CN103925413A - 一种海底护缆重块施放系统及进行重块施放的作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海底护缆重块施放系统，包括固定框架，在固定框架上设有可左右摆动的操作杆，其特征在于：还包括：自动释放装置，与固定框架固定连接，由自动释放装置接收来自母船的控制信号，自动释放装置根据该控制信号将联动杆拉向另一边；至少两个侧推，分别位于固定框架在长度方向上的前、后两端；水下摄像设备，固定在固定框架上，由水下摄像设备将固定框架及水泥块的实时动态影像传递回母船。本发明的另一个技术方案是提供了一种进行重块施放的作业方法。本发明可以节约施工时间，提供施工精度，提供作业安全。

Description

一种海底护缆重块施放系统及进行重块施放的作业方法

技术领域

本发明涉及一种用于施放海底护缆重块的系统及利用该系统进行重块施放的作业方法。

背景技术

由于某些海底地质较硬，或者有管线交越等情况无法将海缆或海底管线冲埋至海床以下，裸露的海缆或海底管线极易因各种海洋活动而产生故障，因此，采用在未能埋设的海缆或海底管线上覆盖水泥块的方式，可以达到保护未能埋设的海缆或海底管线的目的。

结合图1，传统的在海缆或海底管线上覆盖水泥块的方式为：首先将水泥块(通常规格为6000mm×2000mm×200mm)绑扎在绑带上，绑带上有多个绑带扣，将绑带扣挂载在固定框架1上，从而实现了水泥块与固定框架1的连接固定，再通过母船2上的A型架或吊车3将带有水泥块的框架1一起释放到海底。等到水泥块完全压在海缆或海底管线4上面或高度满足释放条件后，使用水下机器人5拉动固定框架1上的释放机构，绑带上的绑带扣脱离固定框架1，水泥块就施放到了海缆或海底管线4上；再利用A型架或吊车3将固定框架1起吊，最后回收到船上。在整个施放过程中，固定框架1上没有动力装置，自身也没有触发释放机构的装置，因此最后释放的动作需要由水下机器人5完成，而绑有水泥块的固定框架1和水下机器人5极易受到水流的影响，需要移动母船2从而移动固定框架1的位置，并且需要水下机器人5辅助配合，监控固定框架1在水下的动态，完成施放操作。此外，固定框架1上也不具备摄像头和信标，无法精确确定自身位置，需要借用水下机器人5的摄像头确定相互位置关系从而确定固定框架1及水泥块的位置，过程十分繁杂。然而，由于水下机器人5带有多个推进器，桨叶转动带起的海底泥沙对水下能见度的影响非常大，不可避免得影响到了最后施放水泥块的精度。由此而见，整个施放过程涉及的操作繁杂，部门众多，仍不能精确控制水泥块施放的位置。

若采用上述的施放方式在80米水深处施放重块，取决于不同的海况和水下能见度，通常施放一次需要耗时3-6小时。以最顺利的情况为例，在用时3小时的整个施放过程中，需要花费大约40分钟时间利用水下机器人及信标调整施放框架的位置；重块施放到海床以后，还需要水下机器人检查最终施放位置，这个过程又将耗费约30分钟，待一切检查、数据都符合客户代表要求后，才可以回收固定框架，进行下一次的重块施放工作。而当海况受限时，水下机器人则不得不等待约90分钟直到能见度达到一定标准后，才能进行最终的检查。由此可见，对于传统的施放框架，水下机器人的配合施工、等待能见度(水下机器人侧推打起的泥沙对能见度影响很大)等各种辅助性操作占了总施工时间的约40％。需要注意的是，这些时间并不包括母船移动的时间，移动母船需要多系统配合，借助船上的动力定位系统(简称为DP系统)，通过多个侧推来改变母船的位置。又由于DP系统的精度限制，往往耗费大量时间却仍达不到预期的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于施放海底护缆重块的系统以节约施放时间。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种海底护缆重块施放系统，包括固定框架，在固定框架上设有可左右摆动的操作杆，由操作杆带动联动杆水平移动，联动杆带动多根插销同时联动，所有插销的一端均插入固定框架内，用于绑扎水泥块的绑带上的每个绑带扣分别挂载在各自的插销上，当联动杆摆向一边后，所有插销的另一端均插入固定框架内，固定框架带动绑带及绑带上的水泥块移动，当联动杆摆向另一边后，所有插销的另一端均脱离固定框架，各个绑带扣通过相应的插销的另一端与固定框架间的间隙脱离固定框架，其特征在于：还包括：

自动释放装置，与固定框架固定连接，由自动释放装置接收来自母船的控制信号，自动释放装置根据该控制信号将联动杆拉向另一边，使得各个绑带扣通过相应的插销的另一端与固定框架间的间隙脱离固定框架；

至少两个侧推，分别位于固定框架在长度方向上的前、后两端，由母船上的工作人员操作相应侧推动作，使得固定框架移动、旋转；

水下摄像设备，固定在固定框架上，由水下摄像设备将固定框架及水泥块的实时动态影像传递回母船，母船上的工作人员根据该实时动态影像控制自动释放装置及侧推动作。

优选地，还包括固定在所述固定框架上的水下定位装置，由水下定位装置将所述固定框架在水下的实时位置及深度信息反馈回母船。

优选地，所述水下定位装置包括一个回声探测仪及至少一个定位信标。

优选地，所述定位信标有两个，分别固定在所述固定框架长度方向上的前、后两端。

优选地，所述自动释放装置包括固定在所述固定框架上的油缸，油缸的工作端通过传动机构拉动联动杆摆向另一边，由油缸驱动电路控制油缸动作，油缸驱动电路位于固定在所述固定框架上的密封的电子舱内，油缸驱动电路与位于母船上的自动释放装置控制单元相连。

优选地，每个所述侧推由一个液压马达驱动动作，所有液压马达连接马达驱动单元，马达驱动单元位于固定在所述固定框架上的密封的电子舱内，马达驱动单元与位于母船上的马达控制单元相连。

优选地，所述水下摄像设备包括至少两个水下摄像头，至少在所述固定框架长度方向上的前、后两端均布置有至少一个水下摄像头，所有水下摄像头均连接数据采集单元，数据采集单元位于固定在所述固定框架上的密封的电子舱内，数据采集单元与位于母船上的视频显示单元相连。

本发明的另一个技术方案是提供了一种进行重块施放的作业方法，其特征自在于，步骤为：

第一步、将水泥块绑扎在绑带上，绑带上有多个绑带扣，将绑带扣挂载在固定框架的各个插销上，将联动杆摆向一边后，所有插销的另一端均插入固定框架内，固定框架可以带动绑带及绑带上的水泥块移动，从而实现了水泥块与固定框架的连接固定；

第二步、通过母船上的A型架或吊车将带有水泥块的框架一起释放到海底，在释放过程中，通过回声探测仪及两个定位信标实时监测到的固定框架在水下的位置及深度，或者通过水下摄像头拍摄到的固定框架的实时动态图像来判断固定框架的位置是否需要微调，若需要微调，则启动相应的侧推，使得固定框架在水平位置的宽度方向上移动和／或旋转，由回声探测仪及两个定位信标或水下摄像头及时反馈固定框架的水下的位置信息，做到及时定位、及时微调。

第三步、待水泥块完全压在海缆或海底管线上面或高度满足释放条件后，工作人员向自动释放装置给出信号，自动释放装置将联动杆拉向另一边后，所有插销的另一端均脱离固定框架，各个绑带扣通过相应的插销的另一端与固定框架间的间隙脱离固定框架，水泥块就施放到了海缆或海底管线上；再利用A型架或吊车将固定框架起吊，最后回收到母船上。

本发明在原有固定框架的基础上增加了自动释放装置、侧推、水下摄像设备及水下定位装置，使其具有如下优点：

1)利用自身所携带的水下摄像设备和／或水下定位装置观测固定框架及水泥块在水下的动态，确立精确位置，可以节省至少30％的施工时间；

2)水泥块的施放位置主要由船舶控制，受水流的影响，目前，母船上配备的DP2系统可以将母船的位置定位在目标位置的0.5米的范围内，通常情况下，水泥块的最终施放位置与预计位置的偏差需要控制在1米内，即水泥块受水流影响造成的偏差需要小于0.5米。本发明通过侧推对固定框架在水下的位置进行微调，使得固定框架在水平位置宽度方向上可以移动、旋转，由水下摄像设备和／或水下定位装置及时反馈固定框架在水下的位置，这样就可以做到及时定位、及时微调，提高了水泥块的施放精度。

3)节省了施工时间，所带来最直接的效果便是节省了燃油的消耗，通常在启动DP系统进行辅助操作的状态下，取决于不同的海况，某型号船舶的每小时耗油约为18-24T，则每施放一次重块，就可省油20吨，节省油耗不仅可以节省运营成本，还可以将对环境的影响降到最低。

4)传统水泥块施放需要使用水下机器人，水下机器人通过一根长长的信号电缆在与母船相连，而在水中，信号电缆极易与不明的电缆、缆绳缠绕，除了花费时间解开缠绕外，严重的还被母船的螺旋桨或侧推桨叶打到，损坏信号电缆并造成水下机器人误工。或者突然释放的水泥块上的绑带缠绕到水下机械人机械手导致水下机械人损坏。类似的事故都会导致水泥块不能正确释放，并对水下管线产生顺坏风险并发潜在的污染风险。本发明提供的系统由于不包含水下机器人，信号电缆被缠绕的风险消除，水泥块冲击性释放的可能性消除，安全性能也随之提升。

附图说明

图1为传统水泥块施放方式的示意图；

图2为本发明提供的海底护缆重块施放系统的俯视图；

图3为本发明提供的海底护缆重块施放系统的正视图；

图4为利用本发明提供的海底护缆重块施放系统进行水泥块施放的示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

结合图2及图3，本发明提供的一种海底护缆重块施放系统包括固定框架1，在固定框架1上设有可左右摆动的操作杆6，由操作杆6带动联动杆7水平移动，联动杆7带动多根插销8同时联动，所有插销8的一端均插入固定框架1内，用于绑扎水泥块的绑带上的每个绑带扣分别挂载在各自的插销8上，当联动杆7摆向一边后，所有插销8的另一端均插入固定框架1内，固定框架1带动绑带及绑带上的水泥块移动，当联动杆7摆向另一边后，所有插销8的另一端均脱离固定框架1，各个绑带扣通过相应的插销8的另一端与固定框架1间的间隙脱离固定框架1。

以上提到的结构均为现有结构，本发明创造性地在现有结构的基础上增加了以下设备：

第一、自动释放装置，包括固定在固定框架1上的油缸11，油缸11的工作端通过传动机构拉动联动杆7摆向另一边，由油缸驱动电路控制油缸11动作，油缸驱动电路位于固定在固定框架1上的密封的电子舱13内，油缸驱动电路与位于母船2上的自动释放装置控制单元相连，自动释放装置控制单元通常放置在母船2的控制室内。

第二、两个侧推9、10，侧推9与侧推10分别固定在固定框架1长度方向上的前、后两端，侧推9与侧推10的安装位置应尽量远离固定框架1的旋转中心，从而能够获得较大的力臂，使得通过侧推9与侧推10推动固定框架1旋转的旋转效率能够得到提高。侧推9与侧推10分别由一个液压马达12驱动动作，液压马达12连接位于电子舱13内的马达驱动单元，马达驱动单元位于电子舱13内，马达驱动单元与位于母船2上的马达控制单元相连，马达控制单元通常放置在母船2的控制室内。

第三、水下摄像设备，包括分别固定在固定框架1长度方向上前、后两端的水下摄像头14与水下摄像头15，水下摄像头14及水下摄像头15均连接位于电子舱13内的数据采集单元，数据采集单元与位于母船2上控制室的视频显示单元相连。

第四、水下定位装置，包括回声探测仪16及两个定位信标17、18，两个定位信标17、18分别固定在固定框架1长度方向上的前、后两端，由回声探测仪16及两个定位信标17、18将固定框架1在水下的实时位置及深度信息反馈回母船2。

结合图4，采用本发明提供的海底护缆重块施放系统进行重块施放的作业流程为：

第一步、将水泥块绑扎在绑带上，绑带上有多个绑带扣，将绑带扣挂载在固定框架1的各个插销8上，将联动杆7摆向一边后，所有插销8的另一端均插入固定框架1内，固定框架1可以带动绑带及绑带上的水泥块移动，从而实现了水泥块与固定框架1的连接固定；

第二步、通过母船2上的A型架或吊车3将带有水泥块的框架1一起释放到海底，在释放过程中，通过回声探测仪16及两个定位信标17、18实时监测到的固定框架1在水下的位置及深度，或者通过水下摄像头14与水下摄像头15拍摄到的固定框架1的实时动态图像来判断固定框架1的位置是否需要微调，若需要微调，则启动相应的侧推9或侧推10，使得固定框架1在水平位置的宽度方向上移动和／或旋转，由回声探测仪16及两个定位信标17、18或水下摄像头14与水下摄像头15及时反馈固定框架1的水下的位置信息，做到及时定位、及时微调。

第三步、待水泥块完全压在海缆或海底管线4上面或高度满足释放条件后，工作人员向自动释放装置给出信号，自动释放装置将联动杆7拉向另一边后，所有插销8的另一端均脱离固定框架1，各个绑带扣通过相应的插销8的另一端与固定框架1间的间隙脱离固定框架1，水泥块就施放到了海缆或海底管线4上；再利用A型架或吊车3将固定框架1起吊，最后回收到母船2上。

Claims (8)

1.一种海底护缆重块施放系统，包括固定框架(1)，在固定框架(1)上设有可左右摆动的操作杆(6)，由操作杆(6)带动联动杆(7)水平移动，联动杆(7)带动多根插销(8)同时联动，所有插销(8)的一端均插入固定框架(1)内，用于绑扎水泥块的绑带上的每个绑带扣分别挂载在各自的插销(8)上，当联动杆(7)摆向一边后，所有插销(8)的另一端均插入固定框架(1)内，固定框架(1)带动绑带及绑带上的水泥块移动，当联动杆(7)摆向另一边后，所有插销(8)的另一端均脱离固定框架(1)，各个绑带扣通过相应的插销(8)的另一端与固定框架(1)间的间隙脱离固定框架(1)，其特征在于：还包括：

自动释放装置，与固定框架(1)固定连接，由自动释放装置接收来自母船(2)的控制信号，自动释放装置根据该控制信号将联动杆(7)拉向另一边，使得各个绑带扣通过相应的插销(8)的另一端与固定框架(1)间的间隙脱离固定框架(1)；

至少两个侧推(9、10)，分别位于固定框架(1)在长度方向上的前、后两端，由母船(2)上的工作人员操作相应侧推(9、10)动作，使得固定框架(1)移动、旋转；

水下摄像设备，固定在固定框架(1)上，由水下摄像设备将固定框架(1)及水泥块的实时动态影像传递回母船(2)，母船(2)上的工作人员根据该实时动态影像控制自动释放装置及侧推(9、10)动作。

2.如权利要求1所述的一种海底护缆重块施放系统，其特征在于：还包括固定在所述固定框架(1)上的水下定位装置，由水下定位装置将所述固定框架(1)在水下的实时位置及深度信息反馈回母船(2)。

3.如权利要求2所述的一种海底护缆重块施放系统，其特征在于：所述水下定位装置包括一个回声探测仪(16)及至少一个定位信标。

4.如权利要求3所述的一种海底护缆重块施放系统，其特征在于：所述定位信标有两个，分别固定在所述固定框架(1)长度方向上的前、后两端。

5.如权利要求1所述的一种海底护缆重块施放系统，其特征在于：所述自动释放装置包括固定在所述固定框架(1)上的油缸(11)，油缸(11)的工作端通过传动机构拉动联动杆(7)摆向另一边，由油缸驱动电路控制油缸(11)动作，油缸驱动电路位于固定在所述固定框架(1)上的密封的电子舱(13)内，油缸驱动电路与位于母船(2)上的自动释放装置控制单元相连。

6.如权利要求1所述的一种海底护缆重块施放系统，其特征在于：每个所述侧推(9、10)由一个液压马达(12)驱动动作，所有液压马达(12)连接马达驱动单元，马达驱动单元位于固定在所述固定框架(1)上的密封的电子舱(13)内，马达驱动单元与位于母船(2)上的马达控制单元相连。

7.如权利要求1所述的一种海底护缆重块施放系统，其特征在于：所述水下摄像设备包括至少两个水下摄像头(14、15)，至少在所述固定框架(1)长度方向上的前、后两端均布置有至少一个水下摄像头(14、15)，所有水下摄像头(14、15)均连接数据采集单元，数据采集单元位于固定在所述固定框架(1)上的密封的电子舱(13)内，数据采集单元与位于母船(2)上的视频显示单元相连。

8.一种采用如权利要求1所述的海底护缆重块施放系统的重块施放的作业方法，其特征在于，步骤为：

第一步、将水泥块绑扎在绑带上，绑带上有多个绑带扣，将绑带扣挂载在固定框架(1)的各个插销(8)上，将联动杆(7)摆向一边后，所有插销(8)的另一端均插入固定框架(1)内，固定框架(1)可以带动绑带及绑带上的水泥块移动，从而实现了水泥块与固定框架(1)的连接固定；

第二步、通过母船(2)上的A型架或吊车(3)将带有水泥块的框架(1)一起释放到海底，在释放过程中，通过回声探测仪(16)及定位信标(17、18)实时监测到的固定框架(1)在水下的位置及深度，或者通过水下摄像头(14、15)拍摄到的固定框架(1)的实时动态图像来判断固定框架(1)的位置是否需要微调，若需要微调，则启动相应的侧推(9、10)，使得固定框架(1)在水平位置的宽度方向上移动和／或旋转，由回声探测仪(16)及定位信标(17、18)或水下摄像头(14、15)及时反馈固定框架(1)的水下的位置信息，做到及时定位、及时微调；

第三步、待水泥块完全压在海缆或海底管线(4)上面或高度满足释放条件后，工作人员向自动释放装置给出信号，自动释放装置将联动杆(7)拉向另一边后，所有插销(8)的另一端均脱离固定框架(1)，各个绑带扣通过相应的插销(8)的另一端与固定框架(1)间的间隙脱离固定框架(1)，水泥块就施放到了海缆或海底管线(4)上；再利用A型架或吊车(3)将固定框架(1)起吊，最后回收到母船(2)上。