一种水轮机驱动冲射式水下开沟装置及其开沟方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106498998A(43)申请公布日2017.03.15(21)申请号201610902425.0(22)申请日2016.10.17(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人张树森(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人杜军(51)Int.Cl.E02F5/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种水轮机驱动冲射式水下开沟装置及其开沟方法(57)摘要本发明公开了一种水轮机驱动冲射式水下开沟装置及其开沟方法。现有冲射式开沟机成本高，或易泄漏液压油或施工不便。本发明的水轮机设置在开沟机外壳内，轴流泵叶片固定在水轮机的转轴上；水轮机的水轮机出水口处设有导流喷嘴；导流喷嘴固定在开沟机外壳上；导流喷嘴内壁设有导流叶片；控制柜控制柴油机；柴油机驱动高压水泵；输水管的输入口与高压水泵的输出口连接；输水管的一个输出口与水轮机的水轮机入水口连接，另一个输出口处设有阀门；脐带缆用于吊放开沟机和传输信号；成像声纳将测量的开沟机开沟深度信号通过脐带缆传输给控制柜。本发明可根据需要装配高压喷冲臂，进行高低压结合喷冲，开凿硬粘土，还可以避免发生液压油泄露。CN106498998ACN106498998A权利要求书1/1页1.一种水轮机驱动冲射式水下开沟装置，其特征在于：由水面支持系统和水下开沟机系统组成；所述的水面支持系统由母船、控制柜、柴油机、高压水泵、输水管和脐带缆组成；所述的水下开沟机系统包括阀门、开沟机和成像声纳；所述的开沟机由开沟机外壳、轴流泵叶片、水轮机、导流喷嘴和导流叶片组成；所述的水轮机设置在开沟机外壳内，轴流泵叶片固定在水轮机的转轴上；水轮机的水轮机出水口下方设有导流喷嘴；导流喷嘴固定在开沟机外壳上；导流喷嘴内壁设有导流叶片；控制柜控制柴油机；柴油机驱动高压水泵；输水管的输入口与高压水泵的输出口连接；输水管的一个输出口与水轮机的水轮机入水口连接，另一个输出口处设有阀门；所述脐带缆的一端固定在母船上，另一端用于吊放开沟机；所述的成像声纳固定在开沟机外壳外壁上，将测量的开沟机开沟深度信号通过脐带缆传输给控制柜。2.根据权利要求1所述的一种水轮机驱动冲射式水下开沟装置，其特征在于：所述输水管设有阀门的输出口与高压喷冲臂的输入口通过连接法兰固定。3.根据权利要求2所述的一种水轮机驱动冲射式水下开沟装置，其特征在于：所述的高压喷冲臂由高压喷冲臂外壳和高压喷嘴组成；所述的高压喷冲臂外壳与输水管的输出口通过连接法兰固定；所述的高压喷嘴包括垂向喷嘴和倾斜喷嘴；垂向喷嘴布置在两侧，两个垂向喷嘴之间布置多个倾斜喷嘴，相邻倾斜喷嘴的夹角为30～50°，且相邻倾斜喷嘴的倾斜方向不同。4.采用权利要求1所述的一种水轮机驱动冲射式水下开沟装置在土层抗剪强度小于90KPa粘土区域的开沟方法，其特征在于：该方法具体如下：(1)开沟作业在管线布放之后，母船停靠在管线上方，阀门关闭，将水下开沟机系统放入水中，使水下开沟机系统位于管线正上方，导流喷嘴与管线外壁的距离为1～1.5m；(2)启动柴油机，高压水泵开始工作，压力为1～2MPa的高压水流沿输水管从水轮机入水口流入，从水轮机水出口流出；在高压水流的驱动下，水轮机开始工作，带动轴流泵叶片旋转，产生流量为15000m3/h、流速为10m/s的射流，对海底土层进行冲刷，完成开沟作业；(3)成像声纳将测量的开沟机开沟深度信号通过脐带缆传输给控制柜；(4)开沟机一边工作，母船一边沿设定路线向前移动，完成开沟作业。5.采用权利要求3所述的一种水轮机驱动冲射式水下开沟装置在土层抗剪强度大于或等于90KPa粘土区域的开沟方法，其特征在于：该方法具体如下：(1)开沟作业在管线布放之前，输水管设有阀门的输出口与高压喷冲臂的输入口通过连接法兰固定，阀门打开；母船停靠于设定路线上方，将水下开沟机系统放入水中，使水下开沟机系统位于作业路线正上方，高压喷嘴与海底的距离为1～1.5m；(2)启动柴油机，高压水泵开始工作，压力为1～2MPa的一部分高压水流沿输水管从水轮机入水口流入，从水轮机水出口流出；在高压水流的驱动下，水轮机开始工作，带动轴流泵叶片旋转，产生流量为15000m3/h、流速为10m/s的射流，对海底土层进行冲刷，完成开沟作业；(3)另一部分高压水通过阀门流向高压喷冲臂，经过高压喷嘴后沿不同方向喷冲对硬粘土进行切割；而开沟机喷出的射流将切割后的粘土块冲走，从而形成需要的沟槽；(4)成像声纳将测量的开沟机开沟深度信号通过脐带缆传输给控制柜；(5)开沟机一边工作，母船一边沿设定路线向前移动，完成开沟作业。2CN106498998A说明书1/4页一