CN115848568A - 一种自沉自浮水下整平器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自沉自浮水下整平器，包括上升/下潜系统、定位系统、调整固定系统、整平系统、测控系统、供电系统、应急供电系统、位置显示系统和中央控制系统；上升/下潜系统上设有定位系统、调整固定系统、整平系统、测控系统、供电系统和应急供电系统，岸上设有位置显示系统和中央控制系统，中央控制系统连接上升/下潜系统、定位系统、调整固定系统、整平系统、测控系统、供电系统、应急供电系统和位置显示系统。本装置不需要建造专用母船做为水下整平器的依托，通过上升/下潜系统实现自主下沉/上浮；通过测控系统精确定位挖斗的位置并通过位置显示系统实时显示装置在水下的作业情况；通过操作中央控制系统，实现装置的水下无人作业。

Description

一种自沉自浮水下整平器

技术领域

本发明涉及海底整平技术领域，特别涉及一种自沉自浮水下整平器。

背景技术

常规的海底整平方法，通常是将整平装置与母船连为一体，依靠母船将整平装置拖至作业水域后，用母船上的悬挂钢丝绳将整平装置下放至海底，母船一直停在作业水域上方并支持整平装置进行海底整平作业，完成整平作业后，母船将整平装置提升并将其拖离开作业水域。这种作业方法对母船有高度的依赖性，且由于母船的作用只是为水下整平装置服务，其前期的建造和后期的使用、维护投入的建造费用、人力费用和维护费用非常高。

发明内容

本发明提供了一种自沉自浮水下整平器，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明由以下技术方案完成：

一种自沉自浮水下整平器，包括上升/下潜系统、定位系统、调整固定系统、整平系统、测控系统、供电系统、应急供电系统、位置显示系统和中央控制系统；所述上升/下潜系统上设有所述定位系统、调整固定系统、整平系统、测控系统、供电系统和应急供电系统，岸上设有所述位置显示系统和中央控制系统，所述中央控制系统连接所述上升/下潜系统、定位系统、调整固定系统、整平系统、测控系统、供电系统、应急供电系统和位置显示系统。

进一步地，所述定位系统为GPS定位模块或北斗定位模块。

进一步地，所述中央控制系统设置在岸上进行远程控制操作，用于控制所述上升/下潜系统、定位系统、调整固定系统、整平系统、测控系统、供电系统和应急供电系统。

进一步地，所述上升/下潜系统包括整体式箱型梁、海水阀箱、压载泵和遥控蝶阀，所述整体式箱型梁为矩形结构，其四角设有四个压载舱，四个所述压载舱分别通过管道连接四个所述海水阀箱，同侧的两个所述压载舱通过管道连接并共用一台所述压载泵，所述压载舱的进出口管道上和所述压载泵前后的管道上均设有所述遥控蝶阀。

进一步地，所述调整固定系统包括四台侧推装置和四个液压支腿，所述侧推装置为装有扇叶的马达，所述侧推装置位于所述整体式箱型梁的四边中心位置，所述液压支腿位于所述整体式箱型梁的四角。

进一步地，所述整平系统包括前后移动平台、左右移动机构和水下挖机，所述前后移动平台底部连接所述整体式箱型梁上表面的滑轨，所述前后移动平台顶部设有左右移动滑轨，所述左右移动机构底部连接所述左右移动滑轨，顶部连接所述水下挖机，所述前后移动平台和左右移动机构内均设有行走液压马达。

进一步地，所述测控系统包括压载舱液位遥测装置、吃水深度测量装置和定位传感器，所述压载舱液位遥测装置和吃水深度测量装置均为压电式传感器，所述压载舱液位遥测装置设于所述压载舱内，所述吃水深度测量装置设于所述整体式箱型梁上，所述定位传感器包括两个距离传感器、一个旋转传感器和多个倾斜传感器，两个所述距离传感器分别设于所述整体式箱型梁和整平系统的前后移动平台上，分别用于定位水下挖机的前后和左右位置，所述旋转传感器设于整平系统的水下挖机的上部旋转部位，用于定位水下挖机的旋转角度，所述倾斜传感器分别设置在所述整体式箱型梁和整平系统的水下挖机上，用于测量整体式箱型梁的倾斜角度和水下挖机的各个机械臂的倾斜角度，进而推算出挖斗的空间位置。

进一步地，所述供电系统设置在所述整体式箱型梁内，包括供电电缆、主配电板，所述主配电板上设有电力控制模块和供电保护模块，所述主配电板通过所述供电电缆连接外接电源，所述主配电板通过水下电缆连接整平器的各组件并提供供电。

进一步地，所述应急供电系统设置在所述整体式箱型梁内，包括应急配电板、充电机和蓄电池组，所述应急配电板通过水下电缆连接所述供电系统，所述应急配电板连接所述充电机和压载泵，所述充电机连接所述蓄电池组。

进一步地，所述位置显示系统用于实时显示所述整体式箱型梁的定位数据、吃水深度、倾斜角度和所述整平系统的水下挖机的挖斗位置并能导入设计底图进行位置对照。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本装置不需要建造专用母船做为水下整平器的依托，使用普通船只将本装置拖至作业水域放下后即可离开。本装置通过上升/下潜系统实现自主下沉/上浮；通过测控系统精确定位挖斗的位置并通过位置显示系统实时显示装置在水下的作业情况；通过操作中央控制系统，实现装置的水下无人作业，如自主下沉/上浮、定位、调整位置、固定、整平施工、正常供电和应急供电等功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种自沉自浮水下整平器的结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖视图；

图3为图2中B处的局部放大图；

图4为自沉自浮水下整平器的内部结构示意图；

图5为图4中C处的局部放大图；

图6为图4中D处的局部放大图；

图7为定位传感器的安装位置示意图；

图8为位置显示系统功能示意图。

图中标号说明：1、上升/下潜系统；101、整体式箱型梁；102、海水阀箱；103、压载泵；104、遥控蝶阀；105、压载舱；2、定位系统；3、调整固定系统；301、侧推装置；302、液压支腿；4、整平系统；401、前后移动平台；402、左右移动机构；403、水下挖机；5、测控系统；501、距离传感器；502、旋转传感器；503、倾斜传感器；6、供电系统；7、应急供电系统。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

一种自沉自浮水下整平器，如图1所示，包括上升/下潜系统1、定位系统2、调整固定系统3、整平系统4、测控系统5、供电系统6、应急供电系统7、位置显示系统和中央控制系统；所述上升/下潜系统1上设有所述定位系统2、调整固定系统3、整平系统4、测控系统5、供电系统6和应急供电系统7，岸上设有所述位置显示系统和中央控制系统，所述中央控制系统连接所述上升/下潜系统1、定位系统2、调整固定系统3、整平系统4、测控系统5、供电系统6、应急供电系统7和位置显示系统。

进一步地，如图1所示，所述定位系统2为GPS定位模块或北斗定位模块，使用双天线GPS或者两台GPS进行定位。

进一步地，所述中央控制系统设置在岸上进行远程控制操作，用于控制所述上升/下潜系统1、定位系统2、调整固定系统3、整平系统4、测控系统5、供电系统6和应急供电系统7。

进一步地，如图4-图6所示，所述上升/下潜系统1包括整体式箱型梁101、海水阀箱102、压载泵103和遥控蝶阀104，所述整体式箱型梁101为矩形结构，其四角设有四个压载舱105，四个所述压载舱105分别通过管道连接四个所述海水阀箱102，同侧的两个所述压载舱105通过管道连接并共用一台所述压载泵103，所述压载舱105的进出口管道上和所述压载泵103前后的管道上均设有所述遥控蝶阀104。所述压载泵103为2台电机驱动的流量100立方/小时、排压40米配自吸装置的压载泵。所述压载泵103通过所述中央控制系统控制，实现在岸上的集中控制。所述遥控蝶阀104，为电液式遥控蝶阀，并带开度显示。所述遥控蝶阀104通过所述中央控制系统控制，实现在岸上集中控制。

进一步地，如图1-图4所示，所述调整固定系统3包括四台侧推装置301和四个液压支腿302，所述侧推装置301为装有扇叶的马达，所述侧推装置301位于所述整体式箱型梁101的四边中心位置，所述液压支腿302位于所述整体式箱型梁101的四角。所述液压支腿302用于对装置进行固定，保证装置的稳定性，防止装置就位后在施工作业时装置底部局部出现塌陷。

进一步地，如图2所示，所述整平系统4包括前后移动平台401、左右移动机构402和水下挖机403，所述前后移动平台401底部连接所述整体式箱型梁101上表面的滑轨，所述前后移动平台401顶部设有左右移动滑轨，所述左右移动机构402底部连接所述左右移动滑轨，顶部连接所述水下挖机403，所述前后移动平台401和左右移动机构402内均设有行走液压马达。

进一步地，如图1所示，所述测控系统5包括压载舱液位遥测装置、吃水深度测量装置和定位传感器，所述压载舱液位遥测装置和吃水深度测量装置均为压电式传感器，所述压载舱液位遥测装置设于所述压载舱105内，用于监测压载舱105的液位高度，所述吃水深度测量装置设于所述整体式箱型梁101的四角处，用于测量吃水深度，如图1和图7所示，所述定位传感器包括两个距离传感器501、一个旋转传感器502和多个倾斜传感器503，两个所述距离传感器501分别设于所述整体式箱型梁101和整平系统4的前后移动平台401上，分别用于定位水下挖机403的前后和左右位置，所述旋转传感器502设于整平系统4的水下挖机403的上部旋转部位，用于定位水下挖机403的旋转角度，所述倾斜传感器503分别设置在所述整体式箱型梁101和整平系统4的水下挖机403上，用于测量整体式箱型梁101的倾斜角度和水下挖机403的各个机械臂的倾斜角度，进而推算出挖斗的空间位置。

进一步地，如图1和图4所示，所述供电系统6设置在所述整体式箱型梁101内，包括供电电缆、主配电板，所述主配电板上设有电力控制模块和供电保护模块，所述主配电板通过所述供电电缆连接外接电源，所述主配电板通过水下电缆连接整平器的各组件并提供供电，并给所述应急供电系统7提供充电电源。

进一步地，如图1和图4所示，所述应急供电系统7设置在所述整体式箱型梁101内，包括应急配电板、充电机和蓄电池组，所述应急配电板通过水下电缆连接所述供电系统6，所述应急配电板连接所述充电机和压载泵103，所述充电机连接所述蓄电池组。所述供电系统6作为装置的主电源。应急电源由应急供电系统7的蓄电池组供电。发生电源故障时，进水管处所述遥控蝶阀104的操作机构应是关闭的。当供电系统6失效后，应急供电系统7可紧急操作压载泵103，保证压载泵103能够正常作业，使得本装置能紧急上浮至水面。

进一步地，开发装置显示软件，将装置和挖斗的空间位置信息在电脑中显示出来，引导施工。如图8所示，所述位置显示系统用于实时显示所述整体式箱型梁101的定位数据、吃水深度、倾斜角度和所述整平系统4的水下挖机403的挖斗位置并能导入设计底图进行位置对照。通过使用测控系统5，确定装置整体及水下挖机403在施工中的空间状态，测算出挖斗的空间位置，同时把有关数据在电脑上直观的显示出来，方便挖掘机驾驶员操作水下挖机403进行施工。位置显示系统能够按照不同的颜色显示不同的水深数据，在整平过程中，能够实时显示水下挖机403挖斗的中心和左右两边的三维坐标。位置显示系统能够导入CAD的dxf文件作为底图，能够确定施工区域和装置的位置关系。

本装置的主要设计参数:

总长 39米

总宽 18米

内长 35米

内宽 14米

型深 2.0米

最大空载自浮吃水 1.40米

最大作业潜深 水线下35米

动力定位控制方式 岸上遥控

电力供应 本装置内提供

动力定位 4台侧推装置

最大连续作业时间 8小时

本装置的使用方法:

本装置工作前，由拖船(或其他普通船舶)拖至工作地点，通过定位系统2确定施工地点后，遥控打开四个压载舱105的进水遥控蝶阀104，让压载舱105进水，实现本装置的下潜。当本装置下潜至抛石基床时，利用调整固定系统3的四台侧推装置301实现装置的局部位置调整，利用测控系统5的吃水深度测量装置和定位传感器，确定装置在水下的空间位置和姿态。待定位完成后，打开四个液压支腿302进行固定，使装置能够稳定在作业面上，开始遥控水下挖机403进行作业，同时使用位置显示系统实时显示装置的工作状态，指导作业进行。本块作业区域作业完成后，利用压载泵103向外排水，同时收起4个液压支腿302。装置整体上浮，通过侧推装置301将本装置在水下移动至下一抛石基床位置，重复上述作业直至全部作业区域作业完成后，将装置上浮至水面，由拖船(或其他普通船舶)拖走。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自沉自浮水下整平器，其特征在于，包括上升/下潜系统(1)、定位系统(2)、调整固定系统(3)、整平系统(4)、测控系统(5)、供电系统(6)、应急供电系统(7)、位置显示系统和中央控制系统；所述上升/下潜系统(1)上设有所述定位系统(2)、调整固定系统(3)、整平系统(4)、测控系统(5)、供电系统(6)和应急供电系统(7)，岸上设有所述位置显示系统和中央控制系统，所述中央控制系统连接所述上升/下潜系统(1)、定位系统(2)、调整固定系统(3)、整平系统(4)、测控系统(5)、供电系统(6)、应急供电系统(7)和位置显示系统。

2.根据权利要求1所述的一种自沉自浮水下整平器，其特征在于，所述定位系统(2)为GPS定位模块或北斗定位模块。

3.根据权利要求1所述的一种自沉自浮水下整平器，其特征在于，所述中央控制系统设置在岸上进行远程控制操作，用于控制所述上升/下潜系统(1)、定位系统(2)、调整固定系统(3)、整平系统(4)、测控系统(5)、供电系统(6)和应急供电系统(7)。

4.根据权利要求1所述的一种自沉自浮水下整平器，其特征在于，所述上升/下潜系统(1)包括整体式箱型梁(101)、海水阀箱(102)、压载泵(103)和遥控蝶阀(104)，所述整体式箱型梁(101)为矩形结构，其四角设有四个压载舱(105)，四个所述压载舱(105)分别通过管道连接四个所述海水阀箱(102)，同侧的两个所述压载舱(105)通过管道连接并共用一台所述压载泵(103)，所述压载舱(105)的进出口管道上和所述压载泵(103)前后的管道上均设有所述遥控蝶阀(104)。

5.根据权利要求4所述的一种自沉自浮水下整平器，其特征在于，所述调整固定系统(3)包括四台侧推装置(301)和四个液压支腿(302)，所述侧推装置(301)为装有扇叶的马达，所述侧推装置(301)位于所述整体式箱型梁(101)的四边中心位置，所述液压支腿(302)位于所述整体式箱型梁(101)的四角。

6.根据权利要求4所述的一种自沉自浮水下整平器，其特征在于，所述整平系统(4)包括前后移动平台(401)、左右移动机构(402)和水下挖机(403)，所述前后移动平台(401)底部连接所述整体式箱型梁(101)上表面的滑轨，所述前后移动平台(401)顶部设有左右移动滑轨，所述左右移动机构(402)底部连接所述左右移动滑轨，顶部连接所述水下挖机(403)，所述前后移动平台(401)和左右移动机构(402)内均设有行走液压马达。

7.根据权利要求4所述的一种自沉自浮水下整平器，其特征在于，所述测控系统(5)包括压载舱液位遥测装置、吃水深度测量装置和定位传感器，所述压载舱液位遥测装置和吃水深度测量装置均为压电式传感器，所述压载舱液位遥测装置设于所述压载舱(105)内，所述吃水深度测量装置设于所述整体式箱型梁(101)上，所述定位传感器包括两个距离传感器(501)、一个旋转传感器(502)和多个倾斜传感器(503)，两个所述距离传感器(501)分别设于所述整体式箱型梁(101)和整平系统(4)的前后移动平台(401)上，所述旋转传感器(502)设于整平系统(4)的水下挖机(403)的上部旋转部位，所述倾斜传感器(503)分别设置在所述整体式箱型梁(101)和整平系统(4)的水下挖机(403)上。

8.根据权利要求4所述的一种自沉自浮水下整平器，其特征在于，所述供电系统(6)设置在所述整体式箱型梁(101)内，包括供电电缆、主配电板，所述主配电板上设有电力控制模块和供电保护模块，所述主配电板通过所述供电电缆连接外接电源。

9.根据权利要求4所述的一种自沉自浮水下整平器，其特征在于，所述应急供电系统(7)设置在所述整体式箱型梁(101)内，包括应急配电板、充电机和蓄电池组，所述应急配电板通过水下电缆连接所述供电系统(6)，所述应急配电板连接所述充电机和压载泵(103)，所述充电机连接所述蓄电池组。

10.根据权利要求4所述的一种自沉自浮水下整平器，其特征在于，所述位置显示系统用于实时显示所述整体式箱型梁(101)的定位数据、吃水深度、倾斜角度和所述整平系统(4)的水下挖机(403)的挖斗位置并能导入设计底图进行位置对照。

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