一种用于海床式静力触探装置的自动平衡系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于海床式静力触探装置的自动平衡系统，包括固定于静力触探装置底部侧面的自动平衡脚架，该自动平衡脚架包括缓冲液压缸、梁和足板；所述梁的一端与静力触探装置的侧面铰接，另一端铰接有足板，所述缓冲液压缸的一端与梁的上表面铰接，另一端与静力触探装置的侧面铰接。与传统海床式静力触探装置相比，本发明专利技术解决了传统触探装置在下放到海底时对海底会造成冲击，对被测软土造成一定的扰动以及由于海底状况复杂导致的测试过程中传统触探装置的倾斜问题。具有自动、快速、便捷的特点，有效提高了海底原位静力触探测试所得数据的可靠性，为海洋工程勘察与设计提供了更为准确的资料。

Automatic balance system for seabed type static sounding device

The invention discloses an automatic balancing system for seabed type static sounding device, including automatic balancing tripod fixed on the bottom side of the static sounding device, the automatic balancing tripod comprises a buffer cylinder, beam and footplate; end with static penetration device of the beam side of the hinge, the other end is hinged with a foot plate hinge on the surface of one end of the buffer of the hydraulic cylinder and the beam, the side of the other end is hinged with the static sounding device. Compared with the traditional seabed type static sounding device, the invention solves the problem that the traditional sounding device on the bottom of the sea in the sea will cause a certain impact, disturbance and tilt due to the traditional penetration testing process complexity of the seabed conditions caused by the device to be measured in soft soil. The utility model has the advantages of automatic, fast and convenient, and effectively improves the reliability of the data obtained by the in-situ static cone penetration test, and provides more accurate information for the investigation and design of the marine engineering.

【技术实现步骤摘要】
一种用于海床式静力触探装置的自动平衡系统
本专利技术公开了一种用于海床式静力触探装置的自动平衡系统，属于海洋工程勘察设备领域，改进了传统的海床式静力触探装置。
技术介绍
随着近年来海洋工程开发的不断发展，海洋工程逐渐由近海、浅海向远海、深海转变，于此同时海洋工程的规模也不断增大。这对海洋工程设计时土的承载能力，特别是循环荷载效应影响的勘测提出了更高的要求。通常，深海沉积的软土有着抗剪强度低、灵敏度高、表面强度低(<20kPa)和抗剪强度随着深度的增加而增加(1～2kPa/m)的特点。这导致取得优质土样进行室内试验非常困难且成本较高，使得设计参数的确定更多地依赖于现场原位经理触探测试所得到的数据。静力触探试验是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入土中，通过量测系统测试土的锥尖阻力、侧壁摩阻力等，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等，静力触探技术至今已有80多年的历史。国际上广泛应用静力触探，部分或全部代替了工程勘察中的钻探和取样。传统海床式静力触探装置在下放到海底时对海底会造成冲击，对被测软土造成一定的扰动，影响测试结果。且海底状况错综复杂，在测试过程中传统触探装置难以保持垂直状态，导致探杆倾斜插入土体，影响测试结果。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术主要针对传统海床式静力触探装置在下放到海底时对海底会造成冲击，对被测软土造成一定的扰动以及由于海底状况复杂导致的测试过程中传统触探装置倾斜的问题，提供了一种一种用于海床式静力触探装置的自动平衡系统。技术方案：本专利技术提供了一种用于海床式静力触探装置的自动平衡系统，包括固定于静力触探装置底部侧面的自动平衡脚架，该自动平衡脚架包括缓冲液压缸、梁和足板；所述梁的一端与静力触探装置的侧面铰接，另一端铰接有足板，所述缓冲液压缸的一端与梁的上表面铰接，另一端与静力触探装置的侧面铰接。作为改进，所述自动平衡系统还包括固定在静力触探装置内部的探杆、测斜仪和数据采集仪，所述数据采集仪通过数据线与探杆、测斜仪以及位于自平衡脚架中的缓冲液压缸连接，并且其外部由防水外壳包覆，于其一侧设置防水接口，内部设置数据处理芯片及与之相连的数据存贮器，底面设置有电源。作为优选，所述防水外壳采用不锈钢制外壳，厚度1cm，最大抵抗水压20MPa；并且其一侧设置防水接口与数据处理芯片相连，进行原位测试时封闭，设备上岸后可打开，与外部设备连接进行数据提取。作为优选，所述测斜仪的顶角测量范围为0°～15°，测量精度为±0.1°，顶角分辨率为0.01°。作为优选，所述缓冲液压缸和梁分别通过第一铰链和第二铰链与静力触探装置的侧面铰接，所述第一铰链位于第二铰链正上方，并且它们之间距离设置为10～20cm。作为优选，所述自动平衡脚架的数量为3支或4支，采用3支自动平衡脚架时，各脚架之间夹角为120；采用4支自动平衡脚架时，各脚架之间夹角为90°。作为优选，所述缓冲液压缸工作压力为7～21MPa，缸内径5～10cm，最大运行速度0.5m/s，行程0.5～1m，能够有效缓冲装置下放到海底时的冲击。作为优选，所述梁采用不锈钢制，表面喷涂防锈材料，长度1.5～2.5m。作为优选，所述足板采用不锈钢制，表面喷涂防锈材料，长度0.5～1m，宽0.2～0.5m，前端翘起，底部设有摩擦纹。数据采集仪通过数据线与探杆、测斜仪以及缓冲液压缸连接，能够采集并处理探杆贯入海底所得一系列数据以及设备的倾斜角数据，并存储于数据存贮器。分析得到的设备倾斜角数据，控制缓冲液压缸伸缩以改变自动平衡脚架与海床式静力触探装置夹角，从而使海床式静力触探装置达到垂直状态。技术效果：与传统海床式静力触探装置相比，本专利技术解决了传统触探装置在下放到海底时对海底会造成冲击，对被测软土造成一定的扰动以及由于海底状况复杂导致的测试过程中传统触探装置倾斜的问题。具有自动、快速、便捷的特点，有效提高了海底原位静力触探测试所得数据的可靠性，为海洋工程勘察与设计提供了更为准确的资料。附图说明图1为本专利技术用于海床式静力触探装置的自动平衡系统的结构示意图；图2为自动平衡脚架的结构示意图；图3为梁的结构示意图；图4为足板的结构示意图；图5为数据采集仪的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。实施例1如图1、2、3和4所示，本专利技术用于海床式静力触探装置的自动平衡系统，主要组成部分包括固定于静力触探装置2底部侧面的自动平衡脚架1。该自动平衡脚架1包括缓冲液压缸6、梁7和足板8；梁7的一端通过第二铰链9b与静力触探装置2的侧面铰接，另一端通过第四铰链9d与足板8铰接，缓冲液压缸6的一端通过第三铰链9c与梁7的上表面铰接，另一端通过第一铰链9a与静力触探装置2的侧面铰接，第一铰链9a位于第二铰链9b正上方，并且它们之间距离设置为10～20cm。采用3支或4支自动平衡脚架1通过铰链9a和9b等距地固定在海床式静力触探装置2底部，采用3支自动平衡脚架1时，各脚架之间夹角为120°；采用4支自动平衡脚架1时，各脚架之间夹角为90°。缓冲液压缸6工作压力为7～21MPa，缸内径5～10cm，最大运行速度0.5m/s；行程0.5～1m，能够有效缓冲装置下放到海底时的冲击。梁7采用不锈钢制，表面喷涂防锈材料，长度1.5～2.5m。足板8采用不锈钢制，表面喷涂防锈材料，长度0.5～1m，宽0.2～0.5m，前端翘起，底部设有摩擦纹。采用上述自动平衡系统，能够有效解决传统触探装置在下放到海底时对海底造成冲击，并对被测软土造成一定的扰动的问题。实施例2在实施例1自动平衡系统的基础上，本专利技术做了进一步改进，具体如下：如图1和图5所示，该自动平衡系统还包括固定在海床式静力触探装置2内部的探杆3、测斜仪4和数据采集仪5。数据采集仪5固定在海床式静力触探装置2内部，通过数据线与探杆3和测斜仪4连接，并与位于自平衡脚架1中的缓冲液压缸6连接。其中测斜仪4的顶角测量范围为0°～15°；测量精度为±0.1°；顶角分辨率为0.01。数据采集仪5外部由防水外壳10包覆，并于其一侧设置防水接口11；数据采集仪5内部设置数据处理芯片12及与之相连的数据存贮器13。数据采集仪5底部设置电源14。防水外壳10采用不锈钢制，厚度1cm，最大抵抗水压20MPa；其一侧设置防水接口11与数据处理芯片12相连，进行原位测试时封闭，设备上岸后可打开，与外部设备连接进行数据提取。数据采集仪5通过数据线与探杆3和测斜仪4连接，能够采集并处理探杆贯入海底所得一系列数据以及设备的倾斜角数据，并存储于数据存贮器13。分析得到的设备倾斜角数据，控制缓冲液压缸6伸缩以改变自动平衡脚架1与海床式静力触探装置2夹角，从而使海床式静力触探装置2达到垂直状态。采用上述自动平衡系统，不但能够有效解决传统触探装置在下放到海底时对海底造成冲击，并对被测软土造成一定的扰动的问题，而且还能解决由于海底状况复杂导致的测试过程中传统触探装置倾斜的问题。本专利技术用于海床式静力触探装置的自动平衡系统的使用方法如下：将海床式静力触探装置2由测试船或海上平台通过缆绳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于海床式静力触探装置的自动平衡系统，其特征在于，包括固定于静力触探装置(2)底部侧面的自动平衡脚架(1)，该自动平衡脚架(1)包括缓冲液压缸(6)、梁(7)和足板(8)；所述梁(7)的一端与静力触探装置(2)的侧面铰接，另一端铰接有足板(8)，所述缓冲液压缸(6)的一端与梁(7)的上表面铰接，另一端与静力触探装置(2)的侧面铰接。

【技术特征摘要】
1.一种用于海床式静力触探装置的自动平衡系统，其特征在于，包括固定于静力触探装置(2)底部侧面的自动平衡脚架(1)，该自动平衡脚架(1)包括缓冲液压缸(6)、梁(7)和足板(8)；所述梁(7)的一端与静力触探装置(2)的侧面铰接，另一端铰接有足板(8)，所述缓冲液压缸(6)的一端与梁(7)的上表面铰接，另一端与静力触探装置(2)的侧面铰接。2.根据权利要求1所述的海床式静力触探装置的自动平衡系统，其特征在于，所述自动平衡系统还包括固定在静力触探装置(2)内部的探杆(3)、测斜仪(4)和数据采集仪(5)，所述数据采集仪(5)通过数据线与探杆(3)、测斜仪(4)以及位于自平衡脚架(1)中的缓冲液压缸(6)连接，并且其外部由防水外壳(10)包覆，于其一侧设置防水接口(11)，内部设置数据处理芯片(12)及与之相连的数据存贮器(13)，底面设置有电源(14)。3.根据权利要求2所述的海床式静力触探装置的自动平衡系统，其特征在于，所述防水外壳(10)采用不锈钢制外壳，厚度1cm，最大抵抗水压20MPa；并且其一侧设置防水接口(11)与数据处理芯片(12)相连。4.根据权利要求2所述的海床式静力触探装置的自动平衡系统，其特征在于，所述测斜仪(4)的顶角测量范围为0°～15...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭鹏，蔡国军，夏涵，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32