原位测试潜水器的制作方法

本实用新型属于海底岩土勘察技术领域，更具体地说，是涉及一种原位测试潜水器。

背景技术：

随着海上风电项目及其它滨海、浅海区工程项目的逐渐增多，对海洋地层进行静力触探、平板静载荷试验等原位测试的需求越来越多。由于海洋环境不同于陆地，故直接将陆地原位测试设备(陆地静探设备、平板静载荷试验设备等)搬到船上进行海洋地层测试的效果并不理想。

针对海洋环境的特殊性，为使原位测试设备能够适应海洋环境，国内外岩土工程勘察设备制造界专业人士对原位测试设备进行了多种多样的创新改进，目前，常用的作业方式是采用装载有大吨位起重设备的大吨位专用船泊，将原位测试设备安装于专用的海床式承载平台上运载至勘探地点，通过起重设备将其吊装、放置于海底，依靠海床式承载平台的重力进行原位测试工作，从而获取地层的物理力学参数。由于海床式承载平台的价格昂贵，而且需要大吨位船泊运输和吊装，运行成本高，且海上吊装作业安全风险大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种原位测试潜水器，旨在解决现有技术中进行海底原位测试的运行成本高、安全风险大的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种原位测试潜水器，包括主架、多个浮筒以及固定测斜仪；其中，主架的底部中心设有用于固定原位测试设备的第一安装位，以第一安装位为中心圆周间隔分布有多个第二安装位，每个第二安装位均设有配重，主架的底部以第一安装位为中心还圆周间隔分布有多个第三安装位，且多个第三安装位与多个第二安装位交错分布；多个浮筒与多个第三安装位一一对应，每个浮筒的底端与第三安装位对应固接，顶端与主架的顶部固接；浮筒连接有通水管和通气管，通气管用于与牵引船舶上的气泵管连接；固定测斜仪设于主架上，用于与牵引船舶上的监测仪器电连接。

作为本申请另一实施例，主架包括下框架、上框架以及牵引纵梁；其中，下框架为九宫格结构，中间宫格为第一安装位，四个角宫格分别为各个第三安装位，四个边宫格分别为各个第二安装位；上框架与下框架上下对应，且与多个浮筒的顶端分别固接；牵引纵梁的底端与下框架固接，顶端与上框架固接，用于与牵引船舶的牵引器连接。

作为本申请另一实施例，上框架上设有紧箍钢带，紧箍钢带绕设有四个分别与各个第三安装位上下对应的箍圈，多个箍圈分别与多个浮筒的顶端对应套接。

作为本申请另一实施例，下框架、上框架上均设有固定测斜仪。

作为本申请另一实施例，牵引纵梁上设有挂装孔，挂装孔用于与牵引器挂接。

作为本申请另一实施例，挂装孔上下间隔设有多个。

作为本申请另一实施例，浮筒内设有水位传感器，水位传感器用于与监测仪器电连接。

作为本申请另一实施例，浮筒的上下两端分别套设有加强箍，两个加强箍分别与主架的顶部和底部固接。

作为本申请另一实施例，通水管设有多个。

作为本申请另一实施例，浮筒的顶部设有吊环。

本实用新型提供的原位测试潜水器的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型原位测试潜水器，通过对各个浮筒的充气排水，能够利用浮力漂浮于海面上，通过对各个浮筒进行排气使海水逐渐充入浮筒内部，浮力减小下沉，探测完成后重新充气排水能够提高浮力而自由上浮于海面上，牵引船舶只需通过牵引器连接支架将主架拖至探测位置，无需进行装载运输及原位测试设备的吊装，安全系数高，对牵引船舶的吨位要求低，能够降低原位测试的运行成本；整体重心处于主架底部中心位置，漂浮状态平稳，能够避免主架倾覆，在下潜、上浮以及原位测试过程中，通过固定测斜仪反馈至监测仪器上的数据，能够实时监测潜水器的水下姿态，并通过调整各个浮筒内的气压使潜水器始终保持竖直状态，确保其运行安全平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的原位测试潜水器的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所采用的下框架的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例所采用的浮筒的立体结构示意图。

图中：1、主架；11、下框架；111、第一安装位；112、第二安装位；113、第三安装位；114、配重；12、上框架；121、紧箍钢带；1210、箍圈；13、牵引纵梁；131、挂装孔；2、浮筒；21、通水管；22、通气管；23、吊环；24、水位传感器；25、加强箍；3、固定测斜仪；4、牵引器。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，现对本实用新型提供的原位测试潜水器进行说明。所述原位测试潜水器，包括主架1、多个浮筒2以及固定测斜仪3；其中，主架1的底部中心设有用于固定原位测试设备的第一安装位111，以第一安装位111为中心圆周间隔分布有多个第二安装位112，每个第二安装位112均设有配重114，主架1的底部以第一安装位111为中心还圆周间隔分布有多个第三安装位113，且多个第三安装位113与多个第二安装位112交错分布；多个浮筒2与多个第三安装位113一一对应，每个浮筒2的底端与第三安装位113对应固接，顶端与主架1的顶部固接；浮筒2连接有通水管21和通气管22，通气管22用于与牵引船舶上的气泵管连接；固定测斜仪3设于主架1上，用于与牵引船舶上的监测仪器电连接。

本实用新型提供的原位测试潜水器的工作方式：应当说明，原位测试包括静力触探测试、平板静载荷测试等多种测试项目，根据实际需要测试的项目可以在第一安装位111固定安装相应的静力触探设备或平板静载荷试验设备；另外，浮筒2按照压力容器标准制作，在各个浮筒2内全部充满空气时，多个浮筒2提供的浮力大于潜水器以及原位测试设备的重力之和，从而能够确保其装载潜水器漂浮于海面之上；另外，各个浮筒2上的通气管22、固定测斜仪3的线缆汇集于主架1与牵引器4的连接处，然后沿牵引船舶的牵引绳索引伸至牵引船舶上与气泵、监测仪器连接。

原位测试设备固定安装在主架1底部中心的第一安装位111上，各个配重114分别固定在以第一安装位111为中心圆周间隔分布的多个第二安装位112上，各个浮筒2分别固定在与多个第二安装位112交错分布的多个第三安装位113上，显然，装载原位测试设备后的潜水器整体重心处于支架的底部中心，从而能够提高其漂浮及潜水稳定性，运行安全系数高。

在确定测试区域后，通过牵引船舶牵引与主架1连接的牵引器4，带动漂浮于海面上的潜水器移动至测试位置，然后打开气泵管与通气管22之间的连接，当然，为方便操作，在连接处可以通过设置电磁阀门实现自动化操作，浮筒2内的空气逐渐排出，气压降低，海水由通水管21进入浮筒2，随着浮筒2内水位提高，浮筒2重力增加，浮力减小，潜水器开始下潜，直至到达海底，应当说明的是，多个浮筒2的排气过程应当保持同步，以保证潜水器的水下姿态能够保持竖直，当然，通过固定在主架1上的固定测斜仪3反馈至监测仪器上的倾角数据，能够对潜水器的水下姿态进行实时监控，若其发生倾斜，可通过相应的调节各个浮筒2内的气压对其倾斜状态进行调整，以保证其安全平稳的下潜过程。

下潜至海底后，浮筒2内充满海水，以保证潜水器整体重力与浮力之差达到最大值，从而对原位测试设备的顺利作业提供充足的反作用力；测试完成后上浮时，气泵通过与其管连接的通气管22向浮筒2内充气，随着气压增高，浮筒2内的海水由通水管21排出，浮筒2重力降低，且浮力增大直至潜水器开始上浮，当然，气压越高，排出的海水越多，上浮速度越快，而且在上浮过程中同样能够通过固定测斜仪3反馈的数据实时监控潜水器的姿态，并通过对各个浮筒2内的气压值进行随时调整，避免发生倾翻。

本实用新型提供的原位测试潜水器，与现有技术相比，通过对各个浮筒2的充气排水，能够利用浮力漂浮于海面上，通过对各个浮筒2进行排气使海水逐渐充入浮筒2内部，浮力减小下沉，测试完成后重新充气排水能够提高浮力而自由上浮于海面上，牵引船舶只需通过牵引器4连接支架将主架1拖至探测位置，无需进行装载运输及原位测试设备的吊装，安全系数高，对牵引船舶的吨位要求低，能够降低静原位测试的运行成本；整体重心处于主架1底部中心位置，漂浮状态平稳，能够避免倾覆，在下潜、上浮以及原位测试过程中，通过固定测斜仪3反馈至监测仪器上的数据，能够实时监测潜水器的水下姿态，并通过调整各个浮筒2内的气压使潜水器始终保持竖直状态，确保其运行安全平稳，安全系数高。

作为本实用新型提供的原位测试潜水器的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，主架1包括下框架11、上框架12以及牵引纵梁13；其中，下框架11为九宫格结构，中间宫格为第一安装位111，四个角宫格分别为各个第三安装位113，四个边宫格为各个第二安装位112；上框架12与下框架11上下对应，与多个浮筒2的顶端分别固接；牵引纵梁13的底端与下框架11固接，顶端与上框架12固接，用于与牵引船舶的牵引器4连接。

下框架11的九宫格结构能够方便各个安装位置的定位，确保组装完成后的潜水器重心位于主架1底部中心，上框架12与下框架11上下对应对各个浮筒2的顶部进行固定，确保浮筒2连接稳固可靠，通过牵引纵梁13的两端分别连接下框架11和上框架12，能够确保两者之间的距离固定，从而提高两者对各个浮筒2的固定可靠性，整个结构简单稳定，制作成本低，在保证安全性的同时能够降低原位测试的运行成本。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，上框架12上设有紧箍钢带121，紧箍钢带121绕设有四个分别与各个第三安装位113上下对应的箍圈1210，多个箍圈1210分别与多个浮筒2的顶端对应套接。通过各个箍圈1210与各个浮筒2的顶端对应套接，不仅能够确保单个浮筒2的固定可靠，还能够保证将各个浮筒2连为一体，提高潜水器的整体刚度，安全性能强且制作成本低。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，下框架11、上框架12上均设有固定测斜仪3。通过上下两个固定测斜仪3，能够提高对支架倾斜状态的监测准确度，确保潜水器的下潜、上浮以及原位测试过程稳定运行。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，牵引纵梁13上设有挂装孔131，挂装孔131用于与牵引器4挂接。挂接方便可靠，避免牵引器4在牵引纵梁13上发生滑移，确保牵引船舶的牵引过程平稳，安全性好。

在本实施例中，请参阅图1，挂装孔131上下间隔设有多个。根据潜水器的实际重心高度，相应挂接不同高度位置的挂装孔131，避免因牵引位置偏差而造成潜水器在漂移过程发生倾斜甚至倾覆的情况，确保牵引过程安全可靠。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图3，浮筒2内设有水位传感器24，水位传感器24用于与监测仪器电连接。通过水位传感器24反馈至监测仪器的数据对各个浮筒2内的水位进行控制，保证各个浮筒2内水位一致，从而确保潜水器的水下姿态稳定，确保运行安全。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图3，浮筒2的上下两端分别套设有加强箍25，两个加强箍25分别与主架1的顶部和底部固接。通过加强箍25不仅能够提高单个浮筒2的耐压性，还能够将多个浮筒2与主架1固定为一体，连接牢固可靠，整体强度高，确保潜水器运行安全。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1或图3，通水管21设有多个。提高浮筒2的进水、排水速度，从而能够提高潜水器的下潜、上浮效率，另外，当潜水器发生倾斜时，通过调整相应的浮筒2内的气压，通过多个通水管21进行浮筒2进水或排水，能够提高浮筒2姿态的调整效率，保证其运行平稳。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1或图3，浮筒2的顶部设有吊环23。在进行组装时，方便通过吊环23将浮筒2吊装至第三安装位113进行固定，简单实用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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