CN106944393B - 一种水下高压水清污喷头三维定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下高压水清污喷头三维定位装置，包括长度可变水枪、通过喷头快锁器固定在长度可变水枪枪管前端的高压水喷头、连接枪管后端的高压水进水管、所述枪管通过水枪快锁器固定枪身上，还包括设置在枪身上的水下声呐3D定位单元，所述水下声呐3D定位单元包括电路连接的声呐信号发生器、功率放大器、具有一个发射单元和三个沿圆周等距分布的接受单元的声呐、信号放大器、距离识别及修正模块、温度及盐度测量模块、警示装置。本发明通过声呐3D定位方式大幅提高水下清污高压水喷头定位能力及作业效率，减少清污能耗、降低劳动强度，有效解决因水混盲视导致作业效率低的问题，对于水下清污作业效率及作业精准性方面优势明显。

Description

一种水下高压水清污喷头三维定位装置
技术领域
本发明涉及一种水下高压水清污喷头三维定位装置，属于海洋水下作业技术领域。其采用3D声呐测距、温盐补偿及与特定高压水枪清污时污物致水混波形的识别技术，另外，密封、防腐及耐海水压力等方面也要求较高。
背景技术
海洋作业及海洋油气采矿业需求日益提升，船舶、海洋装备及海洋油气井架大量涌现。不可忽视，以海蛎子为代表的生物附着物以不同的形式大幅降低设备性能，作为对抗技术的水下高压水清污技术，作业时因水环境阻碍污物扩散而导致潜水员视线条件差使得控制喷头位置困难，且高压水喷头与作业对象的距离及冲角不合适将大幅降低作业效率。相较位于地面高压水清污作业喷头的定位，水下作业时喷头定位位置精度差得多，基本处于盲视状态，并容易在反作用载荷的变化下破坏潜水员平衡而大幅偏离作业位置，使得作业难度大幅提高、或作业效率大幅下降。事实是现有的水下高压水清污作业成本高、作业经济效益差、对于油气采矿业则推高了采掘成本而降低竞争力。
水下清污高压水喷头采用特别设计的3D定位装置将解决潜水员喷头位置控制困难问题。本技术通过提示喷头与作业对象距离及冲角的3D定位模式辅助控制喷头位置，将大幅提高水下清污高压水喷头定位能力及作业效率，减少清污能耗、降低劳动强度，有效解决因水混盲视致对准目标困难而导致作业效率低下的问题。该模式对于水下清污作业效率及作业精准性方面具有明显的先进性，具有较大的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水下高压水清污喷头三维定位装置，其采用3D声呐测距、温盐补偿及与特定高压水枪清污时污物致水混波形的识别技术，解决水下高压水清污作业时因水环境阻碍污物扩散而导致潜水员视线条件差条件下，喷头位置控制困难而导致的作业可靠性差、作业效率低、劳动强度大等对应的技术难题。
本发明的技术方案如下：
一种水下高压水清污喷头三维定位装置，包括长度可变水枪、通过喷头快锁器固定在长度可变水枪枪管前端的高压水喷头、连接枪管后端的高压水进水管，所述枪管通过水枪快锁器固定枪身上，还包括设置在枪身上的水下声呐3D定位单元，所述的水下声呐3D定位单元包括电路连接的声呐信号发生器、功率放大器、具有一个发射单元和三个沿圆周等距分布的接受单元的声呐、信号放大器、距离识别及修正模块、温度及盐度测量模块、警示装置，所述的声呐信号发生器将产生的声呐信号经功率放大器放大后由声呐的发射单元发射出去；所述信号放大器将声呐的接受单元接收的声呐反射信号放大后输至距离识别及修正模块；所述的温度及盐度测量模块用于检测所在水域的盐度及温度信息本输送至距离识别及修正模块；所述的距离识别及修正模块通过识别放大的声呐反射信号并结合盐度及温度信息的补偿，获得高压水喷头与作业对象的当前3D实时位置，同时将当前3D实时位置与对应的标准作业位置进行比较；所述的警示装置用于显示当前高压水喷头与作业对象的当前3D实时位置、根据当前3D实时位置与对应的标准作业位置的比较结果进行超欠程报警、记录。
进一步地，所述的声呐信号发生器包括振荡电路及时基电路，所述的振荡电路用于声纳脉冲形成，其脉冲宽度及数量可控；所述时基电路用于控制声呐脉冲频率基准。
进一步地，当前3D实时位置大于对应的标准作业位置时，所述的警示装置进行超程报警，反之，进行欠程报警。
进一步地，所述的温度及盐度测量模块包括温度传感器、盐度传感器。
进一步地，所述的3D实时位置包括高压水喷头与作业对象的当前距离、高压水喷头与作业对象的当前冲角。
相比现有技术，本发明的有益效果是：本技术方案通过水下高压水清污喷头三维定位技术，大幅提高定位可靠性，从而提高了作业精准性、作业效率及作业安全性，很好地解决解决了水下清污作业难题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例的水下高压水清污喷头三维定位装置结构示意图。
图2是本发明实施例的水下声呐3D定位单元组成示意图。
图中：1-高压水进水管、2-水下声呐3D定位单元、3-高压水喷头、4-喷头快锁器、5-长度可变水枪、6-水枪快锁器。
具体实施方式
结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
一种水下高压水清污喷头三维定位装置，包括长度可变水枪5、通过喷头快锁器4固定在长度可变水枪5枪管前端的高压水喷头3、连接枪管后端的高压水进水管1，所述枪管通过水枪快锁器6固定枪身上，还包括设置在枪身上的水下声呐3D定位单元2，所述的水下声呐3D定位单元2包括电路连接的声呐信号发生器、功率放大器、具有一个发射单元和三个沿圆周等距分布的接受单元的声呐、信号放大器、距离识别及修正模块、温度及盐度测量模块、警示装置，所述的声呐信号发生器将产生的声呐信号经功率放大器放大后由声呐的发射单元发射出去；所述信号放大器将声呐的接受单元接收的声呐反射信号放大后输至距离识别及修正模块；所述的温度及盐度测量模块用于检测所在水域的盐度及温度信息本输送至距离识别及修正模块；所述的距离识别及修正模块通过识别放大的声呐反射信号并结合盐度及温度信息的补偿，获得高压水喷头与作业对象的当前3D实时位置，同时将当前3D实时位置与对应的标准作业位置进行比较，所述的3D实时位置包括高压水喷头与作业对象的当前距离、高压水喷头与作业对象的当前冲角；所述的警示装置用于显示当前高压水喷头与作业对象的当前3D实时位置、根据当前3D实时位置与对应的标准作业位置的比较结果进行超欠程报警、记录。
所述的声呐信号发生器包括振荡电路及时基电路，所述的振荡电路用于声纳脉冲形成，其脉冲宽度及数量可控。所述时基电路用于控制声呐脉冲频率基准。
当前3D实时位置大于对应的标准作业位置时，所述的警示装置进行超程报警，反之，进行欠程报警。超程报警时，操作员可以及时缩减高压水喷头与作业对象的距离和\或高压水喷头与作业对象的冲角直至警报消除；欠程报警时，操作员可以及时增加高压水喷头与作业对象的距离和\或高压水喷头与作业对象的冲角直至警报消除，本实施例通过提示高压水喷头与作业对象3D实时位置的模式辅助控制高压水喷头位置，将大幅提高水下清污高压水喷头定位能力及作业效率，减少清污能耗、降低劳动强度，有效解决因水混盲视致对准目标困难而导致作业效率低的问题，实时指导作业，该模式对于水下清污作业效率及作业精准性方面具有明显的先进性。
所述的温度及盐度测量模块包括温度传感器、盐度传感器，实时监测当前作业水域的水温和盐度，因水温和盐度会对声音在水下的传播产生一定影响，因此，通过温度传感器、盐度传感器获取的水温和盐度信息对声速进行补偿，提高结果的准确性和精度。
对应的标准作业位置由特定高压水枪结构、高压水参数、作业水深等要求确定，清污时污物致水混特征与特定高压水枪结构及喷头相关，高压水进水管、高压水喷头、喷头快锁器、长度可变水枪、水枪快锁器的不同结构及不同作用原理的功能器件综合作用决定3D定位的有效性，将以上参数对高压水喷头与作业对象3D定位进行标定，获得符合当前要求的标准作业位置是实现相应工况下水声3D定位的有效性的重要参考数据。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的具体说明，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述的说明加以改进或变化，所有这些改进和变化都应当属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种水下高压水清污喷头三维定位装置，包括长度可变水枪(5)、通过喷头快锁器(4)固定在长度可变水枪(5)枪管前端的高压水喷头(3)、连接枪管后端的高压水进水管(1)，所述枪管通过水枪快锁器(6)固定枪身上，其特征在于：还包括设置在枪身上的水下声呐3D定位单元(2)，所述的水下声呐3D定位单元(2)包括电路连接的声呐信号发生器、功率放大器、具有一个发射单元和三个沿圆周等距分布的接受单元的声呐、信号放大器、距离识别及修正模块、温度及盐度测量模块、警示装置，所述的声呐信号发生器将产生的声呐信号经功率放大器放大后由声呐的发射单元发射出去；所述信号放大器将声呐的接受单元接收的声呐反射信号放大后输至距离识别及修正模块；所述的温度及盐度测量模块用于检测所在水域的盐度及温度信息本输送至距离识别及修正模块；所述的距离识别及修正模块通过识别放大的声呐反射信号并结合盐度及温度信息的补偿，获得高压水喷头与作业对象的当前3D实时位置，同时将当前3D实时位置与对应的标准作业位置进行比较；所述的警示装置用于显示当前高压水喷头与作业对象的当前3D实时位置、根据当前3D实时位置与对应的标准作业位置的比较结果进行超欠程报警、记录。
2.根据权利要求1所述的水下高压水清污喷头三维定位装置，其特征在于：所述的声呐信号发生器包括振荡电路及时基电路，所述的振荡电路用于声纳脉冲形成，其脉冲宽度及数量可控；所述时基电路用于控制声呐脉冲频率基准。
3.根据权利要求1所述的水下高压水清污喷头三维定位装置，其特征在于：当前3D实时位置大于对应的标准作业位置时，所述的警示装置进行超程报警，反之，进行欠程报警。
4.根据权利要求1所述的水下高压水清污喷头三维定位装置，其特征在于：所述的温度及盐度测量模块包括温度传感器、盐度传感器。
5.根据权利要求1所述的水下高压水清污喷头三维定位装置，其特征在于：所述的3D实时位置包括高压水喷头与作业对象的当前距离、高压水喷头与作业对象的当前冲角。
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JP2019548684A JP6835438B2 (ja) 2017-03-23 2018-03-22 水中用高圧水洗浄ノズルの三次元位置決め装置
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106944393B (zh) * 2017-03-23 2019-07-12 华南理工大学 一种水下高压水清污喷头三维定位装置
DE102021101033A1 (de) * 2021-01-19 2022-07-21 Alfred Kärcher SE & Co. KG Flüssigkeitsabgabegerät für ein hochdruckreinigungsgerät und verfahren zum steuern eines hochdruckreinigungsgeräts mittels eines flüssigkeitsabgabegeräts

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5200931A (en) * 1991-06-18 1993-04-06 Alliant Techsystems Inc. Volumetric and terrain imaging sonar
JPH095435A (ja) * 1995-06-15 1997-01-10 Hitachi Ltd 水中静止物***置測定方法
JP3276328B2 (ja) * 1997-12-25 2002-04-22 フローテクノ株式会社 回転式ウォータージェットガン
EP1216762A4 (en) * 1999-08-09 2002-10-02 Vyacheslav Ivanovich Larin NON-REACTIVE HYDRODYNAMIC TOOL FOR CLEANING SURFACES
JP2003019451A (ja) * 2001-07-09 2003-01-21 Kansai Paint Co Ltd 塗布方法、及ぶ塗布装置
JP3846629B2 (ja) * 2002-07-19 2006-11-15 株式会社日立プラントテクノロジー 車両床下洗浄装置
JP4131511B2 (ja) * 2002-12-20 2008-08-13 株式会社小松製作所 水中歩行式作業機および水中歩行式作業機の作業方法
JP2005083932A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Oki Electric Ind Co Ltd 伝搬シミュレーション装置、伝搬シミュレーション方法、および伝搬シミュレーションプログラム
US7724609B2 (en) * 2004-03-25 2010-05-25 Wagner Spray Tech Corporation Sonic cup gun
CA2506174C (en) * 2004-06-14 2012-03-20 Gas Turbine Efficiency Ab System and devices for collecting and treating waste water from engine washing
JP2006084187A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Oki Electric Ind Co Ltd 海洋データプロファイルのスパイクノイズ除去装置及び海洋データプロファイルのスパイクノイズ除去方法
JP5039392B2 (ja) * 2006-03-27 2012-10-03 三菱重工業株式会社 水中航走体、及び水中航走体の測位方法
JP2009047699A (ja) * 2008-08-15 2009-03-05 Francois Bernard ナビゲーション・プロセッサ、該ナビゲーション・プロセッサを備えた処理構成、該ナビゲーション・プロセッサを備えた測定システム及び水中システムの位置及び姿勢を測定する方法
GB2471204B (en) * 2010-06-18 2011-12-07 Active Offshore Solutions Ltd Submersible surface cleaning apparatus
CN201941656U (zh) * 2010-12-21 2011-08-24 徐州海伦哲专用车辆股份有限公司 带电水冲洗车的测距装置
CN103537395B (zh) * 2013-10-15 2016-04-06 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 一种易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪
CN205038340U (zh) * 2015-10-09 2016-02-17 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种手持式水下三维声呐探头固定装置
CN106362891B (zh) * 2016-11-25 2019-05-07 杭州电子科技大学 一种高压水射流清洗喷枪
CN207204692U (zh) * 2017-03-23 2018-04-10 华南理工大学 一种水下高压水清污喷头三维定位装置
CN106944393B (zh) * 2017-03-23 2019-07-12 华南理工大学 一种水下高压水清污喷头三维定位装置

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