CN210284562U - 一种用于水下长距离隧洞检测的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于水下长距离隧洞检测的装置，包含若干水下机器人以及连接水下机器人的电缆；电缆将若干水下机器人依次首尾连接，每个水下机器人上均设有调压模块和信号同步控制模块。水下机器人采用ROV或ARV。电缆优选为脐带缆。脐带缆每根的两端分别连接一个水下机器人，相邻的两个水下机器人之间的脐带缆的长度为3km。水下机器人上部设有脐带缆接头，下部连接另一根脐带缆。脐带缆接头内设有调压模块和信号同步控制模块。该装置用于检测长度大于或等于20km的隧洞。本实用新型将单台ROV/ARV进行动车式组合，满足长距离隧洞需求，解决缆长过长导致单台ROV/ARV因动力负担过大而无法进行过长距离检测作业的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水下检测装置，具体地，涉及一种用于水下长距离隧洞检测的装置。
背景技术
水下机器人，或叫遥控无人潜水器(Remote Operational Vehicle，简称ROV)，是一种利用自身搭载的仪器设备在水下进行人为操纵作业的潜水设备。ROV是目前世界上使用最为广泛的潜水器，在海洋工程和军事等领域发挥着重要的作用。传统的ROV存在作业能力相对较低、机动性差、视频传输的路数和传输距离受到限制、人机交互能力和可扩展性差等诸多方面问题，不能满足当今海洋、军事等相关行业或部门对ROV的需求。
由于脐带缆(多为铠装电缆)的影响，传统ROV的作业范围受到很大限制。自动水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)的作业能力范围虽然较大，但不能实现精细定点调查和作业，不能够及时地与支持母船进行沟通从而实时传输信息，人工无法及时干预。这两种潜水器各具优点和不足。因此，为综合ROV和AUV的优点，出现了复合型水下机器人(Autonomous&Remotely-operated Vehicle，简称ARV)的概念。ARV技术是对最新ROV和AUV技术的组合运用，用微细光缆代替传统电缆。这样ARV既具有AUV大面积水下探测和搜索的功能，又可以通过微细光缆像ROV一样进行手动实时遥控作业。ARV的出现可以使潜水器向着潜深更深，航行更远和更具智能化的方向发展，代表了未来深海无人潜水器的一个重要发展方向。
目前，在国内ROV进行隧洞检测应用越来越多，但是，针对长距离引水隧洞检测国内开展作业案例仅有一例，即2km引水隧洞检测。对于更长距离的检测，尚未有工程或者技术出现。长距离隧洞检测有以下限制条件：1.单台ROV/ARV检测，需要根据距离进行拖缆作业，距离越长，缆越长，对脐带缆本身、盘缆及拖缆要求越高；2.缆长越长，导致过程中的压降和能耗越大，到达ROV/ARV时无法满足其动力需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种水下检测装置，用于长距离(≥20km)隧洞检测，将单台ROV/ARV利用动车式组合，满足长距离隧洞需求，解决缆长过长导致单台ROV/ARV因动力负担过大而无法进行过长距离检测作业。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种用于水下长距离隧洞检测的装置，其中，所述的装置包含若干水下机器人以及连接水下机器人的电缆；所述的电缆将若干水下机器人依次首尾连接，每个水下机器人上均设有调压模块和信号同步控制模块。
上述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其中，所述的电缆为脐带缆。
上述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其中，所述的脐带缆，其每根的两端分别连接一个水下机器人，相邻的两个水下机器人之间的脐带缆的长度为3km。
上述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其中，所述的水下机器人，上部设有脐带缆接头，下部连接另一根脐带缆。
上述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其中，所述的装置还包含用于收放缆的绞车，脐带缆的一端绕在绞车上，另一端向外延伸并与第一台水下机器人上部的脐带缆接头连接，水下机器人下部连接的脐带缆的另一端与下一台的水下机器人的脐带缆接头连接。
上述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其中，所述的脐带缆接头内设有调压模块和信号同步控制模块。
上述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其中，所述的水下机器人上安装有水下摄像头和声呐设备，还设有框架、云台、浮力块、推进器以及电子舱，所述的电子舱与水下摄像头、声呐设备、推进器，以及脐带缆接头和脐带缆分别通过缆线电连接。
上述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其中，所述的装置用于检测长度大于或等于20km的隧洞。
本实用新型提供的用于水下长距离隧洞检测的装置具有以下优点：
本实用新型用ROV/ARV组合形式进行长隧洞检测，每台ROV/ARV都可以清晰记录运动过程中隧道检测情况，收集更多检测数据进行选择。更重要的是避免了因单根缆过长、压降能耗损失大而无法进行长距离隧洞的检测。通常引水隧洞检测需要排空水，人员进入手动检测，动车组式ROV/ARV组合很好地解决了水利水电运维检测的这一大难题，降低了检测成本。
附图说明
图1为本实用新型的用于水下长距离隧洞检测的装置的示意图。
图2为本实用新型的用于水下长距离隧洞检测的装置应用的引水隧洞作业场景范围示意图。
其中：1、水下机器人；2、脐带缆；3、脐带缆接头；4、框架；5、浮力块；6、推进器；7、电子舱。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步地说明。
如图1所示，本实用新型提供的用于水下长距离隧洞检测的装置，包含若干水下机器人1以及连接水下机器人1的电缆；电缆将若干水下机器人1依次首尾连接，每个水下机器人1上均设有调压模块和信号同步控制模块。水下机器人1采用遥控无人潜水器ROV或自主遥控复合型潜水器ARV。
电缆为脐带缆2。脐带缆2每根的两端分别连接一个水下机器人1，相邻的两个水下机器人1之间的脐带缆2的长度为3km。水下机器人1上部设有脐带缆接头3，下部连接另一根脐带缆2。
该装置还包含用于收放缆的绞车，脐带缆2的一端绕在绞车上，另一端向外延伸并与第一台水下机器人1上部的脐带缆接头3连接，水下机器人1下部连接的脐带缆2的另一端与下一台的水下机器人1的脐带缆接头3连接。
脐带缆接头3内设有调压模块和信号同步控制模块。调压模块或称升压模块，用于将脐带缆2的传输电压(高达几千伏)与信号转换为水下机器人1使用的电压(几十或几百伏)与信号，优选地采用本技术领域内现有的变压调压设备和高压高频转换信号设备作为调压模块。信号同步控制模块用于控制不同的水下机器人1同步工作，也采用本技术领域内现有的信号同步控制器作为信号同步控制模块。
水下机器人1上安装有水下摄像头和声呐设备，还设有框架4、云台、浮力块5、推进器6以及电子舱7，电子舱7与水下摄像头、声呐设备、推进器6，以及脐带缆接头3和脐带缆2分别通过缆线电连接。水上的控制系统通过一定长度的脐带缆2将电力和控制信号传到水下的ROV/ARV本体，并将数据信号上传到控制系统并输出。ROV/ARV本体利用浮力材料来调整载荷的大小，通过改变框架4来选择搭载诸如高清摄像头、广角/微光摄像头、图像声呐、三维扫描声呐、超短基线信标、多功能机械手、采样仪器等设备。
该装置用于检测长度大于或等于20km的隧洞。
该装置为每台ROV/ARV配置3km脐带缆2，该脐带缆2由外置绞车进行收放缆工作。首台ROV开始拖缆下潜，当首台ROV/ARV已游出3km时，将缆末端连接到第二台ROV/ARV的脐带缆接头3上，第二台ROV/ARV开始下潜，两台ROV同步前行，依次连接第三台、第四台、第五台……以此类推。脐带缆接头3部分具有连接缆的作用，并且配备调压模块和信号同步控制模块。保证了每台ROV/ARV的前进动力以及运动信号一致性，不会出现缆聚集打结现象。
下面结合实施例对本实用新型提供的用于水下长距离隧洞检测的装置做更进一步描述。
实施例1
一种用于水下长距离隧洞检测的装置，包含若干水下机器人1以及连接水下机器人1的电缆；所述的电缆将若干水下机器人1依次首尾连接，每个水下机器人1上均设有调压模块和信号同步控制模块。
电缆为脐带缆2。脐带缆2每根的两端分别连接一个水下机器人1，相邻的两个水下机器人1之间的脐带缆2的长度为3km。
水下机器人1上部设有脐带缆接头3，下部连接另一根脐带缆2。脐带缆接头3内设有调压模块和信号同步控制模块。
该装置还包含用于收放缆的绞车，脐带缆2的一端绕在绞车上，另一端向外延伸并与第一台水下机器人1上部的脐带缆接头3连接，水下机器人1下部连接的脐带缆2的另一端与下一台的水下机器人1的脐带缆接头3连接。
水下机器人1上安装有水下摄像头和声呐设备，还设有框架4、云台、浮力块5、推进器6以及电子舱7，所述的电子舱7与水下摄像头、声呐设备、推进器6，以及脐带缆接头3和脐带缆2分别通过缆线电连接。
该装置用于检测长度大于或等于20km的隧洞。
引水隧洞工作范围如图2所示，该装置从上游进水口开始进行检测，可一直检测到排水口，隧洞长≥20km。
对ROV/ARV按照下水顺序依次编号R1、R2、R3……每台ROV/ARV配置3km脐带缆2，下潜时脐带缆2由外置绞车进行收放缆工作，配合ROV前行。每台ROV/ARV除了有本身脐带缆2连接部分，还有与前一台ROV/ARV拖拽的脐带缆接头3部分，这个脐带缆接头3部分具有连接缆的作用，并且配备调压模块和信号同步控制模块，调压模块能保证前一台ROV/ARV的动力充足稳定，控制模块使均在运动中ROV/ARV保持运动速度一致，不会造成缆的拉伸或者聚集。
首先R1下潜前行，绞车放缆，当R1已游出3km时，将R1拖行的脐带缆2另一端连接到R2脐带缆接头3上，然后R2在收放系统配合下拖拽另一条3km脐带缆2开始下潜前行，操作人员手动遥控，控制同步装置使两台ROV同步前行。按照R2方式依次连接R3、R4、R5……所有ROV/ARV在运动过程中，对隧洞内部进行检测。当R1到达检测最终位置后，进行ROV/ARV回收工作，首先回收的是最后一台下水的ROV/ARV，依次回收，最后回收R1完毕，全长隧洞检测工作完成。
本实用新型提供的用于水下长距离隧洞检测的装置，是应用于长距离(≥20km)隧洞检测的动车组式ROV/ARV组合，利用单台ROV之间进行动车式首尾连接，每台子ROV/ARV都含有高压高频转换信号装置和信号同步控制装置，每台ROV都可以进行隧洞检测，根据隧洞长度决定ROV/ARV连接台数。有效解决了单根缆过长、压降能耗损失大的难题。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种用于水下长距离隧洞检测的装置，其特征在于，所述的装置包含若干水下机器人以及连接水下机器人的电缆；
所述的电缆将若干水下机器人依次首尾连接，每个水下机器人上均设有调压模块和信号同步控制模块。
2.如权利要求1所述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其特征在于，所述的电缆为脐带缆。
3.如权利要求2所述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其特征在于，所述的脐带缆，其每根的两端分别连接一个水下机器人，相邻的两个水下机器人之间的脐带缆的长度为3km。
4.如权利要求3所述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其特征在于，所述的水下机器人，上部设有脐带缆接头，下部连接另一根脐带缆。
5.如权利要求1所述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其特征在于，所述的装置还包含用于收放缆的绞车，脐带缆的一端绕在绞车上，另一端向外延伸并与第一台水下机器人上部的脐带缆接头连接，水下机器人下部连接的脐带缆的另一端与下一台的水下机器人的脐带缆接头连接。
6.如权利要求5所述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其特征在于，所述的脐带缆接头内设有调压模块和信号同步控制模块。
7.如权利要求5所述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其特征在于，所述的水下机器人上安装有水下摄像头和声呐设备，还设有框架、云台、浮力块、推进器以及电子舱，所述的电子舱与水下摄像头、声呐设备、推进器，以及脐带缆接头和脐带缆分别通过缆线电连接。
8.如权利要求1～7中任意一项所述的用于水下长距离隧洞检测的装置，其特征在于，所述的装置用于检测长度大于或等于20km的隧洞。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113395118A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-14 | 浙江华东建设工程有限公司 | 一种水下长距离隧洞信号局域传输系统及方法 |
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- 2019-07-30 CN CN201921212191.2U patent/CN210284562U/zh active Active
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Denomination of utility model: A device for detecting long-distance underwater tunnels Effective date of registration: 20231211 Granted publication date: 20200410 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Branch Pledgor: Shanghai Aotuo Deepwater Equipment Technology Development Co.,Ltd.|ZHOUSHAN AOTUO OCEAN ENGINEERING TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023310000832 |
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