一种机械锥探式根石探测船的制作方法

1.本实用新型涉及河道安全探测技术领域，特别涉及一种机械锥探式根石探测船。


背景技术：

2.黄河的长治久安是国家和社会发展的基本前提。而保证堤防不决口，是黄河安全的首要标准。为控制黄河下游河势、保滩护堤，自上世纪5o年代以来，治河部门修筑了大量河道整治工程。
3.目前，黄河下游现有堤防1400km，险工和控导工程相结合，共300多处，坝、垛、护岸工程11000多道，常年靠水的有3000多道，而且险工、控导工程仍在不断增加。这些工程是防御黄河洪水的第一道屏障，其主要作用是控导河势，约束水流，形成一条比较稳定的中水流路，使得洪水按规划的治导线安全下泄，以达到护滩、护村、保堤的目的。这些工程常因洪水冲刷造成堤坝水下基础根石大量走失，从而导致发生坍塌下蛰、串膛后溃、根石滑塌等险情，严重时将造成垮坝，直接影响到堤防的安全。
4.传统堤坝查险的方法是人工锥杆法探测，但是人工锥杆法探测时受船只面积限制，人员集中于船的一侧，船只易发生倾斜，人员容易发生落水等危险情况。且在汛期时，水流速度较大，危险性更高，往往无法进行探测。同时，人工锥杆探测时，锥杆无法保证垂直插入水中，人工锥杆探测利用人给锥杆的提升力与锥杆的重力相平衡，当锥杆处于静水之中时，人工操作还比较方便，但当锥杆深入动水河床泥沙之后，阻力往往很大，人工之力不足于将锥杆深入到根石，导致测量数据不准确，给险工、控导工程的运行状况决策不可靠。
5.目前现有技术中也提供了一些先进的检测仪器，如调频水底剖面仪，尽管技术先进，但是成本非常高。全部仪器配套价格在400-500万左右，价格非常昂贵，且一旦设备出现故障，维护费用高。因此，目前缺乏一种成本低廉且高效、准确的根石探测设备。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本实用新型提供一种机械锥探式根石探测船。
7.实用新型所采用的方案具体为：一种机械锥探式根石探测船，包括船体，所述船体上沿船身方向设置有轨道，所述轨道上设置有与之相配合的锥探机机构，所述锥探机机构包括锥杆及其上下驱动组件；所述轨道内间隔一定距离均匀布设有若干根护锥管，所述护锥管贯穿船体与河面相贯通并用于对锥杆进行定位与保护；所述船体周围设置有若干组卷扬机，所述卷扬机通过钢丝绳与铁锚相连接，用于对船体进行固定定位。
8.优选的，所述锥探机机构具体包括用于对锥杆进行上下驱动的挤压摩擦轮和驱动摩擦轮，所述驱动摩擦轮通过第一减速箱与调速电机进行驱动，所述调速电机与电控装置相连接。
9.优选的，所述锥探机机构的底部设置有四组驱动轮，所述驱动轮通过第二减速箱和行走电机进行驱动，所述行走电机与电控装置相连接。
10.优选的，所述卷扬机及其连接的钢丝绳与铁锚设有三组，呈三角形设置于船体的
周围。
11.优选的，所述调速电机与第一减速箱之间设置有电磁制动器，以防止锥杆突然接触到根石时，瞬间反作用力通过第一减速箱作用到调速电机上。
12.优选的，所述轨道内每间隔2米布设有一根护锥管。
13.优选的，所述船体采用柴油机作为动力电源装置，并为卷扬机、调速电机及行走电机提供交流电。
14.与现有技术相比，本实用新型有如下有益效果：
15.1.节约成本。本实用新型中的探测船成本价格在20万左右，是一些先进检测设备价格的1/20～1/25，成本低廉，维护方便，费用较低。本实用新型在使用时仅仅船上技术人员1名以及船工1名，大大节省了传统探测的人工成本。
16.2.定位速度快，垂直断面精度高。通过调整测船上卷扬机钢丝绳，可任意调整测船垂直断面角度，解决了传统测船多点次定位人工拽拉方式和垂直断面错位大的问题。
17.3.探测锥杆定位灵活，探测精确。探测锥杆通过护锥管孔进入水中，确保锥杆上下位的一致性，解决了传统人工探摸锥杆受水流冲击易发生倾斜、移位等问题。
18.4.船身定位，安全探测。探测水平位置由传统的船只一侧游动探测，改进为在船的中心轨道固定探测，解决了传统探摸几个人站在船边沿，人身不安全及船只倾斜问题。
19.5.锥杆的上下移动不再由人工体力直接完成，而是由技术人员操纵锥探机机构自动升降，劳动强度大大降低。
[0020]“数字黄河”是黄河治理的新理念。机械锥探式根石探测船的研制与应用能够有力地摸清水下的工情、险情、根石的深度、根石的分布和根石的走失情况，符合“数字黄河”提出的“信息技术标准化、信息采集自动化”的要求，具有设计合理、功能齐全，安全可靠、操作简单、易学易用等优点。
附图说明
[0021]
图1为本实用新型探测船的整体结构俯视图。
[0022]
图2为本实用新型探测船的整体结构正视示意图。
[0023]
图3为本实用新型锥探机机构部分整体结构示意图。
[0024]
图4为本实用新型探测船工作状态示意图。
[0025]
图5为本实用新型探测结果记录表示意图。
[0026]
图中：1.船体；2.轨道；3.锥探机机构；31.锥杆；32.挤压摩擦轮；33.驱动摩擦轮；34.调速电机；35.第一减速箱；36.电控装置；37.驱动轮；38.第二减速箱；39.行走电机；4.护锥管；5.卷扬机。
具体实施方式
[0027]
如图1和图2所示，本实用新型提供了一种机械锥探式根石探测船，包括船体1，船体1上沿船身方向设置有轨道2，轨道2长度基本等于船体1的长度，如探测船长18米，宽5.5米，轨道长18米，宽0.7米。轨道2上设置有与之相配合的锥探机机构3。
[0028]
锥探机机构3包括锥杆31及其上下驱动组件。锥探机机构3如图3所示，具体包括用于对锥杆31进行上下驱动的挤压摩擦轮32和驱动摩擦轮33，驱动摩擦轮33通过第一减速箱
35与调速电机34进行驱动，所述调速电机34与电控装置36相连接。调速电机34与第一减速箱35之间可设置有电磁制动器，以防止锥杆31突然接触到根石时，瞬间反作用力通过第一减速箱35作用到调速电机34上。锥探机机构3的底部设置有四组驱动轮37，所述驱动轮37通过第二减速箱38和行走电机39进行驱动，所述行走电机39与电控装置36相连接。
[0029]
轨道2内间隔一定距离均匀布设有若干根护锥管4，如间隔2米，护锥管4贯穿船体1与河面相贯通并用于对锥杆31进行定位与保护；护锥管4可采用金属套。这里需要说明的是，船体1本身有浮力，从水力学的角度分析，护锥管4内受大气压的作用力相对小些，而护锥管4内的水平面要比河内水面少高一些，但不会影响船的漂浮；而锥杆3在护锥管4内上下蠕动，直接作用力在锥探机上和河底泥土中，对船的浮动没大影响。
[0030]
船体1周围设置有若干组卷扬机5，卷扬机5通过钢丝绳与铁锚相连接，用于对船体1进行固定定位，卷扬机5及其连接的钢丝绳与铁锚设有三组，呈三角形设置于船体1的周围，定位速度快，垂直断面精度高，通过调整测船上卷扬机钢丝绳，可任意调整测船垂直断面角度，解决了传统测船多点次定位人工拽拉方式和垂直断面错位大的问题。钢丝绳的长度可为300米左右。锥杆31每根长3米，可接，直径为24毫米左右。
[0031]
船体1采用柴油机作为动力电源装置，并为卷扬机5、调速电机34及行走电机39提供交流电。
[0032]
工作原理：启动探测设备上的柴油机，带动船动力(金属螺旋桨)工作，推动探测设备运动至任意指定探测位置。卷扬机通过钢丝绳与黄河堤坝的铁锚固定船只。进入探测位置，船体固定好之后，锥探机行走电机启动，带动驱动轮沿着船体上表面的轨道行走。当锥杆行走至护锥管位置时，行走电机停止工作，调速电机启动，带动驱动摩擦轮转动，在挤压摩擦轮的作用下，带动锥杆通过护锥孔入水，测完后提起锥杆，沿着轨道行走至下一个护锥管处，以此类推，从而实现一次定位多点探测。电动机在电控装置作用下能够正转和反转，实现锥杆的升降以及锥探机的前进或后退。同时，电控装置可实现对调速电机的转速控制，达到调节锥杆不同升降速度之目的。
[0033]
综合考虑到定位过程中探测船体可能产生的倾斜、漂移现象，船在一次定位后，需对每一探测点反复进行测量，以增加探测数据的可靠性。探测完成后需对探测数据进行一定的后续处理，包括数据误差处理和数据图形等后续处理。
[0034]
如图4所示，通过一次定位多点探测后，可计算出堤坝的坡度变化(图中虚线部分)，也可根据测量结果，依据被测坝的各个截面，如前头断面、迎水断面和上跨角、前头等断面的根石数据，进行根石断面图的手工或计算机二维图绘制，甚至可以依靠计算机三维成型技术进行三维绘制。通过图直观地显现出来根石的走失情况。
[0035]
按照对黄河河道整治要求，将实测断面与坡度1∶1.0、1∶1.3、1∶1.5的标准断面进行比较，算出各断面缺石面积，并根据断面距计算出各坝的缺石量，实验探测成果记录表如图5所示。为汛期科学抛石提供准确的数据参考。
[0036]
以上所述结合附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二
元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0037]
本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
[0038]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形或等同替换等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种机械锥探式根石探测船，其特征在于：包括船体(1)，所述船体(1)上沿船身方向设置有轨道(2)，所述轨道(2)上设置有与之相配合的锥探机机构(3)，所述锥探机机构(3)包括锥杆(31)及其上下驱动组件；所述轨道(2)内间隔一定距离均匀布设有若干根护锥管(4)，所述护锥管(4)贯穿船体(1)与河面相贯通并用于对锥杆(31)进行定位与保护；所述船体(1)周围设置有若干组卷扬机(5)，所述卷扬机(5)通过钢丝绳与铁锚相连接，用于对船体(1)进行固定定位。2.如权利要求1所述的一种机械锥探式根石探测船，其特征在于：所述锥探机机构(3)具体包括用于对锥杆(31)进行上下驱动的挤压摩擦轮(32)和驱动摩擦轮(33)，所述驱动摩擦轮(33)通过第一减速箱(35)与调速电机(34)进行驱动，所述调速电机(34)与电控装置(36)相连接。3.如权利要求1或2所述的一种机械锥探式根石探测船，其特征在于：所述锥探机机构(3)的底部设置有四组驱动轮(37)，所述驱动轮(37)通过第二减速箱(38)和行走电机(39)进行驱动，所述行走电机(39)与电控装置(36)相连接。4.如权利要求1所述的一种机械锥探式根石探测船，其特征在于：所述卷扬机(5)及其连接的钢丝绳与铁锚设有三组，呈三角形设置于船体(1)的周围。5.如权利要求2所述的一种机械锥探式根石探测船，其特征在于：所述调速电机(34)与第一减速箱(35)之间设置有电磁制动器，以防止锥杆(31)突然接触到根石时，瞬间反作用力通过第一减速箱(35)作用到调速电机(34)上。6.如权利要求1所述的一种机械锥探式根石探测船，其特征在于：所述轨道(2)内每间隔2米布设有一根护锥管(4)。7.如权利要求3所述的一种机械锥探式根石探测船，其特征在于：所述船体(1)采用柴油机作为动力电源装置，并为卷扬机(5)、调速电机(34)及行走电机(39)提供交流电。

技术总结
本实用新型公开了一种机械锥探式根石探测船，包括船体，船体上沿船身方向设置有轨道，轨道上设置有与之相配合的锥探机机构，锥探机机构包括锥杆及其上下驱动组件；轨道内间隔一定距离均匀布设有若干根护锥管，护锥管贯穿船体与河面相贯通并用于对锥杆进行定位与保护；船体周围设置有若干组卷扬机，卷扬机通过钢丝绳与铁锚相连接。本实用新型探测锥杆定位灵活，探测精确，定位速度快，可安全探测，且大幅降低了制造成本和人工成本，能够有力地摸清水下的工情、险情、根石的深度、根石的分布和根石的走失情况，符合“数字黄河”提出的“信息技术标准化、信息采集自动化”的要求，具有设计合理、功能齐全，安全可靠、操作简单、易学易用等优点。优点。优点。


技术研发人员：杨建博 杨建赟 樊兰香 徐洪涛 冯鹏飞 李哓辉 景兆全 李亮亮 吕洋 程阳
受保护的技术使用者：杨建博
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/6/27