CN103276730A - 用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴 - Google Patents

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杨红刚
沈大春
王耀锋
陈才虎
陈雪娟
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Abstract

本发明公开了一种用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴，包括中心筒，在中心筒的上端台阶内口中固定安装有球铰座，球铰座中设置有球铰连杆的球头端，球铰连杆的球头端上设置有剪切装置，中心筒的上端面焊接有主面板，主面板的下表面与中心筒的圆周焊接有多个立板，在各个立板外立边焊接有多个侧板。本发明的装置，结构简单，设置紧凑，重量轻，安装方便，整体刚性好，有效提高了钻机的海底适应性；侧板、立板组成的栅格结构，提高了海底钻机支撑稳定性；应力螺钉或横杆结构，使其回收起吊载荷达到设定值时在预设点处分离，有效提高了海底钻机及其吊装缆的结构安全性。

Description

用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴
技术领域
本发明属于海洋钻机技术领域，安装在海洋沉积物钻探取芯专用海底钻机桩腿上，用于支撑与调整海底钻机在海底的姿态位置，具体涉及一种用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴。
背景技术
随着海底勘探开发技术的不断深入，钻探取芯成为海洋工程地质调查的重要手段之一。目前，国内外应用的沉积物海底钻机都是在海底表层取样，其一次下入海底且只能单筒取芯，取样长度很浅，不能满足深层沉积物的连续多段钻探取芯作业，其在功能和结构上也完全不能适应海底深层沉积物的钻探取芯。
桩靴是整个沉积物钻探取芯专用海底钻机的关键设备之一，是保障海洋地质取样系统正常工作的重要设备之一，通常安装在海底钻机底座上，用于支撑和调整海底钻机在海底的姿态位置。同时在海底回收起吊钻机时，可有效保护海底钻机及其吊装缆的结构与功能安全。
但是现有的桩靴结构复杂、功能单一、操作复杂、质量重，不能实现海底钻机姿态调整与功能保护的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴，解决了现有技术中存在的结构复杂、功能单一、操作复杂、质量重，不能实现海底钻机姿态调整与功能保护要求的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴，包括中心筒，在中心筒的上端台阶内口中固定安装有球铰座，球铰座中设置有球铰连杆的球头端，球铰连杆的球头端上设置有剪切装置，中心筒的上端面焊接有主面板，主面板的下表面与中心筒的圆周焊接有多个立板，在各个立板外立边焊接有多个侧板。
本发明的用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴，其特点还在于：
剪切装置结构一是，球铰座设置有铰座压盖，铰座压盖通过应力螺钉与球铰座焊接，铰座压盖压住球铰连杆的球头端，球铰连杆的连接接耳端向上穿出铰座压盖。
剪切装置结构二是，在垂直与中心筒中心线的圆柱面上对称开设两个通孔，该通孔间距小于球铰连杆的球头直径，采用两个通孔中穿有的两个横杆压住球铰连杆的球头端，横杆与主面板的表面平行。
中心筒、主面板与侧板Ⅰ、侧板Ⅱ、立板Ⅰ、立板Ⅱ、立板Ⅲ组焊成为栅格构架，各个立板为“米”字形布置，或“井”字形布置。
栅格构架的底部包络面为锥形面或平面。
本发明的有益效果是，
1）结构简单，设置紧凑，重量轻，安装方便，而且整体刚性好，通过增设球铰活性联接以适应钻机在海底的各种姿态，有效提高了钻机的海底适应性。
2）侧板、立板组成的栅格结构，制造加工工艺简单，生产成本低，可广泛应用于海洋工程，提高了海底钻机支撑稳定性。
3）应力螺钉或横杆结构，使其回收起吊载荷达到设定值时，在预设点处分离，有效提高了海底钻机及其吊装缆的结构与功能安全性。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是图1中的A向结构示意图。
图中，1.铰座压盖，2.球铰连杆，3.应力螺钉，4.球铰座，5.中心筒，6.主面板，7.侧板Ⅰ，8.侧板Ⅱ，9.立板Ⅰ，10.立板Ⅱ，11.立板Ⅲ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1、图2，本发明的结构是，包括中心筒5，在中心筒5的上端台阶内口（阶梯圆柱面）中固定安装有球铰座4，球铰座4中设置有球铰连杆2的球头端，球铰连杆2的球头端上设置有剪切装置，中心筒5的上端面焊接有主面板6，主面板6的下表面与中心筒5的圆周焊接有多个立板（实施例为立板Ⅰ9、立板Ⅱ10、立板Ⅲ11），在各个立板外立边焊接有多个侧板（实施例为两个侧板Ⅰ7和两个侧板Ⅱ8），立板与侧板共同组成栅格构架。
中心筒5、主面板6、侧板Ⅰ7、侧板Ⅱ8、立板Ⅰ9、立板Ⅱ10、立板Ⅲ11组焊成为矩形栅格构架，各个立板为“米”字形布置，或“井”字形布置或其它栅格构架；该发明栅格构架的底部包络面为锥形面，或平面，或者其它任意形状的曲面。
球铰连杆2的连接端部一端为球形，另一端为耳环连接；也可两端都设为球形。
应力螺钉3可以设两个，或根据需要设置为其它个数。
剪切装置有两个方案，1）球铰座4设置有铰座压盖1，铰座压盖1通过应力螺钉3与球铰座4焊接，铰座压盖1压住球铰连杆2的球头端，球铰连杆2的连接接耳端向上穿出铰座压盖1。2）在垂直与中心筒5中心线的圆柱面上对称开设两个通孔，该通孔间距小于球铰连杆2的球头直径，采用两个通孔中穿有的两个横杆压住球铰连杆2的球头端，横杆与主面板6的表面平行，从而代替铰座压盖1和应力螺钉3，紧急情况下，直接使得横杆剪切断裂，实现球铰连杆2与中心筒5分离的目的。
本发明装置的在加工组装过程中，先将中心筒5、主面板6、侧板Ⅰ7、侧板Ⅱ8、立板Ⅰ9、立板Ⅱ10、立板Ⅲ11按照图1、图2所示外形布置组焊成为矩形栅格构架。其中中心筒5设置在面板6的几何中心，且中心筒5的轴心线与面板6垂直。随后，将球铰座4安装于中心筒5的阶梯圆柱面上，并配焊固定。最后，将球铰连杆2的球头端安装于球铰座4的半球面内，通过铰座压盖1压住球铰连杆2的球头，使其转动灵活，再通过应力螺钉3将铰座压盖1安装紧固到位，则本发明装置的桩靴组装完成。

Claims (5)

1.一种用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴，其特点在于：包括中心筒（5），在中心筒（5）的上端台阶内口中固定安装有球铰座（4），球铰座（4）中设置有球铰连杆（2）的球头端，球铰连杆（2）的球头端上设置有剪切装置，中心筒（5）的上端面焊接有主面板（6），主面板（6）的下表面与中心筒（5）的圆周焊接有多个立板，在各个立板外立边焊接有多个侧板。
2.根据权利要求1所述的用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴，其特点在于：所述的剪切装置结构一是，球铰座（4）设置有铰座压盖（1），铰座压盖（1）通过应力螺钉（3）与球铰座（4）焊接，铰座压盖（1）压住球铰连杆（2）的球头端，球铰连杆（2）的连接接耳端向上穿出铰座压盖（1）。
3.根据权利要求1所述的用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴，其特点在于：所述的剪切装置结构二是，在垂直与中心筒（5）中心线的圆柱面上对称开设两个通孔，该通孔间距小于球铰连杆（2）的球头直径，采用两个通孔中穿有的两个横杆压住球铰连杆（2）的球头端，横杆与主面板（6）的表面平行。
4.根据权利要求1所述的用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴，其特点在于：所述的中心筒（5）、主面板（6）与侧板Ⅰ（7）、侧板Ⅱ（8）、立板Ⅰ（9）、立板Ⅱ（10）、立板Ⅲ（11）组焊成为栅格构架，各个立板为“米”字形布置，或“井”字形布置。
5.根据权利要求4所述的用于海底钻机姿态调整与保护的桩靴，其特点在于：所述的栅格构架的底部包络面为锥形面或平面。
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