CN108824405B - 水中作业装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水中作业装置及方法，包括支撑架，设于支撑架下部的N个支撑桩，设于支撑架上的作业平台；作业平台中设有压载水箱，压载水箱上设有进水管和出水管，进水管上设有水泵和真空泵，进水管和出水管上均设有电磁阀，还包括设于作业平台上的控制器，M＞3,N≥4，支撑架上设有N个用于带动支撑桩上下移动的驱动装置和用于带动平台升降运动的升降装置，控制器分别与2个电磁阀、水泵、真空泵、各个驱动装置和升降装置电连接。本发明具有桩基稳定，安装及拆卸方便，抵御风浪能力强，稳定性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及水中作业设备技术领域，尤其是涉及一种桩基稳定，安装及拆卸方便的水中作业装置及方法。
背景技术
水中作业装置包括固定式水中作业装置和浮动式水中作业装置，固定式水中作业装置的结构耐久、维护费用低，但是，存在建设周期长，造价高，不方便移动的问题；浮动式水中作业装置存在稳定性差，抵御风浪能力差的问题。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的水中作业装置建设周期长，造价高，不方便移动；及稳定性差，抵御风浪能力差的不足，提供了一种桩基稳定，安装及拆卸方便的水中作业装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种水中作业装置，包括支撑架，设于支撑架下部的N个支撑桩，设于支撑架上的作业平台；作业平台中设有压载水箱，压载水箱上设有进水管和出水管，进水管上设有水泵和真空泵，进水管和出水管上均设有电磁阀，还包括设于作业平台上的控制器，M＞3,N≥4，支撑架上设有N个用于带动支撑桩上下移动的驱动装置和用于带动平台升降运动的升降装置，控制器分别与2个电磁阀、水泵、真空泵、各个驱动装置和升降装置电连接。
作为优选，每条支撑桩下端均设有压板，压板下表面设有M条立柱，每条立柱中均设有永磁铁，水底的地面下部中设有分别与各个压板位置相对应的N个连接板，每个连接板上均设有M个分别伸入各个立柱下部内的定位销，每个定位销中均设有电磁铁，各个连接板均通过绳索与支撑架连接，各个电磁铁均与控制器电连接。
本发明的各个支撑桩可以与水底地面稳定连接，便于安装及分离；初始状态，压载水箱中没有水，2个电磁阀均关闭；
控制器控制进水管的电磁阀打开，控制水泵工作，向压载水箱中注水，控制各个驱动装置分别带动各个支撑桩向下移动，在逐渐增加的水的重力作用和各个驱动装置的带动下，各个支撑桩迅速向下移动；
当各个支撑桩接近水底的地面时，操作者使各个支撑桩的压板的各个立柱分别与对应的连接板的各个定位销位置的标记对准；
连接板的各个定位销分别插入对应的压板的各个立柱中，控制器控制各个电磁铁通电，控制器控制水泵停止工作，进水管的电磁阀关闭，控制器控制升降装置带动作业平台升高J米；
控制器控制出水管的电磁阀打开，控制真空泵工作，使水从压载水箱中流出，控制器控制各个电磁铁断电；
控制各个驱动装置分别带动各个支撑桩向上移动，控制器控制升降装置带动作业平台降低J米；
在浮力的作用和各个驱动装置的带动下，支撑架、支撑桩和作业平台同时迅速向上移动，每个压板的各个立柱分别与对应的连接板的各个定位销分离，真空泵工作时间T后，控制真空泵停止工作；
当支撑架移动，各个连接板被从水底地面中拉出。
因此，本发明具有桩基稳定，安装及拆卸方便，便于移动，造价低，建设周期短的特点。
作为优选，每个驱动装置均为液压油缸，液压油缸的伸缩杆与对应的支撑桩上端连接；所述升降装置为若干个气缸，各个气缸的伸缩杆与作业平台下部连接；各个液压油缸和各个气缸均与控制器电连接。
作为优选，所述作业平台呈矩形，作业平台的4个边缘上均设有挡风板，每个挡风板均包括下矩形板和上矩形板，每个挡风板的下矩形板和上矩形板之间均通过转轴连接，每个转轴上均设有用于带动上矩形板沿下矩形板转动的转动电机，各个转动电机均与控制器电连接。
作为优选，作业平台上设有风向风速仪，支撑架上表面上设有转盘，转盘通过升降装置与作业平台连接，支撑架上设有转盘电机，作业平台下表面设有若干条平行的导流槽，风向风速仪和转盘电机均与控制器电连接。
升降装置位于转盘上，从而使作业平台既能相对于支撑架旋转，又能相对于支撑架升降。
作为优选，每条支撑桩的外周面下部均套设有保护套，保护套和支撑桩之间设有若干个可水平伸缩的弹簧；保护套外周面上设有若干个交错排列的滚珠。
一种水中作业装置的方法，包括支撑桩与水底固定的过程和支撑桩与水底分离的过程；
（7-1）支撑桩与水底固定的过程包括如下步骤：
初始状态，压载水箱中没有水，2个电磁阀均关闭；
（7-1-1）控制器控制进水管的电磁阀打开，控制水泵工作，向压载水箱中注水，控制各个驱动装置分别带动各个支撑桩向下移动，在逐渐增加的水的重力作用和各个驱动装置的带动下，各个支撑桩迅速向下移动；在水底的地面上设有与每个连接板上的定位销位置相对应的标记；
（7-1-2）当各个支撑桩接近水底的地面时，操作者使各个支撑桩的压板的各个立柱分别与对应的连接板的各个定位销位置的标记对准；
（7-1-3）连接板的各个定位销分别插入对应的压板的各个立柱中，控制器控制各个电磁铁通电，使每个电磁铁与对应的各个立柱的电磁铁之间产生吸引力，控制器控制水泵停止工作，进水管的电磁阀关闭，控制器控制升降装置带动作业平台升高J米；
（7-2）支撑桩与水底分离的过程：
（7-2-1）控制器控制出水管的电磁阀打开，控制真空泵工作，使水从压载水箱中流出，控制器控制各个电磁铁断电，使每个电磁铁与对应的各个立柱的永磁铁之间的作用力消除；
控制各个驱动装置分别带动各个支撑桩向上移动，控制器控制升降装置带动作业平台降低J米；
（7-2-2）在浮力的作用和各个驱动装置的带动下，支撑架、支撑桩和作业平台同时迅速向上移动，每个压板的各个立柱分别与对应的连接板的各个定位销分离，真空泵工作时间T后，控制真空泵停止工作；
（7-2-3）当支撑架移动，各个连接板被从水底地面中拉出。
作为优选，水中作业装置的作业平台呈矩形，作业平台的4个边缘上均设有挡风板，每个挡风板均包括下矩形板和上矩形板，每个挡风板的下矩形板和上矩形板之间均通过转轴连接，每个转轴上均设有用于带动上矩形板沿下矩形板转动的转动电机，各个转动电机均与控制器电连接；还包括如下步骤：
（8-1）操作者获得当前的风速，设风速阈值为K；
（8-2）当风速＞K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为180°，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板均位于一个垂直平面内；
（8-3）当风速≤K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为0°至10°，使每个挡风板的高度均变成原高度的一半，使每个挡风板均变成具有保护作用的阻挡结构。
作为优选，水中作业装置的作业平台上设有风向风速仪，支撑架上表面上设有转盘，转盘通过升降装置与作业平台连接，支撑架上设有转盘电机，作业平台下表面设有若干条平行的导流槽，风向风速仪和转盘电机均与控制器电连接；步骤（8-1）至（8-3）由如下步骤替换：
（9-1）风向风速仪检测当前的风向和风速，设风速阈值为K；
（9-2）当风速＞K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为180°，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板均位于一个垂直平面内；
并控制转盘电机带动转盘转动，从而使各条导流槽与风向平行，其中一个挡风板与风向垂直；
（9-3）当风速≤K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为0°至10°，使每个挡风板的高度均变成原高度的一半，使每个挡风板均变成具有保护作用的阻挡结构；
并控制转盘电机带动转盘转动，从而使各条导流槽与风向平行，其中一个挡风板与风向垂直。
因此，本发明具有如下有益效果：桩基稳定，安装及拆卸方便，便于移动，造价低，建设周期短，抵御风浪能力强，稳定性好。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明的压载水箱的一种结构示意图；
图3是本发明的支撑架和作业平台的一种结构示意图；
图4是本发明的支撑桩、保护套、弹簧和滚珠的一种结构示意图；
图5是本发明的一种原理框图；
图6是本发明的立柱和定位销相配合的一种结构示意图。
图中：支撑架1、支撑桩2、作业平台3、控制器4、风向风速仪5、转盘6、转盘电机7、驱动装置9、升降装置10、压板21、连接板22、保护套23、弹簧24、滚珠25、压载水箱31、挡风板33、水泵35、真空泵36、立柱211、定位销221、电磁铁222、进水管311、出水管312、下矩形板331、上矩形板332、转动电机334、永磁铁2111、电磁阀3011。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1、图2、图5所示的实施例是一种水中作业装置，包括支撑架1，设于支撑架下部的4个支撑桩2，设于支撑架上的作业平台3；作业平台中设有压载水箱31，压载水箱上设有进水管311和出水管312，进水管上设有水泵35和真空泵36，进水管和出水管上均设有电磁阀3011，还包括设于作业平台上的控制器4，支撑架上设有4个用于带动支撑桩上下移动的驱动装置9和用于带动平台升降运动的升降装置10，控制器分别与2个电磁阀、水泵、真空泵、各个驱动装置和升降装置电连接。
如图1所示，每条支撑桩下端均设有压板21，压板下表面设有6条立柱211，每条立柱中均设有永磁铁，水底的地面下部中设有分别与各个压板位置相对应的6个连接板22，每个连接板上均设有6个分别与各个立柱相对应的定位销，每个连接板中均设有电磁铁221，每条立柱中均设有永磁铁2111，水底的地面下部中设有分别与各个压板位置相对应的4个连接板22，每个连接板上均设有6个分别伸入各个立柱下部内的定位销221，每个定位销中均设有电磁铁222，各个连接板均通过绳索与支撑架连接，各个电磁铁均与控制器电连接。如图6所示，立柱下部设有凹槽，定位销伸入凹槽中，永磁铁和电磁铁相配合。
每个驱动装置均为液压油缸，液压油缸的伸缩杆与对应的支撑桩上端连接；所述升降装置为4个气缸，各个气缸的伸缩杆与作业平台下部连接；各个液压油缸和各个气缸均与控制器电连接。
如图4所示，每条支撑桩的外周面下部均套设有保护套23，保护套和支撑桩之间设有60个可水平伸缩的弹簧24；保护套外周面上设有12个交错排列的滚珠25。
一种水中作业装置的方法，包括支撑桩与水底固定的过程和支撑桩与水底分离的过程；
步骤100，支撑桩与水底固定的过程包括如下步骤：
初始状态，压载水箱中没有水，2个电磁阀均关闭；
步骤110，控制器控制进水管的电磁阀打开，控制水泵工作，向压载水箱中注水，控制各个驱动装置分别带动各个支撑桩向下移动，在逐渐增加的水的重力作用和各个驱动装置的带动下，各个支撑桩迅速向下移动；在水底的地面上设有与每个连接板上的定位销位置相对应的标记；
步骤120，当各个支撑桩接近水底的地面时，操作者使各个支撑桩的压板的各个立柱分别与对应的连接板的各个定位销位置的标记对准；
步骤130，连接板的各个定位销分别插入对应的压板的各个立柱中，控制器控制各个电磁铁通电，使每个电磁铁与对应的各个立柱的电磁铁之间产生吸引力，控制器控制水泵停止工作，进水管的电磁阀关闭，控制器控制升降装置带动作业平台升高0.5米；
将各个支撑桩安装好之后，再升高作业平台，可以提高作业平台的稳定性；
步骤200，支撑桩与水底分离的过程：
步骤210，控制器控制出水管的电磁阀打开，控制真空泵工作，使水从压载水箱中流出，控制器控制各个电磁铁断电，使每个电磁铁与对应的各个立柱的永磁铁之间的作用力消除；
控制各个驱动装置分别带动各个支撑桩向上移动，控制器控制升降装置带动作业平台降低0.5米；
先下降作业平台，然后将各个支撑桩与水底地面分离，可以确保作业平台的稳定性；
步骤220，在浮力的作用和各个驱动装置的带动下，支撑架、支撑桩和作业平台同时迅速向上移动，每个压板的各个立柱分别与对应的连接板的各个定位销分离，真空泵工作20分钟后，控制真空泵停止工作；
步骤230，当支撑架移动，各个连接板被从水底地面中拉出。
实施例2
实施例2包括实施例1中的所有结构和方法部分，如图1所示，实施例2的作业平台呈矩形，作业平台的4个边缘上均设有挡风板33，每个挡风板均包括下矩形板331和上矩形板332，每个挡风板的下矩形板和上矩形板之间均通过转轴连接，每个转轴上均设有用于带动上矩形板沿下矩形板转动的转动电机334，如图5所示，各个转动电机均与控制器电连接。还包括如下步骤：
（8-1）操作者通过网络获得当前的风速数据信息，设风速阈值为K；K为10米/秒；
（8-2）当风速＞K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为180°，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板均位于一个垂直平面内；
（8-3）当风速≤K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为10°，使每个挡风板的高度均变成原高度的一半，使每个挡风板均变成具有保护作用的阻挡结构。
阻挡结构起到防止人员掉下作业平台的作用。
实施例3
实施例3包括实施例2的所有结构和方法部分，如图3、图5所示，实施例3的作业平台上设有风向风速仪5，支撑架上表面上设有转盘6，转盘通过升降装置与作业平台连接，支撑架上设有转盘电机7，作业平台下表面设有3条平行的导流槽，风向风速仪和转盘电机均与控制器电连接。
步骤（8-1）至（8-3）由如下步骤替换：
（9-1）风向风速仪检测当前的风向和风速，设风速阈值为K；
（9-2）当风速＞K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为180°，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板均位于一个垂直平面内；
并控制转盘电机带动转盘转动，从而使各条导流槽与风向平行，其中一个挡风板与风向垂直，另外两个挡风板与风向平行，从而提供更好的挡风效果；
（9-3）当风速≤K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为10°，使每个挡风板的高度均变成原高度的一半，使每个挡风板均变成具有保护作用的阻挡结构；
并控制转盘电机带动转盘转动，从而使各条导流槽与风向平行，其中一个挡风板与风向垂直，另外两个挡风板与风向平行，从而提供更好的挡风效果。
各条导流槽与风向平行可以减小风力对作业平台的冲击力，某个挡风板与风向垂直，另外两个挡风板与风向平行，可以使挡风板有效的阻挡风，确保作业平台上的人员的安全。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种水中作业装置，其特征是，包括支撑架（1），设于支撑架下部的N个支撑桩（2），设于支撑架上的作业平台（3）；作业平台中设有压载水箱（31），压载水箱上设有进水管（311）和出水管（312），进水管上设有水泵（35）和真空泵（36），进水管和出水管上均设有电磁阀（3011），还包括设于作业平台上的控制器（4），M＞3,N≥4，支撑架上设有N个用于带动支撑桩上下移动的驱动装置（9）和用于带动平台升降运动的升降装置（10），控制器分别与2个电磁阀、水泵、真空泵、各个驱动装置和升降装置电连接；每条支撑桩下端均设有压板（21），压板下表面设有M条立柱（211），每条立柱中均设有永磁铁（2111），水底的地面下部中设有分别与各个压板位置相对应的N个连接板（22），每个连接板上均设有M个分别伸入各个立柱下部内的定位销（221），每个定位销中均设有电磁铁（222），各个连接板均通过绳索与支撑架连接，各个电磁铁均与控制器电连接；所述作业平台呈矩形，作业平台的4个边缘上均设有挡风板（33），每个挡风板均包括下矩形板（331）和上矩形板（332），每个挡风板的下矩形板和上矩形板之间均通过转轴连接，每个转轴上均设有用于带动上矩形板沿下矩形板转动的转动电机（334），各个转动电机均与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的水中作业装置，其特征是，每个驱动装置均为液压油缸，液压油缸的伸缩杆与对应的支撑桩上端连接；所述升降装置为若干个气缸，各个气缸的伸缩杆与作业平台下部连接；各个液压油缸和各个气缸均与控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的水中作业装置，其特征是，作业平台上设有风向风速仪（5），支撑架上表面上设有转盘（6），转盘通过升降装置与作业平台连接，支撑架上设有转盘电机（7），作业平台下表面设有若干条平行的导流槽，风向风速仪和转盘电机均与控制器电连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的水中作业装置，其特征是，每条支撑桩的外周面下部均套设有保护套（23），保护套和支撑桩之间设有若干个可水平伸缩的弹簧（24）；保护套外周面上设有若干个交错排列的滚珠（25）。
5.一种基于权利要求2所述的水中作业装置的方法，其特征是，包括支撑桩与水底固定的过程和支撑桩与水底分离的过程；
（5-1）支撑桩与水底固定的过程包括如下步骤：
初始状态，压载水箱中没有水，2个电磁阀均关闭；
（5-1-1）控制器控制进水管的电磁阀打开，控制水泵工作，向压载水箱中注水，控制各个驱动装置分别带动各个支撑桩向下移动，在逐渐增加的水的重力作用和各个驱动装置的带动下，各个支撑桩迅速向下移动；在水底的地面上设有与每个连接板上的定位销位置相对应的标记；
（5-1-2）当各个支撑桩接近水底的地面时，操作者使各个支撑桩的压板的各个立柱分别与对应的连接板的各个定位销位置的标记对准；
（5-1-3）连接板的各个定位销分别插入对应的压板的各个立柱中，控制器控制各个电磁铁通电，使每个电磁铁与对应的各个立柱的电磁铁之间产生吸引力，控制器控制水泵停止工作，进水管的电磁阀关闭，控制器控制升降装置带动作业平台升高J米；
（5-2）支撑桩与水底分离的过程：
（5-2-1）控制器控制出水管的电磁阀打开，控制真空泵工作，使水从压载水箱中流出，控制器控制各个电磁铁断电，使每个电磁铁与对应的各个立柱的永磁铁之间的作用力消除；
控制各个驱动装置分别带动各个支撑桩向上移动，控制器控制升降装置带动作业平台降低J米；
（5-2-2）在浮力的作用和各个驱动装置的带动下，支撑架、支撑桩和作业平台同时迅速向上移动，每个压板的各个立柱分别与对应的连接板的各个定位销分离，真空泵工作时间T后，控制真空泵停止工作；
（5-2-3）当支撑架移动，各个连接板被从水底地面中拉出。
6.根据权利要求5所述的水中作业装置的方法，其特征是，还包括如下步骤：
（6-1）操作者获得当前的风速，设风速阈值为K；
（6-2）当风速＞K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为180°，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板均位于一个垂直平面内；
（6-3）当风速≤K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为0°至10°，使每个挡风板的高度均变成原高度的一半，使每个挡风板均变成具有保护作用的阻挡结构。
7.根据权利要求6所述的水中作业装置的方法，水中作业装置的作业平台上设有风向风速仪，支撑架上表面上设有转盘，转盘通过升降装置与作业平台连接，支撑架上设有转盘电机，作业平台下表面设有若干条平行的导流槽，风向风速仪和转盘电机均与控制器电连接；其特征是，步骤（6-1）至（6-3）由如下步骤替换：
（7-1）风向风速仪检测当前的风向和风速，设风速阈值为K；
（7-2）当风速＞K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为180°，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板均位于一个垂直平面内；
并控制转盘电机带动转盘转动，从而使各条导流槽与风向平行，其中一个挡风板与风向垂直；
（7-3）当风速≤K时，操作者通过控制器控制各个转动电机工作，使每个挡风板的上矩形板和下矩形板之间的夹角均为0°至10°，使每个挡风板的高度均变成原高度的一半，使每个挡风板均变成具有保护作用的阻挡结构；
并控制转盘电机带动转盘转动，从而使各条导流槽与风向平行，其中一个挡风板与风向垂直。
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