CN103899841B - 一种海底管道外爬行式铺袋装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种海底管道外爬行式铺袋装置，包括支撑板A、支撑板B、支撑板C、卷筒更换机构、铺袋机构，支撑板A和支撑板C上分别安装三个锁紧液压缸，支撑板B与支撑板C之间安装爬行液压缸，支撑板A和支撑板C上均安装有爬行脚轮，卷筒更换机构包括第一-第四链轮、夹持手爪，支撑板B上安装第一-第二链轮，支撑板C上安装第三-第四链轮，铺袋机构包括卷筒、铺袋装置马达、卷筒轴、铺袋爪，卷筒轴安装在支撑板C上，铺袋装置马达连接卷筒轴并可驱动卷筒轴旋转，铺袋爪安装在卷筒轴的端部。本发明可以支撑管道，使得管道受到向上的支撑；也可以增加尺寸覆盖在管道上，使悬跨的管道向下受力固定，增加管道的稳定性。

Description

一种海底管道外爬行式铺袋装置
技术领域
本发明涉及的是一种灌浆袋铺袋装置，具体地说是海下灌浆袋铺袋装置。
背景技术
海底管道悬跨是指出现在海底管道上且与海床表面不直接接触的悬空段。根据海洋冲刷动力学原理，海底冲刷的形成主要是由于海洋结构物安装在海底之后，打破了原有水下流场的平衡，使正常流动的水流形成一定的压力梯度并构成对海底的剪切力，导致冲刷现象的出现；同时海洋结构物的出现还改变了水流的方向，形成冲刷坑，随着冲刷坑范围的不断增大，就会形成悬跨，使得管道承受额外的轴向应力和疲劳载荷，严重威胁海底管道的安全运营。
为保证管道安全，应采取适当方法对悬跨进行修正。目前国内外海底管道自由悬跨处理的主要方法有：
（1）落石管抛石法；
（2）抛砂袋结合混凝土块覆盖法；
（3）沙被保护法；
（4）短桩支撑法；
（5）灌浆袋法；
（6）仿生水草覆盖法；
（7）浮帘式促淤法。
发明内容
本发明的目的在于提供使管道不因悬跨挠度过大受损的一种海底管道外爬行式铺袋装置。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种海底管道外爬行式铺袋装置，其特征是：包括支撑板A、支撑板B、支撑板C、卷筒更换机构、铺袋机构，支撑板A和支撑板C上分别安装三个锁紧液压缸，支撑板B与支撑板C之间安装爬行液压缸，支撑板A和支撑板C上均安装有爬行脚轮，爬行脚轮搭在海底管道上，卷筒更换机构包括第一-第四链轮、夹持手爪，支撑板B上安装第一-第二链轮，支撑板C上安装第三-第四链轮，第一链轮与第三链轮同轴，第二链轮和第四链轮同轴，第一链轮和第二链轮上缠绕第一链条，第三链轮和第四链轮上缠绕第二链条，第一链条和第二链条上均安装夹持手爪，第一链条和第二链条上水平位置相对应的两个夹持手爪组成一组夹持手爪，铺袋机构包括卷筒、铺袋装置马达、卷筒轴、铺袋爪，卷筒轴安装在支撑板C上，铺袋装置马达连接卷筒轴并可驱动卷筒轴旋转，铺袋爪安装在卷筒轴的端部，被铺袋的卷筒在铺袋前同时被一组夹持手爪以及铺袋爪夹持，支撑板C上安装定位液压缸和定位箱，液压缸位于定位箱上方，定位箱里设置定位针，松开夹持有卷筒的一组夹持手爪，驱动铺袋装置马达使卷筒旋转至海底管道下方，定位液压缸推动定位箱里的定位针向下，可将卷筒上的袋子固定在海底管道下方。
本发明还可以包括：
1、支撑板A上的三个锁紧液压缸两两之间夹角120度，支撑板C上的三个锁紧液压缸两两之间夹角120度。
2、所述的夹持手爪有12组，每组夹持手爪上均安装卷筒。
3、所述的爬行液压缸有两个，支撑板A的爬行脚轮有两个，支撑板C的爬行脚轮有两个，所述的定位液压缸和定位箱均有两个，两个爬行液压缸、支撑板A的两个爬行脚轮、支撑板C的两个爬行脚轮以及两个定位液压缸和定位箱均根据海底管道对称布置。
本发明的优势在于：本发明最终在海床上设置支撑模壳，用水泥灌浆浇筑成型。其可以支撑管道，使得管道受到向上的支撑；也可以增加尺寸覆盖在管道上，使悬跨的管道向下受力固定，增加管道的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1～3，本发明主要由以下几功能模块组成，包括管道爬行机构I，铺袋机构II，卷筒更换机构III和灌浆袋定位机构IV。其动力系统通过脐带缆从作业母船提供，执行机构由多个液压缸及马达配合完成。
海底管道外爬行式铺袋装置各组件名称：海底管道1，爬行脚轮2，脚轮安装座3，锁紧液压缸4，定位箱5，铺袋装置马达6，卷筒轴7，卷筒轴座8，链轮下安装板9，链条10，链轮11，夹持手爪12，链轮上安装板13，定位液压缸14，更换卷筒马达15，支撑板A16，爬行滑块17，爬行光杠18，配重块19，爬行液压缸20，定位针21，支撑板C22，卷筒23，传动轴24，支撑板B25。
其特征是：首先，由作业母船把铺袋装置下放至待处理管道上方；其次，铺袋机构旋转90度打开至管道下方；然后，定位液压缸伸出，推动定位针对灌浆袋进行定位，最后，爬行机构依次动作，实现整体装置的向前爬行，完成单次铺袋。反复以上步骤，可以对多个卷筒的灌浆袋进行铺设，提高铺袋效率。
支撑板A16上安装有三个成120度分布的锁紧液压缸4，两个爬行滑块17，通过脚轮安装座3安装两个爬行脚轮2，均为螺栓连接。支撑板B25上安装有链轮上安装板13和链轮下安装板9，两个爬行液压缸20一端和两个爬行光杠18分别固定在其上，支撑板B25右侧装有配重块19。支撑板C22上安装有链轮上安装板13和链轮下安装板9，两个爬行液压缸20另一端和两个爬行光杠18分别固定在其上，支撑板C22右侧装有配重块19（与支撑板B25配合）；支撑板C22上安装有三个成120度分布的锁紧液压缸4，两个爬行滑块17，通过脚轮安装座3安装两个爬行脚轮2，均为螺栓连接（与支撑板A16对称）；支撑板C22外侧面安装有两组定位液压缸14和定位箱5，定位箱5里装有定位针21，在支撑板C22左侧外侧面装有卷筒轴座8，包括更换卷筒马达15和卷筒轴7布置在其上；在链轮下安装板9和链轮上安装板13上安装有卷筒更换机构，12对夹持手爪12均布在两条链条10上，链条10与链轮11啮合，安装在链轮安装板上，由更换卷筒马达15驱动，每对夹持手爪12夹持一个卷筒23，每次下水作业前共携带12个卷筒。
对于此设计的实施例中的悬跨管道是Φ500mm直径的，设计的海底管道外爬行式铺袋装置如图1所示。
海底管道外爬行式铺袋装置的宽度是1600mm，长度1200mm，高度1200mm爬行步距为500mm（单次行进距离），卷筒长度为560mm（即灌浆袋宽度）。
所述的海底管道外爬行式铺袋装置的工作过程具体实例如下。其主要动作有：铺袋机构旋转90度打开至管道下方；定位液压缸伸出，推动定位针对灌浆袋进行定位，爬行机构依次动作，实现整体装置的向前爬行，完成单次铺袋，具体如下：
由作业母船把铺袋装置下放至待处理管道1上方，使上方的两个夹紧液压缸4接触到悬跨管道1，完成铺袋准备；
支撑板A16和支撑板C22上的六个夹紧液压缸4伸出，将整个装置卡紧在管道1上；
控制与当前卷筒轴7对应的一对夹持手爪12打开，释放卷筒轴7；之后，铺袋装置马达6动作，带动卷筒轴7顺时针旋转90度，将卷筒23转置管道1正下方；
定位液压缸14伸出，推动定位针21向下运动，将其插入海底，从而把灌浆袋定位在海底，定位液压缸14收回；
支撑板A16上的三个夹紧液压缸4收缩（此时支撑板A16上的爬行脚轮2与管道1接触），两爬行液压缸20伸出，整体装置向前行进“半步”；
支撑板A16上的三个夹紧液压缸4伸出，支撑板C22上的三个夹紧液压缸4收缩（此时支撑板C22上的爬行脚轮2与管道1接触），两爬行液压缸20收缩，整体装置向前行进“一步”（此时，由于灌浆袋被定位，卷筒被转动，铺袋工作完成“一步”）；
至此，已经将灌浆袋向前铺设了“一步”，爬行装置I往复动作，完成一条灌浆袋的铺设；
通过卷筒更换装置III可在一次下水铺设多条灌浆袋，铺设完成后，由母船将整体装置带回海面。

Claims (5)

1.一种海底管道外爬行式铺袋装置，其特征是：包括支撑板A、支撑板B、支撑板C、卷筒更换机构、铺袋机构，支撑板A和支撑板C上分别安装三个锁紧液压缸，支撑板B与支撑板C之间安装爬行液压缸，支撑板A和支撑板C上均安装有爬行脚轮，爬行脚轮搭在海底管道上，卷筒更换机构包括第一-第四链轮、夹持手爪，支撑板B上安装第一-第二链轮，支撑板C上安装第三-第四链轮，第一链轮与第三链轮同轴，第二链轮和第四链轮同轴，第一链轮和第二链轮上缠绕第一链条，第三链轮和第四链轮上缠绕第二链条，第一链条和第二链条上均安装夹持手爪，第一链条和第二链条上水平位置相对应的两个夹持手爪组成一组夹持手爪，铺袋机构包括卷筒、铺袋装置马达、卷筒轴、铺袋爪，卷筒轴安装在支撑板C上，铺袋装置马达连接卷筒轴并可驱动卷筒轴旋转，铺袋爪安装在卷筒轴的端部，被铺袋的卷筒在铺袋前同时被一组夹持手爪以及铺袋爪夹持，支撑板C上安装定位液压缸和定位箱，液压缸位于定位箱上方，定位箱里设置定位针，松开夹持有卷筒的一组夹持手爪，驱动铺袋装置马达使卷筒旋转至海底管道下方，定位液压缸推动定位箱里的定位针向下，可将卷筒上的袋子固定在海底管道下方。
2.根据权利要求1所述的一种海底管道外爬行式铺袋装置，其特征是：支撑板A上的三个锁紧液压缸两两之间夹角120度，支撑板C上的三个锁紧液压缸两两之间夹角120度。
3.根据权利要求1或2所述的一种海底管道外爬行式铺袋装置，其特征是：所述的夹持手爪有12组，每组夹持手爪上均安装卷筒。
4.根据权利要求1或2所述的一种海底管道外爬行式铺袋装置，其特征是：所述的爬行液压缸有两个，支撑板A的爬行脚轮有两个，支撑板C的爬行脚轮有两个，所述的定位液压缸和定位箱均有两个，两个爬行液压缸、支撑板A的两个爬行脚轮、支撑板C的两个爬行脚轮以及两个定位液压缸和定位箱均根据海底管道对称布置。
5.根据权利要求3所述的一种海底管道外爬行式铺袋装置，其特征是：所述的爬行液压缸有两个，支撑板A的爬行脚轮有两个，支撑板C的爬行脚轮有两个，所述的定位液压缸和定位箱均有两个，两个爬行液压缸、支撑板A的两个爬行脚轮、支撑板C的两个爬行脚轮以及两个定位液压缸和定位箱均根据海底管道对称布置。
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