淺析30米級C型航標船測深儀換能器安裝方式優化

葉躍遠+劉智

摘 要：本文針對30米級C型航標船在航行中測深儀探測水深數據不準確的問題，對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行了分析，研制出“測深儀換能器電動升降裝置”的技術方案，成功使航標船在不同航速情況下測深儀均能準確讀取水深數據。

關鍵詞：30米級C型航標船 測深儀換能器 安裝方式 優化

1.概述

為了滿足長江電子航道圖系統正常運行，航標船擔負著電子航道圖河床地形數據的采集和日常航道養護水深的探測工作，30米級C型航標船測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，當航標船航行時， 測深儀工作進行水深探測作業。如圖1所示。

2.存在的問題

該類型的航標船為首壓浪船型，航行中因換能器受氣泡影響， 造成測深儀不能正確讀出水深數據，因此該船的水深探測功能不能滿足河床地形數據的采集和日常航道養護水深的探測工作需要。

3.解決方案

為發揮該類型航標船的水深探測功能，研究人員經過多次試驗，最終了解到讀數誤差的根本原因就在于船底紊流產生的空泡。如將測深儀的換能器伸出船底殼20cm左右，換能器遠離了紊流層，能正常接收聲波，就能采集到準確河床地形數據。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，航標船探測時測深儀的穩定性、準確性相對較高，能夠滿足采集到準確的河床地形數據。但是航標船每次出航時要安裝換能器，回航后要及時拆除換能器，該方式的缺點：安裝拆除頻繁，安裝拆除時需要人員較多，不好安裝和固定，耗時較多，航速較快時探測有抖動，影響探測精度，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，航標船探測時測深儀的穩定性、準確性相對較高，能夠滿足采集到準確的河床地形數據。但是航標船每次出航時，都要用手動的方式旋轉螺桿將換能器下降到水中預定位置，回航后要及時提升換能器到船殼內。該方式的缺點：出航、回航都要對換能器進行人工升降操作，換能器下降到水中的位置不準確，換能器安裝空間較小操作不方便，需要人員手工操作。

3.3船舯電動升降安裝方式

筆者針對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為電動升降方式。現淺述如下。

（1）為換能器升降增設控制系統。控制電路如圖6所示，

傳感升降機構如圖7、圖8、圖9所示，對航標船的航速與換能器升到水中的距離進行了研究，通過多次試驗，當換能器升到水中距船底殼10cm時，航速超過18km/h，測深儀讀取的數據不準確， 當換能器升到水中距船底殼大于15cm時，航速超過24km/h， 測深儀讀取的數據準確.改進后30米級C型航標船（渝道標211）探測時測深儀的穩定性、準確性相對較高，能夠滿足采集到準確的河床地形數據。航標船每次出航時，駕駛人員按住操作面板下降按鈕，換能器自動下降到位，回航后駕駛人員按住操作面板上升按鈕，換能器自動上升收回到位。

（2）換能器升降器系統準備。操作時合上直流電源DC24V空開和交流電源AC220V空開QS1，順時針方向旋轉拔起“急停”按鈕如圖10所示；“急停”中間繼電器KA01指示燈亮，系統準備就緒。

（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，電機開始反轉，測深儀換能器下降15cm，電機位置的“下降到位”接近開關指示燈亮，控制單元內部的“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，表示電機停止反轉換能器已經下降到位，水深探測作業可以開始。

（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，電機開始正轉，測深儀換能器上升15cm，電機位置的 “上升到位”接近開關指示燈亮，控制單元內部的“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，表示電機停止正轉換能器已經上升到位，水深探測作業已經結束。

（5）換能器升降器作業完成后操作。 按下“急停”操作按鈕。

4.電動升降換能器注意事項

（1）該系統操作升降時必須一直按住操作按鈕，直至相應動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）該系統電氣控制單元電路設計有互鎖功能，避免升降功能同時作用燒毀電機，只能每次單獨操作上升和下降。

（3）該系統電氣控制單元設計有電氣二次限位保護功能，當“上升到位”或“下降到位”失效時，電氣二次限位保護的“上限位KA02”和“下限位KA03”能夠起到相應的停止電機運轉作用，避免升降器裝置機械損壞，詳見升降器電機安裝位置和控制單元內。

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

5.電動升降換能器應用效果

（1）該系統穩定可靠，設置有二次限位保護和互鎖功能。

（2）操作升降簡單、方便，極大的減輕了職工出航時勞動強度，免除了安拆換能器或手動升降的繁瑣工作。

（3）解決了航標船完成電子航道圖河床地形數據的采集和日常航道養護水深的探測工作。

（4）適應性強，當航標船航行在不同的航速和最大靜水航速24km/h進行水深探測，測深儀均能準確讀取水深數據。

6.結束語

本文通過對30米級C型航標船測深儀換能器安裝方式的優化，為同類型航標船測深儀換能器的優化提供參考依據，也為在建或續建船舶測深儀換能器安裝優化提出了參考建議。