[发明专利]一种水下悬浮冲击破碎装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于水下冲击破碎工程施工工具，尤其涉及一种水下悬浮冲击破碎装置及其控制方法。

背景技术

在海洋采矿、海洋油气、海洋能源等海底、海岸、航道工程的开发过程中，需要一类能在深水区工作的冲击破碎装备，用于实现在海底、水道中的破碎、拆卸、打桩、凿岩、钻孔等工程作业。目前，相关的工程作业一般通过安装于水面工程船上的挖掘冲击设备来实现。但现有方法中，由于船体结构和挖掘机构尺寸的限制难以实现在较深水底的冲击破碎作业。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种水下悬浮冲击破碎装置及其控制方法，解决现有冲击破碎工具难以在较深水底实现冲击破碎作业的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种水下悬浮冲击破碎装置，包括密封的浮力筒1、钢索及电缆5，所述浮力筒1的四周侧壁设置有用于调整浮力筒1在水中的浮力及倾斜角度调整机构；

所述浮力筒还包括液压站2、控制器6、监视器7和用于破碎水下工作对象的冲击机构；所述钢索及电缆5的电缆连接控制器6，钢索连接浮力筒1本体；

所述控制器6控制液压站2、冲击机构、浮力及倾斜角度调整机构、监视器7完成相应动作，并通过钢索及电缆5的电缆与水面上操作台进行信号传输；所述液压站2连接冲击机构和浮力及倾斜角度调整机构。

所述浮力及倾斜角度调整机构包括：调节液压缸组3、浮力调整筒4；

所述浮力调整筒4顶部开口，其内设有隔板活塞4-1，隔板活塞4-1轴向与浮力调整筒4密封滑动配合，以隔板活塞4-1为界，活塞板4-1上方为水室、下方为气室，气室与浮力筒1内连通；调节液压缸组3通过其活塞杆驱动隔板活塞4-1在浮力调整筒4内上下移动，通过改变各气室的相对空间，调整浮力筒1本体的上浮、下沉及倾斜角度。

所述冲击机构包括液压冲击破碎锤8和设置在其端部的钎具9，钎具9的端部伸出浮力筒1之外。

所述监视器7包括一组或一组以上设置在浮力筒1外底部的水下视频探头、水深位置检测装置和水下探照灯。

上述水下悬浮冲击破碎装置的控制方法如下：

下潜及定位步骤：

根据水下冲击破碎作业需要，首先由水面工作母船将水下悬浮冲击破碎装置拖曳到指定水面位置；

通过船用吊装机构将水下悬浮冲击破碎装置放置水下，钢索及电缆5的电缆与工作母船的操作台进行信号连接；

水下悬浮冲击破碎装置下水运动时，通过控制器6控制浮力调整筒4内的隔板活塞4-1移动至浮力调整筒4的底部，各气室体积为零，此时由于水下悬浮冲击破碎装置在水中产生的浮力小于其自重而下沉；下沉过程中，通过安装于监视器7中的水深位置检测装置感知水下位置；

当水下悬浮冲击破碎装置到达预定位置后，液压站2驱动调节液压缸组3的活塞杆做伸出运动，并带动活塞板4-1向上移动，增大浮力调整筒4气室的体积，由于气室与浮力筒1的内部空腔是连通的，浮力筒1中的空气弥补浮力调整筒4的气室腔增大带来的体积变化；这一过程使得水下悬浮冲击破碎装置在水下的排水体积扩大，导致水下悬浮冲击破碎装置得到的上升浮力增大；

当浮力增加到与其自身重力平衡时，水下悬浮冲击破碎装置将逐渐停止下沉；通过控制器6调整各调节液压缸组3的活塞伸缩动作，改变隔板活塞4-1在浮力调整筒4的位置，以改变各个气室的体积，使水下悬浮冲击破碎装置针对水下工作对象所处的位置保持平衡，实现水下定位；

垂直位置及倾斜角调整步骤：

水下垂直定位位置的上下微调可通过调整液压缸组活塞伸缩量来实现。由于水下工作对象的位置可能会由于水底地形、构架工作点位置变化而与水平面产生一定角度，因此要求悬浮平台能产生一定倾斜角适应工作需要。通过控制器6分别调整浮力调整筒4各对应位置活塞杆行程，以改变隔板活塞4-1在各调整浮力调整筒4的位置，使气室的体积得以改变，从而获得各浮力调整筒4所需的浮力值，当各浮力调整筒4的气室体积相等时，其中心线与重心垂线重合；

当使各浮力调整筒4的气室体积不相等时，即浮力值不同时，浮力筒1产生不平衡，其中心线与重心垂线产生的倾角；

冲击破碎步骤：

在确定好工作对象的位置后，控制器6控制液压站2驱动液压冲击破碎锤8不断打击钎具9，钎具9将打击运动和冲击功率传递给被工作对象(岩石、桩体、人工构架物等)，完成水下工作对象的破碎。钎杆的尺寸和结构可以依据需要实施快速变更。

所述控制方法还包括水平位置改变步骤：