[发明专利]一种钢管桩焊缝自供电自适应水下检测装置

说明书

本发明公开了一种钢管桩焊缝自供电自适应水下检测装置，属于测量技术领域。该检测装置包括波浪发电系统、交变磁场测量系统、制动系统和控制模块。波浪发电系统包括圆环形空腔浮子、进排水水泵、环形磁铁、环形线圈、滑杆、蓄电池和整流器。交变磁场测量系统包括测量模块、清洗模块和旋转模块；测量模块由复位弹簧、探头、水压传感器和逆变器构成；清洗模块由超声波发生器、超声波换能器、内外圆弧滑板和复位弹簧构成；旋转模块由电机和水轮叶片构成。制动系统由液压推杆构成。本发明可检测得到钢管桩焊缝处裂缝的三维分布、长度和深度，通过波浪能发电实现自供电长时间持续作业，解决了传统人工水下检测的缺点。

技术领域

本发明涉及一种钢管桩焊缝自供电自适应水下检测装置及实施方法，能广泛用于不同桩型和桩径的钢管桩焊缝水下检测领域。

背景技术

钢管桩抗弯刚度高、重量轻、韧性好、贯入力强、施工和运输方便，无论单桩承载力还是接长焊接都具有优异的性能，因此，钢管桩常用于海洋平台桩基、码头结构桩基和基坑支护等。为了满足桩端位移和承载力的要求以及考虑运输方便，实际工程中不同的钢管桩管节需要接长焊接才能符合设计长度。

管节间的焊缝多为现场人工焊接而成，受环境、施工条件、人为因素影响，尽管在焊接过程进行质量控制和监督，但仍无法完全避免焊接缺陷，如气孔、砍口、裂缝等，而且管节偏心和壁厚差异引起的应力集中效应加剧钢管桩的疲劳。由于海洋环境中存在硫酸盐腐蚀、氯盐腐蚀、微生物腐蚀、冻融循环和干湿循环等不利因素，在波浪荷载、水流荷载、船舶荷载以及上部结构传递的荷载作用下，钢管桩焊缝的焊接缺陷进一步恶化，对结构安全造成极大威胁。

现有钢管桩焊缝水下检测方法多为潜水员人工检测，该方法成本高、效率低、危险性高且可持续性低，因此目前亟待一种能远程控制并可持续作业的无人水下钢管桩焊缝检测装置。

发明内容

本发明提供了一种钢管桩焊缝自供电自适应水下检测装置，该装置利用波浪发电并蓄能为各个系统供电，适应不同桩径，可实现远程控制。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种钢管桩焊缝自供电自适应水下检测装置，包括波浪发电系统、交变磁场测量系统、制动系统和控制模块17，其特征在于，所述的波浪发电系统由圆环形空腔浮子1、进排水水泵22、环形磁铁3和4、环形线圈6、滑杆5、蓄电池16和整流器18构成；进排水水泵22位于圆环形空腔浮子1底部，通过进水或排水使整个装置下沉或上浮；环形磁铁3和4与圆环形空腔浮子1通过止水层固结，环形磁铁3和4与环形线圈6通过连杆501、502和503进行相对上下运动产生感应电流，感应电流通过整流器18将交流电变为直流电储存到蓄电池16；

所述的交变磁场测量系统包括测量模块、清洗模块和旋转模块；测量模块由复位弹簧102、探头20、水压传感器23和逆变器19，复位弹簧102使探头20紧贴在钢管桩21表面，水压传感器23通过测量水压并经控制模块17内置单片机计算确定探头20的下潜深度；清洗模块由超声波发生器11、超声波换能器12、圆弧滑板和复位弹簧102构成，圆弧滑板使超声波在钢管桩21表面产生均匀的空腔气泡；逆变器19将蓄电池16输出的直流电转变为测量模块和清洗模块所需的交流电；旋转模块由电机801、802和水轮叶片701、702构成，在两组水轮叶片推动下，测量模块和清洗模块可绕钢管桩21水平转动；

所述的制动系统由液压推杆901、902和903构成，三支液压推杆使除圆环形空腔浮子1和环形磁铁3和4以外的部分固定在钢管桩21的指定水平位置。

前述的远程控制由岸基终端向控制模块17内置的GPRS通信模块发送指令实现。

当圆环形空腔浮子1与环形磁铁3和4通过止水层分隔，进排水水泵通过接收进水或排水指令将圆环形空腔浮子1内的水体排出和进水以实现整个装置的沉浮从而能沿着钢管桩21上下移动。

完全充满水时，圆环形空腔浮子1的重量必须大于检测装置总重；完全排水时，圆环形空腔浮子1的重量必须小于检测装置总重。