CN111337730A - 一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于其包括：水下构筑物连接部、冲击清洗检测部和安装载体连接部；所述冲击清洗检测部设置在所述水下构筑物连接部和安装载体连接部之间，用于清除电磁质水下构筑物表面附着的海生物，同时对所述电磁质水下构筑物进行腐蚀电位信息检测；所述水下构筑物连接部的另一端用于通过磁力紧密吸附在所述电磁质水下构筑物的待测工作面上；所述安装载体连接部的另一端用于实现与水下安装载体的柔性连接。本发明可以广泛应用于水下构筑物的电位检测领域。

Description

一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置

技术领域

本发明涉及一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，属于水下作业检测系统技术领域。

背景技术

近年来，随着海洋资源开发和海洋防卫技术的快速发展，近海石油天然气和可再生能源产业中水下设备的腐蚀实时监测问题就显得愈发重要。海洋石油导管架、钢桩、桥梁水下部分、风电底座等长期位于水下，表面被腐蚀，为了确保上部系统的安全性，需要对水下结构表面的腐蚀情况进行实时监测。由于这些构筑物长期位于水下，经历数年甚至十数年的工作，有的表面可能长有大量的海生物，如果表面长有藤壶和贝类等硬质海洋动物，那么普通的电位检测探针将难以到达检测表面，无法准确反映待检构筑物的被腐蚀情况。

遇到这种情况，传统方法是派遣潜水员进行人工清理和检测，然而由于下层水体的光线很暗视线受阻，有的构筑物如导管架型海上石油平台其水下部分又错综复杂，再加上一定的海流环境，可能导致潜水员被困等危险情况的发生。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，可以在一定深度的流动水体中，对水下构筑物表面附着的水生物进行剥离清理，并完成构筑物的腐蚀电位的检测工作。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其包括：水下构筑物连接部、冲击清洗检测部和安装载体连接部；所述冲击清洗检测部设置在所述水下构筑物连接部和安装载体连接部之间，用于清除电磁质水下构筑物表面附着的海生物，同时对所述电磁质水下构筑物进行腐蚀电位信息检测；所述水下构筑物连接部的另一端用于通过磁力紧密吸附在所述电磁质水下构筑物的待测工作面上；所述安装载体连接部的另一端用于实现与水下安装载体的柔性连接。

进一步的，所述冲击清洗检测部包括主连接板、底板、冲击探针部以及直角减速电机；所述主连接板一侧通过主连接杆与所述底板一侧固定连接；所述直角减速电机通过水密电机箱固定设置在所述主连接板和底板之间；所述冲击探针部设置在所述水密电机箱上侧，所述冲击探针部包括活动端和固定所述活动端的固定端，所述固定端与所述主连接板和底板固定连接，所述活动端与所述直角减速电机的电机轴连接，由所述直角减速电机带动所述冲击探针部的活动端往复运动。

进一步的，所述底板为柔性底板。

进一步的，所述冲击探针部包括压缩弹簧座、压缩弹簧、冲击杆、探针导向筒、电位探针、扳机组件和冲击杆导轨；所述冲击杆导轨作为所述冲击探针部的一个固定端，固定设置在所述主连接板上，且所述冲击杆导轨包括两平行导轨以及连接两所述平行导轨端部的横向连接杆；所述探针导向筒作为所述冲击探针部的另一个固定端，固定设置在所述底板中部上侧；所述电位探针作为所述冲击探针部的活动端，穿设在所述探针导向筒内，且所述电位探针的中轴线与所述冲击杆导轨的中轴线位于同一直线上；所述电位探针一端与所述冲击杆连接，另一端用于清洗检测水下构筑物，检测的电位腐蚀信息通过CAN总线发送到水下探测器；所述冲击杆另一端通过所述横向连接杆上预设的穿孔进入两所述平行导轨之间；所述压缩弹簧一端套设在位于所述平行导轨内的所述冲击杆端部外侧，另一端与所述压缩弹簧座固定连接，所述压缩弹簧座另一端固定设置在两所述平行导轨之间的所述主连接板上；所述扳机组件一端设置在所述冲击杆和所述电位探针之间，另一端与所述电机轴连接，在所述直角减速电机的控制下带动所述电位探针往复运动。

进一步的，所述扳机组件包括主动扳机和被动扳机，所述主动扳机与所述电机轴连接，所述被动扳机套设在所述电位探针端部。

进一步的，所述安装载体连接部包括端部安装柄、主连接万向节和若干端部连接拉伸弹簧；所述端部安装柄包括固定连接的柱状连接端和板状连接端；所述柱状连接端上设置有用于与安装载体连接的安装孔；所述板状连接端与所述主连接板的对应位置处设置有用于安装所述主连接万向节和各端部连接拉伸弹簧的安装孔；所述主连接万向节两端分别固定设置在所述端部连接端和主连接板上，各所述端部连接拉伸弹簧围设在所述主连接万向节四周共同形成柔性连接结构。

进一步的，所述端部连接拉伸弹簧的数量为4个。

进一步的，所述水下构筑物连接部包括若干可控可变电磁铁组；每一所述可控可变电磁铁组均包括电磁铁、电磁铁万向节以及三个电磁铁拉伸弹簧；所述电磁铁一端通过所述电磁铁万向节与所述底板连接，且该端还设置有用于与水密缆连接的电磁铁水密插头，所述电磁铁另一端紧密吸附在所述电磁质水下构筑物的待测工作面上；各所述电磁铁拉伸弹簧围设在所述电磁铁万向节外侧，且各所述电磁铁拉伸弹簧两端通过拉伸弹簧螺钉耳分别固定在所述柔性底板与所述电磁铁之间。

进一步的，所述可控可变电磁铁组并排设置在所述底板上。

进一步的，所述可控可变电磁铁组的数量为9个。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1)本发明采用可变角度的可控电磁铁组对装置进行吸附固定，电磁体组由9块独立的电磁铁构成，安装在柔性底板上，工作时每块电磁铁可以自动调整为吸附力最大的角度，宏观上看装置可以根据工作表面的形状自适应调整吸附表面的形状，由此避免了吸附表面和工作表面形状不契合导致的吸附力过小从而吸附不牢靠的问题，适用于各种平面和曲面形状的构筑物的吸附。

2)本发明的冲击清洗检测部具有往复冲击功能，通过直角减速电机带动探针进行蓄能，通过压缩弹簧进行击发，可以有效地去除检测表面附着的海生物特别是藤壶和贝类等硬质海洋动物，从而得到准确的电位检测结果，能更精准地反映构筑物的被腐蚀情况。

3)本发明设置的安装载体连接部，通过主连接万向节和端部连接拉伸弹簧共同形成柔性连接结构，该柔性连接结构可以有效隔离水下探测器在流动水域下的晃动，保证吸附工作面的相对稳定。

4)本发明使用方便、可靠性高，采用本发明可以在工作条件较差(水流速度高、水质能见度低等)不宜派遣潜水员的水下环境中清除构筑物表面的海生物并获得理想的探测数据。本发明尤其适用于导管架型海上石油平台等有海生物附着的海洋构筑物的腐蚀检测范畴，可以通过冲击探针去除影响测量结果的附着海生物，进而得到准确的电位数据，该装置同时适用于其它使用铁磁质构筑物的水下工程的检测与维护工作等。因此，可以广泛应用于水下构筑物的电位检测领域。

附图说明

图1a和图1b是本发明带冲击探针的水下构筑物电位检测装置的外观组成图；

图2a和图2b是冲击探针部件组成图；

图3a和图3b是冲击探针工作原理示意图，其中，图3a是探针蓄能状态，图3b 是探针击发状态；

图4a和图4b是单个可变角度电磁铁结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1a和图1b所示，本发明提出的一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其包括依次连接的水下构筑物连接部1、冲击清洗检测部2和安装载体连接部3。其中，水下构筑物连接部1的另一端用于通过磁力紧密吸附在电磁质水下构筑物的待测工作面上；冲击清洗检测部2设置在水下构筑物连接部1和安装载体连接部3之间，用于清除水下构筑物表面附着的海生物，同时对电磁质水下构筑物进行腐蚀电位信息检测；安装载体连接部3的另一端用于实现与水下安装载体的柔性连接。

进一步的，冲击清洗检测部2包括主连接板21、柔性底板22、冲击探针部23以及直角减速电机24(见图2a)。其中，主连接板21一侧通过主连接杆25与柔性底板22一侧固定连接；直角减速电机24通过水密电机箱26固定设置在主连接板24和柔性底板22之间；冲击探针部23设置在水密电机箱26上侧，冲击探针部23包括活动端和用于固定该活动端的固定端，且固定端与主连接板21和柔性底板22固定连接，活动端与直角减速电机24的电机轴27连接，由直角减速电机24带动冲击探针部23 的活动端往复运动。

进一步的，如图2a、图2b所示，冲击探针部23包括压缩弹簧座231、压缩弹簧 232、冲击杆233、探针导向筒234、电位探针235、扳机组件236和冲击杆导轨237。其中，冲击杆导轨237作为冲击探针部23的一个固定端，其固定设置在主连接板21 内侧(本发明中将主连接板21与柔性底板22相对的一侧定义为内侧，另一侧定义为外侧)，其包括两平行导轨以及连接两平行导轨端部的横向连接杆；探针导向筒234 作为冲击探针部23的另一个固定端，固定设置在柔性底板22中部上侧；电位探针235 作为冲击探针部23的活动端，穿设在探针导向筒234内，且电位探针235的中轴线与冲击杆导轨237的中轴线位于同一直线上，电位探针235一端与冲击杆233连接，另一端用于检测水下构筑物，检测信号通过CAN总线发送到水下探测器；冲击杆233另一端通过横向连接杆上预设的穿孔进入两平行导轨之间；压缩弹簧232一端套设在位于冲击杆导轨237内的冲击杆233端部外侧，另一端与压缩弹簧座231一端固定连接，压缩弹簧座231另一端固定设置在两平行导轨之间的主连接板21上；扳机组件236 一端设置在冲击杆233和电位探针234之间，另一端与电机轴27连接，在直角减速电机24的控制下带动电位探针235往复运动。

进一步的，如图2a、图2b所示，扳机组件236包括主动扳机238和被动扳机239，主动扳机238与电机轴27连接，被动扳机239套设在电位探针235端部。

如图3a和图3b所示，是冲击探针部的工作原理示意图。直角减速电机24的电机轴27带动主动扳机238转动，通过主动扳机238与被动扳机239之间的摩擦副，推动被动扳机239向左运动，该过程中压缩弹簧232被压缩，当被动扳机239运动到最左边时，压缩弹簧232被压缩到最短，蓄能最大，如图3a所示；此时电机轴27继续转动，则主动扳机238与被动扳机239之间的接触将脱离，冲击杆233将在压缩弹簧232 的作用下向右运动，而电位探针235被冲击杆233击发，向水下构筑物方向进行凿击，如图3b所示；压缩弹簧232能量释放完毕后，冲击杆233将在主动扳机238的带动下重复蓄能和击发动作，如此反复，直到电位探针235尖端到达指定检测点。

其中，上述冲击运动的实现动力来自于直角减速电机24，电机速度可调，冲击频率可以调节；回缩蓄能时直角减速电机上的主动扳机238推动被动扳机239，带动冲击杆233往后运动压缩压缩弹簧232，当主动扳机238和被动扳机239脱离时压缩弹簧232进行弹性势能的释放，带动电位探针235向工作面进行凿击动作；冲击杆导轨 237和探针导向筒234可以在冲击杆233和电位探针235进行往复运动时保持稳定的直线运动。

进一步的，如图4a和图4b所示，水下构筑物连接部1包括若干可控可变电磁铁组11，每一可控可变电磁铁组11均包括电磁铁111、电磁铁万向节112以及三个电磁铁拉伸弹簧113，电磁铁111一端通过电磁铁万向节112与柔性底板22连接，且该端还设置有电磁铁水密插头114，用于与水密缆连接，电磁铁111另一端通过磁力吸附在电磁质水下构筑物的待测工作面上；各电磁铁拉伸弹簧113围设在电磁铁万向节112 外侧，且各电磁铁拉伸弹簧113两端通过拉伸弹簧螺钉耳115分别固定在柔性连接板 22与电磁铁111之间，与电磁铁万向节112共同构成可变可控连接结构。采用本发明的可控可变电磁铁组，利用每个电磁铁111上的电磁铁万向节112以及3个电磁铁拉伸弹簧113，保证了每个电磁铁111可以进行一定角度内的摆动，当电磁铁111通电时，在磁力的作用下自适应实现单个电磁铁111的姿态调整，使得每个电磁铁都可以自动调整到吸附力最大的角度；同时，电磁铁111安装底板是一块柔性板，可以在磁力的作用下发生一定的变形，在对曲面形状的表面进行吸附时，底板的柔性变形可以使电磁铁与工作表面的间隙最小，产生的吸附力最大。综合以上各点，使得电磁铁组能够将装置牢牢吸附在工作表面上。

进一步的，本发明中，可变可控电磁铁组并排设置在柔性底板22上，优选的，设置为两排，第一排中预留有供冲击探针部中的电位探针235运动的位置。

进一步的，本发明中，可变可控电磁铁组分两排设置，第一排包括分别设置在电位探针235两侧的4个可变可控电磁铁组，第二排包括5个可变可控电磁铁组。

进一步的，安装载体连接部3包括端部安装柄31、主连接万向节32和端部连接拉伸弹簧33。其中，端部安装柄31包括固定连接的柱状连接端和板状连接端，柱状连接端上设置有用于与安装载体(例如水下探测器)连接的安装孔，板状连接端与主连接板21的对应位置处设置有用于安装主连接万向节32和各端部连接拉伸弹簧33 的安装孔；主连接万向节32两端分别固定设置在端部连接端和主连接板21上，各端部连接拉伸弹簧33围设在主连接万向节32四周共同形成柔性连接结构，该柔性连接结构可以有效隔离水下探测器在流动水域下的晃动，保证吸附工作面的相对稳定。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于其包括：水下构筑物连接部、冲击清洗检测部和安装载体连接部；

所述冲击清洗检测部设置在所述水下构筑物连接部和安装载体连接部之间，用于清除电磁质水下构筑物表面附着的海生物，同时对所述电磁质水下构筑物进行腐蚀电位信息检测；

所述水下构筑物连接部的另一端用于通过磁力紧密吸附在所述电磁质水下构筑物的待测工作面上；

所述安装载体连接部的另一端用于实现与水下安装载体的柔性连接。

2.如权利要求1所述的一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于：所述冲击清洗检测部包括主连接板、底板、冲击探针部以及直角减速电机；

所述主连接板一侧通过主连接杆与所述底板一侧固定连接；

所述直角减速电机通过水密电机箱固定设置在所述主连接板和底板之间；

所述冲击探针部设置在所述水密电机箱上侧，所述冲击探针部包括活动端和固定所述活动端的固定端，所述固定端与所述主连接板和底板固定连接，所述活动端与所述直角减速电机的电机轴连接，由所述直角减速电机带动所述冲击探针部的活动端往复运动。

3.如权利要求2所述的一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于：所述底板为柔性底板。

4.如权利要求2或3所述的一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于：所述冲击探针部包括压缩弹簧座、压缩弹簧、冲击杆、探针导向筒、电位探针、扳机组件和冲击杆导轨；

所述冲击杆导轨作为所述冲击探针部的一个固定端，固定设置在所述主连接板上，且所述冲击杆导轨包括两平行导轨以及连接两所述平行导轨端部的横向连接杆；

所述探针导向筒作为所述冲击探针部的另一个固定端，固定设置在所述底板中部上侧；

所述电位探针作为所述冲击探针部的活动端，穿设在所述探针导向筒内，且所述电位探针的中轴线与所述冲击杆导轨的中轴线位于同一直线上；

所述电位探针一端与所述冲击杆连接，另一端用于清洗检测水下构筑物，检测的电位腐蚀信息通过CAN总线发送到水下探测器；

所述冲击杆另一端通过所述横向连接杆上预设的穿孔进入两所述平行导轨之间；

所述压缩弹簧一端套设在位于所述平行导轨内的所述冲击杆端部外侧，另一端与所述压缩弹簧座固定连接，所述压缩弹簧座另一端固定设置在两所述平行导轨之间的所述主连接板上；

所述扳机组件一端设置在所述冲击杆和所述电位探针之间，另一端与所述电机轴连接，在所述直角减速电机的控制下带动所述电位探针往复运动。

5.如权利要求4所述的一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于：所述扳机组件包括主动扳机和被动扳机，所述主动扳机与所述电机轴连接，所述被动扳机套设在所述电位探针端部。

6.如权利要求2或3所述的一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于：所述安装载体连接部包括端部安装柄、主连接万向节和若干端部连接拉伸弹簧；

所述端部安装柄包括固定连接的柱状连接端和板状连接端；

所述柱状连接端上设置有用于与安装载体连接的安装孔；

所述板状连接端与所述主连接板的对应位置处设置有用于安装所述主连接万向节和各端部连接拉伸弹簧的安装孔；

所述主连接万向节两端分别固定设置在所述端部连接端和主连接板上，各所述端部连接拉伸弹簧围设在所述主连接万向节四周共同形成柔性连接结构。

7.如权利要求6所述的一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于：所述端部连接拉伸弹簧的数量为4个。

8.如权利要求2或3所述的一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于：所述水下构筑物连接部包括若干可控可变电磁铁组；

每一所述可控可变电磁铁组均包括电磁铁、电磁铁万向节以及三个电磁铁拉伸弹簧；

所述电磁铁一端通过所述电磁铁万向节与所述底板连接，且该端还设置有用于与水密缆连接的电磁铁水密插头，所述电磁铁另一端紧密吸附在所述电磁质水下构筑物的待测工作面上；

各所述电磁铁拉伸弹簧围设在所述电磁铁万向节外侧，且各所述电磁铁拉伸弹簧两端通过拉伸弹簧螺钉耳分别固定在所述柔性底板与所述电磁铁之间。

9.如权利要求8所述的一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于：所述可控可变电磁铁组并排设置在所述底板上。

10.如权利要求8或9所述的一种带冲击探针的水下构筑物电位检测装置，其特征在于：所述可控可变电磁铁组的数量为9个。

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