CN104029806B - 大型深海环境测量装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种大型深海环境测量装置及其工作方法，属于深海勘测和海洋工程技术领域。该测量装置包括A管架组和B管架组。根据需要可以增加管架组的数量。每管架组由多个管架组成，管架之间通过铰接架和铰接销连在一起，减小了单个管架的长度，方便运输。每个管架内安装有气囊，通过控制气囊内气体的含量来控制环境测量装置在海中的升沉。该测量装置使用时，通过预先安装在海底的钢锭桩定位。A管架组和B管架组可绕二者的连接处在水平和竖直面内旋转，根据不同的测量需求调整夹角，以适应实际使用的需求。该测量装置是一种结构简单、使用灵活、方便运输、组合方便、沉浮自如、重复使用、适用范围广的深海环境测量装置。

Description

大型深海环境测量装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种大型深海环境测量装置及其工作方法，属于深海勘测和海洋工程技术领域。

背景技术

陆地上的资源容量已经无法满足人类对实物、能源和水的需求，而占地球表面积约为71%的海洋不仅蕴藏了丰富的矿产资源，更有庞大的海洋能源。而人类对海洋的开发利用必须建立在对海洋环境充分认识的基础之上，因此，海洋勘测设备和海洋实验装置成了人们探索海洋的有力武器之一。

海洋勘测与试验装置多数为海上的平台，这种浮式平台不仅不能探测深海以及海底的情况，而且还存在浮于水面上，隐蔽性差，干扰附近航线上的船舶，受波浪的冲击力大等缺点。坐底式深海环境测量装置解决了浮式平台的众多缺点，能在海底环境下进行实验等操作。而海底环境复杂，坐底设备必须科学设计，结构合理。这种背景下研发的本环境测量装置，具有结构简单、使用灵活、方便运输、组合方便、沉浮自如、重复使用、适用范围广等优点。

发明内容

本发明提供一种大型深海环境测量装置及其工作方法，用于深海环境的探测。该装置主体由两部分组成，两部分可以绕连接的部位相对转动，以根据实际需求调整形状；装置的升沉由气囊来实现，主体可以拆卸，方便运输。

本发明采用的技术方案是：一种大型深海环境测量装置，它主要包括A管架组和B管架组，所述A管架组包括A1管架和A2管架，所述B管架组包括B1管架和B2管架，每个管架的截面形状为三角形的柱体，三根纵向圆管为柱体的三条棱，纵向圆管之间由横向圆管和斜撑圆管连接，顶部的纵向圆管上装有两个吊耳；管架内设有气囊，气囊的形状为圆柱形，布置方向与纵向圆管同向，气囊一端安装有浮阀，浮阀和气囊之间盘绕着较长的通气管，气囊另一端有泄气阀；所述A1管架的一根纵向圆管上装有铰接架，A2管架的一根纵向圆管上装有铰接销，A1管架和A2管架通过铰接架和铰接销连接构成A管架组；所述B1管架的一根纵向圆管上装有铰接架，B2管架的一根纵向圆管上装有铰接销，B1管架和B2管架通过铰接架和铰接销连接构成B管架组；所述A1管架、B1管架的另一端装有定位架，定位架与管架的三根纵向圆管连接，A1管架的定位架上装有定位环，B1管架的定位架上装有定位柱，定位销上有贯圆孔，定位环底部有一个凸起实体，上面带有一个贯通圆孔，通过定位销将定位环和定位柱连接在一起。

所述A管架组和B管架组的位置以及二者间的夹角由预先安置在海底的钢锭桩定位。

所述的大型深海环境测量装置的工作方法采用下列步骤：

（a）环境测量装置入水之前，先在海底预定位置安装钢锭桩，A管架组在岸上组装完成以后，通过吊耳吊入海上指定位置的钢锭桩处停靠，B管架组与A管架组连接时，吊装下降的过程中，用一根钢索穿过定位环底部的凸起处的贯通圆孔，再穿过定位销的贯通圆孔，通过钢索的牵引，保证定位销和定位环的准确配合，对于两个以上的管架组的情况，重复上述过程即可；

（b）定位销在定位环中转动，根据实际需要让A管架组和B管架组同轴布置，或者呈任意角度布置，管架组数量超过两个时，每两个管架组之间的角度根据实际需要调整；

（c）由于定位销和定位柱的连接方式为铰接，定位销相对定位柱在竖直面内转动，藉由此种运动形式，配合吊装设备使管架组抬起一定角度，以便进行移位、转动或者越过钢锭桩操作；

（d）需要使管架下沉时，通过声控装置打开气囊上安装的泄气阀，放出气囊中的气体；需要使管架上浮时，通过声控装置放出气囊上的浮阀，具有浮力的浮阀浮上水面，同时带动盘绕的通气管，在水面完成给气囊通气的工作，使管架上浮。

本发明的有益效果为：该测量装置包括A管架组和B管架组。根据需要可以增加管架组的数量。每管架组由多个管架组成，管架之间通过铰接架和铰接销连在一起，减小了单个管架的长度，方便运输。每个管架内安装有气囊，通过控制气囊内气体的含量来控制环境测量装置在海中的升沉。装置使用时，通过预先安装在海底的钢锭桩定位。A管架组和B管架组可绕二者的连接处在水平和竖直面内旋转，根据不同的测量需求调整夹角，以适应实际使用的需求。该测量装置是一种结构简单、使用灵活、方便运输、组合方便、沉浮自如、重复使用、适用范围广的深海环境测量装置。

附图说明

图1是大型深海环境测量装置的整体示意图。

图2是A1管架的示意图。

图3是A2管架的示意图。

图4是B1管架的示意图。

图5是B2管架的示意图。

图6是图2中的A局部放大图。

图7是图4中的B局部放大图。

图8是图4中的C局部放大图。

图9是图5中的D局部放大图。

图10是定位销的放大图。

图11是图5的A-A剖面图。

图12是图6的B-B剖面图。

图13是大型深海环境测量装置A管架组、B管架组同轴布置的俯视图。

图14是大型深海环境测量装置A管架组、B管架组正交布置的俯视图。

图15是浮阀的工作方式示意图。

图中：1、A1管架，2、A2管架，3、B1管架，4、B2管架，5、纵向圆管，6、横向圆管，7、斜撑圆管，8、气囊，9、铰接架，10、铰接销，11、定位架，12、定位环，13、定位销，14、定位柱，15、钢锭桩、16、吊耳，17、浮阀，18、泄气阀。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。

图1示出了一种大型深海环境测量装置的整体结构。它主要包括A管架组、B管架组。A管架组包括A1管架1和A2管架2；B管架组包括B1管架3和B2管架4。

图2、3、4、5示出了A1管架、A2管架、B1管架、B2管架的结构。管架的形状为截面为三角形的柱体，三根纵向圆管5为柱体的三条棱，纵向圆管5之间由横向圆管6和斜撑圆管7固定。顶部的纵向圆管5上装有两个吊耳16，用于管架的吊装。管架内设有气囊8。图11示出了气囊8的结构。气囊8的形状为圆柱形，布置方向与纵向圆管5同向。气囊8的一端装有浮阀17，浮阀17和气囊8之间盘绕有较长的通气管。气囊8另一端装有排气阀18。A1管架1的一根纵向圆管5上装有铰接架9（图8），A2管架2的一根纵向圆管5上装有铰接销10（图9），A1管架1和A2管架2通过铰接架9和铰接销10连接转动构成A管架组；B1管架3的一根纵向圆管5上装有铰接架9（图8），B2管架4的一根纵向圆管5上装有铰接销10（图9），B1管架3和B2管架4通过铰接架9和铰接销10连接转动构成B管架组。A1管架1、B1管架3的另一端装有定位架11（图6），定位架11与管架的三根纵向圆管5连接。A1管架1的定位架11上装有定位环12（图6），B1管架3的定位架11上装有定位柱14（图7）。定位销上有贯通圆孔。如图12所示，定位环底部有凸起实体，其上有贯通圆孔。定位销13（图10）将定位环12和定位柱14连接在一起。每个管架组包含管架的数目可以为两个以上，结构、连接形式均与前述相同，管架组的数量也可以为两个以上，结构，连接形式与前述相同。

定位销13一端插在定位环12中，可绕定位环12相对转动，另一端铰接于定位柱14上，可在竖直面内上下旋转。

环境测量装置入水之前，先在海底预定位置安装钢锭桩15。A管架组在岸上组装完成以后，通过吊耳16吊入海上指定位置的钢锭桩15处停靠。B管架组与A管架组组连接时，吊装下降的过程中，用一根钢索穿过定位环12底部的凸起处的贯通圆孔，再穿过定位销13的贯通圆孔。通过钢索的牵引，保证定位销13和定位环12的准确配合。当管架组的数量超过两个时，连接安装方法与前述方法相同。

定位销13可在定位环12中转动，根据实际需要可令A管架组和B管架组同轴布置（图13），或者呈任意角度布置（图14）。管架组数量超过两个时，每两个管架组之间的角度可以根据实际需要任意调整。

由于定位销13和定位柱14的连接方式为铰接，定位销13可以相对定位柱14在竖直面内转动，藉由此种运动形式，配合吊装设备可以使管架组抬起一定角度，以便进行移位、转动或者越过钢锭桩15等操作。

需要使管架下沉时，通过声控装置打开气囊8上安装的泄气阀18，放出气囊8中的气体。图15示出了浮阀的工作方式，需要使管架上浮时，通过声控装置放出气囊8上的浮阀17，浮阀17具有一定浮力，可以浮上水面，同时带动盘绕的通气管。这样即可在水面完成给气囊8通气的工作，使管架上浮。

每个管架组包含管架的数目可以为两个以上，结构、连接方式均与前述相同，管架组的数量也可以为两个以上，结构，连接方式与前述相同。

Claims (3)

1.一种大型深海环境测量装置，它主要包括A管架组和B管架组，其特征是：所述A管架组包括A1管架（1）和A2管架（2），所述B管架组包括B1管架（3）和B2管架（4），每个管架的截面形状为三角形的柱体，三根纵向圆管（5）为柱体的三条棱，纵向圆管之间由横向圆管（6）和斜撑圆管（7）连接，顶部的纵向圆管（5）上装有两个吊耳（16）；管架内设有气囊（8），气囊（8）的形状为圆柱形，布置方向与纵向圆管（5）同向，气囊（8）一端安装有浮阀（17），浮阀（17）和气囊（8）之间盘绕着较长的通气管，气囊（8）另一端有泄气阀（18）；所述A1管架（1）的一根纵向圆管（5）上装有铰接架（9），A2管架（2）的一根纵向圆管（5）上装有铰接销（10），A1管架（1）和A2管架（2）通过铰接架（9）和铰接销（10）连接构成A管架组；所述B1管架（3）的一根纵向圆管（5）上装有铰接架（9），B2管架（4）的一根纵向圆管（5）上装有铰接销（10），B1管架（3）和B2管架（4）通过铰接架（9）和铰接销（10）连接构成B管架组；所述A1管架（1）、B1管架（3）的另一端装有定位架（11），定位架（11）与管架的三根纵向圆管（5）连接，A1管架（1）的定位架（11）上装有定位环（12），B1管架（3）的定位架（11）上装有定位柱（14），定位销上有贯圆孔，定位环底部有一个凸起实体，上面带有一个贯通圆孔，通过定位销（13）将定位环（12）和定位柱（14）连接在一起。

2.根据权利要求1所述的大型深海环境测量装置，其特征是：所述A管架组和B管架组的位置以及二者间的夹角由预先安置在海底的钢锭桩（15）定位。

3.根据权利要求1所述的大型深海环境测量装置的工作方法，其特征是：采用下列步骤：

（a）环境测量装置入水之前，先在海底预定位置安装钢锭桩（15），A管架组在岸上组装完成以后，通过吊耳（16）吊入海上指定位置的钢锭桩（15）处停靠，B管架组与A管架组连接时，吊装下降的过程中，用一根钢索穿过定位环（12）底部的凸起处的贯通圆孔，再穿过定位销（13）的贯通圆孔，通过钢索的牵引，保证定位销（13）和定位环（12）的准确配合，对于两个以上的管架组的情况，重复上述过程；

（b）定位销（13）在定位环（12）中转动，根据实际需要让A管架组和B管架组同轴布置，或者呈任意角度布置，管架组数量超过两个时，每两个管架组之间的角度根据实际需要调整；

（c）由于定位销（13）和定位柱（14）的连接方式为铰接，定位销（13）相对定位柱（14）在竖直面内转动，藉由此种运动形式，配合吊装设备使管架组抬起一定角度，以便进行移位、转动或者越过钢锭桩（15）操作；

（d）需要使管架下沉时，通过声控装置打开气囊（8）上安装的泄气阀（18），放出气囊（8）中的气体；需要使管架上浮时，通过声控装置放出气囊（8）上的浮阀（17），具有浮力的浮阀（17）浮上水面，同时带动盘绕的通气管，在水面完成给气囊（8）通气的工作，使管架上浮。