CN102897558B - 大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置及方法，所述装置包括轨道、大型滚筒驱动装置和张紧器，轨道共有四根，其左右各两根且平行地设置于作业船的甲板上，大型滚筒驱动装置包括滑动于该轨道之上大的左塔架和右塔架，该左塔架和右塔架对称设置以夹持和举升绕置大型脐带缆/电缆/钢丝的滚筒，张紧器设置于大型滚筒驱动装置前方的甲板上。本发明通过中间轴驱动的方式实现多个滚筒之间放缆和收缆的双向连续作业，具有占用作业面积较小、作业效率高的优点，能够用于海底脐带缆/电缆/钢丝的释缆和收缆施工作业。

Description

大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置及方法

技术领域

本发明涉及海洋铺缆施工工程，具体涉及一种大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置及方法，属于海洋工程技术领域。

背景技术

在海洋工程铺缆施工过程中，如何将脐带缆/电缆/钢丝从装缆滚筒中顺利导出并确保无扭结且出缆恒张力，是施工技术的关键点。在目前国内铺缆施工过程中，除了铺缆机之外，还需要浮吊、退扭架、送缆机等大型装备共同配合完成铺缆作业，因此动用资源较多，占用作业船甲板面积较大，同时还存在出缆效率较低、放缆张力控制不稳等不足，为此开发性能更完备的海洋铺缆装备及其方法是一急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置及方法，其通过中间轴驱动的方式实现放缆和收缆的双向连续作业，具有占用作业面积较小、作业效率高的优点。

本发明是通过以下技术方案来解决其技术问题的：

一种大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置，其包括轨道、大型滚筒驱动装置和张紧器，所述轨道共有四根，其左右各两根且平行地设置于作业船的甲板上，所述大型滚筒驱动装置包括滑动于该轨道之上大的左塔架和右塔架，该左塔架和右塔架对称设置以夹持和举升绕置大型脐带缆/电缆/钢丝的滚筒，所述张紧器设置于大型滚筒驱动装置前方的甲板上。

所述左塔架和右塔架结构相同，其各自包括底座、爬行油缸、横向滑块体、横移油缸、塔架体、垂直滑块体、主推油缸和卷筒卡盘，所述底座的下面设置有底座滑槽，该底座滑槽滑动地嵌合于所述轨道之上，所述爬行油缸设置于该底座内部且作用于轨道上，所述横向滑块体滑动地设置于底座上，所述横移油缸连接于该底座与横向滑块体之间且能够驱动横向滑块体沿垂直于所述轨道的方向滑动，所述塔架体设置于横向滑块体之上，该塔架体上设有垂直轨道，所述垂直滑块体滑动地连接于该垂直轨道上，所述主推油缸设置于所述塔架体底部且能够推动该垂直滑块体沿垂直轨道上下移动，所述卷筒卡盘设置于垂直滑块体上并由其上的液压马达驱动进行旋转。

所述张紧器为履带式张紧器或者为轮式张紧器。

一种大型脐带缆/电缆/钢丝施工方法，采用上述的大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置进行实施，其具体步骤如下：

（1）前期准备工作

清理作业船甲板，做好轨道铺设、大型滚筒驱动装置就位和吊机的准备工作；

（2）铺设轨道

在甲板的预定位置上铺设并焊接4根轨道，检测达到预定的水平度、平行度；

（3）大型滚筒驱动装置就位

借助船上吊机将大型滚筒驱动装置的左塔架和右塔架分别放置在轨道上，并完成连接组装调试；

（4）张紧器就位

借助船上吊机将张紧器安装于大型滚筒驱动装置前方的甲板上，并完成连接调试；

（5）装缆滚筒就位

将装缆滚筒依次吊置于左右轨道之间；

（6）大型滚筒驱动装置移动至装缆滚筒位置

大型滚筒驱动装置沿轨道移动至最前装缆滚筒的位置；

（7）夹紧举起装缆滚筒

通过横向滑块体的横向移动和垂直滑块体的上升移动，大型滚筒驱动装置将装缆滚筒夹紧并竖向举起；

（8）驱动装缆滚筒并释缆

大型滚筒驱动装置的卷筒卡盘驱动装缆滚筒旋转并释放脐带缆/电缆/钢丝，脐带缆/电缆/钢丝穿过张紧器以调节释放张力，同时控制卷筒卡盘驱动速度，完成最前滚筒内脐带缆/电缆/钢丝的铺设；

（9）大型滚筒驱动装置移动至下一装缆滚筒位置

大型滚筒驱动装置放下最前滚筒，然后移动至下一装缆滚筒的位置；

（10）重复第（7）和（8）步骤的内容，直至完成所有装缆滚筒上脐带缆/电缆/钢丝的铺设。

与现有技术相比，本发明最大的优势在于：多个装缆滚筒就位于作业船甲板之后，大型滚筒驱动装置无需借助浮吊吊运便可自行在甲板行走，并完成对装缆滚筒的夹紧、提升功能，从而连续完成数个滚筒的脐带缆/电缆/钢丝的释放施工工作；此外，本发明所述装置作业时占用甲板面积较小、出缆效率较高，为海上施工节省了宝贵的作业时间和资源；同时，配合使用张紧器可直接在作业船甲板上进行两个滚筒之间脐带缆/电缆/钢缆的接续作业；另外，由于大型滚筒驱动装置的卷筒卡盘能够双向运动，因此所述施工装置不仅能够完成释缆施工，而且在应急回收脐带缆/电缆/钢丝的情况下能够用于收缆作业或直接用于海底脐带缆/电缆/钢丝的整体回收作业。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明大型滚筒驱动装置的结构示意图。

图3为大型滚筒驱动装置的侧视图。

图4为本发明的方法流程图。

图5a,b,c为大型滚筒驱动装置夹举装缆滚筒的步骤示意图。

图6为本发明的施工示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1，本发明所述的大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置，其包括轨道4、大型滚筒驱动装置（Hub driver）和张紧器3。

所述轨道4共有四根，其左右各两根且平行地设置于作业船的甲板上。

请参阅图2和图3，所述大型滚筒驱动装置（Hub driver）用以夹持、举升和驱动绕置了大型脐带缆/电缆/钢丝的滚筒A（即装缆滚筒），其包括左塔架1和右塔架2。所述左塔架1和右塔架2对称设置并滑动于所述轨道4之上，该左塔架1和右塔架2结构完全相同且左右对称，其各自包括底座12、爬行油缸、横向滑块体17、横移油缸、塔架体14、垂直滑块体13、主推油缸和卷筒卡盘15。所述底座12的下面设置有平行的底座滑槽11，左塔架1和右塔架2各两条，该底座滑槽11滑动地嵌合于所述轨道4之上。所述爬行油缸（图中未示出）共有4个，其设置于该底座12内部且分别作用于四根轨道4上，当爬行油缸动作时就能驱动左塔架1或右塔架2沿轨道4在所述作业船的甲板上爬行移动。所述横向滑块体17滑动地设置于底座12上，所述横移油缸（图中未示出）连接于该底座12与横向滑块体17之间，当横移油缸动作时能够驱动横向滑块体17沿垂直于所述轨道4的方向滑动。所述塔架体14设置于横向滑块体17之上，其顶端设置有用于垂直起吊的吊耳18（见图3），便于在爬行油缸失效的情况通过吊机移动该大型滚筒驱动装置。该塔架体14上设有垂直轨道16，所述垂直滑块体13滑动地连接于该垂直轨道16上。所述主推油缸（图中未示出）设置于所述塔架体14的底部且能够推动该垂直滑块体13沿垂直轨道16上下移动。所述卷筒卡盘15用以夹持装缆滚筒A，其设置于垂直滑块体13上，该卷筒卡盘15内设置有液压马达（图中未示出），该液压马达能够驱动卷筒卡盘15进行正反向旋转。因而，通过内置油缸的驱动，大型滚筒驱动装置（Hub driver）可以沿轨道在甲板上纵向移动，并通过塔架体14的横移完成装缆滚筒A的夹紧、通过垂直滑块体13的竖向移动举升起不同轴心高度的装缆滚筒A、通过卷筒卡盘15的旋转驱动装缆滚筒A完成可变速、可变放缆张力的出缆或收缆的作业。

所述张紧器3设置于大型滚筒驱动装置前方的甲板上，其可以为履带式张紧器，也可以为轮式张紧器。该张紧器3能够满足在不同脐带缆/电缆/钢丝的直径、侧向压力、最大需用拉力的情况下，释放脐带缆/电缆/钢丝，并通过压力传感器来监测输缆张力，作为大型脐带缆/电缆/钢丝施工用的辅助保险装置。

本发明所述的大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置能够无需借助浮吊吊运便可自行在甲板上行走，并利用大型滚筒驱动装置完成夹紧、提升功能，并且连续完成数个装缆滚筒的脐带缆/电缆/钢丝释放或回收施工工作。其施工方法的具体步骤见图4所示：

（1）前期准备工作

清理作业船甲板，做好轨道铺设、大型滚筒驱动装置就位和吊机的准备工作。

（2）铺设轨道

在甲板的预定位置上铺设并焊接4根轨道4，检测达到预定的水平度、平行度。

（3）大型滚筒驱动装置就位

借助船上吊机将大型滚筒驱动装置的左塔架1和右塔架2分别放置在轨道4上，并完成连接组装调试。

（4）张紧器就位

借助船上吊机将张紧器3安装于大型滚筒驱动装置前方的甲板上，并完成连接调试。

（5）装缆滚筒就位

将装缆滚筒依次吊置于左右轨道4之间。

（6）大型滚筒驱动装置移动至装缆滚筒位置

大型滚筒驱动装置沿轨道4移动至最前装缆滚筒A的位置。

（7）夹紧举起装缆滚筒

通过横向滑块体17的横向移动和垂直滑块体13的上升移动，大型滚筒驱动装置将装缆滚筒A夹紧并竖向举起。

（8）驱动装缆滚筒并释缆

大型滚筒驱动装置的卷筒卡盘15驱动装缆滚筒A旋转并释放脐带缆/电缆/钢丝，脐带缆/电缆/钢丝穿过张紧器3以调节释放张力，同时控制卷筒卡盘15的驱动速度，完成最前滚筒内脐带缆/电缆/钢丝的铺设。

（9）大型滚筒驱动装置移动至下一装缆滚筒位置

大型滚筒驱动装置放下最前滚筒，然后移动至下一装缆滚筒的位置。

（10）重复第（7）和（8）步骤的内容，直至完成所有装缆滚筒上脐带缆/电缆/钢丝的铺设。

下面以铺设3个装缆滚筒的脐带缆为实施例来描述本发明的详细施工过程，请参阅图6。

1.1前期准备工作

清理脐带缆铺设作业船甲板，预留出大型滚筒驱动装置、张紧器3的放置位置以及铺设轨道4的位置，并做好轨道铺设、装置就位和吊机等设备的准备工作。

1.2铺设轨道

在预定位置铺设4根轨道4作为大型滚筒驱动装置行走的轨道，并检测达到预定的水平度、平行度，再将轨道4焊接在作业船的甲板上。

1.3大型滚筒驱动装置就位

借助船上吊机将大型滚筒驱动装置的左塔架1和右塔架2分别放置在轨道4上，并完成连接组装调试，形成滚筒驱动装置系统。

本实施例中，大型滚筒驱动装置的主要技术指标如下：

1)每个塔架的主要尺寸：约高7m×长6m×宽3m；

2)卷筒卡盘15轴心线高度3.5m~5.2m；

3)每个塔架总重量：约45吨；

4)可驱动卷筒直径：2.2-9.2米；

5)可驱动卷筒重量：300吨；

6)最外层最大放（收）缆张力8吨，最内层最大放（收）缆张力32吨；

7)卷筒卡盘15的速度可自由调节，最大转速为1.2RPM；应急情况下超过设定拉力值后，提供阻力的自由拖拉状态，对位作业时为手动操作低速正反转；在利用动力定位船进行施工作业时，该卷筒卡盘15速度可与动力定位船相匹配，使得船舶移动速度与送/收缆速度相一致。

1.4张紧器就位

借助船上吊机将张紧器3安装于大型滚筒驱动装置前方甲板上的预定位置，并完成连接调试。

本实施例中，张紧器3为履带式张紧器，其主要技术参数如下：

（1）液压系统工作压力    0—16MP；

（2）最大拉力[张力]      12T；

（3）收放缆速度          0—10M/S；

（4）输送缆外径          50-150mm；

（5）恒张力范围          设定值500-4500KG；

（6）长度记米器误差      1%；

（7）温度范围            -1060C；

（8）配有8对驱动轮和8套压力传感器，以显示每对驱动轮对电缆的压力；

（9）除手动控制外，还具有电器遥控功能；

（10）配备两套计米器系统，前后各安装一套；

（11）驱动滑轮橡胶硫化，以增加对缆绳的保护；

（12）在同方向安装两套张力器（配外界遥控显示），以对照比较张力；

（13）配备驱动轮前防护卷帘门，后门配备检修门；

（14）通过电磁溢流阀及远程调控阀自动调整恒张力，通过自动或手动来调整滚轮的速度；

（15）配备报警系统。

1.5装缆滚筒就位

当运输船装载装缆滚筒A、B和C三个脐带缆滚筒到达后，使用浮吊船将三个脐带缆滚筒依次就位于左右轨道4之间，以便大型滚筒驱动装置作业。

1.6大型滚筒驱动装置移动至装缆滚筒位置

大型滚筒驱动装置沿轨道4移动至最前装缆滚筒A的位置。

1.7夹紧举起装缆滚筒

大型滚筒驱动装置利用内置液压油缸，完成装缆滚筒A的横移夹紧和竖向移动举起，其过程如图5所示：

第一步，左塔架1和右塔架2沿轨道4分别移动至装缆滚筒A的位置，如图5a；

第二步，左塔架1和右塔架2的横向滑块体17分别向内侧移动，卷筒卡盘15进入装缆滚筒A的轴孔并夹紧，如图5b；

第三步，两个卷筒卡盘15同步上升，将装缆滚筒A托起脱离甲板，液压马达通过卷筒卡盘15对装缆滚筒A提供反转扭矩，如图5c。

1.8驱动装缆滚筒并释缆

装缆滚筒A被举起后，大型滚筒驱动装置的卷筒卡盘15驱动装缆滚筒A旋转并释放脐带缆，脐带缆穿过张紧器3并通过张紧器3调节释放张力，同时控制卷筒卡盘15的驱动速度，满足铺设脐带缆的速度、张力要求，完成装缆滚筒A内脐带缆的铺设。

1.9大型滚筒驱动装置移动至下一装缆滚筒位置

大型滚筒驱动装置放下装缆滚筒A，然后移动至下一装缆滚筒B的位置，见图6虚线所示。

1.10重复第1.7和1.8步骤的内容，直至完成装缆滚筒A和C上脐带缆的铺设。

本发明作业时占用甲板面积较小、出缆效率较高，为海上施工节省了宝贵的作业时间和资源，同时可直接在作业船甲板上进行两个滚筒之间脐带缆/电缆/钢缆的接续作业，不仅能够完成释缆施工，而且在应急回收脐带缆/电缆/钢丝的情况下能够用于收缆作业或直接用于海底脐带缆/电缆/钢丝的整体回收作业。

Claims (4)

1.一种大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置，其特征在于：所述施工装置包括轨道、大型滚筒驱动装置和张紧器，所述轨道共有四根，其左右各两根且平行地设置于作业船的甲板上，所述大型滚筒驱动装置包括滑动于该轨道之上大的左塔架和右塔架，该左塔架和右塔架对称设置以夹持和举升绕置大型脐带缆/电缆/钢丝的滚筒，所述张紧器设置于大型滚筒驱动装置前方的甲板上；所述左塔架和右塔架结构相同，其各自包括底座、爬行油缸、横向滑块体、横移油缸、塔架体、垂直滑块体、主推油缸和卷筒卡盘，所述底座的下面设置有底座滑槽，该底座滑槽滑动地嵌合于所述轨道之上，所述爬行油缸设置于该底座内部且作用于轨道上，所述横向滑块体滑动地设置于底座上，所述横移油缸连接于该底座与横向滑块体之间且能够驱动横向滑块体沿垂直于所述轨道的方向滑动，所述塔架体设置于横向滑块体之上，该塔架体上设有垂直轨道，所述垂直滑块体滑动地连接于该垂直轨道上，所述主推油缸设置于所述塔架体底部且能够推动该垂直滑块体沿垂直轨道上下移动，所述卷筒卡盘设置于垂直滑块体上并由该卷筒卡盘上的液压马达驱动进行旋转。

2.根据权利要求1所述的大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置，其特征在于：所述张紧器为履带式张紧器。

3.根据权利要求1所述的大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置，其特征在于：所述张紧器为轮式张紧器。

4.一种大型脐带缆/电缆/钢丝施工方法，其特征在于：所述施工方法采用权利要求1所述的大型脐带缆/电缆/钢丝施工装置进行实施，其具体步骤如下：

(1)前期准备工作

清理作业船甲板，做好轨道铺设、大型滚筒驱动装置就位和吊机的准备工作；

(2)铺设轨道

在甲板的预定位置上铺设并焊接4根轨道，检测达到预定的水平度、平行度；

(3)大型滚筒驱动装置就位

借助船上吊机将大型滚筒驱动装置的左塔架和右塔架分别放置在轨道上，并完成连接组装调试；

(4)张紧器就位

借助船上吊机将张紧器安装于大型滚筒驱动装置前方的甲板上，并完成连接调试；

(5)装缆滚筒就位

将装缆滚筒依次吊置于左右轨道之间；

(6)大型滚筒驱动装置移动至装缆滚筒位置

大型滚筒驱动装置沿轨道移动至最前装缆滚筒的位置；

(7)夹紧举起装缆滚筒

通过横向滑块体的横向移动和垂直滑块体的上升移动，大型滚筒驱动装置将装缆滚筒夹紧并竖向举起；

(8)驱动装缆滚筒并释缆

大型滚筒驱动装置的卷筒卡盘驱动装缆滚筒旋转并释放脐带缆/电缆/钢丝，脐带缆/电缆/钢丝穿过张紧器以调节释放张力，同时控制卷筒卡盘驱动速度，完成最前滚筒内脐带缆/电缆/钢丝的铺设；

(9)大型滚筒驱动装置移动至下一装缆滚筒位置

大型滚筒驱动装置放下最前滚筒，然后移动至下一装缆滚筒的位置；

(10)重复第(7)和(8)步骤的内容，直至完成所有装缆滚筒上脐带缆/电缆/钢丝的铺设。