水下应急救援系统及基于该救援系统的水下救援方法

1.本发明涉及水下救援设备相关的技术领域，尤其是涉及一种水下应急救援系统及基于该救援系统的水下救援方法。


背景技术：

2.飞行员坠湖、潜水员失踪、公交坠江、沉船等突发事件中，需要快速将沉入水中的物体尽快打捞上岸，以减少人员伤亡和财产损失。但目前多采用水下穿缆、岸上起吊的方法。
3.传统的沉船链式打捞方法需要通过定向钻机在船下开挖沟槽，再将缆绳穿过，通过岸上的起吊机连接缆绳将沉船打捞上来，这种方法耗时较长，救援速度过慢，且需要的救援设备比较大，运输和操作都略为笨重，响应速度较慢，难以达到水下应急救援的目的，不适合现阶段的水下应急救援策略。
4.针对上述出现事故的水下应急救援快速打捞的需求，提出了采用水下螺柱焊接的方法对水下沉船进行应急救援，采用水下螺柱焊接，在待打捞物体上快速焊接着力抓手，便于尽快起吊，为水下应急救援提供快速打捞方法。这种新的水下救援技术或方法可作为水下作业技术的重要补充，在技术上也是一次新的突破。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水下应急救援系统及基于该救援系统的水下救援方法，以解决现有技术中传统的沉船链式打捞方法，需要的救援设备比较大、救援速度慢的技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种水下应急救援系统，包括起吊设备和水下焊接装置，其中：所述水下焊接装置用于在沉船上焊接螺柱，焊接完成的螺柱上安装有吊环，所述起吊设备安装于工作船或海岸上，缆绳与所述起吊设备相连接以通过所述起吊设备起吊沉船。
7.可选地，所述水下焊接装置包括焊接电源、水下焊接切割套件、供气系统及焊接电缆，所述供气系统与所述焊接切割套件相连接；
8.所述焊接电缆包括焊接地线、用于固定于沉船上的电缆固定夹及连接电缆，所述焊接电源通过所述焊接地线与所述电缆固定夹电连接，所述焊接电源通过所述连接电缆与所述水下焊接切割套件电连接。
9.可选地，所述水下焊接切割套件为水下螺柱焊枪，所述连接电缆的外表面设置有浮力保护套。
10.可选地，所述水下螺柱焊枪包括焊枪主体、供气排水装置和移动卡瓷环装置，所述供气排水装置与所述焊枪主体相连接且设置于所述焊枪主体的前端，所述供气排水装置上形成有能与所述供气系统连接的气孔，所述移动卡瓷环装置设置于所述供气排水装置内部且能沿所述水下螺柱焊枪的轴线方向移动。
11.可选地，所述供气排水装置包括套筒结构和排水罩体，所述套筒结构的一端与所述排水罩体相连接，所述套筒结构上远离所述排水罩体的端部与所述焊枪主体相连接，所述套筒结构上开设有所述气孔，所述气孔与所述套筒结构组成的内腔相连通，所述移动卡瓷环装置可移动的设置于所述套筒结构内部。
12.可选地，所述套筒结构包括密封套筒和伸缩套筒，所述密封套筒与所述焊枪主体相连接，移动卡瓷环装置可移动的设置于所述伸缩套筒内，所述伸缩套筒设置于所述密封套筒的外围且所述伸缩套筒与所述密封套筒之间设置有套筒调节结构，通过所述调节结构能使所述伸缩套筒相对所述密封套筒产生沿所述水下螺柱焊枪轴线方向的水平移动。
13.可选地，所述移动卡瓷环装置与所述密封套筒通过螺纹的方式形成连接。
14.可选地，所述调节结构包括与所述密封套筒连接的固定部，所述固定部上设置有第一锥形螺纹，所述伸缩套筒上设置有与所述第一锥形螺纹配合的第二锥形螺纹。
15.一种基于所述的水下应急救援系统的水下救援方法，包括以下步骤：
16.步骤s1、所述起吊设备安装于工作船或海岸上；
17.步骤s2、潜水员下潜找到沉船及焊接点位，通过所述水下焊接装置在沉船上焊接螺柱；
18.步骤s3、在所述焊接螺柱上安装吊环，并将缆绳穿过吊环；
19.步骤s4、起吊设备通过缆绳起吊沉船，完成救援。
20.可选地，使用上述步骤s2中的所述水下焊接装置进行焊接的焊接方法，包括以下步骤：
21.步骤s21、将螺柱安装于水下螺柱焊枪上，且使水下螺柱焊枪紧贴沉船表面；
22.步骤s22、启动水下螺柱焊枪排水，利用供气系统中的混合气，形成局部干式环境并利用混合气进行焊接保护；
23.步骤s23、焊接时，首先在螺柱与沉船表面形成先导电流引弧，并清除焊接表面的涂层和汽化水层，利用干燥的混合气将湿气吹除，使局部形成干燥焊接环境；
24.步骤s24、接通焊接电流将螺柱和沉船表面熔化形成熔池；
25.步骤s25、待焊接的螺柱在水下螺柱焊枪的主弹簧恢复力作用下慢慢插入熔池；
26.步骤s26、继续施加短暂的电流，对焊接接头加热形成再结晶接头；
27.步骤s27、提起水下螺柱焊枪，螺柱固定在沉船表面。
28.本发明提供的水下应急救援系统，包括起吊设备和水下焊接装置，其中，水下焊接装置用于在沉船上焊接螺柱，螺柱上安装有吊环，起吊设备安装于工作船或海岸上，缆绳与起吊设备相连接以通过起吊设备起吊沉船。该水下应急救援系统具有焊接时间短，无需专业水下焊工操作、简化紧固结构等特点，大大节约维修资源和经费，提高维修效率。
附图说明
29.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，下面描述中的附图仅仅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。
30.图1是本发明实施例提供的应用水下应急救援系统救援的第一张示意图；
31.图2是本发明实施例提供的应用水下应急救援系统救援的第二张示意图；
32.图3是本发明实施例提供的应用水下应急救援系统救援的第三张示意图；
33.图4是本发明实施例提供的水下感觉装置的组成示意图；
34.图5是本发明实施例提供的水下螺柱焊枪的内部结构示意图；
35.图6是本发明实施例提供的水下螺柱焊枪的俯视图；
36.图7是本发明实施例提供的移动卡瓷环装置的结构示意图；
37.图8是本发明实施例提供的水下救援方法的流程图。
38.附图标记：1、起吊设备；2、工作船；3、沉船；4、缆绳；5、焊接电源；6、水下螺柱焊枪；61、焊枪主体；62、移动卡瓷环装置；621、通孔；63、气孔；64、密封套筒；65、伸缩套筒；66、调节结构；67、凸台；68、电磁体；69、主弹簧；70、排水罩体；7、供气系统；71、储气瓶；72、供气管路；8、电缆固定夹；9、连接电缆；10、焊接地线。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.参见图1至图3，本发明提供了一种水下应急救援系统，包括起吊设备1和水下焊接装置，其中，水下焊接装置用于在沉船3上焊接螺柱，焊接完成的螺柱上安装有吊环，起吊设备1安装于工作船2或海岸上，缆绳4与起吊设备1相连接以通过起吊设备1起吊沉船3。
43.具体的，如图4所示，水下焊接装置包括焊接电源5、水下焊接切割套件、供气系统7及焊接电缆，供气系统7与焊接切割套件相连接；焊接电缆包括焊接地线10、用于固定于沉船3上的电缆固定夹8及连接电缆9，焊接电源5通过焊接地线10与电缆固定夹8电连接，焊接电源5通过连接电缆9与水下焊接切割套件电连接。
44.其中，供气系统7包括储气瓶71、减压器及相应的供气管路72。连接电缆9的外表面设置有浮力保护套，以克服电缆本身重量，在水中达到平衡效果，当潜水人员下潜到沉船3位置后，用水下螺柱焊枪6将螺柱焊接到预先计算好的沉船3焊接点上。
45.根据实际需要水下焊接切割套件为水下螺柱焊枪6、水下焊把或水下割把；本实施例中的水下焊接切割套件采用水下螺柱焊枪6。螺柱焊是以焊接电弧作为热源的螺柱焊接
方法，它将螺柱焊到工件上，而不是用药皮焊条或其他填充金属的电弧焊方法。螺柱及其类似的紧固件本身既是焊件又是作为一个电极，电弧在螺柱端部和板件(金属板件、管件)之间引弧燃烧，螺柱下落插入熔池加压而形成焊接接头，是一种高速度的电弧连接方法。焊接电源5是水下焊接装置中的重要组成部分，它采用微机控制逆变式螺柱焊接电源5，提供焊接电源5、焊接控制等关键参数。
46.水下螺柱焊枪6是水下焊接装置的重要组成部分，是潜水员水下作业的使用工具，其性能好坏将直接影响到水下螺柱焊接质量和水下作业安全。结合图5和图6，水下螺柱焊枪6包括焊枪主体61、供气排水装置和移动卡瓷环装置62，供气排水装置与焊枪主体61相连接且设置于焊枪主体61的前端，供气排水装置上形成有能与供气系统7连接的气孔63，移动卡瓷环装置62设置于供气排水装置内部且能沿水下螺柱焊枪6的轴线方向移动。
47.供气排水装置包括套筒结构和排水罩体70，套筒结构的一端与排水罩体70相连接，套筒结构上远离排水罩体70的端部与焊枪主体61相连接，套筒结构上开设有气孔63，气孔63与套筒结构组成的内腔相连通，移动卡瓷环装置62可移动的设置于套筒结构内部。
48.套筒结构包括密封套筒64和伸缩套筒65，密封套筒64与焊枪主体61的外表面通过螺纹的方式形成可拆卸连接，移动卡瓷环装置62可移动的设置于伸缩套筒65内，伸缩套筒65设置于密封套筒64的外围且伸缩套筒65与密封套筒64之间设置有套筒调节结构66，通过调节结构66能使伸缩套筒65相对密封套筒64产生沿水下螺柱焊枪6轴线方向的水平移动。通过气孔63向密封套筒64内注入氩气，达到排水和保护焊接的作用；密封套筒64的右侧设有固定v型密封圈的凸台67，排水罩体70和v型密封圈可达到密封套筒64的密封作用。
49.如图7所示，本实施例中的移动卡瓷环装置62呈环形，中间开设有通孔621，螺柱能穿过通孔与焊枪主体61的夹紧结构连接，瓷环暗转于移动卡瓷环装置62与螺柱之间，移动卡瓷环装置62与密封套筒64通过螺纹的方式形成连接，在固定瓷环的同时，还可以调节螺柱的伸出长度。
50.调节结构66包括与密封套筒64连接的固定部，固定部上设置有第一锥形螺纹，伸缩套筒65上设置有与第一锥形螺纹配合的第二锥形螺纹。通过第一锥形螺纹与第二锥形螺纹的配合可以调节套筒结构的长度，以便焊接不同长度的螺柱。
51.此外，本发明还提供了一种基于上述水下应急救援系统的水下救援方法，采用水下螺柱焊接，在待打捞物体上快速焊接着力抓手，便于尽快起吊，为水下应急救援提供快速打捞方法，如图8所示，主要包括以下步骤：
52.步骤s1、起吊设备1安装于工作船2或海岸上；
53.步骤s2、潜水员下潜找到沉船3及焊接点位，通过水下焊接装置在沉船3上焊接螺柱；
54.步骤s3、在焊接螺柱上安装吊环，并将缆绳4穿过吊环；
55.步骤s4、起吊设备1通过缆绳4起吊沉船3，完成救援。
56.螺柱焊的基本原理是在焊接时，提升螺柱使金属螺柱与沉船3表面之间产生较大的焊接电流，将螺柱端面和沉船3表面瞬间熔化并形成熔池，然后将螺柱浸入熔池冷却后固定在沉船3表面。其中，本技术的使用上述步骤s2中的水下焊接装置进行焊接的焊接方法，包括以下步骤：
57.步骤s21、将螺柱安装于水下螺柱焊枪6上，且使水下螺柱焊枪6紧贴沉船3表面；
58.步骤s22、启动水下螺柱焊枪6排水，利用供气系统7(储气瓶71)中的混合气，形成局部干式环境并利用混合气进行焊接保护；
59.考虑到水下焊接时，水对螺柱焊接操作和螺柱焊接质量有很大影响，因此在进行水下螺柱焊接设计时，使用供气排水装置对其加以保护，需要说明的是，本装置的储气瓶71内采用80％的氩气和20％的二氧化碳的混合气作为水下螺柱焊接的的保护气体；
60.步骤s23、焊接时，首先在螺柱与沉船3表面形成先导电流引弧，并清除焊接表面的涂层和汽化水层，利用干燥的混合气将湿气吹除，使局部形成干燥焊接环境；
61.步骤s24、用电磁铁68将螺柱提升一定高度，接通焊接电流将螺柱和沉船3表面熔化形成熔池；
62.步骤s25、在水下螺柱焊枪6的主弹簧69的恢复力作用下，螺柱慢慢插入熔池；
63.步骤s26、继续施加短暂的电流，对焊接接头加热形成再结晶接头；
64.步骤s27、提起水下螺柱焊枪6，螺柱固定在沉船3表面。
65.在进行水下螺柱焊接时，为方便水下焊接以及快速抢修需要，使用的焊接螺柱一般使用含碳元素较低的材料制成。
66.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。