海洋管道水下作业装置及其作业方法与流程

本发明涉及一种海洋管道水下作业装置及其作业方法，属于海洋技术装备技术领域。

背景技术：

水下作业，使用潜水员或水下作业机械等在水下进行各种工作的统称。包括：水下探摸、水下勘查、水下电焊、水下切割、水下爆破、水下电视摄像、水下摄影、浮筒作业等。用于援潜救生、沉船打捞、水下工程建设、科学试验以及水底资源开发等。

如cn104858497a公开一种用于水下管道切割的自适应钻石线锯，包括支撑框架、张力自适应调节机构、切割机构和夹持机构，切割机构、夹持机构分别位于支撑框架两侧；夹持机构包括前夹板、后夹板、左夹爪、右夹爪和安装于前夹板、后夹板之间左、右气缸；切割机构包括框架本体、分别位于框架本体四个顶角处的主动轮、张力轮和2个从动轮，主支架另一端角与框架本体之间设置有一调节伸缩支撑杆，从支架另一端角与框架本体之间设置有所述张力自适应调节机构；张力自适应调节机构进一步包括连接轴套、活动销、连接板、滑动板、液压缸和套装有弹簧的套杆。本发明其高可靠性、高稳定性、安全性强、通用性强、操作简单，加强了工作的稳定性，可以适应各种管道的需求，使绳锯切割机具有更强的通用型、操作性。

现有的海洋水下管道切割或焊接作业多需要人工进行操作，全自动作业装置很少，人工在水下作业的强度强度很大，同时危险性高。

技术实现要素：

本发明针对上述问题提出了一种海洋管道水下作业装置及其作业方法，本发明通过合理的结构设计，可以通过控制自动对水下的管道进行焊接或者切割作业，自动化程度高，提高了工作效率，保证了操作人员的安全。

具体的技术方案如下：

海洋管道水下切割作业装置，包括主框架，主框架上连接有钢丝绳，所述主框架的底部安装有底座，主框架的尾部安装有水平推进螺旋桨，主框架的的两侧安装有垂直升降螺旋桨，特征在于，

所述主框架内的下方通过连接杆连接有平台板，所述平台板的底面安装有导轨，对称布设的夹紧架的顶部套在导轨内，夹紧架通过安装在平台板的底面的液压缸一控制在导轨内运动形成夹紧圈；所述主框架的两侧均固定有液压缸二和液压缸三穿过夹紧架，其中：液压缸二的顶端安装有万向轮，液压缸三上安装有橡胶垫；

所述主框架的头部对称安装有通过液压缸四控制的半圆形框架，液压缸四固定在平台板上，齿条嵌入安装在半圆形框架的槽口内，所述齿条与槽口之间安装有滚子；

齿条上安装有套架，所述套架上安装有切割枪或焊枪，套架上还倾斜安装有对准切割枪切割枪或焊枪头部的监控摄像头；所述平台板的上面安装有电机和绞绳棒，其中：电机上还安装有与齿条啮合的齿轮，切割枪或焊枪连接有供气管路绕过绞绳棒之后通过钢丝绳与水上供气设备连接。

优先地，平台板的底面还安装有液压动力箱，所述液压动力箱设有油路管路组与液压缸二、液压缸三和液压缸四对应连接。所述切割枪上安装有连接杆连接于侧边的液压缸三的伸缩杆。所述主框架的四角还设有探照灯和监控摄像头二，齿条的两端头还内嵌有磁铁。所述夹紧架在平台板的前侧和后侧均有布设。

基于上述结构，本发明还提出一种海洋废弃管道水下切割或焊接作业方法，特征在于，包括如下步骤，

1)通过钢丝绳将装置下放到作业海域，通过水上控制操作垂直升降螺旋桨和水平推进螺旋桨进行推动运动将装置在水下调节姿态；

2)通过监控摄像头二的监控调节装置贴在待切割的管道上面，此时通过控制液压缸二和液压缸三伸长推动对称布设的夹紧架向管道的轴心抱拢，这样夹紧架便形成夹紧圈使整体装置抱在管道上面，此时万向轮贴在待切割的管道的管壁上；

3)通过水平推进螺旋桨推动装置在管道上面进行爬动将装置位移到指定的切割位置，之后控制液压缸三在伸长使橡胶垫顶住管道，此时装置被锁紧在管道，同时，也将切割枪或焊枪拉动前进对准管道；

4)通过液压缸四伸长控制对称布设的半圆形框架向中心靠拢进行对接，此时，两个齿条(12)也对接完成形成齿轮，磁铁相互吸住防止断开；

5)水上供气设备连接为切割枪或焊枪输送所需气体，启动切割枪或焊枪开始对管道进行热切割或湿法焊接，与此同时，启动电机使齿轮旋转带动齿条在拼接成圆形的半圆形框架的槽口内旋转，此时齿条带着切割枪或焊枪开始旋转，切割枪或焊枪一边旋转一边对管道进行切割或焊接，通过监控摄像头实时监控作业情况；

6)作业完成后，控制各液压缸收缩，使装置脱离管道，回收装置，作业完成。

本发明的有益效果为：本发明通过合理的结构设计，可以通过控制自动对水下的管道进行焊接或者切割作业，自动化程度高，提高了工作效率，保证了操作人员的安全，适合推广使用。

附图说明

图1为本发明作业时示意图；

图2为本发明后视方向海洋管道水下作业装置结构图；

图3为本发明前视方向海洋管道水下作业装置结构图；

图4为本发明仰视图；

图5为本发明剖视图；

图6为本发明前部放大图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

本实施例中的装置既可以进行水下切割作业，也可以进行水下焊接作业，其中：水下切割作业基于现有的水下热切割的技术，水下焊接基于现有的湿法焊接技术。

海洋管道水下切割作业装置，包括主框架2，主框架2上连接有钢丝绳1，所述主框架2的四角还设有探照灯和监控摄像头二便于水下作业的照明和监控，所述主框架2的底部安装有底座8，主框架2的尾部安装有水平推进螺旋桨3，主框架2的的两侧安装有垂直升降螺旋桨6。水平推进螺旋桨3和垂直升降螺旋桨6主要用来带动整个装置在水下进行运动。

主框架2内的下方通过连接杆连接有平台板30，所述平台板30的底面安装有导轨32，对称布设的夹紧架11的顶部套在导轨32内，夹紧架11通过安装在平台板30的底面的液压缸一20控制在导轨32内运动形成夹紧圈；两个液压缸一20同时运动，推动夹紧架11在导轨32内运动进行开合，使夹紧架11抱住或松开目标物。夹紧架11在平台板30的前侧和后侧均有布设，这样可以是整个装置牢牢抱紧目标物。

主框架2的两侧均固定有液压缸二7和液压缸三4穿过夹紧架11，其中：液压缸二7的顶端安装有万向轮5，液压缸三4上安装有橡胶垫41。液压缸二7的数量为2个，液压缸三4的数量为1个，液压缸二7布设在液压缸三4的上下两侧。因此，液压缸二7和液压缸三4的运动是控制其对应得万向轮5和橡胶垫41前进或后退。主框架2的头部对称安装有通过液压缸四10控制的半圆形框架37，液压缸四10固定在平台板30上，齿条12嵌入安装在半圆形框架37的槽口43内，所述齿条12与槽口43之间安装有滚子39；内置有滚子39的作用主要是便于齿条12相对于槽口43做旋转运动。齿条12嵌入槽口43内的方式有多种，如采用燕尾槽结构。此外，齿条12的两端头还内嵌有磁铁45，这样两个齿条拼接完成之后不易脱离。液压缸四10和液压缸三4也可以同步运动。

齿条12上安装有套架44，所述套架44上安装有切割枪或焊枪13，套架44上还倾斜安装有对准切割枪切割枪或焊枪13头部的监控摄像头15；所述平台板30的上面安装有电机45和绞绳棒16，其中：电机45上还安装有与齿条12啮合的齿轮9，切割枪或焊枪13连接有供气管路绕过绞绳棒16之后通过钢丝绳1与水上供气设备连接。

平台板30的底面还安装有液压动力箱35，所述液压动力箱35设有油路管路组与液压缸二7、液压缸三4和液压缸四10对应连接。所述切割枪13上安装有连接杆17连接于侧边的液压缸三4的伸缩杆。

在平台板30上还安装有主控制箱，主控制箱设有多个线路组用来和整个装置的各执行元件连接，同时主控制箱也设有信号总线输出，与地面的中央控制系统连接，用触摸屏实现了整个装置的运行控制，这样地面便可以操作装置运行。

基于上述结构，本发明还提出一种海洋废弃管道水下切割或焊接作业方法，包括如下步骤，

1)通过钢丝绳1将装置下放到作业海域，通过水上控制操作垂直升降螺旋桨6和水平推进螺旋桨3进行推动运动将装置在水下调节姿态；

2)通过监控摄像头二的监控调节装置贴在待切割的管道上面，此时通过控制液压缸二7和液压缸三4伸长推动对称布设的夹紧架11向管道的轴心抱拢，这样夹紧架11便形成夹紧圈使整体装置抱在管道上面，此时万向轮5贴在待切割的管道的管壁上；

3)通过水平推进螺旋桨3推动装置在管道上面进行爬动将装置位移到指定的切割位置，之后控制液压缸三4在伸长使橡胶垫41顶住管道，此时装置被锁紧在管道，同时，也将切割枪或焊枪13拉动前进对准管道；

4)通过液压缸四10伸长控制对称布设的半圆形框架37向中心靠拢进行对接，此时，两个齿条12也对接完成形成齿轮，磁铁45相互吸住防止断开；

5)水上供气设备连接为切割枪或焊枪13输送所需气体，启动切割枪或焊枪13开始对管道进行热切割或湿法焊接，与此同时，启动电机45使齿轮9旋转带动齿条12在拼接成圆形的半圆形框架37的槽口43内旋转，此时齿条12带着切割枪或焊枪13开始旋转，切割枪或焊枪13一边旋转一边对管道进行切割或焊接，通过监控摄像头15实时监控作业情况；

6)作业完成后，控制各液压缸收缩，使装置脱离管道，回收装置，作业完成。