[發(fā)明專利]一種鋼管樁焊縫自供電自適應(yīng)水下檢測裝置

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• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114324596A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧子銘;鄧子君;楊章鋒;馬菁菁
• 申請（專利權(quán)）人: 鄧子銘
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/22;G01N29/24
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本發(fā)明公開了一種鋼管樁焊縫自供電自適應(yīng)水下檢測裝置，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。該檢測裝置包括波浪發(fā)電系統(tǒng)、交變磁場測量系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和控制模塊。波浪發(fā)電系統(tǒng)包括圓環(huán)形空腔浮子、進(jìn)排水水泵、環(huán)形磁鐵、環(huán)形線圈、滑桿、蓄電池和整流器。交變磁場測量系統(tǒng)包括測量模塊、清洗模塊和旋轉(zhuǎn)模塊；測量模塊由復(fù)位彈簧、探頭、水壓傳感器和逆變器構(gòu)成；清洗模塊由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、內(nèi)外圓弧滑板和復(fù)位彈簧構(gòu)成；旋轉(zhuǎn)模塊由電機(jī)和水輪葉片構(gòu)成。制動系統(tǒng)由液壓推桿構(gòu)成。本發(fā)明可檢測得到鋼管樁焊縫處裂縫的三維分布、長度和深度，通過波浪能發(fā)電實現(xiàn)自供電長時間持續(xù)作業(yè)，解決了傳統(tǒng)人工水下檢測的缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼管樁焊縫自供電自適應(yīng)水下檢測裝置及實施方法，能廣泛用于不同樁型和樁徑的鋼管樁焊縫水下檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋼管樁抗彎剛度高、重量輕、韌性好、貫入力強(qiáng)、施工和運(yùn)輸方便，無論單樁承載力還是接長焊接都具有優(yōu)異的性能，因此，鋼管樁常用于海洋平臺樁基、碼頭結(jié)構(gòu)樁基和基坑支護(hù)等。為了滿足樁端位移和承載力的要求以及考慮運(yùn)輸方便，實際工程中不同的鋼管樁管節(jié)需要接長焊接才能符合設(shè)計長度。

管節(jié)間的焊縫多為現(xiàn)場人工焊接而成，受環(huán)境、施工條件、人為因素影響，盡管在焊接過程進(jìn)行質(zhì)量控制和監(jiān)督，但仍無法完全避免焊接缺陷，如氣孔、砍口、裂縫等，而且管節(jié)偏心和壁厚差異引起的應(yīng)力集中效應(yīng)加劇鋼管樁的疲勞。由于海洋環(huán)境中存在硫酸鹽腐蝕、氯鹽腐蝕、微生物腐蝕、凍融循環(huán)和干濕循環(huán)等不利因素，在波浪荷載、水流荷載、船舶荷載以及上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載作用下，鋼管樁焊縫的焊接缺陷進(jìn)一步惡化，對結(jié)構(gòu)安全造成極大威脅。

現(xiàn)有鋼管樁焊縫水下檢測方法多為潛水員人工檢測，該方法成本高、效率低、危險性高且可持續(xù)性低，因此目前亟待一種能遠(yuǎn)程控制并可持續(xù)作業(yè)的無人水下鋼管樁焊縫檢測裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種鋼管樁焊縫自供電自適應(yīng)水下檢測裝置，該裝置利用波浪發(fā)電并蓄能為各個系統(tǒng)供電，適應(yīng)不同樁徑，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種鋼管樁焊縫自供電自適應(yīng)水下檢測裝置，包括波浪發(fā)電系統(tǒng)、交變磁場測量系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和控制模塊17，其特征在于，所述的波浪發(fā)電系統(tǒng)由圓環(huán)形空腔浮子1、進(jìn)排水水泵22、環(huán)形磁鐵3和4、環(huán)形線圈6、滑桿5、蓄電池16和整流器18構(gòu)成；進(jìn)排水水泵22位于圓環(huán)形空腔浮子1底部，通過進(jìn)水或排水使整個裝置下沉或上浮；環(huán)形磁鐵3和4與圓環(huán)形空腔浮子1通過止水層固結(jié)，環(huán)形磁鐵3和4與環(huán)形線圈6通過連桿501、502和503進(jìn)行相對上下運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過整流器18將交流電變?yōu)橹绷麟妰Υ娴叫铍姵?6；

所述的交變磁場測量系統(tǒng)包括測量模塊、清洗模塊和旋轉(zhuǎn)模塊；測量模塊由復(fù)位彈簧102、探頭20、水壓傳感器23和逆變器19，復(fù)位彈簧102使探頭20緊貼在鋼管樁21表面，水壓傳感器23通過測量水壓并經(jīng)控制模塊17內(nèi)置單片機(jī)計算確定探頭20的下潛深度；清洗模塊由超聲波發(fā)生器11、超聲波換能器12、圓弧滑板和復(fù)位彈簧102構(gòu)成，圓弧滑板使超聲波在鋼管樁21表面產(chǎn)生均勻的空腔氣泡；逆變器19將蓄電池16輸出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)闇y量模塊和清洗模塊所需的交流電；旋轉(zhuǎn)模塊由電機(jī)801、802和水輪葉片701、702構(gòu)成，在兩組水輪葉片推動下，測量模塊和清洗模塊可繞鋼管樁21水平轉(zhuǎn)動；

所述的制動系統(tǒng)由液壓推桿901、902和903構(gòu)成，三支液壓推桿使除圓環(huán)形空腔浮子1和環(huán)形磁鐵3和4以外的部分固定在鋼管樁21的指定水平位置。

前述的遠(yuǎn)程控制由岸基終端向控制模塊17內(nèi)置的GPRS通信模塊發(fā)送指令實現(xiàn)。

當(dāng)圓環(huán)形空腔浮子1與環(huán)形磁鐵3和4通過止水層分隔，進(jìn)排水水泵通過接收進(jìn)水或排水指令將圓環(huán)形空腔浮子1內(nèi)的水體排出和進(jìn)水以實現(xiàn)整個裝置的沉浮從而能沿著鋼管樁21上下移動。

完全充滿水時，圓環(huán)形空腔浮子1的重量必須大于檢測裝置總重；完全排水時，圓環(huán)形空腔浮子1的重量必須小于檢測裝置總重。