海底静力触探系统结构的改进设计

　　海底土体静力触探系统是对海底土体的物理力学性质进行原位测试,获得土体的锥尖阻力、侧壁摩擦力、孔隙水压力及其随深度变化曲线[1-2],进而评价 海底土体工程地质特性和稳定性的一种海底工程地质原位探测设备[1]。广州海洋地质调查局连同多家单位于“十五”期间研制出的内置式管内海底锥探设备(图 1)是国内CPT设备研制的一次重要尝试。该设备取得了初步的成功,但在试验过程中也出现了诸如浮动式油箱密封不好、管内总成油路系统渗漏严重、信号传输 电缆容易被扯断等问题,以致于整套设备无法正常工作。在该设备的后续研究过程中,对其控制系统、机械和液压部分进行了改进设计,最终取得了码头试验和海上 试验的成功。

　　1　油箱的改进设计

　　原锥探系统采用的是浮动式油箱(图2),其设计原理是基于浮动式油箱端盖能够随油箱内液面高度变化而变化,来平衡油箱内外压力。但早期试验过程中发现该浮 动油箱存在以下问题:由于系统工作的周围海水较浑浊,存在的大量残留泥浆、细砂粒不仅会加速密封圈的损坏,造成油箱内液压油的污染,堵塞液压元件,而且可 能会卡死浮动端盖,使浮动式油箱难以实现真正的密封和浮动平衡压力,影响系统正常工作。

　　针对原锥探系统浮动式油箱存在的不足,后续研究设计了封闭式油箱,其结构如图3所示:油箱上端盖焊接密封,油箱圆周上有3个气孔(由堵头密封),自上而下分别为:通气孔、油箱液面位置孔、排油孔。封闭式油箱的工作方法为:

　　(1)在设备竖直状态下,堵上下端的排油孔,打开通气孔和液面位置孔,加入足量液压油;

　　(2)反复推进、回收油缸活塞杆若干次,使液压油注满整个液压回路;

　　(3)将油缸活塞杆推出一半行程,再次加油至液面位置孔位置;

　　(4)先后堵上液面位置孔和通气孔,密闭油箱,并回收活塞杆到位。

　　经过计算,工作过程中油箱内气压为7·989×104~1·372×105Pa。试验表明:该气压变化对液压系统正常工作影响很小。封闭式油箱较好地解决了原浮动油箱存在的问题,保证液压油的清洁度,液压系统的工作可靠性得到了提升。

　　2　液压油路的改进设计

　　原管内总成电子仓内液压油路存在着漏油及油管流量小等问题,其主要原因是: