CN114593892B - 一种海洋装备水下试验装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种海洋装备水下试验装置及其操作方法，包括钢结构框架，所述钢结构框架的顶部四个角处分别固定有副吊码，四个副吊码上均通过复合缆承重头连接有光电复合铠装缆，光电复合铠装缆的端头同时与起吊主吊码连接；所述钢结构框架的顶面中部位置设置有连接梁，所述连接梁的底部安装有电气液接插耐压罐和机械手，所述钢结构框架的底部焊接有平行的方管，在方管上方铺设有铺板格栅，所述铺板格栅的上表面固定有设备试验工装，所述设备试验工装的上表面放置被测对象，搭载机械手和液压源实现水下调试和维修，搭载照明、摄像机与云台通过光电复合缆和承重头实现试验过程数据影像资料最大化收集，可以更好地服务于被试验海洋装备的技术改进等。

Description

一种海洋装备水下试验装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及深远海保障装备技术领域，尤其是一种海洋装备水下试验装置及其操作方法。

背景技术

近年来，随着国内外对海洋资源开发的蓬勃发展，我国“深海进入、深海探测、深海开发”离不开一系列新的海洋装备研制目前现有水下试验装置功能单一、试验成本高、试验效果不直观，尚未实现试验环境、试验工具的集成化及试验流程的水下自主化，已不能完全满足新装备的发展需求。

目前，现有海洋装备试验装置功能比较单一、试验数据不直观，水下试验时发生故障的原因不易排查；当需要对多个海洋装备开展试验时，逐个试验导致试验周期长，存在等工现象，而科考船等平台的租金比较昂贵，若对多个海洋装备同时开展试验，对岸基或水面船的绞车和A架配置数量要求高，试验成本同样较高，并且容易缠缆，单个海试航次的有效试验时间短，导致周期长、成本高。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种海洋装备水下试验装置及其操作方法，从而可以方便的完成水下试验装备的试验释放工作，工作可靠性好。

本发明所采用的技术方案如下：

一种海洋装备水下试验装置，包括钢结构框架，所述钢结构框架的顶部四个角处分别固定有副吊码，四个副吊码上均通过复合缆承重头连接有光电复合铠装缆，光电复合铠装缆的端头同时与起吊主吊码连接；所述钢结构框架的顶面中部位置设置有连接梁，所述连接梁的底部安装有电气液接插耐压罐和机械手，所述钢结构框架的底部焊接有平行的方管，在方管上方铺设有铺板格栅，所述铺板格栅的上表面固定有设备试验工装，所述设备试验工装的上表面放置被测对象。

其进一步技术方案在于：

所述钢结构框架呈长方体框架型，在四个立柱上均包裹有防撞橡胶。

所述钢结构框架的两端上部分别安装有外挂式推进器。

四个立柱的中部内侧安装均安装有水下摄像机。

其中一个立柱的底部安装有液压气压总站，液压气压总站的对角线位置安装有超短基线。

所述铺板格栅的边缘位置安装有多个均匀间隔的螺栓限位槽和绑扎系固点，所述螺栓限位槽上安装固定螺栓。

钢结构框架的底部和顶部的四个角处均设置有肘板。

所述钢结构框架的顶部安装有水下照明灯，底部安装有三维电子罗盘。

所述钢结构框架的底部还安装有温盐深仪。

一种海洋装备水下试验装置的操作方法，包括如下操作步骤：

试验前准备：

将被试验海洋装备通过设备试验工装、固定螺栓、螺栓限位槽和绑扎系固点固定在钢结构框架上，根据被试验海洋装备试验的能源动力需求，通过复合缆承重头和电气液接插耐压罐将配置与之相匹配的光电复合铠装缆、液压气压总站密封连接；

带缆布放作业：从水面船的A架通过光电复合铠装缆与起吊主吊码相连接实施带缆布放，由水面船提供被试验海洋装备、推进器、超短基线、水下摄像机、水下照明灯、三维电子罗盘和温盐深仪所需电力；

带缆布放到指定深度后，由推进器、超短基线和三维电子罗盘调整方向和位置，实现动力定位或随流状态；

海洋装备试验时：机械手、水下摄像机、水下照明灯、温盐深仪以及液压气压总站通过光电复合铠装缆实时传输控制信号和采集的数据和视频信号。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，有别于常规海洋装备水下试验直接吊放方式，在装置底部设置了通用的设备安装系固接口，同时将高压气瓶、液压源等气液源就近布置在本装置上，通过电气液接插耐压罐实现密封，与常规从岸基或水面船供气液源相比，大大降低绞车、A架与复合缆的设备成本和试验周期，搭载推进器、罗经和超短基线和深度计实现水下定位、定深和运动模拟，搭载机械手和液压源实现水下调试和维修，搭载照明、摄像机与云台通过光电复合缆和承重头实现试验过程数据影像资料最大化收集，可以更好地服务于被试验海洋装备的技术改进等。

同时本发明还具备如下优点：

①本试验装置采用标准集装箱尺寸钢结构框架，具备模块化便捷运输条件，可以实现快速部署，标准化的集装箱箱脚在各型水面科考船上具有良好的适装性，开放式的搭载环境既可以对固定式的海洋装备进行试验，如机械手水下湿插拔、深海潜器舷外设备功能考核，也可以对移动式海洋装备进行试验，如潜器水下对接回收，同时，其自身也拥有广泛的功能扩展空间；

②按需搭载多个海洋装备同时开展水下试验：依托近布置的各类能源动力和电气液接插耐压罐内丰富的接口配置，能同时开展各种海洋装备不同类型的试验，较常规试验方式有效降低绞车、A架和复合缆配置需求；

③既能开展水下单项试验，又能开展联调试验：对某一复杂海洋装备系统开展试验时，可以对该系统逐项开展水下试验，再实施联调试验，也可以在联调试验发生故障时，通过单项试验以最快速度排查试验故障原因；

④试验时，通过水下照明灯组、水下摄像机，可以在岸基或水面船实时掌握水下试验全流程，利于专家远程决策，收集宝贵的试验数据和影像视频，用于指导被试验海洋装备的设计改进；

⑤试验时，机械手和液压源的就近配置，可以对被试验海洋装备实时操作，抑或作为干扰源对海洋装备的试验环境进行诱导干预，观察对该海洋装备的影响。

本发明其采用标准集装箱尺寸钢结构框架，配备海洋装备水下试验所需的电气液接口、动力定位所需的推进器、超短基线和电子罗经，以及试验数据采集所需的温盐深仪、照明、摄像和光电复合铠装缆等。

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为本发明的俯视图

图4为图2中沿B-B截面的全剖视图。

图5为图2中沿C-C截面的全剖视图。

图6为图2中沿D-D截面的全剖视图。

其中：1、起吊主吊码；2、光电复合铠装缆；3、复合缆承重头；4、钢结构框架；401、连接梁；5、电气液接插耐压罐；6、机械手；7、副吊码；8、外挂式推进器；9、水下摄像机；10、肘板；11、防撞橡胶；12、超短基线；13、铺板格栅；14、设备试验工装；15、固定螺栓；16、水下照明灯；17、三维电子罗盘；18、螺栓限位槽；19、绑扎系固点；20、方管；21、液压气压总站； 22、温盐深仪。

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6所示，本实施例的海洋装备水下试验装置，包括钢结构框架4，钢结构框架4的顶部四个角处分别固定有副吊码7，四个副吊码7上均通过复合缆承重头3连接有光电复合铠装缆2，光电复合铠装缆2的端头同时与起吊主吊码1连接；钢结构框架4的顶面中部位置设置有连接梁401，连接梁401 的底部安装有电气液接插耐压罐5和机械手6，钢结构框架4的底部焊接有平行的方管20，在方管20上方铺设有铺板格栅13，铺板格栅13的上表面固定有设备试验工装14，设备试验工装14的上表面放置被测对象。

钢结构框架4呈长方体框架型，在四个立柱上均包裹有防撞橡胶11。

钢结构框架4的两端上部分别安装有外挂式推进器8。

四个立柱的中部内侧安装均安装有水下摄像机9。

其中一个立柱的底部安装有液压气压总站21，液压气压总站21的对角线位置安装有超短基线12。

铺板格栅13的边缘位置安装有多个均匀间隔的螺栓限位槽18和绑扎系固点19，螺栓限位槽18上安装固定螺栓15。

钢结构框架4的底部和顶部的四个角处均设置有肘板10。

钢结构框架4的顶部安装有水下照明灯16，底部安装有三维电子罗盘17。

钢结构框架4的底部还安装有温盐深仪22。

本实施例的海洋装备水下试验装置的操作方法，包括如下操作步骤：

试验前准备：

将被试验海洋装备通过设备试验工装14、固定螺栓15、螺栓限位槽18和绑扎系固点19固定在钢结构框架4上，根据被试验海洋装备试验的能源动力需求，通过复合缆承重头3和电气液接插耐压罐5将配置与之相匹配的光电复合铠装缆2、液压气压总站21密封连接；

带缆布放作业：从水面船的A架通过光电复合铠装缆2与起吊主吊码1相连接实施带缆布放，由水面船提供被试验海洋装备、外挂式推进器8、超短基线12、水下摄像机9、水下照明灯16、三维电子罗盘17和温盐深仪22所需电力；

带缆布放到指定深度后，由外挂式推进器8、超短基线12和三维电子罗盘 17调整方向和位置，实现动力定位或随流状态；

海洋装备试验时：机械手6、水下摄像机9、水下照明灯16、温盐深仪22 以及液压气压总站21通过光电复合铠装缆2实时传输控制信号和采集的数据和视频信号。

本发明的具体组成部分如下：

主要包括主体框架模块、试验辅助模块、运动模拟模块和试验数据采集模块。

其中，主体框架模块由起吊主吊码1、钢结构框架4、副吊码7、肘板10、防撞橡胶11、铺板格栅13、方管20组成；

试验辅助模块由电气液接插耐压罐5、机械手6、设备试验工装14、固定螺栓15、螺栓限位槽18、绑扎系固点19和液压气压总站21组成；

运动模拟模块由外挂式推进器8、超短基线12和三维电子罗盘17组成；

试验数据采集模块由光电复合铠装缆2、复合缆承重头3、水下摄像机9、水下照明灯16和温盐深仪22组成。

实际使用过程中：

试验前准备：按上图4将被试验海洋装备通过设备试验工装14、固定螺栓 15、螺栓限位槽18和绑扎系固点19固定在钢结构框架4上，根据被试验海洋装备试验的能源动力需求，通过复合缆承重头3和电气液接插耐压罐5将配置与之相匹配的光电复合铠装缆2、液压气压总站21密封连接；

带缆布放作业：本发明装置从水面船的A架通过光电复合铠装缆2与起吊主吊码1相连接实施带缆布放，由水面船提供被试验海洋装备和本发明专利装置上外挂式推进器8、超短基线12、水下摄像机9、水下照明灯16、三维电子罗盘17和温盐深仪22所需电力；

带缆布放到指定深度后，由外挂式推进器8、超短基线12和电子罗盘17 调整方向和位置，实现动力定位或随流状态；

海洋装备试验时：机械手6、水下摄像机9、水下照明灯16、温盐深仪22 以及液压气压总站21通过光电复合铠装缆2实时传输控制信号和采集的数据和视频信号。

实施例一：

自主式水下航行器(AUV)水下布放回收试验：

陆上运输：充分利用本试验装置标准集装箱尺寸设计的主体框架模块(起吊主吊码1、钢结构框架4、副吊码7、肘板10、防撞橡胶11、铺板格栅13、方管20)和其他模块化设计的试验辅助模块、动力定位模块和试验数据采集模块，由集装箱卡车陆上运输至装船码头；

装船作业及航渡：陆上运输至装船码头后，完成本试验装置主体框架模块、试验辅助模块、动力定位模块和试验数据采集模块的集成与调试，其中，复合缆承重头3用于光电复合铠装缆2和副吊码7的连接，利用码头起重机吊放到试验母船上指定区域，并通过本试验装置钢结构框架4底部四角的箱脚固定在试验母船甲板上，搭载航行到试验海域；

试验准备：将被试验海洋装置--自主式水下航行器(AUV)及其布放回收装置通过设备试验工装14、固定螺栓15、螺栓限位槽18、绑扎系固点19固定在主体框架模块的钢结构框架4上，位于主体框架模块底部铺板格栅13上方；而后，将自主式水下航行器(AUV)布放回收装置通过本试验装置电气液接插耐压罐5与液压气压总站21接通，使试验母船上的试验人员能通过光电复合铠装缆 2、控制液压气压总站21对液压作动的布放回收装置进行远程控制；

开展试验：先将试验母船上起吊装置的绞车与光电复合铠装缆2连接，再由试验母船上起吊装置通过起吊主吊码1将本试验装置与自主式水下航行器 (AUV)及其布放回收装置布放到水下试验区域；通过本试验装置的动力定位模块(外挂式推进器8、超短基线12和三维电子罗盘17)模拟水下运动平台姿态响应，开展自主式水下航行器(AUV)水下布放与回收试验；试验期间，通过光电复合铠装缆2将试验数据采集模块(光电复合铠装缆2、复合缆承重头3、水下摄像机9、水下照明灯16和温盐深仪22)全流程记录的水下试验视频和数据实时传输到试验母船上。

本发明所述的海洋装备水下试验装置主体采用标准集装箱尺寸和箱脚设计，内部设备可模块化搭载和更换。

本发明所述的海洋装备水下试验装置上就近配置液压源、高压气瓶和电气液接插耐压罐5，实现水下能源动力(除电力外)自持。

本发明所述的海洋装备水下试验装置配置照明灯组、摄像机和云台，采用光电复合缆和承重头，采用水面供电，实现远程控制和实时视频。

本发明所述的海洋装备水下试验装置搭载推进器、三维电子罗盘、超短基线12和温盐深仪22，采用水面供电，实现试验装置水下动力定位、定深和作动模拟。本发明所述的海洋装备水下试验装置采用通用的装配式安装模式，实现对各种类型的海洋装备安装条件。

本发明所述的海洋装备水下试验装置搭载机械手6和液压源，实现试验环境诱导、干扰和水下调试维修功能。

本发明弱化试验辅助模块如方管格栅试验工装等，强化运动模拟模块和数据采集模块，突出水下动力能源除电力需要水面母船提供外，液压气压执行作动的试验对象由试验装置的液压气压总站提供动力能源。

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 (2)

1.一种海洋装备水下试验装置，其特征在于：包括钢结构框架(4)，所述钢结构框架(4)的顶部四个角处分别固定有副吊码(7)，四个副吊码(7)上均通过复合缆承重头(3)连接有光电复合铠装缆(2)，光电复合铠装缆(2)的端头同时与起吊主吊码(1)连接；所述钢结构框架(4)的顶面中部位置设置有连接梁(401)，所述连接梁(401)的底部安装有电气液接插耐压罐(5)和机械手(6)，所述钢结构框架(4)的底部焊接有平行的方管(20)，在方管(20)上方铺设有铺板格栅(13)，所述铺板格栅(13)的上表面固定有设备试验工装(14)，所述设备试验工装(14)的上表面放置被测对象；所述钢结构框架(4)呈长方体框架型，在四个立柱上均包裹有防撞橡胶(11)；所述钢结构框架(4)的两端上部分别安装有外挂式推进器(8)；四个立柱的中部内侧安装均安装有水下摄像机(9)；其中一个立柱的底部安装有液压气压总站(21)，液压气压总站(21)的对角线位置安装有超短基线(12)；所述铺板格栅(13)的边缘位置安装有多个均匀间隔的螺栓限位槽(18)和绑扎系固点(19)，所述螺栓限位槽(18)上安装固定螺栓(15)；钢结构框架(4)的底部和顶部的四个角处均设置有肘板(10)；所述钢结构框架(4)的顶部安装有水下照明灯(16)，底部安装有三维电子罗盘(17)；所述钢结构框架(4)的底部还安装有温盐深仪(22)。

2.一种利用权利要求1所述的海洋装备水下试验装置的操作方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

试验前准备：

将被试验海洋装备通过设备试验工装(14)、固定螺栓(15)、螺栓限位槽(18)和绑扎系固点(19)固定在钢结构框架(4)上，根据被试验海洋装备试验的能源动力需求，通过复合缆承重头(3)和电气液接插耐压罐(5)将配置与之相匹配的光电复合铠装缆(2)、液压气压总站(21)密封连接；带缆布放作业：从水面船的A架通过光电复合铠装缆(2)与起吊主吊码(1)相连接实施带缆布放，由水面船提供被试验海洋装备、外挂式推进器(8)、超短基线(12)、水下摄像机(9)、水下照明灯(16)、三维电子罗盘(17)和温盐深仪(22)所需电力；

带缆布放到指定深度后，由外挂式推进器(8)、超短基线(12)和三维电子罗盘(17)调整方向和位置，实现动力定位或随流状态；

海洋装备试验时：机械手(6)、水下摄像机(9)、水下照明灯(16)、温盐深仪(22)以及液压气压总站(21)通过光电复合铠装缆(2)实时传输控制信号和采集的数据和视频信号。

Images