CN104802968B - 一种深海作业设备的水动力施压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海作业设备的水动力施压装置及施压方法，该施压装置包括装设于设备上的水阻力施压机构，水阻力施压机构设有用于增加设备在重力方向上的水阻力的水阻力作用面，水阻力作用面相对于设备的重心线对称分布，其结构简单、可提高设备作业稳定性、增加设备作业深度。该施压方法根据实际需要控制水阻力作用面的大小，在设备寻址下放和回收过程中，通过减小水阻力作用面来避免增加设备的水阻力，从而不会影响设备的下放速度和下行姿态，并能够起到保护设备的作用。

Description

一种深海作业设备的水动力施压装置

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种深海作业设备的水动力施压装置及施压方法。

背景技术

深海钻机类设备和深海沉积物取样设备等，是在深海依靠自身重量提供正压力进行取样的深海作业设备。深海作业设备在进行向下施加正压力取样时，样品的反作用力与给定的正压力相反，而正压力的最大值等于取样设备自身在深海的重力值，当样品反作用力小于取样设备自身在深海的重力值时，设备将平稳的工作；当样品反作用力大于或等于取样设备自身在深海的重力值时，会造成设备不稳，甚至被抬起或倾倒。取样设备在设计时都会考虑取样过程所造的反作用力的大小，但目前一般做法都是通过增加取样设备自身重量来提高加深海取样设备正压力，从而提高取样设备自身的稳定性并获得更深的取样深度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、可提高设备作业稳定性、增加设备作业深度的深海作业设备的水动力施压装置，还提供一种该水动力施压装置的施压方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种深海作业设备的水动力施压装置，包括装设于设备上的水阻力施压机构，所述水阻力施压机构设有用于增加设备在重力方向上的水阻力的水阻力作用面，所述水阻力作用面相对于设备的重心线对称分布。

上述的水动力施压装置，优选的，所述水阻力施压机构包括用于形成所述水阻力作用面的两块翼板，两块翼板呈对称状安装于设备的两侧。

上述的水动力施压装置，优选的，所述翼板绕水平轴线铰接于设备上，所述设备上装设有用于驱动翼板摆动的摆动驱动机构。

上述的水动力施压装置，优选的，所述摆动驱动机构包括连杆、安装在设备上的伸缩油缸和滑设于设备上的滑移座，所述连杆的一端与滑移座铰接，所述连杆的另一端与翼板铰接。

上述的水动力施压装置，优选的，所述翼板为折叠板，所述折叠板由两块以上依次铰接的平板构成，所述设备上装设有用于驱动所述折叠板折叠或展开呈水平状的转换驱动机构。

上述的水动力施压装置，优选的，所述翼板固接于设备上。

一种深海作业设备的水动力施压方法，包括以下步骤：

（1）在设备上安装水阻力施压机构，该水阻力施压机构设有用于增加设备在竖直方向上的水阻力的水阻力作用面，且该水阻力作用面的面积大小可调节；

（2）调节水阻力施压机构的水阻力作用面至面积最小的状态，将设备安放到深海的预定作业位置；

（3）调节水阻力施压机构的水阻力作用面至面积最大的状态，启动设备进行作业；

（4）设备作业完成后，调节水阻力施压机构的水阻力作用面至面积最小的状态，将设备回收。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明深海作业设备的水动力施压装置，其安装在设备上的水阻力施压机构设有水阻力作用面，水阻力作用面在设备作业时能够增加设备在重力方向上的水阻力，在不增加取样设备重量的情况下，可获取与设备正压力方向相同的力，从而能够防止设备被抬起或倾倒，提高了设备的稳定性，同时还可以增加设备的作业深度。本发明的施压方法根据实际需要控制水阻力作用面的大小，在设备寻址下放和回收过程中，通过减小水阻力作用面来避免增加设备的水阻力，从而不会影响设备的下放速度和下行姿态，并能够起到保护设备的作用。

附图说明

图1为实施例1中水动力施压装置在翼板展开时的结构示意图。

图2为实施例1中水动力施压装置在翼板收拢时的结构示意图。

图3为实施例1中水动力施压装置在作业时的结构示意图。

图4为实施例2中水动力施压装置在翼板折叠时的机构示意图。

图5为实施例2中水动力施压装置在翼板展开时的结构示意图。

图例说明：

1、设备；2、翼板；21、平板；3、摆动驱动机构；31、连杆；32、伸缩油缸；33、滑移座。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1至图3所示，本发明深海作业设备的水动力施压装置，包括装设于设备1上的水阻力施压机构，水阻力施压机构设有用于增加设备1在重力方向上的水阻力的水阻力作用面，该水阻力作用面相对于设备1的重心线对称分布，在受竖直方向上的水阻力时保证设备1的平衡。设备1作业时依靠自身的重力提供正压力（即作业推进力），在作业过程中，作业反作用力推动设备1，此时水阻力施压机构的水阻力作用面产生与反作用力方向相反的水阻力，该水阻力与设备1的正压力相叠加，相当于增大了设备1的正压力，能够防止设备1被抬起或倾倒，提高了设备1的稳定性，同时还可以增加设备1的作业深度。

本实施例中，水阻力施压机构包括装设于设备1上用于形成水阻力作用面的两块翼板2，各翼板2绕水平轴线铰接于设备1上，且两块翼板2呈对称状安装于设备1的相对两侧，保证设备1受水阻力作用的均匀性。设备1上装设有用于驱动翼板2摆动的摆动驱动机构3，该摆动驱动机构3包括连杆31、安装在设备1上的伸缩油缸32和沿竖直方向滑设于设备1上的滑移座33，连杆31的一端与滑移座33铰接，连杆31的另一端与翼板2铰接。伸缩油缸32可驱动滑移座33上下滑动，滑移座33通过连杆31驱使翼板2绕水平的铰接轴线上下摆动，当伸缩油缸32的伸缩杆伸出至极限位置时，翼板2处于水平状态，当伸缩油缸32的伸缩杆缩入至极限位置时，翼板2处于靠向设备1两侧的收拢状态。在其他实施例中，翼板2的数量也可以为多个，翼板2的水阻力作用面的面积越大，能够产生的正压力也越大。

本实施例的设备1为深海沉积物取样设备，在其他实施例中，设备1也可以是深海钻机等其他深海作业设备。以下以取样设备为例对水动力施压装置的工作过程及原理作进一步说明：

取样设备在水中寻址下放过程中，伸缩油缸32驱使翼板2向下摆动至收拢状态，翼板2平面与取样推进方向一直，翼板2平面不受水阻力影响，不会增加取样设备在水中的水阻力，从而不会影响取样设备的下放速度和下行姿态；当取样设备扎入泥中后，伸缩油缸32驱使翼板2向上摆动至展开状态，取样设备在此状态下推进取样时，由于反作用力的作用，翼板2平面得到与正压力方向相同的水阻力，在此方向上水阻力和重力作用力得到叠加，正压力增大，能够防止设备被抬起或倾倒，提高了设备的稳定性，并可以增加设备的作业深度。当设备回收时，伸缩油缸32驱使翼板2向下摆动至收拢状态，可降低回收时的水阻力，这样可保护取样设备。

在其他实施例中，两块翼板2也可以直接固定安装在设备1相对两侧，同样能够起到增加设备1在作业推进方向上的水阻力的作用，该种安装方式在设备1寻址下放和回收时不能改变水阻力的大小。

该水动力施压装置的工作原理是，根据水阻力计算公式F=1/2ρ×K×A×V²，式中ρ为水的密度，K为水阻力系数，A为水阻力作用面的面积，V为移动速度，其中ρ和K为固定值，由此可见，水阻力的大小与A和V²相关，当增加水阻力作用面的面积A时，水阻力呈倍数增长，当增加移动速度V时，水阻力呈几何倍数增长。因此，当取样设备的作业为冲击取样时，冲击速度也使得正压力呈几何倍数的增加。

实施例2：

如图4和图5所示，本实施例与实施例1基本相同，不同的是，本实施例的翼板2为折叠板，折叠板由两块以上依次铰接的平板21构成，设备1上装设有用于驱动折叠板折叠或展开呈水平状的转换驱动机构，通过转换驱动机构的作用，可使折叠板折叠以减小水阻力作用面的面积，或者使折叠板展开成水平状以使水阻力作用面的面积最大化。上述转换机构可采用现有技术中的多种驱动部件，例如，水平安装的伸缩缸等。

实施例3：

一种深海作业设备的水动力施压方法，包括以下步骤：

（1）在设备1上安装有水阻力施压机构，该水阻力施压机构设有用于增加设备1在竖直方向上的水阻力的水阻力作用面，且该水阻力作用面的面积大小可调节；水阻力施压机构具体采用上述实施例1所述的水阻力施压机构；

（2）调节水阻力施压机构的水阻力作用面至面积最小的状态，采用常规方法将设备1安放到深海的预定作业位置；该过程中不会增加取样设备在水中的水阻力，从而不会影响取样设备的下放速度和下行姿态；

（3）调节水阻力施压机构的水阻力作用面至面积最大的状态，启动设备1进行作业，作业过程中水阻力作用面的作用能够增加设备1在作业推进方向上的水阻力；

（4）设备1作业完成后，调节水阻力施压机构的水阻力作用面至面积最小的状态，将设备1回收，该过程可降低取样设备回收时的水阻力，能够起到保护取样设备的作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种深海作业设备的水动力施压装置，其特征在于：包括装设于设备（1）上的水阻力施压机构，所述水阻力施压机构设有用于增加设备（1）在重力方向上的水阻力的水阻力作用面，所述水阻力作用面相对于设备（1）的重心线对称分布；所述设备（1）为深海沉积物取样设备或者深海钻机；

所述深海作业设备的水动力施压方法，包括以下步骤：

（1）在设备（1）上安装水阻力施压机构，该水阻力施压机构设有用于增加设备（1）在竖直方向上的水阻力的水阻力作用面，且该水阻力作用面的面积大小可调节；

（2）调节水阻力施压机构的水阻力作用面至面积最小的状态，将设备（1）安放到深海的预定作业位置；

（3）调节水阻力施压机构的水阻力作用面至面积最大的状态，启动设备（1）进行作业；

（4）设备（1）作业完成后，调节水阻力施压机构的水阻力作用面至面积最小的状态，将设备（1）回收。

2.根据权利要求1所述的水动力施压装置，其特征在于：所述水阻力施压机构包括用于形成所述水阻力作用面的两块翼板（2），两块翼板（2）呈对称状安装于设备（1）的两侧。

3.根据权利要求2所述的水动力施压装置，其特征在于：所述翼板（2）绕水平轴线铰接于设备（1）上，所述设备（1）上装设有用于驱动翼板（2）摆动的摆动驱动机构（3）。

4.根据权利要求3所述的水动力施压装置，其特征在于：所述摆动驱动机构（3）包括连杆（31）、安装在设备（1）上的伸缩油缸（32）和滑设于设备（1）上的滑移座（33），所述连杆（31）的一端与滑移座（33）铰接，所述连杆（31）的另一端与翼板（2）铰接。

5.根据权利要求2所述的水动力施压装置，其特征在于：所述翼板（2）为折叠板，所述折叠板由两块以上依次铰接的平板（21）构成，所述设备（1）上装设有用于驱动所述折叠板折叠或展开呈水平状的转换驱动机构。

6.根据权利要求2所述的水动力施压装置，其特征在于：所述翼板（2）固接于设备（1）上。