[发明专利]一种沉管拖航导航系统

说明书

技术领域

本发明涉及水底隧道工程，特别是一种沉管拖航导航系统。

背景技术

水底隧道作为重要的水域跨域交通基础设施形式，因其对航运的影响小，被普遍认为是跨越航运繁忙水域的第一选择，而在水底隧道建造领域中以沉管隧道最为常见，沉管隧道是先在岸边深坞预制沉管，再由托轮将沉管浮运至目标安装位置后沉水安装的方式建成；但是，在一些水深较浅的区域，一些大体积的沉管（如高10米以上、宽40米以上、长100以上的沉管）不易在自然水深的情况下由深坞浮运至目标安装位置（如水深小于10米或略深于10米时），这时，通常需要在深坞和目标安装位置之间的水底挖一条沟槽（该沟槽宽度适当大于沉管宽度，深度需满足沉管浮运要求），然后让拖轮拉着与安装船固定在一起的沉管沿着这条沟槽形成的航道浮运至目标安装位置；但是在一些气象水文条件比较恶劣的水域中，沉管在浮运过程中很容易因为各种因素影响偏离预先挖好的沟槽水道，从而给浮运造成不必要的麻烦。

应注意的是，一段沉管又可称为沉管的一个管节。

发明内容

本发明的发明目的在于克服沉管浮运过程中，因为恶劣气象水文及其他原因导致的沉管偏离预设沟槽水道的问题，提供一种能够实时监控沉管位置，进而控制沉管前行路线的拖航导航系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种沉管拖航导航系统，包括，

主定位装置，设置在安装船上，用于精确定位安装船与沉管的位置；所述定位装置的定位精度在10米以内；

无线通信装置，设置在安装船及拖轮上，用于安装船与拖轮之间的通信；

处理模块，与主定位装置及无线通信装置连接，用于接收、展示安装船的定位信息及拖轮通过无线通信模块发送来的信息。

进一步的，所述拖轮上设置有从定位装置，所述从定位装置通过无线通信装置将自身的定位信息传输至处理模块。

施工时，先在深坞将安装船与沉管固定安装，众所周知的是，沉管与安装船的体积并不完全一致，因此需在深坞内先将安装船与沉管相对位置测定（如将安装船与沉管四个角的相对位置测定），一个以上的拖轮将与安装船固定在一起的沉管通过预设的航道从深坞拉向预设安装位置，预设航道是根据沉管的长、宽、高对水底进行处理过的水底沟槽或经过事先探测满足沉管浮运条件的水道；工作人员实时观察主定位装置的定位信息，并根据该定位信息与预设航道的符合度指挥各个拖轮运行。

进一步的，所述处理模块包括显示装置，所述显示装置用于以画面的形式显现预设航道、安装船以及拖轮的具体位置。工作人员可通过显示装置直观的观察安装船、拖轮、预设航道的相对关系，从而根据实际位置调整各个拖轮运行方向。

优选的，所述定位装置为GPS定位装置或北斗定位装置。

众所周知，在气象水文较复杂的水域，自身没有动力的安装船及沉管的运行路线不仅受到拖轮的影响，同样会受到水流、风向等其他因素的影响，因此为了使得沉管能够顺利沿预设航道运行，一些实施例中，所述沉管拖航导航系统还包括水流监测装置；所述水流监测装置包括用于监控沉管剖面流参数的流速仪、与流速仪连接的浮标、与流速仪连接并转发流速仪的数据至处理模块的无线通信装置。

进一步的，所述沉管拖航导航系统还包括风监测装置，所述风监测装置包括设置在水平面上的风速仪、与风速仪连接并转发风速仪测量的数据至处理模块的无线通信装置。

进一步的，所述沉管拖航导航系统还包括波浪监测装置，所述波浪监测装置包括波浪监测仪器、与波浪监测仪器连接并转发波浪监测仪器的数据至处理模块的无线通信装置。

同时，由于在大体量的沉管进行浮运时，需要不止一艘的拖轮进行拖拉，这样，各个拖轮之间对沉管的拉力均衡性就需要进行综合考虑，在此基础上，所述沉管拖航导航系统还包括管节外力监测装置，所述管节外力监测装置包括布置在管节系缆点、用于监控沉管管节系缆点的缆力的一个以上索力测试传感器，与索力测试传感器连接的数据采集仪，与数据采集仪连接的将其采集的数据转发至处理模块的无线通信装置。

进一步的，所述沉管拖航导航系统还包括管节内力监测装置，所述管节内力监测装置包括用于监控施工过程中的管节内部钢筋应力变化的一个以上钢筋应力测试传感器，连接钢筋应力测试传感器的数据采集仪，连接数据采集仪并转发其采集的数据至处理模块的无线通信装置。

进一步的，所述沉管拖航导航系统所述管节姿态监测装置包括布置在管节中间截面处的姿态仪、与姿态仪连接的转发数据至处理模块的无线通信装置。