浅析30米级C型航标船测深仪换能器安装方式优化

叶跃远+刘智

摘 要：本文针对30米级C型航标船在航行中测深仪探测水深数据不准确的问题，对目前采用的船舷固定安装方式、船舯部人工升降安装方式进行了分析，研制出“测深仪换能器电动升降装置”的技术方案，成功使航标船在不同航速情况下测深仪均能准确读取水深数据。

关键词：30米级C型航标船 测深仪换能器 安装方式 优化

1.概述

为了满足长江电子航道图系统正常运行，航标船担负着电子航道图河床地形数据的采集和日常航道养护水深的探测工作，30米级C型航标船测深仪的换能器安装在船舯部船员室，通过舱底管道固定在船底壳内，当航标船航行时， 测深仪工作进行水深探测作业。如图1所示。

2.存在的问题

该类型的航标船为首压浪船型，航行中因换能器受气泡影响， 造成测深仪不能正确读出水深数据，因此该船的水深探测功能不能满足河床地形数据的采集和日常航道养护水深的探测工作需要。

3.解决方案

为发挥该类型航标船的水深探测功能，研究人员经过多次试验，最终了解到读数误差的根本原因就在于船底紊流产生的空泡。如将测深仪的换能器伸出船底壳20cm左右，换能器远离了紊流层，能正常接收声波，就能采集到准确河床地形数据。目前换能器的安装方式有两种：一是船舷安装方式，二是船舯人工升降安装方式。两种方式虽解决了读数精度问题，但都还存在着一些不足之处。

3.1船舷安装方式

船舷边安装换能器如图2、图3、图4所示，航标船探测时测深仪的稳定性、准确性相对较高，能够满足采集到准确的河床地形数据。但是航标船每次出航时要安装换能器，回航后要及时拆除换能器，该方式的缺点：安装拆除频繁，安装拆除时需要人员较多，不好安装和固定，耗时较多，航速较快时探测有抖动，影响探测精度，船舶相互间碰撞易损坏换能器，影响船的容貌。

3.2船舯人工升降安装方式

人工升降换能器如图5所示，航标船探测时测深仪的稳定性、准确性相对较高，能够满足采集到准确的河床地形数据。但是航标船每次出航时，都要用手动的方式旋转螺杆将换能器下降到水中预定位置，回航后要及时提升换能器到船壳内。该方式的缺点：出航、回航都要对换能器进行人工升降操作，换能器下降到水中的位置不准确，换能器安装空间较小操作不方便，需要人员手工操作。

3.3船舯电动升降安装方式

笔者针对船舷安装和人工升降安装方式存在的不足，采取将换能器由人工固定或人工升降改进为电动升降方式。现浅述如下。

（1）为换能器升降增设控制系统。控制电路如图6所示，

傳感升降机构如图7、图8、图9所示，对航标船的航速与换能器升到水中的距离进行了研究，通过多次试验，当换能器升到水中距船底壳10cm时，航速超过18km/h，测深仪读取的数据不准确， 当换能器升到水中距船底壳大于15cm时，航速超过24km/h， 测深仪读取的数据准确.改进后30米级C型航标船（渝道标211）探测时测深仪的稳定性、准确性相对较高，能够满足采集到准确的河床地形数据。航标船每次出航时，驾驶人员按住操作面板下降按钮，换能器自动下降到位，回航后驾驶人员按住操作面板上升按钮，换能器自动上升收回到位。

（2）换能器升降器系统准备。操作时合上直流电源DC24V空开和交流电源AC220V空开QS1，顺时针方向旋转拔起“急停”按钮如图10所示；“急停”中间继电器KA01指示灯亮，系统准备就绪。

（3）换能器升降器下降操作。按住操作面板“下降”按钮，控制单元内部的“允许下降”中间继电器KA07线圈吸合指示灯亮，“下降”中间继电器KM02线圈吸合指示灯亮，电机开始反转，测深仪换能器下降15cm，电机位置的“下降到位”接近开关指示灯亮，控制单元内部的“下降到位”中间继电器KA05线圈吸合指示灯亮，操作面板“下降”按钮绿色指示灯常亮，表示电机停止反转换能器已经下降到位，水深探测作业可以开始。

（4）换能器升降器上升操作。住操作面板“上升”按钮，控制单元内部的“允许上升”中间继电器KA06线圈吸合指示灯亮，“上升”中间继电器KM01线圈吸合指示灯亮，电机开始正转，测深仪换能器上升15cm，电机位置的 “上升到位”接近开关指示灯亮，控制单元内部的“上升到位”中间继电器KA04线圈吸合指示灯亮，操作面板“上升”按钮绿色指示灯常亮，表示电机停止正转换能器已经上升到位，水深探测作业已经结束。

（5）换能器升降器作业完成后操作。 按下“急停”操作按钮。

4.电动升降换能器注意事项

（1）该系统操作升降时必须一直按住操作按钮，直至相应动作按钮绿色指示灯常亮表示换能器升降到位，中间任何位置停止指示灯不亮。

（2）该系统电气控制单元电路设计有互锁功能，避免升降功能同时作用烧毁电机，只能每次单独操作上升和下降。

（3）该系统电气控制单元设计有电气二次限位保护功能，当“上升到位”或“下降到位”失效时，电气二次限位保护的“上限位KA02”和“下限位KA03”能够起到相应的停止电机运转作用，避免升降器装置机械损坏，详见升降器电机安装位置和控制单元内。

（4）该系统必须同时供给直流电源DC24V和交流电源AC220V才能够正常工作。

5.电动升降换能器应用效果

（1）该系统稳定可靠，设置有二次限位保护和互锁功能。

（2）操作升降简单、方便，极大的减轻了职工出航时劳动强度，免除了安拆换能器或手动升降的繁琐工作。

（3）解决了航标船完成电子航道图河床地形数据的采集和日常航道养护水深的探测工作。

（4）适应性强，当航标船航行在不同的航速和最大静水航速24km/h进行水深探测，测深仪均能准确读取水深数据。

6.结束语

本文通过对30米级C型航标船测深仪换能器安装方式的优化，为同类型航标船测深仪换能器的优化提供参考依据，也为在建或续建船舶测深仪换能器安装优化提出了参考建议。