CN114655356A - 一种海上波浪测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海上波浪测量装置，涉及波浪测量领域。该海上波浪测量装置包括基座、主支架、自平衡结构和波浪检测元件，主支架与基座活动连接，主支架具有收回状态和工作状态，在收回状态时，主支架收起至船体的内侧；在工作状态时，主支架向船外方向伸展，以使波浪检测元件伸出至船体的外侧；自平衡结构包括连接件和安装座，连接件与主支架铰接相连，安装座与连接件铰接相连，连接件的铰接轴线与安装座的铰接轴线呈交叉布置；波浪检测元件设置于安装座上，波浪检测元件的重心位于连接件的铰接轴线和安装座的铰接轴线的下侧。确保了波浪检测元件的检测方向保持在重力方向上，从而避免了母船姿态对测量结果的影响，保证了海上波浪的测量精度。

Description

一种海上波浪测量装置

技术领域

本发明涉及波浪测量技术领域，特别是涉及一种海上波浪测量装置。

背景技术

船舶在海上航行时，波浪对工作艇、海上浮标等海上设备的收放作业影响大。为了确保工作人员及设备的安全，通常需要专门的波浪测量***，来实时监控海面波浪的情况。

现有海上波浪检测传感器一般采用雷达测距仪，利用水面反射信号原理来测量波浪的高度，避免了海浪对设备产生冲击腐蚀作用，便于连续地监测波浪。具体为，通过雷达测距仪向水面发射微波信号，然后接收由水面反射回来的微波信号，得到发射信号与接收信号的时差，根据时差计算出波浪传感器与水面的距离；已知波浪传感器在船上的安装高度，减去测量出的距离，从而得到海上波浪的实际高度。

但是，由于受到海上波浪及海风的影响，母船会发生横摇、纵摇等运动，若波浪传感器固定在母船上，传感器收发信号的方向会随母船摇摆而倾斜于水面。因此，母船姿态对测量结果的影响较大，无法保证海上波浪的测量精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种海上波浪测量装置，以解决母船姿态对测量结果的影响较大，无法保证海上波浪的测量精度的问题。

本发明的海上波浪测量装置的技术方案为：

海上波浪测量装置包括基座、主支架、自平衡结构和波浪检测元件，所述基座用于固定安装于船体上，所述主支架与所述基座活动连接，所述自平衡结构和所述波浪检测元件分别安装于所述主支架上；

所述主支架具有收回状态和工作状态，在收回状态时，所述主支架收起至船体的内侧；在工作状态时，所述主支架向船外方向伸展，以使所述波浪检测元件伸出至船体的外侧；

所述自平衡结构包括连接件和安装座，所述连接件与所述主支架铰接相连，所述安装座与所述连接件铰接相连，所述连接件的铰接轴线与所述安装座的铰接轴线呈交叉布置；

所述波浪检测元件设置于所述安装座上，所述波浪检测元件的重心位于所述连接件的铰接轴线和所述安装座的铰接轴线的下侧。

进一步的，所述连接件为圆环连接件，所述圆环连接件与所述主支架之间设有两个第一铰链，两个所述第一铰链位于所述圆环连接件的第一直径方向上；

所述圆环连接件与所述安装座之间设有两个第二铰链，两个所述第二铰链位于所述圆环连接件的第二直径方向上。

进一步的，两个所述第一铰链、两个所述第二铰链均设置于所述圆环连接件的外部，且所述圆环连接件的第一直径方向与所述圆环连接件的第二直径方向垂直相交。

进一步的，所述安装座为U形安装座，所述U形安装座的开口朝上连接于所述圆环连接件上，两个所述第二铰链分别设置于所述U形安装座与所述圆环连接件之间；

所述圆环连接件与所述U形安装座的底边呈上下间隔设置，所述波浪检测元件固定装配于所述U形安装座的底边上。

进一步的，所述第一铰链、所述第二铰链均为可锁紧式铰链结构。

进一步的，所述主支架铰接安装于所述基座的上侧，且所述主支架的铰接轴线沿水平方向延伸设置，所述基座与所述主支架之间连接有驱动器。

进一步的，所述主支架靠近所述基座的一端设有尾部铰链，所述驱动器的端部与所述尾部铰链相连，所述主支架远离所述基座的一端设有容置槽，所述自平衡结构设置于所述容置槽的槽口处。

进一步的，所述主支架包括第一支臂、第二支臂和中间板，所述第一支臂与所述第二支臂平行间隔布置，所述中间板固定连接于所述第一支臂与所述第二支臂之间，所述第一支臂与所述第二支臂之间的间隔部分形成所述容置槽。

进一步的，所述第一支臂和所述第二支臂的结构相同，所述第一支臂的轮廓形状为钝角三角形；

所述主支架的铰接轴线对应于所述第一支臂的钝角位置，所述连接件的铰接轴线对应于所述第一支臂的一个锐角位置，所述尾部铰链对应于所述第一支臂的另一个锐角位置。

进一步的，所述主支架还包括U形板，所述U形板固定连接于所述第一支臂和所述第二支臂之间，所述中间板上还连接有挡止板，所述挡止板的边缘中部设有挡止缺口；

所述安装座上还设置有活动插销，在收回状态时，所述自平衡结构处于所述U形板的卡口内，所述活动插销插装于所述U形板的外侧，且所述波浪检测元件与所述挡止缺口挡止配合。

有益效果：该海上波浪测量装置采用基座、主支架、自平衡结构和波浪检测元件的设计形式，整个测量装置通过基座固定安装于船体上，主支架与基座活动连接，根据使用需求可将主支架调整至收回状态或工作状态；如需检测时，将主支架调节至向船外方向伸展，并使主支架上的波浪检测元件伸出至船体的外侧，以便于波浪检测元件能够直接对海面发射信号以及接收海面反射的信号；检测完成后，可将主支架收起至船体的内侧，避免波浪检测元件出现意外损坏的情况。

其中，自平衡结构包括与主支架铰接相连的连接件，以及与连接件铰接相连的安装座，而且，连接件的铰接轴线与安装座的铰接轴线呈交叉布置，在波浪检测元件的重力作用下，连接件可消除绕其铰接轴线方向上的摇晃运动，安装座可消除绕其铰接轴线方向上的摇晃运动，连接件与安装座相互叠加能够抵消船体纵摇、横摇对波浪检测元件的影响，确保了波浪检测元件的检测方向保持在重力方向上，从而避免了母船姿态对测量结果的影响，保证了海上波浪的测量精度。

附图说明

图1为本发明的海上波浪测量装置的具体实施例中海上波浪测量装置的立体示意图；

图2为图1中海上波浪测量装置的主视示意图；

图3为图1中海上波浪测量装置的俯视示意图；

图4为图1中海上波浪测量装置的右视示意图；

图5为本发明的海上波浪测量装置的具体实施例中海上波浪测量装置由工作状态至收回状态的转换示意图。

图中：1－基座、10－驱动器、2－主支架、20－容置槽、21－第一支臂、22－第二支臂、23－中间板、24－尾部铰链、25－U形板；

3－自平衡结构、31－圆环连接件、32－U形安装座、33－第一铰链、34－第二铰链、4－波浪检测元件、5－信号转换盒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的海上波浪测量装置的具体实施例1，如图1至图5所示，海上波浪测量装置包括基座1、主支架2、自平衡结构3和波浪检测元件4，基座1用于固定安装于船体上，主支架2与基座1活动连接，自平衡结构3和波浪检测元件4分别安装于主支架2上；主支架2具有收回状态和工作状态，在收回状态时，主支架2收起至船体的内侧；在工作状态时，主支架2向船外方向伸展，以使波浪检测元件4伸出至船体的外侧。

自平衡结构3包括连接件和安装座，连接件与主支架2铰接相连，安装座与连接件铰接相连，连接件的铰接轴线与安装座的铰接轴线呈交叉布置；波浪检测元件4设置于安装座上，波浪检测元件4的重心位于连接件的铰接轴线和安装座的铰接轴线的下侧。

该海上波浪测量装置采用基座1、主支架2、自平衡结构3和波浪检测元件4的设计形式，整个测量装置通过基座1固定安装于船体上，主支架2与基座1活动连接，根据使用需求可将主支架2调整至收回状态或工作状态；如需检测时，将主支架2调节至向船外方向伸展，并使主支架2上的波浪检测元件4伸出至船体的外侧，以便于波浪检测元件4能够直接对海面发射信号以及接收海面反射的信号；检测完成后，可将主支架2收起至船体的内侧，避免波浪检测元件4出现意外损坏的情况。

其中，自平衡结构3包括与主支架2铰接相连的连接件，以及与连接件铰接相连的安装座，而且，连接件的铰接轴线与安装座的铰接轴线呈交叉布置，在波浪检测元件4的重力作用下，连接件可消除绕其铰接轴线方向上的摇晃运动，安装座可消除绕其铰接轴线方向上的摇晃运动，连接件与安装座相互叠加能够抵消船体纵摇、横摇对波浪检测元件4的影响，确保了波浪检测元件4的检测方向保持在重力方向上，从而避免了母船姿态对测量结果的影响，保证了海上波浪的测量精度。

在本实施例中，连接件为圆环连接件31，圆环连接件31与主支架2之间设有两个第一铰链33，两个第一铰链33位于圆环连接件31的第一直径方向上；相对应的，圆环连接件31与安装座之间设有两个第二铰链34，两个第二铰链位34于圆环连接件31的第二直径方向上。并且，两个第一铰链33、两个第二铰链34均设置于圆环连接件31的外部，且圆环连接件31的第一直径方向与圆环连接件31的第二直径方向垂直相交。

通过两个第一铰链33使得圆环连接件31与主支架2之间形成铰接连接，通过两个第二铰链位34使得安装座与圆环连接件31之间形成铰接连接。具体的，第一铰链33对应圆环连接件31的第一直径方向与第二铰链位34对应圆环连接件31的第二直径方向垂直相交，避免了安装座与主支架2发生干涉的情况，确保有效地消除因船体纵摇、横摇而引起波浪检测元件4的检测方向变化。

其中，安装座为U形安装座32，U形安装座32的开口朝上连接于圆环连接件31上，两个第二铰链34分别设置于U形安装座32与圆环连接件31之间；圆环连接件31与U形安装座32的底边呈上下间隔设置，波浪检测元件4固定装配于U形安装座32的底边上。并且，波浪检测元件4位于U形安装座32的底边下侧，U形安装座32的底边上侧设置有信号转换盒5，信号转换盒5与波浪检测元件4电连接，信号转换盒5处于圆环连接件31和U形安装座32构造出的容纳空间中，防止各部件之间发生干涉碰撞的问题。

在本实施例中，主支架2铰接安装于基座1的上侧，且主支架2的铰接轴线沿水平方向延伸设置，基座1与主支架2之间连接有驱动器。具体的，基座1为槽型钢，驱动器10为液压油缸，基座1呈上下延伸焊接固定于船体上，主支架2靠近基座1的一端设有尾部铰链24，驱动器10的端部与尾部铰链24相连，主支架2远离基座1的一端设有容置槽20，自平衡结构3设置于主支架2的容置槽20的槽口处。在工作状态时，主支架2处于水平内延伸布置，此时，主支架2与基座1之间形成96°夹角；在收回状态时，主支架2在竖直方向延伸布置。

作为进一步的优选方案，主支架2包括第一支臂21、第二支臂22和中间板23，第一支臂21与第二支臂22平行间隔布置，中间板23固定连接于第一支臂21与第二支臂22之间，第一支臂21与第二支臂22之间的间隔部分形成容置槽20。通过中间板23使第一支臂21与第二支臂22形成了整体构件，保证了主支架2的结构稳定性和可靠性。

具体的，第一支臂21和第二支臂22的结构相同，第一支臂21的轮廓形状为钝角三角形；主支架2的铰接轴线对应于第一支臂21的钝角位置，连接件的铰接轴线对应于第一支臂21的一个锐角位置，尾部铰链24对应于第一支臂21的另一个锐角位置。并且，第一支臂21上对应尾部铰链24的一边长度大于第一支臂21对应连接件的铰接轴线的另一边长度，保证了主支架2在工作状态时具有足够的向外悬伸长度。

而且，第一铰链33、第二铰链34均为可锁紧式铰链结构。具体的，以第一铰链33为例，其包括中间轴、固定套和锁紧螺栓，固定套与圆环连接件31固定相连，中间轴连接于第一支臂21的端部、第二支臂22的端部或者U形安装座32上，且中间轴转动插装于固定套中，固定套上开设有径向螺纹孔，锁紧螺栓螺纹安装于径向螺纹孔中，通过旋拧锁紧螺栓以紧固或松开中间轴，实现了对铰链的锁紧和解锁调节，确保在收回状态时能够有效地锁紧固定自平衡结构。

另外，主支架1还包括U形板25，U形板25固定连接于第一支臂21和第二支臂22之间，中间板23上还连接有挡止板，挡止板的边缘中部设有挡止缺口，U形板25位于中间板23的外侧，挡止板处于中间23的内侧；安装座上还设置有活动插销(图中未示出)，活动插销类似于门闩设计，活动插销设置于U形安装座32的外侧壁上，且活动插销的插装方向呈竖向延伸。在收回状态时，自平衡结构3处于U形板25的卡口内，活动插销插装于U形板25的外侧，且波浪检测元件4与挡止缺口挡止配合，从而能够稳定、可靠地固定波浪检测元件4。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海上波浪测量装置，其特征是，包括基座、主支架、自平衡结构和波浪检测元件，所述基座用于固定安装于船体上，所述主支架与所述基座活动连接，所述自平衡结构和所述波浪检测元件分别安装于所述主支架上；

所述主支架具有收回状态和工作状态，在收回状态时，所述主支架收起至船体的内侧；在工作状态时，所述主支架向船外方向伸展，以使所述波浪检测元件伸出至船体的外侧；

所述自平衡结构包括连接件和安装座，所述连接件与所述主支架铰接相连，所述安装座与所述连接件铰接相连，所述连接件的铰接轴线与所述安装座的铰接轴线呈交叉布置；

所述波浪检测元件设置于所述安装座上，所述波浪检测元件的重心位于所述连接件的铰接轴线和所述安装座的铰接轴线的下侧。

2.根据权利要求1所述的海上波浪测量装置，其特征是，所述连接件为圆环连接件，所述圆环连接件与所述主支架之间设有两个第一铰链，两个所述第一铰链位于所述圆环连接件的第一直径方向上；

所述圆环连接件与所述安装座之间设有两个第二铰链，两个所述第二铰链位于所述圆环连接件的第二直径方向上。

3.根据权利要求2所述的海上波浪测量装置，其特征是，两个所述第一铰链、两个所述第二铰链均设置于所述圆环连接件的外部，且所述圆环连接件的第一直径方向与所述圆环连接件的第二直径方向垂直相交。

4.根据权利要求3所述的海上波浪测量装置，其特征是，所述安装座为U形安装座，所述U形安装座的开口朝上连接于所述圆环连接件上，两个所述第二铰链分别设置于所述U形安装座与所述圆环连接件之间；

所述圆环连接件与所述U形安装座的底边呈上下间隔设置，所述波浪检测元件固定装配于所述U形安装座的底边上。

5.根据权利要求2所述的海上波浪测量装置，其特征是，所述第一铰链、所述第二铰链均为可锁紧式铰链结构。

6.根据权利要求1至5任一项所述的海上波浪测量装置，其特征是，所述主支架铰接安装于所述基座的上侧，且所述主支架的铰接轴线沿水平方向延伸设置，所述基座与所述主支架之间连接有驱动器。

7.根据权利要求6所述的海上波浪测量装置，其特征是，所述主支架靠近所述基座的一端设有尾部铰链，所述驱动器的端部与所述尾部铰链相连，所述主支架远离所述基座的一端设有容置槽，所述自平衡结构设置于所述容置槽的槽口处。

8.根据权利要求7所述的海上波浪测量装置，其特征是，所述主支架包括第一支臂、第二支臂和中间板，所述第一支臂与所述第二支臂平行间隔布置，所述中间板固定连接于所述第一支臂与所述第二支臂之间，所述第一支臂与所述第二支臂之间的间隔部分形成所述容置槽。

9.根据权利要求8所述的海上波浪测量装置，其特征是，所述第一支臂和所述第二支臂的结构相同，所述第一支臂的轮廓形状为钝角三角形；

所述主支架的铰接轴线对应于所述第一支臂的钝角位置，所述连接件的铰接轴线对应于所述第一支臂的一个锐角位置，所述尾部铰链对应于所述第一支臂的另一个锐角位置。

10.根据权利要求8所述的海上波浪测量装置，其特征是，所述主支架还包括U形板，所述U形板固定连接于所述第一支臂和所述第二支臂之间，所述中间板上还连接有挡止板，所述挡止板的边缘中部设有挡止缺口；

所述安装座上还设置有活动插销，在收回状态时，所述自平衡结构处于所述U形板的卡口内，所述活动插销插装于所述U形板的外侧，且所述波浪检测元件与所述挡止缺口挡止配合。

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