申请/专利权人：深海智人(广州)技术有限公司

申请日：2024-01-08

公开（公告）日：2024-03-05

公开（公告）号：CN117526175B

主分类号：H02G1/10

分类号：H02G1/10;E02F5/10;E02F5/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.05#授权;2024.02.27#实质审查的生效;2024.02.06#公开

摘要：一种自动化水下管缆挖沟埋设装置及方法，摆动驱动组件驱动转动座转动，第一升降组件安装在转动座上，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，每组第二升降组件上均安装有一个冲射刀和一组宽度调节组件，压缆器安装在第三升降组件上，宽度调节组件包括宽度调节油缸、安装水箱、铰接柱和滑动柱，铰接柱和滑动柱平行设置，安装水箱的两端分别安装在铰接柱和滑动柱上并可沿铰接柱和滑动柱的延伸方向滑动，宽度调节油缸的活动端与安装水箱连接，冲射刀安装在安装水箱上；还包括各种传感器和控制系统。本发明使得冲射刀可制造得更加长，挖沟的深度可大大加深，可准确夹缆放缆，并适应不同直径的管缆，自动化程度更高，更易于操控。

主权项：1.一种自动化水下管缆挖沟埋设方法，其特征在于，所述方法应用了一种自动化水下管缆挖沟埋设装置，其包括转动座、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；每组宽度调节组件均包括宽度调节油缸、安装水箱、铰接柱和滑动柱，所述铰接柱和滑动柱平行设置，所述安装水箱的两端设置有连接部，安装水箱的两端分别通过其连接部安装在铰接柱和滑动柱上并可沿铰接柱和滑动柱的轴向滑动，所述宽度调节油缸的活动端与安装水箱连接，所述冲射刀安装在所述安装水箱上，宽度调节油缸驱动安装水箱沿着铰接柱和滑动柱滑动，以调节两个冲射刀之间的距离；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，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，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，全部出水口打开；所述方法具体步骤如下：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；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；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；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；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、宽度和两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，保证管缆刚好位于两冲射刀之间且不会有太多空隙，再控制该冲射刀下降至设定位置；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，并结合两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缸行程和液压回路压力，反馈至控制系统，计算出压缆器当前的下压力和下放深度，并根据沟底工况，以及实际使用需求，调整下压力，进而使其压紧力维持动态平衡；压缆器下压力直接通过调节压缆油缸的行程来调节，当压缆深度未达预定值时，增大压缆油缸的行程下压；当监测到压缆油缸的油路压力超过阈值，则减小油缸行程，收回油缸，降低下压力；挖沟深度的控制方法为：第一升降组件采用平台收放油缸为驱动动力，第二升降组件采用冲射刀下放油缸为驱动动力，控制系统预先设定挖沟深度值，冲射刀位置调节算法和冲射刀负载调节算法根据该挖沟深度值计算得到平台收放油缸和冲射刀下放油缸的控制指令，平台收放油缸和冲射刀下放油缸根据控制指令动作，工作过程中实时监控平台收放油缸和冲射刀下放油缸的行程和油路压力，得到冲射刀位置和负载，并将其反馈给控制系统，控制系统根据冲射刀位置和负载数据，实时调整控制平台收放油缸和冲射刀下放油缸，直至到达目标挖沟深度；如果冲射刀负载出现异常，超过设定阈值，采用直接抬高冲射刀的方式避开该区域，如果避让的次数超过设定值，则核实设备是否正常，避免因设备故障而导致作业异常，如设备正常，则进一步核实该段海底工况是否合适冲射式挖沟；S5、当需要转弯时，控制挖沟方向，以适应管缆的弯曲半径，并对管缆的铺设路线进行微调；挖沟方向的控制方法为：控制系统根据寻缆系统规划的路线预先设定挖沟方向，角度调节算法根据设定的挖沟方向计算得到平台收放油缸、冲射刀下放油缸和摆动驱动组件上摆动油缸的控制指令，平台收放油缸、冲射刀下放油缸和摆动油缸工作，使冲射刀正对设定方向，挖沟过程中，由各油缸行程传感器实时反馈位置信息，角度调节算法根据反馈的角度计算得到控制指令，直至到达目标挖沟方向。

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