专利名称：水下测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水下测量装置，它用于水下冲坑与陡倾水底地形测量，更具体 说是通过本水下测量装置将传统水下测量的测量铅直水深转变为测量具有准确换算关 系的斜水深。
背景技术：
水利水电工程因泄射高速水流作用常在下游一定区域形成巨大冲坑，因水流与地质 条件的综合影响，冲坑常呈口小身大的瓮形，存在于建筑物基面高程以下，它的存在与 扩展，对水电工程安全构成潜在威胁，为掌握冲坑的扩展状态，通常要求在泄洪后进行 检查，但检查只能在水下进行。
目前工程上对开口区检査采用水下地形测量方法探测，往四周扩展部分采用潜水或 摄像方法检査。水下测量仪器由换能器与读数仪组成，换能器在水中测得声波发射至水 底与返回的传递时间后，由读数仪换算并显示成水深值，实现水下测量，能同时准确测 得坑口区水底形态，但由于此种方式只能在铅直方向进行，不能解决扩展区地形形态的 测量问题。工程实践证明，采用潜水方式检查扩展区地形状况，存在潜水员安全风险大， 且只能委托专门潜水部门进行，存在工程管理单位不能直接进行的实际困难，检查的及 时性受到限制，同时，检査结果只能由潜水员描述，不能准确得到周边扩展形态与参数， 是一种定性检查手段；水下摄像技术因摄像头不能准确定位，摄像结果也没 有具体扩展 参数。费用昂贵的潜水与摄像检査只能定性，不利于优化工程泄洪调度，更不利于指导 危险性冲坑的修复。
实用新型内容
针对现有技术的缺陷，为准确测量冲坑周边地形，本实用新型目的旨在提供一种 水下测量装置及进行坑内水下混凝土流态测量，并用于冲坑水下修复施工指导。
本实用新型采取的技术方案是， 一种水下测量装置，包括换能器与读数仪，其特 征在于，还有一包括支撑杆、转向控制杆及转轮的转向装置，所述支撑杆的上端设有读 数刻度区，支撑杆的下端垂直铰接于转轮中心轴线，所述转向控制杆的一端与转轮边缘 滚动连接，所述转向控制杆的另一端与支撑杆的读数刻度区滑动连接；所述换能器安装于转轮边缘。
所述转向控制杆与转轮边缘的连接点与安装于转轮边缘上的换能器位置呈90°圆心角。
所述转向控制杆上，其与支撑杆的读数刻度区滑动连接处设有读数指示标志。
根据实施例的优选方式为，所述支撑杆一端带有支绞，支绞与支撑杆垂直，支撑 杆通过支绞与转轮中心滚珠连接。所述转向控制杆的一端与转轮边缘滚动连接的具体结 构是，所述转向控制杆一端带支绞，支绞与转向控制杆垂直，转向控制杆通过支绞与转 轮边缘安装的滚珠连接。
本实用新型的工作原理是， 一种水下测量装置将传统水下测量换能器安装在转轮边 缘上，通过转轮可控转动，测量冲坑周边或陡倾区水下地形的装置，其特点是所述水下 测量装置包括由支撑杆、转向控制杆及转轮组成的转向装置；支撑杆一端与转轮中心连 接，且垂直于转轮中心轴线，支撑杆另一端锚贴读数刻度尺；所述转向控制杆一端与转 轮边缘滚动连接，另一端与支撑杆上的刻度尺区域滑动连接，且锚贴有读数指示标志。 转轮绕转轮中心自由旋转时，带动转轮边缘安装的换能器旋转到相应位置，同时，转向 控制杆一端随转轮转动，使得其另一端在支撑杆的刻度尺区域滑动，从而实现了将转角 换算成尺度变化反映在刻度尺上；转向控制杆与转轮边缘的连接点，和固定水下测量换 能器的边缘点成一定圆心角度，为了便于测试计算，该圆心角度优选为9(T 。
本实用新型所述水下测量装置能够准确得到坑内水下混凝土的周边扩展形态与参 数，进行定量检査；有利于优化工程泄洪调度和指导危险性冲坑的修复。本实用新型结 构简单、操作方便、测量准确、成本低并且应用领域广泛。
图1是水下测量装置的结构示意图2是实施例1中所述水下测量装置进行水下测量模式图； 图3是实施例1中所述水下测量装置测得的冲坑状态纵剖面图； 图4是实施例1中所述水下测量装置测得的冲坑状态横剖面图； 在上述附图中1——支撑杆2——转向控制杆3——转轮 4——换能器5——刻度尺6——水面
具体实施方式
本实用新型提供的水下测量装置包括支撑杆l、转向控制杆2、转轮3及刻度尺5， 换能器4为水下测量仪器。支撑杆l、转向控制杆2、转轮3用轻型铝合金加工制成， 刻度尺5用购买的钢尺改制。支撑杆l、转向控制杆2与转轮3用支绞配滚珠牢固连接 并旋转灵活，刻度尺5长度大于转轮直径5cm并锚固于转向控制杆2顶端中心点在支撑 杆l上的滑动区，换能器4固定于转轮边缘，与转向控制杆2于转轮边缘支绞点呈90 度圆心角，换能器声波发射方向与固定点切线垂直。
见附图l，转向控制杆顶端中心点A沿刻度尺下滑移动，则转轮绕中心O转动，在 B点与C点重合时则换能器4与D点重合，此时如支撑杆铅直，则水下测量装置实现了 通常的铅直水下测量模式，其它区段为倾角测量模式，即测得斜水深，在已知O点坐标 系与刻度换算的转角a时，则可得到冲坑周边相应水下地形点三维坐标。
冲坑测量模式见附图2，经过本实施例所述水下测量装置进行测量，测得冲坑形态 见附图3、 4。以上实施例水下测量装置具体操作方法及成果解算如下
1) 水下实际测程42m 70m，选择测程100m的换能器。
2) 经过对装置的理论分析，转轮3的半径与转向控制杆2的长度比应少于1/6，转 轮半径取0.2m，转向控制杆2的长度取1.4m，结合考虑到装置的结构要求与操作性， 支撑杆1长度取2.2m。
3) 断面在上下游方向及左右岸方向按2m间距布置，重复测得的资料作为水下测量 装置首次应用风险自验检测。
4) 开口区用常规水下地形测量方法进行测量，成果同时可用作水下测量装置成果 验证分析。
5) 以测得斜水深即记录刻度值方式，以测得足够的原始观测值作为工程修复方量 计算与测量精度分析。
4)成果解算设转轮中心坐标为Xo、 Yo、 Ho，转轮与X轴平行，以刻度值/(mm)
按公式换算倾角a- = jcgg"400 (其中ACOS为三角函数中的反余弦函数)后，利
200 , 用换能器测得到的水深S可得水下地形点三维坐标为
X=X。 + (S + 0,2)xsi認 H=//。 + (S + 0.2)xcosa
权利要求1、一种水下测量装置，包括换能器与读数仪，其特征在于，还有一包括支撑杆、转向控制杆及转轮的转向装置，所述支撑杆的上端设有读数刻度区，支撑杆的下端垂直铰接于转轮中心轴线，所述转向控制杆的一端与转轮边缘滚动连接，所述转向控制杆的另一端与支撑杆的读数刻度区滑动连接；所述换能器安装于转轮边缘。
2、 根据权利要求1所述水下测量装置，其特征在于，所述转向控制杆与转轮边缘 的连接点与转轮边缘上换能器的安装位置呈90。圆心角。
3、 根据权利要求1所述水下测量装置，其特征在于，所述转向控制杆上，与支撑 杆的读数刻度区滑动连接处设有读数指示标志。
4、 根据权利要求1-3之一所述水下测量装置，其特征在于，所述支撑杆的下端垂 直铰接于转轮中心轴线的具体结构是，所述支撑杆一端带有支绞，支绞与支撑杆垂直， 支撑杆通过支绞与转轮中心滚珠连接。
5、 根据权利要求1-3之一所述水下测量装置，其特征在于，所述转向控制杆的一 端与转轮边缘滚动连接的具体结构是，所述转向控制杆一端带支绞，支绞与转向控制杆 垂直，转向控制杆通过支绞与转轮边缘安装的滚珠连接。
专利摘要本实用新型涉及一种水下测量装置，包括换能器、读数仪和由支撑杆、转向控制杆及转轮的转向装置，所述支撑杆的上端设有读数刻度区，支撑杆的下端垂直铰接于转轮中心轴，所述转向控制杆的一端与转轮边缘安装的滚珠连接，转向控制杆另一端与支撑杆的读数刻度区滑动连接；所述换能器安装于转轮边缘。本实用新型所述水下测量装置能够准确得到坑内水下混凝土的周边扩展形态与参数，进行定量检查；有利于优化工程泄洪调度和指导危险性冲坑的修复。本实用新型结构简单、操作方便、测量准确、成本低并且应用领域广泛。
文档编号G01C13/00GK201378056SQ20092006393
公开日2010年1月6日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者谢年生, 谢新宇, 龚楚安 申请人:中国水电顾问集团中南勘测设计研究院
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