[發明專利]一種巡航式水下激光切割裝置和方法

在審

• 申請號: 202210214535.3
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114769897A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 馬平川;任旭東;顧嘉陽;羅春暉;羅忠森
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種巡航式水下激光切割裝置和方法，包括殼體，殼體內設置有切割系統設備艙、升潛艙、供氣設備艙和導流艙，導流艙圍繞在切割系統設備艙的四周，導流艙內部安裝有主螺旋槳，導流艙的后端安裝有活動百葉，切割系統設備艙內設置有激光器和超聲波發生裝置，切割系統設備艙的端部安裝有紅外傳感器和夜視攝像儀，升潛艙中開有壓載水艙，壓載水艙上設置有壓載水艙底部閥門和壓載水艙頂部閥門，供氣設備艙內設置有高壓氣罐組，壓載水艙底部閥門和壓載水艙頂部閥門與所述壓縮機氣路連接。本發明利用超聲波作為熔渣清理手段，利用艙體與螺旋槳進行導流，通過調整壓載水艙內氣體與海水比例實現下潛上浮，以到達作業區域并處于合適的切割角度。

技術領域

本發明涉及激光切割技術領域，具體地說，涉及一種巡航式水下激光切割裝置和方法。

背景技術

在海洋環境中，許多設施均處于海平面以下，這些設施需要切割處理時往往人員難以到達且切割條件嚴苛。在傳統的水下切割方法中，水下氧火焰切割和水下電弧氧切割都以氣體為介質，必然要產生大量氣泡，大大降低了水下可見度，增加了切割中的困難。隨著科技的進步，水下切割技術也愈來愈多需滿足如切割速度快．效率高，具有較高的切割質量，熱影響區小，切割工件無變形等要求而這些也正是激光切割的長處。但傳統的激光切割機都需惰性氣體進行熔渣清理，況且高能激光在水下進行切割時也會產生大量氣泡，這并不符合海洋環境中提高切割能見度的需求，且在海洋環境中往往伴隨著水下設施復雜、航行路線曲折等情況，作業人員往往需要借助船只或潛水器尋找作業區域，故為排除此類因素，設計出一種巡航式水下激光切割裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種巡航式水下激光切割裝置和方法，使用激光切割實現海洋環境水下切割工作的同時，利用超聲波作為熔渣清理手段，以避免氣體激光切割過程中產生的空泡對可視性的影響，并且進一步利用艙體與螺旋槳進行導流，以避免高能激光在水下進行切割時產生大量氣泡影響可視性，同時通過調整壓載水艙內氣體與海水比例實現下潛上浮，并由螺旋槳和平衡水艙對設備水下姿態進行調節和巡航推進，以到達作業區域并處于合適的切割角度。

為實現上述發明目的，本發明采取的技術方案為：一種巡航式水下激光切割裝置，包括殼體，所述殼體內設置有切割系統設備艙、升潛艙、供氣設備艙和導流艙，所述導流艙圍繞在所述切割系統設備艙的四周，所述導流艙內部安裝有主螺旋槳，所述導流艙的后端安裝有活動百葉，所述切割系統設備艙內設置有激光器和超聲波發生裝置，所述切割系統設備艙的端部安裝有紅外傳感器和夜視攝像儀，所述升潛艙中開有壓載水艙，所述壓載水艙上設置有壓載水艙底部閥門和壓載水艙頂部閥門，所述供氣設備艙內設置有高壓氣罐組，所述高壓氣罐組通過管路與壓縮機連接，所述壓載水艙底部閥門和壓載水艙頂部閥門與所述壓縮機氣路連接。

上述方案中，所述激光器和超聲波發生裝置在切割系統設備艙內部，并通過防水端蓋隔絕外部水域，所述防水端蓋上開有紅外傳感器孔位并內置紅外傳感器，用于確定切割區域是否完成切割作業目標，在激光器與超聲波發生裝置投影位置分別開有激光透射孔和超聲端子安裝孔，并在其上分別加裝保護鏡和密封圈，所述激光器透過保護鏡對待加工表面進行切割作業，所述超聲波發生裝置透過密封圈伸出防水端蓋之外，通過發出超聲波清除激光切割過程中產生的熔渣。

上述方案中，所述升潛艙中還設置有前平衡水艙和后平衡水艙，所述前平衡水艙上開有前平衡水艙底部閥門、前平衡水艙頂部閥門，所述后平衡水艙上開有后平衡水艙底部閥門和后平衡水艙頂部閥門，所述前平衡水艙底部閥門、所述前平衡水艙頂部閥門、所述后平衡水艙底部閥門和所述后平衡水艙頂部閥門均與所述壓縮機氣路連接。

上述方案中，所述殼體的兩側對稱布置有可軸向旋轉的姿態平衡螺旋槳，通過實時改變姿態平衡螺旋槳的角度及轉速以應對海洋環境不同洋流狀況對設備姿態的干擾，配合前平衡水艙和后平衡水艙保證設備具有平穩的工作路線，必要時也可配合壓載水艙進行升潛位置的調整。