一种多喷射剑铺缆机器人的制作方法

1.本实用新型涉及海底铺缆设备技术领域，具体为一种多喷射剑铺缆机器人。


背景技术：

2.随着海上石油、天然气等资源的持续开发，海底电缆的铺设需求迅速增加，海底电缆埋设成为重要的海洋工程领域。
3.将海缆埋设至海床下，作业过程较为复杂，找到预铺在海床上的电缆，将埋设设备顺着电缆走向挖掘出海沟，将海缆埋入海沟内。现有的铺缆机器人一般只配备一组喷射剑，在进行海底挖沟铺缆工作时无法一次性完成大埋设深度的工作要求，需要喷射剑经过多次冲射才能完成，使整体工作时间延长，工作效率低。另外，在埋设过程中，埋设设备也要根据海缆铺设方向进行转向工作，由于铺缆机器人通过铺缆船拖拽行走，当铺缆船转弯时，铺缆机器人也会随之进行大直径的转向，这可能会导致铺缆机器人偏离海缆，增加铺缆工作难度。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型提供了一种具有多组喷射剑同时喷射，可实现一次冲射即可完成更大埋设深度的作业要求，节省冲射时间，提高工作效率的多喷射剑铺缆机器人。
5.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：本实用新型提供的多喷射剑铺缆机器人，包括主体框架，主体框架上设有大流量深水泵、电机和电气控制单元，电机与大流量深水泵驱动连接，电机与电气控制单元电性连接；
6.主体框架底部通过安装支座固定连接有多组喷射剑组件，大流量深水泵分别与多组喷射剑组件通过连接管连通。
7.优选的，主体框架上分别设有两组电机和大流量深水泵组合，主体框架底部依次设有三组喷射剑组件。
8.优选的，主体框架上设有液压动力单元，喷射剑组件包括进水组件、喷射剑水管和第一俯仰液压缸，进水组件包括分别横向相对设置的两个进水管，两个进水管内侧通过封板密封连接；
9.安装支座的底部为吊环结构，其内分别安装有轴承，两个进水管的外端部分别横向贯穿于安装支座内的轴承后与连接管连通；
10.进水管上固定套接有水管转向头，水管转向头下端通过水管连接座分别固定连接有喷射剑水管；
11.主体框架底部还设有与第一俯仰液压缸相匹配的第二安装座，第一俯仰液压缸上部与第二安装座铰接，其底部活塞杆的端部与喷射剑水管上固定的第一安装座铰接。
12.优选的，喷射剑水管包括呈阶梯状依次倾斜排列的水管主体，水管主体包括喷射水管和反冲水管，喷射水管前侧壁从上到下依次安装有喷头开口向下的外侧喷嘴，喷射水
管的内侧壁上还开设有喷头开口向内的内侧喷嘴，反冲水管底部连接有反冲喷嘴；
13.外侧喷嘴、内侧喷嘴和反冲喷嘴均为可拆卸结构。
14.优选的，外侧喷嘴喷头方向为依次向左下方和右下方交错对称设置。
15.优选的，主体框架上铰接有吊臂，吊臂上端通过吊头连接轴转动连接有吊头，吊臂一侧壁上通过耳座铰接有转向液压缸，转向液压缸活塞杆的端部与吊头底部设置的耳座铰接。
16.优选的，位于吊臂一侧的主体框架上通过耳座铰接有第二俯仰液压缸，第二俯仰液压缸活塞杆的端部与述吊臂一侧底部的第三安装座铰接。
17.优选的，吊头顶部边缘处还固定设有吊座，吊座上端为倒置的u型中空结构，倒置的u型中空结构的前后壁间贯穿固定有销轴，吊座通过钢丝与拖拽船连接。
18.优选的，主体框架底部两侧分别通过连接支腿对称铰接有滑靴，靠近主体框架前端的一组连接支腿上分别通过耳座铰接有第三俯仰液压缸，第三俯仰液压缸活塞杆的端部与滑靴铰接。
19.优选的，靠近主体框架后端的一组滑靴上、其前后两侧分别通过链条与连接支腿的侧面连接。
20.本实用新型具备以下有益效果：
21.(1)本实用新型的多喷射剑铺缆机器人，配备了及大流量深水泵多组喷射剑组件，每组电机和大流量深水泵单独控制一侧喷射剑组件工作，能够根据工作需求进行单侧或双侧喷射挖沟任务，可适应不同挖沟深度要求，当需要进行3米以上埋设深度工作或土质较硬情况时，两侧多组喷射剑同时喷射，可实现一次冲射即可完成大埋设深度的作业要求，节省冲射时间，提高工作效率，应用范围广，实用性强。
22.(2)本实用新型的多喷射剑铺缆机器人，喷射水管设有喷头向下的外侧喷嘴和喷头朝内的内侧喷嘴，反冲水管底部连接有反冲喷嘴，多组不同方向喷组的设计可以增加喷射面积，提高埋设铺缆的效率。
23.(3)本实用新型的多喷射剑铺缆机器人，主体框架上设有吊臂，吊臂和吊头间铰接有转向液压缸，当多喷射剑铺缆机器人随拖拽船进行转弯时，转向液压缸可调整吊臂和吊头间的角度来缩小多喷射剑铺缆机器人的转弯半径；同时，当铺缆机器人跑偏航向时，可通过转向液压缸带动吊头摆动转向，实现拖拽船航向不变时铺缆机器人自身调整航向，省时高效。
附图说明
24.图1为本实用新型正视图的结构示意图；
25.图2为本实用新型轴测图的结构示意图；
26.图3为图1前视图的结构示意图；
27.图4为本实用新型仰视图的结构示意图；
28.图5为本实用新型喷射剑组件的结构示意图；
29.图6为图5左视图的结构示意图；
30.图7为图5右视图的结构示意图；
31.图8为图6管道水流方向示意图；
32.图9为图5轴测图的结构示意图；
33.图10为图9中a处放大结构的结构示意图；
34.图11为本实用新型吊臂的结构示意图；
35.图12为图11左视图的结构示意图；
36.图13为图11轴测图的结构示意图；
37.图14为本实用新型喷射剑组件搭载悬浮机器人的结构示意图。
38.图中：1、主体框架；2、电机；3、大流量深水泵；4、电气控制单元；5、液压动力单元；6、安装支座；7、进水管；8、水管转向头；9、水管连接座；10、喷射剑水管；1001、外侧喷嘴；1002、内侧喷嘴；1003、反冲喷嘴；11、第一俯仰液压缸；1101、第二安装座；1102、第一安装座；12、吊头；1201、吊座；1202、吊头连接轴；13、吊臂；14、转向液压缸；15、第三安装座；16、滑靴；17、连接支腿；18、第三俯仰液压缸；19、第二俯仰液压缸；20、连接管；21、链条；22、悬浮机器人。
具体实施方式
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
40.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.实施例1
42.请参阅图1-13，本实用新型提供一种技术方案：
43.本实用新型提供的多喷射剑铺缆机器人，包括主体框架1，主体框架上1设有电机2、大流量深水泵3、液压动力单元5和电气控制单元4，电机2和电气控制单元4电性连接，主体框架1两侧分别设有两组电机2和大流量深水泵3组合，电机2分别与大流量深水泵3驱动连接，主体框架1底部通过安装支座6固定连接有三组喷射剑组件，大流量深水泵3分别与喷射剑组件通过连接管20连通。两侧电机2分别单独控制大流量深水泵3及其连接的一侧喷射剑组件，两侧喷射剑组件根据工作需要，可以单独工作喷射挖沟，也可以同时喷射挖沟，方便灵活，三组喷射剑组件设置可以实现一次性大埋设深度的挖沟需求，挖沟效率高，节约时间成本。
44.喷射剑组件包括进水组件、喷射剑水管10和与液压控制单元5相连接的第一俯仰液压缸11，进水组件包括分别横向相对设置的两个进水管7，两个进水管7内侧通过封板密封连接，安装支座6的底部为吊环结构，其内分别安装有轴承，两个进水管7的外端部分别横向贯穿于安装支座6内的轴承后与连接管20连通，此设计使一组喷射剑组件中含有两条单独与电机2和大流量深水泵3配合使用的水路，使喷射剑组件实现单侧或双侧联动喷射挖沟。
45.进水管7上固定套接有水管转向头8，水管转向头8两侧还设有密封圈和防尘圈，以
保证密封性。水管转向头8下端通过水管连接座9分别固定连接有喷射剑水管10，主体框架1底部设有与第一俯仰液压缸11相匹配的第二安装座15，第一俯仰液压缸11上部与第二安装座15铰接，其底部活塞杆的端部与喷射剑水管10上固定的第一安装座1102铰接，第一俯仰液压缸11活塞杆的伸缩带动喷射剑组件转到不同角度，在挖沟过程中，可根据需要调整喷射角度，每个喷射剑水管10由其连接的第一俯仰液压缸11单独控制，既可实现单个喷射剑水管10的单动，也可实现两个喷射剑水管10的联动，以适应不同的工况要求，提高工作效率。
46.喷射剑水管10包括呈阶梯状依次倾斜排列的水管主体，水管主体包括喷射水管和反冲水管，喷射水管前侧壁从上到下依次安装有喷头开口向下的外侧喷嘴1001，外侧喷嘴1001的喷头方向为依次向左右斜下方对称设置，既可增大喷射范围又不使相邻外侧喷嘴的喷射范围相互干涉，扩大水流喷射范围，加快挖沟进度，提高工作效率。
47.喷射水管的内侧壁上还开设有喷头开口向内的内侧喷嘴1002，进行挖沟作业时，内侧喷嘴1002在沟内进行喷射，可保证喷射剑的有效喷射宽度，实现理想的开沟形状。
48.反冲水管底部连接有反冲喷嘴1003，反冲喷嘴1003可形成向上的水流，将泥土冲到沟外。多种不同方向及角度的喷嘴设置，使喷射剑水管10在挖沟时能够同时喷射不同方向的水流，加快挖沟进程，缩短挖沟时间。同时，本实用新型中的喷嘴均是可拆卸结构，可通过更换不同直径的喷嘴实现大流量小压力或小流量大压力的喷射效果，适应范围更加广泛。
49.每组喷射剑组件可单独作业，单组喷射剑中每支喷射剑水管10可由第一俯仰液压缸11单独控制其旋转角度，以使重复作业后开沟的深度一致。
50.主体框架1上铰接有吊臂13，吊臂13上端通过吊头连接轴1202转动连接有吊头12，吊臂13一侧壁上通过耳座铰接有与液压动力单元5相连接的转向液压缸14，转向液压缸14活塞杆的端部与吊头12底部设置的耳座铰接，吊头12顶部边缘处还固定设有吊座1201，吊座1201上端为倒置的u型中空结构，倒置的u型中空结构的前后壁间贯穿固定有销轴，吊座1201通过钢丝与拖拽船连接。在水下挖沟过程中，当拖拽船转弯时，转向液压缸14的活塞杆伸缩可调整吊头12与吊臂13间的角度，使铺缆机器人以较小的转弯半径进行转弯，增加与拖拽船的同步性，不影响喷射剑组件的挖沟作业。同时，当铺缆机器人跑偏时，可通过转向液压缸14的活塞杆伸缩带动吊头12摆动转向，实现拖拽船航向不变时铺缆机器人自身调整航向，省时高效。
51.吊臂13一侧的主体框架1上通过耳座铰接有与液压动力单元5相连接的第二俯仰液压缸19，第二俯仰液压缸19活塞杆的端部与吊臂13一侧底部的第三安装座15铰接。通过第二俯仰液压缸19活塞杆的伸缩改变吊臂13和主体框架1间的角度，当拖拽船需要将铺缆机器人下放到水中时，第二俯仰液压缸19调整吊臂13为直立状态，当拖拽船需要拖行铺缆机器人在水下喷射挖沟时，第二俯仰液压缸19调整吊臂13为倾斜状态，以方便拖行作业。
52.主体框架1底部两侧分别通过连接支腿17对称铰接有滑靴16，滑靴16的设计增加了铺缆机器人的接地比，增加其在水下喷射挖沟时的稳定性。
53.主体框架前端的一组连接支腿17上分别通过耳座铰接有第三俯仰液压缸18，第三俯仰液压缸18活塞杆的端部与所述滑靴16铰接。靠近主体框架1后端的一组滑靴16上、前后两侧分别通过链条21与连接支腿17的侧面连接。第三俯仰液压缸18通过活塞杆的伸缩可调
整滑靴16的角度以适应不同坡度的地面状况，在喷射挖沟过程中可根据地面情况调整滑靴角度，提高喷射剑组件作业的稳定性。
54.本实施例的工作原理：
55.需要进行水下铺缆挖沟时，拖拽船通过与吊座1201连接的钢丝将铺缆机器人下放到水底，下放过程中，液压动力单元5控制第二俯仰液压缸19活塞杆伸缩调整吊臂13为直立状态，当铺缆铺缆机器人到达水底时，第二俯仰液压缸19活塞杆伸缩调整吊臂13为倾斜状态，由钢丝牵引吊座1201拖动铺缆机器人在水下运行工作。
56.滑靴16着陆在水下地面后，根据水下地面的坡度，通过液压动力单元5控制第三俯仰液压缸18活塞杆伸缩，调整滑靴16的角度使之与地面更加贴合。
57.电气控制单元4启动电机2，电机2驱动大流量深水泵3工作，将大流量水通过连接管20输送至进水管7，经由水管转向头8向下传输至喷射剑水管10，再由外侧喷嘴1001、内侧喷嘴1002和反冲喷嘴1003喷射出来，进而在地面进行挖沟作业。主体框架1上的两个电机2分别单独控制与其连接的大流量深水泵3，使两侧的喷射剑水管10可单侧喷射工作，也可双侧联动喷射工作，增加灵活性。
58.当需要挖设细沟时，启动一侧电机2控制其连接的大流量深水泵3和与其相对应的一侧喷射剑水管10喷射，喷射剑水管10向下摆臂，进行细沟的开设作业，另一侧喷射剑水管10不工作。
59.喷头方向为依次向左右斜下方对称设置的外侧喷嘴1001，可增大喷射范围又不使相邻外侧喷嘴1001的喷射范围相互干涉。内侧喷嘴1002向内侧冲射，保证喷射剑的有效喷射宽度，实现理想的开沟形状。反冲水管底部的反冲喷嘴1003，可形成向上的水流，将泥土冲到沟外。
60.在挖沟作业中，可根据地质情况、埋设深度等不同要求，液压动力单元5控制第一俯仰液压缸11活塞杆伸缩带动喷射剑组件随进水管7通过安装支座6内的轴承进行转动，每组喷射剑组件中的两个喷射剑水管10分别由其连接的第一俯仰液压缸11单独控制，可进行单个喷射剑水管10的单动，也可两个喷射剑水管10联动。
61.当多喷射剑铺缆机器人随拖拽船进行转弯时，液压动力单元5控制转向液压缸14活塞杆伸缩，调整吊臂13和吊头12间的角度来降低多喷射剑铺缆机器人的转弯半径；当铺缆机器人跑偏时，转向液压缸14活塞杆伸缩带动吊头12摆动来改变角度，使铺缆机器人自动调整航向到规定航向上。
62.实施例2
63.请参阅图14，本实用新型提供一种技术方案：
64.悬浮机器人22下方安装有三组喷射剑组件，每个喷射剑水管10由其连接的第一俯仰液压缸11单独控制，既可实现单个喷射剑水管10的单动，也可实现两个喷射剑水管10的联动，以适应不同的工况要求，提高工作效率。
65.工作时，悬浮机器人22潜入水中，三组喷射剑组件开展作业，其中，每组喷射剑组件可单独作业，单组喷射剑中每支喷射剑水管10可由第一俯仰液压缸11单独控制其旋转角度，以使重复作业后开沟的深度一致。
66.综上，本实用新型的多喷射剑铺缆机器人，配备了多组喷射剑及大流量深水泵，在大流量深水泵配合下，多组喷射剑水管上设置的不同方向和角度的外侧喷嘴、内侧喷嘴和
反冲喷嘴同时喷射，可实现一次冲射即可完成大埋设深度的作业要求。本实用新型的喷射剑水管还可根据作业需要，进行单、双侧喷射及控制喷射角度，节省冲射时间，提高工作效率，适用范围广泛。
67.以上仅为本实用新型较佳的具体实施方式，如实施例中铺缆机器人主体框架底部设有三组喷射剑组件，实际应用中，可根据不同需求设置不同组数的喷射剑组件进行喷射埋设。
68.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。