一种用于检测深海管道的深潜器及其作业方法
【专利摘要】本发明提供一种用于检测深海管道的深潜器及其作业方法，在利用本发明的一种用于检测深海管道的深潜器对海底管道进行检测作业时，可以利用水下照明灯对作业环境进行照明并利用水下摄像机对作业环境进行观察，在作业环境中有障碍物时，可以利用清障机械手将障碍物清除，然后利用浅层剖面仪对埋设在海底的管道进行扫描并形成声纳影像信息，并通过水下通信设备将浅层剖面仪形成的声纳影像信息发送给远程通信设备。这样，操作人员从远程可以操作所述的深潜器对埋设在海底的管道进行检测，不需要将深埋的海底管道挖出，作业方便且快捷。
【专利说明】
一种用于检测深海管道的深潜器及其作业方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于检测深海管道的深潜器及其作业方法，属于一种海洋探测设备技术领域。
【背景技术】
[0002]海底管道一般用于输送油(气)，海底管道一般铺设于海底，是海上油(气)田开发生产系统的主要组成部分，也是目前最快捷、最安全和经济可靠的海上油气运输方式。海底管道处于海底，多数又需要埋设于海底土中一定深度，检查和维修困难，某些处于潮差或波浪破碎带的管段受风浪、潮流、冰凌等影响较大，有时可能被海中漂浮物和船舶撞击或抛锚遭受破坏。当海底管道发生故障时，就需要对海底管道进行检修，检修海底管道时，首先需要找到故障点。
[0003]现有技术中常见的海底管道检测方法有两种:一种方式为使用智能清管器对管道内部进行检测，这种方式需要将智能清管器放置于管道内，遇到管道内壁弯曲或者变形的情况时，清管器可能会卡在管道中且不易取出，这会给检修作业带来很大的麻烦，致使检修作业无法继续;另一种方式为使用水下机器人对暴露在海水中可视管道部分进行接触式检测，但是海底管道可能埋深在海底，则需要将管道从海床底部挖出进行检测，这就大大增加了检测难度及检测成本。
【发明内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于检测深海管道的深潜器及其作业方法，可以方便地对海底管道进行故障检测。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于检测深海管道的深潜器，采用如下技术方案:一种用于检测深海管道的深潜器，包括本体，本体上设有推进系统和水下控制装置，所述推进系统由水下控制装置控制；在本体上还设有清障机械手、水下照明灯、水下摄像机、浅层剖面仪和水下通信设备;所述清障机械手、水下照明灯、水下摄像机、浅层剖面仪均与水下控制装置通信连接;所述水下通信设备与水下控制装置通信连接，水下通信设备与远程通信设备通信连接。
[0006]优选地，所述本体上还设有检测机械手和阳极腐蚀检测仪，阳极腐蚀检测仪与水下通信设备通信连接；阳极腐蚀检测仪与本体可拆卸地连接;所述检测机械手上设于与阳极腐蚀检测仪可拆卸连接的接口。
[0007]优选地，所述清障机械手上还设有夹持管道接头的接口。
[0008]优选地，所述推进系统包括多个水平螺旋桨和多个竖直螺旋桨;所述水平螺旋桨的转轴水平地设置，所述竖直螺旋桨的转轴竖直地设置。
[0009]优选地，所述本体上还设有甲烷检测装置，甲烷检测装置与水下通信设备通信连接。
[0010]进一步地，所述本体上还设有浮力装置。
[0011]进一步地，水下通信设备与远程通信设备通过电缆或者无线电信号通信连接。
[0012]进一步地，所述远程通信设备设置在母船上。
[0013]与上述本发明的一种用于检测深海管道的深潜器相应地，本发明还提供一种用于检测深海管道的深潜器的作业方法，采用如下技术方案:一种检测深海管道的深潜器的作业方法，利用上述技术方案及任一优选的技术方案所述的用于检测深海管道的深潜器进行水下作业，包括如下步骤:
[0014]I)远程通信设备向所述水下通信设备发送开灯信号，水下通信设备将开灯信号发送给水下控制装置，水下控制装置根据接收到的开灯信号向水下照明灯发送开灯指令，水下照明灯打开进行照明；
[0015]2)远程通信设备向所述水下通信设备发送拍摄信号，水下通信设备将拍摄信号发送给水下控制装置，水下控制装置根据接收到的拍摄信号向水下摄像机发送拍摄指令，水下摄像机开始进行拍摄；
[0016]3)远程通信设备向所述水下通信设备发送推进信号，水下通信设备将推进信号发送给水下控制装置，水下控制装置根据接收到的推进信号向推进系统发送推进指令，推进系统开始运动并将所述的用于检测深海管道的深潜器移动到作业位置；
[0017]4)远程通信设备向所述水下通信设备发送清障信号，水下通信设备将清障信号发送给水下控制装置，水下控制装置根据接收到的清障信号向清障机械手发送清障指令，清障机械手动作而将作业位置的障碍物清除；
[0018]5)远程通信设备向所述水下通信设备发送扫描信号，水下通信设备将扫描信号发送给水下控制装置，水下控制装置根据接收到的扫描信号向浅层剖面仪发送扫描指令，浅层剖面仪开始扫描水底管道的三维形态并形成声纳影像信息，浅层剖面仪将形成的声纳影像信息通过水下通信设备发送给远程通信设备。
[0019]如上所述，本发明的一种用于检测深海管道的深潜器，具有以下有益效果:在利用本发明的一种用于检测深海管道的深潜器对海底管道进行检测作业时，可以利用水下照明灯对作业环境进行照明并利用水下摄像机对作业环境进行观察，在作业环境中有障碍物时，可以利用清障机械手将障碍物清除，然后利用浅层剖面仪对埋设在海底的管道进行扫描并形成声纳影像信息，并通过水下通信设备将浅层剖面仪形成的声纳影像信息发送给远程通信设备。这样，操作人员从远程可以操作所述的深潜器对埋设在海底的管道进行检测，不需要将深埋的海底管道挖出，作业方便且快捷。与本发明的一种用于检测深海管道的深潜器相应地，本发明的一种用于检测深海管道的深潜器的作业方法也具有上述有益效果，此处不再赘述。
【附图说明】
[0020]图1显示为本发明实施例的一种用于检测深海管道的深潜器的结构示意图。
[0021]图2显示为本发明的实施例的一种用于检测深海管道的深潜器的本体与推进系统连接的示意图，从本体上方向下观察的姿态。
[0022]图3显示为本发明实施例的一种用于检测深海管道的深潜器控制系统的示意图。
[0023]零件标号说明
[0024]I 本体7 检测机械手
[0025]2水下控制装置8水平螺旋桨
[0026]3清障机械手9竖直螺旋桨
[0027]4水下照明灯10液压系统
[0028]5水下摄像机11浮力装置
[0029]6浅层剖面仪12转轴
【具体实施方式】
[0030]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0031]图1显示为本发明实施例的一种用于检测深海管道的深潜器的结构示意图，请参见图1，本发明提供一种用于检测深海管道的深潜器，包括本体I，本体I上设有推进系统和水下控制装置2，所述推进系统由水下控制装置2控制;在本体I上还设有清障机械手3、水下照明灯4、水下摄像机5、浅层剖面仪6和水下通信设备;所述清障机械手3、水下照明灯4、水下摄像机5、浅层剖面仪6均与水下控制装置2通信连接;所述水下通信设备与水下控制装置2通信连接，水下通信设备与远程通信设备通信连接。在利用本发明的一种用于检测深海管道的深潜器对海底管道进行检测作业时，可以利用水下照明灯4对作业环境进行照明并利用水下摄像机5对作业环境进行观察，在作业环境中有障碍物时，可以利用清障机械手3将障碍物清除，然后利用浅层剖面仪6对埋设在海底的管道进行扫描并形成声纳影像信息，并通过水下通信设备将浅层剖面仪6形成的声纳影像信息发送给远程通信设备。这样，操作人员从远程可以操作所述的深潜器对埋设在海底的管道进行检测，不需要将深埋的海底管道挖出，作业方便且快捷。
[0032]在海底的管道上一般设有保护管道的替代腐蚀阳极，替代腐蚀阳极一般为还原性强的金属，比如锌块常用作替代腐蚀阳极，锌块与海底管道之间用可导电地连接，这样，锌块能够替代管道而被海水腐蚀，随着时间的推移，所剩余的锌块就越少。为了能够了解到与海底管道相连接的锌块的腐蚀情况，作为一种优选的实施方式，所述本体I上还设有检测机械手7和阳极腐蚀检测仪，阳极腐蚀检测仪与水下通信设备通信连接;阳极腐蚀检测仪与本体I可拆卸地连接;所述检测机械手7上设于与阳极腐蚀检测仪可拆卸连接的接口。在所述本体I上还设有与阳极检测仪可拆卸连接的接口，用于放置阳极检测仪，检测机械手7能够将阳极检测仪从本体I上取下或者放回到本体I上，具体的接口形式可以有多种，此处不一一列举，比如可以采用数控机床的机械手更换刀具的接口形式。阳极检测仪也称为阳极极化仪或者恒电位/恒电流仪，是一种重要的腐蚀检测和电化学测量仪器，在电极过程动力学、电分析、电解、电镀、金属相分析、金属腐蚀速度测量和各种腐蚀与防腐蚀研究，以及电化学保护参数测试等方面具有广泛的用途。当需要检测锌块的腐蚀情况时，通过远程通信设备向水下控制装置2发出控制信号，水下控制装置2控制检测机械手7将阳极检测仪从本体I上取下，然后检测机械手7动作而将阳极检测仪对准锌块进行检测。海底管道上设有管接头，由于热胀冷缩或者海流侵扰等原因，海底管道的管接头可能会松动。作为一种优选的方式，所述清障机械手3上还设有夹持管道接头的接口，这样可以通过清障机械手3上的夹持管道接头的接口来拧紧海底管道的管接头，还可以在所述检测机械手7上也设置夹持管道的接口，这样，在需要拧紧海底管道的管接头时，用检测机械手7夹持海底管道，用清障机械手3夹持管接头并拧紧，二者配合操作，更为方便。
[0033]在本发明的一种用于检测深海管道的深潜器中，还设有液压系统10，用于驱动推进系统、清障机械手等动作装置。推进系统推动本体I在水中运动，作为一种优选的方式，如图2所示，图2中显示的是从本体I上方向下观察的推进系统与本体I的结构示意图。所述推进系统包括多个水平螺旋桨8和多个竖直螺旋桨9;所述水平螺旋桨8的转轴12水平地设置，所述竖直螺旋桨9的转轴12竖直地设置。这样，水平螺旋桨8旋转可以为本体I提供水平的推力而使本体I水平移动，竖直螺旋桨9旋转可以为本体I提供竖直方向的推力而使本体I上下运动。有时需要本体I在水中转向，为了便于本体I转向，每个水平螺旋桨8，以及每个竖直螺旋桨9都由水下控制系统单独控制，比如在图2中有四个设于本体I四角的水平螺旋桨8，本体I四角处的箭头表示对应角处的水平螺旋桨8的推力方向，在需要顺时针旋转时，控制装置控制图2中的左上角和右下角处的水平螺旋桨8运动，而图2中的右上角和左下角处的水平螺旋桨8不动;在需要逆时针旋转时，控制装置控制图2中的右上角和左下角处的水平螺旋桨8运动，而图2中的左上角和右下角处的水平螺旋桨8不动。需要说明的是，图2中的水平螺旋桨8及竖直螺旋桨9与本体I的连接方式、水平螺旋桨8的数量、竖直螺旋桨9的数量和上述的对水平螺旋桨8的控制方式只是对本发明的一种用于检测深海管道的深潜器的推进系统的举例性说明，并非本发明的一种用于检测深海管道的深潜器的推进系统的唯一实施方式。
[0034]海底管道由于受到热胀冷缩及海流的影响，可能会发生泄漏现象。比如作为天然气的输送管道的海底管道可能泄漏以甲烷为主的燃气气体，为了检测输送天然气的海底管道是否发生泄漏，可以在所述本体I上还设有甲烷检测装置，甲烷检测装置与水下通信设备通信连接。这样，可以利用甲烷检测装置来检测管道是否泄漏甲烷，甲烷检测装置将检测获得的信息即时地通过水下通信设备发送给远程通信设备，从而使作业人员在远程即时地了解到管道是否泄漏并作出相应的处理，比如通过清障机械手3拧紧泄漏处的管接头。为了便于使水下控制装置2能够控制甲烷检测装置，可以将甲烷检测装置连接到水下控制装置2上，甲烷检测装置通过水下控制装置2而实现与水下通信设备的通信连接。可以将甲烷检测仪与本体I可拆卸地连接;所述检测机械手7上设于与甲烷检测仪可拆卸连接的接口，将甲烷检测仪与检测机械手7可拆卸连接的接口与阳极腐蚀检测仪与检测机械手7可拆卸连接的接口设置成相同的形式，这样，检测机械手7既可以操作阳极腐蚀检测仪还可以操作甲烷检测仪。本发明的一种用于检测深海管道的深潜器中的远程通信设备可以设置在行驶在水面上的母船上，在需要使用本发明的一种用于检测深海管道的深潜器进行作业时，所述远程通信设备可以设置在母船上，将本发明的一种用于检测深海管道的深潜器从母船上投放到水中，本发明的一种用于检测深海管道的深潜器中的水下通信设备可以与远程通信设备通过者无线电信号通信连接，比如海水很深，不便于使用电缆连接的情况;水下通信设备也可以与远程通信设备通过电缆连接而实现通信连接，比如海水很浅的情况。还可以在本体I上设置位置跟踪装置和导航装置，并将位置跟踪装置和导航装置与远程通信设备通信连接，这样，可以防止本发明的一种用于检测深海管道的深潜器与母船失去联系而丢失。
[0035]在本发明的一种用于检测深海管道的深潜器的本体I上搭载有机械手以及其他仪器装置，所述本体I载重较大而给推进系统带来很大的负担，为了减轻推进系统的负担，可以在所述本体I上设置浮力装置11而产生浮力，以便平衡本体I机器上的设备的重力。浮力装置11可以是充气气囊以及其他的如轻质材料制成的块状物。
[0036]图3显示为本发明实施例的一种用于检测深海管道的深潜器控制系统的示意图，以下结合图3对本发明的一种用于检测深海管道的深潜器的作业方法作以说明，本发明的一种检测深海管道的深潜器的作业方法，利用上述技术方案及任一优选的技术方案的用于检测深海管道的深潜器进行水下作业，包括如下步骤:
[0037]I)远程通信设备向所述水下通信设备发送开灯信号，水下通信设备将开灯信号发送给水下控制装置2，水下控制装置2根据接收到的开灯信号向水下照明灯4发送开灯指令，水下照明灯4打开进行照明；
[0038]2)远程通信设备向所述水下通信设备发送拍摄信号，水下通信设备将拍摄信号发送给水下控制装置2，水下控制装置2根据接收到的拍摄信号向水下摄像机5发送拍摄指令，水下摄像机5开始进行拍摄；
[0039]3)远程通信设备向所述水下通信设备发送推进信号，水下通信设备将推进信号发送给水下控制装置2，水下控制装置2根据接收到的推进信号向推进系统发送推进指令，推进系统开始运动并将所述的用于检测深海管道的深潜器移动到作业位置；
[0040]4)远程通信设备向所述水下通信设备发送清障信号，水下通信设备将清障信号发送给水下控制装置2，水下控制装置2根据接收到的清障信号向清障机械手3发送清障指令，清障机械手3动作而将作业位置的障碍物清除；
[0041]5)远程通信设备向所述水下通信设备发送扫描信号，水下通信设备将扫描信号发送给水下控制装置2，水下控制装置2根据接收到的扫描信号向浅层剖面仪6发送扫描指令，浅层剖面仪6开始扫描水底管道的三维形态并形成声纳影像信息，浅层剖面仪6将形成的声纳影像信息通过水下通信设备发送给远程通信设备。
[0042]在上述的本发明的一种检测深海管道的深潜器的作业方法中，还可以包括如下步骤:远程通信设备向所述水下通信设备发送检测信号，水下通信设备将检测信号发送给水下控制装置2，水下控制装置2根据接收到的检测信号向检测机械手7发送检测指令，检测机械手7动作而从本体I上抓取阳极腐蚀检测仪进行阳极块腐蚀检测，或者检测机械手7动作而从本体I上抓取甲烷检测仪对海底管道进行泄漏检测。
[0043]需要说明的是，上述的发明的一种用于检测深海管道的深潜器的作业方法的作业步骤中的开灯信号、拍摄信号、推进信号、清障信号、扫描信号及检测信号的名称中信号之前的前缀，以及开灯指令、拍摄指令、推进指令、清障指令、扫描指令及检测指令的名称中指令之前的前缀只是为了便于区分不同的作业信号或者作业指令，不具有特殊的限定意义。
[0044]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种用于检测深海管道的深潜器，包括本体(I)，本体(I)上设有推进系统和水下控制装置(2)，所述推进系统由水下控制装置(2)控制;其特征是: 在本体(I)上还设有清障机械手(3)、水下照明灯(4)、水下摄像机(5)、浅层剖面仪(6)和水下通信设备;所述清障机械手(3)、水下照明灯(4)、水下摄像机(5)、浅层剖面仪(6)均与水下控制装置(2)通信连接;所述水下通信设备与水下控制装置(2)通信连接，水下通信设备与远程通信设备通信连接。2.如权利要求1所述的用于检测深海管道的深潜器，其特征是:所述本体(I)上还设有检测机械手(7)和阳极腐蚀检测仪，阳极腐蚀检测仪与水下通信设备通信连接;阳极腐蚀检测仪与本体(I)可拆卸地连接;所述检测机械手(7)上设于与阳极腐蚀检测仪可拆卸连接的接口。3.如权利要求1所述的用于检测深海管道的深潜器，其特征是:所述清障机械手(3)上还设有夹持管道接头的接口。4.如权利要求1所述的用于检测深海管道的深潜器，其特征是:所述推进系统包括多个水平螺旋桨(8)和多个竖直螺旋桨(9);所述水平螺旋桨(8)的转轴(12)水平地设置，所述竖直螺旋桨(9)的转轴(12)竖直地设置。5.如权利要求1所述的用于检测深海管道的深潜器，其特征是:所述本体(I)上还设有甲烷检测装置，甲烷检测装置与水下通信设备通信连接。6.如权利要求1所述的用于检测深海管道的深潜器，其特征是:所述本体(I)上还设有浮力装置(11)。7.如权利要求1所述的用于检测深海管道的深潜器，其特征是:水下通信设备与远程通信设备通过电缆或者无线电信号通信连接。8.如权利要求1所述的用于检测深海管道的深潜器，其特征是:所述远程通信设备设置在母船上。9.一种检测深海管道的深潜器的作业方法，利用上述权利要求1至8任一项所述的用于检测深海管道的深潜器进行水下作业，其特征是，包括如下步骤: 1)远程通信设备向所述水下通信设备发送开灯信号，水下通信设备将开灯信号发送给水下控制装置(2)，水下控制装置(2)根据接收到的开灯信号向水下照明灯(4)发送开灯指令，水下照明灯(4)打开进行照明； 2)远程通信设备向所述水下通信设备发送拍摄信号，水下通信设备将拍摄信号发送给水下控制装置(2)，水下控制装置(2)根据接收到的拍摄信号向水下摄像机(5)发送拍摄指令，水下摄像机(5)开始进行拍摄； 3)远程通信设备向所述水下通信设备发送推进信号，水下通信设备将推进信号发送给水下控制装置(2)，水下控制装置(2)根据接收到的推进信号向推进系统发送推进指令，推进系统开始运动并将所述的用于检测深海管道的深潜器移动到作业位置； 4)远程通信设备向所述水下通信设备发送清障信号，水下通信设备将清障信号发送给水下控制装置(2)，水下控制装置(2)根据接收到的清障信号向清障机械手(3)发送清障指令，清障机械手(3)动作而将作业位置的障碍物清除； 5)远程通信设备向所述水下通信设备发送扫描信号，水下通信设备将扫描信号发送给水下控制装置(2)，水下控制装置(2)根据接收到的扫描信号向浅层剖面仪(6)发送扫描指令，浅层剖面仪(6)开始扫描水底管道的三维形态并形成声纳影像信息，浅层剖面仪(6)将形成的声纳影像信息通过水下通信设备发送给远程通信设备。
【文档编号】B63C11/52GK106005318SQ201610452925
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】毛英超, 朱俊, 徐玲, 吕骥, 金川, 钱建华, 沈勤, 田雨, 夏璐
【申请人】上海遨拓深水装备技术开发有限公司, 舟山遨拓海洋工程技术有限公司