CN209858258U - 一种海底抓斗设备 - Google Patents

Abstract

一种海底抓斗设备，包括电气本体、推进器、拉动件、抓斗机构、控制机构和摄像机构；推进器安装于电气本体上；拉动件的两端分别和电气本体以及抓斗机构连接；摄像机构包括分别设于电气本体相对两端的抓斗顶部闪光灯和摄像组件；控制机构设于电气本体上。上述海底抓斗设备，通过推进器可以驱动电气本体旋转，带动抓斗机构旋转，从而可以对采样区域进行操作控制，抓斗顶部闪光灯通过与摄像组件进行配合对抓斗机构周围环境进行拍照，还可对拉动件的松弛拉紧状态以及电气本体与抓斗机构的距离进行实时监控。从而有效减少抓斗机构出现翻转、撞击、卡死等情况，提高抓斗机构的采样效率和成功率。

Description

一种海底抓斗设备

技术领域

本实用新型涉及海底采样设备技术领域，尤其涉及一种海底抓斗设备。

背景技术

随着海洋技术的发展，海洋资源如锰结核、钴结壳、可燃冰、硫化物等对于现代社会发展具有巨大吸引力，其他如海底岩石样本、海底沉积物等对于地球科学研究及海洋生物研究具有重要意义，目前海底岩石采样方法不多，其中通过抓斗拖网是最常用的方法，由于拖网对海底破坏较大，容易出现丢失等情况，逐渐放弃了使用，大部分抓斗通过钢缆放下，对于能够采集到海底岩石样品存在巨大未知数，尤其在复杂的海底地形下，抓斗出现翻转、撞击、卡死等情况，使得抓斗的采样成功率大大减少。

实用新型内容

鉴于此，有必要提供一种能提高采样效率和成功率的海底抓斗设备。

一种海底抓斗设备，包括电气本体、推进器、拉动件、抓斗机构、控制机构和摄像机构；

所述推进器安装于所述电气本体上；

所述拉动件的一端和所述电气本体连接，所述拉动件的另一端和所述抓斗机构连接；

所述摄像机构包括分别设于所述电气本体相对两端的抓斗顶部闪光灯和摄像组件；

所述控制机构设于所述电气本体上，所述抓斗机构、所述摄像组件和所述抓斗顶部闪光灯均和所述控制机构连接。

在一个实施例中，所述抓斗机构包括抓斗单元、激光定位器、斗内摄像机和斗内照明灯，所述激光定位器、所述斗内摄像机和所述斗内照明灯均设于所述抓斗单元上，所述激光定位器、所述斗内摄像机和所述斗内照明灯均和所述控制机构连接。

在一个实施例中，所述摄像组件包括安装于所述电气本体一端的外部照相机和外部摄像机。

在一个实施例中，所述抓斗单元包括抓斗本体、抓手组件和液压系统；

所述抓斗本体和所述拉动件远离所述电气本体的一端固定连接；

所述抓手组件包括第一抓手和第二抓手，所述第一抓手和所述第二抓手均设于所述抓斗本体上；

所述液压系统用于驱动所述第一抓手和第二抓手打开或关闭；

所述激光定位器的数量为两个，所述两个激光定位器平行对称安装于所述抓斗本体内部的两侧；

所述斗内摄像机和所述斗内照明灯安装于所述抓斗本体的内侧。

在一个实施例中，所述抓斗机构还包括抓斗前部闪光灯和抓斗前部摄像机，所述抓斗前部闪光灯与所述抓斗前部摄像机安装于所述抓斗本体的一端。

在一个实施例中，还包括高度计，所述高度计安装于所述电气本体设有所述摄像组件的一端。

在一个实施例中，还包括铠装水密缆、绞车、电气控制柜和监控大屏幕，所述铠装水密缆的一端和所述电气本体连接，所述铠装水密缆的另一端和所述绞车连接，所述电气控制柜分别和所述绞车和所述监控大屏幕连接。

在一个实施例中，还包括声呐，所述声呐安装于电气本体安装有所述摄像组件的一端。

在一个实施例中，还包括系统参数仪表盘、系统状态摄像机和仪表盘照明灯，所述系统参数仪表盘和所述控制机构连接，所述控制机构的参数在所述系统参数仪表盘进行显示，所述系统状态摄像机和所述仪表盘照明灯面对所述系统参数仪表盘设置。

上述海底抓斗设备，通过推进器可以驱动电气本体旋转，电气本体通过拉动件带动抓斗机构旋转，从而可以对采样区域进行操作控制，有效选择采样区域，提高采样效率。所述电气本体相对两端的抓斗顶部闪光灯通过与摄像组件进行配合对抓斗机构周围环境进行拍照，提高采样效率。摄像组件还可对拉动件的松弛拉紧状态以及电气本体与抓斗机构的距离进行实时监控。从而有效减少抓斗机构出现翻转、撞击、卡死等情况，提高抓斗机构的采样效率和成功率。

附图说明

图1为一实施方式的海底抓斗设备的结构示意图；

图2为一实施方式的系统参数仪表盘、系统状态摄像机和仪表盘照明灯的位置示意图；

图3为一实施方式的抓斗机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型中所说的固定连接，包括直接固定连接和间接固定。

请参考图1，一实施方式的海底抓斗设备，包括电气本体1、推进器2、拉动件4、抓斗机构、控制机构和摄像机构。

推进器2安装于电气本体1上。

拉动件4的一端和电气本体1连接，拉动件4的另一端和抓斗机构连接。

摄像机构包括分别设于电气本体1相对两端的抓斗顶部闪光灯27和摄像组件。

控制机构设于电气本体1上，抓斗机构、摄像组件和抓斗顶部闪光灯27均和控制机构连接。

上述海底抓斗设备，通过推进器2可以驱动电气本体1旋转，电气本体1通过拉动件4带动抓斗机构旋转，从而可以对采样区域进行操作控制，有效选择采样区域，提高采样效率。所述电气本体1相对两端的抓斗顶部闪光灯27通过与摄像组件进行配合对抓斗机构周围环境进行拍照，提高采样效率。摄像组件还可对拉动件4的松弛拉紧状态以及电气本体1与抓斗机构的距离进行实时监控。从而有效减少抓斗机构出现翻转、撞击、卡死等情况，提高抓斗机构采样成功率。

在图1所示的实施例中，推进器2的数量为两个，两个推进器2安装于电气本体1的两端上。两个推进器2对称进行分布，通过控制推进器2可以实现电气本体1的旋转。

通过电气本体1的旋转，可以控制抓斗机构的旋转。通过设置在电气本体1中的姿态传感器检测抓斗方向，再配合抓斗机构上的推进器2，通过推进器2对抓斗机构的姿态朝向进行调节，始终保持抓斗机构的朝向与海上作业船的朝向一致。

在一个实施例中，摄像组件包括安装于电气本体1一端的外部照相机11和外部摄像机12。外部照相机11为高清照相机。外部摄像机12为高清摄像机。其中，外部摄像机12朝向拉动件4设置。

外部照相机11安装于电气本体1前部，竖直向下，拍摄抓斗机构前部周围环境照片。外部照相机11安装离抓斗顶部闪光灯27有一定距离，两者朝向于海底同一个区域，及朝向抓斗机构前部环境区域。

抓斗顶部闪光灯27与外部摄像机12分别安装在电气本体1前后两端位置，保证其之间有一定间隔位置。外部摄像机12朝向拉动件4设置。抓斗闪光灯27的常亮灯配合高清摄像机12对不锈钢链4的松弛拉紧状态，以及对电气本体1与下部抓斗本体6的距离进行实时监控。高清摄像机12和高清照相机11还可以对抓斗机构底部环境和抓斗机构前进方向进行实时监控。

在一个实施例中，请参考图3，抓斗机构包括抓斗单元、激光定位器16、斗内摄像机17和斗内照明灯18。激光定位器16、斗内摄像机17和斗内照明灯18均设于抓斗机构上。激光定位器16、斗内摄像机17和斗内照明灯18均和控制机构连接。通过斗内摄像机17可以看见激光定位器16在海底底部的反射斑点，通过反射斑点确定抓斗机构下降采样区域，从而提高抓斗机构的采样效率和成功率。

在一个实施例中，抓斗单元包括抓斗本体6、抓手组件8和液压系统。

抓斗本体6和拉动件4远离电气本体1的一端固定连接。

抓手组件8包括第一抓手和第二抓手，第一抓手和第二抓手均设于抓斗本体6上。

液压系统用于驱动第一抓手和第二抓手打开或关闭。

具体的，激光定位器16的数量为两个，两个激光定位器16平行对称安装于抓斗本体6内部的两侧。激光定位器16的方向为竖直向下，通过斗内摄像机17可以看见激光定位器16在海底底部的反射斑点，通过反射斑点确定抓斗下降采样区域。

具体的，斗内摄像机17和斗内照明灯18安装于抓斗本体6的内侧。斗内摄像机17和斗内照明灯18的方向竖直向下，通过斗内摄像机17可以在抓手组件8关闭之前看见抓手组件8底部的海底情况，当抓手组件8关闭后，可以看见抓手组件8内部样品情况。

抓斗机构还包括破碎齿9。第一抓手远离抓手本体6的一端以及第二抓手远离抓手本体6的一端均焊接有破碎齿9。破碎齿9用于破碎岩石样本。破碎齿9的材料为硬质合金。破碎齿9磨损后可进行更换。

在一个实施例中，液压系统包括液压机构3、液压管路5和液压缸7，液压机构3安装于电气本体1上，液压缸7和第一抓手、第二抓手连接，液压管路5连接液压机构3和液压缸7。液压缸7的开启和关闭，可以控制第一抓手和第二抓手打开和关闭。液压系统用于驱动第一抓手和第二抓手打开或关闭在一个实施例中，液压管路5和液压机构3、液压缸7之间通过快速接头进行连接，方便拆装。

在一个实施例中，请参考图3，抓斗机构还包括抓斗前部闪光灯19和抓斗前部摄像机20，抓斗前部闪光灯19与抓斗前部摄像机20安装于抓斗本体6的前部。抓斗前部摄像机20用于监控抓斗本体6的前方环境。

在一个实施例中，海底抓斗设备还包括高度计10，高度计10安装于电气本体1设有摄像组件的一端。高度计10用于测量抓斗机构离地高度，当抓斗机构距离海底很近时，可以减小抓斗机构的下降速度。

在一个实施例中，海底抓斗设备还包括铠装水密缆21、绞车22、电气控制柜23和监控大屏幕24。铠装水密缆21的一端和电气本体1连接，铠装水密缆21的另一端和绞车22连接，电气控制柜23分别和绞车22和监控大屏幕24连接。通过海上作业船将抓斗机构运送至预定作业区域，通过绞车22和铠装水密缆21将海底抓斗设备下放至海底，通过铠装水密缆21将船上能源和控制系统送至水下抓斗机构，并且将水下的视频信号和系统数据实时地传送至电气控制柜23中，通过电气控制柜23将监控视频信号投影至监控大屏幕24进行显示。

在一个实施例中，海底抓斗设备还包括声呐(图未示)，声呐安装于电气本体1安装有摄像组件的一端。声呐的方向水平向前，监控抓斗机构距离岩壁的距离。壁面抓斗机构与岩壁撞击。其中抓斗机构在避障时，操控绞车22提升抓斗机构使其越过水下岩石，从而保证抓斗机构安全。

在本实施例中，拉动件4为不锈钢链。不锈钢链4长度可以根据实际进行调节，其最大长度能够让安装于母船上的门式起重机实现水下布放。在其他实施例中，拉动件4也可以为钢丝绳或尼龙绳等其他不同材质可用于连接的连接物。在实际工作中，拉动件4可以根据实际情形选用。

在一个实施例中，控制机构包括电气系统及补偿系统13和电气管线。电气系统及补偿系统13通过电气管线与抓斗本体6中的激光定位器16、斗内摄像机17、斗内照明灯18、闪光灯19以及抓斗前部摄像机20进行通讯和连接。在图1所示的实施例中，电气管线和液压管线设置在一起，标号为5。电气系统及补偿系统13是海底抓斗设备的控制和数据信号采集部件，用于控制液压系统3、照明灯26、高度计10、外部照相机11、外部摄像机12、系统状态摄像机15、激光定位器16、斗内摄像机17、斗内照明灯18、闪光灯19、抓斗前部摄像机20、仪表盘照明灯26和抓斗顶部闪光灯27的开启和关闭，并采集传输其中的视频信号和其他数据信号。

在一个实施例中，请参考图2，海底抓斗设备还包括系统参数仪表盘14、系统状态摄像机15和仪表盘照明灯26。系统参数仪表盘14和控制机构连接，控制机构的参数在系统参数仪表盘14进行显示，系统状态摄像机15和仪表盘照明灯26面对系统参数仪表盘14设置。系统状态摄像机15和仪表盘照明灯26对系统参数仪表盘14进行实时监控。海底抓斗设备的油液系统参数通过机械液压表进行显示，并且通过系统状态摄像机15与仪表盘照明灯26配合，对其状态进行实时监控，从而减少了压力传感器的使用，节约了成本，简化了系统。

电气系统及补偿系统13和系统参数仪表盘14连接。液压机构3也和系统参数仪表盘14连接，油液压力值通过液压表在14系统参数仪表盘进行显示。

一实施例的海底抓斗系统，包括海上作业船(图未示)和与海上作业船连接的海底抓斗设备。海底抓斗系统的移动方式是工作时通过海上作业船拖动进行移动，海上作业船移动速度缓慢。

在工作时，海底抓斗系统通过绞车22将抓斗机构下放至海底，电气本体1通过铠装水密缆21的连接悬挂于抓斗本体6之上，通过电气本体1上的高清摄像机12观察不锈钢链4是否放松，当不锈钢链4已经放松，且电气本体1的升沉不能影响到抓斗本体6时，关闭抓斗液压缸7，对样品进行抓取。

其中抓斗机构在工作时，其电气本体1通过铠装水密缆21与海上作业船连接，铠装水密缆21一直处于拉紧状态，抓斗本体6着底，不锈钢链4放松。

当没有采集到样品或者样品不符合要求时，需要重新进行海底岩石采样，其操作过程如下：

首先通过电气系统及补偿系统13中的姿态传感器，控制推进器2缓慢转动，使得海底抓斗设备朝向与海上作业船只航行一致，缓慢移动海上作业船只，拖动海底抓到欧设备缓缓前进，通过外部照相机11和外部摄像机12实时监控抓斗本体6前部区域环境，当符合要求的样本进入激光定位器16反射斑点确定的采集区域时，控制绞车22下放抓斗机构进行目标区域目标抓取。

上述海底抓斗系统，能够控制抓斗机构在合适的地方进行采样，对采矿环境进行有效监控，还能有效防止抓手机构与岩壁的碰撞、翻转，并且还能对海底采样区通过激光定位器16进行有效分辨，提高采样成功率。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种海底抓斗设备，其特征在于，包括电气本体、推进器、拉动件、抓斗机构、控制机构和摄像机构；

所述推进器安装于所述电气本体上；

所述拉动件的一端和所述电气本体连接，所述拉动件的另一端和所述抓斗机构连接；

所述摄像机构包括分别设于所述电气本体相对两端的抓斗顶部闪光灯和摄像组件；

所述控制机构设于所述电气本体上，所述抓斗机构、所述摄像组件和所述抓斗顶部闪光灯均和所述控制机构连接。

2.如权利要求1所述的海底抓斗设备，其特征在于，所述摄像组件包括安装于所述电气本体一端的外部照相机和外部摄像机。

3.如权利要求1所述的海底抓斗设备，其特征在于，所述抓斗机构包括抓斗单元、激光定位器、斗内摄像机和斗内照明灯，所述激光定位器、所述斗内摄像机和所述斗内照明灯均设于所述抓斗单元上，所述激光定位器、所述斗内摄像机和所述斗内照明灯均和所述控制机构连接。

4.如权利要求3所述的海底抓斗设备，其特征在于，所述抓斗单元包括抓斗本体、抓手组件和液压系统；

所述抓斗本体和所述拉动件远离所述电气本体的一端固定连接；

所述抓手组件包括第一抓手和第二抓手，所述第一抓手和所述第二抓手均设于所述抓斗本体上；

所述液压系统用于驱动所述第一抓手和第二抓手打开或关闭；

所述激光定位器的数量为两个，所述两个激光定位器平行对称安装于所述抓斗本体内部的两侧；

所述斗内摄像机和所述斗内照明灯安装于所述抓斗本体的内侧。

5.如权利要求4所述的海底抓斗设备，其特征在于，所述抓斗机构还包括抓斗前部闪光灯和抓斗前部摄像机，所述抓斗前部闪光灯与所述抓斗前部摄像机安装于所述抓斗本体的一端。

6.如权利要求1所述的海底抓斗设备，其特征在于，还包括高度计，所述高度计安装于所述电气本体设有所述摄像组件的一端。

7.如权利要求1所述的海底抓斗设备，其特征在于，还包括铠装水密缆、绞车、电气控制柜和监控大屏幕，所述铠装水密缆的一端和所述电气本体连接，所述铠装水密缆的另一端和所述绞车连接，所述电气控制柜分别和所述绞车和所述监控大屏幕连接。

8.如权利要求1所述的海底抓斗设备，其特征在于，还包括声呐，所述声呐安装于电气本体安装有所述摄像组件的一端。

9.如权利要求1所述的海底抓斗设备，其特征在于，还包括系统参数仪表盘、系统状态摄像机和仪表盘照明灯，所述系统参数仪表盘和所述控制机构连接，所述控制机构的参数在所述系统参数仪表盘进行显示，所述系统状态摄像机和所述仪表盘照明灯面对所述系统参数仪表盘设置。