CN111595371A - 适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基及其布放方法 - Google Patents

适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基及其布放方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基及其布放方法，包括配重系统和海床基平台，海床基平台包括上部框架和下部框架，下部框架为立方体结构，下部框架上半部分为中空框架，下部框架的下半部分四周与顶部用钢板密封，下部框架底部的四角和边框上设置8个止位盘，下部框架底部的四角处的止位盘的下方固定安装孔隙水压力探杆，上部框架置于下部框架上半部分为中空框架内并通过第二扳机固定，上部框架的中心安装有连接杆，连接杆的顶端通过第一扳机与配重系统活动连接，连接杆的内部中空并装有缆绳，缆绳的另一端连接浮球。通过本发明的技术方案，减少沉降量，保证搭载监测设备水平，全程自动化操作，设备回收安全方便。

Description

适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基及其布放方法
技术领域
本发明涉及海床基技术领域，具体而言，特别涉及一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基及其布放方法。
背景技术
海床基搭载各种海底探测仪器是一种在海底工作的、自容式综合测量装置，它对于海洋工程的建设、航道的疏浚、海港的整治、海上安全作业以及海洋动力沉积学研究有着重要的意义。但软弱海床的承载力较低对海床基提出了很高的要求，海床基在海底工作时，常常会因泥沙的堆积不能及时回收，造成回收上的困难，同时由于地形影响，在倾斜海床普通海床基无法保证监测设备处于水平的理想状态，对监测结果造成影响，最终造成海洋数据以及财产的损失。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基及其布放方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基，包括配重系统和海床基平台，其中，配重系统包括钢管，钢管顶端安装有提头，钢管下部固定安装限位环，提手与限位环之间的钢管上套有配重盘，钢管底端固定装有第一承台；
海床基平台包括上部框架和下部框架，下部框架为立方体结构，下部框架上半部分为中空框架，下部框架的下半部分四周与顶部用钢板密封，下部框架底部的四角和边框上设置8个止位盘，下部框架底部的四角处的止位盘的下方固定安装孔隙水压力探杆，上部框架置于下部框架上半部分为中空框架内并通过4组第二扳机固定，上部框架的中心安装有连接杆，连接杆的顶端设有第二承台，连接杆的内部中空并装有缆绳，缆绳的另一端连接浮球。
第一承台和第二承台通过第一扳机连接，扳机由两条L形扳机组成，扳机的上部安装铁条，铁条搭扣在第一承台上，扳机的中部贯穿旋转杆，旋转杆安装在第二承台上,第一承台的形状为圆形，第一承台对称两侧分别设有与扳机宽度相匹配的凹槽，凹槽的上表面中部设有与铁条尺寸相匹配的铁条凹槽，第一扳机和第二扳机结构相同。。
作为优选方案，上部框架的侧方对立焊接两块钢板作为导流板。
作为优选方案，上部框架内部搭载监测仪器。
作为优选方案，浮球内部装有GPS定位器。
作为优选方案，4组第二扳机设置在上部框架和下部框架的顶部框架上。
作为优选方案，第一承台尺寸小于第二承台。
作为优选方案，第二承台的形状为圆形。
作为优选方案，扳机绕旋转杆旋转角度为0°至90°。
一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基的布放方法，具体步骤如下：
步骤（1）：上部框架置于下部框架上半部的中空框架内，两者通过第二扳机连接，上部框架内部框架中搭载监测设备；
步骤（2）：配重系统与上部框架的连接杆顶部通过第一扳机相连接，通过绞车将配重系统提起，配重系统通过第一扳机连接上部框架，上部框架通过第二扳机连接下部框架，待整个海床基提起后在海床基的下部框架底部安装孔隙水压力探杆；
步骤（3）：通过绞车将海床基布放于指定位置，配重系统与上部框架之间的第一扳机脱离，配重系统回收至甲板，预置在上部框架的连接杆中的浮球上浮对海床基进行定位；
步骤（4）：待监测完成后，开启第二扳机使得上部框架和下部框架分离，通过与浮球连接的缆绳连接在上部框架，将上部框架与其搭载的监测设备回收至甲板，下部框架留在海底。
本发明由于采用了以上技术方案，与现有技术相比使其具有以下有益效果：
1、减少沉降量：普通海床基由于底面支撑面积较小，且设备重量较大，仅适用于在坚硬海床进行原位长期监测，若置于软弱海床上，由于海床承载力较弱，普通海床基将发生较大沉降，影响搭载设备监测数据准确性。而本海床基不仅在底部安装了8个止位盘，而且整个框架可以密封一部分空气保留在海床底部，防止海床基发生过多的沉降，保证设备安全及监测数据的准确性。
2、保证搭载监测设备水平：由于普通海床基仅能在平整的海床上进行长期原位监测，当遇到有坡度的海床时，海床基将发生倾斜，无法保证监测设备处于水平状态从而影响监测数据的准确性。而本海床基在遇到有坡度的海床时，通过海床基四个角下方的孔隙水压力探杆贯入不同的深度，从而消除海床坡度的影响，使海床基处于水平的状态，确保监测数据的准确性。
3、全程自动化操作，无需潜水员水下操作：普通海床基在布放及回收过程中均需要潜水员下水操作，时间成本及人力成本较高，同时具有一定的危险性。而本海床基通过扳机结构链接配重系统与搭载监测设备的小框架、搭载监测设备的小框架与防止海床基发生较大沉降的大框架，在海床基在海床座地后，扳机结构自动打开，通过绞车将配重系统进行回收，海床基在海底进行长期监测，定位浮球上浮对海床基进行定位。待完成规定监测任务后，通过定位浮球缆绳用绞车将搭载设备的框架回收至甲板，对监测设备进行数据读取，较大框架留在海底。整个布放回收过程中不需要潜水员下水操作。
4、设备回收安全方便：普通海床基由于在海底进行长期监测，可能发生较大沉降，在绞车回收过程中可能对海床基造成损坏。而本海床基仅需回收搭载设备的框架，保证设备安全。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明侧视的结构示意图；
图3为第一扳机的结构示意图；
图4为第一扳机的工作示意图；
图5第一承台的俯视结构示意图；
图6为配重系统示意图，
其中，图1至图6中附图标记与部件之间的对应关系为：
1配重系统，2海床基平台，3第一扳机，4上部框架，5下部框架，6止位盘，7压力探杆，8第二扳机，9缆绳，10浮球，11导流板，1-1钢管，1-2提头，1-3限位环，1-4配重盘，1-5第一承台，3-1铁条，3-2旋转杆,3-3凹槽，3-4铁条凹槽，4-1连接杆，4-2第二承台。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合图1至图6对本发明的实施例的适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基及其布放方法进行具体说明。
如图1至图6所示，本发明提出了一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基，包括配重系统1和海床基平台2，其中，如图5所示，配重系统1包括钢管1-1，钢管1-1顶端安装有提头1-2，钢管1-1下部固定安装限位环1-3，提手1-2与限位环1-3之间的钢管1-1上套有配重盘1-4，钢管1-1底端固定装有第一承台1-5；
如图1和图2所示，海床基平台2包括上部框架4和下部框架5，下部框架5为立方体结构，用于提供支撑防止平台沉降和侧向偏移，下部框架5上半部分为中空框架，下部框架5的下半部分四周与顶部用钢板密封，采用类似吸力锚的原理，在海床基下放过程中会保留部分气体，防止海床基在软弱海床面上发生较大的沉降。下部框架5底部的四角和边框上设置8个止位盘6，防止海床基发生较大的沉降。下部框架5底部的四角处的止位盘6的下方固定安装孔隙水压力探杆7，在海床基布放至海床上时防止发生侧向位移，同时监测孔隙水压力。在倾斜海床上，通过7根孔隙水压力探杆7贯入海床深度的不同，可以控制整个海床基处在水平的位置。上部框架4置于下部框架5上半部分为中空框架内并通过4组第二扳机8固定，上部框架4内部搭载监测仪器。上部框架4的中心安装有连接杆4-1，连接杆4-1的顶端设有第二承台4-2，，设置一定的行程，在海床基布放的过程中为配重系统1和上部框架4之间提供连接，在海床基布放至海床后第一扳机3自动打开，其工作过程如图4所示，实现配重系统1与海床基平台2的分离，配重系统1回收至甲板，平台布放至海底进行监测。连接杆4-1的内部中空并装有缆绳9，缆绳9的另一端连接浮球10，浮球10内部装有GPS定位器，平台布放海底后可通过浮球10对海床基平台2进行定位。上部框架4的侧方对立焊接两块钢板作为导流板11，防止在布放过程中海床基发生旋转。4组第二扳机8设置在上部框架4和下部框架5的顶部框架上，在完成监测任务后，上部框架4和下部框架5通过第二扳机8自动脱离，下部框架5留在海床，上部框架4与搭载在其上面的仪器一起回收。
如图3至图5所示，第一承台1-5和第二承台4-2之间通过第一扳机3连接，第一扳机3由两条L形扳机组成，第一扳机3的上部安装铁条3-1，铁条3-1搭扣在第一承台1-5上，第一扳机3的中部贯穿旋转杆3-2，旋转杆3-2安装在第二承台4-2上,第一承台1-5的形状为圆形，第一承台1-5对称两侧分别设有与扳机3宽度相匹配的凹槽3-3，凹槽3-3的上表面中部设有与铁条3-1尺寸相匹配的铁条凹槽3-4，第一扳机3和第二扳机8结构相同。第一承台1-5尺寸小于第二承台4-2。第二承台4-2的形状为圆形。第一扳机3绕旋转杆3-3旋转角度为0°至90°。
一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基的布放方法，具体步骤如下：
步骤（1）：上部框架4置于下部框架5上半部的中空框架内，两者通过第二扳机8连接，上部框架4内部框架中搭载监测设备；
步骤（2）：配重系统1与上部框架4的连接杆4-1顶部通过第一扳机3相连接，通过绞车将配重系统1提起，配重系统1通过第一扳机3连接上部框架4，上部框架4通过第二扳机8连接下部框架5，待整个海床基提起后在海床基的下部框架5底部安装孔隙水压力探杆7；
步骤（3）：通过绞车将海床基布放于指定位置，配重系统1与上部框架4之间的第一扳机3脱离，其工作过程如图4所示，配重系统1回收至甲板，预置在上部框架4的连接杆4-1中的浮球10上浮对海床基进行定位；
步骤（4）：待监测完成后，开启第二扳机8使得上部框架4和下部框架5分离，通过与浮球10连接的缆绳9连接在上部框架4，将上部框架4与其搭载的监测设备回收至甲板，下部框架5留在海底。
如图4所示，整个扳机结构工作方式如下，配重系统1和海床基平台2通过第一扳机3进行连接,此时通过配重系统1利用第一扳机3连接海床基平台2对整个装置上提，此时第一扳机3中的铁条3-1会扣在配重系统1的第一承台1-5的凹槽内，实现结构的连接。待将整个设备布放于指定位置时，由于重力作用，第一扳机3会由于重力作用绕旋转杆3-2进行旋转，实现扳机结构的自动打开。最终扳机完全打开，实现配重系统1和海床基平台2的分离。
在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基，包括配重系统（1）和海床基平台（2），其特征在于，所述配重系统(1)包括钢管（1-1），钢管（1-1）顶端安装有提头（1-2），钢管（1-1）下部固定安装限位环（1-3），提手（1-2）与限位环（1-3）之间的钢管（1-1）上套有配重盘（1-4），钢管（1-1）底端固定装有第一承台（1-5）；
所述海床基平台（2）包括上部框架（4）和下部框架（5），下部框架（5）为立方体结构，下部框架（5）上半部分为中空框架，下部框架（5）的下半部分四周与顶部用钢板密封，下部框架（5）底部的四角和边框上设置8个止位盘（6），下部框架（5）底部的四角处的止位盘（6）的下方固定安装孔隙水压力探杆（7），上部框架（4）置于下部框架（5）上半部分为中空框架内并通过4组第二扳机（8）固定，上部框架（4）的中心安装有连接杆（4-1），连接杆（4-1）的顶端设有第二承台（4-2），连接杆（4-1）的内部中空并装有缆绳（9），缆绳（9）的另一端连接浮球（10）；
所述第一承台（1-5）和第二承台（4-2）通过第一扳机（3）连接，第一扳机（3）由两条L形扳机组成，第一扳机（3）的上部安装铁条（3-1），铁条（3-1）搭扣在第一承台（1-5）上，第一扳机（3）的中部贯穿旋转杆（3-2），旋转杆（3-2）安装在第二承台（4-1）上,第一承台（1-5）的形状为圆形，第一承台（1-5）对称两侧分别设有与第一扳机（3）宽度相匹配的凹槽（3-3），凹槽（3-3）的上表面中部设有与铁条（3-1）尺寸相匹配的铁条凹槽（3-4），第一扳机（3）和第二扳机（8）结构相同。
2.根据权利要求1所述的一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基，其特征在于，所述上部框架（4）的侧方对立焊接两块钢板作为导流板（11）。
3.根据权利要求1所述的一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基，其特征在于，所述上部框架（4）内部搭载监测仪器。
4.根据权利要求1所述的一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基，其特征在于，所述浮球（10）内部装有GPS定位器。
5.根据权利要求1所述的一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基，其特征在于，所述4组第二扳机（8）设置在上部框架（4）和下部框架（5）的顶部框架上。
6.根据权利要求1所述的一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基,其特征在于,所述第一承台（1-5）尺寸小于第二承台（4-2）。
7.根据权利要求1所述的一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基,其特征在于,所述第二承台（4-2）的形状为圆形。
8.根据权利要求1所述的一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基,其特征在于,所述第一扳机（3）绕旋转杆（3-3）旋转角度为0°至90°。
9.如权利要求1-8所述的一种适用于软弱及倾斜海床的自动分离式海床基的布放方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤（1）：上部框架（4）置于下部框架（5）上半部的中空框架内，两者通过第二扳机（8）连接，上部框架（4）内部框架中搭载监测设备；
步骤（2）：配重系统（1）与上部框架（4）的连接杆（4-1）顶部通过第一扳机（3）相连接，通过绞车将配重系统（1）提起，配重系统（1）通过第一扳机（3）连接上部框架（4），上部框架（4）通过第二扳机（8）连接下部框架（5），待整个海床基提起后在海床基的下部框架（5）底部安装孔隙水压力探杆（7）；
步骤（3）：通过绞车将海床基布放于指定位置，配重系统（1）与上部框架（4）之间的第一扳机（3）脱离，配重系统（1）回收至甲板，预置在上部框架（4）的连接杆（4-1）中的浮球（10）上浮对海床基进行定位；
步骤（4）：待监测完成后，开启第二扳机（8）使得上部框架（4）和下部框架（5）分离，通过与浮球（10）连接的缆绳（9）连接在上部框架（4），将上部框架（4）与其搭载的监测设备回收至甲板，下部框架（5）留在海底。
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