[發明專利]一種沉管拖航導航系統

在審

• 申請號: 201710174149.5
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106864692A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 林鳴;劉兆權;張超;季浩華;孫陽陽;鎖旭宏;陶振杰;張秀振;王強;徐良;宋江偉;成益品
• 申請（專利權）人: 中交第一航務工程局有限公司;中交一航局第二工程有限公司
• 主分類號: B63B49/00
• 分類號: B63B49/00
• 代理公司: 四川力久律師事務所51221
• 代理人: 王蕓,劉童笛

技術領域

本發明涉及水底隧道工程，特別是一種沉管拖航導航系統。

背景技術

水底隧道作為重要的水域跨域交通基礎設施形式，因其對航運的影響小，被普遍認為是跨越航運繁忙水域的第一選擇，而在水底隧道建造領域中以沉管隧道最為常見，沉管隧道是先在岸邊深塢預制沉管，再由托輪將沉管浮運至目標安裝位置后沉水安裝的方式建成；但是，在一些水深較淺的區域，一些大體積的沉管（如高10米以上、寬40米以上、長100以上的沉管）不易在自然水深的情況下由深塢浮運至目標安裝位置（如水深小于10米或略深于10米時），這時，通常需要在深塢和目標安裝位置之間的水底挖一條溝槽（該溝槽寬度適當大于沉管寬度，深度需滿足沉管浮運要求），然后讓拖輪拉著與安裝船固定在一起的沉管沿著這條溝槽形成的航道浮運至目標安裝位置；但是在一些氣象水文條件比較惡劣的水域中，沉管在浮運過程中很容易因為各種因素影響偏離預先挖好的溝槽水道，從而給浮運造成不必要的麻煩。

應注意的是，一段沉管又可稱為沉管的一個管節。

發明內容

本發明的發明目的在于克服沉管浮運過程中，因為惡劣氣象水文及其他原因導致的沉管偏離預設溝槽水道的問題，提供一種能夠實時監控沉管位置，進而控制沉管前行路線的拖航導航系統。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種沉管拖航導航系統，包括，

主定位裝置，設置在安裝船上，用于精確定位安裝船與沉管的位置；所述定位裝置的定位精度在10米以內；

無線通信裝置，設置在安裝船及拖輪上，用于安裝船與拖輪之間的通信；

處理模塊，與主定位裝置及無線通信裝置連接，用于接收、展示安裝船的定位信息及拖輪通過無線通信模塊發送來的信息。

進一步的，所述拖輪上設置有從定位裝置，所述從定位裝置通過無線通信裝置將自身的定位信息傳輸至處理模塊。

施工時，先在深塢將安裝船與沉管固定安裝，眾所周知的是，沉管與安裝船的體積并不完全一致，因此需在深塢內先將安裝船與沉管相對位置測定（如將安裝船與沉管四個角的相對位置測定），一個以上的拖輪將與安裝船固定在一起的沉管通過預設的航道從深塢拉向預設安裝位置，預設航道是根據沉管的長、寬、高對水底進行處理過的水底溝槽或經過事先探測滿足沉管浮運條件的水道；工作人員實時觀察主定位裝置的定位信息，并根據該定位信息與預設航道的符合度指揮各個拖輪運行。

進一步的，所述處理模塊包括顯示裝置，所述顯示裝置用于以畫面的形式顯現預設航道、安裝船以及拖輪的具體位置。工作人員可通過顯示裝置直觀的觀察安裝船、拖輪、預設航道的相對關系，從而根據實際位置調整各個拖輪運行方向。

優選的，所述定位裝置為GPS定位裝置或北斗定位裝置。

眾所周知，在氣象水文較復雜的水域，自身沒有動力的安裝船及沉管的運行路線不僅受到拖輪的影響，同樣會受到水流、風向等其他因素的影響，因此為了使得沉管能夠順利沿預設航道運行，一些實施例中，所述沉管拖航導航系統還包括水流監測裝置；所述水流監測裝置包括用于監控沉管剖面流參數的流速儀、與流速儀連接的浮標、與流速儀連接并轉發流速儀的數據至處理模塊的無線通信裝置。

進一步的，所述沉管拖航導航系統還包括風監測裝置，所述風監測裝置包括設置在水平面上的風速儀、與風速儀連接并轉發風速儀測量的數據至處理模塊的無線通信裝置。

進一步的，所述沉管拖航導航系統還包括波浪監測裝置，所述波浪監測裝置包括波浪監測儀器、與波浪監測儀器連接并轉發波浪監測儀器的數據至處理模塊的無線通信裝置。

同時，由于在大體量的沉管進行浮運時，需要不止一艘的拖輪進行拖拉，這樣，各個拖輪之間對沉管的拉力均衡性就需要進行綜合考慮，在此基礎上，所述沉管拖航導航系統還包括管節外力監測裝置，所述管節外力監測裝置包括布置在管節系纜點、用于監控沉管管節系纜點的纜力的一個以上索力測試傳感器，與索力測試傳感器連接的數據采集儀，與數據采集儀連接的將其采集的數據轉發至處理模塊的無線通信裝置。

進一步的，所述沉管拖航導航系統還包括管節內力監測裝置，所述管節內力監測裝置包括用于監控施工過程中的管節內部鋼筋應力變化的一個以上鋼筋應力測試傳感器，連接鋼筋應力測試傳感器的數據采集儀，連接數據采集儀并轉發其采集的數據至處理模塊的無線通信裝置。

進一步的，所述沉管拖航導航系統所述管節姿態監測裝置包括布置在管節中間截面處的姿態儀、與姿態儀連接的轉發數據至處理模塊的無線通信裝置。