定所述吊索顶部的GPS坐标设定为A(X1,Y1,Z1)。

通过吊索吊装的透空式六面体放入水下后，由于水流的流动影响，透空式六面体的位置是不断变化的，故需要进一步多种仪器进行相应测量，具体地：红外线扫描仪自身的坐标通过船上的两个GPS1、GPS2与其相对位置关系，并通过倾斜仪确定其坐标(X2,Y2,Z2)；扫描仪扫测前方水平方向吊索，将设置扫测范围内的吊索的钢丝绳坐标相对位置(l1,α1～ln,αn)全部传入电脑，最终转换为多个平面坐标，取其平均值，得到吊索B点坐标(X3,Y3,Z3)。

则坐标A和坐标B的延长线与透空式六面体中心点的连接点即为透空式六面体的坐标C，故只需知道安装位置高程Z4，计算机即可通过坐标A(X1,Y1,Z1)及坐标B(X3,Y3,Z3)推算出C的平面坐标(X4,Y4)。

参照图4所述，重力摆900固定装配于安装座上，所述重力摆包括重力摆本体910，所述重力摆本体910顶部固接第一GPS的安装件911，所述重力摆本体下部914固接于所述安装座912上，还包括贯穿重力摆本体并焊接于安装座上的固定轴913。

安装座912包括安装座本体9121，由所述安装座本体延伸形成的固定板9122，所述固定板的上部对称设置有保护杆9123，所述固定轴913的两侧固定于所述固定板9122上。

所述安装件911的一端紧固于所述重力摆本体910上，另一端设置螺纹913，所述第一GPS通过螺纹旋转装配于所述重力摆本体上。

进一步地，倾斜仪紧邻所述第二GPS，倾斜仪主要测定船体的整体倾斜度，故紧邻第二GPS，使得船体的当下坐标与船体的倾斜坐标，两个坐标测量时候所处的环境是相同的。

而将第一GPS位于船尾，第二GPS以及第三GPS位于船头。其中第一GPS主要用于测定坐标A，第二GPS和第三GPS临近，主要测定船体的当下坐标，将第一GPS与第二GPS、第三GPS远离，防止信号进行干扰，造成坐标参数的偏差。

另外吊机下方通过吊索连接有吊架，所述吊架用于夹持透空式六面体，非工作状态时所述吊具与所述第一GPS位于同一轴线上。

参照图5所示，一种用于吊装透空式六面体的吊架，包括对称设置的夹具700，所述夹具700包括夹具本体710，所述夹具本体包括上连接臂7101以及下夹持臂7102，所述上连接臂或下夹持臂之一的侧面设置有第一连通孔7103，铰轴7104同时贯穿第一连通孔7103将两个夹具700固定；

所述上连接臂的上表面还连接有第二连通孔7105，所述第二连通孔用于装配吊索，拉动吊索改变两个下夹持臂形成的夹持空间。

上述第一连通孔、第二连通孔的形成方式相同，其冲压形成于由夹具本体710延伸设置的固定板上。

进一步地，下夹持臂7102包括延伸臂7102a，以及与延伸臂连接的夹持杆7102b，所述夹持杆7102b朝向远离夹持本体的外侧方向设置，该设计方式能最大范围利用下夹持臂，夹持杆7102b朝向外侧设置，保证整体的夹持空间增大，切一般将第一连通孔7103设置为下夹持臂7102的上部，夹持杆7102b整体位于下夹持臂7102的下部，由于夹持杆7102b距离第一连通孔7103较远，则下夹持臂7102绕铰轴7104转动使得夹持杆7102b能在较大范围内转动。

优选地，所述延伸臂7102a与所述夹持杆7102b的夹角为钝角，钝角设计同样保证了最大范围夹持透空式六面体。

为了方便任意移动安装吊具，在安装吊具上还包括连接杆800，所述连接杆的一侧与所述第一连接孔固定连接，所述连接杆用于吊装所述吊架，所述连接杆的另一侧连接有吊索。吊索提供起吊力，实现整体安装吊具的抬升、移位。

如图6，图7所示，工作状态，所述两个下夹持臂形成倒V型结构以夹持透空式六面体，所述下夹持臂的夹持杆的上表面抵接透空式六面体的内表面；非工作状态，所述两个下夹持臂紧挨构成收缩结构以从透空式六面体的槽体中脱离。

另外地，紧邻所述夹持杆一侧还设置有卡持杆，所述卡持杆与所述夹持杆共同夹持所述透空式六面体。卡持杆可以位于延伸臂7102a的侧面，也可以设置于夹持杆上。

底层透空式六面体需规则安装，其平整及间距是影响整个堤体成型最为关键的工序。该吊具设计巧妙，结构简单，保证底层块体安装时块体块体保持水平姿势，工人只需将吊架引致透空式六面体孔洞，吊机双葫芦配合即可完成起吊，安全可靠。

底层安装吊具作业原理为：当吊机葫芦牵引两侧吊孔时，两个支腿张开，可以平吊块体；当松开两侧，另一只吊机葫芦牵引中间吊杆时，在重力作用下，两侧支腿收缩，可以穿过孔洞，完成脱钩。

利用本实用新型的吊架进行吊装透空式六面体后，进行辅助水下透空式六面体的安装，其具体安装方法包括：(如图8所示)构建底部规则安放层100，所述底部规则安放层与水下的原泥面接触，所述底部规则安放层，所述底部规则安放层包括均匀设置、规则安放的透空式六面体，两两透空式六面体之间留有安装透空式六面体的安装间隙101；

位于所述底部规则安放层上的第二促淤层200，所述第二促淤层包括若干透空式六面体，所述透空式六面体依次装配于所述安装间隙处；

所述透空式六面体均通过吊索吊装入水，吊索进行空心方块位置调整以满足上述安装需求。

而透空式六面体均通过吊索吊装入水，所述透空式六面体通过定位系统进行位置调整，所述定位系统包括安装于吊索顶部的GPS，安装于船体上的扫描仪以及倾斜仪。

如图9所示，具体地，实现吊装透空式六面体的步骤如下：

(1)定位安装船平行于安装轴线停靠，指挥安装船移动至需安装位置；

(2)透空式六面体运输船靠泊安装船；

(3)开启终端电脑，打开分屏显示器，启动定位安装软件；

(4)开启红外线扫描仪，检查主要仪器工作状态；

(5)测试扫描仪，根据扫测情况设置范围参数，再次检查扫描仪数据是否异常；

(6)标识正在安装块体，并指挥吊装；

(7)吊车起吊块体，并通过显示的吊机臂动画移动块体至需安装位置；

(8)调整块体位置，进行初步安放，观察块体偏移量；

(9)操作吊机进行块体位置细微调整，直至偏移量符合质量要求为止；

(10)偏移量合格后安放块体，标识该块体为已安装块体，软件自动记录块体实际坐标，可在软件根目录下特定的EXCEL文件中查询；

(11)进行下一块体安装。

进一步地，还包括装配于所述第二促淤层上的至少一个以上的第三促淤层300，所述第三促淤层包括若干透空式六面体，所述透空式六面体均装配于所述第二促淤层上。

具体地，如图10所示，另外为了更好实现底部规则安放层的稳定，底部规则安放层设置于整平面上，所述整平面包括与水下地基接触的通长充砂管袋400，和位于通长充砂管袋上的软体排500，所述底部规则安放层的两侧还设置有保护区600，所述保护区由若干抛石护脚610构成。而通长充砂管袋铺设至少一层，每层厚度为0.5m，主要起到挤淤的作用，保证上层的透空式六面体的稳定。

位于底部规则安放层的所述若干透空式六面体的上表面处于同一水平面，处于同一水平面保证了促淤层处的透空式六面体的放置，另外两两透空式六面体的横向、纵向间距为1-2m，该间距保证了透空式六面体的任意顶点进行卡位安装，在本实施例中，透空式六面体整体呈规则的矩形状，一般整体透空式六面体的高度为1.8m，两两透空式六面体的横向、纵向间距为1-2m保证了充分的安装间隙，使得卡位安装的透空式六面体较为稳定。

底层透空式六面体全部水平放置、规则安放(横向、纵向等间距1m安放，保证空心块体能够稳定插入间隙)；第二层开始块体采用定点随机安放，块体角插入相邻块体中；通过调整底层块体的行、列间距，使相邻层块体间的嵌入深度有所变化，以调整堤身空隙率和堤身标高。

本方案具体实施进行辅助说明，堤身采用C30预制素砼透空式六面体构筑，堤顶高程3.7m，宽4.2m，两侧边坡1:1.25，透空式六面体单重取10t；基底铺设1～2层层厚为0.50m通长充砂管袋；护底采用砼联锁块软体排与抛石相结合的方案；堤身两侧采用抛石护脚。

采用本实用新型的施工工艺和定位系统，底层块体安装完成后质量控制在验收标准范围内，满足底层块体横纵向间距±20cm的施工要求，如下是水下块体安装记录表：

由上表可知，安放完成后，共检测点66个，其中合格64个，合格率为97％。块体质心坐标偏移量较小，安放精度符合施工质量需求，完全能满足预期目标，保证后续透空式六面体的安装。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。