本发明专利技术涉及一种巡航式水下激光切割装置和方法，包括壳体，壳体内设置有切割系统设备舱、升潜舱、供气设备舱和导流舱，导流舱围绕在切割系统设备舱的四周，导流舱内部安装有主螺旋桨，导流舱的后端安装有活动百叶，切割系统设备舱内设置有激光器和超声波发生装置，切割系统设备舱的端部安装有红外传感器和夜视摄像仪，升潜舱中开有压载水舱，压载水舱上设置有压载水舱底部阀门和压载水舱顶部阀门，供气设备舱内设置有高压气罐组，压载水舱底部阀门和压载水舱顶部阀门与所述压缩机气路连接。本发明专利技术利用超声波作为熔渣清理手段，利用舱体与螺旋桨进行导流，通过调整压载水舱内气体与海水比例实现下潜上浮，以到达作业区域并处于合适的切割角度。适的切割角度。适的切割角度。
A cruise underwater laser cutting device and method
【技术实现步骤摘要】
一种巡航式水下激光切割装置和方法
[0001]本专利技术涉及激光切割
，具体地说，涉及一种巡航式水下激光切割装置和方法。
技术介绍
[0002]在海洋环境中，许多设施均处于海平面以下，这些设施需要切割处理时往往人员难以到达且切割条件严苛。在传统的水下切割方法中，水下氧火焰切割和水下电弧氧切割都以气体为介质，必然要产生大量气泡，大大降低了水下可见度，增加了切割中的困难。随着科技的进步，水下切割技术也愈来愈多需满足如切割速度快．效率高，具有较高的切割质量，热影响区小，切割工件无变形等要求而这些也正是激光切割的长处。但传统的激光切割机都需惰性气体进行熔渣清理，况且高能激光在水下进行切割时也会产生大量气泡，这并不符合海洋环境中提高切割能见度的需求，且在海洋环境中往往伴随着水下设施复杂、航行路线曲折等情况，作业人员往往需要借助船只或潜水器寻找作业区域，故为排除此类因素，设计出一种巡航式水下激光切割装置。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种巡航式水下激光切割装置和方法，使用激光切割实现海洋环境水下切割工作的同时，利用超声波作为熔渣清理手段，以避免气体激光切割过程中产生的空泡对可视性的影响，并且进一步利用舱体与螺旋桨进行导流，以避免高能激光在水下进行切割时产生大量气泡影响可视性，同时通过调整压载水舱内气体与海水比例实现下潜上浮，并由螺旋桨和平衡水舱对设备水下姿态进行调节和巡航推进，以到达作业区域并处于合适的切割角度。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种巡航式水下激光切割装置，包括壳体，所述壳体内设置有切割系统设备舱、升潜舱、供气设备舱和导流舱，所述导流舱围绕在所述切割系统设备舱的四周，所述导流舱内部安装有主螺旋桨，所述导流舱的后端安装有活动百叶，所述切割系统设备舱内设置有激光器和超声波发生装置，所述切割系统设备舱的端部安装有红外传感器和夜视摄像仪，所述升潜舱中开有压载水舱，所述压载水舱上设置有压载水舱底部阀门和压载水舱顶部阀门，所述供气设备舱内设置有高压气罐组，所述高压气罐组通过管路与压缩机连接，所述压载水舱底部阀门和压载水舱顶部阀门与所述压缩机气路连接。
[0005]上述方案中，所述激光器和超声波发生装置在切割系统设备舱内部，并通过防水端盖隔绝外部水域，所述防水端盖上开有红外传感器孔位并内置红外传感器，用于确定切割区域是否完成切割作业目标，在激光器与超声波发生装置投影位置分别开有激光透射孔和超声端子安装孔，并在其上分别加装保护镜和密封圈，所述激光器透过保护镜对待加工表面进行切割作业，所述超声波发生装置透过密封圈伸出防水端盖之外，通过发出超声波清除激光切割过程中产生的熔渣。
[0006]上述方案中，所述升潜舱中还设置有前平衡水舱和后平衡水舱，所述前平衡水舱上开有前平衡水舱底部阀门、前平衡水舱顶部阀门，所述后平衡水舱上开有后平衡水舱底部阀门和后平衡水舱顶部阀门，所述前平衡水舱底部阀门、所述前平衡水舱顶部阀门、所述后平衡水舱底部阀门和所述后平衡水舱顶部阀门均与所述压缩机气路连接。
[0007]上述方案中，所述壳体的两侧对称布置有可轴向旋转的姿态平衡螺旋桨，通过实时改变姿态平衡螺旋桨的角度及转速以应对海洋环境不同洋流状况对设备姿态的干扰，配合前平衡水舱和后平衡水舱保证设备具有平稳的工作路线，必要时也可配合压载水舱进行升潜位置的调整。
[0008]上述方案中，所述壳体的两侧对称布置有横向螺旋桨，所述横向螺旋桨连通导流舱和外界水域，用于实现设备的横向移动，以满足设备横向路径激光切割的需求，同时在切割过程中可通过导流舱实现一定的切割气泡导流任务。
[0009]上述方案中，所述供气设备舱和所述切割系统设备舱之间设置有电控单元。
[0010]上述方案中，所述导流舱在前端面安装有过滤网以过滤大型颗粒杂质，所述主螺旋桨外安装有防护端盖，以保护设备。
[0011]上述方案中，所述供气设备舱由供气设备舱盖密封保护，在设备维护时可打开供气设备舱盖进行压缩机和高压气罐组的检修。
[0012]上述方案中，所述电控单元加装有电控舱盖，线束和电控舱盖上的快插将电能供给至整个设备，同时线束内的信号线路将电控单元采集到的设备状态、夜视摄像仪和红外传感器的图像传输至地面操作人员。
[0013]本专利技术还提供了一种利用巡航式水下激光切割装置进行激光切割的方法，包括：S1：通过电控单元检查高压气罐组气体是否充足，不足则打开供气设备舱盖进行充气，直至电控单元显示达到一次作业所需气量；S2：将设备投放至作业区域附近海面，控制电控单元打开压载水舱底部阀门和压载水舱顶部阀门海水灌入压载水舱设备总体密度升高，姿态平衡螺旋桨开始工作使设备平稳下潜至作业区域深度；S3：活动百叶开启，主螺旋桨和横向螺旋桨开始工作，通过电控单元参考夜视摄像仪采集的水下图像，调节主螺旋桨和横向螺旋桨转速与方向，使设备航行到达作业区附近；S4：电控单元调节前平衡水舱底部阀门、前平衡水舱顶部阀门、后平衡水舱底部阀门和后平衡水舱顶部阀门开闭，并配合压缩机对前平衡水舱和后平衡水舱进行供气调节，使设备处于平衡状态并保持合适的工作倾角；S5：激光器和超声波发生装置打开，试切割开始，通过电控单元调控激光工作参数，夜视摄像仪观测到大量气泡产生即说明激光工作参数为有效切割参数；S6：活动百叶关闭，主螺旋桨保持开启，切割气泡被导流至导流舱，视野阻碍减少，并可通过夜视摄像仪和红外传感器观测作业区切割状态；S7：调节两侧横向螺旋桨的转速，使设备横向移动从而完成路径切割；S8：切割任务完成，活动百叶打开，主螺旋桨反转，设备退回可上浮海域，使压载水舱底部阀门处于开启状态，压载水舱顶部阀门处于关闭状态，压缩机将高压气罐组中的气体注入压载水舱将海水排出，设备总体密度降低，上浮至海面，进行设备回收。
[0014]本专利技术的有益效果：（1）通过压载水舱、螺旋桨和夜视仪的配合，能有效应对复杂多变的水下环境，快速到达作业区域；（2）超声波发生器与激光切割相结合可以实现减少切割气泡的同时对激光切割熔道进行清理；（3）对气泡进行导流能有效降低激光切割时在水中产生的大量气泡空泡对可视性的影响；（4）激光切割具有较高的切割质量，无需辅助化学
试剂，不产生有害物质，绿色环保。
附图说明
[0015]图1为本专利技术装置其中一个角度的轴测图。
[0016]图2为本专利技术装置另外一个角度的轴测图。
[0017]图3为本专利技术装置的剖视图。
[0018]图4为本专利技术装置中升潜舱的底部结构示意图。
[0019]图中：1.升潜舱，2.防水端盖，3.红外传感器孔位，4.透射孔，5.超声端子安装孔，6.过滤网，7.夜视摄像仪，8.壳体，9.电控舱盖，10.快插，11.线束，12.供气设备舱盖，13.姿态平衡螺旋桨，14.后平衡水舱顶部阀门，15.活动百叶，16.横向螺旋桨，17.压载水舱顶部阀门，18.前平衡水舱顶部阀门，19.防护端盖，20.主螺旋桨，21.后平衡水舱底部阀门，22.压载水舱底部阀门，23.前平衡本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种巡航式水下激光切割装置，包括壳体(8)，其特征在于，所述壳体(8)内设置有切割系统设备舱（29）、升潜舱(1)、供气设备舱（24）和导流舱（35），所述导流舱（35）围绕在所述切割系统设备舱（29）的四周，所述导流舱（35）内部安装有主螺旋桨（20），所述导流舱（35）的后端安装有活动百叶（15），所述切割系统设备舱（29）内设置有激光器（28）和超声波发生装置（30），所述切割系统设备舱（29）的端部安装有红外传感器（31）和夜视摄像仪(7)，所述升潜舱(1)中开有压载水舱(33)，所述压载水舱（33）上设置有压载水舱底部阀门（22）和压载水舱顶部阀门（17），所述供气设备舱（24）内设置有高压气罐组(25)，所述高压气罐组(25)通过管路与压缩机(26)连接，所述压载水舱底部阀门（22）和压载水舱顶部阀门（17）与所述压缩机(26)气路连接。2.根据权利要求1所述的一种巡航式水下激光切割装置，其特征在于，所述激光器（28）和超声波发生装置（30）在切割系统设备舱（29）内部，并通过防水端盖（2）隔绝外部水域，所述防水端盖（2）上开有红外传感器孔位（3）并内置红外传感器（31），用于确定切割区域是否完成切割作业目标，在激光器（28）与超声波发生装置（30）投影位置分别开有激光透射孔（4）和超声端子安装孔（5），并在其上分别加装保护镜（37）和密封圈（36），所述激光器（28）透过保护镜（37）对待加工表面进行切割作业，所述超声波发生装置（30）透过密封圈（36）伸出防水端盖（2）之外，通过发出超声波清除激光切割过程中产生的熔渣。3.根据权利要求1所述的一种巡航式水下激光切割装置，其特征在于，所述升潜舱(1)中还设置有前平衡水舱（32）和后平衡水舱（34），所述前平衡水舱（32）上开有前平衡水舱底部阀门（23）、前平衡水舱顶部阀门（18），所述后平衡水舱（34）上开有后平衡水舱底部阀门（21）和后平衡水舱顶部阀门（14），所述前平衡水舱底部阀门（23）、所述前平衡水舱顶部阀门（18）、所述后平衡水舱底部阀门（21）和所述后平衡水舱顶部阀门（14）均与所述压缩机(26)气路连接。4.根据权利要求3所述的一种巡航式水下激光切割装置，其特征在于，所述壳体（8）的两侧对称布置有可轴向旋转的姿态平衡螺旋桨（13），通过实时改变姿态平衡螺旋桨（13）的角度及转速以应对海洋环境不同洋流状况对设备姿态的干扰，配合前平衡水舱（32）和后平衡水舱（34）保证设备具有平稳的工作路线，必要时也可配合压载水舱（33）进行升潜位置的调整。5.根据权利要求3或4所述的一种巡航式水下激光切割装置，其特征在于，所述壳体（8）的两侧对称布置有横向螺旋桨（16），所述横向螺旋桨（16）连通导流舱（35）和外界水域，用于实现设备的横向移动，以满足设备横向路径激光切割的需求，同时在切割过程中可通过导流舱（35）实现一定的切割气泡导流任务。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：马平川，任旭东，顾嘉阳，罗春晖，罗忠森，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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