一种基于ROV的百米级深水环境的清淤装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种基于ROV的百米级深水环境的清淤装置及方法。基于ROV的百米级深水环境的清淤装置包括ROV主体，ROV主体上搭载有三维全景声呐识别系统和空气提升清淤系统，ROV主体能够固定于水工建筑物表面，三维全景声呐识别系统用于扫描水下环境，以确定ROV主体的固定位置，空气提升清淤系统对ROV主体固定位置的周边进行清淤。对比现有清淤方式，基于ROV的百米级深水环境的清淤装置设计更为轻便，可以灵活装卸，对狭小空间的深水清淤工作有一定帮助，同时ROV主体水下工作的优越性，能够代替传统人工下潜清淤，减少下潜成本、保障生命安全。保障生命安全。保障生命安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ROV的百米级深水环境的清淤装置及方法


[0001]本专利技术涉及水下清淤
，具体涉及一种基于ROV的百米级深水环境的清淤装置及方法。

技术介绍

[0002]我国江河大多含沙量高，水库、涵洞和河道在多年运行后，普遍存在不同程度的淤积，严重的淤积情况甚至会对水工建筑物的正常工作造成影响，例如闸门无法关闭、河床过度抬高等。同时，沉积淤泥累积了大量污染物，随时间推移容易释放到水体中带来二次污染。因此，淤积清理工作事关水工建筑物运行安全和水环境生态安全，是水工建筑物运行管理中亟待解决的重要问题。
[0003]近年来，我国虽在深水清淤工作方面取得了长足的进步，但是主要针对大型工程，清淤设备通常采用大型自航耙吸挖泥船或自航绞吸挖泥船等，施工时需要安装的设备繁多且体积较大，操作也较为复杂，对水体的扰动大，清淤成本较高，有时需要人工下潜。不适合在深水环境下在小范围或狭小空间如涵洞等处进行清淤工作，且无法达到便捷化、智能化、高效率、节能减排、环境保护等方面的要求。
[0004]因此，为了解决深水负压环境下的疏浚清淤工作问题，需要研发一种可实现深水环境无人下潜清淤工作，具有灵活轻便、绿色环保、节约成本、作业高效等优点，能够在常规清淤设备无法到达或作业处进行清淤工作，且可适应不同水深的工作环境的小型大吸力自动清淤设备。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于ROV的百米级深水环境的清淤装置及方法，以解决目前深水清淤领域成本大、操作难、受环境限制的问题。
[0006]本专利技术提供了一种基于ROV的百米级深水环境的清淤装置，包括ROV主体，ROV主体上搭载有三维全景声呐识别系统和空气提升清淤系统，ROV主体能够固定于水工建筑物表面，三维全景声呐识别系统用于扫描水下环境，以确定ROV主体的固定位置，空气提升清淤系统对ROV主体固定位置的周边进行清淤。
[0007]进一步地，ROV主体的底部搭载真空发生器及吸盘，真空发生器用于提供负压以在水工建筑物的平滑表面固定ROV主体；和/或ROV主体的底部搭载电磁底座，电磁底座用于提供磁力以在水工建筑物的金属结构的表面固定ROV主体。
[0008]进一步地，ROV主体的内部还搭载有自动压力补偿器和USBL定位系统，自动压力补偿器用于平衡深水环境带来的负压影响，USBL定位系统用以融合差分GPS信息、姿态航向信息来确定信标的绝对位置。
[0009]进一步地，三维全景声呐识别系统包括防水云台和双频多波束声呐头，双频多波束声呐头设置于防水云台上，防水云台能够升降旋转，双频多波束声呐头用于扫描水下环境以确定ROV主体的固定位置。
[0010]进一步地，空气提升清淤系统包括第一机械臂、第二机械臂、清淤头、铰刀，第一机械臂和第二机械臂转动连接于ROV主体的底座上，清淤头设置于第一机械臂上，铰刀设置于第二机械臂上。
[0011]进一步地，空气提升清淤系统还包括第一挡泥板和第二挡泥板，第二机械臂在铰刀的位置设置第一挡泥板，第一机械臂在清淤头的位置设置第二挡泥板。
[0012]进一步地，清淤头包括容纳体、高压供水管、压缩空气供气管、吸泥管，吸泥管设置于容纳体的中间位置，高压供水管和压缩空气供气管设置于容纳体的上，并且位于吸泥管的周边。
[0013]本专利技术还提供了一种基于ROV的百米级深水环境的清淤方法，基于ROV的百米级深水环境的清淤方法采用上述基于ROV的百米级深水环境的清淤装置，基于ROV的百米级深水环境的清淤方法包括：将搭载有三维全景声呐识别系统和空气提升清淤系统的ROV主体下潜至水工建筑物的深水近淤处；利用三维全景声呐识别系统的双频多波束声呐头对近淤处的水下环境进行扫描，以确定ROV主体的固定位置；根据ROV主体的固定位置，选择ROV主体的真空发生器及吸盘或电磁底座进行固定；操控空气提升清淤系统进行清淤处理。
[0014]进一步地，利用三维全景声呐识别系统的双频多波束声呐头对近淤处的水下环境进行扫描，已确定ROV主体的固定位置，包括：将扫描回波信号回传至水上设备，并生成水下三维全景图像；对比水工建筑物原设计图纸，识别区分水工建筑物及淤积物，以确定ROV主体的固定位置。
[0015]进一步地，操控空气提升清淤系统进行清淤处理包括：步骤S1，根据扫描步骤得到的淤积物可清理程度判定清淤工情，若淤积物较为坚硬、完整，则操控空气提升清淤系统的第二机械臂上的铰刀对淤积物进行破碎瓦解；若淤积物为散沙状，则直接进入步骤S2；步骤S2，操控空气提升清淤系统的第一机械臂上的清淤头发射高压水流将淤积物其进一步瓦解，形成泥水混合物；步骤S3，操控清淤头发射压缩空气，将泥水混合物压入清淤头的洗泥管内。
[0016]采用本专利技术中的基于ROV的百米级深水环境的清淤装置及方法有如下技术效果：一、ROV主体能够固定于水工建筑物表面，三维全景声呐识别系统用于扫描水下环境，以确定ROV主体的固定位置，空气提升清淤系统对ROV主体固定位置的周边进行清淤。对比现有清淤方式，基于ROV的百米级深水环境的清淤装置设计更为轻便，可以灵活装卸，对狭小空间的深水清淤工作有一定帮助，同时ROV主体水下工作的优越性，能够代替传统人工下潜清淤，减少下潜成本、保障生命安全。
[0017]二、深水清淤设备采用真空发生器吸盘吸附、电磁底座吸附两种固定方式，可根据实际需要进行调整，适用于绝大多数水工建筑物的清淤工作。ROV主体的自动压力补偿设置可在不同级别深水负压下保持正常工作，并通过设置空气压缩机排气量适应不同水深，扩大了装置的适用范围。
[0018]三、深水清淤设备运用三维全景声呐识别系统有效识别、精确区分水工建筑物结构与淤积体，且能判别淤积体的可清理程度，通过铰刀与清淤头结合的方式，多步骤、分层次瓦解水下建筑物表面的淤积物，并利用空气提升原理快速输送淤积粉碎物，具有作业高效、成本低廉、绿色环保的显著优势。
附图说明
[0019]图1为本专利技术提供的基于ROV的深水环境清淤装置的立体示意图；图2为图1的仰视示意图；图3为图1中第一机械臂和第二机械折叠状态的示意图；图4为图1中清淤头和第一机械臂的连接示意图；图5为清淤头的结构示意图；图6为基于空气提升原理运送淤积物时清淤管内流态示意图；图7为本专利技术提供的基于ROV的深水环境清淤方法的流程示意图；10、ROV主体；11、底座；111、容纳槽；12、水下螺旋推进器；13、真空发生器及吸盘；14、电磁底座；20、三维全景声呐识别系统；21、防水云台；22、双频多波束声呐头；30、空气提升清淤系统；31、第一机械臂；32、第二机械臂；33、清淤头；331、高压供水管；332、压缩空气供气管；333、软空气箱；34、铰刀；35、第一挡泥板；36、第二挡泥板；37、排泥管；371、吸泥段；372、混合段；38、固定带。
具体实施方式
[0020]为清楚地说明本专利技术的设计思想，下面结合示例对本专利技术进行说明。
[0021]为了使本领域的技术人员更好地理解本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ROV的百米级深水环境的清淤装置，其特征在于，包括ROV主体（10），所述ROV主体（10）上搭载有三维全景声呐识别系统（20）和空气提升清淤系统（30），所述ROV主体（10）能够固定于水工建筑物表面，所述三维全景声呐识别系统（20）用于扫描水下环境，以确定所述ROV主体（10）的固定位置，所述空气提升清淤系统（30）对所述ROV主体（10）固定位置的周边进行清淤。2.根据权利要求1所述的基于ROV的百米级深水环境的清淤装置，其特征在于，所述ROV主体（10）的底部搭载真空发生器及吸盘（13），所述真空发生器及吸盘（13）用于提供负压以在所述水工建筑物的平滑表面固定所述ROV主体（10）；和/或所述ROV主体（10）的底部搭载电磁底座（14），所述电磁底座（14）用于提供磁力以在所述水工建筑物的金属结构的表面固定所述ROV主体（10）。3.根据权利要求2所述的基于ROV的百米级深水环境的清淤装置，其特征在于，所述ROV主体（10）的内部还搭载有自动压力补偿器和USBL定位系统，所述自动压力补偿器用于平衡深水环境带来的负压影响，所述USBL定位系统用以融合差分GPS信息、姿态航向信息来确定信标的绝对位置。4.根据权利要求1所述的基于ROV的百米级深水环境的清淤装置，其特征在于，所述三维全景声呐识别系统（20）包括防水云台（21）和双频多波束声呐头（22），所述双频多波束声呐头（22）设置于所述防水云台（21）上，所述防水云台（21）能够升降旋转，所述双频多波束声呐头（22）用于扫描所述水下环境以确定所述ROV主体（10）的固定位置。5.根据权利要求1所述的基于ROV的百米级深水环境的清淤装置，其特征在于，所述空气提升清淤系统（30）包括第一机械臂（31）、第二机械臂（32）、清淤头（33）、铰刀（34），所述第一机械臂（31）和第二机械臂（32）转动连接于所述ROV主体（10）的底座上，所述清淤头（33）设置于所述第一机械臂（31）上，所述铰刀（34）设置于所述第二机械臂（32）上。6.根据权利要求5所述的基于ROV的百米级深水环境的清淤装置，其特征在于，所述空气提升清...

【专利技术属性】
技术研发人员：向衍，张凯，陈波，杨阳，潘振学，蒋景东，刘成栋，沈光泽，孟颖，詹小磊，陈伟楠，
申请(专利权)人：河海大学核工业井巷建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：