【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桶式基础结构沉贯控制。
技术介绍
1、桶式基础结构(尤其是混凝土桶式基础结构和钢圆桶式基础结构在海上沉放安装沉放控制)一般分为水上部分和水下部分，用于支撑海上建筑物等结构(如海岸堆场、风电塔筒和海上发电机等设施)，水下基础结构分独立的单桶(仓)结构和多桶(仓)复合体结构，桶(仓)以下简称桶。由于每个桶所受的桶体端部阻力和摩擦力不同，结构体上工作面各点水平改变是不一样的，各桶调整又相互影响和干扰的，给构件的水平调整带来困难；海底地层不均匀性，洋流和海浪作用，以及施工不确定性等因素施工过程中可能发生倾斜，若不及时采取调平等措施，结构体倾斜角度逐渐变大，最终会导致基础结构不能下沉，安装失败，因此，在施工过程中需要对桶体姿态进行监控，实时调整姿态；桶体作为基础结构，对承载力有较高要求，如果承载力不够，轻者会产生基础结构体会产生较大的沉降位移，影响到水上部分结构体的变形、位移等问题，严重的话会导致结构体倾覆严重事件，需要对桶内压差进行控制。
2、综上所述，需要开发一套桶式基础结构沉贯系统和设计精准控制算法，对桶式基础结构进行精准定位，在安装过程中姿态进行实时调整、控制，提高安装精度，并控制好桶内外压差满足桶式基础结构承载力的要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供桶式基础结构沉贯系统及控制方法，实现桶式基础结构安装过程中的定位、姿态调整。
2、实现上述目的的技术方案是：
3、桶式基础结构沉贯系统，连接至少设有一个仓室的桶式基础结构，
4、与所述桶式基础结构的各仓室一一对应，分别进行注水和排水的各水下执行机构；
5、用于对桶式基础结构姿态进行测量和调整，并控制所述水下执行机构动作的水上控制机构。
6、优选的，所述水下执行机构包括：t形的桶式基础结构对接口、排水比例调节阀、进水比例调节阀、第一三通管、第二三通管、进水截止阀、排水截止阀、深海流量计、深海潜水泵、压力传感器和水下连接器；
7、所述桶式基础结构对接口的第一端连通桶式基础结构的仓室，第二端和第三端分别连接所述进水比例调节阀的排水口和所述排水比例调节阀的进水口；
8、所述第一三通管的第一端连接所述排水比例调节阀的出水口，第二端连接所述进水截止阀的出水口，第三端连接所述深海流量计的进口；
9、所述深海流量计的出口通过管道连接所述深海潜水泵的进水口；
10、所述第二三通管的第一端连接所述深海潜水泵的出水口，第二端连接所述排水截止阀的进口，第三端连接所述进水比例调节阀的进水口；
11、所述进水截止阀的进水口以及所述排水截止阀的排水口分别连通外部；
12、所述压力传感器安装在桶式基础结构对接口的管道上，用于测量管内压力；
13、所述水下连接器电连接所述排水比例调节阀、进水比例调节阀、进水截止阀、排水截止阀、深海流量计、深海潜水泵和压力传感器。
14、优选的，所述水上控制机构包括设置在桶式基础结构上的控制器、倾斜仪、控制箱连接器、水压传感器和贯入深度测量仪，
15、所述控制箱连接器通过水下复合电缆电连接所述水下连接器；
16、所述控制器电连接所述控制箱连接器；
17、所述倾斜仪、水压传感器和贯入深度测量仪均电连接所述控制器。
18、优选的，所述水上控制机构包括外接电源的供电端子、交流器和深海潜水泵电流传感器，
19、所述供电端子、交流器、深海潜水泵电流传感器和控制箱连接器串联；
20、所述控制器电连接所述交流器。
21、优选的，所述控制器外接计算机。
22、基于上述桶式基础结构沉贯系统的控制方法，包括：
23、控制器输出信号控制排水比例调节阀、进水比例调节阀、进水截止阀、排水截止阀和深海潜水泵的启闭，给桶式基础结构注水或排水，实现桶式基础结构的沉贯；
24、在沉贯过程中，水上控制机构测量桶式基础结构的姿态，控制器根据测量结果输出控制量控制排水比例调节阀和进水比例调节阀的开度，控制注水/排水的大小，调整桶式基础结构的姿态和沉贯速度；
25、在沉贯过程中，水上控制机构根据沉贯深度计算控制压差限值，并对比采集的桶内外压差，判断是否继续沉贯。
26、优选的，水上控制机构测量桶式基础结构的姿态包括：
27、在桶式基础结构上建立水平面，建立以o坐标原点的直角坐标系，xoy面与桶式基础结构的平面重合，设定：桶体结构姿态改变，桶式基础结构的平面xoy改变为x'oy'，在调平的过程中认为是同心，x'轴与x轴的倾角为α；y'轴与y轴的倾角为β；则支撑点坐标系中垂直方向的位置坐标为：
28、
29、通过上述公式计算出桶式基础结构平面内相对于原点的位移量z'i；在上式中，xi、yi与系统的初始状态和坐标系统的建立有关，作为初始条件来处理，α、β通过安装在所述倾角仪来测量，n为测量点数量，与桶式基础结构的仓室等数量；
30、控制器根据测量结果输出控制量控制排水比例调节阀和进水比例调节阀的开度，包括：
31、将z'i值赋值给y(t)；r(t)作为控制目标值；
32、设置：e(t)＝r(t)-y(t)，e(t)表示偏差信号；
33、通过公式计算得到u(t)，作为排水比例调节阀和进水比例调节阀的控制量；其中，kp表示为比例系数，ki积分系数，kd微分环节。
34、优选的，水上控制机构根据沉贯深度计算控制压差限值，并对比采集的桶内外压差，判断是否继续沉贯，包括：
35、通过下列公式计算得到控制压差限值y：
36、y＝min[(ax+b),(cx)]
37、x代表沉贯深度，由贯入深度测量仪测得；a、b、c参数根据地质参数和经验来确定；
38、压力传感器和水压传感器采集获得的压力值之差作为桶内外压差；
39、当桶内外压差大于控制压差限值时，停止沉贯。
40、优选的，控制器输出信号控制排水比例调节阀、进水比例调节阀、进水截止阀、排水截止阀和深海潜水泵的启闭，给桶式基础结构注水或排水，实现桶式基础结构的沉贯，包括：
41、注水模式：排水比例调节阀、排水截止阀处于截止状态，进水截止阀处于开状态，深海潜水泵处于工作状态；
42、排水模式：进水比例调节阀、进水截止阀处于截止状态，排水截止阀处于开状态，深海潜水泵处于工作状态。
43、本专利技术的有益效果是：
44、本专利技术控制水下执行机构动作，对桶式基础结构进行注排水，桶内外产生压差，结构体产生的垂直方向力，迫使桶式基础结构垂直方向运动，解决桶式基础结构安装过程中定位、姿态调整等问题，达到桶式基础结构在海底安装过程实时监控、精准定位、高效安装的目的。对于打破国外技术封锁，为海洋强国，高端装备制造提供了可选方案。
45、本专利技术设计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.桶式基础结构沉贯系统，连接至少设有一个仓室的桶式基础结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的桶式基础结构沉贯系统，其特征在于，所述水下执行机构包括：T形的桶式基础结构对接口、排水比例调节阀、进水比例调节阀、第一三通管、第二三通管、进水截止阀、排水截止阀、深海流量计、深海潜水泵、压力传感器和水下连接器；
3.根据权利要求2所述的桶式基础结构沉贯系统，其特征在于，所述水上控制机构包括设置在桶式基础结构上的控制器、倾斜仪、控制箱连接器、水压传感器和贯入深度测量仪，
4.根据权利要求3所述的桶式基础结构沉贯系统，其特征在于，所述水上控制机构包括外接电源的供电端子、交流器和深海潜水泵电流传感器，
5.根据权利要求3所述的桶式基础结构沉贯系统，其特征在于，所述控制器外接计算机。
6.基于权利要求3所述桶式基础结构沉贯系统的控制方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述控制方法，其特征在于，水上控制机构测量桶式基础结构的姿态包括：
8.根据权利要求6所述控制方法，其特征在于，水上控制机构根据
9.根据权利要求6所述控制方法，其特征在于，控制器输出信号控制排水比例调节阀、进水比例调节阀、进水截止阀、排水截止阀和深海潜水泵的启闭，给桶式基础结构注水或排水，实现桶式基础结构的沉贯，包括：
...【技术特征摘要】
1.桶式基础结构沉贯系统，连接至少设有一个仓室的桶式基础结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的桶式基础结构沉贯系统，其特征在于，所述水下执行机构包括：t形的桶式基础结构对接口、排水比例调节阀、进水比例调节阀、第一三通管、第二三通管、进水截止阀、排水截止阀、深海流量计、深海潜水泵、压力传感器和水下连接器；
3.根据权利要求2所述的桶式基础结构沉贯系统，其特征在于，所述水上控制机构包括设置在桶式基础结构上的控制器、倾斜仪、控制箱连接器、水压传感器和贯入深度测量仪，
4.根据权利要求3所述的桶式基础结构沉贯系统，其特征在于，所述水上控制机构包括外接电源的供电端子、交流器和深海潜水泵电流传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：李靖，李森，黎亚舟，张继彪，滕燕华，王子健，苗艳遂，徐明贤，顾伟杰，濮振强，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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