海洋风电场海底海缆快速敷设机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种海洋风电场海底海缆快速敷设机器人，该机器人，包括机器人本体，所述机器人本体的上方设置有用于控制其上下浮动的浮力调节机构，所述机器人本体的前进侧设置有用于深入泥沙开设沟槽的开槽机构，所述机器人本体的中部设置有用于在沟槽内敷设海缆的敷设机构，所述机器人本体的后侧设置有用于向沟槽内的海缆掩埋泥沙的掩埋机构，所述机器人本体的下方设置有履带行走机构，所述机器人本体上还设置有用于向其提供动力的推进机构。本发明专利技术海洋风电场海底海缆快速敷设机器人的功能齐全，机器人可实现开槽、敷设、掩埋的工作，大大的减少工作时间，提高工作效率和安全，实用性更强。用性更强。用性更强。

Submarine cable laying robot for offshore wind farm

【技术实现步骤摘要】
海洋风电场海底海缆快速敷设机器人


[0001]本专利技术涉及海洋装备的
，具体涉及一种海洋风电场海底海缆快速敷设机器人。

技术介绍

[0002]近几年，全球范围内开展进行节能减排运动，而风能作为最重要的几个可再生能源之一，风力发电自然得到了大力发展。其中，海上风力资源丰富，为了更好的利用这一资源，越来越多的海上风电场被建立。随之，也带来了一系列技术上的难题，例如海底电缆的敷设。
[0003]海底电缆的敷设，远比陆地上的电缆敷设要多难得多。海上作业需要克服大风、深水、激流、浓雾、穿越五大困难，再加上海上天气多变、风浪大、海底能见度低，大大增加了海缆敷设的难度。目前，在国内沿海海上风电项目海缆施工过程中，主要采用“边敷边埋”冲埋式埋设犁施工法——通过埋设犁(水力开沟机)泵送高压水，在海底冲出一条沟槽的同时，将海缆平铺下去，然后利用在潮汐作用下海床面自行回填(必要时采取压盖保护施工)。主要施工步骤包括:埋深施工船锚泊就位
→
缆盘内电缆提升
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电缆放入甲板入水槽
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电缆放入埋设机腹部
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投放埋设机至海床面
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牵引施工船敷埋电缆
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回收埋设机至船甲板
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终端登陆升压站/换流站平台。但该方法的施工限制因素较多，而且施工风险大。随着海上风电项目的发展，长距离的海缆敷设项目也越多，现有的施工方法很难保证其施工质量和安全，改进现有的施工方法是目前亟需解决的问题。
[0004]另外，随着风电场的建设，近海岸区的风电场已经接近饱和，这也迫使风电场的建设逐渐走向深海区。随之，海缆的铺设长度也大大增加，由单回路长度10km逐渐发展到100km，在增加工作难度的同时也大大增加了作业工时。反观实际情况，现有的船机设备水平和地质，仅在海况条件良好的情况下才能施工，而每年满足这一条件的时间并不多。以广东阳江施工项目为例，每年的施工窗口期仅在6、7月份之后到10月底前，而这个时期恰是台风频繁登陆的季节，导致作业天数进一步缩短。
[0005]目前，海上风电场的建立，如果施工效率低、项目施工时间长，会造成巨大的经济损失。因此，在保证电缆敷设的安全和质量的前提下，提高敷设效率是十分有必要的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述
技术介绍
的不足，提供一种海洋风电场海底海缆快速敷设机器人，具备水下作业和海缆快速敷设的能力，有效的提高海缆敷设的安全性和质量。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所设计的一种海洋风电场海底海缆快速敷设机器人，包括机器人本体，所述机器人本体的上方设置有用于控制其上下浮动的浮力调节机构，所述机器人本体的前进侧设置有用于深入泥沙开设沟槽的开槽机构，所述机器人本体的中部设置有用于在沟槽内敷设海缆的敷设机构，所述机器人本体的后侧设置有用于向沟槽内的海缆掩埋泥沙的掩埋机构，所述机器人本体的下方设置有履带行走机构，所述机器人本体上
还设置有用于向其提供动力的推进机构。
[0008]进一步地，所述浮力调节机构包括浮力层和浮力调节装置，所述浮力层设置在机器人本体的顶部，所述浮力调节装置用于对浮力层加热以使得其膨胀提供浮力。
[0009]进一步地，所述开槽机构包括螺旋开槽装置、开槽电机以及开槽电动推杆；
[0010]所述螺旋开槽装置呈锥形状，所述螺旋开槽装置的外壁环绕设置有若干圈螺旋刀片；所述开槽电机设置在螺旋开槽装置的顶部用于驱动其旋转；
[0011]所述开槽电动推杆通过若干个安装杆安装在机器人本体的前进侧，所述开槽电动推杆的驱动端连接开槽电机的顶端用于驱动螺旋开槽装置和开槽电机上下移动。
[0012]进一步地，所述敷设机构包括海缆输送装置、输送装置电机、电动推杆以及双面犁；
[0013]所述海缆输送装置包括用于夹持输送海缆的主动轮和从动轮，所述主动轮与从动轮之间设置有用于夹持海缆的夹持空间；所述主动轮安装于设置在双面犁下方的支撑柱上，所述从动轮上设置有连杆；所述连杆的一端与从动轮转动连接，所述连杆的另一端与支撑柱铰接；所述连杆与支撑柱之间连接有压紧弹簧；
[0014]所述输送装置电机用于驱动主动轮旋转与从动轮夹持配合以输送海缆；所述电动推杆的上端安装在机器人本体上，所述电动推杆的下端与双面犁连接；所述双面犁设置在主动轮的上方，且双面犁的侧壁向下延伸至主动轮的两侧。
[0015]进一步地，所述机器人本体的上方设置有用于供海缆贯穿通过的海缆导管，所述海缆导管的两侧设置有用于引导海缆的海缆导轮；所述机器人本体内设置有若干个密封舱。
[0016]进一步地，所述海缆导管设置在敷设机构的上方，所述海缆导管内贯穿通过的海缆向下延伸穿过敷设机构的主动轮与从动轮之间的夹持空间。
[0017]进一步地，所述掩埋机构包括掩埋转轮和掩埋电机，所述掩埋电机设置在机器人本体的后侧用于驱动掩埋转轮转动以带动泥沙落入沟槽内部掩埋海缆。
[0018]进一步地，所述履带行走机构包括履带主动轮、履带从动轮、履带以及履带电机；所述履带电机用于驱动履带主动轮转动，所述履带主动轮通过履带带动履带从动轮转动。
[0019]再进一步地，所述推进机构包括垂向推进器和水平推进器，所述垂向推进器设置在机器人本体的顶部用于驱动其上浮与下潜；所述水平推进器设置在机器人本体的中部用于驱动其水平移动。
[0020]更进一步地，所述机器人本体的前进侧设置有前置摄像头，所述机器人本体的后侧设置有后置摄像头和探照灯。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0022]其一，本专利技术海洋风电场海底海缆快速敷设机器人的功能齐全，机器人只需按照预定的轨迹行驶一遍即可实现开槽、敷设、掩埋的工作，大大的减少工作时间，提高工作效率和安全，实用性更强。
[0023]其二，本专利技术的开槽方式采用的方式是电动旋转开槽，相比较传统的高压水枪开槽，具有效率高、不会至水浑浊等优点，开槽后即可敷设海缆，而且能有效的减少泥沙的飞溅，提高可见度，保证施工顺利进行。
[0024]其三，本专利技术的海缆并未直接由机器人附带，而是放置在DP船上，在铺设过程中，
海缆穿过海缆导管，然后再穿过海缆输送装置，输送装置电机带动主动轮转动，从动轮提供压力，保证海缆平稳的输送。海缆敷设装置装备电动推杆，在敷设时直接将海缆输送装置置于沟槽底部，更好的实现海缆的敷设。
[0025]其四，本专利技术的敷设机构中，不仅考虑敷设的位置，直接将海缆敷设在槽道底部，而且设置双面犁，清理槽道覆盖的泥沙，又可以保护海缆输送装置的主动轮不被卡死。
[0026]其五，本专利技术直接在机器人的后面安装掩埋装置，每个掩埋转轮都是向内旋转的，布置在槽道的两边，转轮转动时，将开槽时的泥沙再次推入槽道，掩埋海缆，能有效地减少工作时间，提高了敷设的效率。
[0027]其六，本专利技术的机器人具有两套动力系统，分别是推进机构和履带行走机构，垂向推进器为机器人的上浮和下潜提供动力，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋风电场海底海缆快速敷设机器人，其特征在于：包括机器人本体(1)，所述机器人本体(1)的上方设置有用于控制其上下浮动的浮力调节机构(2)，所述机器人本体(1)的前进侧设置有用于深入泥沙开设沟槽的开槽机构(3)，所述机器人本体(1)的中部设置有用于在沟槽内敷设海缆的敷设机构(4)，所述机器人本体(1)的后侧设置有用于向沟槽内的海缆掩埋泥沙的掩埋机构(5)，所述机器人本体(1)的下方设置有履带行走机构(6)，所述机器人本体(1)上还设置有用于向其提供动力的推进机构(7)。2.根据权利要求1所述的海洋风电场海底海缆快速敷设机器人，其特征在于：所述浮力调节机构(2)包括浮力层(2.1)和浮力调节装置(2.2)，所述浮力层(2.1)设置在机器人本体(1)的顶部，所述浮力调节装置(2.2)用于对浮力层(2.1)加热以使得其膨胀提供浮力。3.根据权利要求1所述的海洋风电场海底海缆快速敷设机器人，其特征在于：所述开槽机构(3)包括螺旋开槽装置(3.1)、开槽电机(3.2)以及开槽电动推杆(3.3)；所述螺旋开槽装置(3.1)呈锥形状，所述螺旋开槽装置(3.1)的外壁环绕设置有若干圈螺旋刀片；所述开槽电机(3.2)设置在螺旋开槽装置(3.1)的顶部用于驱动其旋转；所述开槽电动推杆(3.3)通过若干个安装杆(3.4)安装在机器人本体(1)的前进侧，所述开槽电动推杆(3.3)的驱动端连接开槽电机(3.2)的顶端用于驱动螺旋开槽装置(3.1)和开槽电机(3.2)上下移动。4.根据权利要求1或2或3所述的海洋风电场海底海缆快速敷设机器人，其特征在于：所述敷设机构(4)包括海缆输送装置(4.1)、输送装置电机(4.2)、电动推杆(4.3)以及双面犁(4.4)；所述海缆输送装置(4.1)包括用于夹持输送海缆(14)的主动轮(4.11)和从动轮(4.12)，所述主动轮(4.11)与从动轮(4.12)之间设置有用于夹持海缆(14)的夹持空间；所述主动轮(4.11)安装于设置在双面犁(4.4)下方的支撑柱(4.13)上，所述从动轮(4.12)上设置有连杆(4.14)；所述连杆(4.14)的一端与从动轮(4.12)转动连接，所述连杆(4.14)的另一端与支撑柱(4.13)铰接；所述连杆(4.14)与支撑柱(4.13)之间连...

【专利技术属性】
技术研发人员：余文曌，陈晓东，杨凌，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：