阅读说明：本技术 一种水下自扶正施工平台及其操作方法 (Underwater self-righting construction platform and operation method thereof ) 是由 赵锦荣 黄深 伍骏 卢园园 赵宁 向宏 韦纪军 黎宇 董恒瑞 李里 于 2020-07-03 设计创作，主要内容包括：本发明的一种水下自扶正施工平台及其操作方法,通过在架体上装设调节箱和设备间,通过设备间内的空压机的两端设置气液分离器,空压机一端的气液分离器通过控制总阀分别与每一个密封体连通的进气控制阀相连通,空压机另一端的气液分离器通过空气控制阀与大气连通,使用时,通过控制空压机的工作,对密封体内抽吸其内的空气,使外部的水注入至负压的密封体内；或者通过控制空压机向密封体内注入压缩空气,将密封体内的水排出密封体,当下浮的调整箱内水达到一定平衡状态时,使平台与设备的浮心达到所需要的值时,关闭带遥控阀的管道,实现使其在水下达到自扶正的状态。(The invention relates to an underwater self-righting construction platform and an operation method thereof.A frame body is provided with an adjusting box and an equipment room, gas-liquid separators are arranged at two ends of an air compressor in the equipment room, the gas-liquid separator at one end of the air compressor is respectively communicated with an air inlet control valve communicated with each sealing body through a control main valve, and the gas-liquid separator at the other end of the air compressor is communicated with the atmosphere through an air control valve; or the compressed air is injected into the sealing body by controlling the air compressor, the water in the sealing body is discharged out of the sealing body, and when the water in the adjusting box floating downwards reaches a certain balance state and the floating center of the platform and the equipment reaches a required value, the pipeline with the remote control valve is closed, so that the self-righting state of the platform and the equipment under water is realized.)

一种水下自扶正施工平台及其操作方法

技术领域

本发明涉及水下施工领域，更具体地，涉及一种水下自扶正施工平台及其操作方法。

背景技术

目前国内外水下施工作业越来越频繁，针对水下施工作业的设备也越来越多，各种复杂的水下环境情况，也对水下施工平台提出了新的要求，许多水下施工设备对施工时的垂直度或者指定倾斜度有特殊的要求，如水下***时需要水下钻机进行垂直钻孔，液压水下破岩需要钢钎与岩石形成一定的角度，以上案列均需要配置专门的水下作业平台，而在水下施工作业时，需要为施工作业设备提供一种不会倾倒的施工平台，但是，目前现有的施工平台无法满足上述要求，因此，急需发明一种施工平台以解决上述的问题。

发明内容

本发明提供以了一种结构简单，通用性强，能配合各种水下施工设备进行施工的水下自扶正施工平台及其操作方法，可实现通过该自扶正水下施工平台的设备自扶正功能和通用框架的角度调整，避免水下设备在施工过程中发生位置或姿势状态的变化，满足水下施工设备的施工要求。

根据本发明的一个方面，提供了一种水下自扶正施工平台，包括架体、装设在所述架体上的调节箱和设备间，所述调节箱内设隔板将其分隔为若干个相互独立的密封体，每一个所述密封体上设有带遥控阀的管道和液位遥测装置；所述设备间内装设有空压机和空气瓶，所述空压机的两端分别装设有气液分离器，所述空压机一端的气液分离器通过控制总阀分别与每一个所述密封体连通的进气控制阀相连通，所述空压机另一端的气液分离器通过空气控制阀与大气连通。

在上述方案基础上优选，所述设备间设置在所述调节箱上部并装设在所述架体，且所述设备间内还装设有陀螺仪、水平仪、角度测量仪和控制系统，所述控制系统分别与所述陀螺仪、水平仪和角度测量仪电性连接。

在上述方案基础上优选，所述调节箱上装设有与所述控制系统液连接的液位吃水装置。

在上述方案基础上优选，所述架体的底部还装设有铰接装置，所述铰接装置包括伸缩杆、铰接头和基座，所述伸缩杆的两端分别与所述铰接头相连，且所述伸缩杆一侧的铰接头与所述架体铰接，所述伸缩杆另一侧的铰接头与基座铰接。

在上述方案基础上优选，所述伸缩杆至少为三根，所述基座通过所述伸缩杆与所述架体相连。

在上述方案基础上优选，所述进气控制阀通过管道延伸至所述密封体与进气喷嘴相连通。

本发明还提供了一种水下自扶正施工平台的操作方法，包括以下步骤：

步骤A1，基于液位遥测装置以获取每一个密封体内水位信息；

步骤A2，通过陀螺仪、水平仪、角度测量仪以获取调节箱的水平位置、倾斜度和角度；

步骤A3，控制系统基于步骤A1获取得到的，每一个密封体的水位信息及当前调节箱的水平位置、倾斜度和角度，控制空压机工作，以实现对密封体内的气压改变，实现调节箱水平位置、倾斜度和角度的调整。

在上述方案基础上优选，进一步还包括以下步骤：

通过控制装设在架体底部的铰接装置，改变铰接装置的伸缩杆长短结合铰接头的转动，以实现安装在基座上的设备固定装置的角度调整。

本发明的一种水下自扶正施工平台及其操作方法，通过在架体上装设调节箱和设备间，通过设备间内的空压机的两端设置气液分离器，空压机一端的气液分离器通过控制总阀分别与每一个密封体连通的进气控制阀相连通，空压机另一端的气液分离器通过空气控制阀与大气连通，使用时，通过控制空压机的工作，对密封体内抽吸其内的空气，使外部的水注入至负压的密封体内；或者通过控制空压机向密封体内注入压缩空气，将密封体内的水排出密封体，当下浮的调整箱内水达到一定平衡状态时，使平台与设备的浮心达到所需要的值时，关闭带遥控阀的管道，实现使其在水下达到自扶正的状态。

附图说明

图1为本发明实施例的水下自扶正施工平台主视图；

图2为上述水下自扶正施工平台的下浮箱体A-A剖示图；

图3为上述水下自扶正施工平台的设备间B-B剖示图；

图4为上述水下自扶正施工平台的设备间C-C剖示图；

图5为上述水下自扶正施工平台的设备安装通用框架D-D剖示图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参阅图1，并结合图2和图4所示，本发明的一种水下自扶正施工平台，包括架体10、装设在架体10上的调节箱20和设备间30，其主要的用途在于与水下设备一起实现水下的特种作业，当水下设备夹持或安装在水下自扶正施工平台后，通过注入或排出调节箱20内的水量，调整水下自扶正施工平台的重心和浮心，当浮心位于重心的正上方时，水下自扶正施工平台可以实现自扶正的功能，当浮心位于重心的下方时，水下自扶正施工平台可以潜入水下进行作业，当浮力等于重力与水深高度的压力和时，水下自扶正施工平台可以在水下进行悬浮作业。

本发明的调节箱20内设隔板21将其分隔为若干个相互独立且体积相等的密封体22，每一个密封体22上都装设有带遥控阀23的管道 24和液位遥测装置25，带遥控阀23的管道24，可以实现其远程控制打开或者关闭，从而实现将密封体22内水位的排出或者吸入，实现调节箱20的调整，当打开通外的遥控阀23时，自扶正浮体外部的水会随重力自动流入密封体22内部，使自扶正施工平台的整体密度可以在 0.1～1.3T/m3之间调整。而液位遥测装置25可以监控每一个密封体22 的水位高度，并将数据传输至控制系统44，实时监测各个密封体22 内的水位。

本发明在设备间30内装设有空压机31和空气瓶32，空压机31 的两端分别装设有气液分离器33，通过气液分离器33可以将空气中的水分进行有效的分离，降低空气的湿度，以实现对空压机31的保护，而空气瓶32可以是吸纳对压缩空气的进行存储和缓冲，避免压缩空气快速进入密封体22，造成平台的震荡，从而实现调节箱20的平稳调节。

本发明的空压机31一端的气液分离器33通过控制总阀34分别与每一个密封体22连通的进气控制阀35相连通，空压机31另一端的气液分离器33通过空气控制阀37与大气连通。

使用时，结合液位遥测装置25可以监控每一个密封体22的水位高度，通过控制空压机31的工作，对密封体22内抽吸其内的空气，使外部的水注入至负压的密封体22内；或者通过控制空压机31向密封体22内注入压缩空气，将密封体22内的水排出密封体22，当下浮的调节箱20内水达到一定平衡状态时，使平台与设备的浮心达到所需要的值时，关闭带遥控阀23的管道24，实现使其在水下达到自扶正的状态，通过调节下浮箱体内部每个独立的密封体22的水位，调整水下施工自扶正工作平台浮心的位置，使浮心与重心位于垂线上或者重合，达到水下施工的状态。

值得说明的是，本发明的设备间30设置在调节箱20上部并装设在架体10上，且设备间30内还装设有陀螺仪41、水平仪42、角度测量仪43和控制系统44，控制系统44分别与陀螺仪41、水平仪42和角度测量仪43电性连接，如图5和图1所示。

其中陀螺仪41布置在设备间30的顶部，水平仪42、角度测量仪 43布置在设备间30的下部；当水下施工自扶正工作平台在作业时，外部的浪和涌会对平台产生推力，使其倾斜或摇晃，陀螺仪41根据水平仪42和角度测量仪43给出的信号，高速的反向旋转，产生背向离心力，抵消浪或者涌的推力，使水下施工自扶正工作平台保持垂直或接近垂直的状态。

值得说明的是，在调节箱20上装设有与控制系统44液连接的液位吃水装置40，通过液位吃水的测量得到自扶正浮体的浸没位置和计算出其重心与水面的高度差。

具体连接如图3所示，所有密封体22的进气控制阀35通过管路 213串联在一起；空气瓶出口控制阀206一端与管路213连接，另一端连接空气瓶32连接；气瓶进口控制阀205安装在空气瓶32进口与汽水分离器出口之间；空压机排气控制阀211和空压机排气止回阀212安装在汽水分离器出口与通大气口216之间，空压机排气止回阀212 对通大气口侧压缩空气进行止回作用；汽水分离器进口与空压机31出口连接；汽水分离器进口控制阀207连接管路213，汽水分离器进口控制阀207和汽水分离器进口止回阀208布置在管路管路213与汽水分离器204进口之间，汽水分离器进口止回阀208对汽水分离器204侧压缩空气进行止回作用；汽水分离器204出口通过汽水分离器出口控制阀209与空压机31进口连接；空压机31进口通过空压机进气控制阀210与通大气口216连接。

使用时，控制系统44接受陀螺仪41、水平仪42、角度测量仪43 采集的数据，根据采集的数据与输入的目标数据进行比较，以获取得到需要调整量，然后，通过控制系统44控制空压机31、遥控阀23、控制总阀34、进气控制阀35和空气控制阀37的启闭，可以实现对密封体22内的压力调整，从而以实现外部水与密封体22的之间的流向，从而实现对调节箱20的调整，使其实现当水下施工自扶正工作平台的浮心位于重心上面，平台处于漂浮状态，当浮心位于重心正上方，平台处于垂直或接近垂直的状态，当浮心与重心重合，水下施工自扶正工作平台处于悬浮状态，当浮心位于重心正下方，水下施工自扶正工作平台处于浸没水下状态。

具体的，通过调节下浮调节箱20内部每个独立密封体22的水位，调整水下施工自扶正工作平台浮心的位置，使浮心与重心位于垂线上或者重合，达到水下施工的状态；当浮心位于重心垂线上方时，水下施工自扶正工作平台将自动慢慢的扶正，平台将处于垂直或接近垂直的状态，当两者的间距越大，则扶正的速度越快。

请继续参阅图3所示，本发明架体10的底部还装设有铰接装置50，铰接装置50包括伸缩杆51、铰接头52和基座53，伸缩杆51的两端分别与铰接头52相连，且伸缩杆51一侧的铰接头52与架体10铰接，伸缩杆51另一侧的铰接头52与基座53铰接。

如图2所示，本发明的伸缩杆51至少为三根，基座53通过伸缩杆51与架体10相连。使用时，可以通过调节不同伸缩杆51的长度，改变基座53的角度和移动位置，实现基座53在XYZ轴方向进行转动和平移，实现三平移和三转动功能，使基座53呈水平状或者呈一定的角度，同时实现水下施工设备呈垂直状或者一定的角度。

值得说明的是，本发明的架体10和基座53上设有与铰接头52适配的环形凹槽54，使得铰接头52在环形凹槽54内，可以进行XY轴平面的360°旋转。

优选的是，为了保证压缩空气进入密封体22后，防止对密封体22 扰动过大，本发明还在进气控制阀35通过管道延伸至密封体22与进气喷嘴36相连通，且架体10、调节箱20和设备间30均采用轻质高强度金属材料，如轻质铝合金、钛合金等。

当水下自扶正施工平台释放至水下时，通过调节箱20四壁的液位吃水装置40测量调节箱20四壁的水位位置以及水平仪42和角度测量仪43给出的倾斜度和角度参数，将实时数据传输至控制系统44，打开汽水分离器进口控制阀、汽水分离器出口控制阀、空压机排气控制阀和相应的密封体22进气控制阀35和遥控阀23，关闭空气瓶进口控制阀、空气瓶出口控制阀和空压机进气控制阀35，启动空压机31，将相应的密封体22从进气喷嘴36吸出，并加压排出密封体22内的空气至大气中，在负压的作用下，外部的水将迅速的流入到密封体22内，通过液位遥测装置25监测每个密封体22的水位，在水的重量下，调整水下自扶正施工平台浮心和重心及浮心与重心的相对位置，使得水下自扶正施工平台的整体密度可以在0.1～1.3吨/m3之间调整，到达水下自扶正施工平台作业所需的状态和姿势后，关闭遥控阀23。

本发明的一种水下自扶正施工平台的操作方法，水下自扶正施工平台在水下作业遇到浪或者涌时，调节箱20四壁的液位吃水装置40 的吃水位置会频繁的变化，根据液位吃水装置40吃水输出的信号，启动陀螺仪41，使其高速的反向旋转，产生背向离心力，抵消浪或者涌的推力，使水下施工自扶正工作平台保持工作状态或姿势。

本发明的一种水下自扶正施工平台的操作方法，水下作业结束过，关闭汽水分离器进口控制阀、汽水分离器出口控制阀和空压机排气控制阀，打开空气瓶进口控制阀、空气瓶出口控制阀、空压机进气控制阀35和相应的密封体22进气控制阀35及通外的遥控阀23，启动空压机31，从通大气口6吸入外部空气，并压缩排入至相应所需的密封体 22内，通过压缩空气的压力，将密封体22内的水排除，调整浮心位置，克服水压平稳的浮出水面。

本发明还提供了一种水下自扶正施工平台的操作方法，包括以下步骤：

步骤A1，基于液位遥测装置25以获取每一个密封体22内水位信息；

步骤A2，通过陀螺仪41、水平仪42、角度测量仪43以获取调节箱20的水平位置、倾斜度和角度；

步骤A3，控制系统44基于步骤A1获取得到的，每一个密封体 22的水位信息及当前调节箱20的水平位置、倾斜度和角度，控制空压机31工作，以实现对密封体22内的气压改变，实现调节箱20水平位置、倾斜度和角度的调整。

进一步的，本发明还包括通过控制装设在架体10底部的铰接装置 50，改变铰接装置50的伸缩杆51长短结合铰接头52的转动，以实现安装在基座53上的设备固定装置的角度调整。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。