雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺及其收放方法與流程
2023-04-27 15:33:21
本發明涉及一種雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺及其收放方法，屬於海洋勘測和海洋工程裝備技術領域。
背景技術：
當今全球糧食、資源、能源供應緊張與人口迅速增長的矛盾日益突出，開發利用海洋中的豐富資源已是發展的必然趨勢。海洋蘊藏著大量的資源，為了能夠更好地開發利用，首先需要採集海洋環境數據，因此各類海洋勘測平臺得到廣泛應用。目前，海洋勘測平臺大多是水面上的，坐底式的很少。而坐底式實驗平臺隱蔽性好，不受波浪影響，與水面上的相比有其獨特的優勢。分析研究現有坐底式實驗平臺不難看出，現有平臺存在這些共性的缺點：平臺體積大，重量大，結構複雜，建造困難，造價高，維護費用高，出入水作業等環節存在諸多不便。
技術實現要素：
本發明提供了一種雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺及其收放方法，該平臺充分考慮了工程實際應用要求及經濟性，結構簡單且省材料，重量輕且布放使用便利，易維護維修，具有多功能、安全可靠和高效等優點。本發明採用的技術方案是：一種雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺，它包括氣囊和通氣管，它還包括一個工作平板、兩個圓筒和多個U型橫隔板，所述工作平板採用矩形平板結構，所述圓筒固定連接在工作平板的兩側，在圓筒的兩端設置吊耳，圓筒的上部和下部分別開有圓筒氣孔和圓筒水孔，圓筒兩端開口上安裝帶有圓孔的蓋板；所述U型橫隔板沿平臺縱向均勻布置，U型橫隔板內部放有壓載物並與所述工作平板和圓筒的下部固定連接；所述氣囊為圓柱形，設置在圓筒內的兩端；所述通氣管為軟管，接近水面一端設置氣閥並繫於浮球上，另一端有多個分叉接口，分別穿過所述蓋板與各個氣囊連接。所述U型橫隔板採用中心對稱結構，中縱剖面為上寬下窄的U形結構，中橫剖面為等腰梯形結構。所述U型橫隔板上開有圓形流水孔，與工作平板和圓筒交接處開三角形通氣孔，兩側開有圓筒凹槽。一種雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺的收放方法是：（a）安裝過程：首先利用浮運平臺將實驗平臺運到指定海域，將實驗設備安裝在工作平板上，由通氣管向氣囊內充氣至氣囊完全膨脹；浮運平臺通過打入壓載水下潛，實驗平臺浮起後由輔助拖輪拖離浮運平臺甲板，隨後，浮運平臺上浮；用纜繩連接絞車和實驗平臺上的吊耳，打開氣閥，使實驗平臺下沉至纜繩張緊，接著通過絞車緩慢控制平臺下沉、坐底，解開絞車處纜繩並扔入海底，關閉氣閥，將通氣管上端繫於水面浮球上，至此完成實驗平臺安裝作業；（b）回收過程：當實驗平臺完成工作任務或需要維修時，浮運平臺打撈起系在浮球上的通氣管，向氣囊內充氣後關閉氣閥，實驗平臺便能上升至水面，浮運平臺下潛後實驗平臺由輔助拖輪拉回至浮運平臺的甲板上，最後浮運平臺重新上浮完成實驗平臺回收作業。本發明的有益效果是：這種雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺包括氣囊、通氣管、工作平板、兩個圓筒和多個U型橫隔板，工作平板採用矩形平板結構，圓筒固定連接在工作平板的兩側，在圓筒的兩端設置吊耳，圓筒的上部和下部分別開有圓筒氣孔和圓筒水孔，圓筒兩端開口上安裝帶有圓孔的蓋板。U型橫隔板沿平臺縱向均勻布置，U型橫隔板內部放有壓載物並與所述工作平板和圓筒的下部固定連接。氣囊為圓柱形，設置在圓筒內的兩端。通氣管為軟管，接近水面一端設置氣閥並繫於浮球上，另一端有多個分叉接口，分別穿過蓋板與各個氣囊連接。該實驗平臺充分考慮實際應用要求，以及技術與經濟性綜合平衡，採用纖維強化塑料作為材料，所用結構形式簡單新穎，有利於減少重量，降低造價；縱向構件連續性強，連接節點少，施工難度低，既減少了建造成本，又提高了平臺的整體強度和安全性；設計上充分考慮升沉作業要求，利用氣囊充氣實現平臺平穩起浮上升，而下沉時配備浮運平臺協助作業，確保下沉過程的可控性和安全性。實驗平臺結構形式新穎，重量輕，製造工藝簡單，防磁性好，抗腐能力強，是一種可靠、多功能、高效和經濟的坐底式海洋實驗平臺。附圖說明圖1是雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺的整體圖。圖2是雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺的正視圖。圖3是雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺的側視圖。圖4是圖3中的B-B剖面圖。圖5是圖2中的A-A剖面圖。圖6是U型橫隔板的整體圖。圖7是U型橫隔板的正視圖。圖8是U型橫隔板的正視圖。圖9是圖7中的C-C剖面圖。圖10是圖8中的D-D剖面圖。圖11是雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺的布放工作狀態整體圖。圖12是雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺的布放工作狀態正視圖。圖13是雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺的作業流程圖。圖中：1、工作平板，2、圓筒，2a、圓筒氣孔，2b、圓筒水孔，2c、蓋板，3、氣囊，4、U型橫隔板，4a、通氣孔，4b、流水孔，4c、壓載物，4d、圓筒凹槽，5、吊耳，6、通氣管，7、氣閥，8、浮運平臺，8a、絞車，8b、纜繩，9、浮球。具體實施方法以下參照附圖對本發明的結構做進一步描述。圖1、2、3示出了雙圓筒及板組合式海洋實驗平臺的結構圖。該實驗平臺主要包括工作平板1、圓筒2、氣囊3、U型橫隔板4和通氣管6，平臺呈中心對稱布置。工作平板1為一塊平整的矩形平板，上部可安裝儀器設備，且為它們提供了良好的工作環境。工作平板1兩側布置圓筒2，它既增大了實驗平臺縱向抗彎強度，又可以為氣囊3提供載體。工作平板1和圓筒2組成了平臺的主要縱向構件，其整體性和連續性強，連接節點少，降低了工藝難度。同時，考慮到坐底穩性和橫向強度要求，沿實驗平臺底部縱向布置多個U型橫隔板4。圓筒2兩端設置吊耳5，用於實驗平臺的吊放作業，中間部分沿縱向上下開有圓筒氣孔2a和圓筒水孔2b。通氣管6為軟管，接近水面一端設置氣閥7並繫於浮球9上，以便在水面即可完成向氣囊3內充氣作業，具有操作便捷的特點，另一端有多個分叉接口，與圓筒2內的氣囊3連接。圖4、5示出了圓筒的內部布置圖。圓筒2兩端開口有帶孔的蓋板2c，內部兩端安裝有圓柱形可壓縮氣囊3（圖中為充氣狀態），通氣管6穿過蓋板2c與內部的兩個氣囊3連接。實驗平臺下沉時，水通過圓筒水孔2c進入圓筒2並壓縮氣囊3，氣囊3內的氣體會從通氣管6向外排出，另外圓筒2內部的空氣會從圓筒氣孔2b擠出，這樣便可以實現實驗平臺下沉。上浮作業時，只需向氣囊3內部充氣，氣囊3膨脹擠出圓筒2內的部分水，這樣實驗平臺便具有向上的升力。圓筒2內兩端布置氣囊3，避免了單氣囊在上浮過程中實驗平臺出現縱傾的情況，保證實驗平臺能夠平穩上浮。圖6、7、8、9、10示出了U型橫隔板的結構圖。U型橫隔板4為組合板結構，呈中心對稱，中縱剖面為上寬下窄的U形，中橫剖面為等腰梯形，內部放置壓載物4c，使得實驗平臺能自沉，也有利於保證坐底穩性。U型橫隔板4上開有圓形流水孔4b，與工作平板1和圓筒2交接處開三角形通氣孔4a，兩側開有圓筒凹槽4d，以便與圓筒2連接。圖11、12示出了輕型坐底式海洋實驗平臺的布放工作圖。實驗平臺下沉時，利用浮運平臺8協助作業，以確保下沉過程的安全性。浮運平臺8主甲板上裝有四臺絞車8a，絞車8a通過纜繩8b與實驗平臺的吊耳5相連。通過釋放絞車8a便可控制實驗平臺緩慢下沉，期間需確保氣閥7處於開啟狀態。此過程由絞車控制，避免了實驗平臺自由下沉觸底時的猛烈衝擊，安全可靠，方便快捷。圖13示出了輕型坐底式海洋實驗平臺作業流程圖。上述實驗平臺在使用時，主要包括兩個過程：（a）安裝過程：首先利用浮運平臺8將實驗平臺運到指定海域，將實驗設備安裝在工作平板1上，由通氣管6向氣囊3內充氣至氣囊完全膨脹。浮運平臺8通過打入壓載水下潛，實驗平臺浮起後由輔助拖輪拖離浮運平臺甲板，隨後，浮運平臺重新上浮。用纜繩8b連接絞車8a和實驗平臺上的吊耳5，打開氣閥7，使實驗平臺下沉至纜繩8b張緊，接著通過絞車8a緩慢控制平臺下沉、坐底，解開絞車8a處纜繩8b並扔入海底，關閉氣閥7，將通氣管6上端繫於水面浮球9上，至此完成實驗平臺安裝作業。（b）回收過程：當實驗平臺完成工作任務或需要維修時，浮運平臺8打撈起系在浮球9上的通氣管6，向氣囊3內充氣後關閉氣閥7，實驗平臺便能上升至水面，浮運平臺8下潛後實驗平臺由輔助拖輪拉回至浮運平臺甲板上，最後浮運平臺8重新上浮完成實驗平臺回收作業。