弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法及系统与流程

1.本发明涉及水下顶进技术领域，特指一种弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法。


背景技术：

2.在传统的水下打捞项目中，通常采用浮筒法，即直接在需打捞的物品上捆上若干浮筒，借助浮筒产生的浮力，直接将物品吊到水面，而这种打捞方式在面对比较脆弱的物体时，往往会产生难以复原的伤害，在广州的南海一号沉船打捞项目中，使用了封箱法，通过大型铁箱先罩住沉船，再在铁箱底部通过钢梁进行密封，将沉船及沉船周围的泥土整体进行起吊，这样的方式相对于传统打捞方式，能比较完整的保护沉船，并打捞出水，但是现场操作难度大，施工风险高等确定，且施工过程中将消耗较多的时间与人工。
3.为此申请人提出了一种弧形梁顶进的施工方案，让弧形梁以弧线型路径顶进完成打捞物的封底，相较于封箱法能够降低施工难度及施工风险，而在弧形梁顶进过程中，弧形梁的推进距离难以计算，现有的计算方式有利用接近开关数推进系统中齿轮移动过程中咬合的齿的数量来换算得到齿轮的移动距离，该种计算方式在地上计算较为准确，弧形梁是在水下推进施工的，因水中泥沙含量高，推进时装置会有振动等原因，接近开关数齿容易出错，导致计量不准确，而激光测距无法适用于水下环境，因此，亟需提供一种新的解决方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法及系统，解决现有的利用接近开关数齿的计算方法存在的计算结果不准确的问题以及接近激光测距无法适用于水下环境的问题。
5.实现上述目的的技术方案是：
6.本发明提供了一种弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法，包括如下步骤：
7.在弧形梁推进之前，于所述弧形梁上设置多个倾角传感器；
8.在所述弧形梁推进的过程中，利用设置的倾角传感器实时进行角度检测以得到对应的倾角数据；以及
9.设定计算时长，依据设定的计算时长选取对应起始时间点的倾角数据，并根据所选取的倾角数据计算得出对应的推进距离，再从多个推进距离中选取一个作为弧形梁的推进距离并输出。
10.本发明的推进距离计算方法在弧形梁上设置多个倾角传感器，利用倾角传感器在弧形梁推进的过程中实时的检测角度，并根据检测的角度计算起始时间点所对应的时间段内的弧形梁的推进距离，设置多个倾角传感器是为了能够确保在水下环境中至少得到一个推进距离，避免因超出倾角传感器的检测范围而无法得到推进距离的现象发生。倾角传感器能够适用于水下环境，检测精度高，测量准确，能够得到较为准确的弧形梁的推进距离，进而指导弧形梁的推进施工。
11.本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法的进一步改进在于，在计算推进距离时，根据如下公式计算得到推进距离：
12.l＝2πr(θ
2-θ1)/360
°ꢀꢀꢀ
式一
13.式一中，l为推进距离，r为弧形梁的半径，θ2为设定时长对应的开始时间点对应的倾角数据，θ1为设定时长对应的结束时间点对应的倾角数据。
14.本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法的进一步改进在于，还包括根据如下公式计算得到推进速度：
15.v＝l/t
ꢀꢀꢀ
式二
16.式二中，v为推进速度，l为弧形梁的推进距离，t为设定的计算时长。
17.本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法的进一步改进在于，在弧形梁上设置三个倾角传感器，一个倾角传感器设于弧形梁的头部处，一个倾角传感器设于弧形梁的中部处，余下的一个倾角传感器设于弧形梁的尾部处。
18.本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法的进一步改进在于，设于弧形梁尾部处的倾角传感器的设置位置与弧形梁尾部处的端面之间的夹角范围为10
°
至20
°
之间。
19.本发明还提供了一种弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算系统，包括：
20.多个倾角传感器，设于弧形梁上，用于在弧形梁推进的过程中实时进行角度检测以得到对应的倾角数据；以及
21.处理单元，与所述倾角传感器连接，所述处理单元用于根据设定的计算时长选取对应起始时间点的倾角数据计算得出对应的推进距离，再从多个推进距离中选取一个作为弧形梁的推进距离并输出。
22.本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算系统的进一步改进在于，所述处理单元在计算推进距离时，根据如下公式计算得到推进距离：
23.l＝2πr(θ
2-θ1)/360
°ꢀꢀꢀ
式一
24.式一中，l为推进距离，r为弧形梁的半径，θ2为设定时长对应的开始时间点对应的倾角数据，θ1为设定时长对应的结束时间点对应的倾角数据。
25.本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算系统的进一步改进在于，所述处理单元还用于根据如下公式计算得到推进速度：
26.v＝l/t
ꢀꢀꢀ
式二
27.式二中，v为推进速度，l为弧形梁的推进距离，t为设定的计算时长。
28.本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算系统的进一步改进在于，所述倾角传感器有三个，一个倾角传感器设于弧形梁的头部处，一个倾角传感器设于弧形梁的中部处，余下的一个倾角传感器设于弧形梁的尾部处。
29.本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算系统的进一步改进在于，设于弧形梁尾部处的倾角传感器的设置位置与弧形梁尾部处的端面之间的夹角范围为10
°
至20
°
之间。
附图说明
30.图1为本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法的流程图。
31.图2为本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算系统的系统图。
32.图3为本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法及系统中倾角传感器安装在弧形梁上的结果示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
34.参阅图1，本发明提供了一种弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法及系统，用于解决现有技术采用接近开关数齿计算推进距离的方法存在水中计量不准及易受振动影响的问题，还用于解决现有技术中激光测距无法应用于水下的问题。本发明在弧形梁上设置多个倾角传感器，实时测得弧形梁推进的角度，根据角度计算得出推进距离，推进距离的计算根据设定的计算时长来计算，倾角传感器的测量方法有精度高，测量准确的有点，且在水下复杂环境中不受干扰。下面结合附图对本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法及系统进行说明。
35.参阅图2，显示了本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算系统的系统图。下面结合图2，对本发明弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算系统进行说明。
36.如图2所示，本发明的弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算系统包括倾角传感器21和处理单元22，其中倾角传感器21有多个，设置在弧形梁上，用于在弧形梁推进的过程中实时进行角度检测以得到对应的倾角数据，倾角传感器设置在弧形梁上，会跟随弧形梁一起进行推进移动，倾角传感器能够实时的检测得到弧形梁推进的角度，倾角传感器21与处理单元22连接，将实时得到的倾角数据发送给处理单元22。处理单元22用于根据设定的计算时长选取对应起始时间点的倾角数据计算得出对应的推进距离，再从多个推进距离中选取一个作为弧形梁的推进距离并输出。处理单元22在计算推进距离时，根据每一个倾角传感器21发送的倾角数据计算得出一个对应的推进距离，而后在多个推进距离中任意的选取一个作为推进距离并输出。在只有一个推进距离时，处理单元22将该推进距离作为弧形梁的推进距离数齿。
37.结合图3所示，在弧形梁10上间隔的设置多个倾角传感器21，在弧形梁10向下沿着弧线型推进的过程中，倾角传感器21的位置发生变化，从而该倾角传感器21就能够测得弧形梁推进的角度。较佳地，倾角传感器21实时的检测弧形梁推进的角度，并将实时的倾角数据传送给处理单元22。
38.在本发明的一种具体实施方式中，处理单元在计算推进距离时，根据如下公式计算得到推进距离：
39.l＝2πr(θ
2-θ1)/360
°ꢀꢀꢀ
式一
40.式一中，l为推进距离，r为弧形梁的半径，θ2为设定时长对应的开始时间点对应的倾角数据，θ1为设定时长对应的结束时间点对应的倾角数据。
41.较佳地，设定时长为1分钟至3分钟，在设定时长为1分钟时，表示每过1分钟就计算一次弧形梁的推进距离。
42.在图3所示的实例中，弧形梁10为半圆形，弧形梁10的一个端部与掘进机头31连接，另一个端部与推进装置32连接，掘进机头31向泥土中掘进带着弧形梁10沿着半圆形路径向下移动，推进装置32配合掘进机头31为弧形梁的推进提供动力，直至掘进机头31从图3
中推进装置32的位置处伸出，此时就完成了弧形梁的推进，弧形梁推进完成后，该弧形梁的半圆形的开口朝上设置。
43.在本发明的一种具体实施方式中，处理单元22还用于根据如下公式计算得到推进速度：
44.v＝l/t
ꢀꢀꢀ
式二
45.式二中，v为推进速度，l为弧形梁的推进距离，t为设定的计算时长，也即计算推进距离所对应的推进时间。
46.较佳地，处理单元22在每次计算好弧形梁的推进距离时，根据该推进距离计算得出推进速度，并将推进速度输出，处理单元22不仅定期的计算弧形梁的推进距离还能够同时计算得出推进速度。
47.在本发明的一种具体实施方式中，如图3所示，倾角传感器21有三个，一个倾角传感器21设于弧形梁10的头部处，一个倾角传感器21设于弧形梁10的中部处，余下的一个倾角传感器21设于弧形梁10的尾部处。
48.利用三个倾角传感器实时检测弧形梁10的推进的角度，并根据检测得到的角度计算得出弧形梁的推进距离以及推进速度，以便于为弧形梁的推进施工提供数据支持。
49.进一步地，设于弧形梁尾部处的倾角传感器的设置位置与弧形梁尾部处的端面之间的夹角范围为10
°
至20
°
之间。结合图3所示，弧形梁尾部出的倾角传感器的中心线与弧形梁尾部端面的夹角a的范围为10
°
至20
°
之间。
50.设置三个倾角传感器，能够确保在弧形梁推进的全过程中，一定会有一个倾角传感器能够检测得到弧形梁的推进角度，进而计算能够保证每次都能够计算得出弧形梁的推进距离。倾角传感器具有一定的检测范围，当超出该检测范围时，该倾角传感器就会无法检测到有效的倾角数据，为确保能够得到弧形梁的推进距离，在该弧形梁与掘进机头连接的端部出设置一个倾角传感器，在弧形梁的中部也即90
°
左右的位置出设置一个倾角传感器，在弧形梁的尾部10
°
至20
°
的范围内安装另一个倾角传感器，如此能够确保在弧形梁推进的过程中至少有一个倾角传感器能够得到有效的角度数据。
51.在本发明的一种具体实施方式中，倾角传感器通过数据线与处理单元连接，能够确保数据的有效传输。处理单元较佳设于水上，比如处理单元可设置在浮于弧形梁上方的船舶的控制室内，倾角传感器的数据线敷设在弧形梁内，该数据线从水中伸出并与处理单元连接。
52.本发明还提供了一种弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法，下面对该计算方法进行说明。
53.如图1所示，本发明的弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法包括如下步骤：
54.执行步骤s11，在弧形梁推进之前，于所述弧形梁上设置多个倾角传感器；接着执行步骤s12；
55.执行步骤s12，在所述弧形梁推进的过程中，利用设置的倾角传感器实时进行角度检测以得到对应的倾角数据；接着执行步骤s13；
56.执行步骤s13，设定计算时长，依据设定的计算时长选取对应起始时间点的倾角数据，并根据所选取的倾角数据计算得出对应的推进距离，再从多个推进距离中选取一个作为弧形梁的推进距离并输出。
57.在本发明的一种具体实施方式中，在计算推进距离时，根据如下公式计算得到推进距离：
58.l＝2πr(θ
2-θ1)/360
°ꢀꢀꢀ
式一
59.式一中，l为推进距离，r为弧形梁的半径，θ2为设定时长对应的开始时间点对应的倾角数据，θ1为设定时长对应的结束时间点对应的倾角数据。
60.在本发明的一种具体实施方式中，还包括根据如下公式计算得到推进速度：
61.v＝l/t
ꢀꢀꢀ
式二
62.式二中，v为推进速度，l为弧形梁的推进距离，t为设定的计算时长。
63.在本发明的一种具体实施方式中，在弧形梁上设置三个倾角传感器，一个倾角传感器设于弧形梁的头部处，一个倾角传感器设于弧形梁的中部处，余下的一个倾角传感器设于弧形梁的尾部处。
64.在本发明的一种具体实施方式中，设于弧形梁尾部处的倾角传感器的设置位置与弧形梁尾部处的端面之间的夹角范围为10
°
至20
°
之间。
65.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。