【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海底设备，尤其涉及一种自动化水下管缆挖沟埋设装置及方法。
技术介绍
1、水下挖沟埋缆设备可用于海底管线和缆线的挖沟埋设，现有大多数的挖沟机一般为犁刀式结构，通过船舶牵引，操控受船只影响，自动化程度低，操控性差，特别是在转弯时，极易损伤电缆管道，往往只能在电缆/管道铺设前先挖沟。且一般冲射器受限于其结构设计，冲射刀短而小，导致其挖沟深度浅，适应管缆的直径小。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种自动化程度更高、挖沟深度更深、适用性更强的自动化水下管缆挖沟埋设装置，以及自动化水下管缆挖沟埋设方法。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
3、一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，包括转动座、摆动驱动组件、第一升降组件、第二升降组件、冲射刀、第三升降组件、压缆器和宽度调节组件，所述转动座可转动设置（可安装在挖沟机基座上，采用铰接的方式），所述摆动驱动组件与转动座相连以驱动转动座转动，以适应管缆转弯的需求；所述第一升降组件安装在转动座上，所述第二升降组件有两组，所述第三升降组件和两组第二升降组件均安装在第一升降组件上，第二升降组件和第三升降组件在第一升降组件的驱动下升降，每组第二升降组件上均安装有一个所述冲射刀和一组所述宽度调节组件，冲射刀和宽度调节组件在第二升降组件的驱动下抬起或下放，所述压缆器安装在第三升降组件上，压缆器在第三升降组件的驱动下抬起或放下，压缆器用于将管缆压入挖出的缆沟中。
4、每组宽度调节组
5、每个所述安装水箱上设置有若干出水口，部分出水口上设置有封堵组件，另一部分出水口上没有设置封堵组件，每组所述封堵组件均包括弹性堵头和封堵油缸，所述弹性堵头与出水口相契合，每个弹性堵头连接一个所述封堵油缸，弹性堵头在封堵油缸的驱动下堵住出水口，当冲射刀开始工作并开始下放时，没有设置封堵组件的出水口则一直出水，设置有封堵组件的出水口由弹性堵头封堵住而不出水，以增大冲射刀末端出口的流速及压力；在冲射刀开放过程中，封堵油缸驱动弹性堵头逐步打开出水口；当冲射刀完全下放时，封堵油缸驱动弹性堵头打开全部出水口，全部出水口出水。外置水泵通过管路将高压水送入安装水箱中，安装水箱与冲射刀之间存在水路通道，经由冲射刀上的喷嘴喷出，挖出沟壑。进一步地，所述第一升降组件包括支撑杆、安装架、收放架和平台收放油缸，所述转动座、支撑杆、安装架和收放架依次相互铰接成平行四边形（铰点的连线呈平行四边形），所述平台收放油缸的一端铰接在转动座上，另一端与支撑杆相铰接，通过平台收放油缸的伸缩驱动平行四边形变形，从而带动安装架升降，所述第二升降组件与安装架相连。
6、进一步地，每组所述第二升降组件均包括冲射刀下放油缸和收放臂，所述收放臂的一端铰接在所述安装架上，另一端与所述冲射刀下放油缸相铰接，冲射刀下放油缸的另一端铰接在安装架上，冲射刀下放油缸、收放臂和安装架围合成三角形，每个收放臂上安装一个所述安装水箱，每个安装水箱上安装一个冲射刀，冲射刀下放油缸的伸缩驱动收放臂升降，从而带动安装水箱和冲射刀抬起或放下。
7、进一步地，所述收放臂、收放架、安装架通过所述铰接柱铰接在同一轴线上，所述滑动柱固定在所述收放臂上。
8、进一步地，所述第三升降组件包括压缆油缸和压缆臂，所述压缆臂的一端铰接在所述安装架上，另一端与所述压缆油缸相铰接，压缆油缸的另一端铰接在安装架上，压缆油缸、压缆臂和安装架围合成三角形，所述压缆器安装在所述压缆臂上，压缆油缸的伸缩驱动压缆臂升降，从而带动压缆器抬起或放下。
9、进一步地，所述摆动驱动组件包括摆动油缸，所述转动座的一端铰接，另一端与所述摆动油缸铰接，摆动油缸的伸缩驱动转动座绕着其铰接轴转动。
10、进一步地，还包括传感器组件和控制系统，所述传感器组件包括摄像头、成像声呐、行程传感器和油路压力传感器，所述摆动驱动组件、第一升降组件、第二升降组件、第三升降组件和宽度调节组件的驱动动力均为液压油缸，所述油路压力传感器设置在液压油缸的油路上以监测油路压力，所述行程传感器设置在液压油缸以监测液压油缸的行程，通过监测液压油缸的伸缩来监测冲射刀或压缆器的位置，所述摄像头和成像声呐用于通过图像识别技术监测管缆的位置、直径以及两个冲射刀的横向位置，所述控制系统与摆动驱动组件、第一升降组件、第二升降组件、第三升降组件和宽度调节组件相连，以控制转动座的转动、冲射刀的下放、抬起和横向移动、压缆器的下放和抬起。
11、一种自动化水下管缆挖沟埋设方法，采用上述自动化水下管缆挖沟埋设装置，包括如下步骤：
12、s1、控制系统控制整个自动化水下管缆挖沟埋设装置位于待挖沟海床区域的上方，根据预设的挖沟路径，通过摆动驱动组件调整整个自动化水下管缆挖沟埋设装置的方向，使正对挖沟路径；
13、s2、根据管缆的直径，控制宽度调节油缸动作，驱使两个安装水箱滑动，预调节两个冲射刀之间的间距，适应目标缆径/管径；
14、s3、开启连接安装水箱的高压水输送装置，将高压水送入安装水箱中，并通过封堵组件堵住安装水箱的部分出水口，冲射刀喷射工作；
15、s4、控制第一升降组件和第二升降组件工作，冲射刀下放，并随着下放深度的增加，依次开启安装水箱上剩余的出水口，直至冲射刀完全下放，所有出水口全部打开，开始挖沟，并控制挖沟深度；控制第三升降组件动作，压缆器下放，将管缆压入挖出的沟底；
16、其中，冲射刀下放的方法为：预调好两冲射刀之间的间距后，两冲射刀在下放的过程中，控制系统通过后喷射系统上搭载的摄像头及成像声呐，通过图像识别的方式进一步获取管缆的位置、宽度和左右喷射刀当前的横向位置，将两冲射刀的位置与管缆的位置和直径相对比，经算法计算后产生喷射刀横向调节指令，先控制其中一个冲射刀（根据实际地形情况而定，如左冲射刀）横向移动至合适位置，再控制该冲射刀下降至设定位置，再控制另一个冲射刀横向移动至合适位置，保证管缆位于两冲射刀之间，再控制该冲射刀下降至设定位置，启动冲射系统挖沟，两个冲射刀的下降和横向移动、冲射系统的水压控制等均通过控制相应的液压油缸来实现。
17、压缆器下放的方法为：第三升降组件采用压缆油缸为压缆器的驱动动力，控制系统控制压缆油缸下放压缆器，并结合左右喷射刀对应的宽度调节油缸上行程传感器的信号，将电缆位置横向限制于压缆器正下方，并压住两冲射刀间的管缆下放，下放过程中通过压缆油缸上的行程传感器和油路压力传感器监测压缆油本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，包括转动座、摆动驱动组件、第一升降组件、第二升降组件、冲射刀、第三升降组件、压缆器和宽度调节组件，所述转动座可转动设置，所述摆动驱动组件与转动座相连以驱动转动座转动，以适应管缆转弯的需求；所述第一升降组件安装在转动座上，所述第二升降组件有两组，所述第三升降组件和两组第二升降组件均安装在第一升降组件上，第二升降组件和第三升降组件在第一升降组件的驱动下升降，每组第二升降组件上均安装有一个所述冲射刀和一组所述宽度调节组件，冲射刀在第二升降组件的驱动下抬起或下放，所述压缆器安装在第三升降组件上，压缆器在第三升降组件的驱动下抬起或放下；
2.根据权利要求1所述的一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，所述第一升降组件包括支撑杆、安装架、收放架和平台收放油缸，所述转动座、支撑杆、安装架和收放架依次相互铰接成平行四边形，所述平台收放油缸的一端铰接在转动座上，另一端与支撑杆相铰接，通过平台收放油缸的伸缩驱动平行四边形变形，从而带动安装架升降，所述第二升降组件与安装架相连。
3.根据权利要求2所述的一种自动化水下管缆挖沟埋
4.根据权利要求3所述的一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，所述收放臂、收放架、安装架通过所述铰接柱铰接在同一轴线上，所述滑动柱固定在所述收放臂上。
5.根据权利要求2所述的一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，所述第三升降组件包括压缆油缸和压缆臂，所述压缆臂的一端铰接在所述安装架上，另一端与所述压缆油缸相铰接，压缆油缸的另一端铰接在安装架上，压缆油缸、压缆臂和安装架围合成三角形，所述压缆器安装在所述压缆臂上，压缆油缸的伸缩驱动压缆臂升降，从而带动压缆器抬起或放下。
6.根据权利要求1所述的一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，所述摆动驱动组件包括摆动油缸，所述转动座的一端铰接，另一端与所述摆动油缸铰接，摆动油缸的伸缩驱动转动座绕着其铰接轴转动。
7.根据权利要求1所述的一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，还包括传感器组件和控制系统，所述传感器组件包括摄像头、成像声呐、行程传感器和油路压力传感器，所述摆动驱动组件、第一升降组件、第二升降组件、第三升降组件和宽度调节组件的驱动动力均为液压油缸，所述油路压力传感器设置在液压油缸的油路上以监测油路压力，所述行程传感器设置在液压油缸以监测液压油缸的行程，通过监测液压油缸的伸缩来监测冲射刀或压缆器的位置，所述摄像头和成像声呐用于通过图像识别技术监测管缆的位置、直径以及两个冲射刀的横向位置，所述控制系统与摆动驱动组件、第一升降组件、第二升降组件、第三升降组件和宽度调节组件相连，以控制转动座的转动、冲射刀的下放、抬起和横向移动、压缆器的下放和抬起。
8.一种自动化水下管缆挖沟埋设方法，采用如权利要求1至7任一项所述的自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种自动化水下管缆挖沟埋设方法，其特征在于，还包括如下步骤：平台收放油缸、冲射刀下放油缸、摆动油缸上均设置有油路压力传感器，并设定各油路压力的极限值，实时监控各油缸的油路压力，当某一油路压力超过其极限值时，表明其负载超标，通过控制各油缸调节冲射刀和压缆器的高度，避开无法破碎的土壤或其它作业异常。
...【技术特征摘要】
1.一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，包括转动座、摆动驱动组件、第一升降组件、第二升降组件、冲射刀、第三升降组件、压缆器和宽度调节组件，所述转动座可转动设置，所述摆动驱动组件与转动座相连以驱动转动座转动，以适应管缆转弯的需求；所述第一升降组件安装在转动座上，所述第二升降组件有两组，所述第三升降组件和两组第二升降组件均安装在第一升降组件上，第二升降组件和第三升降组件在第一升降组件的驱动下升降，每组第二升降组件上均安装有一个所述冲射刀和一组所述宽度调节组件，冲射刀在第二升降组件的驱动下抬起或下放，所述压缆器安装在第三升降组件上，压缆器在第三升降组件的驱动下抬起或放下；
2.根据权利要求1所述的一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，所述第一升降组件包括支撑杆、安装架、收放架和平台收放油缸，所述转动座、支撑杆、安装架和收放架依次相互铰接成平行四边形，所述平台收放油缸的一端铰接在转动座上，另一端与支撑杆相铰接，通过平台收放油缸的伸缩驱动平行四边形变形，从而带动安装架升降，所述第二升降组件与安装架相连。
3.根据权利要求2所述的一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，每组所述第二升降组件均包括冲射刀下放油缸和收放臂，所述收放臂的一端铰接在所述安装架上，另一端与所述冲射刀下放油缸相铰接，冲射刀下放油缸的另一端铰接在安装架上，冲射刀下放油缸、收放臂和安装架围合成三角形，每个收放臂上安装一个所述安装水箱，每个安装水箱上安装一个冲射刀，冲射刀下放油缸的伸缩驱动收放臂升降，从而带动安装水箱和冲射刀抬起或放下。
4.根据权利要求3所述的一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于，所述收放臂、收放架、安装架通过所述铰接柱铰接在同一轴线上，所述滑动柱固定在所述收放臂上。
5.根据权利要求2所述的一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁山，马亦鸣，沈克，刘浩然，马攀宇，洪海生，
申请(专利权)人：深海智人广州技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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