[发明专利]一种用于快速清理海管上方淤泥的射流型ROV型挖沟机

权利要求书

1.一种用于快速清理海管上方淤泥的射流型ROV型挖沟机，其特征在于：包括：滑撬(5)、浮力材料(6)、ROV本体(7)以及射流型ROV型挖沟机控制系统；

其中，ROV本体整体是一体化的金属框架；浮力材料位于ROV本体上部；滑撬位于ROV本体底部；射流型ROV型挖沟机控制系统由挖泥机的控制器、姿态传感器、海管检测传感器(3)、动力包、伺服阀箱、推进器系统、高压泵和喷射臂(4)组成，连接在ROV本体内部；

所述海管检测传感器采用TSS管缆探测系统；

所述推进器系统由4个前向推进器(8)、2个侧向推进器(2)和4个垂向推进器(1)组成，其中前向推进器分布在ROV本体后端，垂向推进器分布在ROV本体的四个角，侧向推进器分布在ROV本体前侧两端；

所述喷射臂为两条，布置在挖沟机前侧，以调节喷射臂的间距和俯仰角来达到最佳的效果；每条喷射臂上各有一排喷射孔，喷射孔相邻孔的出水角度分别向内斜向45°和向外斜向45°角；

所述的射流型ROV型挖沟机控制系统工作过程为：

挖泥机的控制器根据TSS管缆探测系统提供的海管信息，规划推进器，控制挖泥机前进方向；同时挖泥机的控制器根姿态传感器提供的姿态信息控制垂向推进器和侧向推进器，保证挖泥机正确的工作姿态；伺服阀箱根据挖泥机控制器提供的控制信息分配各向推进器、高压泵执行元件的动力，控制各个执行元件工作流量和工作速度；

海管检测传感器采用TSS管缆探测系统，检测海管的埋藏深度、海管相对ROV的水平偏移量，为射流助推型ROV型挖沟机自动清理提供准确的海管位置信息；

推进器系统由4个前向推进器(8)、2个侧向推进器(2)和4个垂向推进器(1)组成，其中前向推进器分布在ROV本体后端，垂向推进器分布在ROV本体的四个角，侧向推进器分布在ROV本体前侧两端，通过推进器系统挖沟机能够进行三维空间位移和旋转运动；各推进器产生的推力公式如下：

根据各推进器进行推进器标定试验，标定出各参数量，将各推进器推力进行整理，设定挖泥机的质量为m，前向运动加速度为a，则有：

ma＝f_{左前向推力}+f_{右前向推力}-f_{左侧摩擦力}-f_{右侧摩擦力}-f_水阻力-f_{喷射反作用力}*cos45 (6)

喷射臂布置在挖沟机前侧，挖泥机上的喷射臂是两条，每条喷射臂上各有一排喷射孔，喷射孔相邻孔的出水角度分别向内向外斜向45°角，两条喷射臂交叉可形成较大的喷水区域；

设单孔的喷射水中心压力为P_m，

式中，b_1/2——射流的半宽厚度

P_m——射流中心处的动压

其中

式中，u_max——射流中心处的流速

式中，Q——喷嘴流量

u——喷嘴出口流速

ν——流体动力粘度

l——喷嘴距喷射面距离

基于推导的公式，所产生的射流区域是圆形区域，挖泥机工作的区域为的垂直和水平剖面在挖泥机有效速度下能够保证挖泥的海管从海床下露出来。