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一種高度和水深的測量裝置的制作方法

文檔序號:12923169閱讀:469來源:國知局
一種高度和水深的測量裝置的制作方法

本實(shí)用新型涉及水深測量和高度測量領(lǐng)域,具體地說,是一種由固定扭矩馬達(dá)、拉繩、測距裝置等部件相互配合實(shí)現(xiàn)快速測量水深或者測點(diǎn)向下至某一平面的距離的機(jī)械裝置。



背景技術(shù):

在實(shí)際工程實(shí)踐中,有時候需要重復(fù)多次測量水深,并且不適合攜帶或使用聲吶測量設(shè)備、壓力傳感器測量設(shè)備等需要使用大量復(fù)雜線路和電力或體積較大難以攜帶的復(fù)雜設(shè)備,這時工作人員通常選擇使用一種容易攜帶簡單易行的測量設(shè)備。如,在大型船舶上,需要定期測量船舶上壓載水艙內(nèi)的水位,公約要求船舶除了固定在壓載水艙內(nèi)的水位測量系統(tǒng),還要另外配置一套可靠的水位測量系統(tǒng)。一般使用帶有刻度橡膠繩,將其緩緩放入壓載水艙的測量孔,待測量人員感覺到測量繩接觸到壓載水艙底,即測量繩的重力變輕,將測量繩收回,讀取被水浸濕的刻度,即為壓載水艙內(nèi)的水位。然而,大型船舶上一般會有多個壓載水艙,需要使用測量繩進(jìn)行多次測量,當(dāng)完成一次測量后,需要將測量繩上的水擦干才能進(jìn)行下一次測量,過程十分繁瑣。并且,由于測量繩上需要標(biāo)注刻度,導(dǎo)致測量繩一般比較粗重,而測量繩觸底這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)需要操作人員依靠自己的手感覺拉力的變化來判斷,容易產(chǎn)生較大誤差。當(dāng)船舶的噸位較大時,壓載水艙會很深,就需要很長的測量繩,導(dǎo)致工作人員每次都要攜帶很大一捆粗重的測量繩進(jìn)行測量。在下雨時,一旦測量繩被雨水打濕,測量將會變得很困難。與船舶測量壓載水艙的水深類似,有時候人們需要測量一 座橋梁下面的河流不同位置的水深或者某地區(qū)所有的水井的水深,人們通常都是使用測量繩或類似的測量水尺進(jìn)行測量,過程都是很繁瑣。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型所要解決的主要技術(shù)問題是提供一種高度和水深的測量裝置、可以在不使用傳感器的情況下,快速完成多次水位和水底深度的測量,并且不受天氣狀況的影響。

為了解決上述的技術(shù)問題,本實(shí)用新型提供了一種高度和水深的測量裝置,包括配重塊、拉繩、卷線器、驅(qū)動裝置和計(jì)數(shù)器;

所述拉繩的一端連接配重塊,另一端纏繞于所述卷線器的外周;所述驅(qū)動裝置驅(qū)動卷線器轉(zhuǎn)動將所述配重塊從水底拉出;所述配重塊從水底向上運(yùn)動的過程中,所述拉繩帶動所述計(jì)數(shù)器記錄拉繩移動的長度;

所述驅(qū)動裝置具有兩檔驅(qū)動力,其中第一檔驅(qū)動力能夠使得配重塊從水底提升至完全浮出水面;第二檔驅(qū)動力能夠使得配重塊相向移動至拉繩回收至初始位置;當(dāng)使用第一檔驅(qū)動力時,計(jì)數(shù)器記得的數(shù)值就為水的深度,當(dāng)使用第二檔驅(qū)動力時,計(jì)數(shù)器記得的數(shù)值就為水的深度+測量點(diǎn)至水面的高度。

在一較佳實(shí)施例中:所述第一檔驅(qū)動力提供的扭矩設(shè)為M2,其滿足M2>(F-F+f)R,M2<(F+f+F)R;第二檔驅(qū)動力提供的扭矩設(shè)為M3,其滿足M3>(F+f+F)R;

其中配重塊的重力為F;配重塊全部入水后受到的浮力為F;系統(tǒng)摩擦力為f;拉繩和配重塊被拉出水面時帶走水的重力為F;卷線器的半徑為R。

在一較佳實(shí)施例中:所述驅(qū)動裝置為電機(jī),其輸出轉(zhuǎn)軸連接第一傳動齒輪,所述卷線器的轉(zhuǎn)軸連接第二傳動齒輪;第一傳動齒輪和第二傳動齒輪嚙合。

在一較佳實(shí)施例中:所述計(jì)數(shù)器包括一測距滑輪,該拉繩帶動測距滑輪轉(zhuǎn)動;以及一單向傳動轉(zhuǎn)軸;所述單向傳動轉(zhuǎn)軸與測距滑輪同軸連動設(shè)置;當(dāng)所述配重塊帶動拉繩相向下移動時,所述單向傳動轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)動,當(dāng)所述配重塊帶動拉繩向上移動時,所述單向傳動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動;

所述單向傳動轉(zhuǎn)軸與一轉(zhuǎn)動計(jì)數(shù)裝置轉(zhuǎn)動連接,轉(zhuǎn)動計(jì)數(shù)裝置隨著單向傳動軸同步轉(zhuǎn)動,記錄測距滑輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。

在一較佳實(shí)施例中:所述轉(zhuǎn)動計(jì)數(shù)裝置包括三級齒輪,其中第一級齒輪和測距滑輪的轉(zhuǎn)速相同;第一級齒輪和第二級齒輪的轉(zhuǎn)速配合比是10:1,第二級齒輪和第三級齒輪的轉(zhuǎn)速配合比是10:1。

在一較佳實(shí)施例中:所述單向傳動轉(zhuǎn)軸朝向測距滑輪的一面具有一容置腔,該容置腔的內(nèi)壁沿著周向設(shè)有連續(xù)分布的棘齒;所述棘齒沿著順時針方向?yàn)樾泵?,逆時針方向?yàn)榇怪泵妗?/p>

在一較佳實(shí)施例中:所述測距滑輪容置于該容置腔內(nèi),并且測距滑輪的外周設(shè)置有柔性彈片;所述柔性彈片與所述斜面同向設(shè)置;當(dāng)所述測距滑輪順時針轉(zhuǎn)動,所述柔性彈片與斜面擠壓向著遠(yuǎn)離斜面的方向變形,單向傳動轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)動;當(dāng)所述測距滑輪逆時針轉(zhuǎn)動時,所述柔性彈片的端面與所述垂直面頂?shù)?,產(chǎn)生的作用力帶動單向傳動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。

在一較佳實(shí)施例中:所述驅(qū)動裝置還具有第三檔驅(qū)動力,其提供的扭矩設(shè)為M1,M1<(F-F-f)R;當(dāng)電機(jī)提供第三檔驅(qū)動力時,配重塊拉動拉繩向下緩慢沉入水底。

在一較佳實(shí)施例中:所述配重塊為圓柱形,整體密度為1.8g/mm3。

相較于現(xiàn)有技術(shù),本實(shí)用新型的技術(shù)方案具備以下有益效果:

本實(shí)用新型提供一種高度和水深的測量裝置,通過電機(jī)、拉繩、測距滑輪、 轉(zhuǎn)動計(jì)數(shù)裝置等部件的相互配合來完成測量。這種機(jī)械式水深測量裝置的原理主要是利用配重塊從水底被拉起到達(dá)水面時,恰好達(dá)到受力平衡靜止在水面,測距裝置記錄配重塊上升的這段距離,即為水深。配重塊被收回的過程中,測距裝置會繼續(xù)記錄這段距離,這樣轉(zhuǎn)動計(jì)數(shù)裝置最終測得水底至測點(diǎn)的距離。本實(shí)用新型利用固定扭矩的電機(jī)對配重塊快速釋放和收回,并利用水的浮力,實(shí)現(xiàn)對水深和水底至測點(diǎn)距離的快速測量,提高工作效率和測量精度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中測量裝置的整體構(gòu)造平面圖;

圖2為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中測量裝置的整體構(gòu)造側(cè)視圖;

圖3為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中單向轉(zhuǎn)動傳動轉(zhuǎn)軸與測距滑輪的配合示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更好的了解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容,特舉具體實(shí)施方法并配合所附圖式說明如下。

參考圖1-3,一種高度和水深的測量裝置,包括配重塊1、拉繩2、卷線器3、驅(qū)動裝置4和計(jì)數(shù)器5;所述配重塊1為圓柱形,整體密度為1.8g/mm3

所述拉繩2的一端連接配重塊1,另一端纏繞于所述卷線器3的外周;所述驅(qū)動裝置4驅(qū)動卷線器3轉(zhuǎn)動將所述配重塊1從水底拉出;所述配重塊1從水底向上運(yùn)動的過程中,所述拉繩2帶動所述計(jì)數(shù)器5記錄拉繩2移動的長度;

所述驅(qū)動裝置具有兩檔驅(qū)動力,其中第一檔驅(qū)動力能夠使得配重塊從水底提升至完全浮出水面;第二檔驅(qū)動力能夠使得配重塊相向移動至拉繩回收至初 始位置;當(dāng)使用第一檔驅(qū)動力時,計(jì)數(shù)器記得的數(shù)值就為水的深度,當(dāng)使用第二檔驅(qū)動力時,計(jì)數(shù)器記得的數(shù)值就為水的深度+測量點(diǎn)至水面的高度。

設(shè)配重塊1的重力為F;配重塊全部入水后受到的浮力為F;系統(tǒng)摩擦力為f;假設(shè)拉繩2和配重塊1被拉出水面時帶走水的重力為F;卷線器3的半徑為R,由于拉繩2很細(xì),不考慮繩子纏繞使卷線器3增加的半徑;驅(qū)動裝置4為固定扭矩的電機(jī),達(dá)提供三級扭矩M1、M2、M3

其中,M1<(F-F-f)R;M2>(F-F+f)R且M2<(F+f+F)R;M3>(F+f+F)R;

所述電機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸連接第一傳動齒輪41,所述卷線器3的轉(zhuǎn)軸連接第二傳動齒輪42;第一傳動齒輪41和第二傳動齒輪42嚙合。這樣電機(jī)轉(zhuǎn)動時,就能夠帶動卷線器3轉(zhuǎn)動。通過選擇電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)就可以控制拉繩2是放下還是收回。從而控制配重塊1是向上運(yùn)動還是向下運(yùn)動。

所述計(jì)數(shù)器5包括一測距滑輪51,該拉繩2帶動測距滑輪51轉(zhuǎn)動;以及一單向傳動轉(zhuǎn)軸52;所述單向傳動轉(zhuǎn)軸52與測距滑輪51同軸連動設(shè)置;當(dāng)所述配重塊1帶動拉繩2相向下移動時,所述單向傳動轉(zhuǎn)軸52不轉(zhuǎn)動,當(dāng)所述配重塊1帶動拉繩2向上移動時,所述單向傳動轉(zhuǎn)軸52轉(zhuǎn)動;

所述單向傳動轉(zhuǎn)軸52與一轉(zhuǎn)動計(jì)數(shù)裝置53轉(zhuǎn)動連接,轉(zhuǎn)動計(jì)數(shù)裝置53隨著單向傳動軸52同步轉(zhuǎn)動,從而記錄測距滑輪51的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。所述轉(zhuǎn)動計(jì)數(shù)裝置53包括三級齒輪,其中第一級齒輪和測距滑輪51的轉(zhuǎn)速相同;第一級齒輪和第二級齒輪的轉(zhuǎn)速配合比是10:1,第二級齒輪和第三級齒輪的轉(zhuǎn)速配合比是10:1。

為了實(shí)現(xiàn)單向傳動轉(zhuǎn)軸52的單向轉(zhuǎn)動,所述單向傳動轉(zhuǎn)軸52朝向測距滑輪51的一面具有一容置腔521,該容置腔521的內(nèi)壁沿著周向設(shè)有連續(xù)分布的 棘齒522;所述棘齒522沿著順時針方向?yàn)樾泵妫鏁r針方向?yàn)榇怪泵妗?/p>

所述測距滑輪51容置于該容置腔521內(nèi),并且測距滑輪51的外周設(shè)置有柔性彈片511;所述柔性彈片511與所述斜面同向設(shè)置;當(dāng)所述測距滑輪51順時針轉(zhuǎn)動時,所述柔性彈片511與斜面擠壓向著遠(yuǎn)離斜面的方向變形,單向傳動轉(zhuǎn)軸52不轉(zhuǎn)動;當(dāng)所述測距滑輪51逆時針轉(zhuǎn)動時,所述柔性彈片511的端面與所述垂直面頂?shù)?,產(chǎn)生的作用力帶動單向傳動轉(zhuǎn)軸52轉(zhuǎn)動。

上述高度和水深的測量裝置在測量時:

測量第一步:轉(zhuǎn)動旋鈕開關(guān)至S1,利用配重塊1自身的重力使其向下墜落,這時電機(jī)提供的扭矩為M1,使卷線器3對拉繩2產(chǎn)生向上的拉力,同時由于系統(tǒng)摩擦力的存在,配重塊1下墜的速度不致過快。當(dāng)配重塊1入水后受到水的浮力和阻力作用,下墜速度會減小。但是,由于M1<(F-F-f)R,所以最終配重塊1會沉到水底。這個過程中,拉繩2在帶動測距滑輪51順時針轉(zhuǎn)動,但是單向轉(zhuǎn)動傳動軸52只能傳遞逆時針轉(zhuǎn)動,所以轉(zhuǎn)動計(jì)數(shù)裝置53的齒輪并沒有轉(zhuǎn)動,顯示數(shù)據(jù)為0000。

測量第二步:當(dāng)配重塊1沉到水底后,轉(zhuǎn)動旋鈕開關(guān)至S2,這時固定扭矩電機(jī)提供的扭矩為M2,使卷線器3對拉繩2產(chǎn)生向上的拉力。由于M2>(F-F+f)R,配重塊1會被從水底拉起。由于速度較慢,不考慮水的阻力,配重塊1會慢慢升至水面。當(dāng)配重塊1逐漸浮出水面時,受到的浮力F逐漸減小,直至配重塊1完全浮出水面時,浮力完全消失。而由于M2<(F+f+F)R,所以當(dāng)浮力消失后,配重塊1無法被繼續(xù)拉起,只能停留在水面。這個過程中,拉繩2在帶動測距滑輪51逆時針轉(zhuǎn)動,單向轉(zhuǎn)動傳動軸52能夠傳遞逆時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動記數(shù)裝置53的齒輪會隨著單向轉(zhuǎn)動傳動軸52一起轉(zhuǎn)動,并記錄測距滑輪51的轉(zhuǎn)動距離,即從水底至水面的距離,這樣就測得了水深。轉(zhuǎn)動記數(shù) 裝置53顯示數(shù)據(jù)的單位是cm,可以根據(jù)刻度盤估讀至毫米。

測量第三步:測得水深后,轉(zhuǎn)動旋鈕開關(guān)至S3,這時固定扭矩電機(jī)提供的扭矩為M3,使卷線器3對拉繩2產(chǎn)生向上的拉力,M3>(F+f+F)R,配重塊1會被持續(xù)收回,直至完全收回。這個過程中,拉繩2在帶動測距滑輪51逆時針轉(zhuǎn)動,單向轉(zhuǎn)動傳動軸52能夠傳遞逆時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動記數(shù)裝置53的齒輪會隨著單向轉(zhuǎn)動傳動軸52一起轉(zhuǎn)動,記錄測距滑輪51的轉(zhuǎn)動距離,最終記錄下來的是從水底至測點(diǎn)的距離。記錄好數(shù)據(jù)以后,可以轉(zhuǎn)動旋鈕開關(guān)至S0,關(guān)閉電源,將轉(zhuǎn)動記數(shù)裝置的數(shù)據(jù)清零,以備下次測量。

以上所述,僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式,但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

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