淺析30米級(jí)C型航標(biāo)船測(cè)深儀換能器安裝方式優(yōu)化

葉躍遠(yuǎn)+劉智

摘 要：本文針對(duì)30米級(jí)C型航標(biāo)船在航行中測(cè)深儀探測(cè)水深數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題，對(duì)目前采用的船舷固定安裝方式、船舯部人工升降安裝方式進(jìn)行了分析，研制出“測(cè)深儀換能器電動(dòng)升降裝置”的技術(shù)方案，成功使航標(biāo)船在不同航速情況下測(cè)深儀均能準(zhǔn)確讀取水深數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：30米級(jí)C型航標(biāo)船 測(cè)深儀換能器 安裝方式 優(yōu)化

1.概述

為了滿足長(zhǎng)江電子航道圖系統(tǒng)正常運(yùn)行，航標(biāo)船擔(dān)負(fù)著電子航道圖河床地形數(shù)據(jù)的采集和日常航道養(yǎng)護(hù)水深的探測(cè)工作，30米級(jí)C型航標(biāo)船測(cè)深儀的換能器安裝在船舯部船員室，通過艙底管道固定在船底殼內(nèi)，當(dāng)航標(biāo)船航行時(shí)， 測(cè)深儀工作進(jìn)行水深探測(cè)作業(yè)。如圖1所示。

2.存在的問題

該類型的航標(biāo)船為首壓浪船型，航行中因換能器受氣泡影響， 造成測(cè)深儀不能正確讀出水深數(shù)據(jù)，因此該船的水深探測(cè)功能不能滿足河床地形數(shù)據(jù)的采集和日常航道養(yǎng)護(hù)水深的探測(cè)工作需要。

3.解決方案

為發(fā)揮該類型航標(biāo)船的水深探測(cè)功能，研究人員經(jīng)過多次試驗(yàn)，最終了解到讀數(shù)誤差的根本原因就在于船底紊流產(chǎn)生的空泡。如將測(cè)深儀的換能器伸出船底殼20cm左右，換能器遠(yuǎn)離了紊流層，能正常接收聲波，就能采集到準(zhǔn)確河床地形數(shù)據(jù)。目前換能器的安裝方式有兩種：一是船舷安裝方式，二是船舯人工升降安裝方式。兩種方式雖解決了讀數(shù)精度問題，但都還存在著一些不足之處。

3.1船舷安裝方式

船舷邊安裝換能器如圖2、圖3、圖4所示，航標(biāo)船探測(cè)時(shí)測(cè)深儀的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性相對(duì)較高，能夠滿足采集到準(zhǔn)確的河床地形數(shù)據(jù)。但是航標(biāo)船每次出航時(shí)要安裝換能器，回航后要及時(shí)拆除換能器，該方式的缺點(diǎn)：安裝拆除頻繁，安裝拆除時(shí)需要人員較多，不好安裝和固定，耗時(shí)較多，航速較快時(shí)探測(cè)有抖動(dòng)，影響探測(cè)精度，船舶相互間碰撞易損壞換能器，影響船的容貌。

3.2船舯人工升降安裝方式

人工升降換能器如圖5所示，航標(biāo)船探測(cè)時(shí)測(cè)深儀的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性相對(duì)較高，能夠滿足采集到準(zhǔn)確的河床地形數(shù)據(jù)。但是航標(biāo)船每次出航時(shí)，都要用手動(dòng)的方式旋轉(zhuǎn)螺桿將換能器下降到水中預(yù)定位置，回航后要及時(shí)提升換能器到船殼內(nèi)。該方式的缺點(diǎn)：出航、回航都要對(duì)換能器進(jìn)行人工升降操作，換能器下降到水中的位置不準(zhǔn)確，換能器安裝空間較小操作不方便，需要人員手工操作。

3.3船舯電動(dòng)升降安裝方式

筆者針對(duì)船舷安裝和人工升降安裝方式存在的不足，采取將換能器由人工固定或人工升降改進(jìn)為電動(dòng)升降方式。現(xiàn)淺述如下。

（1）為換能器升降增設(shè)控制系統(tǒng)?？刂齐娐啡鐖D6所示，

傳感升降機(jī)構(gòu)如圖7、圖8、圖9所示，對(duì)航標(biāo)船的航速與換能器升到水中的距離進(jìn)行了研究，通過多次試驗(yàn)，當(dāng)換能器升到水中距船底殼10cm時(shí)，航速超過18km/h，測(cè)深儀讀取的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確， 當(dāng)換能器升到水中距船底殼大于15cm時(shí)，航速超過24km/h， 測(cè)深儀讀取的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確.改進(jìn)后30米級(jí)C型航標(biāo)船（渝道標(biāo)211）探測(cè)時(shí)測(cè)深儀的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性相對(duì)較高，能夠滿足采集到準(zhǔn)確的河床地形數(shù)據(jù)。航標(biāo)船每次出航時(shí)，駕駛?cè)藛T按住操作面板下降按鈕，換能器自動(dòng)下降到位，回航后駕駛?cè)藛T按住操作面板上升按鈕，換能器自動(dòng)上升收回到位。

（2）換能器升降器系統(tǒng)準(zhǔn)備。操作時(shí)合上直流電源DC24V空開和交流電源AC220V空開QS1，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)拔起“急?！卑粹o如圖10所示；“急?！敝虚g繼電器KA01指示燈亮，系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒。

（3）換能器升降器下降操作。按住操作面板“下降”按鈕，控制單元內(nèi)部的“允許下降”中間繼電器KA07線圈吸合指示燈亮，“下降”中間繼電器KM02線圈吸合指示燈亮，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)，測(cè)深儀換能器下降15cm，電機(jī)位置的“下降到位”接近開關(guān)指示燈亮，控制單元內(nèi)部的“下降到位”中間繼電器KA05線圈吸合指示燈亮，操作面板“下降”按鈕綠色指示燈常亮，表示電機(jī)停止反轉(zhuǎn)換能器已經(jīng)下降到位，水深探測(cè)作業(yè)可以開始。

（4）換能器升降器上升操作。住操作面板“上升”按鈕，控制單元內(nèi)部的“允許上升”中間繼電器KA06線圈吸合指示燈亮，“上升”中間繼電器KM01線圈吸合指示燈亮，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，測(cè)深儀換能器上升15cm，電機(jī)位置的 “上升到位”接近開關(guān)指示燈亮，控制單元內(nèi)部的“上升到位”中間繼電器KA04線圈吸合指示燈亮，操作面板“上升”按鈕綠色指示燈常亮，表示電機(jī)停止正轉(zhuǎn)換能器已經(jīng)上升到位，水深探測(cè)作業(yè)已經(jīng)結(jié)束。

（5）換能器升降器作業(yè)完成后操作。 按下“急?！辈僮靼粹o。

4.電動(dòng)升降換能器注意事項(xiàng)

（1）該系統(tǒng)操作升降時(shí)必須一直按住操作按鈕，直至相應(yīng)動(dòng)作按鈕綠色指示燈常亮表示換能器升降到位，中間任何位置停止指示燈不亮。

（2）該系統(tǒng)電氣控制單元電路設(shè)計(jì)有互鎖功能，避免升降功能同時(shí)作用燒毀電機(jī)，只能每次單獨(dú)操作上升和下降。

（3）該系統(tǒng)電氣控制單元設(shè)計(jì)有電氣二次限位保護(hù)功能，當(dāng)“上升到位”或“下降到位”失效時(shí)，電氣二次限位保護(hù)的“上限位KA02”和“下限位KA03”能夠起到相應(yīng)的停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)作用，避免升降器裝置機(jī)械損壞，詳見升降器電機(jī)安裝位置和控制單元內(nèi)。

（4）該系統(tǒng)必須同時(shí)供給直流電源DC24V和交流電源AC220V才能夠正常工作。

5.電動(dòng)升降換能器應(yīng)用效果

（1）該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，設(shè)置有二次限位保護(hù)和互鎖功能。

（2）操作升降簡(jiǎn)單、方便，極大的減輕了職工出航時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度，免除了安拆換能器或手動(dòng)升降的繁瑣工作。

（3）解決了航標(biāo)船完成電子航道圖河床地形數(shù)據(jù)的采集和日常航道養(yǎng)護(hù)水深的探測(cè)工作。

（4）適應(yīng)性強(qiáng)，當(dāng)航標(biāo)船航行在不同的航速和最大靜水航速24km/h進(jìn)行水深探測(cè)，測(cè)深儀均能準(zhǔn)確讀取水深數(shù)據(jù)。

6.結(jié)束語(yǔ)

本文通過對(duì)30米級(jí)C型航標(biāo)船測(cè)深儀換能器安裝方式的優(yōu)化，為同類型航標(biāo)船測(cè)深儀換能器的優(yōu)化提供參考依據(jù)，也為在建或續(xù)建船舶測(cè)深儀換能器安裝優(yōu)化提出了參考建議。