CN108725711B - 一种集装箱打捞装置及打捞方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集装箱打捞装置及打捞方法，包括打捞机器人和打捞回收架，其中，所述打捞机器人，主要包括：释放和回收装置、水下机器人和夹持装置，所述释放和回收装置通过钢丝缆绳与所述水下机器人的顶部相连，所述水下机器人的下部设置有所述夹持装置；所述打捞回收架，包括侧部回收架和顶部回收架；所述侧部回收架包括水平支撑杆、支撑架和起吊装置，其中所述水平支撑杆一端连接在船体侧部，另一端下侧设置有所述支撑架，所述支撑架的另一端连接在同侧船体，所述起吊装置设置在所述水平支撑杆上。并公开了利用该打捞装置进行打捞的方法，本发明集装箱打捞装置及打捞方法可以快速地将落水的集装箱打捞出来，减少船东的经济损失。

Description

一种集装箱打捞装置及打捞方法

技术领域

本发明涉及海洋工程技术，属于水下打捞技术领域，具体涉及一种集装箱打捞装置及打捞方法。

背景技术

随着人类的科技水平发展生产力的进步，尤其是在陆地资源短缺、人口膨胀、环境恶化等问题的日益严峻的现状下，沿海国家纷纷把目光投向海洋，加快了对海洋的开发和利用。海洋资源主要包括食物资源和矿物资源，开发海洋食物资源的方向是寻找新的经济利用对象和发展人工养殖事业。海洋已成为人类食物蛋白质的重要供应场所，海水可以淡化，从海水中可以提取氯、钠、镁等化学元素及稀有元素和放射性元素，从海底可以开采出大量石油、天然气、煤、铁、锰等多种金属及砂矿，利用潮汐等动力资源发电、海底空间的利用(核废料的堆积和储存等)、预测天气和控制气候的变化，发展海上交通等。

海上运输是使用船舶通过海上航道在不同国家地区之间运输货物的一种方式，由于其不受道路、轨道的限制，因此通过能力更强，另外随着政治、经贸环境以及自然条件的变化，海上运输可以及时调整航线，适应能力更强。因此，在国际贸易中海上运输成为最主要的运输方式，目前国际贸易总量中有三分之二以上，我国进出口货运总量90％以上都是通过海上运输完成的。

海上运输往往采用集装箱进行运输，集装箱因其标准化的结构和规格可以制定出一整套完善的运输体系，实现运输过程各阶段的标准化运作，改善了运输的安全性、经济型、通用性和互换性，也大大提高了运输效率。在集装箱的装卸过程中，往往会采用一些集装箱专用吊具，这些专用吊具一般安装在岸上码头，外形尺寸及吊装重量都不适于船上安装。

当集装箱船在海上发生事故时，许多集装箱掉落在海底，给船东造成重大的经济损失，而在集装箱打捞过程中，由于水下环境恶劣危险，在深海区域进行海底勘探、货物打捞以及释放充气气囊和探测设备时由于海底压力较大，无法排遣潜水员进行操作，因此，需要使用水下机器人进行海底物体的打捞以及在开展船体打捞时快速释放充气气囊和释放探测设备。另外，打捞过程还缺乏相适应的船载起重设备可以方便快捷的打捞起掉落在海底的集装箱。因此如何有效和快速的将掉落在海底的集装箱打捞出海并装载到打捞船上成为一直以来船东及打捞人员关心的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集装箱打捞装置及打捞方法，该发明集装箱打捞装置及打捞方法可以快速地将落水的集装箱打捞出来，减少船东的经济损失。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种集装箱打捞装置，包括打捞机器人和打捞回收架，其中，

所述打捞机器人，主要包括：释放和回收装置、水下机器人和夹持装置，所述释放和回收装置通过钢丝缆绳与所述水下机器人的顶部相连，所述水下机器人的下部设置有所述夹持装置；

所述释放和回收装置包括第一伺服电机、第一联轴器、第一钢丝缆绳、第一钢丝缆绳收放器、第一立式轴承座支架和水下机器人释放和回收支撑架构成，所述第一伺服电机与所述第一联轴器相连，所述第一联轴器连接所述第一钢丝缆绳收放器的一端，所述第一钢丝缆绳收放器的另一端连接所述第一立式轴承座支架，所述第一伺服电机和所述第一立式轴承座支架固定连接在所述水下机器人释放和回收支撑架上，所述第一钢丝缆绳缠绕在所述第一钢丝缆绳收放器上；

所述水下机器人包括水下机器人主体设备存放舱、探照灯、摄像头、ROV推进器和压载块，水下机器人主体设备存放舱上部通过所述钢丝缆绳与所述钢丝缆绳收放器相连，所述探照灯、所述摄像头、所述ROV推进器和所述压载块都设置在所述水下机器人主体设备存放舱外壁；

所述夹持装置由第二伺服电机、横梁、门形框架、夹持部组成，所述横梁连接在所述水下机器人主体设备存放仓的中间下部，所述横梁下部与所述门形框架上部铰接，所述第二伺服电机设置在所述横梁上，并通过第一缆绳连接所述门形框架的两侧外壁，可实现所述门形框架相对于所述横梁左右摆动；所述夹持部包括固定夹片、活动夹片、动力装置，所述固定夹片设置在所述门形框架上，所述活动夹片上部与所述固定夹片转动连接，在转动连接处还设置有弹簧，使所述活动夹片和固定夹片保持弹性闭合状态，所述动力装置设置在所述门形框架上，并为所述活动夹片提供转动的动力；

所述打捞回收架，包括侧部回收架和顶部回收架；

所述侧部回收架包括水平支撑杆、支撑架和起吊装置，其中所述水平支撑杆一端连接在船体侧部，另一端下侧设置有所述支撑架，所述支撑架的另一端连接在同侧船体，所述起吊装置设置在所述水平支撑杆上；

所述顶部回收架为人字形框架，所述人字形框架一端连接在所述水平支撑杆上部，另一端连接船体甲板顶部。

上述技术方案中，所述动力装置包括电动伸缩杆、第一轴承滑轮和第二缆绳，所述电动伸缩杆固定设置在所述固定夹片相对一侧的门形框架上，所述该侧的门形框架下端设置有第一轴承滑轮，所述第二缆绳一端连接所述电动伸缩杆的下端，另一端通过所述第一轴承滑轮后固定连接在所述活动夹片上。

上述技术方案中，所述夹持装置包括左端第二伺服电机、右端第二伺服电机、左端第一缆绳和右端第一缆绳，所述左端第二伺服电机安装在所述横梁的左端并连接所述左端第一缆绳，该左端第一缆绳另一端通过设置在所述横梁左端下部的第二轴承滑轮连接至所述门形框架的左侧，所述右端第二伺服电机安装在所述横梁的右端连接所述右端第一缆绳，该第一缆绳另一端通过设置在所述横梁右端下部的第三轴承滑轮连接至所述门形框架的右侧。

上述技术方案中，所述横梁中间下部设置有第一U型板，所述门形框架顶部设置有第二U型板，所述第一U型板与第二U型板通过螺尾柱销配合实现铰接。

上述技术方案中，所述固定夹片和所述活动夹片内部设置有锯齿状突起。

上述技术方案中，所述探照灯、所述摄像头和所述ROV推进器设置在所述水下机器人主体设备存放舱的前后两端，所述压载块设置在所述水下机器人主体设备存放舱的顶部。

上述技术方案中，所述起吊装置包括第三伺服电机、第二联轴器、第二钢丝缆绳、第二钢丝缆绳收放器、第二立式轴承座支架，所述第三伺服电机与所述第二联轴器相连，所述第二联轴器连接所述第二钢丝缆绳收放器的一端，所述第二钢丝缆绳收放器的另一端连接所述第二立式轴承座支架，所述第三伺服电机和所述第二立式轴承座支架固定连接在所述水平支撑杆上，所述第二钢丝缆绳缠绕在所述第二钢丝缆绳收放器上，所述第二钢丝缆绳末端设置有吊钩。

上述技术方案中，所述吊钩是开口处为弹性闭合的吊钩，可以方便的打开和闭合。

上述技术方案中，所述人字形框架由第一支杆和第二支杆组成，所述第一支杆的上端与所述第二支杆的上端固定连接，并呈120°夹角。

上述技术方案中，所述侧部回收架包含两套起吊装置。

上述技术方案中，所述水下机器人释放和回收支撑架与所述水平支撑杆之间的水平净距离应为0.1m～2m，垂直净距离应为1.5m～2m。

一种使用上述技术方案所述的打捞装置进行打捞的方法，包括以下步骤：

S1，打捞开始时，根据预估水深，在所述水下机器人主体设备存放舱上安装所述压载块，并将所述吊钩固定在所述夹持部的活动夹片和固定夹片之间，操作第一伺服电机，释放所述水下机器人；

S2，根据所述摄像头传回的海底影像操纵所述水下机器人的ROV推进器移动该水下机器人，寻找落水的集装箱，并将所述水下机器人停留在该集装箱的定铃卡位附近；

S3，调节第二伺服电机使所述门形框架摆动，将所述吊钩安装进入集装箱的定铃卡位，控制所述动力装置，打开所述活动夹片，释放所述吊钩；

S4，操作第一伺服电机，回收所述水下机器人；

S5，若所述打捞回收架上设置有多个所述起吊装置，可重复S1～S4，将所述吊钩安装在所述集装箱的定铃卡位上；

S6，启动所述第三伺服电机，开始起吊落水集装箱，将集装箱起吊至所述打捞回收架附近，可使用打捞船上的起重器将该集装箱起吊至打捞船的甲板上。

本发明的优点和有益效果为：

1.所述释放和回收装置包括第一伺服电机、联轴器、钢丝缆绳、钢丝缆绳收放器、立式轴承座支架和水下机器人释放和回收支撑架构成，可以实现水下机器人的快速释放和回收，具有操作简单、稳定性好和收放速度快等优点。

2.水下机器人包括水下机器人主体设备存放舱、探照灯、ROV推进器和压载块等。水下机器人主体设备存放舱中含有水下机器人的接受模块、推进器的控制设备、电池、前后端摄像头以及其他设备，摄像头和探照灯的安装方便操作人员寻找水下物体，压载块的加入可以根据水深实时调节水下机器人的重量，便于水下机器人向更深的区域航行。水下机器人艏部和尾部同时安装两台ROV推进器可提高水下机器人的航行速度以及便于机器人在水下保持平衡。水下机器人顶部与钢丝缆绳相连，具有释放和回收方便的特点。

3.所述夹持装置由第二伺服电机、横梁、门形框架、夹持部组成，当水下机器人到达指定区域附近时，小幅度调节门形框架使所述夹持部摆动调整位置，避免了使用ROV推进器调节水下机器人大幅度运动的情况，便于定位打捞水下物体和释放充气气囊或探测设备，避免不断调节水下机器人在水下来回移动的时间，提高了打捞效率。

4.所述夹持部的张开和闭合由电动伸缩杆控制，便于打捞和释放物体，节省人力、物力和提高了操作效率。所述固定夹片和所述活动夹片内部设置有锯齿状突起，有效地减少了物体的脱落。此外，在所述横梁和所述门形框架之间设置有方便线路通过的钢丝软管，便于线路的通过，实现了门形框架的任意转动，避免了电线的缠绕。

5.本申请集装箱打捞回收架，包括侧部回收架和顶部回收架，所述侧部回收架包括水平支撑杆、支撑架和起吊装置，所述顶部回收架为人字形框架。该集装箱打捞回收架对各种尺寸外形的打捞船适应性好，应用范围广，结构简单，安装拆卸简便迅速，采用该回收架的打捞船可以快速地将落水的集装箱吊起回收。

6.所述水平支撑杆一端连接在船体侧部，另一端下侧设置有所述支撑架，所述支撑架的另一端连接在同侧船体，所述人字形框架一端连接在所述水平支撑杆上部，另一端连接船体甲板顶部，该结构保证了集装箱打捞回收架的稳定性，坚固耐用，故障率低。

7.所述起吊装置所述起吊装置包括第三伺服电机、第二联轴器、第二钢丝缆绳、第二钢丝缆绳收放器、第二立式轴承座支架及吊钩，可以快速的将落水的集装箱吊起，当采用两套起吊装置时，起吊过程的稳定性得到大幅提升，防止集装箱在起吊过程中的摆动。

8.与集装箱的连接装置为吊钩，该吊钩的开口处为弹性闭合，可以非常方便的打开和闭合，快速实现了吊钩与集装箱定铃卡位的固定，同时，也有效地防止了集装箱的脱落。

9.钢丝缆绳收放器上缠绕有足够长度的钢丝缆绳，可以开展不同水深的集装箱打捞，提高了回收架的应用范围。

10.本装置不仅可以应用到集装箱的打捞，也可用于海底其他用途的打捞，具有打捞速度快、稳定性好、可满足不同海水深度和便于安装的优势。

附图说明

图1是本发明实施例2的示意图，

图2是本发明实施例2中打捞机器人的示意图，

图3是本发明实施例2中打捞机器人的夹持装置和水下机器人的示意图，

图4是本发明实施例2中打捞机器人的夹持装置的示意图，

图5是本发明实施例2中打捞回收架的示意图，

图6是本发明实施例2中使用单钩进行打捞集装箱的示意图，

图7是本发明实施例2中使用双钩进行打捞集装箱的示意图，

图8是本发明实施例2中集装箱起吊过程的示意图。

其中：

1：第一伺服电机，2：第一联轴器，3：第一钢丝缆绳，4：第一钢丝缆绳收放器，5：第一立式轴承座支架，6：水下机器人释放和回收支撑架，7：水下机器人主体设备存放舱，8：探照灯，9：摄像头，10：ROV推进器，11：压载块，12：左端第一缆绳，13：横梁，14：门形框架，15：右端第一缆绳，16：固定夹片，17：活动夹片，18：水平支撑杆，19：支撑杆，20：人字形框架，21：电动伸缩杆，22：第一轴承滑轮，23：第二缆绳，24：左端第二伺服电机，25：右端第二伺服电机，26：第二轴承滑轮，27：第三轴承滑轮，28：第一U型板，29：第二U型板，30：螺尾柱销，31：锯齿状突起，32：第三伺服电机，33：第二联轴器，34：第二钢丝缆绳，35：第二缆绳收放器，36：第二立式轴承座支架，37：吊钩，38：第一支杆，39：第二支杆，40：弹簧。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种集装箱打捞装置，包括打捞机器人和打捞回收架，其中，所述打捞机器人，主要包括：释放和回收装置、水下机器人和夹持装置，所述释放和回收装置通过钢丝缆绳与所述水下机器人的顶部相连，所述水下机器人的下部设置有所述夹持装置；

所述释放和回收装置包括第一伺服电机功率80w，第一联轴器，第一钢丝缆绳直径0.008m，第一钢丝缆绳收放器直径0.06m额定起重量100kg跨度1m，第一立式轴承座支架及水下机器人释放和回收支撑架构成，所述第一伺服电机与所述第一联轴器相连，所述第一联轴器连接所述第一钢丝缆绳收放器的一端，所述第一钢丝缆绳收放器的另一端连接所述第一立式轴承座支架，所述第一伺服电机和所述第一立式轴承座支架固定连接在所述水下机器人释放和回收支撑架上，所述第一钢丝缆绳缠绕在所述第一钢丝缆绳收放器上；所述水下机器人释放和回收支撑架由扁钢制成，外形尺寸长1.2m，宽0.5m。

所述水下机器人包括水下机器人主体设备存放舱、探照灯、摄像头、ROV推进器和压载块，水下机器人主体设备存放舱上部通过所述钢丝缆绳与所述钢丝缆绳收放器相连，所述探照灯、所述摄像头和所述ROV推进器设置在所述水下机器人主体设备存放舱的前后两端，所述压载块设置在所述水下机器人主体设备存放舱的顶部，其中ROV推进器设置在在水下机器人主体设备存放舱的底部四角，每个角落各设置有一个ROV推进器，共设置4个。所述摄像头分辨率为700TV Lines，所述探照灯设置在在水下机器人主体设备存放舱的底部四角和顶部四角，每个角落各设置有一个，共设置8个白色超高亮LED灯。水下机器人主体设备存放舱内部还设置有所述水下机器人的信号接收模块、所述ROV推进器的控制设备和200Ah的电池，为水下机器人提供工作时的电能，续航时间可达到5h。所述水下机器人安装完成后(除去压载块)的外形尺寸为0.5m×0.25m×0.25m，重量为20kg，最大工作水深100m，最大前进速度1m/s，功率500w。

所述夹持装置由200w的第二伺服电机、横梁(长×宽×厚：0.4m×0.1m×0.02m)、门形框架侧板的长×宽×厚：0.18m×0.18m×0.02m、夹持部组成，所述横梁连接在所述水下机器人主体设备存放仓的中间下部，所述横梁中间下部设置有第一U型板，所述门形框架顶部设置有第二U型版，所述第一U型板与第二U型板通过螺尾柱销配合实现铰接。所述夹持装置包括左端第二伺服电机、右端第二伺服电机、左端第一缆绳和右端第一缆绳，所述左端第二伺服电机安装在所述横梁的左端并连接所述左端第一缆绳，该左端第一缆绳另一端通过设置在所述横梁左端下部的第二轴承滑轮连接至所述门形框架的左外侧的环形定位销，所述右端第二伺服电机安装在所述横梁的右端连接所述右端第一缆绳，该第一缆绳另一端通过设置在所述横梁右端下部的第三轴承滑轮连接至所述门形框架的右外侧的环形定位销。可实现所述门形框架相对于所述横梁左右摆动；所述夹持部包括固定夹片、活动夹片、动力装置，所述固定夹片和活动夹片都为长×宽×厚：0.1m×0.1m×0.02m，铝材质制成，所述固定夹片设置在所述门形框架上，所述活动夹片上部与所述固定夹片转动连接，在转动连接处还设置有弹簧，使所述活动夹片和固定夹片保持弹性闭合状态，所述动力装置设置在所述门形框架上，并为所述活动夹片提供转动的动力；所述动力装置包括电动伸缩杆(电压12V，功率10W，伸缩行程0.15m)、第一轴承滑轮和第二缆绳(直径0.003m)，所述电动伸缩杆固定设置在所述固定夹片相对一侧的门形框架上，所述该侧的门形框架下端设置有第一轴承滑轮，所述第二缆绳一端连接所述电动伸缩杆的下端，另一端通过所述第一轴承滑轮后固定连接在所述活动夹片上。所述固定夹片和所述活动夹片内侧设置有锯齿状突起。

所述打捞回收架，包括侧部回收架和顶部回收架；所述侧部回收架包括水平支撑杆(外形尺寸长×宽×厚：1m×0.06m×0.04m)，扁钢制成的支撑架(外形尺寸长×宽×厚：1.5m×0.1m×0.03m)和起吊装置，其中所述水平支撑杆一端连接在船体侧部，另一端下侧设置有所述支撑架，所述支撑架的另一端连接在同侧船体，所述起吊装置设置在所述水平支撑杆上；所述顶部回收架为人字形框架，所述人字形框架一端连接在所述水平支撑杆上部，另一端连接船体甲板顶部。所述起吊装置包括第三伺服电机功率40KW、第二联轴器、第二钢丝缆绳(直径20mm)、第二钢丝缆绳收放器额定起重量15t，跨度1.5m、第二立式轴承座支架，所述第三伺服电机与所述第二联轴器相连，所述第二联轴器连接所述第二钢丝缆绳收放器的一端，所述第二钢丝缆绳收放器的另一端连接所述第二立式轴承座支架，所述第三伺服电机和所述第二立式轴承座支架固定连接在所述水平支撑杆上，所述第二钢丝缆绳缠绕在所述第二钢丝缆绳收放器上，所述第二钢丝缆绳末端设置有吊钩，所述吊钩是开口处为弹性闭合的吊钩，可以方便的打开和闭合。所述人字形框架由第一支杆和第二支杆组成，所述第一支杆的上端与所述第二支杆的上端固定连接，并呈120°夹角。所述水平支撑杆一端通过第一连接板连接在打捞船体侧部，所述支撑架的另一端通过第二连接板连接在同侧船体，所述第一连接板和所述第二连接板都通过螺栓与船体固定连接。

上述技术方案中，所述水下机器人释放和回收支撑架与所述水平支撑杆之间的水平净距离应为0.5米，垂直净距离应为1.5米。

一种使用实施例1中所述的打捞装置进行打捞的方法，包括以下步骤：

S1，打捞开始时，根据预估水深，在所述水下机器人主体设备存放舱上安装所述压载块，并将所述吊钩固定在所述夹持部的活动夹片和固定夹片之间，操作第一伺服电机，释放所述水下机器人；

S2，根据所述摄像头传回的海底影像操纵所述水下机器人的ROV推进器移动该水下机器人，寻找落水的集装箱，并将所述水下机器人停留在该集装箱的定铃卡位附近；

S3，调节第二伺服电机使所述门形框架摆动，将所述吊钩安装进入集装箱的定铃卡位，控制所述动力装置，打开所述活动夹片，释放所述吊钩。

S4，操作第一伺服电机，回收所述水下机器人；

S5，启动所述第三伺服电机，开始起吊落水集装箱，将集装箱起吊至所述打捞回收架附近，可使用打捞船上的起重器将该集装箱起吊至打捞船的甲板上。

在进行该打捞装置进行打捞之前，还需要将该打捞装置安装在打捞船上，此安装方法包括安装所述水下机器人和夹持装置，安装完成后进行功能调试，待其正常工作时，再与所述释放和回收装置安装连接，安装连接完成后再次调试设备。将所述起吊装置安装到所述水平支撑杆上，调试起吊装置部分，完成调试后将支撑架采用螺栓连接水平支撑杆，将所述人字形框架一端采用螺栓连接在船体甲板顶部(连接板的长×宽×厚大约为0.1m×0.1m×0.02m)，另一端连接所述水平支撑杆上部(连接板的长×宽×厚大约为0.1m×0.1m×0.02m)，将水平支撑杆和所述支撑架都采用螺栓固装到打捞船侧，最后将所述水下机器人释放和回收支撑架固装在打捞船侧部，所述水下机器人释放和回收支撑架与所述水平支撑杆之间的水平净距离应为0.5米，垂直净距离应为1.5米。

实施例2

本发明实施例1已经可以高效迅速的完成落水集装箱的打捞工作，为了拓展实施例1的应用环境，进一步提高打捞过程的稳定性，在实施例1的基础上将设置在所述水平支撑杆上上的所述起吊装置增加为两套。

基于上述变化，实施例2的所述打捞回收架，包括侧部回收架和顶部回收架；所述侧部回收架包括扁钢制成的水平支撑杆(外形尺寸长×宽×厚：1m×0.06m×0.04m)、扁钢制成的支撑架(外形尺寸长×宽×厚：1.5m×0.1m×0.03m)和两套起吊装置，其中所述水平支撑杆一端连接在船体侧部，另一端下侧设置有所述支撑架，所述支撑架的另一端连接在同侧船体，所述起吊装置设置在所述水平支撑杆上；所述顶部回收架为人字形框架，所述人字形框架一端连接在所述水平支撑杆上部，另一端连接船体甲板顶部。所述起吊装置包括伺服电机功率40KW、联轴器、直径20mm的钢丝缆绳、钢丝缆绳收放器额定起重量15t，跨度1.5m、第二立式轴承座支架，所述第三伺服电机与所述第二联轴器相连，所述第二联轴器连接所述第二钢丝缆绳收放器的一端，所述第二钢丝缆绳收放器的另一端连接所述第二立式轴承座支架，所述第三伺服电机和所述第二立式轴承座支架固定连接在所述水平支撑杆上，所述第二钢丝缆绳缠绕在所述第二钢丝缆绳收放器上，所述第二钢丝缆绳末端设置有吊钩，所述吊钩是开口处为弹性闭合的吊钩，可以方便的打开和闭合。两套所述起吊装置之间净距为0.6m。所述人字形框架由第一支杆和第二支杆组成，所述第一支杆的上端与所述第二支杆的上端固定连接，并呈120°夹角。所述水平支撑杆一端通过第一连接板连接在打捞船体侧部，所述支撑架的另一端通过第二连接板连接在同侧船体，所述第一连接板和所述第二连接板都通过螺栓与船体固定连接。

一种使用实施例2中所述的打捞装置进行打捞的方法，包括以下步骤：

S1，打捞开始时，根据预估水深，在所述水下机器人主体设备存放舱上安装所述压载块，并将所述两套起吊装置其中之一的所述吊钩固定在所述夹持部的活动夹片和固定夹片之间，操作第一伺服电机，释放所述水下机器人；

S2，根据所述摄像头传回的海底影像操纵所述水下机器人的ROV推进器移动该水下机器人，寻找落水的集装箱，并将所述水下机器人停留在该集装箱的定铃卡位附近；

S3，调节第二伺服电机使所述门形框架摆动，将所述吊钩安装进入集装箱的定铃卡位，控制所述动力装置，打开所述活动夹片，释放所述吊钩。

S4，操作第一伺服电机，回收所述水下机器人；

S5，重复S1～S4，将另一套所述起吊装置上的所述吊钩安装在所述集装箱的定铃卡位上；

S6，启动两套所述第三伺服电机，开始起吊落水集装箱，将集装箱起吊至所述打捞回收架附近，可使用打捞船上的起重器将该集装箱起吊至打捞船的甲板上。

当采用两套起吊装置时，起吊过程的稳定性得到大幅提升，防止集装箱在起吊过程中的摆动。

实施例3

一种集装箱打捞装置，包括打捞机器人和打捞回收架，其中，所述打捞机器人，主要包括：释放和回收装置、水下机器人和夹持装置，所述释放和回收装置通过钢丝缆绳与所述水下机器人的顶部相连，所述水下机器人的下部设置有所述夹持装置；

所述释放和回收装置包括第一伺服电机功率600w，第一联轴器，第一钢丝缆绳直径0.01m，第一钢丝缆绳收放器直径0.03m额定起重量100kg跨度1m，第一立式轴承座支架和水下机器人释放和回收支撑架构成，所述第一伺服电机与所述第一联轴器相连，所述第一联轴器连接所述第一钢丝缆绳收放器的一端，所述第一钢丝缆绳收放器的另一端连接所述第一立式轴承座支架，所述第一伺服电机和所述第一立式轴承座支架固定连接在所述水下机器人释放和回收支撑架上，所述第一钢丝缆绳缠绕在所述第一钢丝缆绳收放器上；所述水下机器人释放和回收支撑架由扁钢制成，外形尺寸长1.2m，宽0.5m。

所述水下机器人包括水下机器人主体设备存放舱、探照灯、摄像头、ROV推进器和压载块，水下机器人主体设备存放舱上部通过所述钢丝缆绳与所述钢丝缆绳收放器相连，所述探照灯、所述摄像头和所述ROV推进器设置在所述水下机器人主体设备存放舱的前后两端，所述压载块设置在所述水下机器人主体设备存放舱的顶部，其中ROV推进器设置在在水下机器人主体设备存放舱的底部四角，每个角落各设置有一个ROV推进器，共设置4个。所述摄像头分辨率为700TV Lines，所述探照灯设置在在水下机器人主体设备存放舱的底部四角和顶部四角，每个角落各设置有一个，共设置8个白色超高亮LED灯。水下机器人主体设备存放舱内部还设置有所述水下机器人的信号接收模块、所述ROV推进器的控制设备和200Ah的电池，为水下机器人提供工作时的电能，续航时间可达到5h。所述水下机器人安装完成后(除去压载块)的外形尺寸为0.5m×0.25m×0.25m，重量为25kg，最大工作水深120m，最大前进速度1m/s，功率500w。

所述夹持装置由200w第二伺服电机、横梁(长×宽×厚：0.4m×0.1m×0.02m)、门形框架(长×宽×厚：0.18m×0.18m×0.02m)、门形框架(侧板尺寸长×宽×厚：0.18m×0.18m×0.02m)、夹持部组成，所述横梁连接在所述水下机器人主体设备存放仓的中间下部，所述横梁中间下部设置有第一U型板，所述门形框架顶部设置有第二U型版，所述第一U型板与第二U型板通过螺尾柱销配合实现铰接。所述夹持装置包括左端第二伺服电机、右端第二伺服电机、左端第一缆绳和右端第一缆绳，所述左端第二伺服电机安装在所述横梁的左端并连接所述左端第一缆绳，该左端第一缆绳另一端通过设置在所述横梁左端下部的第二轴承滑轮连接至所述门形框架的左外侧的环形定位销，所述右端第二伺服电机安装在所述横梁的右端连接所述右端第一缆绳，该第一缆绳另一端通过设置在所述横梁右端下部的第三轴承滑轮连接至所述门形框架的右外侧的环形定位销。可实现所述门形框架相对于所述横梁左右摆动；所述夹持部包括固定夹片、活动夹片、动力装置，所述固定夹片和活动夹片都为长×宽×厚：0.12m×0.12m×0.02m，铝材质制成所述固定夹片设置在所述门形框架上，所述活动夹片上部与所述固定夹片转动连接，所述动力装置设置在所述门形框架上，并为所述活动夹片提供转动的动力；所述动力装置包括电动伸缩杆(10w，行程1.5m)、第一轴承滑轮和第二缆绳(直径0.003m)，所述电动伸缩杆固定设置在所述固定夹片相对一侧的门形框架上，所述该侧的门形框架下端设置有第一轴承滑轮，所述第二缆绳一端连接所述电动伸缩杆的下端，另一端通过所述第一轴承滑轮后固定连接在所述活动夹片上。所述固定夹片和所述活动夹片内侧设置有锯齿状突起。

所述打捞回收架，包括侧部回收架和顶部回收架；所述侧部回收架包括扁钢制成的水平支撑杆(外形尺寸长×宽×厚：1.5m×0.06m×0.04m)、扁钢制成的支撑架(外形尺寸长×宽×厚：2m×0.1m×0.03m)和两套起吊装置，其中所述水平支撑杆一端连接在船体侧部，另一端下侧设置有所述支撑架，所述支撑架的另一端连接在同侧船体，所述起吊装置设置在所述水平支撑杆上；所述顶部回收架为人字形框架，所述人字形框架一端连接在所述水平支撑杆上部，另一端连接船体甲板顶部。所述起吊装置包括第三伺服电机功率40KW、第二联轴器、第二钢丝缆绳(20mm直径)、第二钢丝缆绳收放器额定起重量15t，跨度1.5m、第二立式轴承座支架，所述第三伺服电机与所述第二联轴器相连，所述第二联轴器连接所述第二钢丝缆绳收放器的一端，所述第二钢丝缆绳收放器的另一端连接所述第二立式轴承座支架，所述第三伺服电机和所述第二立式轴承座支架固定连接在所述水平支撑杆上，所述第二钢丝缆绳缠绕在所述第二钢丝缆绳收放器上，所述第二钢丝缆绳末端设置有吊钩，所述吊钩是开口处为弹性闭合的吊钩，可以方便的打开和闭合。两套所述起吊装置之间净距为0.8m。所述人字形框架由第一支杆和第二支杆组成，所述第一支杆的上端与所述第二支杆的上端固定连接，并呈120°夹角。所述水平支撑杆一端通过第一连接板连接在打捞船体侧部，所述支撑架的另一端通过第二连接板连接在同侧船体，所述第一连接板和所述第二连接板都通过螺栓与船体固定连接。

上述技术方案中，所述水下机器人释放和回收支撑架与所述水平支撑杆之间的水平净距离应为0.8米，垂直净距离应为1.8米。

一种使用实施例3中所述的打捞装置进行打捞的方法，包括以下步骤：

S1，打捞开始时，根据预估水深，在所述水下机器人主体设备存放舱上安装所述压载块，并将所述两套起吊装置其中之一的所述吊钩固定在所述夹持部的活动夹片和固定夹片之间，操作第一伺服电机，释放所述水下机器人；

S2，根据所述摄像头传回的海底影像操纵所述水下机器人的ROV推进器移动该水下机器人，寻找落水的集装箱，并将所述水下机器人停留在该集装箱的定铃卡位附近；

S3，调节第二伺服电机使所述门形框架摆动，将所述吊钩安装进入集装箱的定铃卡位，控制所述动力装置，打开所述活动夹片，释放所述吊钩。

S4，操作第一伺服电机，回收所述水下机器人；

S5，重复S1～S4，将另一套所述起吊装置上的所述吊钩安装在所述集装箱的定铃卡位上；

S6，启动两套所述第三伺服电机，开始起吊落水集装箱，将集装箱起吊至所述打捞回收架附近，可使用打捞船上的起重器将该集装箱起吊至打捞船的甲板上。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种集装箱打捞装置，其特征在于，包括打捞机器人和打捞回收架，其中，

所述打捞机器人，主要包括：释放和回收装置、水下机器人和夹持装置，所述释放和回收装置通过钢丝缆绳与所述水下机器人的顶部相连，所述水下机器人的下部设置有所述夹持装置；

所述释放和回收装置包括第一伺服电机、第一联轴器、第一钢丝缆绳、第一钢丝缆绳收放器、第一立式轴承座支架和水下机器人释放和回收支撑架构成，所述第一伺服电机与所述第一联轴器相连，所述第一联轴器连接所述第一钢丝缆绳收放器的一端，所述第一钢丝缆绳收放器的另一端连接所述第一立式轴承座支架，所述第一伺服电机和所述第一立式轴承座支架固定连接在所述水下机器人释放和回收支撑架上，所述第一钢丝缆绳缠绕在所述第一钢丝缆绳收放器上；

所述水下机器人包括水下机器人主体设备存放舱、探照灯、摄像头、ROV推进器和压载块，水下机器人主体设备存放舱上部通过所述钢丝缆绳与所述钢丝缆绳收放器相连，所述探照灯、所述摄像头、所述ROV推进器和所述压载块都设置在所述水下机器人主体设备存放舱外壁；

所述夹持装置由第二伺服电机、横梁、门形框架、夹持部组成，所述横梁连接在所述水下机器人主体设备存放仓的中间下部，所述横梁下部与所述门形框架上部铰接，所述第二伺服电机设置在所述横梁上，并通过第一缆绳连接所述门形框架的两侧外壁，可实现所述门形框架相对于所述横梁左右摆动；所述夹持部包括固定夹片、活动夹片、动力装置，所述固定夹片设置在所述门形框架上，所述活动夹片上部与所述固定夹片转动连接，在转动连接处还设置有弹簧，使所述活动夹片和固定夹片保持弹性闭合状态，所述动力装置设置在所述门形框架上，并为所述活动夹片提供转动的动力；

所述打捞回收架，包括侧部回收架和顶部回收架；

所述侧部回收架包括水平支撑杆、支撑架和起吊装置，其中所述水平支撑杆一端连接在船体侧部，另一端下侧设置有所述支撑架，所述支撑架的另一端连接在同侧船体，所述起吊装置设置在所述水平支撑杆上；

所述顶部回收架为人字形框架，所述人字形框架一端连接在所述水平支撑杆上部，另一端连接船体甲板顶部； 所述动力装置包括电动伸缩杆、第一轴承滑轮和第二缆绳，所述电动伸缩杆固定设置在所述固定夹片相对一侧的门形框架上，所述该侧的门形框架下端设置有第一轴承滑轮，所述第二缆绳一端连接所述电动伸缩杆的下端，另一端通过所述第一轴承滑轮后固定连接在所述活动夹片上；

所述起吊装置包括第三伺服电机、第二联轴器、第二钢丝缆绳、第二钢丝缆绳收放器、第二立式轴承座支架，所述第三伺服电机与所述第二联轴器相连，所述第二联轴器连接所述第二钢丝缆绳收放器的一端，所述第二钢丝缆绳收放器的另一端连接所述第二立式轴承座支架，所述第三伺服电机和所述第二立式轴承座支架固定连接在所述水平支撑杆上，所述第二钢丝缆绳缠绕在所述第二钢丝缆绳收放器上，所述第二钢丝缆绳末端设置有吊钩。

2.根据权利要求1所述的一种集装箱打捞装置，其特征在于，所述夹持装置包括左端第二伺服电机、右端第二伺服电机、左端第一缆绳和右端第一缆绳，所述左端第二伺服电机安装在所述横梁的左端并连接所述左端第一缆绳，该左端第一缆绳另一端通过设置在所述横梁左端下部的第二轴承滑轮连接至所述门形框架的左侧，所述右端第二伺服电机安装在所述横梁的右端连接所述右端第一缆绳，该第一缆绳另一端通过设置在所述横梁右端下部的第三轴承滑轮连接至所述门形框架的右侧。

3.根据权利要求1所述的一种集装箱打捞装置，其特征在于，所述横梁中间下部设置有第一U型板，所述门形框架顶部设置有第二U型板，所述第一U型板与第二U型板通过螺尾柱销配合实现铰接。

4.根据权利要求1所述的一种集装箱打捞装置，其特征在于，所述固定夹片和所述活动夹片内部设置有锯齿状突起。

5.根据权利要求1所述的一种集装箱打捞装置，其特征在于，所述探照灯、所述摄像头和所述ROV推进器设置在所述水下机器人主体设备存放舱的前后两端，所述压载块设置在所述水下机器人主体设备存放舱的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种集装箱打捞装置，其特征在于，所述吊钩是开口处为弹性闭合的吊钩，可以方便的打开和闭合。

7.根据权利要求1所述的一种集装箱打捞装置，其特征在于，所述人字形框架由第一支杆和第二支杆组成，所述第一支杆的上端与所述第二支杆的上端固定连接，并呈120°夹角。

8.根据权利要求1所述的一种集装箱打捞装置，其特征在于，所述侧部回收架包含两套起吊装置。

9.根据权利要求1所述的一种集装箱打捞装置，其特征在于，所述水下机器人释放和回收支撑架与所述水平支撑杆之间的水平净距离应为0.1m~2m，垂直净距离应为1.5m~2m。

10.一种采用权利要求1所述的一种集装箱打捞装置进行打捞的方法，包括以下步骤：

S1， 打捞开始时，根据预估水深，在所述水下机器人主体设备存放舱上安装所述压载块，并将所述吊钩固定在所述夹持部的活动夹片和固定夹片之间，操作第一伺服电机，释放所述水下机器人；

S2，根据所述摄像头传回的海底影像操纵所述水下机器人的ROV推进器移动该水下机器人，寻找落水的集装箱，并将所述水下机器人停留在该集装箱的定铃卡位附近；

S3，调节第二伺服电机使所述门形框架摆动，将所述吊钩安装进入集装箱的定铃卡位，控制所述动力装置，打开所述活动夹片，释放所述吊钩；

S4，操作第一伺服电机，回收所述水下机器人；

S5，若所述打捞回收架上设置有多个所述起吊装置，重复S1~S4，将所述吊钩安装在所述集装箱的定铃卡位上；

S6，启动所述第三伺服电机，开始起吊落水集装箱，将集装箱起吊至所述打捞回收架附近，使用打捞船上的起重器将该集装箱起吊至打捞船的甲板上。

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