CN103123018B

CN103123018B - 犁式悬跨海底管道填埋设备

Info

Publication number: CN103123018B
Application number: CN2013100164914A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2033-01-16
Also published as: CN103123018A

Abstract

本发明属于海洋石油开发领域，具体地，涉及一种新型犁式悬跨海底管道填埋设备。犁式悬跨海底管道填埋设备，包括机架、犁体架、犁体、挡板、转向机构、行走机构，犁式悬跨海底管道填埋设备为左右对称结构；犁体架的前部与机架的尾部可转动连接；犁体架的左右两侧分别固定有犁体，挡板固定在犁体架的尾部；机架的前端由行走机构支撑，转向机构设在机架前端顶部。本发明的犁式悬跨海底管道填埋设备用于悬跨管道的治理与以往常用治理措施相比较，施工更加简单方便，可对悬跨海底管道进行有效的填埋。治理后，管道抵御意外风险的能力与以往治理方式相比，有较大提高。

Description

犁式悬跨海底管道填埋设备

技术领域

本发明属于海洋石油开发领域，具体地，涉及一种新型犁式悬跨海底管道填埋设备，对于悬跨海底管道的治理施工简单、可靠性高。

背景技术

目前，海底管道悬空治理的措施主要有水下支撑固定法、沙袋填充法、挠性软管跨接法等。其中抛填砂袋、水下支撑都属于主动支撑的方法，施工简单快速，但在海流的冲刷下容易形成再次悬空。挠性软管跨接法施工简便，可靠性高，但抵御意外风险能力较弱。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种犁式悬跨海底管道填埋设备，该设备以犁式方式翻土，再将土转移到管道悬空处对悬跨管道进行填埋，施工简单方便、可靠性高、治理后可抵御意外风险。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种犁式悬跨海底管道填埋设备，包括机架、犁体架、犁体、挡板、转向机构、行走机构，犁式悬跨海底管道填埋设备为左右对称结构；犁体架的前部与机架的尾部可转动连接；犁体架的左右两侧分别固定有犁体，挡板固定在犁体架的尾部；机架的前端由行走机构支撑，转向机构设在机架前端顶部。

优选地，机架包括机架前横梁、机架纵梁、机架后横梁、固定架、机架支架；机架纵梁平行设置两道，机架前横梁、机架后横梁前后平行设置，每道机架纵梁的一端与机架后横梁的端部焊接，机架纵梁的另一端与机架前横梁的中部焊接；每道机架纵梁的外侧固定有机架支架；固定架平行于机架前横梁设置，并且固定架的两端与机架纵梁焊接固定，固定架的中部设有固定架销轴孔；机架前横梁的两端的外侧设有转向摆臂连接耳板，后侧的上部设有深度调节液压缸连接耳板，后侧的下部设有俯仰角度调节液压缸连接耳板，下侧设有支撑腿连接耳板。

优选地，犁体架呈U型，包括犁体架横梁、犁体架纵梁；犁体对称布置在犁体架两侧，犁铧面相对，挡板焊接在犁体架后端。

优选地，转向机构包括工字梁、转向液压缸、三角调整架、转向摆臂；转向摆臂的外侧设有拖曳耳板，转向摆臂后侧的上部设有工字梁连接耳板，转向摆臂后侧的中部设有液压缸连接耳板，转向摆臂的内侧设有机架连接耳板，转向摆臂通过机架连接耳板与转向摆臂连接耳板铰接；三角调整架角部均设有销轴孔，三角调整架顶端销孔与固定架的销轴孔通过销轴连接；工字梁的一端与三角调整架底部销孔铰接，另一端与转向摆臂的工字梁连接耳板铰接；转向液压缸的尾部销孔与机架支架的支架销孔铰接，转向液压缸的前端销孔与转向摆臂的转向液压缸连接耳板铰接。

优选地，行走机构包括滑靴底板、滑靴支撑腿、深度调节液压缸、俯仰角度调节液压缸、大支架、L型连杆、小支架；滑靴底板前端上翘；大支架、小支架与滑靴底板贴合固定，L型连杆与小支架通过销轴连接；滑靴支撑腿下端与大支架通过销轴连接，滑靴支撑腿上端与机架的滑靴支撑腿连接耳板通过销轴铰接；俯仰角度调节液压缸下端通过销轴连接L型连杆，上端通过销轴与机架的俯仰角度调节液压缸连接耳板连接；深度调节液压缸下端铰结在滑靴支撑腿的下部，深度调节液压缸上端通过销轴与机架的深度调节液压缸连接耳板连接；深度调节液压缸、俯仰角度调节液压缸通过调节滑靴支撑腿的倾斜角度，控制机架上下移动。

优选地，固定架高出纵梁一定的距离，避免转向机构的干涉。

优选地，挡板呈V型，挡板的两侧面镂空，以减少海水阻力。

优选地，机架后横梁上设有一个机架后横梁连接销孔，犁体架横梁上设有一个犁体架连接销孔，犁体架连接销孔与机架后横梁连接销孔通过销轴连接。

优选地，犁体架纵梁的外侧设有吊装耳板，吊装耳板上设有销轴孔，犁体与犁体架焊接。

优选地，转向摆臂采用箱体结构，由板材焊接而成。

本发明具有如下有益效果：犁式悬跨海底管道填埋设备用于悬跨管道的治理与以往常用治理措施相比较，施工更加简单方便，可对悬跨海底管道进行有效的填埋。治理后，管道抵御意外风险的能力与以往治理方式相比，有较大提高。

附图说明

图1是犁式悬跨海底管道填埋设备示意图；

图2是犁式悬跨海底管道填埋设备的机架示意图；

图3是犁式悬跨海底管道填埋设备的犁体架示意图；

图4是犁式悬跨海底管道填埋设备的转向机构示意图；

图5是犁式悬跨海底管道填埋设备的转向摆臂结构示意图；

图6是犁式悬跨海底管道填埋设备的行走机构示意图；

图7a是犁式悬跨海底管道填埋设备初始状态示意图；

图7b是犁式悬跨海底管道填埋设备工作状态示意图；

图中：1、机架，2、犁体架，3、犁体，4、挡板，5、转向机构，6、行走机构；11、机架前横梁，12、机架纵梁，13、机架后横梁，14、固定架，15、机架支架；21、犁体架横梁，22、犁体架纵梁；51、工字梁，52、转向液压缸，53、三角调整架，54、转向摆臂；61、滑靴底板，62、滑靴支撑腿，63、深度调节液压缸，64、俯仰角度调节液压缸，111、转向摆臂连接耳板，112、深度调节液压缸连接耳板，113、支撑腿连接耳板，114、俯仰角度调节液压缸连接耳板，131、机架后横梁连接销孔，141、固定架销轴孔，151、支架销孔；211、犁体架连接销孔，221、吊装耳板；531、三角调整架顶端销孔，532、三角调整架底部销孔，541、拖曳耳板，542、工字梁连接耳板，543、转向液压缸连接耳板，544、机架连接耳板；611、大支架，612、L型连杆，613、小支架。

具体实施方式

如图1所示，犁式悬跨海底管道填埋设备，包括机架1、犁体架2、犁体3、挡板4、转向机构5、行走机构6，犁式悬跨海底管道填埋设备为左右对称结构；犁体架2的前部与机架1的尾部可转动连接；犁体架2的左右两侧分别固定有犁体3，挡板4固定在犁体架2的尾部；机架1的前端由行走机构6支撑，行走机构6支撑设备并调节开沟深度；转向机构5设在机架前端顶部，转向机构5在牵引船拖曳绳的牵引下前进并可以改变犁式悬跨海底管道填埋设备的前进方向。

如图2所示，机架1包括机架前横梁11、机架纵梁12、机架后横梁13、固定架14、机架支架15；机架纵梁12平行设置两道，机架前横梁11、机架后横梁13前后平行设置，每道机架纵梁12的一端与机架后横梁13的端部焊接，机架纵梁12的另一端与机架前横梁11的中部焊接；每道机架纵梁12的外侧固定有机架支架15；固定架14平行于机架前横梁11设置，并且固定架14的两端与机架纵梁12焊接固定，固定架14的中部设有固定架销轴孔141；机架后横梁13上设有一个机架后横梁连接销孔131；机架前横梁11的两端的外侧设有转向摆臂连接耳板111，后侧的上部设有深度调节液压缸连接耳板112，后侧的下部设有俯仰角度调节液压缸连接耳板114，下侧设有支撑腿连接耳板113。为了连接三角调整架53，固定架14高出纵梁12一定的距离，避免转向机构5的干涉。

如图3所示，犁体架2呈U型，包括犁体架横梁21、犁体架纵梁22；犁体架横梁21上设有一个犁体架连接销孔211，犁体架连接销孔211与机架后横梁连接销孔131通过销轴连接，犁体架2可相对机架1在平面内转动；犁体架纵梁22的外侧设有吊装耳板221，吊装耳板221上设有销轴孔，用于安装缆绳吊装犁式悬跨海底管道填埋设备；犁体3对称布置在犁体架2两侧，并与犁体架2焊接，犁铧面相对，挖出的土向内翻；挡板4呈V型，挡板4焊接在犁体架2后端，挡板用于聚拢犁体3挖出的土；挡板4的两侧面镂空，以减少海水阻力。

如图4，图5所示，转向机构5包括工字梁51、转向液压缸52、三角调整架53、转向摆臂54；转向摆臂54采用箱体结构，由板材焊接而成，转向摆臂54的外侧设有拖曳耳板541，转向摆臂54后侧的上部设有工字梁连接耳板542，转向摆臂54后侧的中部设有液压缸连接耳板543，转向摆臂54的内侧设有机架连接耳板544，转向摆臂54通过机架连接耳板544与转向摆臂连接耳板111铰接；三角调整架53角部均设有销轴孔，三角调整架顶端销孔531与固定架14的销轴孔141通过销轴连接；工字梁51的一端与三角调整架底部销孔532铰接，另一端与转向摆臂54的工字梁连接耳板542铰接；转向液压缸52的尾部销孔与机架支架的支架销孔151铰接，转向液压缸52的前端销孔与转向摆臂54的转向液压缸连接耳板543铰接。当拖船牵引方向发生改变时，转向摆臂54两侧的牵引吊耳541通过转向液压缸52辅助发生旋转，工字梁51、三角调整架53辅助调节牵引吊耳541的旋转角度，使两侧吊耳的旋转角度相同；通过转向液压缸52与工字梁51的配合，在拖船牵引过程中实现方向调整。拖曳绳索连接在转向摆臂54的拖曳耳板541处，由销轴插入进行固定，两侧留有余量，方便绳索安装，避免绳索与转向机构干涉，同时方便进行绳索的替换。

如图6所示，行走机构6包括滑靴底板61、滑靴支撑腿62、深度调节液压缸63、俯仰角度调节液压缸64、大支架611、L型连杆612、小支架613；滑靴底板61前端上翘；大支架611、小支架613与滑靴底板61贴合固定，L型连杆612与小支架613通过销轴连接；滑靴支撑腿62下端与大支架612通过销轴连接，滑靴支撑腿62上端与机架1的滑靴支撑腿连接耳板113通过销轴铰接；俯仰角度调节液压缸64下端通过销轴连接L型连杆612，上端通过销轴与机架1的俯仰角度调节液压缸连接耳板114连接；深度调节液压缸63下端铰结在滑靴支撑腿62的下部，深度调节液压缸63上端通过销轴与机架1的深度调节液压缸连接耳板112连接；深度调节液压缸63、俯仰角度调节液压缸64通过调节滑靴支撑腿62的倾斜角度，控制机架1上下移动。

犁式悬跨海底管道填埋设备采用液压驱动，由海面拖船上的控制系统远程控制各液压缸电磁阀开合逻辑，来控制挖沟机各个液压缸运动方向，进而完成挖沟机转向装置的转向、行走装置支撑腿前倾等动作，进行驱动作业。

初始状态如图7a所示，通过深度调节液压缸63、俯仰角度调节液压缸64调节，滑靴底板61处于最小位移处，滑靴底板与犁体尖部处同一水平面，犁体3刚接触海底土壤，开沟深度为0；工作状态如图7b所示，通过深度调节液压缸63、俯仰角度调节液压缸64、调节，滑靴底板61向上位移，设备整体下移，犁体3开沟。

本发明的操作方式如下：

(1)、通过拖船上的吊装装置，将犁式悬跨海底管道填埋设备缓慢地吊放至海底管道上方，在水下机器人（ROV）的监控下准确的坐落在海底。设备两滑靴支撑于管道两侧，设备跨于管道上，由水面拖船牵引移动。

(2)、初始状态：通过深度调节液压缸63、俯仰角度调节液压缸64调节，滑靴底板61处于最小位移处，滑靴底板与犁体尖部处同一水平面，犁体3刚接触海底土壤，开沟深度为0。

(3)、工作状态：通过深度调节液压缸63、俯仰角度调节液压缸64的调节，使得滑靴底板61向上位移，设备整体下移，犁体3开沟。

(4)、工作时，设备由拖船牵引移动，犁体对土壤进行切割并翻转于犁体之间海底面，后端挡板对翻转出的土壤进行归拢，当设备移动至海底管道悬跨处，用归拢的土壤将悬跨管道掩埋。

(5)、转弯:当管道存在过弯，或拖船没有沿管道方向前进，挖沟机利用转向机构自主调节前进方向。转向机构是双液压缸调整，采用这种双主动力调整，更能保证调整的准确性。

(6)、挖沟机作业完成后，挖沟机回到初始状态，拖船上放下吊装机具，在水下机器人（ROV）的协助下，连接到挖沟机的吊装耳板上，吊起回收到海面牵引船上。

Claims

1.一种犁式悬跨海底管道填埋设备，包括机架、犁体架、犁体、挡板、转向机构、行走机构，其特征在于：犁式悬跨海底管道填埋设备为左右对称结构；犁体架的前部与机架的尾部可转动连接；犁体架的左右两侧分别固定有犁体，挡板固定在犁体架的尾部；机架的前端由行走机构支撑，转向机构设在机架前端顶部。

2.根据权利要求1所述的犁式悬跨海底管道填埋设备，其特征在于：机架包括机架前横梁、机架纵梁、机架后横梁、固定架、机架支架；机架纵梁平行设置两道，机架前横梁、机架后横梁前后平行设置，每道机架纵梁的一端与机架后横梁的端部焊接，机架纵梁的另一端与机架前横梁的中部焊接；每道机架纵梁的外侧固定有机架支架；固定架平行于机架前横梁设置，并且固定架的两端与机架纵梁焊接固定，固定架的中部设有固定架销轴孔；机架前横梁的两端的外侧设有转向摆臂连接耳板，后侧的上部设有深度调节液压缸连接耳板，后侧的下部设有俯仰角度调节液压缸连接耳板，下侧设有支撑腿连接耳板。

3.根据权利要求1或2所述的犁式悬跨海底管道填埋设备，其特征在于：犁体架呈U型，包括犁体架横梁、犁体架纵梁；犁体对称布置在犁体架两侧，犁铧面相对，挡板焊接在犁体架后端。

4.根据权利要求1或2所述的犁式悬跨海底管道填埋设备，其特征在于：转向机构包括工字梁、转向液压缸、三角调整架、转向摆臂；转向摆臂的外侧设有拖曳耳板，转向摆臂后侧的上部设有工字梁连接耳板，转向摆臂后侧的中部设有液压缸连接耳板，转向摆臂的内侧设有机架连接耳板，转向摆臂通过机架连接耳板与转向摆臂连接耳板铰接；三角调整架角部均设有销轴孔，三角调整架顶端销孔与固定架的销轴孔通过销轴连接；工字梁的一端与三角调整架底部销孔铰接，另一端与转向摆臂的工字梁连接耳板铰接；转向液压缸的尾部销孔与机架支架的支架销孔铰接，转向液压缸的前端销孔与转向摆臂的转向液压缸连接耳板铰接。

5.根据权利要求1或2所述的犁式悬跨海底管道填埋设备，其特征在于：行走机构包括滑靴底板、滑靴支撑腿、深度调节液压缸、俯仰角度调节液压缸、大支架、L型连杆、小支架；滑靴底板前端上翘；大支架、小支架与滑靴底板贴合固定，L型连杆与小支架通过销轴连接；滑靴支撑腿下端与大支架通过销轴连接，滑靴支撑腿上端与机架的滑靴支撑腿连接耳板通过销轴铰接；俯仰角度调节液压缸下端通过销轴连接L型连杆，上端通过销轴与机架的俯仰角度调节液压缸连接耳板连接；深度调节液压缸下端铰结在滑靴支撑腿的下部，深度调节液压缸上端通过销轴与机架的深度调节液压缸连接耳板连接；深度调节液压缸、俯仰角度调节液压缸通过调节滑靴支撑腿的倾斜角度，控制机架上下移动。

6.根据权利要求1或2所述的犁式悬跨海底管道填埋设备，其特征在于：固定架高出纵梁一定的距离，避免转向机构的干涉。

7.根据权利要求1或2所述的犁式悬跨海底管道填埋设备，其特征在于：挡板呈V型，挡板的两侧面镂空，以减少海水阻力。

8.根据权利要求1或2所述的犁式悬跨海底管道填埋设备，其特征在于：机架后横梁上设有一个机架后横梁连接销孔，犁体架横梁上设有一个犁体架连接销孔，犁体架连接销孔与机架后横梁连接销孔通过销轴连接。

9.根据权利要求1或2所述的犁式悬跨海底管道填埋设备，其特征在于：犁体架纵梁的外侧设有吊装耳板，吊装耳板上设有销轴孔，犁体与犁体架焊接。

10.根据权利要求1或2所述的犁式悬跨海底管道填埋设备，其特征在于：转向摆臂采用箱体结构，由板材焊接而成。