射流式海缆维护机器人

1.本发明涉及海缆维护装备技术领域，尤其涉及一种射流式海缆维护机器人。


背景技术：

2.各类海上可再生能源发电平台的电力，均需通过海底电缆输送至岸上。在某些具有珊瑚地质的海域，由于生态环保的原因无法深埋海底电缆，而裸露的海缆易受到海生物附着、环境腐蚀等复杂因素的影响。同时，裸露的海底电缆常年受到海底洋流运动的影响，海缆本体外护套与海床之间极易发生摩擦，从而导致外护套磨损甚至海缆护套结构被破坏。通过水下机器人对海底电缆进行定期巡检、维护，已成为裸露的海底电缆使用中的一项重要工作。
3.目前，海缆维护机器人在工作中面临两个问题，第一，需在可能的高速洋流下保持机器人自身的稳定；第二，原本裸露的海底电缆由于种种原因，出现了被海生物或其他异物覆盖的情况，导致机器人在工作中无法直接拍摄到海缆影像或采集到海缆数据。
4.面对上述第一个问题，目前水下机器人的推进系统通常采用矢量推进布置方式的螺旋桨推进系统，如cn109616956a公开的有缆遥控水下机器人对海底电缆的巡检系统及其作业方法。此系统操控便利、机动性强，但其中的螺旋桨是旋转机械，容易与海生物发生缠绕，会对海洋环境造成不可逆的损伤。
5.面对上述第二个问题，水下机器人则通常采用柔性手爪抓取海底电缆，防止海底电缆被海生物继续覆盖，最后再使用摄像头检查海底电缆的状态，如cn114927016a公开的海底多任务仿真系统、装置和方法，以及cn112045706a公开的棘轮自锁海底提缆机械爪。但柔性手爪产生的牵引力会直接作用在海缆的某一段上，在海缆状态不明的时候，这种操作可能会加剧海底电缆的损坏。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明提出一种射流式海缆维护机器人，旨在同时解决螺旋桨推进系统容易与海生物发生缠绕，以及柔性手爪容易加剧海底电缆的损坏的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
8.一种射流式海缆维护机器人，包括外壳，所述外壳的内部设置有浮体和压力泵，所述压力泵的输出端分别与推进喷管以及清淤喷管的输入端连接，所述压力泵的输入端与吸水管的输出端连接，其中，多个所述推进喷管的输出端均布在所述外壳的上下端面以及所述外壳的外周侧，至少一个所述清淤喷管的输出端固定在所述外壳的外侧面，所述吸水管的输入端朝外固定在所述外壳的上端面，且所述推进喷管和所述清淤喷管的输出端均设有独立的压力调节阀。
9.在一些实施方式中，所述压力泵的输出端设置有压力调节阀。
10.在一些实施方式中，所述吸水管的输入端设置有滤网。
11.在一些实施方式中，所述清淤喷管的输出端安装有防扩散罩。
12.在一些实施方式中，所述清淤喷管的输出端末端垂直往下弯折，形成弯折部。
13.在一些实施方式中，所述防扩散罩安装在所述弯折部的周侧。
14.在一些实施方式中，所述外壳的下端面设置有橡胶软垫。
15.在一些实施方式中，所述外壳的上端面边缘设置有照明单元，所述外壳的外侧面设置有摄像单元。
16.在一些实施方式中，所述外壳的外侧面设置有探测单元。
17.在一些实施方式中，所述压力泵的电源输入端和控制端通过电缆接头与海面船舶的电源输出端和控制端连接。
18.本发明的有益效果为：通过在外壳内部设置浮体和压力泵，浮体用于为外壳提供一定的浮力，利用压力泵和对应的压力调节阀分别驱动推进喷管和清淤喷管喷出可控流量的水流，能够控制机器人进行矢量推进，以及清理海缆表面的覆盖物，因此在机器人矢量推进和射流清理的过程中，不会对海生物和海底地质环境造成不可逆的损伤，也不会损伤海缆。
附图说明
19.图1为本发明实施例公开的射流式海缆维护机器人的结构示意图；
20.其中：1-外壳，2-压力泵，3-吸水管，4-压力调节阀，5-推进喷管，6-清淤喷管，7-防扩散罩，8-橡胶软垫，9-照明单元，10-摄像单元，11-探测单元，12-浮体，13-电缆接头。
具体实施方式
21.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
22.本实施例提出了一种射流式海缆维护机器人，通过在外壳1内部设置浮体12和压力泵2，浮体12用于为外壳1提供一定的浮力，利用压力泵2和对应的压力调节阀4分别驱动推进喷管5和清淤喷管6喷出可控流量的水流，能够控制机器人进行矢量推进，以及清理海缆表面的覆盖物，因此在机器人矢量推进和射流清理的过程中，不会对海生物和海底地质环境造成不可逆的损伤，也不会损伤海缆。
23.如图1所示，本射流式海缆维护机器人包括外壳1，外壳1的内部设置有浮体12和压力泵2，压力泵2的输出端分别与推进喷管5以及清淤喷管6的输入端连接，压力泵2的输入端与吸水管3的输出端连接，其中，多个推进喷管5的输出端均布在外壳1的上下端面以及外壳1的外周侧，至少一个清淤喷管6的输出端固定在外壳1的外侧面，吸水管3的输入端朝外固定在外壳1的上端面，且推进喷管5和清淤喷管6的输出端均设有独立的压力调节阀4。
24.在本实施例中，由于推进喷管5设置在在外壳1的上下端面以及外壳1的外周侧，因此通过对应的压力调节阀4控制各推进喷管5的流量，能够控制各喷管射流的压力大小，以调整合力方向，最终实现矢量推进，操作十分便利。另外对于清淤喷管6，其数量不限，其应当尽量固定在外壳1侧壁的下部，可根据实际环境来调节清淤喷管6对应的压力调节阀4，从而控制清淤喷管6的高压射流压力，以避免在清理海缆过程中，对海生物和海底地质环境造
成不可逆的损伤。
25.在一可选的实施方案中，压力泵2的输出端也设置有压力调节阀4，该压力调节阀4为总阀，其开关状态直接影响到其他压力调节阀4的输出。
26.上述的吸水管3的输入端位于外壳1的上方，能够在压力泵2工作期间避免吸入海底泥沙，在一优选的方案中，该吸水管3的输入端设置有滤网，进一步减少吸水管3吸入海底泥沙的概率，避免损坏压力泵2。
27.在一可选的实施方案中，清淤喷管6的输出端安装有防扩散罩7。防扩散罩7的制作材料推荐为高强度的耐腐蚀橡胶，形状推荐为半球壳状，可起到防止海底沉积物溅射、避免干扰摄像头视野或探测操作的作用。在某些示例中，上述的防扩散罩7为可拆卸部件，可根据清淤喷管6的实际情况选择合适的尺寸，以及合适的紧固件，紧固件可选用卡箍。
28.在又一可选的实施方案中，上述的清淤喷管6的输出端末端垂直往下弯折，形成弯折部，令射流尽量垂直往下喷射。防扩散罩7安装在弯折部的周侧，显然，防扩散罩7的端面应当水平设置，以匹配弯折部的弯折角度，获得最佳的防扩散效果。
29.更优的，外壳1的下端面设置有橡胶软垫8。在一示例中，橡胶软垫8呈片状，其固定在外壳1下端面的四个角，用于机器人降落在海底、进行固定地点作业时使用，可在着陆过程中起到缓冲作用，避免机器人破坏海底地质和生态环境。在另一示例中，橡胶软垫8呈环状，其固定在外壳1下端面。
30.在本实施例中，外壳1的上端面边缘设置有照明单元9，外壳1的外侧面设置有摄像单元10。外壳1的外侧面还设置有探测单元11。
31.压力泵2的电源输入端和控制端通过电缆接头13与海面船舶的电源输出端和控制端连接。在本实施例中，照明单元9、摄像单元10和探测单元11的电源输入端和控制端也可以通过该电缆接头13与海面船舶的电源输出端和控制端连接。因此本机器人上全部的受控件都可以依靠电缆与海面上的船舶连接，通过船舶提供电力供应，以及进行信号的双向传输，从而减小机器人的整体质量，提高稳定性。
32.上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种射流式海缆维护机器人，包括外壳，其特征在于，所述外壳的内部设置有浮体和压力泵，所述压力泵的输出端分别与推进喷管以及清淤喷管的输入端连接，所述压力泵的输入端与吸水管的输出端连接，其中，多个所述推进喷管的输出端均布在所述外壳的上下端面以及所述外壳的外周侧，至少一个所述清淤喷管的输出端固定在所述外壳的外侧面，所述吸水管的输入端朝外固定在所述外壳的上端面，且所述推进喷管和所述清淤喷管的输出端均设有独立的压力调节阀。2.如权利要求1所述的射流式海缆维护机器人，其特征在于，所述压力泵的输出端设置有压力调节阀。3.如权利要求1所述的射流式海缆维护机器人，其特征在于，所述吸水管的输入端设置有滤网。4.如权利要求1所述的射流式海缆维护机器人，其特征在于，所述清淤喷管的输出端安装有防扩散罩。5.如权利要求4所述的射流式海缆维护机器人，其特征在于，所述清淤喷管的输出端末端垂直往下弯折，形成弯折部。6.如权利要求5所述的射流式海缆维护机器人，其特征在于，所述防扩散罩安装在所述弯折部的周侧。7.如权利要求1所述的射流式海缆维护机器人，其特征在于，所述外壳的下端面设置有橡胶软垫。8.如权利要求1所述的射流式海缆维护机器人，其特征在于，所述外壳的上端面边缘设置有照明单元，所述外壳的外侧面设置有摄像单元。9.如权利要求1所述的射流式海缆维护机器人，其特征在于，所述外壳的外侧面设置有探测单元。10.如权利要求1所述的射流式海缆维护机器人，其特征在于，所述压力泵的电源输入端和控制端通过电缆接头与海面船舶的电源输出端和控制端连接。

技术总结
本发明公开一种射流式海缆维护机器人，包括外壳，外壳的内部设置有浮体和压力泵，压力泵的输出端分别与推进喷管以及清淤喷管的输入端连接，压力泵的输入端与吸水管的输出端连接，其中，多个推进喷管的输出端均布在外壳的上下端面以及外壳的外周侧，至少一个清淤喷管的输出端固定在外壳的外侧面，吸水管的输入端朝外固定在外壳的上端面，且推进喷管和清淤喷管的输出端均设有独立的压力调节阀。本发明的有益效果是：利用压力泵和对应的压力调节阀分别驱动推进喷管和清淤喷管喷出可控流量的水流，能够控制机器人进行矢量推进，以及清理海缆表面的覆盖物，不会对海生物和海底地质环境造成不可逆的损伤，也不会损伤海缆。也不会损伤海缆。也不会损伤海缆。


技术研发人员：洪同庆 乐婉贞 陈皇言 冯乃华 符礼攀 吴清川 陈益华 吴祝李 高玉洁 陈彬
受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所
技术研发日：2022.12.08
技术公布日：2023/6/27