JP2020514737A - 水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置に関し、該三次元位置決め装置は、可変長ウォーターガン（５）と、ノズルクイックロック装置（４）を介して可変長ウォーターガン（５）のガンバレルの先端に固定された高圧水ノズル（３）と、ガンバレルの後端に接続された高圧水給水管（１）とを備え、前記ガンバレルは、ウォーターガンクイックロック装置（６）を介してガン本体に固定され、該三次元位置決め装置は、ガン本体に設置された水中ソナー３Ｄ位置決めユニット（２）をさらに備え、前記水中ソナー３Ｄ位置決めユニット（２）は、回路接続されたソナー信号発生器と、電力増幅器と、１つの送信ユニット及び円周方向に等間隔で配置されている３つの受信ユニットを有するソナーと、信号増幅器と、距離識別及び修正モジュールと、温度及び塩分測定モジュールと、警報装置とを備える。該装置は、ソナー３Ｄ位置決めの方式で水中洗浄用の高圧水ノズルの位置決め能力及び作業効率を大幅に向上させ、洗浄のエネルギー消費量を減少させて、作業負担を低減させる。【選択図】図１

Description

本発明は、水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置に関し、海洋水中作業の技術分野に属する。

海洋作業及び海洋油・ガスの採掘の需要がますます高まっており、船舶、海洋機器及び海洋油・ガスデリックが大量出現している。カキガラに代表される生物の付着物が様々な形で機器の性能を大幅に低下させることが無視できず、対処技術としての水中高圧水洗浄技術は、作業するときに水環境が汚れの拡散を妨げることにより、ダイバーの視線が悪く、ノズルの位置を制御しにくくなり、且つ高圧水ノズルと作業対象との距離及び迎角が適切ではないと、作業効率を大幅に低減させる。地盤での高圧水洗浄作業ノズルの位置決めに対して、水中作業の場合は、ノズル位置決めの位置精度がはるかに悪くなり、基本的に盲視状態であるといえ、且つ反作用荷重の変化によりダイバーのバランスがくずれて作業位置から大幅に逸脱することがよくあり、それにより作業難度を大幅に向上させたり、作業効率を大幅に低下させたりする。現在の水中高圧水洗浄作業のコストが高く、作業の経済的利益が低く、油・ガス採掘産業では採掘コストを高めて競争力を低減させる現状である。

水中洗浄高圧水ノズルは、特に設計された３Ｄ位置決め装置を用いてダイバーがノズル位置を制御しにくいという問題を解決する。本技術は、ノズルと作業対象との距離及び迎角を表示する３Ｄ位置決めモードによってノズル位置の制御を支援することで、水中洗浄高圧水ノズルの位置決め能力及び作業効率を大幅に向上させ、洗浄のエネルギー消費量を減少させて、作業負担を低減させ、濁った水で盲視になり目標への位置合わせが難しくなり、作業効率が低下するという問題を効果的に解決する。該モードは、水中洗浄作業の効率及び作業精度において顕著な優位性を有して、将来性が期待できる。

本発明の目的は、３Ｄソナー測距、温度及び塩分補償、及び特定の高圧ウォーターガンを用いて洗浄するときに汚れにより濁った水の波形の識別技術を用いて、水中高圧水洗浄作業をするときに水環境が汚れの拡散を妨げることにより、ダイバーの視線条件が悪くなる条件において、ノズルの位置を制御しにくくなり、作業信頼性が悪くなり、作業効率が低下し、作業負担が大きくなるなどの技術的難題を解決する水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置を提供することである。

本発明の技術案は、以下のとおりである。

水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置であって、可変長ウォーターガンと、ノズルクイックロック装置を介して可変長ウォーターガンのガンバレルの先端に固定された高圧水ノズルと、ガンバレルの後端に接続された高圧水給水管とを備え、前記ガンバレルは、ウォーターガンクイックロック装置を介してガン本体に固定され、該三次元位置決め装置は、ガン本体に設置された水中ソナー３Ｄ位置決めユニットをさらに備え、前記水中ソナー３Ｄ位置決めユニットは、回路接続されたソナー信号発生器と、電力増幅器と、１つの送信ユニット及び円周方向に等間隔で配置されている３つの受信ユニットを有するソナーと、信号増幅器と、距離識別及び修正モジュールと、温度及び塩分測定モジュールと、警報装置とを備え、前記ソナー信号発生器は、発生したソナー信号を電力増幅器で増幅した後にソナーの送信ユニットにより送信し、前記信号増幅器は、ソナーの受信ユニットにより受信されたソナー反射信号を増幅して距離識別及び修正モジュールに出力し、前記温度及び塩分測定モジュールは、所在水域の塩分及び温度情報を検出して距離識別及び修正モジュールに送信し、前記距離識別及び修正モジュールは、増幅されたソナー反射信号を識別して塩分及び温度情報の補償と組み合わせることによって、高圧水ノズル及び作業対象の現在の３Ｄリアルタイム位置を取得するとともに、現在の３Ｄリアルタイム位置を対応する標準作業位置と比較し、前記警報装置は、現在の高圧水ノズルと作業対象の現在の３Ｄリアルタイム位置を表示して、現在の３Ｄリアルタイム位置と対応する標準作業位置との比較結果に基づいてオーバシュートやアンダシュートの警報を出して、記録する。

さらに、前記ソナー信号発生器は、パルス幅及びパルス数を制御可能なソナーパルスを形成するための発振回路と、ソナーパルスの周波数基準を制御するためのタイムベース回路とを備える。

さらに、前記警報装置は、現在の３Ｄリアルタイム位置が対応する標準作業位置より大きい場合には、オーバシュート警報を出し、逆には、アンダシュート警報を出す。

さらに、前記温度及び塩分測定モジュールは、温度センサ、塩分センサを備える。

さらに、前記３Ｄリアルタイム位置は、高圧水ノズルと作業対象との現在の距離、高圧水ノズルと作業対象との現在の迎角を含む。

従来技術に比べて、本発明の有益な効果は、以下のとおりである。本技術案は、水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め技術によって、位置決めの信頼性を大幅に向上させ、それにより作業精度、作業効率及び作業の安全性を向上させ、水中洗浄作業の難題をよりよく解決する。

以下、図面及び実施例にて本発明をさらに説明する
本発明の実施例の水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置の構造模式図である。 本発明の実施例の水中ソナー３Ｄ位置決めユニットの構成模式図である。

図面を参照しながら、本発明の技術案をさらに説明する。

水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置は、可変長ウォーターガン５と、ノズルクイックロック装置４を介して可変長ウォーターガン５のガンバレルの先端に固定された高圧水ノズル３と、ガンバレルの後端に接続された高圧水給水管１とを備え、前記ガンバレルは、ウォーターガンクイックロック装置６を介してガン本体に固定され、該三次元位置決め装置は、ガン本体に設置された水中ソナー３Ｄ位置決めユニット２をさらに備え、前記水中ソナー３Ｄ位置決めユニット２は、回路接続されたソナー信号発生器と、電力増幅器と、１つの送信ユニット及び円周方向に等間隔で配置されている３つの受信ユニットを有するソナーと、信号増幅器と、距離識別及び修正モジュールと、温度及び塩分測定モジュールと、警報装置とを備え、前記ソナー信号発生器は、発生したソナー信号を電力増幅器で増幅した後にソナーの送信ユニットにより送信し、前記信号増幅器は、ソナーの受信ユニットにより受信されたソナー反射信号を増幅して距離識別及び修正モジュールに出力し、前記温度及び塩分測定モジュールは、所在水域の塩分及び温度情報を検出して距離識別及び修正モジュールに送信し、前記距離識別及び修正モジュールは、増幅されたソナー反射信号を識別して塩分及び温度情報の補償と組み合わせることによって、高圧水ノズルと作業対象の現在の３Ｄリアルタイム位置を取得するとともに、現在の３Ｄリアルタイム位置を対応する標準作業位置と比較し、前記３Ｄリアルタイム位置は、高圧水ノズルと作業対象との現在の距離、高圧水ノズルと作業対象との現在の迎角を含み、前記警報装置は、現在の高圧水ノズルと作業対象の現在の３Ｄリアルタイム位置を表示して、現在の３Ｄリアルタイム位置と対応する標準作業位置との比較結果に基づいてオーバシュートやアンダシュートの警報を出して、記録する。

前記ソナー信号発生器は、パルス幅及びパルス数を制御可能なソナーパルスを形成するための発振回路と、ソナーパルスの周波数基準を制御するためのタイムベース回路とを備える。

前記警報装置は、現在の３Ｄリアルタイム位置が対応する標準作業位置より大きい場合には、オーバシュート警報を出し、逆には、アンダシュート警報を出す。作業者は、オーバシュート警報の場合、アラームがなくなるまで、高圧水ノズルと作業対象との距離及び／又は高圧水ノズルと作業対象との迎角をタイムリーに減少させ、アンダシュート警報の場合、アラームがなくなるまで高圧水ノズルと作業対象との距離及び／又は高圧水ノズルと作業対象との迎角をタイムリーに増加することができる。本実施例では、高圧水ノズルと作業対象の３Ｄリアルタイム位置を表示するモードで高圧水ノズル位置の制御を支援することで、水中洗浄高圧水ノズルの位置決め能力及び作業効率を大幅に向上させ、洗浄のエネルギー消費量を減少させて、作業負担を低減させ、濁った水で盲視になり目標の位置合わが難しくなり、作業効率が低下するという問題を効果的に解決し、作業をリアルタイムに指導し、該モードは、水中洗浄作業の効率及び作業精度において顕著な優位性を有する。

前記温度及び塩分測定モジュールは、温度センサ、塩分センサを備え、現在の作業水域の水温と塩分をリアルタイムに監視し、水温及び塩分が音の水での伝播に一定の影響を及ぼすので、温度センサ、塩分センサによって取得された水温及び塩分情報を用いて音速を補償することにより結果の正確性及び精度を向上させる。

対応する標準作業位置は、特定の高圧ウォーターガン構造、高圧水パラメータ、作業水深などの要件によって決定され、洗浄するときに汚れにより水の濁りを発生させる特徴が特定の高圧ウォーターガンの構造及びノズルに繋がり、高圧水給水管、高圧水ノズル、ノズルクイックロック装置、可変長ウォーターガン、ウォーターガンクイックロック装置の各構造及び各作用原理の機能部材の総合的な要因により３Ｄ位置決めの有効性が決まり、以上のパラメータを用いて高圧水ノズルと作業対象の３Ｄ位置決めを校正して取得する現在の要求に合致する標準作業位置は、対応する作業条件での水中音響３Ｄ位置決めの有効性を実現するための重要な参照データである。

なお、本発明の用途は、上記の具体的な説明に限定されず、当業者であれば、上記の説明に基づき改良又は変化を行うことができ、これら改良及び変化は、すべて本発明の添付の特許請求の範囲の保護範囲に属すべきである。

１−高圧水給水管、２−水中ソナー３Ｄ位置決めユニット、３−高圧水ノズル、４−ノズルクイックロック装置、５−可変長ウォーターガン、６−ウォーターガンクイックロック装置。

Claims (5)

1. 可変長ウォーターガン（５）と、ノズルクイックロック装置（４）を介して可変長ウォーターガン（５）のガンバレルの先端に固定された高圧水ノズル（３）と、ガンバレルの後端に接続された高圧水給水管（１）とを備え、前記ガンバレルは、ウォーターガンクイックロック装置（６）を介してガン本体に固定される水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置であって、
   ガン本体に設置された水中ソナー３Ｄ位置決めユニット（２）をさらに備え、前記水中ソナー３Ｄ位置決めユニット（２）は、回路接続されたソナー信号発生器と、電力増幅器と、１つの送信ユニット及び円周方向に等間隔で配置されている３つの受信ユニットを有するソナーと、信号増幅器と、距離識別及び修正モジュールと、温度及び塩分測定モジュールと、警報装置とを備え、前記ソナー信号発生器は、発生したソナー信号を電力増幅器で増幅した後、ソナーの送信ユニットにより送信し、前記信号増幅器は、ソナーの受信ユニットにより受信されたソナー反射信号を増幅して距離識別及び修正モジュールに出力し、前記温度及び塩分測定モジュールは、所在水域の塩分及び温度情報を検出して距離識別及び修正モジュールに送信し、前記距離識別及び修正モジュールは、増幅されたソナー反射信号を識別して塩分及び温度情報の補償と組み合わせることによって、高圧水ノズル及び作業対象の現在の３Ｄリアルタイム位置を取得するとともに、現在の３Ｄリアルタイム位置を対応する標準作業位置と比較し、前記警報装置は、現在の高圧水ノズル及び作業対象の現在の３Ｄリアルタイム位置を表示して、現在の３Ｄリアルタイム位置と対応する標準作業位置との比較結果に基づいてオーバシュートやアンダシュートの警報を出して、記録することを特徴とする水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置。
2. 前記ソナー信号発生器は、パルス幅及びパルス数を制御可能なソナーパルスを形成するための発振回路と、ソナーパルス周波数基準を制御するためのタイムベース回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置。
3. 前記警報装置は、現在の３Ｄリアルタイム位置が対応する標準作業位置より大きい場合には、オーバシュート警報を出し、逆には、アンダシュート警報を出すことを特徴とする請求項１に記載の水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置。
4. 前記温度及び塩分測定モジュールは、温度センサ、塩分センサを備えることを特徴とする請求項１に記載の水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置。
5. 前記３Ｄリアルタイム位置は、高圧水ノズルと作業対象との現在の距離、高圧水ノズルと作業対象との現在の迎角を含むことを特徴とする請求項１に記載の水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置。
   

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