用于勘探取样或原位测试的水下平台及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于勘探取样或原位测试的水下平台及其使用方法，包括以下部件：平台主体，包括一作业面，用于安装水下勘探取样设备或原位测试设备；可调式支腿，有多个，安装在所述平台主体的四周；数据采集模块，包括用于测量作业面相对于水平面倾角的倾角传感器，以及用于测量可调式支腿压力值压力传感器；控制模块，分别与上述数据采集模块和可调式支腿相连接，控制模块接收倾角传感器和压力传感器的信号，并调节各可调式支腿的长度，使平台主体的作业面保持水平；通信模块，所述控制模块通过通信模块与上位机进行通信。本发明专利技术水下平台能够自适应智能调平，能适应复杂海床面的勘探作业，获取的水下地层参数真实可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水下勘探平台及其使用方法，能确保近海水域岩土工程勘探取样或原位测试正常进行，具体地说，属于一种近海工程海床式勘探平台及其使用方法。
技术介绍
近年来，伴随着跨海大桥、海上风电、深水港、人工岛礁、海底隧道等一系列近海工程建设，及国家“一带一路”的战略实施，我国的水运勘察作业已从沿海近岸延伸到公海、专属经济区、亚非、拉美洲港口海域。海上工程勘察主要涉及钻芯取样与原位测试，现有的海底取样与原位测试主要依托船载式平台或升降式平台上钻机取样或引进国外的海底原位设备进行，前者如：专利号为200910194680.4的中国专利技术专利“单侧悬臂式水上勘探平台系统”；后者有：荷兰(A.P.VandenbergB.V.)ROSON-40kN型海底CPT设备；美国(Williamson&Associates)BMS系列设备。文献“用于海洋地质调查的ROSON-40kN型海底CPT设备”(陈奇，等.工程勘察，2012，(9):30-34.)和“海底钻机的国内外研究现状与发展趋势”(张汉泉，等.湖南科技大学学报(自然科学版)，2016，31(1):1-7.)等均有详细描述。如，中国专利技术专利申请CN102518105A描述了一种“海床式静力触探贯入装置”，提供了一种适用于海底的静力触探贯入装置，可实现最大深度为15m的触探工艺。该装置适应平缓的海床，难以解决复杂海况、海床起伏、海流冲刷、贯入振动等因素造成处于海床面上的装置倾斜，以致触探贯入过程中贯穿于基座中心的钻杆产生径向扭力，使得所采集的数据失真。又如，中国专利技术专利申请CN102220841A公开了一种“一种海底取样钻机”，提供一种海底取样钻机，该海底取样钻机可在海床表层取样品(3m)；由船上控制系统向海底钻机供电及信息联系，使得钻进过程具有“可视化”等特征。但存在功能单一，钻进深度不足，难以解决水下钻机高速回转可能引起的基座倾斜问题，影响测控设备的正常工作。综上所述，现有的设备和方法存在着针对性强、功能单一的弱点，难以解决复杂海床面上取样或原位测试过程中所产生设备基座逐渐倾斜这一难题。这种倾斜轻者使水下勘探路径偏移，影响所采集的地层数据真实性和可靠性；重者造成钻杆的扭曲或折断，随着荷载增大会造成设备故障；更为甚者将导致设备倾覆事故，这一问题限制了现有技术在近海工程水下勘察中的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种低成本、多用途、具有自适应智能调平功能的用于水下勘探取样或原位测试的平台，以克服现有技术的缺陷。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于勘探取样或原位测试的水下平台，包括以下部件：平台主体，包括一作业面，用于安装水下勘探取样设备或原位测试设备；可调式支腿，有多个，安装在所述平台主体的四周；数据采集模块，包括用于测量作业面相对于水平面倾角的倾角传感器，以及用于测量可调式支腿压力值压力传感器；控制模块，分别与上述数据采集模块和可调式支腿相连接，控制模块接收倾角传感器和压力传感器的信号，并调节各可调式支腿的长度，使平台主体的作业面保持水平；通信模块，所述控制模块通过通信模块与上位机进行通信。优选地，所述平台主体包括可拆卸连接的平台基座和平台罩盖，所述平台基座的底板即为平台主体的作业面。更优地，所述平台基座为一长方体框架，所述平台罩盖为一四棱台形框架，平台罩盖上设有吊耳。优选地，所述可调式支腿由液压缸构成，液压缸的活塞杆向下延伸，活塞杆的下端设有桩靴。优选地，还包括与所述液压缸相连接的电液换向阀，所述电液换向阀与控制模块电连接。优选地，所述倾角传感器为双轴倾角传感器。优选地，还包括为所述控制模块、数据采集模块和通信模块供电的电源模块。优选地，还包括一根脐带缆，所述脐带缆中包括与作业母船相连接的电缆。更优地，所述脐带缆中还包括与作业母船相连接的管线。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种上述水下平台的使用方法，该方法包括以下步骤：A、安装：将所述各组成部件运输至勘探现场附近，组装成所述水下平台；B、拖航：用作业母船将安装好的水下平台拖航到指定的作业海域；C、调试：通电，检查数据采集模块、通信模块和控制模块的运行状况，观测上位机上显示的信息，正常后复位；D、施放：利用作业母船上的吊车把水下平台缓缓放入指定海域；E、监控；在水下平台沉入至海床面的过程中，作业母船上的上位机会显示平台倾角、支腿压力值等信息，确保水下平台正常着落在海床上，并自动智能化实行调平；F、作业，启动水下平台上的勘探取样设备或原位测试设备，进行取样或测试作业，在作业过程中，钻进振动及流速冲刷可能造成水下平台倾斜，水下平台将根据数据采集模块采集的信号，控制模块控制调节各可调式支腿的长度，使平台主体的作业面保持水平；G、转场，完成一个作业点的取样或测试作业后，起吊转场，到达下一作业地点，重复上述步骤C～F，直至指定海域的作业任务全部完成。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术设置了可调式支腿、数据采集模块和控制模块，控制模块接收倾角传感器和压力传感器的信号，并动态调节各可调式支腿的长度，使平台主体的作业面在着床过程和作业过程中保持水平，因此本专利技术水下平台能适应复杂海床面的勘探作业，获取的水下地层参数真实可靠。解决了勘探作业过程中平台倾斜可能产生的钻具径向扭力、机损及获取的地层数据失真等的问题。(2)本专利技术还设置了通信模块，在作业母船上可以通过上位机对水下平台的状态和作业进行实时监控和远程控制。(3)本专利技术水下平台采用模块化设计，便于运输；驱动采用推力大、体积小、重量轻、结构紧凑的液压传动方式。附图说明图1为本专利技术水下平台立体结构示意图。图2为本专利技术水下平台作业状态下的剖切示意图。图3为本专利技术水下平台的结构分解示意图。图4为本专利技术水下平台硬件系统的组成框图。图5为本专利技术水下平台施放过程的控制示意图。图6为本专利技术水下平台自适应智能调平的过程示意图。10脐带缆；11平台主体；12立杆；13排水孔；14基座横梁；15吊耳；16导向孔；17螺栓；18作业面；19机架孔；20机架座；21可调式支腿；22抱箍；23桩靴；25基座中心孔；30平台罩盖；32罩盖横梁；33平台基座；40钻杆接箍；41钻杆；42静力触探探头；43十字板头；44取土器；45勘探设备；具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本专利技术，而并非对本专利技术的限制。需要说明的是，在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；术语“取样”指采用取土器在软土中“取样”或“采样”，岩石中采用岩心钻头“取芯”，这里统称“取样”。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1-3所示，本专利技术一种用于勘探取样或原位测试的水下平台包括一个平台主体11，平台主体11的底部设有一作业面18，作业面18用于安装勘探设备45，勘探设备45可以是用于水下的钻机或原位测试设备，根据作业需求安装。若作业需求是勘探取样，勘探设备45选用水下钻机，钻杆41下端安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于勘探取样或原位测试的水下平台，其特征是，包括以下部件：平台主体，包括一作业面，用于安装水下勘探取样设备或原位测试设备；可调式支腿，有多个，安装在所述平台主体的四周；数据采集模块，包括用于测量作业面相对于水平面倾角的倾角传感器，以及用于测量可调式支腿压力值压力传感器；控制模块，分别与上述数据采集模块和可调式支腿相连接，控制模块接收倾角传感器和压力传感器的信号，并调节各可调式支腿的长度，使平台主体的作业面保持水平；通信模块，所述控制模块通过通信模块与上位机进行通信。

【技术特征摘要】
1.一种用于勘探取样或原位测试的水下平台，其特征是，包括以下部件：平台主体，包括一作业面，用于安装水下勘探取样设备或原位测试设备；可调式支腿，有多个，安装在所述平台主体的四周；数据采集模块，包括用于测量作业面相对于水平面倾角的倾角传感器，以及用于测量可调式支腿压力值压力传感器；控制模块，分别与上述数据采集模块和可调式支腿相连接，控制模块接收倾角传感器和压力传感器的信号，并调节各可调式支腿的长度，使平台主体的作业面保持水平；通信模块，所述控制模块通过通信模块与上位机进行通信。2.根据权利要求1所述的水下平台，其特征是，所述平台主体包括可拆卸连接的平台基座和平台罩盖，所述平台基座的底板即为平台主体的作业面。3.根据权利要求2所述的水下平台，其特征是，所述平台基座为一长方体框架，所述平台罩盖为一四棱台形框架，平台罩盖上设有吊耳。4.根据权利要求1所述的水下平台，其特征是，所述可调式支腿由液压缸构成，液压缸的活塞杆向下延伸，活塞杆的下端设有桩靴。5.根据权利要求1所述的水下平台，其特征是，还包括与所述液压缸相连接的电液换向阀，所述电液换向阀与控制模块电连接。6.根据权利要求1所述的水下平台，其特征是，所述倾角传感器为双轴倾角传感器。7.根据权利要求1所述的水下平台，其特征是，还包括为...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建平，陈智勇，王年喜，张发栋，潘国忠，
申请(专利权)人：中交第三航务工程勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31