本发明涉及气压沉柜安装，具体为一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节装置及方法。
背景技术：
1、目前气压沉柜具有以下特点：即气压沉柜浮箱与通道并无刚性连接。但需要通过调节浮箱进行气压沉柜的移动，因此可以考虑设计浮箱与通道的刚性连接，达到辅助气压沉柜移动、调整的作用；同样的，气压沉柜使用时，如果产生水位突然涨幅过大，容易产生浮箱与盾首相撞的情况。
2、通道：直径0.9m，共8节。用于连接盾首与盾底，系双通道设置，长短组合应根据不同水深的需求而选定。浮箱：外型尺寸：9m×7m×2.9m(长×宽×高)，重量为24.5t。其外形成马鞍型，设有移位装置，是为沉柜提供浮力的主要部件。目前沉柜移位控制系统并不完善，需要重新设计以控制沉柜进行移动。
3、综上，现有的通道结构并没有与浮箱刚性连接，当浮箱需要向上为气压沉柜提供升力时，只能够通过钢丝绳或钢索进行相互锚定，相对落后，调整能力不足；在气压沉柜使用过程中，如果产生水位突然涨幅过大，容易产生浮箱与盾首相撞的情况；且气压沉柜移位时，调节浮箱上下位置操作繁琐，且过程相对笨拙，不适应突发情况，因此设计相关装置解决上述问题。
4、此外，沉柜在有坡度的地方位移时，为了能够高效移动，往往整体水平移动与整体升降同时工作，但没有良好的控制系统用以防止盾底在快速水平移动时的拖地问题，尤其是坝体底面存在高度差时。而对于坐底工作时，水位然涨幅过大，浮力增加，可能会导致整体抬升，会影响盾底内工作人员的安全，因此设计相关控制方法十分重要。
技术实现思路
1、为解决当前存在技术问题，本发明的主要目的在于提供一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节方法，通过设置连接结构用于浮箱和通道的刚性连接，浮箱和通道可以通过该连接结构进行上下位置移动，具备锁紧和浮力检测功能；此外，通过设定浮箱水位浮力传感器、盾底距离传感器，结合水平移动速度、浮箱升降速度及浮箱内给排水流量进行整体智能控制，防止气压沉柜水平移动时拖底，或坐底维修工作时水位突然上升导致气压沉柜整体上升。
2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节装置，包括：用于连接盾首和盾底的通道，通道的外部设置有能够升降的浮箱，通道的外壁上设置有齿条，浮箱上设置有用于和齿条相配合的齿轮机构；
3、所述齿轮机构包括齿轮，所述齿轮与齿条相啮合，所述齿轮的轮轴上同轴安装有涡轮，所述涡轮与蜗杆构成涡轮蜗杆传动，并利用涡轮蜗杆特性进行自锁；所述蜗杆与用于提供转动动力的动力装置相连，并通过涡轮蜗杆传动同步驱动齿轮齿条传动，以驱动通道沿着浮箱上下自由浮动；
4、所述浮箱的内部设置有排放水系统，并通过排水或进水以实现浮箱浮力的调节。
5、所述涡轮与蜗杆之间设置有用于控制两者啮合或者脱开的离合器。
6、所述浮箱的底端设置有用于检测浮箱受到水的浮力大小的压力传感器。
7、所述盾底的底部设置有用于监测盾底距离地面距离的距离传感器。
8、一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节方法，所述调节方法采用所述调节装置来实现，包括以下步骤：
9、首先，浮箱上、下移动影响气压沉柜整体位于水面下的体积，从而影响气压沉柜受到的浮力，公式记为：
10、；
11、式中，为浮箱移动带来的体积差值；为浮箱上、下移动的速度，取向下移动为正；为浮箱下表面积；为通道底面积；为浮箱下表面积与通道底面积的差值；为浮箱移动的时间；为水的密度；为重力加速度；
12、其次，浮箱能够通过排放水系统进行抽排水，进而影响气压沉柜整体重量，公式记为：
13、；
14、式中：为气压沉柜前后重量差值；为浮箱内水前后重量差值；为浮箱抽排水速度，取排水为正；为抽排水时间；
15、气压沉柜上升下降的状态改变取决于浮力与自重的差值，令其为g，可得公式如下：
16、；
17、由于悬浮状态下受力平衡，则得到：
18、；
19、则：
20、；
21、两边公式同时对 t求导，可得：
22、；
23、式中：表示浮箱收到的浮力与重力差值的变化率，影响气压沉柜上升或下降速度的变化率，表现为浮箱上浮或下降过程是否平稳，因为皆为常数，所以能够通过、的大小进行控制。
24、一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节方法，具体控制方法：
25、检测压力传感器的反馈数据 f，则：
26、；
27、；
28、；
29、其中：
30、；
31、基于此，在时间内相减获得，进而反馈数据；控制系统通过状态调整大小，保障值变化平稳，再通过控制大小，保障气压沉柜整体上升、下降过程的平稳；
32、距离传感器反馈数据记为，在气压沉柜移动前对其进行区间设定，即令，当数值临近下限值 b时，控制系统通过控制、为正值，令为正值，表现为气压沉柜整体上升；当数值临近上限值 a时，控制系统通过控制、为负值，令为负值，表现为气压沉柜整体下降，并通过控制系统调整，将 y值控制在设定区间中位数。
33、必要时，根据 f值计算的△f/△t如果出现骤降骤升，同步对 v3进行调整，其中 v3为气压沉柜移动速度。
34、一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节方法：
35、一，气压沉柜由浅水区移动至深水区：
36、步骤一，浮箱排水，将气压沉柜整体带离地面；
37、步骤二，驱动装置提供动力使气压沉柜开始平移，同时盾首接受压力传感器和距离传感器传输来的数据，并提前为距离传感器的数据 y设置一个区间；
38、步骤三：
39、情况一：当 y值临近区间下限，涡轮蜗杆传动同步驱动齿轮齿条传动以带动通道向上移动，同时浮箱进行排水操作，进而控制整个气压沉柜上移，远离地面，将 y值升高；
40、情况二： y值临近区间上限，涡轮蜗杆传动同步驱动齿轮齿条传动以带动通道向下移动，同时浮箱进行进水操作，进而控制整个气压沉柜下移，靠近地面，将 y值降低；
41、通过上述控制，将 y值控制在设定区间内；
42、步骤四，气压沉柜到达终点位置，解除 y值区间限制，涡轮蜗杆传动同步驱动齿轮齿条传动带动通道向下移动，同时浮箱进行进水操作，气压沉柜缓慢下落，并落到地面；
43、步骤五，上述步骤一~步骤四的所有步骤中，接收并监控压力传感器传回的数据 f；
44、情况一：数据 f急升，控制齿轮齿条传动带动通道向上移动速度变慢，同时浮箱进行排水的操作放缓；
45、情况二：数据 f急降，控制齿轮齿条传动带动通道向下移动速度变慢，同时浮箱进行进水的操作放缓；
46、二、气压沉柜由深水区移动至浅水区：
47、当气压沉柜由深水区移动至浅水区时，具体运行方式与气压沉柜由浅水区移动至深水区的运行方式相同；
48、三、气压沉柜落底工作：
49、当气压沉柜落底工作时，水位突然上升，视为数据 f值急升、 y值不变，控制齿轮齿条传动带动通道向下移动，同时浮箱进行排水操作，维持 f值不变，当浮箱上浮至上限位时，涡轮蜗杆传动将自动锁紧，防止与盾首相撞。
50、本发明有如下有益效果：
51、1、本发明通过将浮箱与通道进行能够升降调节，且能够自锁的刚性连接方式，安装后设备更加紧凑，可以避免浮箱与通道间的相互撞击。
52、2、本发明设有的连接结构可搭设智能化控制系统，通过人员在盾首内操作，控制浮箱上下，提升设备自动化程度。
53、3、通过使用本发明装置，可以将浮箱与通道进行锁定，也可以让浮箱沿着通道上下自由浮动，既避免特定情况下浮箱撞向盾首的可能，又避免了水位突涨，浮箱反应不及时将气压沉柜带离基面的危险情况。
54、4、通过设定浮箱水位浮力传感器、盾底距离传感器，结合水平移动速度、浮箱升降速度及浮箱内给排水流量进行整体智能控制，防止气压沉柜水平移动时拖底，或坐底维修工作时水位突然上升导致气压沉柜整体上升。
55、5、通过采用齿轮与齿条啮合能够实现升降控制调节，同时内部以蜗杆为主动件涡轮为从动件，涡轮与齿轮同轴布置，这样可以利用蜗轮蜗杆特性进行自锁，通过齿轮齿条进行上下位置移动，同时在蜗轮与蜗杆之间设置离合器，可以脱开自锁控制，浮箱将沿着通道上下自由浮动。
1.一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节装置，其特征在于，包括：用于连接盾首（8）和盾底（7）的通道（1），通道（1）的外部设置有能够升降的浮箱（4），通道（1）的外壁上设置有齿条（2），浮箱（4）上设置有用于和齿条（2）相配合的齿轮机构（3）；
2.根据权利要求1所述一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节装置，其特征在于，所述涡轮与蜗杆之间设置有用于控制两者啮合或者脱开的离合器。
3.根据权利要求2所述一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节装置，其特征在于，所述浮箱（4）的底端设置有用于检测浮箱（4）受到水的浮力大小的压力传感器（5）。
4.根据权利要求3所述一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节装置，其特征在于，所述盾底（7）的底部设置有用于监测盾底（7）距离地面距离的距离传感器（6）。
5.一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节方法，其特征在于，所述调节方法采用权利要求1-4任意一项所述调节装置来实现，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节方法，其特征在于，具体控制方法：
7.根据权利要求6所述一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节方法，其特征在于，必要时，根据f值计算的△f/△t如果出现骤降骤升，同步对v3进行调整，其中v3为气压沉柜移动速度。
8.根据权利要求6所述一种自适应水深的气压沉柜浮箱调节方法，其特征在于，
