專利名稱：水下測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水下測量裝置，它用于水下沖坑與陡傾水底地形測量，更具體 說是通過本水下測量裝置將傳統(tǒng)水下測量的測量鉛直水深轉變?yōu)闇y量具有準確換算關 系的斜水深。
背景技術：
水利水電工程因泄射高速水流作用常在下游一定區(qū)域形成巨大沖坑，因水流與地質 條件的綜合影響，沖坑常呈口小身大的甕形，存在于建筑物基面高程以下，它的存在與 擴展，對水電工程安全構成潛在威脅，為掌握沖坑的擴展狀態(tài)，通常要求在泄洪后進行 檢查，但檢查只能在水下進行。
目前工程上對開口區(qū)檢査采用水下地形測量方法探測，往四周擴展部分采用潛水或 攝像方法檢査。水下測量儀器由換能器與讀數(shù)儀組成，換能器在水中測得聲波發(fā)射至水 底與返回的傳遞時間后，由讀數(shù)儀換算并顯示成水深值，實現(xiàn)水下測量，能同時準確測 得坑口區(qū)水底形態(tài)，但由于此種方式只能在鉛直方向進行，不能解決擴展區(qū)地形形態(tài)的 測量問題。工程實踐證明，采用潛水方式檢查擴展區(qū)地形狀況，存在潛水員安全風險大， 且只能委托專門潛水部門進行，存在工程管理單位不能直接進行的實際困難，檢查的及 時性受到限制，同時，檢査結果只能由潛水員描述，不能準確得到周邊擴展形態(tài)與參數(shù)， 是一種定性檢查手段；水下攝像技術因攝像頭不能準確定位，攝像結果也沒 有具體擴展 參數(shù)。費用昂貴的潛水與攝像檢査只能定性，不利于優(yōu)化工程泄洪調度，更不利于指導 危險性沖坑的修復。
實用新型內容
針對現(xiàn)有技術的缺陷，為準確測量沖坑周邊地形，本實用新型目的旨在提供一種 水下測量裝置及進行坑內水下混凝土流態(tài)測量，并用于沖坑水下修復施工指導。
本實用新型采取的技術方案是， 一種水下測量裝置，包括換能器與讀數(shù)儀，其特 征在于，還有一包括支撐桿、轉向控制桿及轉輪的轉向裝置，所述支撐桿的上端設有讀 數(shù)刻度區(qū)，支撐桿的下端垂直鉸接于轉輪中心軸線，所述轉向控制桿的一端與轉輪邊緣 滾動連接，所述轉向控制桿的另一端與支撐桿的讀數(shù)刻度區(qū)滑動連接；所述換能器安裝于轉輪邊緣。
所述轉向控制桿與轉輪邊緣的連接點與安裝于轉輪邊緣上的換能器位置呈90°圓心角。
所述轉向控制桿上，其與支撐桿的讀數(shù)刻度區(qū)滑動連接處設有讀數(shù)指示標志。
根據(jù)實施例的優(yōu)選方式為，所述支撐桿一端帶有支絞，支絞與支撐桿垂直，支撐 桿通過支絞與轉輪中心滾珠連接。所述轉向控制桿的一端與轉輪邊緣滾動連接的具體結 構是，所述轉向控制桿一端帶支絞，支絞與轉向控制桿垂直，轉向控制桿通過支絞與轉 輪邊緣安裝的滾珠連接。
本實用新型的工作原理是， 一種水下測量裝置將傳統(tǒng)水下測量換能器安裝在轉輪邊 緣上，通過轉輪可控轉動，測量沖坑周邊或陡傾區(qū)水下地形的裝置，其特點是所述水下 測量裝置包括由支撐桿、轉向控制桿及轉輪組成的轉向裝置；支撐桿一端與轉輪中心連 接，且垂直于轉輪中心軸線，支撐桿另一端錨貼讀數(shù)刻度尺；所述轉向控制桿一端與轉 輪邊緣滾動連接，另一端與支撐桿上的刻度尺區(qū)域滑動連接，且錨貼有讀數(shù)指示標志。 轉輪繞轉輪中心自由旋轉時，帶動轉輪邊緣安裝的換能器旋轉到相應位置，同時，轉向 控制桿一端隨轉輪轉動，使得其另一端在支撐桿的刻度尺區(qū)域滑動，從而實現(xiàn)了將轉角 換算成尺度變化反映在刻度尺上；轉向控制桿與轉輪邊緣的連接點，和固定水下測量換 能器的邊緣點成一定圓心角度，為了便于測試計算，該圓心角度優(yōu)選為9(T 。
本實用新型所述水下測量裝置能夠準確得到坑內水下混凝土的周邊擴展形態(tài)與參 數(shù)，進行定量檢査；有利于優(yōu)化工程泄洪調度和指導危險性沖坑的修復。本實用新型結 構簡單、操作方便、測量準確、成本低并且應用領域廣泛。
圖1是水下測量裝置的結構示意圖2是實施例1中所述水下測量裝置進行水下測量模式圖； 圖3是實施例1中所述水下測量裝置測得的沖坑狀態(tài)縱剖面圖； 圖4是實施例1中所述水下測量裝置測得的沖坑狀態(tài)橫剖面圖； 在上述附圖中1——支撐桿2——轉向控制桿3——轉輪 4——換能器5——刻度尺6——水面
具體實施方式
本實用新型提供的水下測量裝置包括支撐桿l、轉向控制桿2、轉輪3及刻度尺5， 換能器4為水下測量儀器。支撐桿l、轉向控制桿2、轉輪3用輕型鋁合金加工制成， 刻度尺5用購買的鋼尺改制。支撐桿l、轉向控制桿2與轉輪3用支絞配滾珠牢固連接 并旋轉靈活，刻度尺5長度大于轉輪直徑5cm并錨固于轉向控制桿2頂端中心點在支撐 桿l上的滑動區(qū)，換能器4固定于轉輪邊緣，與轉向控制桿2于轉輪邊緣支絞點呈90 度圓心角，換能器聲波發(fā)射方向與固定點切線垂直。
見附圖l，轉向控制桿頂端中心點A沿刻度尺下滑移動，則轉輪繞中心O轉動，在 B點與C點重合時則換能器4與D點重合，此時如支撐桿鉛直，則水下測量裝置實現(xiàn)了 通常的鉛直水下測量模式，其它區(qū)段為傾角測量模式，即測得斜水深，在已知O點坐標 系與刻度換算的轉角a時，則可得到沖坑周邊相應水下地形點三維坐標。
沖坑測量模式見附圖2，經過本實施例所述水下測量裝置進行測量，測得沖坑形態(tài) 見附圖3、 4。以上實施例水下測量裝置具體操作方法及成果解算如下
1) 水下實際測程42m 70m，選擇測程100m的換能器。
2) 經過對裝置的理論分析，轉輪3的半徑與轉向控制桿2的長度比應少于1/6，轉 輪半徑取0.2m，轉向控制桿2的長度取1.4m，結合考慮到裝置的結構要求與操作性， 支撐桿1長度取2.2m。
3) 斷面在上下游方向及左右岸方向按2m間距布置，重復測得的資料作為水下測量 裝置首次應用風險自驗檢測。
4) 開口區(qū)用常規(guī)水下地形測量方法進行測量，成果同時可用作水下測量裝置成果 驗證分析。
5) 以測得斜水深即記錄刻度值方式，以測得足夠的原始觀測值作為工程修復方量 計算與測量精度分析。
4)成果解算設轉輪中心坐標為Xo、 Yo、 Ho，轉輪與X軸平行，以刻度值/(mm)
按公式換算傾角a- = jcgg"400 (其中ACOS為三角函數(shù)中的反余弦函數(shù))后，利
200 , 用換能器測得到的水深S可得水下地形點三維坐標為
X=X。 + (S + 0,2)xsi認 H=//。 + (S + 0.2)xcosa
權利要求1、一種水下測量裝置，包括換能器與讀數(shù)儀，其特征在于，還有一包括支撐桿、轉向控制桿及轉輪的轉向裝置，所述支撐桿的上端設有讀數(shù)刻度區(qū)，支撐桿的下端垂直鉸接于轉輪中心軸線，所述轉向控制桿的一端與轉輪邊緣滾動連接，所述轉向控制桿的另一端與支撐桿的讀數(shù)刻度區(qū)滑動連接；所述換能器安裝于轉輪邊緣。
2、 根據(jù)權利要求1所述水下測量裝置，其特征在于，所述轉向控制桿與轉輪邊緣 的連接點與轉輪邊緣上換能器的安裝位置呈90。圓心角。
3、 根據(jù)權利要求1所述水下測量裝置，其特征在于，所述轉向控制桿上，與支撐 桿的讀數(shù)刻度區(qū)滑動連接處設有讀數(shù)指示標志。
4、 根據(jù)權利要求1-3之一所述水下測量裝置，其特征在于，所述支撐桿的下端垂 直鉸接于轉輪中心軸線的具體結構是，所述支撐桿一端帶有支絞，支絞與支撐桿垂直， 支撐桿通過支絞與轉輪中心滾珠連接。
5、 根據(jù)權利要求1-3之一所述水下測量裝置，其特征在于，所述轉向控制桿的一 端與轉輪邊緣滾動連接的具體結構是，所述轉向控制桿一端帶支絞，支絞與轉向控制桿 垂直，轉向控制桿通過支絞與轉輪邊緣安裝的滾珠連接。
專利摘要本實用新型涉及一種水下測量裝置，包括換能器、讀數(shù)儀和由支撐桿、轉向控制桿及轉輪的轉向裝置，所述支撐桿的上端設有讀數(shù)刻度區(qū)，支撐桿的下端垂直鉸接于轉輪中心軸，所述轉向控制桿的一端與轉輪邊緣安裝的滾珠連接，轉向控制桿另一端與支撐桿的讀數(shù)刻度區(qū)滑動連接；所述換能器安裝于轉輪邊緣。本實用新型所述水下測量裝置能夠準確得到坑內水下混凝土的周邊擴展形態(tài)與參數(shù)，進行定量檢查；有利于優(yōu)化工程泄洪調度和指導危險性沖坑的修復。本實用新型結構簡單、操作方便、測量準確、成本低并且應用領域廣泛。
文檔編號G01C13/00GK201378056SQ20092006393
公開日2010年1月6日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權日2009年4月3日
發(fā)明者謝年生, 謝新宇, 龔楚安 申請人:中國水電顧問集團中南勘測設計研究院