CN112627267A - 一种埋设犁及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种埋设犁及其工作方法，用于铺设海底电缆，该埋设犁包括：机架；犁刀系统，设于机架后侧,用于对海底土壤进行挖掘；高压喷水系统，设于犁刀系统或机架上,用于为犁刀系统在挖掘过程中提供高压水，以对土壤进行冲刷；控制系统，用于控制埋设犁运行。本发明可为犁刀系统在挖掘硬质海底土壤的过程中提供高压水，以对土壤进行冲刷，从而提高埋设犁的挖掘能力和挖掘效率，使埋设犁不仅适应于淤泥质土壤，也适应于硬沙质土壤。

Description

一种埋设犁及其工作方法

技术领域

本发明涉及电缆铺设装置领域，特别涉及一种埋设犁及其工作方法。

背景技术

随着近年来海上风电的迅猛发展，除风机整机外，海上风电也带来了海上风电铺缆的发展。同时，随着国家逐渐加大对海洋石油的开发，也需要进行大量的海底电缆的铺设。电缆的铺设需要通过铺缆船将风场内或石油生产平台的海底电缆进行铺设，而电缆埋设犁是铺缆船必须配备的核心装备。

目前海底电缆埋设犁大多结构简单，功能单一，其主要缺点表现在，现有埋设犁普遍只适用于对海底的淤泥质土壤进行挖掘，当对硬质海底土壤进行挖掘时，埋设犁会出现挖掘能力减弱，挖掘效率降低等问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有埋设犁在对硬质海底土壤进行挖掘时，所出现的挖掘能力减弱、挖掘效率降低的问题。本发明提供了一种埋设犁及其工作方法，可提高埋设犁的挖掘能力和挖掘效率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种埋设犁，用于铺设海底电缆，包括：

机架；

犁刀系统，设于机架后侧,用于对海底土壤进行挖掘；

高压喷水系统，设于犁刀系统上,用于为犁刀系统在挖掘过程中提供高压水，以对土壤进行冲刷；

控制系统，用于控制埋设犁运行。

可选地，机架为非密封钢结构。

可选地，机架包括：

本体；

活动喇叭口，可拆卸连接于本体的前部下方；

活动电缆通道，可拆卸连接于本体下方，活动电缆通道位于活动喇叭口的后侧；

固定电缆通道，与本体相连，固定电缆通道位于活动电缆通道的后侧。

可选地，犁刀系统包括：

犁刀安装架；

犁刀，与犁刀安装架相连；

犁刀头，可拆卸连接于犁刀的底部前侧；

电缆槽，设于犁刀上；

过缆槽，设于电缆槽前侧，过缆槽与犁刀安装架相连；

犁刀油缸，其一端与犁刀安装架转动连接，另一端与机架转动连接。

可选地，犁刀头由高锰耐磨钢制成。

可选地，高压喷水系统包括：

水系统支撑架，设于犁刀安装架上；

水泵，设于水系统支撑架上；

第二电机，与水泵相连，用于驱动水泵运行；

进水管道，与水泵的进水口相连；

出水管道，与水泵的出水口相连；

高压管道，设于犁刀内部，高压管道的一端与出水管道的另一端相连，高压管道的另一端密封设置，高压管道上开设有若干喷水口，各喷水口上均连接有喷水管道；

喷嘴，设于所述犁刀的两侧壁上，所述喷水管道与所述喷嘴相连。可选地，犁刀的两侧设有切削刃，各喷嘴沿切削刃延伸方向依次设置。

可选地，埋设犁还包括压缆系统,压缆系统设于犁刀系统后侧,用于将电缆压入电缆槽中。

可选地，压缆系统包括：

压缆油缸，其一端与犁刀安装架转动连接；

压缆器，设于电缆槽中，压缆器与犁刀安装架转动连接，该转动连接点为压缆器的旋转支点，旋转支点靠近压缆油缸的一侧与压缆油缸的另一端转动连接。

可选地，埋设犁还包括电缆防跳系统,电缆防跳系统设于机架上方，用于防止电缆在自身弹力或外力作用下跳出过缆槽。

可选地，电缆防跳系统包括：

防跳系统安装座,设于机架上；

防跳压杆,与防跳系统安装座转动连接；

防跳扭转弹簧,为平列双扭弹簧，其中贯穿有销轴，防跳扭转弹簧通过销轴分别与防跳系统安装座和防跳压杆连接；

防跳滚轮,转动连接于防跳压杆端部。

可选地，机架的两侧还设有平衡系统，用于增强埋设犁的平衡性，平衡系统包括：

左平衡翼，设于机架的左侧，其上部与机架转动连接；

左平衡翼油缸，其两端分别与机架和左平衡翼转动连接；

右平衡翼，设于机架的右侧，其上部与机架转动连接；

右平衡翼油缸，其两端分别与机架和右平衡翼转动连接。

可选地，埋设犁还包括导缆系统，其设于机架前方，用于引导电缆进入埋设犁。

可选地，导缆系统包括：

导缆架，设于机架前方；

固定轴，设于导缆架上；

旋转轴,与固定轴转动连接；

电缆限位杆,其数量为2个，分别与旋转轴连接，对称安装在旋转轴两侧；

扭转弹簧,其数量为2个，上下设置，位于上端的扭转弹簧的一端与固定轴连接，另一端与旋转轴连接；位于下端的扭转弹簧的一端与导缆架连接，另一端与旋转轴连接。

可选地，埋设犁还包括测速系统，其安装于平衡系统的一侧，用于测量埋设犁工作时的行进速度。

可选地，测速系统包括：

连接臂,其一端与左平衡翼或右平衡翼连接；

测速轴，与连接臂转动连接；

测速轮，与测速轴相连；

速度传感器，与控制系统电连接，速度传感器的旋转部分与测速轴固定连接，速度传感器的固定部分与连接臂固定连接，速度传感器用于检测埋设犁的行进速度。

可选地，埋设犁还包括液压系统，其安装于机架上，用于为犁刀油缸和压缆油缸提供液压动能。

可选地，埋设犁还包括：报警装置和传感系统，报警装置与传感系统均与控制系统电连接。

可选地，埋设犁还包括液压系统，其安装于机架上，用于为埋设犁中的油缸提供液压动能，传感系统包括：

第一倾角传感器，设于机架上，用于测量埋设犁的纵向倾角，当纵向倾角大于等于第一预设角度时，报警装置进行报警；

第二倾角传感器，设于机架上，用于测量埋设犁的横向倾角，当横向倾角大于等于第二预设角度时，报警装置进行报警；

第一角度传感器，安装于导缆系统上，用于测量电缆进入埋设犁的角度；

第二角度传感器：安装于机架与犁刀系统的转动连接处，用于测量机架与犁刀系统的相对角度；

第一声纳，设于用于牵引埋设犁行走的工作母船上，用于测量埋设犁的下潜深度；

第二声纳，安装于犁刀系统上，用于测量犁刀系统的挖沟深度；

第一压力传感器，设于液压系统的管路中，用于测量液压系统的压力，当压力大于第一预设压力时，报警装置进行报警；

第二压力传感器，设于高压喷水系统的管路中，用于测量高压喷水系统的水压，当水压大于第二预设压力时，报警装置进行报警；

第三压力传感器，安装于平衡系统上，用于检测埋设犁是否着地；

力传感器，安装于机架与用于牵引埋设犁行进的Y型钢丝绳的接触处，用于检测Y型钢丝绳的拉力；

罗经，安装于机架的前部上端，用于检测埋设犁的方位角；

温度传感器，安装于液压系统的油箱内，用于检测液压油温度，当液压油温度大于预设温度时，报警装置进行报警。

可选地，第一预设角度与第二预设角度均为±10°，第一预设压力为250bar，第二预设压力为16bar，预设温度为60℃。

可选地，埋设犁还包括：

水下摄像头,设于导缆系统上，水下摄像头与控制系统电连接，用于监控电缆进入埋设犁时的实际情况；

云台，与控制系统电连接，云台与水下摄像头相连，用于带动水下摄像头旋转，以从不同角度进行水下摄像；

照明设备，为埋设犁的工作监控提供照明。

可选地，控制系统包括：

总控制台，设于水面以上，用于对埋设犁进行操作和监控；

水下部分，设于机架上；

水下脐带缆，连接总控制台和水下部分，用于传输信号及电力。

可选地，水下部分包括水密电控箱，水密电控箱固定于机架上，水密电控箱内设有：

电源分配模块，用于将总控制台上通过水下脐带缆传输下来的电源进行稳压，并输出传感系统中各部分所需的电压，以对传感系统中进行供电；

传感器模块，与电源分配模块电连接，用于接收传感系统输出的电信号，并将电信号转换成模拟信号或数字信号进行输出；

数据采集和处理模块，与传感器模块电连接，用于接收传感器模块输出的模拟信号或数字信号，并将接收来的模拟信号或数字信号转换成光纤信号，通过水下脐带缆传输给总控制台。

相应地，本发明的实施方式还公开了前述任一种埋设犁的工作方法，该方法包括以下步骤：

准备阶段，将电缆穿入埋设犁，并使电缆从犁刀系统中穿出；

下放阶段，利用Y型钢丝绳将埋设犁下放到水中；

就位阶段，埋设犁下放到海床上之后，犁刀系统切入海床，调整Y型钢丝绳与埋设犁预设的行进方向的角度，使Y型钢丝绳能够牵引埋设犁向预设的行进方向运行；

挖掘阶段，通过Y型钢丝绳牵引埋设犁前进，使犁刀系统边挖沟边埋设电缆，同时高压喷水系统提供的高压水流，经过犁刀系统对海底土壤进行冲刷；

回收阶段，当电缆埋设到预定目的地时，埋设犁停止运行，利用Y型钢丝绳将埋设犁提升到海面上方。

本发明相比于现有技术具有以下技术效果：

通过在犁刀系统上配备高压喷水系统，可为犁刀系统在挖掘硬质海底土壤的过程中提供高压水，以对土壤进行冲刷，从而提高埋设犁的挖掘能力和挖掘效率，使埋设犁不仅适应于淤泥质土壤，也适应于硬沙质土壤。

附图说明

图1示出本发明实施例提供的埋设犁的立体图；

图2示出本发明实施例提供的埋设犁的主视图；

图3示出本发明实施例提供的埋设犁的左视图；

图4示出本发明实施例提供的埋设犁的俯视图；

图5示出本发明实施例提供的埋设犁在下放阶段的示意图；

图6示出本发明实施例提供的埋设犁在挖掘阶段的示意图；

图7示出本发明实施例提供的机架的立体图；

图8示出本发明实施例提供的导缆系统的立体图；

图9示出本发明实施例提供的导缆系统的主视图；

图10示出本发明实施例提供的导缆系统的左视图；

图11示出本发明实施例提供的导缆系统的俯视图；

图12示出本发明实施例提供的牵引转向系统的立体图；

图13示出本发明实施例提供的牵引转向系统的主视图；

图14示出本发明实施例提供的牵引转向系统的左视图；

图15示出本发明实施例提供的牵引转向系统的俯视图；

图16示出本发明实施例提供的牵引转向系统位于水平和竖直状态的示意图；

图17示出本发明实施例提供的牵引转向系统的转向分析示意图；

图18示出本发明实施例提供的挖深调节系统的立体图；

图19a、19b分别示出本发明实施例提供的挖深调节系统在支腿油缸伸出与支腿油缸回缩状态下的示意图；

图20a、20b、20c分别示出本发明实施例提供的挖深调节系统在滑靴水平状态、滑靴下俯状态和滑靴上仰状态的示意图；

图21示出本发明实施例提供的平衡系统的立体图；

图22示出本发明实施例提供的平衡系统位于抬起状态和落下状态的示意图；

图23示出本发明实施例提供的测速系统的立体图；

图24示出本发明实施例提供的测速系统的主视图；

图25示出本发明实施例提供的测速系统的左视图；

图26示出本发明实施例提供的测速系统的俯视图；

图27示出本发明实施例提供的犁刀系统的立体图；

图28示出本发明实施例提供的犁刀系统的另一视角的立体图；

图29示出本发明实施例提供的犁刀系统的主视图；

图30示出本发明实施例提供的犁刀系统的左视图；

图31示出图30中A-A向剖视图；

图32示出本发明实施例提供的压缆系统的立体图；

图33示出本发明实施例提供的压缆系统的主视图；

图34示出本发明实施例提供的压缆系统的左视图；

图35示出本发明实施例提供的压缆系统的俯视图；

图36本发明实施例提供的压缆系统位于抬起状态和落下状态的示意图；

图37示出本发明实施例提供的电缆防跳系统的立体图；

图38示出本发明实施例提供的电缆防跳系统的主视图；

图39示出本发明实施例提供的电缆防跳系统的俯视图；

图40示出本发明实施例提供的液压系统的立体图；

图41示出本发明实施例提供的液压系统的另一视角的立体图；

图42示出本发明实施例提供的高压喷水系统的立体图；

图43示出本发明实施例提供的控制系统的立体图；

图44示出本发明实施例提供的埋设犁在犁刀系统未切入海底土壤时的状态示意图；

图45示出本发明实施例提供的埋设犁在犁刀系统切入海底土壤时的状态示意图。

附图标记：

1.机架；2.导缆系统；3.牵引转向系统；4.挖深调节系统；5.平衡系统；6.测速系统；7.犁刀系统；8.压缆系统；9.电缆防跳系统；10.液压系统；11.高压喷水系统；12.控制系统；13.固定喇叭口；14.活动喇叭口；15.机架左横撑；16.左滑靴油缸安装座；17.左支腿油缸安装座；18.左支腿安装座；19.左平衡翼安装座；20.左平衡翼油缸安装座；21.机架左纵撑；22.左吊装杆安装座；23.犁刀系统左安装座；24.犁刀油缸安装座；25.固定电缆通道；26.犁刀系统右安装座；27.右吊装杆安装座；28.机架右纵撑；29.右平衡翼油缸安装座；30.右平衡翼安装座；31.右支腿安装座；32.右支腿油缸安装座；33.右滑靴油缸安装座；34.机架右横撑；35.活动电缆通道；36.吊装杆油缸安装座；37.导缆架；38.水下摄像头；39.电缆限位杆；40.导缆架连接法兰；41.旋转轴；42.扭转弹簧；43.固定轴；44.牵引滚轮；45.十字轴；46.十字轴连接法兰；47.右转向臂；48.转向支架；49.左转向臂；50.左连杆；51.转向油缸；52.左吊装杆；53.吊装杆油缸；54.右吊装杆；55.中间连杆；56.右连杆；57.左滑靴；58.左支腿；59.左滑靴油缸；60.左支腿油缸；61.右支腿；62.右支腿油缸；63.右滑靴油缸；64.右滑靴；65.左平衡翼；66.左平衡翼油缸；67.右平衡翼；68.右平衡翼油缸；69.测速系统安装座；70.测速轮；71.测速轴；72.连接臂；73.速度传感器；74.犁刀安装架；75.犁刀；76.喷嘴；77.犁刀头；78.电缆槽；79.过缆槽；80.压缆系统安装座；81.高压喷水系统连接法兰；82.犁刀油缸；83.压缆油缸安装座；84.压缆油缸；85.压缆器；86.防跳系统安装座；87.防跳扭转弹簧；88.防跳压杆；89.防跳滚轮；90.安装座；91.液压机架；92.第一电机；93.油泵；94.阀组；95.水系统支撑架；97.进水管道；98.水泵；99.第二电机；100.出水管道；101.控制系统安装座；103.水密电控箱；104.水下脐带缆；105.总控制台；106.工作母船；107.拖拽绞车；108.A型吊放架；109.Y型钢丝绳；110.电缆；111.高压管道；112.喷水管道。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

为方便理解，本实施例中所述的“前”方位为埋设犁在挖掘过程中的运行方向，即图4中所示的X方向，本实施例中所述的“后”方位为与X方向相反的方向，本实施例中所述的“左”方位为图4中所示的Y方向,本实施例中所述的“右”方位为与Y方向相反的方向，本实施例中所述的“上”方位为图2中所示的Z方向,本实施例中所述的“下”方位为与Z方向相反的方向。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明的实施方式公开了一种埋设犁，如图1至图4所示，用于埋设海底电缆，包括：

机架1，为非密封钢结构，用于承载埋设犁载荷、安装其他各机构以及提供电缆通道；

导缆系统2设于机架1前方，其通过导缆架连接法兰40与机架1可拆卸连接，导缆系统2用于引导电缆110进入埋设犁；

平衡系统5,左右对称设置于机架1的后部两侧，用于增强埋设犁平衡性；

测速系统6,通过销轴连接形式安装在平衡系统5一侧，用于测量埋设犁工作时的运行速度；

犁刀系统7，通过左右两侧的销轴和滑动轴承安装于机架1后部,用于为埋设犁提供机械挖沟功能和高压水冲刷挖掘功能；

压缆系统8,安装在犁刀系统7后部,用于将电缆110压入犁刀系统7的电缆槽78中；

电缆防跳系统9，设于机架1上方，用于防止电缆110在自身弹力或外力作用下跳出过缆槽79；

液压系统10通过螺栓连接形式安装在机架1中部右侧，用于为整个埋设犁的各油缸提供液压动能；

高压喷水系统11，通过螺栓连接安装于犁刀系统7上部,用于为进行硬质海底土壤挖沟提供高压水冲刷，即为犁刀系统7在挖掘海底硬质土壤的过程中提供高压水，以对土壤进行冲刷，从而提高埋设犁的挖掘能力；

控制系统12，用于为埋设犁提供电气控制、信号检测、数据传输、海底监控、报警等功能；

具体地，机架1可通过在其上开孔来形成非密封钢结构，当埋设犁潜入到海底时，海水能够通过孔灌入到机架1内部，使机架1内外的压强相等，从而使机架1能够适应深水产生的高压，使埋设犁能够在更深的水深范围下工作。

进一步地，如图7所示，机架1包括：本体、活动喇叭口14、活动电缆通道35和固定电缆通道25。其中，本体上开设有孔，活动喇叭口14与活动电缆通道35可拆卸连接于本体的下方，活动喇叭口14位于活动电缆通道35的前侧，活动喇叭口14与活动电缆通道35均由高强度钢板焊接而成，二者可以通过销轴与固定喇叭口13连接，固定电缆通道25的一侧通过连接板与本体相连，其位于活动电缆通道35的后侧；

进一步地，本体包括：固定喇叭口13，其由高强度钢板焊接而成，活动喇叭口14和活动电缆通道35可拆卸连接于固定喇叭口13的下方，固定喇叭口13的后侧固定连接有吊装杆油缸安装座36，固定喇叭口13的左侧固定连接有机架左横撑15，机架左横撑15的后侧固定连接有机架左纵撑21，固定喇叭口13的右侧固定连接有机架右横撑34，机架右横撑34的后侧固定连接有机架右纵撑28，机架左横撑15的左侧前方固定连接有左滑靴油缸安装座16和左支腿油缸安装座17，机架左横撑15的左端固定连接有左支腿安装座18，机架左横撑15的左侧后方固定连接有左平衡翼安装座19和左平衡翼油缸安装座20，机架左纵撑21的后侧固定连接有左吊装杆安装座22、犁刀系统左安装座23和犁刀油缸安装座24，机架右横撑34的右侧前方固定连接有右支腿油缸安装座32和右滑靴油缸安装座33，机架右横撑34的右端固定连接有右支腿安装座31，机架右横撑34的右侧后方固定连接有右平衡翼油缸安装座29和右平衡翼安装座30，机架右纵撑28的后侧固定连接有犁刀系统右安装座26和右吊装杆安装座27。其中，本体中的各部分均由高强度钢板焊接而成，且各部分相互之间可以以焊接的方式连接。

施工开始时，电缆110依次从固定喇叭口13、活动喇叭口14穿入，经过活动电缆通道35、固定电缆通道25进入犁刀系统7。当施工结束或埋设犁故障检修时，将活动喇叭口14、活动电缆通道35的一侧销轴拆卸，使二者沿另一侧固定销轴向下旋转，使电缆110有空间从埋设犁的侧面整体取出，下放到母船甲板上，从而避免将电缆110从整个埋设犁抽出，使卸载电缆110更为方便。

进一步地，如图8至图11所示，导缆系统2包括：

导缆架37，由无缝钢管焊接而成且为非密封结构；

水下摄像头38,与控制系统12电连接，其设于导缆架37上，用于监控电缆110进入埋设犁时的实际情况；

云台，与控制系统12电连接，云台与水下摄像头38相连，其可以带动水下摄像头38旋转，从不同角度进行水下摄像。

固定轴43，通过螺栓与导缆架37连接；

旋转轴41,与固定轴43转动连接；

电缆限位杆39,其数量为2个，分别通过螺栓与旋转轴41连接，对称安装在旋转轴41两侧；

扭转弹簧42,其数量为2个，上下设置，位于上端的扭转弹簧42的一端与固定轴43连接，另一端与旋转轴41连接；位于下端的扭转弹簧42的一端与导缆架37连接，另一端与旋转轴41连接。

施工时，电缆110从两根电缆限位杆39中间穿入，在埋设犁工作过程中，当电缆110左右摆动时，电缆限位杆39可绕旋转轴41摆动，摆动过程无论向左或向右，都会受到扭转弹簧42的扭转反力作用，从而减缓电缆110的摆动幅度和速度，对电缆110起到限位和稳定作用，有效保护电缆110。此外，导缆架37可采用具备一定斜度多层钢管结构，以便更好地适应电缆110的弯曲半径，防止电缆110因弯曲半径过小而导致损坏。

进一步地，平衡系统5如图21所示，包括：

左平衡翼65，由高强度钢板焊接而成，其上端通过销轴和滑动轴承与左平衡翼安装座19转动连接；

左平衡翼油缸66，其固定端通过销轴和滑动轴承与左平衡翼油缸安装座20转动连接，伸出端通过销轴和滑动轴承与左平衡翼65的中间部分转动连接；

测速系统安装座69，固定连接于左平衡翼65的后端部；

右平衡翼67，由高强度钢板焊接而成，其上端通过销轴和滑动轴承与右平衡翼安装座30转动连接；

右平衡翼油缸68，其固定端通过销轴和滑动轴承与右平衡翼油缸安装座29转动连接，伸出端通过销轴和滑动轴承与右平衡翼67的中间部分转动连接；

平衡系统5在埋设犁左右两侧对称布置，对埋设犁起平衡作用。在埋设犁行进过程中，左平衡翼65和右平衡翼67可对埋设犁进行支撑，左平衡翼油缸66与右平衡翼油缸68可提供支撑力并对支撑力进行调节，从而可以防止埋设犁因受力不均导致倾覆。

进一步地，测速系统6如图23至图26所示，包括：

连接臂72,其一端与测速系统安装座69连接；

测速轴71，通过滑动轴承与连接臂72转动连接；

测速轮70，由钢板焊接而成，其与测速轴71键连接；

速度传感器73，与控制系统12电连接，速度传感器73的旋转部分与测速轴71螺纹连接，固定部分与连接臂72螺纹连接，速度传感器73用于检测埋设犁的行进速度。

埋设犁前进时，通过与左平衡翼65连接的连接臂72带动测速轮70转动，测速轮70带动连接在测速轴71上的速度传感器73测得埋设犁行进速度。测速系统6的设计，使埋设犁的行进速度可读可控，并能有效测量埋设犁的埋缆长度和行走里程，保证埋缆的高效性。

进一步地，犁刀系统7如图27至图31所示，包括：

犁刀安装架74，由高强度钢板制成；

犁刀75，由高强度钢板制成，其与犁刀安装架74焊接连接；

犁刀头77，由高锰耐磨钢制成，其通过销轴与犁刀75可拆卸连接；

电缆槽78，为焊接钢结构，其通过螺栓固定连接于犁刀75上方；

过缆槽79，为焊接钢结构，其作为电缆110进入电缆槽78的过渡结构，通过销轴与犁刀安装架74固定连接；

压缆系统安装座80，焊接于犁刀安装架74上；

高压喷水系统连接法兰81，焊接于犁刀安装架74上；

犁刀油缸82，其伸出端通过销轴与犁刀安装架74转动连接，其固定端通过销轴与犁刀油缸安装座24转动连接；

压缆油缸安装座83，焊接于犁刀安装架74上。

犁刀系统，其为埋设犁核心部件，当埋设犁在工作母船的拖动下前进时，犁刀75和犁刀头77进行海底土壤机械挖掘，同时高压喷水系统11喷出的高压水经过喷嘴76对海底土壤进行冲刷，增大机械挖掘效果。并且，犁刀系统7还具有犁刀姿态调节功能。通过犁刀油缸82的伸缩，能有效调节犁刀系统7与机架1的相对位置角度，从而有效调节犁体姿态。

进一步地，压缆系统8如图32至图35所示，包括：

压缆油缸84，其固定端通过销轴与犁刀系统7中的压缆油缸安装座83转动连接；

压缆器85，为焊接钢结构，其设于电缆槽78中，压缆器85通过销轴和滑动轴承与犁刀系统7中的压缆系统安装座80转动连接，该转动连接点为压缆器85的旋转支点，该旋转支点靠近压缆油缸84的一侧通过销轴与压缆油缸84的伸出端转动连接；

如图36所示，当压缆油缸84缩回时，压缆器85抬起远离电缆槽78；当压缆油缸84伸出时，压缆器85下降到电缆槽78压住电缆110。压缆系统8的设计使电缆110能被有效压入犁刀系统7的电缆槽78，使电缆110沿着电缆槽78有效进入挖掘好的沟底，实现电缆110的有效埋深。

进一步地，电缆防跳系统9如图37至图39所示，包括：

防跳系统安装座86,焊接于机架1上；

防跳压杆88,通过销轴与防跳系统安装座86转动连接；

防跳扭转弹簧87,采用平列双扭弹簧形式，其中贯穿有销轴，通过穿过其中的销轴，分别与防跳系统安装座86和防跳压杆88连接；

防跳滚轮89,为钢质焊接结构，通过销轴和滑动轴承与防跳压杆88转动连接。

当电缆110通过固定电缆通道25时，电缆110本身有一定直径，会将防跳滚轮89向上顶起，带动防跳压杆88绕轴向上旋转，带动防跳扭转弹簧87扭转，产生的反向扭转力矩作用在防跳滚轮89上，对电缆110施加一定的压力，防止电缆110在外力或自身弹力作用下跳出过缆槽79，实现电缆防跳功能。

上述导缆系统2、压缆系统8、电缆防跳系统9和测速系统6的设计，使电缆110在埋设过程中更加顺畅，从而保证了电缆110的高效埋设。

进一步地，液压系统10如图40和图41所示，包括：安装座90，其焊接于机架1上，安装座90上通过螺栓连接有液压机架91，液压机架91上通过螺栓连接有第一电机92、油泵93、阀组94、过滤器、油箱等。工作时，来自水下脐带缆的动力电缆提供电源给第一电机92，第一电机92驱动油泵93，产生的高压油经相应管路输送到各执行油缸，实现油缸的伸缩。

进一步地，高压喷水系统11如图42和图31所示，包括：

水系统支撑架95，通过螺栓与犁刀系统7中的高压喷水系统连接法兰81连接；

水泵98，通过螺栓与水系统支撑架95连接；

第二电机99，与水泵98相连，用于驱动水泵98运行；

进水管道97，与水泵98的进水口相连；

出水管道100，其一端与水泵98的出水口相连；

高压管道111，沿犁刀75延伸方向设于犁刀75内部，高压管道111的一端与出水管道100的另一端相连，高压管道111的另一端密封设置，高压管道111上开设有若干喷水口，各喷水口上均连接有喷水管道112，犁刀75的两侧壁上还设有开孔，开孔中安装有喷嘴76，喷水管道112与喷嘴76通过法兰相连，喷嘴76用于喷射高压水，犁刀75的两侧设有切削刃，各喷嘴76沿切削刃延伸方向依次设置。

高压喷水系统11安装于犁刀系统7上，其能够为进行硬质海底土壤挖沟提供高压水冲刷，提高挖沟效率，使犁刀系统7具有高效的挖掘功能。犁刀挖掘功能通过机械挖掘和高压喷水冲刷两种方式实现。当埋设犁在工作母船的拖动下前进时，犁刀75和犁刀头77进行海底土壤机械挖掘，同时，高压喷水系统11提供的高压水流，经过安装在犁刀75两侧面的喷嘴76对海底土壤进行冲刷，极大提高了埋设犁的挖掘能力，能适应各种不同土质的土壤挖掘。工作时，来自水下脐带缆的动力电缆提供电源给第二电机99，第二电机99驱动水泵98，海水从进水管道97经过滤后，从出水管道100经管路输送到犁刀系统7的喷嘴76，实现对海底土壤的高压冲刷。

本发明将液压系统10、高压喷水系统11及控制系统12的水下部分集成在埋设犁本体上，可以实现埋设犁的深水使用。由于从船上专门引出的高压液压管一般达到250bar压力和高压水管一般达到16bar压力到超过500m水深的海底，不仅成本高，技术可靠性也很难保证，例如液压软管和水管在水下环境作用下容易产生破裂、管接头产生泄露等情况，造成维护困难。本发明将液压系统10、高压喷水系统11及控制系统12的水下部分集成埋设犁本体上，仅需要从船体上引出带电力和电信号的水下脐带缆即可通过第一电机92、第二电机99和控制系统水下部分实现为液压系统10和高压喷水系统11提供动力和控制，而不需要从船上引出液压软管和水管到水下埋设犁，既节约成本，也提高了液压系统10和高压喷水系统11的可靠性，使埋设犁不仅适应于浅海施工，更适应于500m以上深海施工。

此外，液压系统10、高压喷水系统11均采用耐压水密设计，即耐高压且密封性良好的设计，从而保证埋设犁能适应深水。其中，油泵93和水泵98可以采用日本Kawasaki公司的系列产品，也可采用国外品牌parker公司的产品；第一电机92和第二电机99可以采用国内天津普友机电公司提供的产品；液压附件如阀门、过滤器、管接头等，可以采用美国parker、罗斯蒙特等公司提供的产品。控制系统水下部分也要满足密封和耐高压要求，可以采用西门子、施耐德的产品。

进一步地，埋设犁上还设有报警装置和传感系统，报警装置与传感系统均与控制系统电连接；其中，报警装置可为声报警器；传感系统包括：

第一倾角传感器：安装于机架左纵撑21或机架右纵撑28上，用于测量埋设犁的纵向倾角，即机架左纵撑21或机架右纵撑28上表面与水平面的夹角。当纵向倾角大于等于第一预设角度时，报警装置进行报警。

第二倾角传感器：安装于机架左横撑15或机架右横撑34上，用于测量埋设犁的横向倾角，即机架左横撑15或机架右横撑34上表面与水平面的夹角。当横向倾角大于等于第二预设角度时，报警装置进行报警。

第一角度传感器：安装于导缆架37上，用于测量电缆110进入埋设犁的角度，即电缆110在进入导缆架37时，电缆110与水平面的夹角。

第二角度传感器：安装于穿入犁刀系统左安装座23或犁刀系统右安装座26的销轴上，用于测量机架1与犁刀系统7的相对角度，即机架左纵撑21或机架右纵撑28与犁刀安装架74上平面的夹角。

第一声纳：安装于工作母船106上，用于测量埋设犁的下潜深度。

第二声纳：安装于犁刀安装架74上，用于测量挖沟深度，即电缆110的埋设深度。

第一压力传感器：设于液压系统10的管路中，用于测量液压系统10的压力，当压力大于第一预设压力时，报警装置进行报警。

第二压力传感器：设于高压喷水系统11的管路中，用于测量高压喷水系统11的水压，当水压大于第二预设压力时，报警装置进行报警。

第三压力传感器：安装于左平衡翼65和右平衡翼67上，用于检测埋设犁是否着地。

力传感器，安装于机架1与用于牵引埋设犁行进的Y型钢丝绳109的接触处，用于检测Y型钢丝绳109的拉力；

罗经：安装于机架1的固定喇叭口13上端，用于检测埋设犁的方位角。

温度传感器；安装于液压系统10的油箱内，用于检测液压油温度。当液压油温度大于预设温度时，报警装置进行报警。

具体地，第一预设角度与第二预设角度均为±10°，第一预设压力为250bar，第二预设压力为16bar，预设温度为60℃。

进一步地，埋设犁上还设有照明设备，为埋设犁的工作监控进行照明。

进一步地，控制系统12如图43所示，包括：总控制台105、水下脐带缆104和水下部分。其中，总控制台105安装在工作母船106上，用于使操作人员进行所有操作和监控；水下部分通过螺栓安装在机架1上；水下脐带缆104连接总控制台105和水下部分，作为信号及电力传输媒介。

具体地，水下部分包括：固定于机架1上的控制系统安装座101和固定于控制系统安装座101上的水密电控箱103，水密电控箱103内设有传感器模块、电源分配模块及数据采集和处理模块。其中，电源分配模块用于把工作母船106上通过水下脐带缆104传输下来的380V电源进行稳压，然后输出各传感器所需的电压，供给给埋设犁的各传感器；传感器模块用于将各传感器传输过来的电信号转换成标准模拟或数字信号输出；数据采集和处理模块用于接收从传感器模块输出的各种模拟或数字信号，并将接收来的信号转成光纤信号，通过水下脐带缆104传输给总控制台105。

当控制系统12工作时，位于工作母船106上的总控制台105发出操作指令，启动液压系统10中的第一电机92，为各液压油缸提供动力源。在埋设犁工作过程中，启动高压喷水系统11中的第二电机99，为犁刀系统7提供高压水；埋设犁的各类传感器、监控检测装置、报警装置的信号通过水密电控箱103的传感器模块、数据采集和处理模块及水下脐带缆104反馈到船上的总控制台105，操作人员根据各种信号数据显示和监控显示，相应作出各种操作，再通过水下脐带缆104和水密电控箱103将动力和信号电缆分配到各用电设备及传感器、检测、监控和报警设备。保证埋设犁工作顺利进行。通过控制系统12对各种参数的有效监控，保证了控制系统12对埋设犁姿态的高效调节能力，使埋设犁工作时能适应各种复杂工况。

当需要利用埋设犁铺设电缆时，埋设犁由安装于工作母船106拖拽绞车107经过A型吊放架108下放到海底，在工作母船106的拖动下进行挖沟埋设，待电缆埋设完毕后，埋设犁再由拖拽绞车107经过A型吊放架108提升到工作母船106的甲板面上。

相应地，本发明的实施方式还公开了前述任一种埋设犁的工作方法，该方法包括以下步骤：

准备阶段：如图1所示，将要埋设的电缆110从导缆系统2穿入埋设犁，依次经过导缆架37、固定喇叭口13、活动喇叭口14、活动电缆通道35、固定电缆通道25、过缆槽79、电缆槽78，最终从电缆槽78穿出。穿电缆过程中，压缆油缸84缩回，抬起压缆器85，如图36所示，使电缆110穿过电缆槽78。

下放阶段：Y型钢丝绳109由工作母船106上的拖拽绞车107经船尾的A型吊放架108与埋设犁连接。随着工作母船106上的拖拽绞车107转动，逐渐将埋设犁起吊到海面上并缓慢下放到水中，如图5所示。在埋设犁下放入水的过程中，拖拽绞车107下放Y型钢丝绳109，同时电缆110也在放缆机构的作用下同步缓慢放缆，水下脐带缆104在脐带缆绞车作用下同步缓慢放缆。此时压缆器85在压缆油缸84伸出的作用下，保持电缆始终在电缆槽78中。

就位阶段：埋设犁经拖拽绞车107下放到海床上之后，犁刀75切入海床，向前调整船位以保证入水的电缆保持较为合理的悬链线状态。导缆架37上的第一角度传感器测得电缆110进入埋设犁的角度；埋设在左平衡翼65和右平衡翼67上的第三压力传感器，安装在机架左横撑15或机架右横撑34上的第二倾角传感器，安装在机架左纵撑21或机架右纵撑28上的第一倾角传感器均发出信号，当第一倾角传感器或第二倾角传感器超出规定值时发出警报。

埋设犁在海床就位后，工作母船106的放缆机构放出电缆并维持一定张力，调整Y型钢丝绳109和水下脐带缆104的长度，使埋设犁与工作母船106之间的距离达到最佳值，且Y型钢丝绳109与水平方向夹角达到合理值。此处最佳值与合理值根据现场实际工况而定，在此并不做具体限定。

挖掘阶段：埋设犁与工作母船106的位置根据水深调整合适后，工作母船106沿路由牵引埋设犁前进，其中，路由是指埋缆施工前已经确定好的埋缆路径，此时第二声纳检测挖沟深度，力传感器检测Y型钢丝绳109的拉力，速度传感器73检测埋设犁行进速度；安装在导缆架37上的水下摄像头38及照明设备可监控埋设犁前后方的具体情况。

当工作母船106拖动埋设犁前行时，埋设犁在工作母船106牵引力作用下，借助导航系统沿路由方向进行边挖沟边埋设电缆110。同时高压喷水系统11提供的高压水流，经过安装在犁刀75两侧面的喷嘴76对海底土壤进行冲刷。电缆110由导览系统2进入埋设犁后，依次通过固定喇叭口13、活动喇叭口14、活动电缆通道35，固定电缆通道25，过缆槽79，电缆槽78，并在压缆器85作用下埋入挖好的犁沟中，如图6所示。在埋设犁的挖沟埋设过程中，要保证埋设犁的前进速度与工作母船106上的张紧器放缆速度一致。

回收阶段：当电缆110埋设到预定目的地时，工作母船106停止运动，并缓慢后退，同时按照工作母船106后退的速度收回电缆110，Y型钢丝绳109和水下脐带缆104，当工作母船106到达埋设犁位置并停止运动时，位于工作母船106上的拖拽绞车107通过A型吊放架108，由Y型钢丝绳109将埋设犁逐渐提升到工作母船106甲板面上。

在某些实施例中，本发明所述的埋设犁还包括：

牵引转向系统3,安装在机架1中部，通过销轴与机架1连接；牵引转向系统3通过牵引钢丝绳与工作母船相连，其用于在工作母船的拖拽下带动整个埋设犁前进，以及为埋设犁提供吊装和转向的功能；

挖深调节系统4，左右对称设置于机架1的前部两侧，用于调节挖掘深度以及调节埋设犁前方与海底接触部分的俯仰角度。

进一步地，如图12至图15所示，牵引转向系统3包括：

转向支架48；

右转向臂47,通过销轴和滑动轴承转动连接于转向支架48的右侧；

左转向臂49,与右转向臂47对称设置，左转向臂49通过销轴和滑动轴

转动连接于转向支架48的左侧；

右吊装杆54,其一端通过销轴和滑动轴承转动连接于转向支架48的右侧，另一端与右吊装杆安装座27转动连接；

左吊装杆52,与右吊装杆54对称设置，左吊装杆52的一端通过销轴和滑动轴承转动连接于转向支架48的左侧，另一端与左吊装杆安装座22转动连接；

中间连杆55,通过销轴和滑动轴承转动连接于转向支架48的后侧；

十字轴45,其数量为两个，两个十字轴45左右对称设置，分别通过十字轴连接法兰46固定连接于右转向臂47和左转向臂49上，十字轴45可以在两个方向旋转；

牵引滚轮44，其数量为两个，两个牵引滚轮44左右对称设置，分别通过螺栓和销轴与两个十字轴45的端部连接；

右连杆56,其两端分别通过销轴和滑动轴承与右转向臂47和中间连杆55转动连接；

左连杆50,其两端分别通过销轴和滑动轴承与左转向臂49和中间连杆55转动连接；

转向油缸51,其固定端通过销轴与左吊装杆52转动连接，伸出端通过销轴与左转向臂49转动连接；

吊装杆油缸53，其固定端通过销轴与吊装杆油缸安装座36转动连接，伸出端与左吊装杆52转动连接；

右转向臂47、转向支架48、左转向臂49、左连杆50、左吊装杆52、右吊装杆54、中间连杆55、右连杆56均由高强度钢板焊接而成。

牵引转向系统3将牵引、转向和吊装三大功能集成到一起。当埋设犁工作时，牵引转向系统3能同时完成牵引和转向功能；当埋设犁需要下放到海底或需从海底拉出时，牵引转向系统3还可以实现对埋设犁的吊装功能，不需要专门准备吊索和吊具，也不需要更换钢丝绳，通过牵引转向系统3的姿态调整，使同一钢丝绳实现牵引、转向和吊装功能。

具体地，当牵引转向系统3需实现吊装功能时，如图16所示，吊装杆油缸53伸出，推动左吊装杆52绕轴旋转90度，使牵引转向系统3处于竖直位置，Y型钢丝绳109左右两端分别与牵引转向系统3两侧的牵引滚轮44连接，此时在Y型钢丝绳109作用下，通过牵引滚轮44来吊装整个埋设犁。

当牵引转向系统3需实现牵引功能时，吊装杆油缸53回缩，拉动左吊装杆52绕轴向相反的方向旋转90度，使牵引转向系统3处于水平位置，此时工作母船可通过Y型钢丝绳109牵引埋设犁前行，

牵引转向系统3的转向功能采用具有防运动自锁和运动失真的设计。如图17所示，具体实现方法为：转向支架48、左转向臂49、左连杆50、中间连杆55相互之间用销轴连接成如图17所示的OACD四边行为平行四边形；右转向臂47、转向支架48、中间连杆55、右连杆56相互之间用销轴连接成如图17所示的OA'C'D'四边形为平行四边形，当转向机构在牵引力作用下转向时，这两个平行四边形机构可以防止运动自锁和运动失真。具体地，当埋设犁直行时，Y型钢丝绳109两侧在水平拖拽力T水平作用下，受力大小相同。当埋设犁需向右转向时，左侧转向油缸51回缩，此时A、A'、O点固定不动，B、F、C点绕A点逆时针转动，B'、C'点绕A'点逆时针转动；D、D'点绕O点逆时针转动，Y型钢丝绳109两侧受力大小发生变化，右侧受力减小，左侧受力增大，这样会产生一个转向力矩，使埋设犁向右转向。反之，当左侧转向油缸51伸出时，上述各点对应顺时针转动，埋设犁向左转。

当埋设犁中设有牵引转向系统3时，力传感器还可安装于牵引转向系统3的十字轴45上，用于在埋设犁的挖掘过程中测量Y型钢丝绳109的牵引力。并且，当埋设犁中设有牵引转向系统3时，传感系统还包括第三角度传感器，第三角度传感器安装于牵引转向系统3的十字轴45上，用于测量Y型钢丝绳109的牵引角度，即Y型钢丝绳109与牵引滚轮44连接后，Y型钢丝绳109在牵引滚轮44的切线方向与水平方向的夹角。当Y型钢丝绳109的牵引角度大于第三预设角度时，报警装置进行报警。具体地，第三预设角度为15°。

牵引转向系统3的工作方法为：

当埋设犁在下放之前，安装在机架1和左吊装杆52之间的吊装杆油缸53缓慢伸出，将左吊装杆52连同牵引转向系统3缓慢升到竖直位置。Y型钢丝绳109由工作母船106上的拖拽绞车107经船尾的A型吊放架108与埋设犁左右两侧的两个牵引滚轮44连接。随后，工作母船106上的拖拽绞车107转动，逐渐将埋设犁起吊到海面上并缓慢下放到水中。

当埋设犁下放到海床上之后，吊装杆油缸53缩回，牵引转向系统3恢复到水平位置，工作母船106的放缆机构放出电缆并维持一定张力，调整Y型钢丝绳109和水下脐带缆104的长度，使埋设犁与工作母船106之间的距离达到最佳值，且Y型钢丝绳109与水平方向夹角达到合理值。通过安装在牵引转向系统3上的第三角度传感器作检测，超出规定值报警。

当电缆110埋设到预定目的地时，工作母船106停止运动，并缓慢后退，当工作母船106到达埋设犁位置并停止运动时，埋设犁的吊装杆油缸53伸出，使牵引转向系统3位于竖直位置。位于工作母船106上的拖拽绞车107通过A型吊放架108，由Y型钢丝绳109将埋设犁逐渐提升到工作母船106甲板面上。

进一步地，如图18所示，挖深调节系统4包括：

左支腿58，其上端通过销轴和滑动轴承与左支腿安装座18转动连接；

左滑靴57，其与左支腿58的底部转动连接；

左支腿油缸60，其固定端通过销轴和滑动轴承与左支腿油缸安装座17转动连接，伸出端通过销轴和滑动轴承与左支腿58转动连接；

左滑靴油缸59，其固定端通过销轴和滑动轴承与左滑靴油缸安装座16转动连接，伸出端通过销轴和滑动轴承与左滑靴57转动连接；

右支腿61，其上端通过销轴和滑动轴承与右支腿安装座31转动连接；

右滑靴64，其与右支腿61的底部转动连接；

右支腿油缸62，其固定端通过销轴和滑动轴承与右支腿油缸安装座32转动连接，伸出端通过销轴和滑动轴承与右支腿61转动连接；

右滑靴油缸63，其固定端通过销轴和滑动轴承与右滑靴油缸安装座33转动连接，伸出端通过销轴和滑动轴承与右滑靴64转动连接；

左滑靴57、左支腿58、右支腿61、右滑靴64均由高强度钢板焊接而成。

挖深调节系统4具有挖掘深度连续调节功能和滑靴姿态俯仰调节功能。通过左支腿油缸60和右支腿油缸62的伸缩，可实现连续调节埋设犁挖沟深度；通过左滑靴油缸59和右滑靴油缸63的伸缩，可实现滑靴俯仰调节，使埋设犁能够有效适应海底复杂地形。

具体地，当挖深调节系统4需实现挖深调节功能时，在开始挖沟时，左支腿油缸60完全伸出，如图19a所示。随着左支腿油缸60逐渐缩回，如图19b所示，埋设犁在自重作用下，使犁刀75逐渐切入海床中。挖掘深度逐渐加深，当左支腿油缸完全缩回时，达到最大挖掘深度。

当挖深调节系统4需实现滑靴姿态俯仰调节功能时，左滑靴57在左滑靴油缸59的伸缩作用下，可以实现滑靴水平、下俯、上仰各种姿态，如图20a、图20b、图20c所示。通过调节滑靴的俯仰角度，以及支腿、平衡翼、犁刀系统7和机架1相互位置关系的调节，可以使埋设犁很好地适应了海底复杂地形。

当埋设犁中设有挖深调节系统4时，平衡系统5还能对埋设犁的挖深调节起辅助作用，在电缆110埋设施工过程中配合挖深调节系统5来调节挖掘深度。如图22所示，当左平衡翼油缸66缩回时，左平衡翼65上升；当左平衡翼油缸66伸出时，左平衡翼65下降。且当埋设犁中设有挖深调节系统4时，第三压力传感器可安装于左滑靴57和右滑靴64上，用于检测所述埋设犁是否着地。

挖深调节系统4与平衡系统5调节埋设犁挖沟深度的方式为：

在埋设犁的挖掘阶段中，当需要增加挖掘深度时，左支腿油缸60、右支腿油缸62、左平衡翼油缸66、右平衡翼油缸68分别收缩，使左滑靴57、右滑靴64、左平衡翼65、右平衡翼67上升，在埋设犁自重作用下，犁刀75成一定角度切入海床。随着左滑靴57、右滑靴64、左平衡翼65、右平衡翼67的上升，犁刀75挖沟深度逐步加深，如图45所示。当埋设犁调整到要求的挖沟深度时，左支腿油缸60、右支腿油缸62、左平衡翼油缸66、右平衡翼油缸68停止动作。

在埋设犁的回收阶段中，埋设犁左平衡翼油缸66、右平衡翼油缸68、左支腿油缸60和右支腿油缸62缓慢伸出，埋设犁在海床支撑力作用下逐渐上升直到犁刀系统7全部上升到海床面，如图44所示，随后Y型钢丝绳109将埋设犁逐渐提升到工作母船106甲板面上。

由于各功能结构使用油缸进行位置调节，并通过各类传感器、深度检测装置、水下摄像机等进行姿态的监控，从而能根据海底地形调节埋设犁姿态，有效适应海底复杂地形。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (24)

1.一种埋设犁，用于铺设海底电缆，其特征在于，包括：

机架；

犁刀系统，设于所述机架后侧,用于对海底土壤进行挖掘；

高压喷水系统，设于所述犁刀系统上,用于为所述犁刀系统在挖掘过程中提供高压水，以对土壤进行冲刷；

控制系统，用于控制所述埋设犁运行。

2.如权利要求1所述的埋设犁，其特征在于，所述机架为非密封钢结构。

3.如权利要求2所述的埋设犁，其特征在于，所述机架包括：

本体；

活动喇叭口，可拆卸连接于所述本体的前部下方；

活动电缆通道，可拆卸连接于所述本体下方，所述活动电缆通道位于所述活动喇叭口的后侧；

固定电缆通道，与所述本体相连，所述固定电缆通道位于所述活动电缆通道的后侧。

4.如权利要求1所述的埋设犁，其特征在于，所述犁刀系统包括：

犁刀安装架；

犁刀，与所述犁刀安装架相连；

犁刀头，可拆卸连接于所述犁刀的底部前侧；

电缆槽，设于所述犁刀上；

过缆槽，设于所述电缆槽前侧，所述过缆槽与所述犁刀安装架相连；

犁刀油缸，其一端与所述犁刀安装架转动连接，另一端与所述机架转动连接。

5.如权利要求4所述的埋设犁，其特征在于，所述犁刀头由高锰耐磨钢制成。

6.如权利要求4所述的埋设犁，其特征在于，所述高压喷水系统包括：

水系统支撑架，设于所述犁刀安装架上；

水泵，设于所述水系统支撑架上；

第二电机，与所述水泵相连，用于驱动所述水泵运行；

进水管道，与所述水泵的进水口相连；

出水管道，与所述水泵的出水口相连；

高压管道，设于所述犁刀内部，所述高压管道的一端与所述出水管道的另一端相连，所述高压管道的另一端密封设置，所述高压管道上开设有若干喷水口，各所述喷水口上均连接有喷水管道；

喷嘴，设于所述犁刀的两侧壁上，所述喷水管道与所述喷嘴相连。

7.如权利要求6所述的埋设犁，其特征在于，所述犁刀的两侧设有切削刃，各所述喷嘴沿所述切削刃延伸方向依次设置。

8.如权利要求4所述的埋设犁，其特征在于，所述埋设犁还包括压缆系统,所述压缆系统设于所述犁刀系统后侧,用于将所述电缆压入所述电缆槽中。

9.如权利要求8所述的埋设犁，其特征在于，所述压缆系统包括：

压缆油缸，其一端与所述犁刀安装架转动连接；

压缆器，设于所述电缆槽中，所述压缆器与所述犁刀安装架转动连接，该转动连接点为所述压缆器的旋转支点，所述旋转支点靠近所述压缆油缸的一侧与所述压缆油缸的另一端转动连接。

10.如权利要求4所述的埋设犁，其特征在于，所述埋设犁还包括电缆防跳系统,所述电缆防跳系统设于所述机架上方，用于防止所述电缆在自身弹力或外力作用下跳出所述过缆槽。

11.如权利要求10所述的埋设犁，其特征在于，所述电缆防跳系统包括：

防跳系统安装座,设于所述机架上；

防跳压杆,与所述防跳系统安装座转动连接；

防跳扭转弹簧,为平列双扭弹簧，其中贯穿有销轴，所述防跳扭转弹簧通过所述销轴分别与所述防跳系统安装座和所述防跳压杆连接；

防跳滚轮,转动连接于所述防跳压杆端部。

12.如权利要求1所述的埋设犁，其特征在于，所述机架的两侧还设有平衡系统，用于增强所述埋设犁的平衡性，所述平衡系统包括：

左平衡翼，设于所述机架的左侧，其上部与所述机架转动连接；

左平衡翼油缸，其两端分别与所述机架和所述左平衡翼转动连接；

右平衡翼，设于所述机架的右侧，其上部与所述机架转动连接；

右平衡翼油缸，其两端分别与所述机架和所述右平衡翼转动连接。

13.如权利要求12所述的埋设犁，其特征在于，所述埋设犁还包括导缆系统，其设于所述机架前方，用于引导电缆进入埋设犁。

14.如权利要求13所述的埋设犁，其特征在于，所述导缆系统包括：

导缆架，设于所述机架前方；

固定轴，设于所述导缆架上；

旋转轴,与固定轴转动连接；

电缆限位杆,其数量为2个，分别与所述旋转轴连接，对称安装在所述旋转轴两侧；

扭转弹簧,其数量为2个，上下设置，位于上端的所述扭转弹簧的一端与所述固定轴连接，另一端与所述旋转轴连接；位于下端的所述扭转弹簧的一端与所述导缆架连接，另一端与所述旋转轴连接。

15.如权利要求12所述的埋设犁，其特征在于，所述埋设犁还包括测速系统，其安装于所述平衡系统的一侧，用于测量所述埋设犁工作时的行进速度。

16.如权利要求15所述的埋设犁，其特征在于，所述测速系统包括：

连接臂,其一端与所述左平衡翼或所述右平衡翼连接；

测速轴，与所述连接臂转动连接；

测速轮，与所述测速轴相连；

速度传感器，与所述控制系统电连接，所述速度传感器的旋转部分与所述测速轴固定连接，所述速度传感器的固定部分与所述连接臂固定连接，所述速度传感器用于检测所述埋设犁的行进速度。

17.如权利要求9所述的埋设犁，其特征在于，所述埋设犁还包括液压系统，其安装于所述机架上，用于为所述犁刀油缸和所述压缆油缸提供液压动能。

18.如权利要求13所述的埋设犁，其特征在于，所述埋设犁还包括：报警装置和传感系统，所述报警装置与所述传感系统均与所述控制系统电连接。

19.如权利要求18所述的埋设犁，其特征在于，所述埋设犁还包括液压系统，其安装于所述机架上，用于为所述埋设犁中的油缸提供液压动能，所述传感系统包括：

第一倾角传感器，设于所述机架上，用于测量所述埋设犁的纵向倾角，当所述纵向倾角大于等于第一预设角度时，所述报警装置进行报警；

第二倾角传感器，设于所述机架上，用于测量所述埋设犁的横向倾角，当所述横向倾角大于等于第二预设角度时，所述报警装置进行报警；

第一角度传感器，安装于所述导缆系统上，用于测量所述电缆进入所述埋设犁的角度；

第二角度传感器：安装于所述机架与所述犁刀系统的转动连接处，用于测量所述机架与所述犁刀系统的相对角度；

第一声纳，设于用于牵引所述埋设犁行走的工作母船上，用于测量所述埋设犁的下潜深度；

第二声纳，安装于所述犁刀系统上，用于测量所述犁刀系统的挖沟深度；

第一压力传感器，设于所述液压系统的管路中，用于测量所述液压系统的压力，当所述压力大于第一预设压力时，所述报警装置进行报警；

第二压力传感器，设于所述高压喷水系统的管路中，用于测量所述高压喷水系统的水压，当所述水压大于第二预设压力时，所述报警装置进行报警；

第三压力传感器，安装于所述平衡系统上，用于检测所述埋设犁是否着地；

力传感器，安装于所述机架与用于牵引所述埋设犁行进的Y型钢丝绳的接触处，用于检测所述Y型钢丝绳的拉力；

罗经，安装于所述机架的前部上端，用于检测所述埋设犁的方位角；

温度传感器，安装于所述液压系统的油箱内，用于检测液压油温度，当所述液压油温度大于预设温度时，所述报警装置进行报警。

20.如权利要求19所述的埋设犁，其特征在于，所述第一预设角度与所述第二预设角度均为±10°，所述第一预设压力为250bar，所述第二预设压力为16bar，所述预设温度为60℃。

21.如权利要求19所述的埋设犁，其特征在于，所述埋设犁还包括：

水下摄像头,设于所述导缆系统上，所述水下摄像头与所述控制系统电连接，用于监控所述电缆进入所述埋设犁时的实际情况；

云台，与控制系统电连接，所述云台与所述水下摄像头相连，用于带动所述水下摄像头旋转，以从不同角度进行水下摄像；

照明设备，为所述埋设犁的工作监控提供照明。

22.如权利要求19所述的埋设犁，其特征在于，所述控制系统包括：

总控制台，设于水面以上，用于对所述埋设犁进行操作和监控；

水下部分，设于所述机架上；

水下脐带缆，连接所述总控制台和所述水下部分，用于传输信号及电力。

23.如权利要求22所述的埋设犁，其特征在于，所述水下部分包括水密电控箱，所述水密电控箱固定于所述机架上，所述水密电控箱内设有：

电源分配模块，用于将所述总控制台上通过所述水下脐带缆传输下来的电源进行稳压，并输出所述传感系统中各部分所需的电压，以对所述传感系统中进行供电；

传感器模块，与所述电源分配模块电连接，用于接收所述传感系统输出的电信号，并将所述电信号转换成模拟信号或数字信号进行输出；

数据采集和处理模块，与所述传感器模块电连接，用于接收所述传感器模块输出的所述模拟信号或所述数字信号，并将接收来的所述模拟信号或所述数字信号转换成光纤信号，通过所述水下脐带缆传输给所述总控制台。

24.一种如权利要求1至23中任一项所述的埋设犁的工作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

准备阶段，将所述电缆穿入所述埋设犁，并使所述电缆从所述犁刀系统中穿出；

下放阶段，利用Y型钢丝绳将所述埋设犁下放到水中；

就位阶段，所述埋设犁下放到海床上之后，所述犁刀系统切入海床，调整所述Y型钢丝绳与所述埋设犁预设的行进方向的角度，使所述Y型钢丝绳能够牵引所述埋设犁向预设的行进方向运行；

挖掘阶段，通过Y型钢丝绳牵引所述埋设犁前进，使所述犁刀系统边挖沟边埋设电缆，同时高压喷水系统提供的高压水流，经过犁刀系统对海底土壤进行冲刷；

回收阶段，当所述电缆埋设到预定目的地时，所述埋设犁停止运行，利用所述Y型钢丝绳将所述埋设犁提升到海面上方。

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