CN116695794A - 一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置及方法，内导轨上设有内齿轮，内导轨的外周套设有与内齿轮啮合的外齿轮，内导轨的上表面间隔固定有多个可伸缩的内机械臂，每个内机械臂的末端固定有用于与单桩基础接触的轮体；外齿轮的上表面固定有多个可伸缩的外机械臂，高压水枪和检测元件分别通过单独的外机械臂与外齿轮固定连接；水上信息终端分别与内齿轮的电机、高压水枪的控制器、内机械臂的电机、外机械臂的电机以及检测元件通信，用于控制水下抱桩检测机构沿单桩基础的上下行走、对单桩基础冲洗以及对单桩基础的检测；本发明的检测路径可由下沉距离和转动角度表示，实现了准确和高效的无人化水下单桩基础检测。

Description

一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置及方法

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，特别涉及一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

海上风电场距离陆地较远，水下钢制基础容易受到海水腐蚀需要定期检测，水下检测技术一般包括水下清洗、水下摄像、超声波测厚和超声波探伤等内容。

发明人发现，进行水下检测需要潜水员或者遥控潜水器携带检测装置到指定位置进行操作，潜水员在水下进行全面细致的检测较为困难，并且每次检测需要往返于陆地和海上风电场之间；一般的遥控机器人采用驱动装置移动到指定位置，利用磁吸机械臂固定潜水器进行检测，但是在海流湍急的情况下存在定位操作困难和移动操作繁琐的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置及方法，检测路径可由下沉距离和转动角度表示，实现了准确和高效的无人化水下单桩基础检测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置。

一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，包括：

水下抱桩检测机构和水上信息终端；

水下抱桩检测机构，包括：内导轨、外齿轮、内齿轮、内机械臂、外机械臂、轮体、高压水枪和检测元件；

内导轨上设有内齿轮，内导轨的外周套设有与内齿轮啮合的外齿轮，内导轨上对称固定有多个可伸缩的内机械臂，每个内机械臂的末端固定有用于与单桩基础接触的轮体；

外齿轮上固定有多个可伸缩的外机械臂，高压水枪和检测元件分别通过单独的外机械臂与外齿轮固定连接；

水上信息终端分别与内齿轮的电机、高压水枪的控制器、内机械臂的电机、外机械臂的电机以及检测元件通信，用于控制水下抱桩检测机构沿单桩基础的上下行走、对单桩基础冲洗以及对单桩基础的检测。

作为本发明第一方面进一步的限定，所述内导轨包括两个半圆形的内导轨，两个半圆形的内导轨通过连接件拼接固定呈圆形的内导轨。

作为本发明第一方面进一步的限定，所述外齿轮包括两个半圆形的外齿轮，两个半圆形的外齿轮通过连接件拼接固定呈圆形的外齿轮。

作为本发明第一方面进一步的限定，外齿轮的上表面与内导轨的上表面均为平面且共面，内导轨的上表面对称固定有多个可伸缩的内机械臂，外齿轮的上表面固定有多个可伸缩的外机械臂。

作为本发明第一方面进一步的限定，所述轮体为柔性的轮体。

作为本发明第一方面进一步的限定，检测元件包括水下摄像头和超声波探头。

作为本发明第一方面进一步的限定，内导轨和外齿轮的下方均开有凹槽，所述凹槽内用于存放电缆。

作为本发明第一方面进一步的限定，水上信息终端固定在单桩基础的防撞栏。

作为本发明第一方面进一步的限定，内导轨的上表面沿圆周方向等间隔固定有四个可伸缩的内机械臂。

本发明第二方面提供了一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测方法。

一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测方法，利用本发明第一方面所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，包括以下过程：

通过水上信息终端操纵内机械臂上的轮体，使得水下抱桩检测机构沿着单桩基础向下移动，通过内机械臂的伸缩长度调整轮体与桩基础之间的压力，以适应不同的单桩基础直径；

通过水上信息终端操纵内齿轮转动，使得外齿轮绕着单桩基础的中轴转动，通过水下摄像头观察桩基础的表面；

若发现单桩基础身上有海洋生物附着可以操纵高压水枪进行清洗；

操纵超声波探头贴紧单桩基础，对单桩基础进行测厚和探伤，检测数据存储在水上信息终端中；

操纵水下抱桩检测机构返回水面以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的检测路径可由下沉距离和转动角度表示，方便计算机编程按照指定路线检测，实现无人自动巡航检测，检测到的信息储存在水上信息终端，由检修人员统一回收，减少检修人员往返风电场的次数

2、水下抱桩检测装置带多组轮体，通过机械臂伸缩调整轮体与桩基础之间的压力，使水下抱桩检测装置稳定停留在桩基础上，不受强烈海流影响，装置定位操作方便，旋转外齿轮，调整外机械臂可以让高压水枪或者检测元件(包括水下摄像头和超声波探头)位于桩基础四周的任意位置，移动操作容易。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置的剖面图一；

图3为本发明实施例1提供的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置的剖面图二；

其中，1-内导轨；2-外齿轮；3-连接件；4-内机械臂；5-橡胶轮；6-高压水枪；7-水下摄像头；8-超声波探头；9-水上信息终端；10-通信电缆；11-动力电缆；12-内齿轮；13-凹槽；14-水下抱桩检测机构；15-外机械臂；16-单桩基础。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例1提供了一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，包括：

水下抱桩检测机构14和水上信息终端9；

水下抱桩检测机构，包括：内导轨1、外齿轮2、内齿轮12、内机械臂4、外机械臂15、橡胶轮5、高压水枪6和检测元件；

内导轨1上设有内齿轮12，内导轨1的外周套设有与内齿轮12啮合的外齿轮2，内导轨1的上表面间隔固定有多个可伸缩的内机械臂4，每个内机械臂4的末端固定有用于与单桩基础接触的橡胶轮5，内机械臂4可以伸缩调整长度，用于提供橡胶轮4和单桩基础16之间的压力。

外齿轮2的上表面固定有多个可伸缩的外机械臂15，高压水枪6和检测元件分别通过单独的外机械臂15与外齿轮2固定连接；

水上信息终端分别与内齿轮12的电机、高压水枪6的控制器、内机械臂4的电机、外机械臂15的电机以及检测元件通信，用于控制水下抱桩检测机构沿单桩基础16的上下行走、对单桩基础16冲洗以及对单桩基础16的检测。

可以理解的，这里的橡胶轮5也可以采用聚氨酯等其他柔性材质的轮体替代，本领域技术人员可以根据具体工况进行选择，这里不再赘述。

本实施例中，所述内导轨1包括两个半圆形的内导轨，两个半圆形的内导轨通过连接件3拼接固定呈圆形的内导轨1；可以理解的，在其他一些实现方式中，所述内导轨1通过更多个圆弧状内导轨拼接而成，例如三个圆弧状内导轨或者四个圆弧状内导轨通过连接件组合而成，本领域技术人员可以根据具体工况进行选择，这里不再赘述。

本实施例中，所述外齿轮2包括两个半圆形的外齿轮，两个半圆形的外齿轮通过连接件拼接固定呈圆形的外齿轮2；可以理解的，在其他一些实现方式中，所述外齿轮2通过更多个圆弧状外齿轮拼接而成，例如三个圆弧状外齿轮或者四个圆弧状外齿轮通过连接件组合而成，本领域技术人员可以根据具体工况进行选择，这里不再赘述。

本实施例中，外齿轮2的上表面与内导轨1的上表面均为平面且共面，均呈圆环状。

如图2所示，内齿轮12安装在内导轨1上，用于转动外齿轮2，用于移动检测设备。

本实施例中，检测元件包括水下摄像头7和超声波探头8，如图3所示，内导轨1和外齿轮2的下方均开有凹槽13，所述凹槽13内用于存放电缆(通信电缆10和动力电缆11)，通信电缆10连接水下抱桩检测机构14的各受控端与水上信息终端9，传输检测数据和遥控信号；动力电缆11与水下抱桩检测机构14连接，提供电力。

本实施例中，水上信息终端9固定在单桩基础的防撞栏。

本实施例中，内导轨1的上表面沿圆周方向等间隔固定有四个可伸缩的内机械臂4，通过四个内机械臂4的对称布置，实现了水下抱桩检测机构更稳定的上下移动。

实施例2：

本发明实施例2提供了一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测方法，利用实施例1所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，包括以下过程：

S1：将水下抱桩检测机构14安装在单桩基础16上，将水上信息终端9安装在单桩基础16的防撞栏上，将水上信息终端9与水下抱桩检测机构14的各受控单元通过通信电缆10连接，动力电缆11从单桩基础16的电缆开孔伸出与水下抱桩检测机构14连接。

S2：通过水上信息终端9操纵机械臂4上的橡胶轮5，使得水下抱桩检测机构14沿着单桩基础16向下移动，内机械臂4可以伸缩长度调整橡胶轮5与桩基础之间的压力，能够适应不同的单桩基础16直径。

S3：通过水上信息终端9操纵内齿轮12转动，使得外齿轮2绕着单桩基础16的中轴转动，通过水下摄像头7观察单桩基础16的表面。

S4：若发现单桩基础16身上有海洋生物附着可以操纵高压水枪6进行清洗。

S5：操纵超声波探头8贴紧单桩基础16的表面，对单桩基础16进行测厚和探伤，检测数据存储在水上信息终端9中；

S6：操纵水下抱桩检测机构14返回水面以上。

S7：本发明装置检测路线固定，通过计算机编程操控装置的下沉距离和旋转角度，到达指定位置进行探测，实现无人自动巡航检测。

以上所述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 (10)

1.一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，其特征在于，包括：

水下抱桩检测机构和水上信息终端；

水下抱桩检测机构，包括：内导轨、外齿轮、内齿轮、内机械臂、外机械臂、轮体、高压水枪和检测元件；

内导轨上设有内齿轮，内导轨的外周套设有与内齿轮啮合的外齿轮，内导轨上对称固定有多个可伸缩的内机械臂，每个内机械臂的末端固定有用于与单桩基础接触的轮体；

外齿轮上固定有多个可伸缩的外机械臂，高压水枪和检测元件分别通过单独的外机械臂与外齿轮固定连接；

水上信息终端分别与内齿轮的电机、高压水枪的控制器、内机械臂的电机、外机械臂的电机以及检测元件通信，用于控制水下抱桩检测机构沿单桩基础的上下行走、对单桩基础冲洗以及对单桩基础的检测。

2.如权利要求1所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，其特征在于，

所述内导轨包括两个半圆形的内导轨，两个半圆形的内导轨通过连接件拼接固定呈圆形的内导轨。

3.如权利要求1所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，其特征在于，

所述外齿轮包括两个半圆形的外齿轮，两个半圆形的外齿轮通过连接件拼接固定呈圆形的外齿轮。

4.如权利要求1所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，其特征在于，

外齿轮的上表面与内导轨的上表面均为平面且共面，内导轨的上表面对称固定有多个可伸缩的内机械臂，外齿轮的上表面固定有多个可伸缩的外机械臂。

5.如权利要求1所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，其特征在于，

所述轮体为柔性的轮体。

6.如权利要求1所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，其特征在于，

检测元件包括水下摄像头和超声波探头。

7.如权利要求1所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，其特征在于，

内导轨和外齿轮的下方均开有凹槽，所述凹槽内用于存放电缆。

8.如权利要求1所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，其特征在于，

水上信息终端固定在单桩基础的防撞栏。

9.如权利要求1所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，其特征在于，

内导轨的上表面沿圆周方向等间隔固定有四个可伸缩的内机械臂。

10.一种用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测方法，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的用于海上风机单桩基础的水下抱桩检测装置，包括以下过程：

通过水上信息终端操纵内机械臂上的轮体，使得水下抱桩检测机构沿着单桩基础向下移动，通过内机械臂的伸缩长度调整轮体与桩基础之间的压力，以适应不同的单桩基础直径；

通过水上信息终端操纵内齿轮转动，使得外齿轮绕着单桩基础的中轴转动，通过水下摄像头观察桩基础的表面；

若发现单桩基础身上有海洋生物附着可以操纵高压水枪进行清洗；

操纵超声波探头贴紧单桩基础，对单桩基础进行测厚和探伤，检测数据存储在水上信息终端中；

操纵水下抱桩检测机构返回水面以上。