CN115090793B - 波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置及操作方法，包括固定板，其开有直角孔，其入口为海水进口，固定板的一端安装端盖，端盖外部中间位置安装有信号接收器，与信号接收器对应的端盖内侧安装有控制器，直角孔处配合安装有中间法兰，中间法兰上安装有与控制器电性连接的电磁阀；固定板的另一端安装有固定套，固定套内部安装有活塞滑块，活塞滑块的一端设置有凹坑，凹坑与直角孔连通，活塞滑块的另一端安装有活塞杆，固定套的端部通过紧固件安装有挂钩，挂钩的内侧通过三号螺钉安装有薄板，活塞杆穿过挂钩和薄板，并在活塞杆的头部安装刀具，薄板与夹具之间的活塞杆上安装有波纹管结构；挂钩的底部通过销轴和扭力弹簧安装有挂扣，工作可靠。

Description

波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置及操作方法

技术领域

本发明涉及深海作业辅助装备技术领域，尤其是一种波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置及操作方法。

背景技术

海洋覆盖地球约有70.8％的表面，蕴含着丰富的生物、矿产、化学和动力资源。近年来，随着全球都开始重视海洋资源的开发与利用。

为维护海洋权益，迫切需要对周边布置在领海的设施进行清扫与破坏，尤其是在进行海洋活动的前期，及时、快速地对目标海域或目标航道上的探测装备进行清扫与破坏。

现有技术中，深海线缆处理方式是水面船布放ROV等装备，对海底进行探查，发现目标后，通过ROV的机械臂夹装液压剪对线缆进行剪切破坏。这种方式存在最大弊端是处理耗时长，一片海域往往有多个深海探测装备，全部处理完需要耗费较长时间，难以保障海洋活动的正常开展。

为了实现范围海域内深海线缆的及时、快速破坏，本发明提出了一种波纹管结构的海水液压动力深海线缆破坏装置。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置及操作方法，从而采用预置方式，可以更加快速方便的完成破坏线缆的动作，其工作可靠性好，待机时间长。

本发明所采用的技术方案如下：

一种波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，包括固定板，所述固定板上开有直角孔，所述直角孔的入口为海水进口，所述固定板的一端通过密封装置安装端盖，所述端盖外部中间位置安装有信号接收器，与信号接收器对应的端盖内侧安装有控制器，所述直角孔处配合安装有中间法兰，中间法兰与固定板采用一体式结构，所述中间法兰上安装有与控制器电性连接的电磁阀；所述固定板的另一端通过密封装置安装有固定套，所述端盖、固定板和固定套之间通过一号螺钉锁紧，所述固定套内部安装有活塞滑块，所述活塞滑块的一端设置有凹坑，所述凹坑与直角孔连通，所述活塞滑块的另一端通过二号螺钉安装有活塞杆，所述固定套的端部通过紧固件安装有挂钩，挂钩的内侧通过三号螺钉安装有薄板，所述活塞杆穿过挂钩和薄板，并在活塞杆的头部通过四号螺钉和夹具安装刀具，所述薄板与夹具之间的活塞杆上安装有波纹管结构；所述挂钩的底部通过销轴和扭力弹簧安装有挂扣。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述中间法兰采用堵头结构。

所述中间法兰、电磁阀、控制器和信号接收器安装在同一轴线位置。

所述固定板的两端分别通过一号密封圈与端盖和固定套连接。

所述固定套为两端是敞口的薄壁中空结构。

所述活塞滑块的外圆周面与固定套的内壁之间通过二号密封圈、三号密封圈和四号密封圈密封连接。

所述挂钩的外圆周面通过五号密封圈和六号密封圈与固定套的内壁密封连接。

所述活塞杆为T型结构。

所述挂钩的结构为：包括挂钩本体，所述挂钩本体的底部设置有开口，所述开口处安装挂扣，所述挂钩本体的一端中间位置设置有通孔，通孔穿过活塞杆，所开通孔处的挂钩本体外侧设置有凹槽，所述挂钩本体的外周面设置有凸耳，凸耳与固定套的端部配合，所述挂钩本体的另一端设置有弯钩。

一种波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置的操作方法，包括如下操作步骤：

第一步：准备工作，控制电磁阀处于关闭状态，中间法兰与活塞滑块之间、活塞滑块与挂钩之间均为常压空气；

第二步：需要使用时，利用探测设备携带整个破坏装置进入水下作业；

第三步：进行挂缆操作，利用探测设备操作，使线缆顶开挂扣，进入挂钩的内部区域；

第四步：挂扣在扭力弹簧作用下复位；

第五步：破坏装置预置完成；

第六步：当需要对线缆进行破坏时，由控制端发射一个指令信号，信号接收器接受信号并传送给电源及控制器，电源及控制器输出电压电流时电磁阀被打开，随后海水由海水进口进入活塞滑块与中间法兰之间的空腔内，使腔体内充满高压海水；由于活塞滑块与挂钩之间的腔体内为常压空气，在活塞滑块两侧形成压力差，推动活塞滑块向右运动，直到挂钩的限位；

第七步：在活塞滑块运动到最右端的挂钩的限位位置时，波纹管结构靠波纹薄板材料的强度和弹性，在活塞滑块向右运动时进行拉伸，且能够承受较高海水外压，且不失稳；活塞滑块向右运动的同时带动刀具向右运动，将卡入刀槽内的线缆进行切断，实现破坏。

本发明的有益效果如下：

本发明为了实现范围海域内深海线缆的及时、快速破坏，采用预置式远程触发的设计思路，首先操作线缆顶开挂扣，把线缆置于刀具与挂钩之间，线缆到位后，挂扣在扭力弹簧作用下复位。在信号接收器接收到触发信号后，将信号传递给电源及控制器，控制器输出电流控制电磁阀打开，海水由进口流入活塞杆与中间法兰之间的空腔内，并推动活塞杆向右运动并顶到挂钩端面处，将刀槽内的线缆切断，实现破坏，活塞杆的最右位置和挂钩之间存在一定空腔，以防止活塞杆向右运动过程中腔内空气压力过高，影响活塞杆的正常运动。

本发明针对范围海域内的多个深海线缆目标，可以实现“一个信号，同时响应”，以达到及时、快速破坏的效果。

由于采用预置的工作模式，本发明需要在深海环境下保持较长时间，为确保其可靠性，本发明采用波纹管结构来替代传统的动密封结构，以避免海水腐蚀及海生物对密封性能的影响。同时采用水液压动力，从而降低了本发明的功耗，延长了水下待机时间。

同时，本发明还具备如下优点：

1)本发明可以方便的实现深海线缆的破坏工作；

2)本发明可以进行长时间预置，可远程触发，能够及时、快速的达到深海线缆破坏的效果；

3)本发明直接采用深海环境所产生的背压，无需额外动力，因此功耗小，大大延长了水下预置时间，线缆破坏过程不会产生水下噪声，隐蔽性好；

4)本发明采用波纹管结构，靠波纹结构的弹性变形实现活塞杆的移动，靠波纹结构的材料强度，承受工作介质的压力，能够有效避免水下长期预置过程中海水腐蚀和海生物附着所引起的动密封失效问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(布置前状态)。

图2为本发明的结构示意图(布置时状态)。

图3为本发明的结构示意图(布置后状态)。

图4为本发明的结构示意图(破坏时状态)。

图5为本发明挂钩的结构示意图。

其中：1、信号接收器；2、控制器；3、端盖；4、电磁阀；5、中间法兰； 6、一号螺钉；7、一号密封圈；8、二号密封圈；9、三号密封圈；10、四号密封圈；11、活塞杆；12、五号密封圈；13、六号密封圈；14、波纹管结构；15、夹具；16、四号螺钉；17、刀具；18、挂钩；19、活塞滑块；20、二号螺钉； 21、销轴；22、扭力弹簧；23、挂扣；24、薄板；25、三号螺钉；26、线缆；27、挂钩本体；28、凸耳；29、通孔；30、弯钩；31、固定板；32、固定套。

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5所示，本实施例的波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，包括固定板31，固定板31上开有直角孔，直角孔的入口为海水进口，固定板 31的一端通过密封装置安装端盖3，端盖3外部中间位置安装有信号接收器1，与信号接收器1对应的端盖3内侧安装有控制器2，直角孔处配合安装有中间法兰5，中间法兰5与固定板31采用一体式结构，中间法兰5上安装有与控制器2电性连接的电磁阀4；固定板31的另一端通过密封装置安装有固定套32，端盖3、固定板31和固定套32之间通过一号螺钉6锁紧，固定套32内部安装有活塞滑块19，活塞滑块19的一端设置有凹坑，凹坑与直角孔连通，活塞滑块19的另一端通过二号螺钉20安装有活塞杆11，固定套32的端部通过紧固件安装有挂钩18，挂钩18的内侧通过三号螺钉25安装有薄板24，活塞杆11 穿过挂钩18和薄板24，并在活塞杆11的头部通过四号螺钉16和夹具15安装刀具17，薄板24与夹具15之间的活塞杆11上安装有波纹管结构14；挂钩18 的底部通过销轴21和扭力弹簧22安装有挂扣23。

中间法兰5采用堵头结构。

中间法兰5、电磁阀4、控制器2和信号接收器1安装在同一轴线位置。

固定板31的两端分别通过一号密封圈7与端盖3和固定套32连接。

固定套32为两端是敞口的薄壁中空结构。

活塞滑块19的外圆周面与固定套32的内壁之间通过二号密封圈8、三号密封圈9和四号密封圈10密封连接。

挂钩18的外圆周面通过五号密封圈12和六号密封圈13与固定套32的内壁密封连接。

活塞杆11为T型结构。

挂钩18的结构为：包括挂钩本体27，挂钩本体27的底部设置有开口，开口处安装挂扣23，挂钩本体27的一端中间位置设置有通孔29，通孔29穿过活塞杆11，所开通孔29处的挂钩本体27外侧设置有凹槽，挂钩本体27的外周面设置有凸耳28，凸耳28与固定套32的端部配合，挂钩本体27的另一端设置有弯钩30。

本实施例的波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置的操作方法，包括如下操作步骤：

第一步：准备工作，控制电磁阀4处于关闭状态，中间法兰5与活塞滑块 19之间、活塞滑块19与挂钩18之间均为常压空气；

第二步：需要使用时，利用探测设备携带整个破坏装置进入水下作业；

第三步：进行挂缆操作，利用探测设备操作，使线缆26顶开挂扣23，进入挂钩18的内部区域；

第四步：挂扣23在扭力弹簧22作用下复位；

第五步：破坏装置预置完成；

第六步：当需要对线缆26进行破坏时，由控制端发射一个指令信号，信号接收器1接受信号并传送给电源及控制器2，电源及控制器2输出电压电流时电磁阀4被打开，随后海水由海水进口进入活塞滑块19与中间法兰5之间的空腔内，使腔体内充满高压海水；由于活塞滑块19与挂钩18之间的腔体内为常压空气，在活塞滑块19两侧形成压力差，推动活塞滑块19向右运动，直到挂钩18的限位；

第七步：在活塞滑块19运动到最右端的挂钩18的限位位置时，波纹管结构14靠波纹薄板材料的强度和弹性，在活塞滑块19向右运动时进行拉伸，且能够承受较高海水外压，且不失稳；活塞滑块19向右运动的同时带动刀具17 向右运动，将卡入刀槽内的线缆26进行切断，实现破坏。

实际使用过程中：

电磁阀4处于关闭状态，中间法兰5与活塞滑块19、活塞滑块19与挂钩 18之间均为常压空气。

使用时，由ROV等探测设备携带本线缆破坏装置进入水下作业，进行挂缆操作，通过ROV操作，使线缆顶开挂扣23，进入挂钩18内部区域，如图2所示。之后，挂扣23在扭力弹簧22作用下复位，如图3所示，至此，本破坏装置预置完成。

当需要对线缆进行破坏时，由控制端发射一个指令信号，信号接收器1接受信号并传送给电源及控制器2，电源及控制器2输出电压电流时电磁阀4打开，随后海水由进口进入活塞杆11与中间法兰5之间的空腔内，使腔体内充满高压海水。由于活塞滑块19与挂钩18之间的腔体内为常压空气，在活塞滑块 19两侧形成压力差，推动活塞滑块19向右运动，直到挂钩18的限位。在活塞滑块19运动到最右端的挂钩18的限位位置时，活塞杆11和挂钩18之间留有一定的空腔，防止在活塞滑块19右侧形成过大的空气压力，影响活塞滑块19 向右运动。波纹管结构14靠波纹薄板材料的强度和弹性，在活塞滑块19向右运动时进行拉伸，且能够承受较高海水外压，且不失稳。活塞滑块19向右运动的同时带动刀具17向右运动，将卡入刀槽内的线缆进行切断，实现破坏，如图 4所示。

本发明直接采用深海环境所产生的背压，无需额外动力，因此功耗小，大大延长了水下预置时间，线缆破坏过程不会产生水下噪声，隐蔽性好；

本发明采用波纹管结构14，靠波纹结构的弹性变形实现活塞杆的移动，靠波纹结构的材料强度，承受工作介质的压力，能够有效避免水下长期预置过程中海水腐蚀和海生物附着所引起的动密封失效问题。

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 (10)

1.一种波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，其特征在于：包括固定板（31），所述固定板（31）上开有直角孔，所述直角孔的入口为海水进口，所述固定板（31）的一端通过密封装置安装端盖（3），所述端盖（3）外部中间位置安装有信号接收器（1），与信号接收器（1）对应的端盖（3）内侧安装有控制器（2），所述直角孔处配合安装有中间法兰（5），中间法兰（5）与固定板（31）采用一体式结构，所述中间法兰（5）上安装有与控制器（2）电性连接的电磁阀（4）；所述固定板（31）的另一端通过密封装置安装有固定套（32），所述端盖（3）、固定板（31）和固定套（32）之间通过一号螺钉（6）锁紧，所述固定套（32）内部安装有活塞滑块（19），所述活塞滑块（19）的一端设置有凹坑，所述凹坑与直角孔连通，所述活塞滑块（19）的另一端通过二号螺钉（20）安装有活塞杆（11），所述固定套（32）的端部通过紧固件安装有挂钩（18），挂钩（18）的内侧通过三号螺钉（25）安装有薄板（24），所述活塞杆（11）穿过挂钩（18）和薄板（24），并在活塞杆（11）的头部通过四号螺钉（16）和夹具（15）安装刀具（17），所述薄板（24）与夹具（15）之间的活塞杆（11）上安装有波纹管结构（14）；所述挂钩（18）的底部通过销轴（21）和扭力弹簧（22）安装有挂扣（23）。

2.如权利要求1所述的波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，其特征在于：所述中间法兰（5）采用堵头结构。

3.如权利要求1所述的波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，其特征在于：所述中间法兰（5）、电磁阀（4）、控制器（2）和信号接收器（1）安装在同一轴线位置。

4.如权利要求1所述的波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，其特征在于：所述固定板（31）的两端分别通过一号密封圈（7）与端盖（3）和固定套（32）连接。

5.如权利要求1所述的波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，其特征在于：所述固定套（32）为两端是敞口的薄壁中空结构。

6.如权利要求1所述的波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，其特征在于：所述活塞滑块（19）的外圆周面与固定套（32）的内壁之间通过二号密封圈（8）、三号密封圈（9）和四号密封圈（10）密封连接。

7.如权利要求1所述的波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，其特征在于：所述挂钩（18）的外圆周面通过五号密封圈（12）和六号密封圈（13）与固定套（32）的内壁密封连接。

8.如权利要求1所述的波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，其特征在于：所述活塞杆（11）为T型结构。

9.如权利要求1所述的波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置，其特征在于：所述挂钩（18）的结构为：包括挂钩本体（27），所述挂钩本体（27）的底部设置有开口，所述开口处安装挂扣（23），所述挂钩本体（27）的一端中间位置设置有通孔（29），活塞杆（11）穿过通孔（29），所开通孔（29）处的挂钩本体（27）外侧设置有凹槽，所述挂钩本体（27）的外周面设置有凸耳（28），凸耳（28）与固定套（32）的端部配合，所述挂钩本体（27）的另一端设置有弯钩（30）。

10.一种波纹管预置式水液压动力深海线缆破坏装置的操作方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

第一步：准备工作，控制电磁阀（4）处于关闭状态，中间法兰（5）与活塞滑块（19）之间、活塞滑块（19）与挂钩（18）之间均为常压空气；

第二步：需要使用时，利用探测设备携带整个破坏装置进入水下作业；

第三步：进行挂缆操作，利用探测设备操作，使线缆（26）顶开挂扣（23），进入挂钩（18）的内部区域；

第四步：挂扣（23）在扭力弹簧（22）作用下复位；

第五步：破坏装置预置完成；

第六步：当需要对线缆（26）进行破坏时，由控制端发射一个指令信号，信号接收器（1）接受信号并传送给电源及控制器（2），电源及控制器（2）输出电压电流时电磁阀（4）被打开，随后海水由海水进口进入活塞滑块（19）与中间法兰（5）之间的空腔内，使腔体内充满高压海水；由于活塞滑块（19）与挂钩（18）之间的腔体内为常压空气，在活塞滑块（19）两侧形成压力差，推动活塞滑块（19）向右运动，直到挂钩（18）的限位位置；

第七步：在活塞滑块（19）运动到最右端的挂钩（18）的限位位置时，波纹管结构（14）靠波纹薄板材料的强度和弹性，在活塞滑块（19）向右运动时进行拉伸，且能够承受较高海水外压，且不失稳；活塞滑块（19）向右运动的同时带动刀具（17）向右运动，将卡入刀槽内的线缆（26）进行切断，实现破坏。

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