CN102935972A - 用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置 - Google Patents

用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置 Download PDF

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朱绍华
周军
李永利
邢厚宽
于海龙
袁金如
王立权
邢晓东
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一种用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，包括：一对接头、套装在对接头外部的对接腔组件及安装在对接头的上部的一对接导引口；其中，对接头为一子弹型且部分中空的整体式圆柱和圆锥组合体；对接腔组件包括：一圆筒型框架，圆筒型框架设有一内圆柱面，内圆柱面的下表面设有与对接头配合的内锥面，圆筒型框架的外表面设有数个销轴孔座，数个销轴孔座分别与设在下部的数个推力块枢接构成转动副，推力块的下端弹性连接至圆筒形框架的下端，同时，推力块又与液压缸相连；其中，液压缸的一端连接在圆筒形框架上，液压缸的活塞杆连接在推力杆上，而推力杆又与推力块相连。本发明能够安全、快速、有效地实现重型水下作业装备的释放与对接作业。

Description

用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置
技术领域
本发明涉及对接装置，尤其涉及一种用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置。属于海洋石油工程领域。
背景技术
随着海洋油气等战略资源开发的迅速发展，类似海底挖沟机等重型水下作业装备得到广泛应用，此类装备的一个共同特点是工作于海底。因此，每次作业前，均需专用吊放对接设备将其下吊至工作区域并释放，待其完成作业任务后，再将其回收至工作母船甲板。
目前，水下作业装备吊放回收主要有以下几种方式：
一是由潜水员辅助吊放设备（如：吊机）完成对重型水下作业装备的的释放和对接，此种方式的工作效率较低，且潜水员水下作业的风险较大；
二是通过绳索或扭簧在驱动装置（如：释放绞车）的作用下实现释放动作，这种方式往往使绳索或扭簧与重型水下作业装备对接困难，且由于绳索或弹簧易受海水腐蚀失效，可靠性较低；
三是利用动力缆导向，同时，利用滑动释放环脱扣，从而实现对重型水下作业装备的自动释放与对接，但由于其回收过程需另行追加定位附件，且滑动释放环裸露于海洋环境中，易受外界干扰发生危险，同时，由于海况恶劣，装备自重巨大，动力缆与起吊钢缆放置一起易绞缠而损伤动力缆。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，其结构简单、操作简便，能够安全、快速、有效地实现重型水下作业装备的释放与对接作业；降低了潜水员水下作业的风险，提高了水下作业的效率。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，其特征在于：包括：一对接头、套装在对接头外部的对接腔组件及安装在对接头的上部的一对接导引口；其中，对接头为一子弹型且部分中空的整体式圆柱和圆锥组合体；
对接腔组件包括：一圆筒型框架，圆筒型框架的内部设有一内圆柱面，内圆柱面的下表面设有与对接头配合的内锥面，圆筒型框架的外表面设有数个销轴孔座，数个销轴孔座分别与设在圆筒形框架下部的数个推力块枢接构成转动副，推力块的下端弹性连接至圆筒形框架的下端，同时，推力块又与液压缸相连；其中，液压缸的一端连接在圆筒形框架上，液压缸的活塞杆连接在推力杆上，而推力杆又与推力块相连。
所述对接头的上端设有吊耳，该吊耳的下面是一段空心圆柱体，空心圆柱体外表面设有数组径向定位筋，该定位筋与位于对接腔组件中的圆筒形框架内的圆柱面配合构成滑动副；空心圆柱体的下面是一段轴向定位圆锥，该定位圆锥的下面是实心小圆柱体，该实心小圆柱体的下面是具有啮合面的导向圆锥，该啮合面与推力块啮合。
所述定位筋呈对称式布置。
所述圆筒形框架是一整体式呈对称布置的筒形框架结构，圆筒型框架的底部设有吊耳。
所述液压缸内置一位移传感器。
所述对接导引口为喇叭形。
所述推力块上设有一啮合斜面。
所述圆筒型框架的外部安装一剖分式保护罩，该保护罩是由两个弧形罩体、两个上盖和两个下盖连接组成的筒形罩。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其通过液压制动，结构简单、操作简便；具有自锁功能，并通过控制系统监控其对接效果，能够安全、快速、有效地实现重型水下作业装备的释放与对接作业；降低了潜水员水下作业的风险，提高了水下作业的效率。
附图说明：
图1为本发明立体结构示意图。
图2为本发明主视图。
图3为本发明对接腔组件主视图。
图4为本发明对接头主视图。
图5为本发明圆筒形框架主视图。
图6.a为本发明对接过程中初始状态示意图。
图6.b为本发明对接过程中对接头挤开推力块继续下降示意图。
图6.c为本发明对接过程中推力块处于下垂自锁状态示意图。
图6.d为本发明对接过程中对接头与推力块实现对接示意图。
图7.a为本发明释放过程中初始吊放示意图。
图7.b为本发明释放过程中提升推力块至设定位置示意图。
图7.c为本发明释放过程中推力块处于下垂自锁状态示意图。
图7.d为本发明释放过程中推力块恢复下垂自锁状态示意图。
图中主要标号说明：
1.对接头、1.1吊耳、1.2筋、1.3定位圆锥、1.4啮合面、1.5导向锥面、2.框架、2.1内圆柱面、2.2内锥面、2.3轴孔座、2.4吊耳、3.液压缸、4.推力块转轴、5.推力块、6.弹簧、7.水下作业设备、8.销轴、9.罩体、10.上盖、11.对接导引口、12.钢缆接头。
具体实施方式
如图1—图7.d所示，本发明主要包括：安装在上部用于与起吊钢缆连接的对接头1和套装在对接头1外部用于与重型水下作业装备连接的对接腔组件，其中，对接头1是一个子弹型且部分中空的整体式圆柱和圆锥组合体（如图4所示），对接头1的上端设有吊耳1.1，吊耳1.1用于通过钢缆接头12与起吊钢缆连接；吊耳1.1的下面是一段空心圆柱体，空心圆柱体外表面设有数组径向定位筋1.2，本实施例：径向定位筋1.2为两组，也可根据需要设置四组，每组为两个，呈对称式布置。定位筋1.2与位于圆筒形框架2之内的圆柱面2.1配合构成滑动副，以保证径向间隙，防止对接头1偏心过大；空心圆柱体的下面是一段轴向定位圆锥1.3，当定位锥面1.3与位于圆筒形框架2的内锥面2.2贴合时，其提供对接头1轴向限位；定位圆锥1.3的下面是实心小圆柱体；实心小圆柱体的下面是具有啮合面1.4的导向圆锥1.5，啮合面1.4与推力块4啮合，传递提升力，导向圆锥1.5起对接导引作用。
对接腔组件包括：一圆筒型框架2，圆筒形框架2是一整体式呈对称布置的筒形框架结构（如图5所示），圆筒型框架2的内部设有一内圆柱面2.1，内圆柱面2.1的下表面设有与对接头1配合的内锥面2.2，其外表面设有对称布置的数个销轴孔座2.3，其底部设有采用销轴8与被吊水下作业设备7连接的吊耳2.4。
圆筒形框架2的上部通过螺栓连接方式安装一喇叭形对接导引口11，设在圆筒形框架2外表面的数个销轴孔座2.3分别与设在圆筒形框架2下部的数个推力块5通过推力块转轴4枢接构成转动副，推力块5的下端通过弹簧6弹性连接至圆筒形框架2的下端。无外力作用时，推力块5在自身重力及受拉弹簧6的双重作用下始终处于下垂自锁状态。同时，推力块5又与液压缸3相连，由液压缸3驱动释放，其中，液压缸3的一端连接在圆筒形框架2上，液压缸3的活塞杆连接在推力杆上，而推力杆又与推力块5相连；液压缸3内置一位移传感器。
本实施例：推力块5、液压缸3、弹簧6为两套，每套两个，对称布置于圆筒型框架2上；推力块5上设有一啮合斜面。
上述圆筒型框架2的外部安装一剖分式保护罩，保护罩是由两个弧形罩体9、两个上盖10和两个下盖并采用螺栓连接方式组成的筒形罩。
本发明工作原理如下：
总体对接过程：如图6.a—6.d所示，其中，图6.a所示为初始状态，首先，下放起吊钢缆，对接头1在对接导引口11的导引下进入圆筒形框架2的内圆柱面2.1；此时，液压缸3的进油口与出油口连通，推力块5在自身重力和弹簧6拉力以及圆筒形框架2的限位作用下，处于下垂自锁状态。继续下放起吊钢缆，对接头1开始接触推力块5的啮合斜面，由于对接头1及起吊钢缆重力相对于推力块转轴4的转矩大于推力块5重力及弹簧6拉力提供的转矩，故对接头1挤开推力块5继续下降，如图6.b所示。当对接头1之定位圆锥1.3与圆筒形框架2之内锥面2.2贴合限位时，对接头1停止下降；与此同时，推力块5在自身重力和弹簧6拉力以及对接头1限位作用下，处于下垂自锁状态，如图6.c所示。此时提升起吊钢缆，对接头1之啮合面1.4与推力块5作用面啮合，实现对接过程，如图6.d所示。液压缸3的内置位移传感器，在对接过程中，可以时刻反馈推力块5的旋转姿态以及其与对接头1的连接状态，并配合水下机器人（ROV）携带的水下电视，保证对接可靠。
释放过程：释放是对接的逆过程，整体释放过程如图7.a—7.d所示。其中，图7.a为初始吊放状态，首先，下放起吊钢缆，当对接头1之定位圆锥1.3与圆筒形框架2之内锥面2.2贴合限位时，对接头1停止下降。而后，液压缸3收缩，其克服推力块5重力及弹簧6拉力转矩，提升推力块5至设定位置，如图7.b所示。并以指定速度及时间继续提升对接头1，当对接头1沿圆筒形框架2上升出至喇叭形对接导引口11时；与此同时，推力块5在自身重力和弹簧6拉力以及圆筒形框架2限位作用下，恢复下垂自锁状态，实现释放过程，如图7.c、图7.d所示。液压缸3的内置位移传感器，在释放过程中，可以时刻反馈推力块的旋转姿态以及其与对接头1的连接状态，并配合水下机器人（ROV）携带的水下电视，保证释放可靠。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，其特征在于：包括：一对接头、套装在对接头外部的对接腔组件及安装在对接头的上部的一对接导引口；其中，对接头为一子弹型且部分中空的整体式圆柱和圆锥组合体；
对接腔组件包括：一圆筒型框架，圆筒型框架的内部设有一内圆柱面，内圆柱面的下表面设有与对接头配合的内锥面，圆筒型框架的外表面设有数个销轴孔座，数个销轴孔座分别与设在圆筒形框架下部的数个推力块枢接构成转动副，推力块的下端弹性连接至圆筒形框架的下端，同时，推力块又与液压缸相连；其中，液压缸的一端连接在圆筒形框架上，液压缸的活塞杆连接在推力杆上，而推力杆又与推力块相连。
2.根据权利要求1所述的用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，其特征在于：所述对接头的上端设有吊耳，该吊耳的下面是一段空心圆柱体，空心圆柱体外表面设有数组径向定位筋，该定位筋与位于对接腔组件中的圆筒形框架内的圆柱面配合构成滑动副；空心圆柱体的下面是一段轴向定位圆锥，该定位圆锥的下面是实心小圆柱体，该实心小圆柱体的下面是具有啮合面的导向圆锥，该啮合面与推力块啮合。
3.根据权利要求2所述的用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，其特征在于：所述定位筋呈对称式布置。
4.根据权利要求1所述的用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，其特征在于：所述圆筒形框架是一整体式呈对称布置的筒形框架结构，圆筒型框架的底部设有吊耳。
5.根据权利要求1所述的用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，其特征在于：所述液压缸内置一位移传感器。
6.根据权利要求1所述的用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，其特征在于：所述对接导引口为喇叭形。
7.根据权利要求1所述的用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，其特征在于：所述推力块上设有一啮合斜面。
8.根据权利要求1或4所述的用于水下重型作业装备吊放回收的对接装置，其特征在于：所述圆筒型框架的外部安装一剖分式保护罩，该保护罩是由两个弧形罩体、两个上盖和两个下盖连接组成的筒形罩。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130220