CN103883283B - 一种海底钻机收放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底钻机收放装置，支撑机构固定在母船后甲板上，钻机托架铰接在支撑机构中的油缸支撑底座上，两根收放油缸分别与两平行的油缸支撑底座铰接，钻机托架可在收放油缸的驱动下实现90°转动。钻机托架上的横梁防冲击机构设有V形口，翻板机构与钻机托架上的横梁防冲击机构铰接，钻机托架上的翻板机构可实现打开和关闭，并可通过驱动两根翻板卡紧油缸分别带动两块卡紧块移动，实现翻板机构卡紧和松开；钻机托架上导梁钩机构中的两导梁钩组件可分别在两导梁钩油缸的驱动下绕定轴顺时针或逆时针摆动一定的角度。本发明使得海底钻机的整个收放过程更加安全可靠，且本发明还具有结构简单、紧凑，操作方便，便于控制、制造的优点。

Description

一种海底钻机收放装置

技术领域

本发明涉及一种海底钻机收放装置。

技术背景

海底钻机是开展海洋地质及环境科学研究、进行海洋资源勘探和海底工程地质勘察所必备的关键技术装备。收放装置作为海底钻机的重要配套设备，可靠的收放装置能极大地提高海底钻机作业的安全性和作业效率。特别是对于重型海底钻机而言，设计可靠的收放装置更是不可忽略的环节。

目前传统的海底钻机收放装置，在海底钻机回收过程中，首先通过母船上的缆绳将海底钻机提出水面，然后控制母船A型架缓慢向内回收，从而使海底钻机贴靠在收放装置上，最后驱动收放油缸回收，使海底钻机从垂直状态收回至水平状态，并利用卷扬机将其拉回母船内。

在海底钻机的收放过程中，由于受海浪的影响，船体将产生摇荡，利用该种结构的海底钻机收放装置对海底钻机进行回收时，将出现以下状况：（1）控制海底钻机向收放装置对齐和靠拢较为困难；（2）控制海底钻机向收放装置对齐和靠拢时，需要先将海底钻机提出水面，导致海底钻机随母船摇荡的幅度增大，由于传统的海底钻机收放装置上没有安装防冲击设备，这样对海底钻机机架冲击变形较大；（3）由于海底钻机与收放装置没有固定在一起，使得海底钻机在整个回收过程中还一直处于摇荡状态，这样就有可能撞击到收放装置两侧的收放油缸，从而导致收放油缸损坏，进而使整个收放过程失败。因此，设计一个更加可靠的海底钻机收放装置是一个急待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种控制海底钻机向收放装置对齐和靠拢容易、对海底钻架冲击小的海底钻机收放装置。

本发明采用的技术方案是：一种海底钻机收放装置，包括支撑机构、钻机托架、两收放油缸、翻板机构及两翻板油缸；所述的支撑机构固定安装在母船后甲板上，支撑机构尾部设有两平行的油缸支撑底座，钻机托架的一端铰接在油缸支撑底座上，两收放油缸的一端与钻机托架铰接，两收放油缸的另一端分别与两平行的油缸支撑底座铰接，钻机托架可在两收放油缸的驱动下实现90°转动；钻机托架的另一端与翻板机构铰接，翻板油缸的一端与翻板机构铰接，另一端与钻机托架铰接；

所述的钻机托架包括两平行设置的铰接组件、两导轨、多个横梁防冲击机构及导梁钩机构，所述的横梁防冲击机构及导梁钩机构的两端固定在两平行设置的铰接组件上，横梁防冲击机构上设有V形口，V形口朝向母船后方；两导轨平行设置，固定安装在横梁防冲击机构及导梁钩机构上，可与支撑机构的两支撑导轨对接。

上述的海底钻机收放装置中，所述的导梁钩机构包括U型导梁、两块导梁安装板、两个导梁钩组件及两导梁钩油缸，两个导梁钩组件铰接在U型导梁的两侧壁上，两根导梁钩油缸安装在U型导梁内，导梁钩油缸的一端与U型导梁内的导梁钩油缸底座铰接，另一端与导梁钩组件铰接。

上述的海底钻机收放装置中，钻机托架的两铰接组件上靠近翻板机构端分别设有卡槽板，卡槽板朝向翻板机构的面上设有卡槽；所述的翻板机构对应于卡槽板上的卡槽设有翻板卡板；卡槽板的的卡槽内设有翻板卡紧油缸，翻板卡紧油缸的一端与钻机托架铰接，另一端与卡紧块铰接，卡槽板上设有滑槽，卡紧块置于滑槽中，卡紧块可卡紧翻板卡板。

上述的海底钻机收放装置中，所述的支撑机构包括平行设置的两H型钢、两支撑导轨及两油缸支撑底座，H型钢之间通过横梁和斜梁固定连接，两H型钢外侧分别设有固定块，固定块上开有螺纹孔,可通过螺栓将其固定在母船后甲板上；H型钢靠近钻机托架的端部固定安装有底座固定板；支撑导轨的两侧固定安装有导轨固定块，导轨固定块通过螺栓固定安装在H型钢上；两油缸支撑底座通过两块底座安装板固定安装在两H型钢的外侧，所述的底座固定板两端与两油缸支撑底座的内侧固定连接。

上述的海底钻机收放装置中，所述的钻机托架的铰接组件包括铰接块、拉杆、铰接主梁、卡槽板及缓冲支撑块，所述的拉杆与铰接主梁之间通过斜支撑梁、铰接块和卡槽板固定连接，铰接块和卡槽板位于铰接主梁的两端，缓冲支撑块靠近卡槽板设置在铰接主梁背向拉杆的面上，所述的铰接主梁朝向导轨的面上设有多个横梁固定板，横梁固定板上设有螺纹孔；所述的拉杆上背向铰接主梁的面上设有多个防冲击架固定板，防冲击架固定板上设有螺纹孔；所述的卡槽板上背向铰接块的面上设有卡槽，缓冲支撑块的端部设有橡胶缓冲块。

上述的海底钻机收放装置中，所述的横梁防冲击机构包括横梁及两防冲击架，所述的两防冲击架呈直角三角形，两防冲击架固定安装在横梁两端的同一侧面上，两防冲击架的斜面构成V型口；所述的两防冲击架的斜面上均设有防冲击橡胶。

上述的海底钻机收放装置中，所述的钻机托架包括四根横梁防冲击机构，四根横梁防冲击机构平行设置，相邻的横梁防冲击机构之间通过两根横梁或两根斜梁固定连接。

与现有技术相比，本发明的技术效果是：

1、本发明的钻机托架的横梁防冲击机构的V形口设计，使得海底钻机更易于进入到本发明的钻机托架内，与本发明的钻机托架连接；

2、本发明的钻机托架横梁防冲击机构的V型口斜面上安装有防冲击橡胶，使得海底钻机在进入到钻机托架内的过程中，海底钻机的机架受到更好地保护；

3、本发明的翻板机构和翻板卡紧机构使得本发明不需要将海底钻机提出水面，从而减少海底钻机的摇荡，更易于回收海底钻机；

4、本发明的导梁钩机构通过油缸驱动，可以使导梁钩紧紧地抱住海底钻机的机架，从而将海底钻机紧紧地固定在钻机托架上，使得整个收放过程更加安全可靠。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的支撑机构示意图。

图3是本发明的钻机托架的结构示意图。

图4是本发明的铰链组件的结构示意图。

图5是本发明的铰链组件内侧的结构示意图。

图6是本发明的横梁防冲击机构的结构示意图。

图7是本发明的第一翻板油缸底座的安装结构示意图。

图8是本发明的导梁钩机构的结构示意图。

图9是本发明的U型导梁的截面示意图。

图10是本发明的导梁钩的结构示意图。

图11是本发明的翻板机构的结构示意图。

图12是本发明的卡紧机构的结构示意图。

图13是本发明的卡紧块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、3所示，本发明包括支撑机构1、钻机托架2、两收放油缸3、翻板机构25及两翻板油缸27，支撑机构1通过螺栓70固定在母船后甲板上，支撑机构1尾部设有两平行的油缸支撑底座14，钻机托架2的上端通过两根销轴5分别铰接在两油缸支撑底座14上，两根收放油缸3的活塞杆一端通过两根销轴6分别与钻机托架2铰接，两根收放油缸3的油缸筒一端通过两根销轴4分别与两平行的油缸支撑底座14铰接，钻机托架2可在两根收放油缸3的联合驱动下实现90°转动。钻机托架2的下端与翻板机构25铰接，翻板油缸27的一端与翻板机构25铰接，另一端与钻机托架2铰接。

如图2所示，所述的支撑机构1，包括两根平行设置的H型钢8及两平行的油缸支撑底座14，两油缸支撑底座14位于支撑机构1的尾部，两根H型钢8之间通过四根横梁11和两根斜梁12固定连接，两根H型钢8外侧分别设有三组固定块13，固定块13上开有螺纹孔,通过螺栓70固定安装在母船后甲板上；两根支撑导轨7分别通过支撑导轨7两侧的导轨固定块9及螺栓10固定安装在H型钢8上；两平行的油缸支撑底座14通过两块底座安装板15分别固定安装在两根H型钢8的外侧，H型钢8靠近钻机托架2的端部固定安装有底座固定板16；底座固定板16两端与两油缸支撑底座14的内侧（即朝向支撑导轨7侧）固定连接。

如图3所示，所述的钻机托架2，包括平行设置的两铰链组件17、四个横梁防冲击机构18、导梁钩机构19、两导轨23、翻板机构25及翻板油缸27，四个横梁防冲击机构18及导梁钩机构19的两端安装在两铰链组件17上，相邻的横梁防冲击机构18之间通过两根横梁21或两根斜梁20固定连接。两导轨23平行设置，固定安装在四个横梁防冲击机构18及导梁钩机构19上，两根导轨23可与两根支撑导轨7对接。如图4-5所示，所述的铰链组件17，包括铰接块30、拉杆31、铰接主梁34、卡槽板36及缓冲支撑块38，所述的拉杆31与铰接主梁34之间通过斜支撑梁33、铰接块30和卡槽板36固定连接，铰接块30和卡槽板36位于铰接主梁34的两端，卡槽板36朝向翻板机构25的面上开有卡槽，靠近卡槽板36的缓冲支撑块38设置在铰接主梁34背向拉杆31的面上，橡胶缓冲块41通过丝杆40安装在缓冲支撑块38的端部；所述的铰接主梁34朝向导轨23的面上设有四块横梁固定板35，每块横梁固定板35上设有四个螺纹孔；所述的拉杆31上背向铰接主梁34的面上设有四块防冲击架固定板32，每块防冲击架固定板32上设有四个螺纹孔。

如图6-7所示，所述的横梁防冲击机构18，包括横梁42、两块横梁安装板43、两块横梁面板44及两防冲击架45，所述的两块横梁安装板43固定在横梁42两端，横梁安装板43上设有与铰链组件17上铰链主梁固定板35上的四个螺纹孔对应的螺钉孔，可通过螺钉与铰接组件连接。两块横梁面板44固定在横梁42上，横梁面板44的端面与对应的横梁连接板43对齐，每块横梁面板44上均开有四个用于安装导轨固定块9的螺纹孔。两防冲击架45分别固定在横梁面板44上，两防冲击架45呈直角三角形，两防冲击架45的斜面构成V型口，V型口朝向母船的后方，V型口的夹角为60°。两防冲击架45斜面上分别固定安装有防冲击橡胶46。防冲击架45的顶部上设有防冲击架安装板47，防冲击架安装板47上设有与防冲击架固定板32上的螺纹孔对应的螺钉孔，可通过螺钉与铰接组件17连接。靠近缓冲支撑块38的横梁防冲击机构18上设有四个铰耳24，相邻的两个铰耳24之间的距离相同。靠近设有铰耳24的横梁防冲击机构18的横梁防冲击机构18上设有两个第一翻板油缸底座49，两个第一翻板油缸底座49分别固定在横梁防冲击机构18的防冲击架45内。

如图8-10所示，所述的导梁钩机构19，包括U型导梁50、两块导梁安装板57、两个导梁钩组件51及两根导梁钩油缸53，两块导梁安装板57固定安装在U型导梁50两端，导梁安装板57上开有螺钉孔，可通过螺钉与铰接组件17连接。两个导梁钩组件51通过销轴52铰接在U型导梁50的两侧壁上，两根导梁钩油缸53安装在U型导梁50内，导梁钩油缸53的一端与U型导梁50内的导梁钩油缸底座54铰接，另一端通过销轴55与导梁钩组件51铰接，当导梁钩油缸53的活塞杆伸出或缩回时，导梁钩组件51将绕轴52顺时针或逆时针摆动一定的角度。

如图11所示，所述的翻板机构25包括两平行的横梁58、59，两横梁58、59之间通过斜梁固定连接，横梁58、59的两端分别与横梁支撑梁60固定连接，两块翻板卡板64分别通过U型钢板65固定在横梁58的两端，翻板卡板64对应于卡槽板36上的卡槽，横梁59的外侧对应于靠近缓冲支撑块38的横梁防冲击机构18的四个铰耳24设有四个翻板铰耳62，横梁59内侧安装有两个第二翻板油缸底座63。翻板机构25通过四个翻板铰耳62分别与靠近缓冲支撑块38的横梁防冲击机构18的四个铰耳24配合，并通过销轴26铰接。翻板油缸27的一端通过销轴48与第一翻板油缸底座49铰接，翻板油缸27的另一端通过销轴28与第二翻板油缸底座63铰接，当驱动翻板油缸27伸缩时，翻板机构25将绕销轴26旋转。

如图12-13所示，所述的卡槽板36的卡槽内设有翻板卡紧油缸66，翻板卡紧油缸66的一端通过销轴68铰接在卡槽内的翻板卡紧油缸底座37上，翻板卡紧油缸66的另一端通过销轴69与卡紧块67铰接，卡槽板36上设有滑槽361，卡紧块67安装在卡槽板36上的滑槽361内，在翻板卡紧油缸66的驱动下，卡紧块67可沿滑槽361前后移动。当翻板机构25关闭时，翻板机构中的两块翻板卡板64将分别嵌入到两平行卡槽板36的卡槽内，通过驱动安装在卡槽内的两根翻板卡紧油缸66分别带动两块卡紧块67沿着卡槽板36上的滑槽向前移动，从而将翻板机构25卡紧，此时海底钻机可坐稳在翻板机构25上。

利用上述的海底钻机收放装置，海底钻机的回收过程，包括以下几个步骤：

（1）当海底钻机在海底完成钻探作业后，通过绞车将海底钻机一部分提出水面，并通过启动海底钻机上自带的钻机推进器调整海底钻机的姿态，使海底钻机上的两根导轨与本发明的钻机托架2上的两根导轨23对正，并保持海底钻机处于钻机托架2的V形口中部位置；

（2）首先控制母船A型架缓慢向内回收，从而带动海底钻机进入到钻机托架2内，然后，通过绞车将海底钻机全部提出水面，并使海底钻机底部提升至略高于钻机托架2底部的位置；

（3）首先，通过驱动翻板油缸27带动翻板机构25回收，然后，驱动翻板卡紧油缸66将卡紧块67推出，从而卡紧翻板机构25，并通过绞车缓慢地将海底钻机下放，以便海底钻机在翻板机构25上坐稳；

（4）驱动导梁钩油缸53使导梁钩组件51摆动，从而将海底钻机的机架勾住，此时海底钻机已被稳定地固定在钻机托架2内；

（5）驱动收放油缸3缩回，使海底钻机与钻机托架2所构成的整体从竖直位置收回至水平位置，此时钻机托架2上的两根导轨23分别与支撑机构1上的两根支撑导轨7对接，然后，通过驱动导梁钩油缸53使导梁钩组件51与海底钻的机机架分离，并通过卷扬机71将海底钻机拉回到支撑导轨7上，从而实现海底钻机的安全回收。

海底钻机的下放过程与上述的回收过程相反。

Claims (7)

1.一种海底钻机收放装置，其特征在于：包括支撑机构(1)、钻机托架(2)、两收放油缸(3)、翻板机构(25)及两翻板油缸（27）；所述的支撑机构(1)固定安装在母船后甲板上，支撑机构(1)尾部设有两平行的油缸支撑底座(14)，钻机托架(2)的一端铰接在油缸支撑底座(14)上，两收放油缸(3)的一端与钻机托架(2)铰接，两收放油缸(3)的另一端分别与两平行的油缸支撑底座(14)铰接；钻机托架(2)可在两收放油缸(3)的驱动下实现90°转动；钻机托架(2)的另一端与翻板机构（25）铰接，翻板油缸（27）的一端与翻板机构(25)铰接，另一端与钻机托架(2)铰接；

所述的钻机托架(2)包括两平行设置的铰接组件（17）、两导轨（23）、多个横梁防冲击机构（18）及导梁钩机构(19)，横梁防冲击机构（18）及导梁钩机构（19）的两端固定在两平行设置的铰接组件（17）上，横梁防冲击机构（18）上设有V形口，V形口朝向母船后方；两根导轨（23）平行设置，固定安装在横梁防冲击机构（18）及导梁钩机构（19）上，可与支撑机构(1)的两支撑导轨（7）对接。

2.根据权利要求1所述的海底钻机收放装置，其特征是：所述的导梁钩机构（19）包括U型导梁（50）、两块导梁安装板（57）、两个导梁钩组件（51）及两导梁钩油缸（53），两个导梁钩组件（51）铰接在U型导梁（50）的两侧壁上，两根导梁钩油缸（53）安装在U型导梁（50）内，导梁钩油缸（53）的一端与U型导梁（50）内的导梁钩油缸底座（54）铰接，另一端与导梁钩组件（51）铰接。

3.根据权利要求1所述的海底钻机收放装置，其特征是：钻机托架(2)的两铰接组件（17）上靠近翻板机构(25)端分别设有卡槽板（36），卡槽板（36）朝向翻板机构(25)的面上设有卡槽；翻板机构(25)对应于卡槽板（36）的卡槽设有翻板卡板（64）；卡槽板（36）的卡槽内设有翻板卡紧油缸(66)，翻板卡紧油缸(66)的一端与钻机托架(2)铰接，另一端与卡紧块(67)铰接，卡槽板（36）上设有滑槽（361），卡紧块(67)置于滑槽（361）中，卡紧块(67)可卡紧翻板卡板（64）。

4.根据权利要求1所述的一种海底钻机收放装置，其特征在于：所述的支撑机构(1)包括平行设置的两H型钢(8)、两支撑导轨（7）及两油缸支撑底座(14)，H型钢(8)之间通过横梁(11)和斜梁(12)固定连接，两H型钢(8)外侧分别设有固定块(13)，固定块(13)上开有螺纹孔,可通过螺栓(70)将其固定在母船后甲板上；H型钢(8)靠近钻机托架(2)的端部固定安装有底座固定板(16)；支撑导轨(7)的两侧固定安装有导轨固定块(9)，导轨固定块(9)通过螺栓(10)固定安装在H型钢(8)上；两油缸支撑底座(14)通过两块底座安装板(15)固定安装在两H型钢(8)的外侧，所述的底座固定板(16)两端与两油缸支撑底座(14)的内侧固定连接。

5.根据权利要求1所述的海底钻机收放装置，其特征在于：所述的钻机托架(2)的铰接组件（17）包括铰接块（30）、拉杆（31）、铰接主梁（34）、卡槽板（36）及缓冲支撑块（38），所述的拉杆（31）与铰接主梁（34）之间通过斜支撑梁（33）、铰接块（30）和卡槽板（36）固定连接，铰接块（30）和卡槽板（36）位于铰接主梁（34）的两端，缓冲支撑块（38）靠近卡槽板（36）设置在铰接主梁（34）背向拉杆（31）的面上，所述的铰接主梁（34）朝向导轨（23）的面上设有多个横梁固定板（35），横梁固定板（35）上设有螺纹孔；所述的拉杆（31）上背向铰接主梁（34）的面上设有多个防冲击架固定板（32），防冲击架固定板（32）上设有螺纹孔；所述的卡槽板（36）上背向铰接块（30）的面上设有卡槽，缓冲支撑块（38）的端部设有橡胶缓冲块（41）。

6.根据权利要求1所述的海底钻机收放装置，其特征在于：所述的横梁防冲击机构（18）包括横梁（42）及两防冲击架（45），所述的两防冲击架（45）呈直角三角形，两防冲击架（45）固定安装在横梁（42）两端的同一侧面上，两防冲击架（45）的斜面构成V型口；所述的两防冲击架（45）的斜面上均设有防冲击橡胶。

7.根据权利要求1所述的海底钻机收放装置，其特征在于：所述的钻机托架(2)包括四根横梁防冲击机构（18），四根横梁防冲击机构（18）平行设置，相邻的横梁防冲击机构（18）之间通过两根横梁（21）或两根斜梁（20）固定连接。