CN108438178A - 一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置，包括舱体，所述舱体的底部为底架，所述底架前端下方安装有艏部滑行机构，底架中部下方安装舯部滑行机构，位于底架前端上方安装机械手；所述舱体两侧两端分别安装有后部垂向推进器和前部垂向推进器，在后部垂向推进器下方安装主推进器；位于舱体内下部设置有载人舱和高压氧气瓶，后方设置有艉侧向推进器，舱体内上部安装载体框架，载体框架下部安装浮力块和主压载水舱，舱体顶部安装有超短基线换能器、应急浮标和VHF天线，所述载体框架伸出舱体外部，并在其头部上面安装成像声纳，下面通过摄像机云台安装高清摄像机。工作可靠。

Description

一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置
技术领域
本发明涉及水利水电的深水大坝检测技术领域，尤其是一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置。
背景技术
我国100米以上的高坝及200米以上的特高坝数量均居世界第一，最高大坝300米，其中面板坝占了相当比例。随着坝龄的增加，面板坝坝体可能出现一些裂缝或面板脱落，这些问题如果不及时处理，将会对坝体安全造成重要影响。传统的潜水员由于身体承受能力原因只能检测60米以浅的大坝，且工作时间有限，通常单人一次只能工作半小时，更深的大坝检测目前采用较多的为水下无人潜水器(ROV)，然而ROV只能通过水下摄像机、声纳等遥控传输视频及声纳图像，难以充分发挥专业人士的主观能动性，作业效率大大降低。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置，从而针对面板坝特殊环境，提供了一种适合深水大坝检测专用滑行式载人装置，其可搭载专业人员进行深水大坝维护检测，移动灵活可靠，其能够综合潜水员及ROV的优势，作业深度可达300米，为深水大坝提供了一种有效的检测手段。
本发明所采用的技术方案如下：
一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置，包括舱体，所述舱体的底部为底架，所述底架前端下方安装有艏部滑行机构，底架中部下方安装舯部滑行机构，位于底架前端上方安装机械手；所述舱体两侧两端分别安装有后部垂向推进器和前部垂向推进器，在后部垂向推进器下方安装主推进器；位于舱体内下部设置有载人舱和高压氧气瓶，后方设置有艉侧向推进器，舱体内上部安装载体框架，载体框架下部安装浮力块和主压载水舱，舱体顶部安装有超短基线换能器、应急浮标和VHF天线，所述载体框架伸出舱体外部，并在其头部上面安装成像声纳，下面通过摄像机云台安装高清摄像机。
其进一步技术方案在于：
所述艏部滑行机构的结构为：在底架的底部固定安装艏部滑行支架，所述艏部滑行支架上安装艏部滑行滚轮，所述艏部滑行滚轮与坝面抵接。
所述舯部滑行机构的结构为：在底架的底部固定安装舯部滑行支架，所述舯部滑行支架的底部为斜面，在斜面处安装多个舯部滑行滚轮，所述舯部滑行滚轮与坝面抵接。
所述舱体艏部前端面安装有观察窗。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，可搭载专业人员进行水下检测活动，通过艏部滑行机构和舯部滑行机构的配合作用，整个滑行式载人装置沿着坝面进行滑移，在滑移的同时进行检测，作业深度可达300米，为深水大坝提供了一种有效的检测手段。
本发明主要提供一种能够搭载专业人员进入水下现场进行检测的滑行式载人装置。其适用范围为深水面板坝(坝面具有一定倾斜角度)。其能够弥补传统潜水员作业深度较浅及水下遥控无人潜水器(ROV)遥控传输图像的不足，采用载人下潜工作的方式，完成深水大坝的水下检测工作，工作效率相较潜水员及传统的ROV有较大提高，同时可避免深水压力对于潜水员的身体带来的伤害。
同时，本发明还具备如下优点：
本发明最大工作深度300米，涵盖所有深水面板坝；
本发明采用滑行式移动方式，移动灵活，可有效减少流速对机动性的影响；
本发明配备观察窗，可对坝面进行较大范围的检修；
本发明内人员处于常压环境，乘员不需要加压减压，不会对人的身体带来生理危害，可在水下一次作业时间6小时；
本发明配备了专用的水下作业工具进行水下作业；
本发明采用智能化控制，减少舱内人员工作量，提升工作效率。
本发明载人舱可搭载两名专业人员。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的主视图。
图3为本发明滑行机构的结构示意图。
图4为本发明检测路径示意图。
图5为本发明滑行原理图。
其中：1、观察窗；2、艏部滑行机构；201、艏部滑行支架；202、艏部滑行滚轮；3、载人舱；4、舯部滑行机构；401、舯部滑行支架；402、舯部滑行滚轮；5、高压氧气瓶；6、艉侧向推进器；7、主推进器；8、后部垂向推进器；9、超短基线换能器；10、载体框架；11、浮力块；12、应急浮标；13、主压载水舱；14、前部垂向推进器；15、VHF天线；16、成像声纳；17、摄像机云台；18、高清摄像机；19、机械手；20、舱体；21、底架；A、水面；B、坝面。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2和图3所示，本实施例的用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置，包括舱体20，舱体20的底部为底架21，底架21前端下方安装有艏部滑行机构2，底架21中部下方安装舯部滑行机构4，位于底架21前端上方安装机械手19；舱体20两侧两端分别安装有后部垂向推进器8和前部垂向推进器14，在后部垂向推进器8下方安装主推进器7；位于舱体20内下部设置有载人舱3和高压氧气瓶5，后方设置有艉侧向推进器6，舱体20内上部安装载体框架10，载体框架10下部安装浮力块11和主压载水舱13，舱体20顶部安装有超短基线换能器9、应急浮标12和VHF天线15，载体框架10伸出舱体20外部，并在其头部上面安装成像声纳16，下面通过摄像机云台17安装高清摄像机18。
艏部滑行机构2的结构为：在底架21的底部固定安装艏部滑行支架201，艏部滑行支架201上安装艏部滑行滚轮202，艏部滑行滚轮202与坝面B抵接。
舯部滑行机构4的结构为：在底架21的底部固定安装舯部滑行支架401，舯部滑行支架401的底部为斜面，在斜面处安装多个舯部滑行滚轮402，舯部滑行滚轮402与坝面B抵接。
舱体20艏部前端面安装有观察窗1。
滑行式载人装置的最大作业深度为300米，能够搭载专业人员进入水下现场，为人员提供常压环境，是一种对大坝进行检测的专用装置。
滑行式载人装置包括生命支持系统、浮力调节系统、推进系统、观通系统、导航定位系统、智能控制系统及作业系统等。生命支持系统保证人员可在水下一次工作时间六小时，最长可在水下工作超过十二个小时。浮力调节系统由主压载调节子系统和可调压载子系统组成，可根据不同的工况对装置的水下状态(负浮力状态、悬浮状态和正浮力状态)进行调节。推进系统由8台推进器组成，包括两台主推进器7，两台侧向推进器和四台垂向推进器，采用智能推力分配技术，使滑行式载人装置具有优良的机动性。观通系统主要包括高清摄像机18、水下照明、水声电话等，结合人机工程学技术和灯光优化布局技术，使舱内人员具有最佳的观察视觉，提升滑行式载人装置的检测能力。针对大坝所在地区的环境特点，导航定位系统采用多传感器数据融合技术，采用声学与物理相结合的定位方式，保证滑行式载人装置的导航定位需求。智能控制系统基于智能模糊控制策略，结合PID控制方法，形成装置闭环控制系统。作业系统包括专用及通用两种作业工具，辅助人员进行大坝检测，具有小型化、高可靠性和高维护性等特点。基于滑行原理，检测路径如图4所示。
针对面板坝的坝体特点，本装置采用滑行方式沿坝面单向运动，舱内人员通过观察窗1，对坝面进行维护检测。滑行方式如图5所示。
由滑行原理图可知，在滑行过程中，两个滑行机构通过滑动滚轮与坝面B接触。向下滑行时，由推进系统中的前部垂向推进器14和后部垂向推进器8产生竖直向下的推力，产生的推力可分解为垂直坝面向下的力和沿坝面向下的力。其中，垂直坝面向下的力保证了滑行式载人装置与坝面的贴合，沿坝面B向下的力用于克服滑动滚轮与坝面之间的滚动摩擦力，使滑行式载人装置沿坝面向下滑行。
舱内人员通过观察窗1，对坝面进行检测。滑行过程中，首先，由智能控制系统根据检测路径，判断滑行式载人装置当前所需的水中状态(负浮力状态、悬浮状态和正浮力状态)和运动参数(滑行方向和滑行速度)。根据实时在线监测本装置的水中状态、位置信息和运动参数等信息，智能控制系统控制浮力调节系统自动调整滑行式载人装置的水中状态，并由推进系统进行智能化推力分配，实现滑行式载人装置按照检测路径的稳定滑行。
在坝面检测过程中，如果发现可疑目标，则需进行小范围的定点检测。此时，由舱内人员操控滑行式载人装置，使滑行式载人装置停在该处，结合作业工具，对大坝进行可疑目标的定点检测。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (4)

1.一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置，其特征在于：包括舱体(20)，所述舱体(20)的底部为底架(21)，所述底架(21)前端下方安装有艏部滑行机构(2)，底架(21)中部下方安装舯部滑行机构(4)，位于底架(21)前端上方安装机械手(19)；所述舱体(20)两侧两端分别安装有后部垂向推进器(8)和前部垂向推进器(14)，在后部垂向推进器(8)下方安装主推进器(7)；位于舱体(20)内下部设置有载人舱(3)和高压氧气瓶(5)，后方设置有艉侧向推进器(6)，舱体(20)内上部安装载体框架(10)，载体框架(10)下部安装浮力块(11)和主压载水舱(13)，舱体(20)顶部安装有超短基线换能器(9)、应急浮标(12)和VHF天线(15)，所述载体框架(10)伸出舱体(20)外部，并在其头部上面安装成像声纳(16)，下面通过摄像机云台(17)安装高清摄像机(18)。
2.如权利要求1所述的一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置，其特征在于：所述艏部滑行机构(2)的结构为：在底架(21)的底部固定安装艏部滑行支架(201)，所述艏部滑行支架(201)上安装艏部滑行滚轮(202)，所述艏部滑行滚轮(202)与坝面(B)抵接。
3.如权利要求1所述的一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置，其特征在于：所述舯部滑行机构(4)的结构为：在底架(21)的底部固定安装舯部滑行支架(401)，所述舯部滑行支架(401)的底部为斜面，在斜面处安装多个舯部滑行滚轮(402)，所述舯部滑行滚轮(402)与坝面(B)抵接。
4.如权利要求1所述的一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置，其特征在于：所述舱体(20)艏部前端面安装有观察窗(1)。
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