一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備及其工作方法技術

本發明專利技術提供了一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備及其工作方法,通過本發明專利技術的技術方案，集海洋地質環境調查與監測于一體，既能通過CPT探頭在貫入過程中進行地質調查，貫入后能通過探桿中的壓力傳感器對海洋地質環境進行長期監測。創新性地使用了電驅動的絲桿螺旋傳動的貫入方式。為了減少長期觀測中裝備重量過大可能造成的整體沉降等問題對測量造成的干擾，采取探桿和裝備本體分離的方式，貫入完成后僅僅將探桿留在海床中，通過水下儲纜絞車在探桿分離的過程釋放電纜，并隨著設備本體回到甲板上，通過甲板進行實時供電和數據通信，能夠進行長時間的觀測以及實時獲取測量數據。據。據。

【技術實現步驟摘要】
一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備及其工作方法


[0001]本專利技術涉及海底監測
，具體而言，特別涉及一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備及其工作方法。

技術介紹

[0002]海洋災害具有災種多、分布廣、頻率高和防范難度大等特點，隨著海洋石油、天然氣資源的勘探開發和海洋工程建設的迅速發展，由海洋地質因素造成的災害事故也不斷發生。據美國對海洋鉆井設備事故的統計，海洋平臺損壞中的40%、海底管道損壞事故的50%是由于海底不穩定造成的；而由于海上風暴引起的損壞數只占28%。在風暴破壞的平臺中，究其根源，也大都與海底沉積物的不穩定有關，風暴只不過是外界誘發因素而已，因此對于海底地質的調查以及海底沉積物的長時間監測對于海洋地質災害預防，維護海洋權益，都有重要的意義。
[0003]目前現有技術中用于海洋地質的調查設備以靜力觸探為主，通過貫入裝置將探桿壓入海床，通過探桿頭部傳感器所測的貫入阻力以及側摩阻力反映海床地質的變化。而對于海底沉積物的長時間監測國內還沒有成熟的設備，因此存在以下不足。
[0004]1、目前海洋地質環境調查以CPT調查為主，沒有手段對海床變化進行長期監測。
[0005]2、目前的設備貫入方式以液壓及摩擦輪貫入方式為主，設備體積重量大。
[0006]3、目前采取貫入探桿對海床變化進行長期監測的設備都是探桿及設備本體都留在海底，長期觀測中裝備重量過大可能造成的整體沉降等問題對測量造成的干擾。
[0007]4、沉積物的監測需要較長的時間，一般自容采集的方式一方面電池容量有限，供電工作時間短，另一方面不能實時獲取測量數據，只能在觀測完成后獲取數據。

技術實現思路

[0008]為了彌補現有技術的不足，本專利技術提供了一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備及其工作方法，同時實現海底地質的調查以及海底沉積物的長時間監測。
[0009]本專利技術是通過如下技術方案實現的：一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備，包括整體框架，其中，整體框架分為上下兩部分，整體框架的下部分為立體框架，立體框架內部安裝有上夾持裝置、夾緊貫入裝置、下夾持裝置、絲桿升降裝置、電控艙體、導纜輪和水下電纜絞車，整體框架的上部分為支撐塔架，支撐塔架固定安裝在立體框架的頂端中心位置上，支撐塔架內設置有探桿，上夾持裝置安裝在夾緊貫入裝置的上方，下夾持裝置安裝在夾緊貫入裝置的底部；探桿自上至下依次為承重頭、數采艙、孔壓桿和CPTU探頭，孔壓桿內部包括陣列放置的壓差傳感器，數采艙內部放置數據采集系統和通信系統，孔壓桿的外壁上等距裝配有若干組夾持貫入模塊；水下電纜絞車安裝在立體框架內的底部，水下電纜絞車上的電纜通過導纜輪連接探桿頂部的數采艙；所述夾緊貫入裝置包括貫入系統壓板、貫入組件邊梁、第三雙向絲桿、第三夾緊
塊、夾緊組件、第三夾緊電機和第三光軸，貫入系統壓板的中心開設有供探桿穿過的圓孔，貫入系統壓板的下表面左、右兩端均固定安裝有貫入組件邊梁，兩個貫入組件邊梁內設置有第三雙向絲桿和第三光軸，第三光軸和第三雙向絲桿的左、右兩端分別通過第三軸承平行安裝在兩個貫入組件邊梁的前后兩端，夾緊組件包括兩塊對稱設置的第三夾緊塊連接板，且每個第三夾緊塊連接板的下表面固定設置有供夾持探桿的帶有半圓柱形凹槽的夾緊柱，兩個第三夾緊塊連接板的上表面前、后端均固定安裝有第三夾緊塊，位于前端的兩個第三夾緊塊貫穿連接有第三光軸，位于后端的兩個第三夾緊塊通過螺紋配合貫穿連接有第三雙向絲桿，第三夾緊電機的輸出軸與第三雙向絲桿的一端相連接；絲桿升降裝置包括兩根傳動絲桿、導向軸、傳動軸、渦輪蝸桿升降機、聯軸器、驅動電機艙、電機艙安裝支架、換向傳動軸和換向渦輪蝸桿升降機，兩根傳動絲桿的底端分別通過聯軸器連接渦輪蝸桿升降機，兩臺渦輪蝸桿升降機分別通過導向軸傳動連接換向渦輪蝸桿升降機，兩臺換向渦輪蝸桿升降機之間通過換向傳動軸傳動連接，兩根傳動絲桿通過螺紋貫穿連接在貫入系統壓板上圓孔的左、右兩側，其中一臺渦輪蝸桿升降機傳動連接有驅動電機艙。
[0010]作為優選方案，貫入系統壓板上還貫穿連接有導向軸，導向軸的上下兩端固定安裝在立體框架內部。
[0011]作為優選方案，上夾持裝置包括兩塊對稱設置第一夾緊塊連接板，每個第一夾緊塊連接板上均開設有供夾持探桿的半圓形凹槽，每個第一夾緊塊連接板上表面的前、后端均固定安裝有第一夾緊塊，位于前端的兩個第一夾緊塊之間通過螺紋配合貫穿連接有第一雙向絲桿，位于后端的兩個第一夾緊塊之間貫穿連接有第一光軸，第一雙向絲桿和第一光軸的左、右兩端通過第一軸承均安裝在第一夾緊邊梁上，位于右端第一夾緊邊梁外側設置有第一夾緊電機，第一夾緊電機的輸出軸與第一雙向絲桿的一端相連接。
[0012]作為優選方案，下夾持裝置包括兩塊對稱設置第二夾緊塊連接板，每個第二夾緊塊連接板上均開設有供夾持探桿的半圓形凹槽，每個第二夾緊塊連接板下表面的左、右端均固定安裝有第二夾緊塊，位于左端的兩個第二夾緊塊之間通過螺紋配合貫穿連接有第二雙向絲桿，位于右端的兩個第二夾緊塊之間貫穿連接有第二光軸，第二雙向絲桿和第二光軸的前、后兩端通過第二軸承均安裝在第二夾緊邊梁上，位于前端第二夾緊邊梁外側設置有第二夾緊電機，第二夾緊電機的輸出軸與第二雙向絲桿的一端相連接。
[0013]進一步地，第一夾緊電機通過第一電機安裝支架支撐固定，第一電機安裝支架固定安裝在第一夾緊邊梁上，第二夾緊電機通過第二電機安裝支架支撐固定，第二電機安裝支架固定安裝在第二夾緊邊梁，第三夾緊電機通過第三電機安裝支架支撐固定，第三電機安裝支架固定安裝在貫入組件邊梁上。
[0014]作為優選方案，驅動電機艙通過電機艙安裝支架支撐固定，電機艙安裝支架固定安裝在立體框架內的底部。
[0015]一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備的工作方法,具體包括以下步驟：步驟S1、首先在甲板上調試海洋地質環境調查設備，上夾持裝置、夾緊貫入裝置、下夾持裝置同時夾緊探桿；利用甲板上的絞車將整體設備和甲板上的供電電纜一起下放到海床；到達指定海床位置后，整體設備坐落在海床上，滿足作業條件后開始作業；步驟S2、上夾持裝置和下夾持裝置松開探桿，探桿在夾緊貫入裝置的夾持和絲桿
升降裝置運動下，向下平穩的貫入海床，當到達夾緊貫入裝置的運動行程后，上夾持裝置和下夾持裝置同時夾緊探桿，夾緊貫入裝置松開探桿，絲桿升降裝置向上運動，將夾緊貫入裝置運動到探桿的夾持位置進行夾持，上夾持裝置和下夾持裝置同時松開探桿，然后絲桿升降裝置向下運動，到達夾緊貫入裝置單次貫入行程，往復幾次夾持貫入工作，一直到探桿完全貫入海床；步驟S3、當探桿開始貫入海床，水下電纜絞車同時根據需要收取電纜，將探桿完全貫入后夾緊貫入裝置完全松開，甲板上的絞車將水下的整體框架吊離海床，水下電纜絞車在探桿跟整體框架分離的同時釋放電纜，直到整體框架完全回收到甲板上，實現探桿的有纜供電和通信。
[0016]作為優選方案，步驟S2中夾緊貫入裝置夾緊探桿的工作過程為：進行貫入作業夾緊時，安裝在電機安裝支架的夾緊電機在通電的狀態下運動，當需要夾緊夾持貫入模塊時，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備，包括整體框架（1），其特征在于,所述整體框架（1）分為上下兩部分，整體框架（1）的下部分為立體框架（49），立體框架（49）內部安裝有上夾持裝置（3）、夾緊貫入裝置（4）、下夾持裝置（5）、絲桿升降裝置（6）、電控艙體（7）、導纜輪（47）和水下電纜絞車（48），整體框架（1）的上部分為支撐塔架（50），支撐塔架（50）固定安裝在立體框架（49）的頂端中心位置上，支撐塔架（50）內設置有探桿（2），上夾持裝置（3）安裝在夾緊貫入裝置（4）的上方，下夾持裝置（5）安裝在夾緊貫入裝置（4）的底部；所述探桿（2）自上至下依次為承重頭（8）、數采艙（9）、孔壓桿（10）和CPTU探頭（12），孔壓桿（11）內部包括陣列放置的壓差傳感器，數采艙（9）內部放置數據采集系統和通信系統，孔壓桿（10）的外壁上等距裝配有若干組夾持貫入模塊（11）；水下電纜絞車（48）安裝在立體框架（49）內的底部，水下電纜絞車（48）上的電纜通過導纜輪（47）連接探桿（2）頂部的數采艙（9）；所述夾緊貫入裝置（4）包括貫入系統壓板（20）、貫入組件邊梁（21）、第三雙向絲桿（23）、第三夾緊塊（24）、夾緊組件（25）、第三夾緊電機（42）和第三光軸（46），貫入系統壓板（20）的中心開設有供探桿（2）穿過的圓孔，貫入系統壓板（20）的下表面左、右兩端均固定安裝有貫入組件邊梁（21），兩個貫入組件邊梁（21）內設置有第三雙向絲桿（23）和第三光軸（46），第三光軸（46）和第三雙向絲桿（23）的左、右兩端分別通過第三軸承（22）平行安裝在兩個貫入組件邊梁（21）的前后兩端，夾緊組件（25）包括兩塊對稱設置的第三夾緊塊連接板（51），且每個第三夾緊塊連接板（51）的下表面固定設置有供夾持探桿（2）的帶有半圓柱形凹槽的夾緊柱（52），兩個第三夾緊塊連接板（51）的上表面前、后端均固定安裝有第三夾緊塊（24），位于前端的兩個第三夾緊塊（24）貫穿連接有第三光軸（46），位于后端的兩個第三夾緊塊（24）通過螺紋配合貫穿連接有第三雙向絲桿（23），第三夾緊電機（42）的輸出軸與第三雙向絲桿（23）的一端相連接；所述絲桿升降裝置（6）包括兩根傳動絲桿（26）、導向軸（27）、傳動軸（28）、渦輪蝸桿升降機（29）、聯軸器（30）、驅動電機艙（31）、電機艙安裝支架（32）、換向傳動軸（40）和換向渦輪蝸桿升降機（41），兩根傳動絲桿（26）的底端分別通過聯軸器（30）連接渦輪蝸桿升降機（29），兩臺渦輪蝸桿升降機（29）分別通過導向軸（27）傳動連接換向渦輪蝸桿升降機（41），兩臺換向渦輪蝸桿升降機（41）之間通過換向傳動軸（40）傳動連接，兩根傳動絲桿（26）通過螺紋貫穿連接在貫入系統壓板（20）上圓孔的左、右兩側，其中一臺渦輪蝸桿升降機（29）傳動連接有驅動電機艙（31）。2.根據權利要求1所述的一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備,其特征在于,所述貫入系統壓板（20）上還貫穿連接有導向軸（27），導向軸（27）的上下兩端固定安裝在立體框架（49）內部。3.根據權利要求1所述的一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備,其特征在于,所述上夾持裝置（3）包括兩塊對稱設置第一夾緊塊連接板（19），每個第一夾緊塊連接板（19）上均開設有供夾持探桿（2）的半圓形凹槽，每個第一夾緊塊連接板（19）上表面的前、后端均固定安裝有第一夾緊塊（15），位于前端的兩個第一夾緊塊（15）之間通過螺紋配合貫穿連接有第一雙向絲桿（14），位于后端的兩個第一夾緊塊（15）之間貫穿連接有第一光軸（44），第一雙向絲桿（14）和第一光軸（44）的左、右兩端通過第一軸承（16）均安裝在第一夾緊邊梁（13）上，位于右端第一夾緊邊梁（13）外側設置有第一夾緊電機（18），第一夾緊電機（18）的輸出
軸與第一雙向絲桿（14）的一端相連接。4.根據權利要求1所述的一種有纜可分離型海洋地質環境調查裝備,其特征在于,所述下夾持裝置（5）包括...

【專利技術屬性】
技術研發人員：路懿平，王新寶，于敬東，王玉虎，于志偉，
申請(專利權)人：青島森科特智能儀器有限公司，
類型：發明
國別省市：