CN108680379A - 一种深海全向移动电视抓斗 - Google Patents

一种深海全向移动电视抓斗 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深海全向移动电视抓斗，包括机架、推进机构、超短基线定位机构、三点激光测距机构、水下供电机构、取样斗体、整机控制机构、液压机构和摄像机构，所述机架包括上机架和下机架，上机架和下机架可拆卸的相连，所述推进机构包括四个推进器。本发明通过推进机构、超短基线定位机构、三点激光测距机构相互配合，设备在水下准确定位，根据测算出的离地高度和样品大小，四个推进器相互配合，实现360°任意方向的水平移动，取样位置灵活准确，且上机架和下机架可分离结构的设计，当设备在海底遇到意外，通过释放油缸将下机架释放掉，保证上机架与主要部件顺利回收。

Description

一种深海全向移动电视抓斗
【技术领域】
本发明涉及深海探测设备的技术领域，特别涉及一种深海全向移动电视抓斗。
【背景技术】
深海电视抓斗系统是我国大洋多金属结核、富钴结壳、热液硫化、天然气水合物、海底稀土等矿产资源环境调查和深海采样的最重要的手段之一，而我国早期大洋资源环境调查所采用的类似采样设备主要依赖进口。2003年，在国家高技术研究发展计划(863计划)支持下，我国成功研制出第一台适合6000m深水作业的海底有缆观测与采样的深海电视抓斗。近十年来，尽管深海电视抓斗已更新换代，各项技术指标也不断趋于成熟，但随着国内和国际的科学技术迅速发展，对深水采样设备提出了长时间、高效率、高稳定性的深水作业技术需求和更高要求，使深水采样设备更精细化、标准化和科学化，以提高在复杂地形矿区采样的可靠性、实用性和稳定性。
传统的电视抓斗，在取样时，通常是由工作人员在取样船上预先设定好目标位置后，将抓斗沉入水下进行抓取样品，但在下放抓斗时抓斗和取样船会受到海流与风浪的冲击，影响其正常的下放，导致抓斗位置出现偏移，且设备在水下只能实现由取样船拖动沿固定方向移动，方向调整不灵活；海底地形复杂，当设备在海底遇到意外，斗体被岩石卡住时，取样船上的拖拽装置与抓斗的连接会受到较大的考验，容易损坏，整体更换维修成本高，甚至会造成设备的丢失。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种深海全向移动电视抓斗，推进机构、超短基线定位机构、三点激光测距机构相互配合，设备在水下准确定位，根据测算出的离地高度和样品位置与大小，四个推进器相互配合，实现360°任意方向的水平移动，取样位置灵活准确，提高工作效率，且上机架和下机架可分离结构的设计，当设备在海底遇到意外，取样斗体被岩石卡住时，通过释放油缸将下机架释放掉，保证上机架与主要部件顺利回收，避免设备整体损坏，节约更换维修成本，延长设备整体使用寿命。
为实现上述目的，本发明提出了一种深海全向移动电视抓斗，包括机架、推进机构、超短基线定位机构、三点激光测距机构、水下供电机构、取样斗体、整机控制机构、液压机构和摄像机构，所述的机架包括上机架和下机架，所述的上机架和下机架通过释放油缸可拆卸的相连，所述的推进机构、超短基线定位机构、水下供电机构、整机控制机构和液压机构安装固定在上机架上，所述的三点激光测距机构和取样斗体安装固定在下机架上，所述的三点激光测距机构与取样斗体相互配合，所述的推进机构、超短基线定位机构、三点激光测距机构、水下供电机构、取样斗体、液压机构、摄像机构与整机控制机构相连，所述的推进机构包括若干个推进器。
作为优选，所述的上机架包括上机架一部和上机架二部，所述的上机架一部位于上机架二部的上方，所述的上机架一部和上机架二部为一体式结构，所述的上机架一部整体形状为矩形框架结构，所述的上机架一部的四个角设有推进器安置部，所述的推进器的数量为四个，所述的四个推进器分别设置在四个推进器安置部上，所述的四个推进器相互配合驱动设备在水下向任意方向移动，所述的上机架包括上连接杆，所述的下机架包括下连接杆，所述的下连接杆嵌套在上连接杆内，所述的上连接杆与下连接杆连接处的外壁设有固定套筒，所述的释放油缸与固定套筒相互配合，所述的释放油缸包括活塞杆，所述的活塞杆与释放油缸相互配合，且活塞杆在释放油缸的驱动下沿轴向方向做往复运动，所述的上连接杆、下连接杆、固定套筒上设有与活塞杆相互适配的通孔，所述的活塞杆穿过上连接杆、下连接杆、固定套筒将上机架和下机架可拆卸的连接固定在一起。
作为优选，所述的推进机构还包括推进控制系统，所述的推进器与推进控制系统相连，所述的推进控制系统与整机控制机构相连。
作为优选，所述的超短基线定位机构与整机控制机构相连，所述的超短基线定位机构包括安装在船体的声学换能器和安装在机架上的声学应答器，所述的声学换能器和声学应答器相互配合。
作为优选，所述的三点激光测距机构包括激光发射单元、激光反射单元和接收单元，所述的激光发射单元、激光反射单元和接收单元相互配合计算离地高度和样品大小。
作为优选，所述的水下供电机构与水上甲板供电系统电缆相连通，所述的水下供电机构将交流电转换为直流电并与整机控制机构相连。
作为优选，所述的释放油缸与整机控制机构相连。
作为优选，所述的下机架上还设有斗体驱动油缸，所述的斗体驱动油缸与整机控制机构相连，所述的斗体驱动油缸与取样斗体相连，且斗体驱动油缸控制取样斗体的开合进行取样和放样。
作为优选，所述的上机架还包括整流机构、高度计、罗经和避碰雷达，所述的整流机构、高度计、罗经和避碰雷达与整机控制机构相连。
作为优选，所述的摄像机构包括用于取样寻址的俯视摄像头、用于观察取样斗体周围情况的斜俯视摄像头和用于观察电缆的仰视摄像头，所述的俯视摄像头、斜俯视摄像头和仰视摄像头上分别设有水下照明灯，所述的水下照明灯与俯视摄像头、斜俯视摄像头和仰视摄像头相互配合。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种深海全向移动电视抓斗，通过超短基线定位机构通过安装在船体的声学换能器和安装在机架上的声学应答器相互配合，实现设备在水下准确定位，三点激光测距机构通过激光发射单元、激光反射单元和接收单元相互配合计算离地高度和样品大小，四个推进器相互配合，实现360°任意方向的水平移动，取样位置灵活准确，提高工作效率；通过释放油缸与活塞杆、上连接杆、下连接杆、固定套筒相互配合，实现上机架和下机架可分离结构的设计，当设备在海底遇到意外，取样斗体被岩石卡住时，通过释放油缸驱动活塞杆的轴向运动，活塞杆脱离上连接杆、下连接杆、固定套筒，上机架和下机架相互分离，将下机架释放掉，保证上机架与主要部件顺利回收，避免设备整体损坏，节约更换维修成本，延长设备整体使用寿命；通过水下供电机构与水上甲板供电系统电缆相连通，水下供电机构将交流电转换为直流电并为水下设备提供动力电源，保证设备运行的安全稳定；通过用于取样寻址的俯视摄像头、用于观察取样斗体周围情况的斜俯视摄像头和用于观察电缆的仰视摄像头，实时观察设备在水底的位置和运行情况，及时调整作业位置和作业状态，提高工作效率。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种深海全向移动电视抓斗的结构示意图；
图2是本发明一种深海全向移动电视抓斗的立体结构示意图。
图中：1-机架、2-推进机构、3-超短基线定位机构、4-三点激光测距机构、5-水下供电机构、6-取样斗体、7-整机控制机构、8-液压机构、9-摄像机构、11-上机架、12-下机架、120-释放油缸、1201-固定套筒、1202-活塞杆、111-上机架一部、112-上机架二部、114-整流机构、115-高度计、116-罗经、117-避碰雷达、1111-推进器安置部、1121-上连接杆、121-下连接杆、122-斗体驱动油缸、21-推进器、22-推进控制系统、91-俯视摄像头、92-斜俯视摄像头、93-仰视摄像头、94-水下照明灯。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
参阅图1和图2，本发明实施例提供一种深海全向移动电视抓斗，包括机架1、推进机构2、超短基线定位机构3、三点激光测距机构4、水下供电机构5、取样斗体6、整机控制机构7、液压机构8和摄像机构9，所述的机架1包括上机架11和下机架12，所述的上机架11和下机架12通过释放油缸120可拆卸的相连，所述的推进机构2、超短基线定位机构3、水下供电机构5、整机控制机构7和液压机构8安装固定在上机架11上，所述的三点激光测距机构4和取样斗体6安装固定在下机架12上，所述的三点激光测距机构4与取样斗体6相互配合，所述的推进机构2、超短基线定位机构3、三点激光测距机构4、水下供电机构5、取样斗体6、液压机构8、摄像机构9与整机控制机构7相连，所述的推进机构2包括若干个推进器21。
具体地，所述的上机架11包括上机架一部111和上机架二部112，所述的上机架一部111位于上机架二部112的上方，所述的上机架一部111和上机架二部112为一体式结构，所述的上机架一部111整体形状为矩形框架结构，所述的上机架一部111的四个角设有推进器安置部1111，所述的推进器21的数量为四个，所述的四个推进器21分别设置在四个推进器安置部1111上，所述的四个推进器21相互配合驱动设备在水下向任意方向移动，所述的上机架11包括上连接杆1121，所述的下机架12包括下连接杆121，所述的下连接杆121嵌套在上连接杆1121内，所述的上连接杆1121与下连接杆121连接处的外壁设有固定套筒1201，所述的释放油缸120与固定套筒1201相互配合，所述的释放油缸120包括活塞杆1202，所述的活塞杆1202与释放油缸120相互配合，且活塞杆1202在释放油缸120的驱动下沿轴向方向做往复运动，所述的上连接杆1121、下连接杆121、固定套筒1201上设有与活塞杆1202相互适配的通孔，所述的活塞杆1202穿过上连接杆1121、下连接杆121、固定套筒1201将上机架11和下机架12可拆卸的连接固定在一起。
进一步地，所述的推进机构2还包括推进控制系统22，所述的推进器21与推进控制系统22相连，所述的推进控制系统22与整机控制机构7相连。所述的超短基线定位机构3与整机控制机构7相连，所述的超短基线定位机构3包括安装在船体的声学换能器和安装在机架1上的声学应答器，所述的声学换能器和声学应答器相互配合。所述的三点激光测距机构4包括激光发射单元、激光反射单元和接收单元，所述的激光发射单元、激光反射单元和接收单元相互配合计算离地高度和样品大小。所述的水下供电机构5与水上甲板供电系统电缆相连通，所述的水下供电机构5将交流电转换为直流电并与整机控制机构7相连。所述的释放油缸120与整机控制机构7相连。所述的下机架12上还设有斗体驱动油缸122，所述的斗体驱动油缸122与整机控制机构7相连，所述的斗体驱动油缸122与取样斗体6相连，且斗体驱动油缸122控制取样斗体6的开合进行取样和放样。所述的上机架11还包括整流机构114、高度计115、罗经116和避碰雷达117，所述的整流机构114、高度计115、罗经116和避碰雷达117与整机控制机构7相连。所述的摄像机构9包括用于取样寻址的俯视摄像头91、用于观察取样斗体6周围情况的斜俯视摄像头92和用于观察电缆的仰视摄像头93，所述的俯视摄像头91、斜俯视摄像头92和仰视摄像头93上分别设有水下照明灯94，所述的水下照明灯94与俯视摄像头91、斜俯视摄像头92和仰视摄像头93相互配合。
本发明工作过程：
本发明一种深海全向移动电视抓斗在工作过程中，设备在甲板上连接铠装万米光电复合缆，由甲板下放入水，最深可达6000米水深区域工作，设备在下放到离底约10米左右的高度时，设备开始正式作业，通过甲板的操控界面，可通过启动推进器21控制设备在水下的任意方向在一定范围内的移动；通过控制液压机构8实现取样斗体6的开合进行取样和放样。其中，超短基线定位机构3通过安装在船体的声学换能器和安装在机架1上的声学应答器相互配合，实现设备在水下准确定位，三点激光测距机构4通过激光发射单元、激光反射单元和接收单元相互配合计算离地高度和样品大小，四个推进器21相互配合，实现360°任意方向的水平移动，取样位置灵活准确，提高工作效率；通过释放油缸120与活塞杆1202、上连接杆1121、下连接杆121、固定套筒1201相互配合，实现上机架11和下机架12可分离结构的设计，当设备在海底遇到意外，取样斗体6被岩石卡住时，通过释放油缸120驱动活塞杆1202的轴向运动，活塞杆1202脱离上连接杆1121、下连接杆121、固定套筒1201，上机架11和下机架12相互分离，将下机架12释放掉，保证上机架11与主要部件顺利回收，避免设备整体损坏，节约更换维修成本，延长设备整体使用寿命；通过水下供电机构5与水上甲板供电系统电缆相连通，水下供电机构5将交流电转换为直流电并为水下设备提供动力电源，保证设备运行的安全稳定；三台高清摄像头和三台水下照明灯94相互配合，俯视摄像头91在取样时进行寻址，斜俯视摄像头92观察取样斗体6周围情况，仰视摄像头93用于观察电缆并避免电缆垂掉下来钩绊设备，实时观察设备在水底的位置和运行情况，及时调整作业位置和作业状态，提高工作效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深海全向移动电视抓斗，其特征在于：包括机架(1)、推进机构(2)、超短基线定位机构(3)、三点激光测距机构(4)、水下供电机构(5)、取样斗体(6)、整机控制机构(7)、液压机构(8)和摄像机构(9)，所述的机架(1)包括上机架(11)和下机架(12)，所述的上机架(11)和下机架(12)通过释放油缸(120)可拆卸的相连，所述的推进机构(2)、超短基线定位机构(3)、水下供电机构(5)、整机控制机构(7)和液压机构(8)安装固定在上机架(11)上，所述的三点激光测距机构(4)和取样斗体(6)安装固定在下机架(12)上，所述的三点激光测距机构(4)与取样斗体(6)相互配合，所述的推进机构(2)、超短基线定位机构(3)、三点激光测距机构(4)、水下供电机构(5)、取样斗体(6)、液压机构(8)、摄像机构(9)与整机控制机构(7)相连，所述的推进机构(2)包括若干个推进器(21)。
2.如权利要求1所述的一种深海全向移动电视抓斗，其特征在于：所述的上机架(11)包括上机架一部(111)和上机架二部(112)，所述的上机架一部(111)位于上机架二部(112)的上方，所述的上机架一部(111)和上机架二部(112)为一体式结构，所述的上机架一部(111)整体形状为矩形框架结构，所述的上机架一部(111)的四个角设有推进器安置部(1111)，所述的推进器(21)的数量为四个，所述的四个推进器(21)分别设置在四个推进器安置部(1111)上，所述的四个推进器(21)相互配合驱动设备在水下向任意方向移动，所述的上机架(11)包括上连接杆(1121)，所述的下机架(12)包括下连接杆(121)，所述的下连接杆(121)嵌套在上连接杆(1121)内，所述的上连接杆(1121)与下连接杆(121)连接处的外壁设有固定套筒(1201)，所述的释放油缸(120)与固定套筒(1201)相互配合，所述的释放油缸(120)包括活塞杆(1202)，所述的活塞杆(1202)与释放油缸(120)相互配合，且活塞杆(1202)在释放油缸(120)的驱动下沿轴向方向做往复运动，所述的上连接杆(1121)、下连接杆(121)、固定套筒(1201)上设有与活塞杆(1202)相互适配的通孔，所述的活塞杆(1202)穿过上连接杆(1121)、下连接杆(121)、固定套筒(1201)将上机架(11)和下机架(12)可拆卸的连接固定在一起。
3.如权利要求1所述的一种深海全向移动电视抓斗，其特征在于：所述的推进机构(2)还包括推进控制系统(22)，所述的推进器(21)与推进控制系统(22)相连，所述的推进控制系统(22)与整机控制机构(7)相连。
4.如权利要求1所述的一种深海全向移动电视抓斗，其特征在于：所述的超短基线定位机构(3)与整机控制机构(7)相连，所述的超短基线定位机构(3)包括安装在船体的声学换能器和安装在机架(1)上的声学应答器，所述的声学换能器和声学应答器相互配合。
5.如权利要求1所述的一种深海全向移动电视抓斗，其特征在于：所述的三点激光测距机构(4)包括激光发射单元、激光反射单元和接收单元，所述的激光发射单元、激光反射单元和接收单元相互配合计算离地高度和样品大小。
6.如权利要求1所述的一种深海全向移动电视抓斗，其特征在于：所述的水下供电机构(5)与水上甲板供电系统电缆相连通，所述的水下供电机构(5)将交流电转换为直流电并与整机控制机构(7)相连。
7.如权利要求1所述的一种深海全向移动电视抓斗，其特征在于：所述的释放油缸(120)与整机控制机构(7)相连。
8.如权利要求1所述的一种深海全向移动电视抓斗，其特征在于：所述的下机架(12)上还设有斗体驱动油缸(122)，所述的斗体驱动油缸(122)与整机控制机构(7)相连，所述的斗体驱动油缸(122)与取样斗体(6)相连，且斗体驱动油缸(122)控制取样斗体(6)的开合进行取样和放样。
9.如权利要求1所述的一种深海全向移动电视抓斗，其特征在于：所述的上机架(11)还包括整流机构(114)、高度计(115)、罗经(116)和避碰雷达(117)，所述的整流机构(114)、高度计(115)、罗经(116)和避碰雷达(117)与整机控制机构(7)相连。
10.如权利要求1所述的一种深海全向移动电视抓斗，其特征在于：所述的摄像机构(9)包括用于取样寻址的俯视摄像头(91)、用于观察取样斗体(6)周围情况的斜俯视摄像头(92)和用于观察电缆的仰视摄像头(93)，所述的俯视摄像头(91)、斜俯视摄像头(92)和仰视摄像头(93)上分别设有水下照明灯(94)，所述的水下照明灯(94)与俯视摄像头(91)、斜俯视摄像头(92)和仰视摄像头(93)相互配合。
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