海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置的制作方法

本发明涉及海洋观测、海洋工程地质技术领域，特别是涉及一种海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置。

背景技术：

海底沉积物原位观测技术可分为接触式和非接触式两种。非接触式沉积物观测方法，观测仪器/传感器在沉积物外部，采用海床布放、拖曳等方式，实现诸如地震观测、浅地层剖面观测、电阻率观测等。接触式观测方法则以贯入式探杆为主，包括孔隙水压力探杆、环境探杆、地热探杆等。贯入式探杆虽然会对沉积物产生轻微的扰动，但能够获得沉积物更多的物理指标以及更高的测量精度。

目前，贯入式探杆的主要布放方式包括重力贯入、静力贯入、打桩/振动贯入、钻孔贯入等。其中，重力贯入方式可靠性低、可控性差；打桩/振动贯入会导致沉积物液化，物理性质发生改变；钻孔贯入可靠性高，但会对沉积物造成极大扰动。静力贯入方法可控性好、可靠性高，相对稳妥。本研究团队研制了一套海床基原位观测平台，能够实现探杆的静力贯入，以及海床基原位观测平台上的夹持机构与探杆的有效分离。然而，如何有效地将海床基原位观测平台从距离探杆极近的位置安全收回且不对探杆造成影响甚至破坏，还缺乏有效的技术手段。该问题若不能得到有效解决，贯入式探杆在布放完成后，海床基原位观测平台从距离探杆极近的位置收回的过程将面临极大的风险，进而导致观测计划的流产。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置，在海床基原位观测平台上的夹持机构与探杆有效分离后，实现海床基原位观测平台从距离探杆极近的位置安全收回且不对探杆造成影响、破坏。

本发明提供一种海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置，包括平台，平台的前侧设置有用于夹持或松开探杆的夹持机构，平台的左侧和右侧均设置有自平衡侧翼和伸缩油缸，自平衡侧翼的前端连接伸缩油缸的伸缩端，自平衡侧翼的后端铰接平台，平台中设置有分离控制器和状态监测模块，分离控制器信号连接状态监测模块和伸缩油缸。

进一步的，状态监测模块包括高度计、海流计和姿态传感器。

进一步的，姿态传感器包括相互正交布置的两个倾角传感器。

进一步的，海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置还包括设置于平台上的推进器，分离控制器信号连接推进器。

进一步的，所述推进器为两个，两推进器分别设置于平台的左侧和右侧。

进一步的，海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置还包括设置于平台上的密封舱，分离控制器设置于密封舱中。

进一步的，所述自平衡侧翼为三角形。

进一步的，自平衡侧翼的一个角的位置连接伸缩油缸的伸缩端，自平衡侧翼的另一个角的位置铰接平台。

进一步的，海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置还包括与分离控制器信号连接的主控台。

进一步的，海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置还包括与主控台信号连接的报警器。

与现有技术相比，本发明的海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置具有以下特点和优点：

本发明的海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置，在海床基原位观测平台上的夹持机构与探杆有效分离后，实现海床基原位观测平台从距离探杆极近的位置安全收回且不对探杆造成影响、破坏。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置的立体透视图；

图2为本发明实施例中海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置中自平衡侧翼的立体透视图；

其中，1、平台，21、左自平衡侧翼，22、右自平衡侧翼，31、左伸缩油缸，32、右伸缩油缸，41、左铰链，42、右铰链，5、密封舱，6、状态监测模块，71、左推进器，72、右推进器。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本实施例提供一种海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置，包括海床基原位观测平台(以下简称平台1)，平台1的前侧设置有用于夹持或松开探杆的夹持机构，夹持机构将探杆贯入至海床完成探杆的原位布放，贯入式探杆进行原位长期观测，对于研究海底沉积物固结过程、液化过程、海床侵蚀淤积过程等研究起到重要作用，从而为海洋工程建设、地质灾害预测与防治工作提供服务与支持。平台1的左侧设置有左自平衡侧翼21和左伸缩油缸31，左自平衡侧翼21的前端连接左伸缩油缸31的伸缩端，左自平衡侧翼21的后端经左铰链41铰接平台1的左侧，平台1的右侧设置有右自平衡侧翼22和右伸缩油缸32，右自平衡侧翼22的前端连接右伸缩油缸32的伸缩端，右自平衡侧翼221的后端经右铰链42铰接平台1的右侧。本实施例中的海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置，左自平衡侧翼21、右自平衡侧翼22均为三角形设计，左自平衡侧翼21的一个角的位置连接左伸缩油缸31的伸缩端，左自平衡侧翼21的另一个角的位置铰接平台1的左侧，右自平衡侧翼22的一个角的位置连接右伸缩油缸32的伸缩端，右自平衡侧翼22的另一个角的位置铰接平台1的右侧。三角形的左自平衡侧翼21、右自平衡侧翼22，结构紧凑且稳定可靠，便于在海洋中通过左伸缩油缸31、右伸缩油缸32控制左自平衡侧翼21、右自平衡侧翼22的升降以实现平台1的自平衡调节。平台1中设置有密封舱5、分离控制器和状态监测模块6，分离控制器设置于密封舱5中，分离控制器信号连接状态监测模块6、左伸缩油缸31和右伸缩油缸32。状态监测模块6包括高度计、海流计和姿态传感器，其中，姿态传感器包括相互正交布置的两个倾角传感器。船上的甲板上设置有主控台和报警器，主控台与分离控制器、报警器信号连接，通过主控台远程控制海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置安全、可靠地从距离探杆极近的位置收回。

本实施例中的海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置，其运行过程如下：船到达指定海床位置上的海域，由缆绳下吊将海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置下放至海床。在下放过程中，分离控制器控制左自平衡侧翼21、右自平衡侧翼22的前端同步升起，左自平衡侧翼21、右自平衡侧翼22受到海流的作用，海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置可以保持其前后方向与海流的流动方向一致，以方便后续过程中平台1从探杆极近的位置收回。平台1接触海床后，状态监测模块6中的姿态传感器反馈由海床的地形状态引起的平台1的姿态。平台1前侧的夹持机构将探杆贯入至海床完成探杆的原位布放。在布放完成后，平台1的夹持机构与探杆有效分离。状态监测模块6中的海流计监测海流的方向的变化情况。根据状态监测模块6反馈的平台1的姿态和海流的方向的变化情况，分离控制器控制左伸缩油缸31和右伸缩油缸32使左自平衡侧翼21、右自平衡侧翼22的前端升起，左自平衡侧翼21、右自平衡侧翼22的升起高度根据平台1的姿态和海流的方向的变化情况确定。左自平衡侧翼21、右自平衡侧翼22的升起高度可以相同也可以不同，二者高度的确定，从宏观上通过左自平衡侧翼21、右自平衡侧翼22受到海流的作用，使平台1沿着水平方向向后移动。通过缆绳稍微向上拖拽，状态监测模块6中的高度计反馈平台1的高度有稍许变化。需要说明的是，探杆的顶端大都装配有采集舱，不能通过缆绳大行程地拖拽平台1，平台1会触碰到采集舱，从而对探杆造成影响、破坏。当然状态监测模块6中的高度计在监测到平台1有较大的高度变化会及时通过设置于船甲板上的报警器报警从而避免误操作。除此之外，若大行程地拖拽平台1，由于海底海流等因素的影响，平台1也可能触碰到探杆，也会对探杆造成影响、破坏。在状态监测模块6中的高度计监测到平台1的高度有稍许变化后，此时平台1沿着水平方向向后移动，在移动过程中平台1可以避免与探杆触碰，从而实现海床基原位观测平台安全、可靠地从距离探杆极近的位置收回，收回过程中不对探杆造成影响、破坏。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于，海床基原位观测平台辅助探杆脱离及安全保护装置还包括设置于平台1左侧的左推进器71和设置于平台1右侧的右推进器72，分离控制器信号连接左推进器71和右推进器72。在状态监测模块6中的海流计监测海洋中的海流流速过低时，通过分离控制器根据状态监测模块6反馈的平台1的姿态和海流的方向的变化情况，控制左推进器71和右推进器72的推进功率，当然，左推进器71和右推进器72的推进功率可以相同也可以不同，其功率的确定，从宏观上实现平台1沿着水平方向向后移动。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。