一种潜水器运移和布放回收系统及方法与流程

本发明涉及一种潜水器运移和布放回收系统及方法，属于潜水器相关设备技术领域。

背景技术：

潜水器是深海运载、观测和取样的一项重要装备，在发挥现场科学调查的主观能动性以及深海原位取样、观察观测地球物理详细勘查等方面具有绝对的技术优势。大深度潜水器到达的范围遍及大陆坡、2000～4000米深的海山、火山口、洋脊以及6000米深的洋底，在地质、沉积物、生物、地球化学和地球物理等方面已获得大量的重要发现。

潜水器技术是一项系统工程，专用的潜水器支持母船是实现潜水器拖航就位、布放回收、维护保障、水面支持、水下定位、深潜勘探数据分析、作业环境调查、科学研究和应急救援等功能的载体和科研平台，而支持母船上的潜水器布放回收系统是保证潜水器安全、可靠、高效进行布放回收作业的核心系统，是潜水器能否顺利开展水下作业首要环节。

以往的潜水器布放回收系统借助a型架或吊机，受限于a型架和吊机的尺寸和位置，潜水器仅能在露天甲板固定位置存放，灵活性较差，对潜水器的维护保养不利。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决如何克服现有的潜水器布放回收系统的缺陷，如何保证潜水器可以安全、可靠、高效地进行运移和布放回收作业的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种潜水器运移和布放回收系统，系统设于船舶上，包括吊放系统、运移系统和拖曳系统；船尾或船侧设有用于潜水器吊放的吊放系统，与吊放系统相邻的船舶甲板上设有用于潜水器运移的运移系统；吊放系统下方的船体中设有用于回收潜水器的拖曳系统。

优选地，所述吊放系统包括基座、门字架、摆动机构、吊放臂、导接装置、提升绞车和维护平台；所述基座设于船尾或船侧的外甲板上，基座上设有活动连接的门字架，门字架和基座之间设有用于支撑和驱动门字架活动的摆动机构；所述门字架远离基座的一端设有用于潜水器吊放的吊放臂，吊放臂上设有维护平台；维护平台上设有用于潜水器吊放的提升绞车；所述吊放臂用于吊放潜水器的一端设有用于与潜水器连接的导接装置；吊放臂下方的甲板上设有潜水器的起吊位置。

优选地，所述吊放系统还包括液压站、抗纵摇油缸和抗横摇油缸；所述门字架上设有用于防止吊放的潜水器纵向晃动的抗纵摇油缸；门字架上还设有用于防止吊放的潜水器横向晃动的抗横摇油缸；所述抗纵摇油缸、抗横摇油缸和摆动机构与液压站连接。

优选地，所述运移系统包括两条单轨道和轨道车；两条单轨道相互平行，两条单轨道上设有可移动的轨道车。

优选地，所述两条单轨道以突出或嵌入式的结构设于船体甲板上；两条单轨道连接船体甲板上设有的潜水器储存位置和吊放系统设有的起吊位置；两条单轨道的首尾末端各设有限位装置；轨道内侧或外侧设有用于轨道车行走的齿条。

优选地，所述轨道车包括车架、行走驱动装置和齿轮；所述两条单轨道上设有用于放置潜水器的车架，车架上设有驱动轨道车移动的行走驱动装置；行走驱动装置上设有齿轮，行走驱动装置通过齿轮与轨道上设有的齿条连接；行走驱动装置与车架上设有的蓄电池或船上设有的电缆连接。

优选地，所述轨道车车架上设有用于绑扎固定潜水器的系固系统和机械防倾覆装置；车架上还设有用于潜水器升降调整位置的顶升油缸和液压泵站，顶升油缸与液压泵站连接。

优选地，与所述吊放系统相邻设有用于在潜水器布放回收过程中限制潜水器方向及运动幅度的拖曳系统。

优选地，所述拖曳系统包括拖曳绞车、转向滑轮和导缆器和拖曳缆绳；所述拖曳绞车设有使拖曳缆绳保持恒张力的功能；拖曳绞车中设有的拖曳缆绳通过转向滑轮和导缆器与潜水器连接。

本发明提供一种潜水器运移和布放回收系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：解开潜水器与甲板之间的系固设备，将潜水器系固于轨道车之上；

步骤2：启动轨道车电源，轨道车沿轨道将潜水器由储存位置运移至起吊位置；

步骤3：将拖曳系统的缆绳依次通过拖曳绞车、导缆器和转向滑轮连接至潜水器上特定位置；

步骤4：向船内摆动吊放系统的门字架上的吊放臂，使吊放臂上设置的导接装置及提升绞车位于潜水器上的导接位置的上方；下放提升绞车上的主吊缆并与潜水器的起吊位置连接；

步骤5：提升主吊缆及潜水器，直至潜水器与导接装置连接并自动固定，潜水器与吊放系统形成刚性连接；

步骤6：向船外摆动吊放系统的门字架吊放臂，使潜水器摆至船外并使潜水器外壳距离船体有一定的安全距离，防止发生碰撞；

步骤7：解锁导接装置，下放提升绞车主吊缆，并配合释放拖曳系统拖曳缆绳，并使潜水器持续受到拖曳缆绳作用的拖力，减少潜水器的晃动；

步骤8：潜水器下落至水中后，由工作人员乘工作艇靠近潜水器，脱开主吊缆与潜水器的连接；

步骤9：船舶以0.5kn-2kn的航速前进，直至船舶与潜水器相距一定的安全距离后，由工作人员乘工作艇脱开拖曳缆绳与潜水器的连接；完成潜水器布放过程；

步骤10：潜水器的回收过程与上述步骤1至步骤9的布放过程相反进行顺序操作。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1.本发明克服了现有潜水器布放回收系统的缺点，提供了一种能够保证潜水器安全、可靠、高效地进行运移和布放回收作业的系统及方法。使用本系统和方法，吊放系统旋转角度大，便于安全吊放潜水器；吊放系统能够刚性的与潜水器连接，有效避免潜水器随船舶摆动；运移系统具备抗倾覆功能，能够高效、可靠地将潜水器由储藏位置运移至起吊位置；拖曳系统能够保证潜水器在水中的浮态和稳定性。本发明通过吊放系统、运移系统和拖曳系统之间的配合作业能够安全、可靠、高效地布放回收潜水器。

2.本发明起吊系统与潜水器刚性连接，并具有抗纵横摇功能，能够有效避免潜水器在布放回收过程中的晃荡，提高风浪中布放回收的安全性。

3.本发明轨道上设有首尾限位装置，能够避免操作失误带来的轨道车脱轨风险。

4.本发明轨道车设有防倾覆装置，能够避免风浪中轨道车及潜水器发生倾覆；轨道车具备升降功能，能够提高对不同潜水器的适用性。

5.本发明操作简单，关键系统有冗余设计，运行过程高效、可靠，可以适应有人、无人、有缆及无缆等不同型式的潜水器的运移和布放回收。

附图说明

图1是本发明潜水器运移和布放回收系统结构示意图；

图2是本发明潜水器运移和布放回收系统结构的俯视示意图；

图3是本发明吊放系统结构示意图；

图4是本发明运移系统结构示意图；

图5是本发明拖曳系统结构示意图；

附图标记：1.基座；2.门字架；3.摆动机构；4.导接装置；5.抗纵摇油缸；6.抗横摇油缸；7.提升绞车；8.维护平台；9.潜水器；10.船体；11.轨道；12.安装垫块；13.限位装置；14.齿条；15.车架；16.行走驱动装置；17.齿轮；18.顶升油缸；19.防倾覆装置；20.系固系统；21.拖曳缆绳；22.拖曳绞车；23.导缆器；24.转向滑轮；25.吊放臂；

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

如图1-5所示，本发明提供一种潜水器运移和布放回收系统，系统设于船舶上，包括吊放系统、运移系统和拖曳系统；船尾或船侧设有用于潜水器9吊放的吊放系统，与吊放系统相邻的船舶甲板上设有用于潜水器运移的运移系统；吊放系统下方的船体中设有用于回收潜水器的拖曳系统。吊放系统包括基座1、门字架2、摆动机构3、吊放臂25、导接装置4、提升绞车7和维护平台8；基座1设于船尾或船侧的外甲板上，基座1上设有活动连接的门字架2，门字架2和基座1之间设有用于支撑和驱动门字架2活动的摆动机构3；门字架2远离基座1的一端设有用于潜水器9吊放的吊放臂25，吊放臂25上设有维护平台8；维护平台8上设有用于潜水器吊放的提升绞车7；吊放臂25用于吊放潜水器9的一端设有用于与潜水器9连接的导接装置4；吊放臂25下方的甲板上设有潜水器9的起吊位置。吊放系统还包括液压站、抗纵摇油缸5和抗横摇油缸6；门字架2上设有用于防止吊放的潜水器9纵向晃动的抗纵摇油缸5；门字架2上还设有用于防止吊放的潜水器9横向晃动的抗横摇油缸6；抗纵摇油缸5、抗横摇油缸6和摆动机构3与液压站连接。运移系统包括两条单轨道11和轨道车；两条单轨道11相互平行，两条单轨道11上设有可移动的轨道车。两条单轨道11以突出或嵌入式的结构设于船体10的甲板上；两条单轨道11连接船体甲板上设有的潜水器储存位置和吊放系统设有的起吊位置；两条单轨道的首尾末端各设有限位装置13；轨道11内侧或外侧设有用于轨道车行走的齿条14。轨道车包括车架15、行走驱动装置16和齿轮17；两条单轨道11上设有用于放置潜水器9的车架15，车架15上设有驱动轨道车移动的行走驱动装置16；行走驱动装置16上设有齿轮17，行走驱动装置16通过齿轮17与轨道11上设有的齿条14连接；行走驱动装置16与车架15上设有的蓄电池或船上设有的电缆连接。轨道车车架15上设有用于绑扎固定潜水器9的系固系统20和机械防倾覆装置19；车架15上还设有用于潜水器升降调整位置的顶升油缸18和液压泵站，顶升油缸18与液压泵站连接。与吊放系统相邻设有用于在潜水器9布放回收过程中限制潜水器9方向及运动幅度的拖曳系统。拖曳系统包括拖曳绞车22、转向滑轮24和导缆器23和拖曳缆绳21；拖曳绞车22设有使拖曳缆绳21保持恒张力的功能；拖曳绞车22中设有的拖曳缆绳21通过转向滑轮24和导缆器23与潜水器9连接。

一种潜水器运移和布放回收系统的使用方法，潜水器的布放过程包括以下步骤：

步骤1：解开潜水器与甲板之间的系固设备，将潜水器系固于轨道车之上；

步骤2：启动轨道车电源，轨道车沿轨道将潜水器由储存位置运移至起吊位置；

步骤3：将拖曳系统的缆绳依次通过拖曳绞车、导缆器和转向滑轮连接至潜水器上特定位置；

步骤4：向船内摆动吊放系统的门字架上的吊放臂，使吊放臂上设置的导接装置及提升绞车位于潜水器上的导接位置的上方；下放提升绞车上的主吊缆并与潜水器的起吊位置连接；

步骤5：提升主吊缆及潜水器，直至潜水器与导接装置连接并自动固定，潜水器与吊放系统形成刚性连接；

步骤6：向船外摆动吊放系统的门字架吊放臂，使潜水器摆至船外并使潜水器外壳距离船体有一定的安全距离，防止发生碰撞；

步骤7：解锁导接装置，下放提升绞车主吊缆，并配合释放拖曳系统拖曳缆绳，并使潜水器持续受到拖曳缆绳作用的拖力，减少潜水器的晃动；

步骤8：潜水器下落至水中后，由工作人员乘工作艇靠近潜水器，脱开主吊缆与潜水器的连接；

步骤9：船舶以0.5kn-2kn的航速前进，直至船舶与潜水器相距一定的安全距离后，由工作人员乘工作艇脱开拖曳缆绳与潜水器的连接；完成潜水器布放过程；

步骤10：潜水器的回收过程与上述步骤1至步骤9的布放过程相反进行顺序操作。

如图1至图5所示，潜水器运移和布放回收系统包括吊放系统、运移系统和拖曳系统。

吊放系统通过基座1与船体10固定，门字架2作为系统的主要结构框架，通过摆动机构3中的液压变幅油缸控制以实现门字架2向舷内和舷外的摆动，并可控制摆动角度和速度；导接装置4依据潜水器9具体形式设计而成，将潜水器9与吊放系统刚性连接，避免船体10及吊放系统运动过程中潜水器产生摆动；抗纵摇油缸5和抗横摇油缸6在起吊和下放时用于调整潜水器9摆动，避免潜水器9因海况等外界因素造成摆动幅值过大；提升绞车7通过液压马达驱动，使绞车实现正反转以将缆绳收回和放出，达到收放潜水器9的目的，同时具有恒张力能力，能够对缆绳进行恒张力控制，辅助调整潜水器方向。维护平台8用于吊放系统的日常维护和检修。

运移系统的轨道11为工字梁型式，通过安装垫块12和螺栓安装在母船甲板上，可将轨道分段安装以避免轨道过长产生较大变形。轨道高度可根据需求调整。轨道尽头设有限位装置13，防止轨道车驶出轨道。一侧轨道设有齿条14。轨道车依靠行走驱动装置16移动，行走驱动装置16由液压马达、减速装置及车轮组成，车轮由一侧的齿轮17和齿条14啮合和另一侧的滚动随动轮组成，防止齿轮齿条变形造成轨道车卡死。轨道车通过液压马达带动减速装置与齿条啮合驱动轨道车行走，同时能实现轨道车在轨道任意处随时停车，不会因船舶摇摆影响导致车轮打滑。轨道车设有四个顶升油缸18，可以将潜水器升高进行维护保养作业。潜水器放置在车架15上，并通过系固系统20与轨道车固定。系固系统20由潜水器上的系固点、卸扣、钢丝绳和轨道车上的吊耳组成。在轨道车两侧设有防倾覆装置19，防止由于船舶运动造成轨道车跳动。

拖曳系统的拖曳绞车22和导缆器23通过焊接或螺栓连接在甲板上，拖曳绞车22的拖曳缆绳21通过导缆器23后，连接至潜水器9首部的固定位置，用于固定潜水器首向及姿态。上部甲板尾部设有转向滑轮24防止拖曳缆绳21与甲板摩擦损坏缆绳。

潜水器布放回收方法包括布放方法和回收方法。

其中，布放方法包括：

(1)解开潜水器9与甲板之间的系固设备，并将潜水器通过系固系统20系固于轨道车的车架15之上。启动顶升油缸18，将轨道车高度降至事先设定的运移高度；

(2)启动轨道车行走驱动装置16，使轨道车携潜水器沿轨道11将潜水器由储存位置运移至起吊位置；

(3)将拖曳系统的拖曳缆绳21依次通过拖曳绞车22、导缆器23和转向滑轮24和连接至潜水器9上特定位置；

(4)启动吊放系统，开启抗横摇油缸5和抗纵摇油缸6，通过摆动机构3的液压缸向船内摆动吊放系统的门字架2，使其上设置的导接装置4及提升绞车7位于潜水器的导接位置上方；下放提升绞车7上的主吊缆并与潜水器的起吊位置连接；

(5)启动提升绞车7的主吊缆，直至潜水器与导接装置4连接并固定卡紧，潜水器与起吊系统形成刚性连接；

(6)启动摆动机构3向船外摆动吊放系统的门字架2吊放臂25，使潜水器9摆至船外并使其外壳距离船体10有一定的安全距离，防止发生碰撞；

(7)解锁导接装置4，下放提升绞车7主吊缆，并配合启动拖曳系统拖曳绞车22，开启恒张力功能，使潜水器持续受到拖曳缆绳21作用的拖力，减少潜水器的晃动，固定潜水器首向；

(8)潜水器下落至水中后，由工作人员乘工作艇靠近潜水器，脱开主吊缆与潜水器的连接；

(9)船舶以0.5kn-2kn的航速前进，直至船舶与潜水器相距一定的安全距离后，由工作人员乘工作艇脱开拖曳缆绳21与潜水器9的连接，回收拖曳缆绳21。

至此，完成一次潜水器布放过程。

潜水器的回收过程与布放过程相反。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

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