CN112854133A - 一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置及操作方法，包括载体框架，所述载体框架的上方安装有浮力块，所述载体框架的上方四个角处分别安装有垂向推进器和水平推进器，所述载体框架的中部焊接有载人舱，所述载人舱的底部通过密封装置安装有吸附裙；所述载人舱外侧的载体框架上安装有液压源、海水泵、高压氧气瓶、接线箱和控制舱，载人舱外侧的载体框架的前端位置横向安装有高压空气瓶，与高压氧气瓶相对侧的载体框架上间隔安装有机械手，所述机械手上安装有多自由度打磨工具；所述载人舱内部安装有气体浓度控制装置，吸附裙的内部安装有坝面裂缝修补系统，工作可靠。

Description

一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置及操作方法

技术领域

本发明涉及水利水电的深水大坝维护设备技术领域，尤其是一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置及操作方法。

背景技术

目前，中国100米以上的高坝近140座，200米以上的特高坝数量均居世界第一，最高坝体高300米，其中面板坝占了相当比例。随着坝龄的增加，大坝坝体会出现一些缺陷，在缺陷的初始阶段以坝体裂缝为主，裂缝问题如果不及时处理，将会发展成诸如面板脱落等更为严重的缺陷，不仅对坝体安全造成重要影响，也对后续坝体修复所消耗的人力、财力和物力造成较大影响。大坝水下环境复杂，坝面覆盖一层淤泥，特别是在发电机组工作的时候，水流速度大，水体浑浊，在水环境中施工作业十分困难，如果采用放水排空将裂缝暴露在空气中再修补，则代价过大。

因此，坝体裂缝修补是大坝维护所面临的巨大挑战。传统的裂缝修补主要由潜水员完成，由潜水员携带作业工具完成作业区域清理、裂缝修补等作业。潜水员由于身体承受能力原因只能完成60米以浅的坝面裂缝修补，且工作时间有限，通常单人一次只能工作半小时。在水流速度较大的情况下，潜水员体力消耗快，行动不便，不利于修补作业的开展。由于淤泥的存在，当潜水员清除表面淤泥时，其附近水体立即变得浑浊，能见度极低，潜水员很难开展后续作业。更深的大坝作业目前采用较多的是水下无人潜水器(ROV)，通过携带的观察设备对大坝坝面进行观察，无法对裂缝进行修补作业，同时，由于流场的复装以及淤泥的存在，进一步限制了ROV对裂缝的修补作业能力。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置及操作方法，从而通过所搭载设备之间的协同作业，使修补载人装置吸附在坝面上，形成常压干式作业环境，人员由载人舱进入裙内，通过携带的作业工具和修补材料完成坝面裂缝的修补作业。

本发明所采用的技术方案如下：

一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，包括载体框架，所述载体框架的上方安装有浮力块，所述载体框架的上方四个角处分别安装有垂向推进器和水平推进器，所述载体框架的中部焊接有载人舱，所述载人舱的底部通过密封装置安装有吸附裙；

所述载人舱外侧的载体框架上安装有液压源、海水泵、高压氧气瓶、接线箱和控制舱，载人舱外侧的载体框架的前端位置横向安装有高压空气瓶，与高压氧气瓶相对侧的载体框架上间隔安装有机械手，所述机械手上安装有多自由度打磨工具；

所述载人舱内部安装有气体浓度控制装置，

吸附裙的内部安装有坝面裂缝修补系统。

其进一步技术方案在于：

所述载人舱的结构为：包括耐压舱体，所述耐压舱体的顶面设置有出入舱口盖，所述耐压舱体的一侧设置有观察窗，所述耐压舱体的底部设置有密闭舱口盖。

所述吸附裙的底部外圆周方向间隔安装有多个裙外水下灯。

所述吸附裙的结构为：包括上裙体，所述上裙体的顶面与载人舱的底部连接，所述上裙体的底部配合安装有下裙体，所述上裙体和下裙体的连接处的外圆周面设置有转动环，还包括转动马达，所述转动马达的输出端安装齿轮，齿轮与转动环配合；下裙体的底部安装有柔性密封圈。

所述坝面裂缝修补系统的结构为：包括间隔设置的固定侧板，固定侧板安装在吸附裙的内壁，两块固定侧板之间安装有灌注材料存储罐，所述灌注材料存储罐下方安装有灌注筒体，所述灌注筒体的顶部通过管路与灌注材料存储罐连通，所述管路上安装有灌料转换阀门，所述灌注筒体的一端穿过右端的固定侧板连接灌注软管，所述灌注软管上安装有灌注启闭阀门，所述灌注筒体的另一端通过行程筒体连接水存储舱，所述水存储舱固定在左端的固定侧板的内侧，左端的固定侧板定位外部安装有水流换向阀块，所述水流换向阀块的底部连接清洗软管，所述清洗软管上安装有降压阀和清洗启闭阀门。

所述灌注筒体的内部通过弹簧安装有活塞，灌注筒体、行程筒体和水存储舱的内部互相贯通，所述水存储舱的底部安装有混合式卸压阀门，所述水存储舱的顶部安装有压力表。

还包括观通系统，有三部分，第一部分是设置在修补载人装置艏部的成像声纳、艏部云台、艏部高清摄像机和艏部水下灯，第二部分是设置在吸附裙内部的裙内云台、微光摄像机和裙内水下灯，第三部分是设置在吸附裙外侧的裙外水下灯。

一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置的操作方法，包括如下操作步骤：

第一步：打开出入舱口盖，两名作业人员进入载人舱中，然后关闭出入舱口盖和密闭舱口盖，从大坝坝顶布放修补载人装置；

第二步：水面人员操控海水泵，调节可调压载水舱内的水量，使修补载人装置在水中处于微正浮力状态；

第三步：控制修补载人装置航行至待修补裂缝附近；

第四步：水面人员启动转动马达，驱动转动环带动下裙体相对上裙体转动，调整吸附裙下表面与水平面之间的角度，调整至与坝面平行；

第五步：水面人员开启艏部水下灯，控制艏部云台，通过艏部高清摄像机观察作业区域情况；

第六步：调节水平推进器和垂向推进器的推力，使修补载人装置悬停在指定位置，水面人员在观通系统的配合下，操纵机械手清理作业区域内的杂物，清理完毕后，操纵多自由度打磨工具对作业区域进行打磨；

第七步：开启裙内水下灯，水面人员通过吸附裙内的微光摄像机标定待修补裂缝的中心在图像中相对于裙口的位置，开启自动吸附功能，控制系统以标定位置与裙口中心位置重合为目标引导修补载人装置向坝面移动，逐渐使吸附裙的下表面与坝面贴合，同时，保证待修补裂缝处于吸附裙裙口的中央；当吸附裙与坝面贴合后，开启海水泵卸压，使吸附裙内的压力降至一个大气压，通过吸附裙的内外压差使修补载人装置吸附在坝面上；关闭裙内水下灯，开启裙外水下灯，若微光摄像机的画面内无光亮，则初步证明吸附成功，吸附裙内保压五分钟，若压力无变化，则最终证明吸附成功；

第八步：关闭裙外水下灯，开启裙内水下灯，水面人员操控开启海水泵，将吸附裙内的水排除，并通过高压空气瓶向吸附裙内补气，控制系统通过吸附裙内的压力反馈自动调节补气速度，使吸附裙内始终保持一个大气压，当吸附裙内的水排空，关闭海水泵，并停止补气，吸附裙内形成一个常压干式的作业环境，作业区域暴露在空气中；

第九步：载人舱内的人员开启载人舱和吸附裙之间的密闭舱口盖，人员由载人舱进入吸附裙内；

第十步：人员操作水流换向阀块将引入的高压水流由关闭状态转向至清洗方向，牵引清洗软管将管口对准清洗区域，开启清洗启闭阀门，对作业区域进行清洗，使待修补裂缝完全裸露，清洗完毕后，关闭清洗启闭阀门，操作水流换向阀块至关闭状态；

第十一步：人员操作灌料转换阀门，由关闭状态转向至水下淤堵料方向，向灌注筒体内添加水下淤堵料，通过灌注筒体上的液位窗口观察添加情况；操作灌料转换阀门至关闭状态，操作水流换向阀块将引入的高压水流由关闭状态转向至灌注方向，牵引灌注软管将管口对准作业区域，开启灌注启闭阀门，对作业区域灌注淤堵料；淤堵料灌注完毕后，关闭灌注启闭阀门，操作水流换向阀块至关闭状态，开启混合式卸压阀门卸除水存储舱内的水压，活塞在弹簧的作用下恢复至原位；操作灌料转换阀门，由关闭状态转向至水下柔性防渗材料方向，向灌注筒体内添加水下柔性防渗材料，通过灌注筒体上的液位窗口观察添加情况；

第十二步：作业完毕后，人员返回载人舱内，关闭密闭舱口盖；

第十三步：水面人员操控开启吸附裙的排气阀，吸附裙内开始注水，当吸附裙内外压力平衡时，修补载人装置与坝面脱离；

第十四步：重复步骤六～十三，完成其他待修补裂缝的修补工作；

第十五步：修补结束后，修补载人装置上浮至水面，回收。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过各个系统的配合工作，使修补载人装置吸附在坝面上，形成常压干式作业环境，人员由载人舱进入裙内，通过携带的作业工具和修补材料完成坝面裂缝的修补作业，工作效率高，安全系数高，工作可靠性好。

同时，本发明还具备如下优点：

(1)本发明所述的修补载人装置的作业对象可涵盖所有深水面板坝，实现全覆盖的面板坝裂缝修补作业；

(2)本发明实现了任意水深情况下的人员在常压干式环境下的坝面裂缝修补作业，人员不需要加减压设备，不会对人员的身体带来生理危害，并且，有效避免了水体浑浊和水流速度等水下环境的复杂性对修补作业的影响，和传统的修补方式相比，具有作业时间长、作业稳定可靠、作业效率高、劳动强度小等明显优势；

(3)本发明坝面清理工具和坝面裂缝修补工具等由修补载人装置集成携带，作业灵活性高；

(4)本发明通过吸附裙、推进系统、观通系统、注排水设备等多系统多设备的协同作业方式，实现了修补载人装置与坝面的吸附，形成常压干式环境，为人员提供稳定可靠的作业环境；

(5)本发明采用集成式坝面裂缝修补系统，可根据作业需求增减作业工具，工具便携性高，可完成水下打孔、水下切割、水下焊接等作业，大大提高了修补载人装置的功能灵活性和多样性；

(6)本发明采用水面人员运动控制+水下人员修补作业的模式，任务分工明确，且采用多种智能控制方法，减少人员工作量，提升工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为图2的A向视图。

图4为图2的B向视图。

图5为本发明的内部结构示意图。

图6为本发明坝面裂缝修补系统的结构示意图。

图7为本发明坝面裂缝修补系统的内部结构示意图。

其中：1、载人舱；2、浮力块；3、载体框架；4、垂向推进器；5、水平推进器；6、液压源；7、高压空气瓶；8、裙外水下灯；9、吸附裙；10、机械手；11、成像声纳；12、多自由度打磨工具；13、艏部高清摄像机；14、艏部云台；15、艏部水下灯；16、接线箱；17、海水泵；18、高压氧气瓶；19、控制舱；20、可调压载水舱；21、气体浓度控制装置；22、坝面裂缝修补系统；23、裙内水下灯；24、裙内云台；25、微光摄像机；

101、耐压舱体；102、观察窗；103、出入舱口盖；104、密闭舱口盖；

901、上裙体；902、下裙体；903、转动环；904、柔性密封圈；905、转动马达；

2201、灌注材料存储罐；2202、固定侧板；2203、灌料转换阀门；2204、灌注筒体；2205、灌注启闭阀门；2206、灌注软管；2207、弹簧；2208、活塞；2209、行程筒体；2210、水存储舱；2211、混合式卸压阀门；2212、清洗软管；2213、清洗启闭阀门；2214、降压阀；2215、水流换向阀块；2216、压力表。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1-图7所示，本实施例的遥控型面板坝裂缝修补载人装置，包括载体框架3，载体框架3的上方安装有浮力块2，载体框架3的上方四个角处分别安装有垂向推进器4和水平推进器5，载体框架3的中部焊接有载人舱1，载人舱1的底部通过密封装置安装有吸附裙9；

载人舱1外侧的载体框架3上安装有液压源6、海水泵17、高压氧气瓶18、接线箱16和控制舱19，载人舱1外侧的载体框架3的前端位置横向安装有高压空气瓶7，与高压氧气瓶18相对侧的载体框架3上间隔安装有机械手10，机械手10上安装有多自由度打磨工具12；

载人舱1内部安装有气体浓度控制装置21，

吸附裙9的内部安装有坝面裂缝修补系统22。

载人舱1的结构为：包括耐压舱体101，耐压舱体101的顶面设置有出入舱口盖103，耐压舱体101的一侧设置有观察窗102，耐压舱体101的底部设置有密闭舱口盖104。

吸附裙9的底部外圆周方向间隔安装有多个裙外水下灯8。

吸附裙9的结构为：包括上裙体901，上裙体901的顶面与载人舱1的底部连接，上裙体901的底部配合安装有下裙体902，上裙体901和下裙体902的连接处的外圆周面设置有转动环903，还包括转动马达905，转动马达905的输出端安装齿轮，齿轮与转动环903配合；下裙体902的底部安装有柔性密封圈904。

坝面裂缝修补系统22的结构为：包括间隔设置的固定侧板2202，固定侧板2202安装在吸附裙9的内壁，两块固定侧板2202之间安装有灌注材料存储罐2201，灌注材料存储罐2201下方安装有灌注筒体2204，灌注筒体2204的顶部通过管路与灌注材料存储罐2201连通，管路上安装有灌料转换阀门2203，灌注筒体2204的一端穿过右端的固定侧板2202连接灌注软管2206，灌注软管2206上安装有灌注启闭阀门2205，灌注筒体2204的另一端通过行程筒体2209连接水存储舱2210，水存储舱2210固定在左端的固定侧板2202的内侧，左端的固定侧板2202定位外部安装有水流换向阀块2215，水流换向阀块2215的底部连接清洗软管2212，清洗软管2212上安装有降压阀2214和清洗启闭阀门2213。

灌注筒体2204的内部通过弹簧2207安装有活塞2208，灌注筒体2204、行程筒体2209和水存储舱2210的内部互相贯通，水存储舱2210的底部安装有混合式卸压阀门2211，水存储舱2210的顶部安装有压力表2216。

还包括观通系统，有三部分，第一部分是设置在修补载人装置艏部的成像声纳11、艏部云台14、艏部高清摄像机13和艏部水下灯15，第二部分是设置在吸附裙9内部的裙内云台24、微光摄像机25和裙内水下灯23，第三部分是设置在吸附裙9外侧的裙外水下灯8。

本发明的具体结构和功能如下：

本发明主要包括载体结构，以载体结构为安装基础的浮力块2、生命支持系统、浮力调节系统、推进系统、观通系统、控制系统、坝面清理作业系统和坝面裂缝修补系统22。

载体结构包括载人舱1、吸附裙9和载体框架3。

载人舱1和载体框架3通过焊接形成一个整体，载人舱1和吸附裙9之间通过密封圈形成密封，通过螺栓连接建立配合并固连在一起，载人舱1、载体框架3和吸附裙9构成修补载人装置的基础结构。

载人舱1包括耐压舱体101、观察窗102、出入舱口盖103和密闭舱口盖104，共同构成一个密闭耐压结构，内部空间为常压环境。观察窗102供舱内人员近距离观察装置周围环境及坝面情况，通过对讲装置将所观察到的情况实时反馈给水面人员，供水面人员参考决策。出入舱口盖103与耐压舱体101之间通过密封圈形成密封，供舱内人员进出修补载人装置。密闭舱口盖104与耐压舱体101之间通过密封圈形成密封，将载人舱1与吸附裙9隔离开，用于舱内人员进出吸附裙9。

吸附裙9包括上裙体901、下裙体902、转动环903、柔性密封圈904和转动马达905，共同构成一个承压结构，可承受外部水压。

上裙体901与载人舱1固连，通过转动马达905驱动转动环903带动下裙体902相对上裙体901转动，调整吸附裙9下表面与水平面之间的角度，使吸附裙9下表面与坝面平行，便于修补载人装置与坝面之间的吸附。柔性密封圈904可保证在坝面不平整的情况下实现修补载人装置与坝面之间的吸附，提升修补载人装置的作业适应能力。

浮力块2安装在载人舱1上方，为修补载人装置提供固定浮力，保证装置在水中实现均衡，同时，保证了修补载人装置的稳性，进了保证了修补载人装置在水下航行和作业时的稳定性。

生命支持系统包括设置在载人舱1内的气体浓度控制装置21及布置在载人舱1外的高压氧气瓶18。气体浓度控制装置21和高压氧气瓶18通过管路连接，气体浓度控制装置21通过线缆与控制舱19连接。高压氧气瓶18内的高压氧气通过管路送至载人舱1内，经过气体浓度控制装置21的自动调节和控制功能，为舱内人员提供生存必需的氧气并清除呼出的二氧化碳，同时监控舱内这两种气体的气体浓度，并对舱内湿度、温度、压力等与乘员舒适度息息相关的参数进行监测，为舱内人员创造一个安全舒适的作业环境。

浮力调节系统包括安装在载人舱1前上方和后上方的可调压载水舱20、海水泵17和液压源6，其中，液压源6为海水泵17提供动力，海水泵17分两路通过管路分别与可调压载水舱20和吸附裙9连接，通过水面操控阀组实现管通路切换。当切换至可调压载水舱20的管通路时，通过海水泵17对可调压载水舱20内的水进行注入和抽除，改变修补载人装置的重量，进而实现装置在水中的浮力调节功能，达到装置在全工作水深内的浮态调整的目的。当切换至吸附裙9的管通路时，通过海水泵17对吸附裙9内的水进行注入和抽除。

推进系统包括安装在载体框架3上的水平推进器5(共四台，矢量布置)和垂向推进器4(共四台，沿中纵剖面和横剖面对称布置)，各推进器通过线缆与控制舱19连接，水面操控可实现修补载人装置前进、后退、左移、右移、左转、右转、上浮、下潜、左倾和右倾运动。同时，通过控制系统的推力分配算法，可实现自动定向、自动定深、自动定高、水中悬停等自动运动控制功能。

观通系统包括三部分，一部分是设置在修补载人装置艏部的成像声纳11、艏部云台14、艏部高清摄像机13和艏部水下灯15，各设备通过线缆与控制舱19连接，为修补载人装置在水下运动和作业提供光源、声学图像和光学图像。第二部分是设置在吸附裙9内部的裙内云台24、微光摄像机25和裙内水下灯23。各设备通过线缆与控制舱19连接，协同推进系统共同作用，以裙内观通系统的光学图像为基础，通过实时图像识别算法和运动控制算法控制，在推进系统的协调作用下，引导修补载人装置同坝面的吸附。同时，裙内云台24、微光摄像机25和裙内水下灯23用于坝面裂缝修补作业的观察。第三部分是设置在吸附裙9外侧的裙外水下灯8(共四只)，为待修补裂缝的观察提供光源，并与微光摄像机25配合，完成修补载人装置同坝面是否成功吸附的初步判断。

控制系统布置在控制舱19内，控制舱19安装在载人舱1后上方的载体框架3上。

坝面清理作业系统包括安装在载人舱1前下方的机械手10和多自由度打磨工具12，机械手10和多自由度打磨工具12通过管路与液压源6连接，通过线缆与控制舱19连接，通过与推进系统的协同作业，实现对作业区域的清理和修整，为后续修补载人装置与坝面的吸附奠定基础。

坝面裂缝修补系统22通过固定侧板2202上的安装耳板与上裙体901内侧的安装基座通过螺栓连接紧固。该系统包括清洗工具和灌注工具，水流换向阀块2215与上裙体901之间通过硬管连接，硬管贯穿上裙体901，实现裙外高压水流的引入，为清洗和灌注提供自然动力，不需要额外提供电力、液压等其它形式的动力。其中，清洗工具由降压阀2214、清洗启闭阀门2213和清洗软管2212组成，清洗时使用裙外引入的高压水流进行清洗，利用裙内外压差形成射流冲击，通过水流换向阀块2215将引入的高压水流由关闭状态转向至清洗方向，通过降压阀2214将水流压力降至工作压力范围内，通过清洗启闭阀门2213控制水流速度的大小，达到清洗作业区域的目的，最终使待修补裂缝完全裸露。灌注工具由灌注材料存储罐2201、灌料转换阀门2203、灌注筒体2204、灌注启闭阀门2205、灌注软管2206、弹簧2207、活塞2208、行程筒体2209、水存储舱2210、混合式卸压阀门2211和压力表2216组成。其中，灌注材料存储罐2201中间通过隔舱壁将其分隔成两个舱室，左侧舱室用于存放水下柔性防渗材料，右侧舱室用于存放水下淤堵料，通过灌料转换阀门2203实现两种灌注材料的转换。灌注筒体2204、弹簧2207、活塞2208、行程筒体2209、水存储舱2210、混合式卸压阀门2211和压力表2216组成灌注执行机构。灌注时，通过水流换向阀块2215将引入的高压水流由关闭状态转向至灌注方向；通过水存储舱2210提供水压动力；混合式卸压阀门2211具有溢流功能，当水存储舱2210内压力超过工作压力即自动溢流，自动控制水存储舱2210内的压力稳定在工作压力附近，同时，也可手动控制混合式卸压阀门2211实现水存储舱2210内压力的卸除；通过活塞2208将水压传递至灌注筒体2204内的灌注材料上；通过行程筒体2209为活塞2208提供行程空间；通过弹簧2207实现活塞2208的复位。通过压力表2216观察水存储舱2210内的压力，通过灌注启闭阀门2205控制灌注出料速度的大小，通过灌注软管2206实现灌注材料的输送，最终实现对裂缝的封堵。

布置在载人舱1左右舷的高压空气瓶7，用于吸附裙9排水过程中向吸附裙9内补充气体，保证吸附裙9内的压力保持在一个大气压，使吸附裙9内形成常压环境。

本发明的裂缝修补方法的具体步骤如下：

步骤一：两名作业人员进入载人舱1，关闭出入舱口盖103和密闭舱口盖104，从大坝坝顶布放修补载人装置；

步骤二：水面人员操控海水泵17，调节可调压载水舱20内的水量，使修补载人装置在水中处于微正浮力状态；

步骤三：修补载人装置通过控制系统的自动控制和水面人员的操纵由水面航行至待修补裂缝附近；

步骤四：水面人员启动转动马达905，驱动转动环903带动下裙体902相对上裙体901转动，调整吸附裙9下表面与水平面之间的角度，调整至与坝面平行；

步骤五：水面人员开启艏部水下灯15，控制艏部云台14，通过艏部高清摄像机13观察作业区域情况；

步骤六：启动自动悬停功能，通过控制系统的推力分配算法自动调节水平推进器5和垂向推进器4的推力，使修补载人装置悬停在指定位置，水面人员在观通系统的配合下，操纵机械手10清理作业区域内的杂物，清理完毕后，操纵多自由度打磨工具12对作业区域进行打磨；

步骤七：准备工作完成后，开启裙内水下灯23，水面人员通过吸附裙9内的微光摄像机25标定待修补裂缝的中心在图像中相对于裙口的位置，开启自动吸附功能，控制系统以标定位置与裙口中心位置重合为目标引导修补载人装置向坝面移动，逐渐使吸附裙9的下表面与坝面贴合，同时，保证待修补裂缝处于吸附裙9裙口的中央。当吸附裙9与坝面贴合后，开启海水泵17卸压，使吸附裙9内的压力降至一个大气压，通过吸附裙9的内外压差使修补载人装置吸附在坝面上。关闭裙内水下灯23，开启裙外水下灯8，若微光摄像机25的画面内无光亮，则初步证明吸附成功，吸附裙9内保压五分钟，若压力无变化，则最终证明吸附成功；

步骤八：关闭裙外水下灯8，开启裙内水下灯23。水面人员操控开启海水泵17，将吸附裙9内的水排除，并通过高压空气瓶7向吸附裙9内补气，控制系统通过吸附裙9内的压力反馈自动调节补气速度，使吸附裙9内始终保持一个大气压，当吸附裙9内的水排空，关闭海水泵17，并停止补气，吸附裙9内形成一个常压干式的作业环境，作业区域暴露在空气中；

步骤九：载人舱1内的人员开启载人舱1和吸附裙9之间的密闭舱口盖104，人员由载人舱1进入吸附裙9内；

步骤十：人员操作水流换向阀块2215将引入的高压水流由关闭状态转向至清洗方向，牵引清洗软管2212将管口对准清洗区域，开启清洗启闭阀门2213，对作业区域进行清洗，使待修补裂缝完全裸露，清洗完毕后，关闭清洗启闭阀门2213，操作水流换向阀块2215至关闭状态；

步骤十一：人员操作灌料转换阀门2203，由关闭状态转向至水下淤堵料方向，向灌注筒体2204内添加水下淤堵料，通过灌注筒体2204上的液位窗口观察添加情况。操作灌料转换阀门2203至关闭状态，操作水流换向阀块2215将引入的高压水流由关闭状态转向至灌注方向，牵引灌注软管2206将管口对准作业区域，开启灌注启闭阀门2205，对作业区域灌注淤堵料。淤堵料灌注完毕后，关闭灌注启闭阀门2205，操作水流换向阀块2215至关闭状态，开启混合式卸压阀门2211卸除水存储舱2210内的水压，活塞2208在弹簧2207的作用下恢复至原位。操作灌料转换阀门2203，由关闭状态转向至水下柔性防渗材料方向，向灌注筒体2204内添加水下柔性防渗材料，通过灌注筒体2204上的液位窗口观察添加情况。其灌注过程与淤堵料灌注相同，不再赘述；

步骤十二：作业完毕后，人员返回载人舱1内，关闭密闭舱口盖104；

步骤十三：水面人员操控开启吸附裙9的排气阀，吸附裙9内开始注水，当吸附裙9内外压力平衡时，修补载人装置与坝面脱离；

步骤十四：重复步骤六～十三，完成其他待修补裂缝的修补工作；

步骤十五：修补结束后，修补载人装置上浮至水面，回收。

操作方便，操作人员工作量低，工作效率高。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，其特征在于：包括载体框架(3)，所述载体框架(3)的上方安装有浮力块(2)，所述载体框架(3)的上方四个角处分别安装有垂向推进器(4)和水平推进器(5)，所述载体框架(3)的中部焊接有载人舱(1)，所述载人舱(1)的底部通过密封装置安装有吸附裙(9)；

所述载人舱(1)外侧的载体框架(3)上安装有液压源(6)、海水泵(17)、高压氧气瓶(18)、接线箱(16)和控制舱(19)，载人舱(1)外侧的载体框架(3)的前端位置横向安装有高压空气瓶(7)，与高压氧气瓶(18)相对侧的载体框架(3)上间隔安装有机械手(10)，所述机械手(10)上安装有多自由度打磨工具(12)；

所述载人舱(1)内部安装有气体浓度控制装置(21)，

吸附裙(9)的内部安装有坝面裂缝修补系统(22)。

2.如权利要求1所述的一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，其特征在于：所述载人舱(1)的结构为：包括耐压舱体(101)，所述耐压舱体(101)的顶面设置有出入舱口盖(103)，所述耐压舱体(101)的一侧设置有观察窗(102)，所述耐压舱体(101)的底部设置有密闭舱口盖(104)。

3.如权利要求1所述的一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，其特征在于：所述吸附裙(9)的底部外圆周方向间隔安装有多个裙外水下灯(8)。

4.如权利要求1所述的一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，其特征在于：所述吸附裙(9)的结构为：包括上裙体(901)，所述上裙体(901)的顶面与载人舱(1)的底部连接，所述上裙体(901)的底部配合安装有下裙体(902)，所述上裙体(901)和下裙体(902)的连接处的外圆周面设置有转动环(903)，还包括转动马达(905)，所述转动马达(905)的输出端安装齿轮，齿轮与转动环(903)配合；下裙体(902)的底部安装有柔性密封圈(904)。

5.如权利要求1所述的一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，其特征在于：所述坝面裂缝修补系统(22)的结构为：包括间隔设置的固定侧板(2202)，固定侧板(2202)安装在吸附裙(9)的内壁，两块固定侧板(2202)之间安装有灌注材料存储罐(2201)，所述灌注材料存储罐(2201)下方安装有灌注筒体(2204)，所述灌注筒体(2204)的顶部通过管路与灌注材料存储罐(2201)连通，所述管路上安装有灌料转换阀门(2203)，所述灌注筒体(2204)的一端穿过右端的固定侧板(2202)连接灌注软管(2206)，所述灌注软管(2206)上安装有灌注启闭阀门(2205)，所述灌注筒体(2204)的另一端通过行程筒体(2209)连接水存储舱(2210)，所述水存储舱(2210)固定在左端的固定侧板(2202)的内侧，左端的固定侧板(2202)定位外部安装有水流换向阀块(2215)，所述水流换向阀块(2215)的底部连接清洗软管(2212)，所述清洗软管(2212)上安装有降压阀(2214)和清洗启闭阀门(2213)。

6.如权利要求5所述的一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，其特征在于：所述灌注筒体(2204)的内部通过弹簧(2207)安装有活塞(2208)，灌注筒体(2204)、行程筒体(2209)和水存储舱(2210)的内部互相贯通，所述水存储舱(2210)的底部安装有混合式卸压阀门(2211)，所述水存储舱(2210)的顶部安装有压力表(2216)。

7.如权利要求1所述的一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，其特征在于：还包括观通系统，有三部分，第一部分是设置在修补载人装置艏部的成像声纳(11)、艏部云台(14)、艏部高清摄像机(13)和艏部水下灯(15)，第二部分是设置在吸附裙(9)内部的裙内云台(24)、微光摄像机(25)和裙内水下灯(23)，第三部分是设置在吸附裙(9)外侧的裙外水下灯(8)。

8.一种利用权利要求1所述的遥控型面板坝裂缝修补载人装置的操作方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

第一步：打开出入舱口盖(103)，两名作业人员进入载人舱(1)中，然后关闭出入舱口盖(103)和密闭舱口盖(104)，从大坝坝顶布放修补载人装置；

第二步：水面人员操控海水泵(17)，调节可调压载水舱(20)内的水量，使修补载人装置在水中处于微正浮力状态；

第三步：控制修补载人装置航行至待修补裂缝附近；

第四步：水面人员启动转动马达(905)，驱动转动环(903)带动下裙体(902)相对上裙体(901)转动，调整吸附裙(9)下表面与水平面之间的角度，调整至与坝面平行；

第五步：水面人员开启艏部水下灯(15)，控制艏部云台(14)，通过艏部高清摄像机(13)观察作业区域情况；

第六步：调节水平推进器(5)和垂向推进器(4)的推力，使修补载人装置悬停在指定位置，水面人员在观通系统的配合下，操纵机械手(10)清理作业区域内的杂物，清理完毕后，操纵多自由度打磨工具(12)对作业区域进行打磨；

第七步：开启裙内水下灯(23)，水面人员通过吸附裙(9)内的微光摄像机(25)标定待修补裂缝的中心在图像中相对于裙口的位置，开启自动吸附功能，控制系统以标定位置与裙口中心位置重合为目标引导修补载人装置向坝面移动，逐渐使吸附裙(9)的下表面与坝面贴合，同时，保证待修补裂缝处于吸附裙(9)裙口的中央；当吸附裙(9)与坝面贴合后，开启海水泵(17)卸压，使吸附裙(9)内的压力降至一个大气压，通过吸附裙(9)的内外压差使修补载人装置吸附在坝面上；关闭裙内水下灯(23)，开启裙外水下灯(8)，若微光摄像机(25)的画面内无光亮，则初步证明吸附成功，吸附裙(9)内保压五分钟，若压力无变化，则最终证明吸附成功；

第八步：关闭裙外水下灯(8)，开启裙内水下灯(23)，水面人员操控开启海水泵(17)，将吸附裙(9)内的水排除，并通过高压空气瓶(7)向吸附裙(9)内补气，控制系统通过吸附裙(9)内的压力反馈自动调节补气速度，使吸附裙(9)内始终保持一个大气压，当吸附裙(9)内的水排空，关闭海水泵(17)，并停止补气，吸附裙(9)内形成一个常压干式的作业环境，作业区域暴露在空气中；

第九步：载人舱(1)内的人员开启载人舱(1)和吸附裙(9)之间的密闭舱口盖(104)，人员由载人舱(1)进入吸附裙(9)内；

第十步：人员操作水流换向阀块(2215)将引入的高压水流由关闭状态转向至清洗方向，牵引清洗软管(2212)将管口对准清洗区域，开启清洗启闭阀门(2213)，对作业区域进行清洗，使待修补裂缝完全裸露，清洗完毕后，关闭清洗启闭阀门(2213)，操作水流换向阀块(2215)至关闭状态；

第十一步：人员操作灌料转换阀门(2203)，由关闭状态转向至水下淤堵料方向，向灌注筒体(2204)内添加水下淤堵料，通过灌注筒体(2204)上的液位窗口观察添加情况；操作灌料转换阀门(2203)至关闭状态，操作水流换向阀块(2215)将引入的高压水流由关闭状态转向至灌注方向，牵引灌注软管(2206)将管口对准作业区域，开启灌注启闭阀门(2205)，对作业区域灌注淤堵料；淤堵料灌注完毕后，关闭灌注启闭阀门(2205)，操作水流换向阀块(2215)至关闭状态，开启混合式卸压阀门(2211)卸除水存储舱(2210)内的水压，活塞(2208)在弹簧(2207)的作用下恢复至原位；操作灌料转换阀门(2203)，由关闭状态转向至水下柔性防渗材料方向，向灌注筒体(2204)内添加水下柔性防渗材料，通过灌注筒体(2204)上的液位窗口观察添加情况；

第十二步：作业完毕后，人员返回载人舱(1)内，关闭密闭舱口盖(104)；

第十三步：水面人员操控开启吸附裙(9)的排气阀，吸附裙(9)内开始注水，当吸附裙(9)内外压力平衡时，修补载人装置与坝面脱离；

第十四步：重复步骤六～十三，完成其他待修补裂缝的修补工作；

第十五步：修补结束后，修补载人装置上浮至水面，回收。

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