一种基于开放式保压原理的水利枢纽检修潜水器的制作方法

本发明属于水下载具技术领域，具体涉及一种基于开放式保压原理的水利枢纽检修潜水器。

背景技术：

船闸是水利枢纽的重要组成部分，由于船闸闸门的频繁启闭以及船闸底板受水流冲刷严重，船闸需要定期维护和检修。现阶段船闸检修的主要方法是将船闸中的水排干，工作人员再进入船闸进行检修，该种检修方法耗时长，工作量大，并且严重影响航运，对于大型水利枢纽，航运可能中断半个月以上，现有考虑使用载人潜水器下潜检修。

现代的新型面板堆石坝是以碾压堆石为特征，将大型振动碾运用于坝体堆石碾压，使堆石体的密实度更高，从而大幅降低了堆石体的变形，另外，混凝土面板堆石坝具有很好的抗滑稳定性，水荷载的水平推力大致为堆石体和水重的1/7左右，而且水荷载的合力在坝轴线的上游即可传到地基。但是面板堆石坝的上游坝面渗漏严重，容易发生渗透破坏，对于裂缝和破损严重处的修补也十分困难，水库水量的流失造成了巨大的经济损失。现有考虑使用载人潜水器下潜检修，但常规潜水器外壳通常为耐高压材料，价格昂贵，并且潜水器工作人员在发生意外时有强大的水压很难安全逃生。

重力坝通常设置深式泄水孔来宣泄洪水，深式泄水孔由于其位于坝体底部，在坝后水位处于任何情况时都可向下游供水、进行洪水预泄、排沙等，具有显著优越优越性，但其承受水头高，检修存在较大难度。深式泄水孔可分为无压泄水孔和有压泄水孔，由于无压泄水孔的断面尺寸过大，对坝体削弱严重，故常采用有压泄水孔，但当泄水孔不工作时，孔内内水压力大，对坝体应力和防渗不利，常需进行检修。人工检修需放空泄水孔，经济损失大且危险性高，现有考虑使用载人潜水器进入泄水孔进行检修，但常规潜水器外壳通常为耐高压材料，价格昂贵，并且潜水器工作人员在发生意外时有强大的水压很难安全逃生。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于开放式保压原理的水利枢纽检修潜水器，在完成船闸、坝面和泄水孔检修工作的同时，舱内外实现压力平衡，舱体不需要特殊的耐压材料，同时舱体底部设有开口，便于潜水器内的工作人员在发生意外时逃脱。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种基于开放式保压原理的水利枢纽检修潜水器，包括艇身，所述艇身设有载人舱，所述载人舱的前部设有观察窗，所述艇身的后部的两侧分别设有一推进器，艇身底部设有向内凹陷而成的开放式空间，所述开放式空间与所述载人舱相连通，所述艇身还设有一套压力保持系统，所述压力保持系统为所述载人舱和所述开放式空间内提供压力与外界水压相匹配的气体，所述艇身的前端设有一对照明灯，所述艇身外部还设有至少一对摄像头和至少一个可转动设置地艇外隔水装置，所述艇外隔水装置具有一个供检修人员容身的隔水罩和连接所述隔水罩和所述载人舱的通道，所述隔水罩与检修面密封贴合后可通过水泵将内部水排空。

进一步地，所述通道供检修人员由所述载人舱进入至所述隔水罩中。

进一步地，所述摄像头的数量为一对，艇外隔水装置的数量为一个，所述摄像头和艇外隔水装置均设于艇身顶部。

进一步地，所述摄像头的数量为两对，所述艇外隔水装置的数量为一个，其中一对摄像头设于艇身底部，另外一对摄像头分别设于艇身的两侧，艇外隔水装置设于载人舱底部。

进一步地，所述摄像头的数量为两对，所述艇外隔水装置的数量为两个，其中一对摄像头设于艇身底部，另外一对摄像头分别设于艇身的两侧，其中一艇外隔水装置设于载人舱底部，另一艇外隔水装置设于舱身顶部。

进一步地，所述摄像头转动设置，所述摄像头上还固定设置有补光灯。

进一步地，所述艇外隔水装置还包括转动支座，转动支座设于艇身，转动支座的中部镂空，转动支座连通通道，水泵连接转动支座，转动支座和通道之间分别设有抽水口和进人口，抽水口连接水泵，水泵用于抽空通道和隔水罩内的水，进人口连接通道。

进一步地，所述推进器通过转向座设于艇身后部。

进一步地，所述压力保持系统包括控制器、电磁阀、减压阀、保压气瓶、加压装置、泄压阀、舱内压力传感器、舱外压力传感器和液位传感器；

所述舱内压力传感器用于检测所述艇身内部的气压并将气压数据发送至所述控制器，

所述舱外压力传感器用于检测所述艇身外部的水压并将水压数据发送至所述控制器，

所述液位传感器用于检测所述艇身内部的液位并将液位数据发送至所述控制器，

所述控制器用于根据所述气压数据、水压数据和液位数据产生相应的控制信号以控制所述电磁阀通断，

所述泄压阀的进气口与所述艇身的内部相连通，其出气口与所述加压装置的进气口相连通，所述加压装置的出气口与所述保压气瓶的进气口相连通，所述保压气瓶的出气口与所述减压阀的进气口相连通，所述减压阀的出气口与所述电磁阀的进气口相连通，所述电磁阀的出气口与所述艇身的内部相连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、由于本检修潜水器设有压力保持系统，利用空气保压原理，艇身外壳可采用非耐压结构，极大降低了设计难度和制造成本。

2、通过设置舱外通道来在检修面分隔出干式空间，检修人员通过通道进入干式空间进行检修，安全可靠。

3、舱身中部的底部设有开口，便于检修人员进出，省去了传统潜艇舱门启闭的繁琐操作，也便于意外发生时，检修人员紧急逃生。

附图说明

图1为本发明用于船闸检修的潜水器一种实施方式的结构立体图；

图2为本发明用于船闸检修的潜水器一种实施方式的结构剖视图；

图3为本发明用于坝面检修的潜水器一种实施方式的结构立体图；

图4为本发明用于坝面检修的潜水器一种实施方式的结构剖视图；

图5为本发明用于坝面检修的潜水器一种实施方式的结构仰视图；

图6为本发明用于泄水孔检修的潜水器一种实施方式的结构立体图；

图7为本发明用于泄水孔检修的潜水器一种实施方式的结构剖视图；

图8为本发明中保压装置结构示意图；

图9为本发明中保压装置原理图。

附图标记

艇身1、控制舱2、观察窗3、照明灯4、推进器5、摄像头6、补光灯7、旋转支座8、通道9、隔水罩10、舱外压力传感器11、舱内压力传感器12、电磁阀13、减压阀14、管道15、保压气瓶16、泄压阀17、加压装置18、液位传感器19、控制器20、开放式空间21。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至7所示，本发明的一种基于开放式保压原理的水利枢纽检修潜水器，包括艇身1，艇身1设有载人舱2，载人舱2的前部设有观察窗3，艇身1的后部的两侧分别设有一推进器5，艇身1底部设有向内凹陷而成的开放式空间21，开放式空间21与载人舱2相连通，艇身1还设有一套压力保持系统，压力保持系统为载人舱2和开放式空间21内提供压力与外界水压相匹配的气体，艇身1的前端设有一对照明灯4，艇身1外部还设有至少一对摄像头6和至少一个可转动设置地艇外隔水装置，所述艇外隔水装置具有一个供检修人员容身的隔水罩10和连接隔水罩10和所述载人舱2的通道9，隔水罩10与检修面密封贴合后可通过水泵将内部水排空。开放式空间21方便检修人员进出舱体，同时也便于意外发生时，检修人员紧急逃生。

如图8-9所示，压力保持系统包括控制器20、电磁阀13、减压阀14、保压气瓶16、加压装置18、泄压阀17、舱内压力传感器12、舱外压力传感器11和液位传感器19。

泄压阀17的进气口与艇身1的内部相连通，其出气口与加压装置18的进气口相连通，加压装置18的出气口与保压气瓶16的进气口相连通，保压气瓶16的出气口与减压阀14的进气口相连通，减压阀14的出气口与电磁阀13的进气口相连通，电磁阀13的出气口与艇身1的内部相连通。泄压阀17与加压装置18之间通过管道15相连，从而在加压装置18启动前收容泄压阀17排出的多余气体，加压装置18连接控制舱2。液位传感器19、控制器20、舱内压力传感器12、电磁阀13、减压阀14和保压气瓶16设于艇身1的内部，泄压阀17、加压装置18和舱外压力传感器11设于艇身1的外部。

舱内压力传感器12用于检测艇身1内部的气压并将气压数据发送至控制器20，舱外压力传感器25用于检测艇身1外部的水压并将水压数据发送至控制器20，液位传感器19用于检测艇身1内部的液位并将液位数据发送至控制器20，控制器20用于根据气压数据、水压数据和液位数据产生相应的控制信号以控制电磁阀13通断。具体地，通过水压数据和气压数据可以确定当前艇身1的内外压差，若压差过大则开启电磁阀13，使保压气瓶16内的气体先经过减压阀14，再经过电磁阀13进入艇内。减压阀14的作用是将前端压力变化的气体调节为后端恒定压力的气体，从而便于艇内压力传感器25的监测。若压差过小则触发泄压阀17开启，多余气体进入管道15内，待压差恢复到正常范围内，泄压阀17关闭，此时加压装置18启动将管道15内的气体输入保压气瓶16内。压力保持系统除了起到平衡舱身1内外压力的作用外，还起到循环舱身1内部空气的作用。

本发明的检修潜水器根据所需检修面的分布情况，包括三种实施方式，分别用于船闸、坝面和泄水孔检修。

如图1-2所示，用于船闸检修的潜水器包括两对摄像头6和两个艇外隔水装置，其中一对摄像头6设于艇身底部，另外一对摄像头6分别设于艇身的两侧，其中一个艇外隔水装置设于控制舱底部，另一个艇外隔水装置设于舱身顶部。可对船闸底板和侧板进行检修。

如图3-5所示，用于坝面检修的潜水器包括两对摄像头6，和一个艇外隔水装置，其中一对摄像头6设于艇身1底部，另外一对摄像头6分别设于艇身1的两侧，艇外隔水装置设于控制舱2底部。检修潜水器在面板堆石坝上方游动，对面板堆石坝上方坝面进行检修。

如图6-7所示，用于泄水孔检修的潜水器包括一对摄像头6和一个艇外隔水装置，摄像头6和艇外隔水装置均设于艇身1顶部，检修潜水器进入泄水孔，对受损部位进行检修。

摄像头6转动设置于艇身1外部，转动设置的方式利于摄像头6全方位捕捉艇外图像信息，摄像头6和补光灯7固定连接。通过调整摄像头6焦距来观察检修面受损情况，补光灯7进行补光，提供良好的光照条件。

艇外隔水装置包括水泵、转动支座8、通道9和隔水罩10，转动支座8设于艇身，转动支座8的中部镂空，转动支座8连通通道9的一端，通道9另一端连接隔水罩10，水泵连接转动支座8，通过调整转动支座8方向来调整通道9和隔水罩10的方向，使得隔水罩10贴合在检修面上，隔水罩10底部设有密封结构，隔水罩10贴合检修面后会有水残留在隔水罩10和通道9内，转动支座8和通道9，之间分别设有抽水口和进人口，抽水口连接水泵，进人口连接通道9，打开水泵，将隔水罩10和通道9内的水抽出，并通过舱身1底部设有的开口排出，在检修面形成干式空间，检修人员通过旋转支座8与通道9之间的进人口进入通道9，到达干式空间进行检修。

为了解决检修潜水器在水体中移动的问题，将每个推进器5分别通过一个转向座设于艇身1后部，转向座用于调节推进器5的转动方向，需要上浮时，调整推进器5向下，需要下潜时，调整推进器5向上。在同一深度的水域移动时，调整转向器水平，通过控制推进器5同步正反转实现前进后退，通过推进器5转速差实现转向。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。