CN105043225A - 海底管道的三维测量装置 - Google Patents

Abstract

一种海底管道的三维测量装置，包括：主体支架、对称设置在主体支架上的液压夹紧机构、同心定位装置、轴向位移机构、周向旋转机构，主体支架包括：将前、后支架连接的导向杆；液压夹紧机构包括：安装在前、后支架上的油缸，该油缸与加紧爪连接；同心定位装置包括：固定在前、后支架上的固定座，固定座中安装有丝杠，丝杠上安装有支撑杆；轴向位移机构包括：固定在前支架上的上部马达、安装在后支架上部的滚动轴承、设置在前、后支架之间的第二半圆形框架结构；周向旋转机构包括：安装在第二半圆形框架结构上的下部马达、连接在第二半圆形框架结构上的数个滚轮。本发明在海底管道有弯曲等较大变形损坏时能够精准测量，提高了修复工作一次成功率。

Description

海底管道的三维测量装置

技术领域

本发明涉及测量装置，尤其涉及一种用于海底管道的三维测量装置。属于海洋石油工程领域。

背景技术

在海底管道中，由于各种外力破坏和海水本身的腐蚀，海底管道常会发生变形、凹陷，从而，引发油气泄漏，造成巨大经济损失和海洋环境污染。在这种情况下，需对管道损坏处进行修复。修复前，通常，维修人员需详细了解损害情况。

目前，通用的方法是：由潜水员下水探摸录像，然后，再利用卷尺、角尺等测量工具进行测量。但，此种方法在海底管道有弯曲等较大变形损坏时，无法精确测量，从而，给修复工作带来一些阻碍。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种海底管道的三维测量装置，其不仅能够有效地对海底管道变形损坏和凹坑损坏进行三维成像，而且，在海底管道有弯曲等较大变形损坏时能够精准测量，从而，确定完善地修复方案，提高了修复工作一次成功率；解决了在海底管道较大变形损坏时，无法精确测量的问题。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种海底管道的三维测量装置，其特征在于：包括：一主体支架、对称设置在主体支架上的液压夹紧机构、同心定位装置6、轴向位移机构、周向旋转机构，其中，主体支架包括：前支架2、后支架211、将前支架2、后支架211对称连接在一起的导向杆12；且该前支架2、后支架211构成为与海底管道配合的第一半圆形框架结构；前支架2、后支架211之间的支杆1上枢接有一加紧爪17；前支架2、后支架211的两侧向内对称安装有数个用以调节海底管道24与导向架16之间的距离的导向架16；

液压夹紧机构包括：相对安装在前支架2、后支架211上的油缸15，该油缸15的伸缩杆分别与安装在支杆1上的加紧爪17连接，夹紧爪17绕支杆1转动，支杆1的两端分别固定在前支架板、后支架211的两个半圆形板上，用以实现对海底管道24的抱紧；

同心定位装置6包括：分别固定在前支架2、后支架211上的固定座26，固定座26中安装有一丝杠25，丝杠25上安装有一螺母块27，螺母块27上安装有一支撑杆28，该支撑杆28的顶端设有一夹紧块29，该夹紧块29上安装有一托盘31，托盘31的另一侧与支撑杆28连接，通过对支撑杆28长度调节实现与海底管道24的同心；

轴向位移机构包括：固定在前支架2上的上部马达5、安装在后支架211上部的轴承座132、安装在轴承座132内部的滚动轴承131、分别安装在滚动轴承131和上部马达5之间的丝杆13，设置在前、后支架(2，211)之间、并与海底管道24配合的第二半圆形框架结构；

周向旋转机构包括：对称安装在第二半圆形框架结构上的下部马达18、安装在下部马达18上的小齿轮32、均匀地连接在第二半圆形框架结构上的数个滚轮20、安装在数个滚轮20外侧的大齿轮22、安装在第二半圆形框架结构上的上压板39，下部马达18随大齿轮22沿滚轮20一块转动；第二半圆形框架结构上安装有检测头固定装置21，大齿轮22、检测头固定装置21在小齿轮32的带动沿滚轮20做周向旋转运动；第二半圆形框架结构上还安装有一计数装置。

所述主体支架中的前支架2、后支架211分别为两个呈对称设置半圆形板，两个呈对称设置半圆形板之间分别对称连接有内横梁3、支杆1。

所述导向架16中间设有一长形凹槽，两个螺栓161穿过长形凹槽将导向架16分别固定在前支架2和后支架211上，放松螺栓161，导向架可以左右滑动，导向架16前侧安装有导向板162，用以给海底管道24导向。

所述前支架2、后支架211的内横梁3两端相对安装有油缸固定座14、油缸15安装在油缸固定座14上。

所述检测头固定装置21是由弧形底座36、固定块35、检测头固定座34、检测头23连接组成，其中，弧形底座36是固定在下压板33的两侧，弧形底座36上安装固定块35，固定块35的中部设有一孔，孔内采用活动配合方式安装有一滑动块，滑动块的一端安装有检测头固定座34，检测头23固定在检测头固定座34上，检测头固定座34通过滑动块在固定块35内的水平滑动，用以调节检测头23与海底管道24的距离。

所述同心定位装置中的固定座26为框架结构；夹紧块29上安装有一橡胶粘块30，且该橡胶粘块30粘连在夹紧块29的一侧。

所述计数装置设有：传感器40、传感器40的一侧与计数齿轮38相连，计数齿轮38与传动齿轮37啮合，传动齿轮37又与小齿轮32啮合；传感器40的另一侧通过信号线与信号处理装置连接，传感器40通过感应、记录计数齿轮38的旋转圈数，传动齿轮37将小齿轮32的转速传递给计数齿轮38，从而，使操作人员准确知道检测头固定装置的旋转角度；计数装置位于后固定板11上。

所述第二半圆形框架结构包括：相对设置的前上固定板8和后固定板11，其中，后固定板11上安装有一前下固定板9，前下固定板9位于前上固定板8的下面，且前下固定板9和前上固定板8之间形成有一槽状滑道；后固定板11的顶部安装有丝杆螺母10、丝杆螺母10两边对称焊接有导向管19；且下部马达18位于后固定板11和后支架211之间；大齿轮22连接在下压板33上，且位于上压板39的下面，随大齿轮22沿滚轮20一块转动；且检测头固定装置21位于下压板33的两侧，下压板33、在小齿轮32的带动沿滚轮20做周向旋转运动。

所述导向管19是安装在前上固定板8和后固定板11上的，导向杆12穿过导向管19，两者之间是滑动关系。

所述导向杆12穿过导向管19；丝杆螺母10与丝杆13配合形成丝杠结构，丝杆13两端分别安装在滚动轴承131和上部马达5之间，上部马达带动丝杆13旋转，丝杆13和丝杆螺母10通过丝杠原理带动第二半圆形框架结构沿导向杆12做轴向运动。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够有效地对海底管道变形损坏和凹坑损坏进行三维成像，而且，在海底管道有弯曲等较大变形损坏时能够精准测量，从而，确定完善地修复方案，提高了修复工作一次成功率。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明同心定位装置示意图。

图3为本发明周向旋转机构示意图。

图中主要标号说明：

1.支杆、2.前支架、211.后支架、3.内横梁、4.螺栓、5.上部马达、6.同心定位装置、7.螺栓、8.前上固定板、9.前下固定板、10.丝杆螺母、11.后固定板、12.导向杆、13.丝杆、131.滚动轴承、132.轴承座、14.油缸固定座、15.油缸、16.导向架、161.螺栓、162.导向板、17.夹持机构、18.下部马达、19.导向管、20.滚轮、21.检测头固定装置、22.大齿轮、23.检测头、24.海底管道、25.丝杠、26.固定座、27.螺母块、28.支撑杆、29.夹紧块、30.橡胶粘块、31.托盘、32.小齿轮、33.下压板、34.检测头固定座、35.固定块、36.弧形底座、37.传动齿轮、38.计数齿轮、39.上压板、40.传感器。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：一主体支架、对称设置在主体支架上的液压夹紧机构、同心定位装置6、轴向位移机构、周向旋转机构，其中，主体支架包括：前支架2、后支架211、采用焊接方式将前支架2、后支架211对称连接在一起的导向杆12；其中，前支架2、后支架211分别为两个呈对称设置半圆形板，两个呈对称设置半圆形板之间通过螺栓4连接方式分别对称连接有内横梁3、支杆1，使前支架2、后支架211构成为与海底管道配合的第一半圆形框架结构；前支架2、后支架211之间的支杆1上采用轴孔连接方式枢接有一加紧爪17；前支架2、后支架211的两侧向内通过螺栓固定方式对称安装有数个用以调节海底管道24与导向架16之间的距离的导向架16；该导向架16中间设有一长形凹槽，两个螺栓161穿过长形凹槽将导向架16分别固定在前支架2和后支架211上，放松螺栓161，导向架可以左右滑动，导向架16前侧采用焊接方式安装有有导向板162，用以安装本发明时，给海底管道24导向。

液压夹紧机构包括：采用焊接方式相对安装在前支架2、后支架211的内横梁3两端的油缸固定座14、采用螺栓连接方式分别安装在油缸固定座14上的油缸15，其中，油缸15的伸缩杆分别与相对安装在两支杆1上的加紧爪17连接，夹紧爪17绕支杆1转动，支杆1的两端通过螺栓分别固定在前支架板、后支架211的两个半圆形板上，用以实现对海底管道24的抱紧。

如图2所示，同心定位装置6包括：通过螺栓连接方式分别固定在前支架2、后支架211上的固定座26，固定座26为框架结构；固定座26中安装有一丝杠25，丝杠25上安装有一螺母块27，螺母块27上通过螺栓安装有一支撑杆28，该支撑杆28的顶端设有一夹紧块29，该夹紧块29上采用粘接方式安装有一橡胶粘块30和托盘31，橡胶粘块30粘连在夹紧块29的一侧，托盘31的另一侧与支撑杆28螺纹连接，其主要是利用丝杠原理实现对支撑杆28长度调节，进而，实现与海底管道24的同心。

如图1所示,轴向位移机构包括：通过螺栓固定安装在前支架2上的上部马达5、通过螺栓固定安装在后支架211上部的轴承座132、安装在轴承座132内部的滚动轴承131、分别安装在滚动轴承131和上部马达5之间的丝杆13，设置在前、后支架(2，211)之间、并与海底管道24配合的第二半圆形框架结构，第二半圆形框架结构包括：通过螺栓7连接方式相对设置的前上固定板8和后固定板11，其中，后固定板11上通过螺栓连接方式安装有一前下固定板9，前下固定板9位于前上固定板8的下面，且前下固定板9和前上固定板8之间形成有一槽状滑道；后固定板11的顶部采用焊接方式安装有丝杆螺母10、丝杆螺母10两边对称焊接有导向管19。

上述导向管19是采用焊接方式安装在前上固定板8和后固定板11上的，导向杆12穿过导向管19，两者之间是滑动关系。

上述导向杆12穿过导向管19；丝杆螺母10与丝杆13配合形成丝杠结构，丝杆13两端分别安装在滚动轴承131和上部马达5之间，上部马达带动丝杆13旋转，丝杆13和丝杆螺母10通过丝杠原理带动第二半圆形框架结构沿导向杆12做轴向运动。

如图1，图3所示：周向旋转机构包括：对称安装在第二半圆形框架结构中后固定板11上的下部马达18、安装在下部马达18上的小齿轮32、通过螺栓连接方式均匀地连接在第二半圆形框架结构中后固定板11和前下固定板9上的数个滚轮20、通过螺栓连接方式安装在数个滚轮20外侧的大齿轮22、安装在后固定板11上的上压板39，其中，下部马达18位于后固定板11和后支架211之间；大齿轮22通过螺栓连接在下压板33上，且位于上压板39的下面，并随大齿轮22沿滚轮20一块转动；下压板33的两侧分别安装有检测头固定装置21，大齿轮22、下压板33、检测头固定装置21在小齿轮32的带动沿滚轮20做周向旋转运动；后固定板11上安装有一计数装置，计数装置设有：传感器40、传感器40的一侧与计数齿轮38相连，计数齿轮38与传动齿轮37啮合，传动齿轮37又与小齿轮32啮合；传感器40的另一侧通过信号线与信号处理装置连接，传感器40通过感应、记录计数齿轮38的旋转圈数，传动齿轮37将小齿轮32的转速传递给计数齿轮38，从而，使操作人员准确知道检测头固定装置的旋转角度。

上述检测头固定装置21是由弧形底座36、固定块35、检测头固定座34、检测头23连接组成，其中，弧形底座36是固定在下压板33的两侧，弧形底座36上安装固定块35，固定块35的中部设有一孔，孔内采用活动配合方式安装有一滑动块，滑动块的一端安装有检测头固定座34，检测头23固定在检测头固定座34上，检测头固定座34通过滑动块在固定块35内的水平滑动，用以调节检测头23与海底管道24的距离。

如图1所示，使用时，启动油缸15动作，并带动夹紧爪17绕支杆1旋转，完成抱紧海底管道24功能，调节同心定位装置6，完成本实用新型与海底管道24的同心调节；然后，启动上部马达5动作，使轴向位移机构和周向旋转机构沿海底管道24作轴向运动，当运动到设定位置后，下部马达18开启，并带动旋转机构沿海底管道24作周向旋转运动，从而，实现检测头对海底管道24的全覆盖。

上述油缸、马达、传感器、检测头为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种海底管道的三维测量装置，其特征在于：包括：一主体支架、对称设置在主体支架上的液压夹紧机构、同心定位装置(6)、轴向位移机构、周向旋转机构，其中，主体支架包括：前支架(2)、后支架(211)、将前支架(2)、后支架(211)对称连接在一起的导向杆(12)；且该前支架(2)、后支架(211)构成为与海底管道配合的第一半圆形框架结构；前支架(2)、后支架(211)之间的支杆(1)上枢接有一加紧爪(17)；前支架(2)、后支架(211)的两侧向内对称安装有数个用以调节海底管道(24)与导向架(16)之间的距离的导向架(16)；

液压夹紧机构包括：相对安装在前支架(2)、后支架(211)上的油缸(15)，该油缸(15)的伸缩杆分别与安装在支杆(1)上的加紧爪(17)连接，夹紧爪(17)绕支杆(1)转动，支杆(1)的两端分别固定在前支架板、后支架(211)的两个半圆形板上，用以实现对海底管道(24)的抱紧；

同心定位装置(6)包括：分别固定在前支架(2)、后支架(211)上的固定座(26)，固定座(26)中安装有一丝杠(25)，丝杠(25)上安装有一螺母块(27)，螺母块(27)上安装有一支撑杆(28)，该支撑杆(28)的顶端设有一夹紧块(29)，该夹紧块(29)上安装有一托盘(31)，托盘(31)的另一侧与支撑杆(28)连接，通过对支撑杆(28)长度调节实现与海底管道(24)的同心；

轴向位移机构包括：固定在前支架(2)上的上部马达(5)、安装在后支架(211)上部的轴承座(132)、安装在轴承座(132)内部的滚动轴承(131)、分别安装在滚动轴承(131)和上部马达(5)之间的丝杆(13)，设置在前、后支架(2，211)之间、并与海底管道(24)配合的第二半圆形框架结构；

周向旋转机构包括：对称安装在第二半圆形框架结构上的下部马达(18)、安装在下部马达(18)上的小齿轮(32)、均匀地连接在第二半圆形框架结构上的数个滚轮(20)、安装在数个滚轮(20)外侧的大齿轮(22)、安装在第二半圆形框架结构上的上压板(39)，下部马达(18)随大齿轮(22)沿滚轮(20)一块转动；第二半圆形框架结构上安装有检测头固定装置(21)，大齿轮(22)、检测头固定装置(21)在小齿轮(32)的带动沿滚轮(20)做周向旋转运动；第二半圆形框架结构上还安装有一计数装置。

2.根据权利要求1所述的海底管道的三维测量装置，其特征在于：所述主体支架中的前支架(2)、后支架(211)分别为两个呈对称设置半圆形板，两个呈对称设置半圆形板之间分别对称连接有内横梁(3)、支杆(1)。

3.根据权利要求1所述的海底管道的三维测量装置，其特征在于：所述导向架(16)中间设有一长形凹槽，两个螺栓(161)穿过长形凹槽将导向架(16)分别固定在前支架(2)和后支架(211)上，放松螺栓(161)，导向架可以左右滑动，导向架(16)前侧安装有导向板(162)，用以给海底管道(24)导向。

4.根据权利要求1所述的海底管道的三维测量装置，其特征在于：所述前支架(2)、后支架(211)的内横梁(3)两端相对安装有油缸固定座(14)、油缸(15)安装在油缸固定座(14)上。

5.根据权利要求1所述的海底管道的三维测量装置，其特征在于：所述检测头固定装置(21)是由弧形底座(36)、固定块(35)、检测头固定座(34)、检测头(23)连接组成，其中，弧形底座(36)是固定在下压板(33)的两侧，弧形底座(36)上安装固定块(35)，固定块(35)的中部设有一孔，孔内配合安装有一滑动块，滑动块的一端安装有检测头固定座(34)，检测头(23)固定在检测头固定座(34)上，检测头固定座(34)通过滑动块在固定块(35)内的水平滑动，用以调节检测头(23)与海底管道(24)的距离。

6.根据权利要求1所述的海底管道的三维测量装置，其特征在于：所述同心定位装置中的固定座(26)为框架结构；夹紧块(29)上安装有一橡胶粘块(30)，且该橡胶粘块(30)粘连在夹紧块(29)的一侧。

7.根据权利要求1所述的海底管道的三维测量装置，其特征在于：所述计数装置设有：传感器(40)、传感器(40)的一侧与计数齿轮(38)相连，计数齿轮(38)与传动齿轮(37)啮合，传动齿轮(37)又与小齿轮(32)啮合；传感器(40)的另一侧通过信号线与信号处理装置连接，传感器(40)通过感应、记录计数齿轮(38)的旋转圈数，传动齿轮(37)将小齿轮(32)的转速传递给计数齿轮(38)，从而，使操作人员准确知道检测头固定装置的旋转角度；计数装置位于后固定板(11)上。

8.根据权利要求1所述的海底管道的三维测量装置，其特征在于：所述第二半圆形框架结构包括：相对设置的前上固定板(8)和后固定板(11)，其中，后固定板(11)上安装有一前下固定板(9)，前下固定板(9)位于前上固定板(8)的下面，且前下固定板(9)和前上固定板(8)之间形成有一槽状滑道；后固定板(11)的顶部安装有丝杆螺母(10)、丝杆螺母(10)两边对称连接有导向管(19)；且下部马达(18)位于后固定板(11)和后支架(211)之间；大齿轮(22)连接在下压板(33)上，且位于上压板(39)的下面，随大齿轮(22)沿滚轮(20)一块转动；且检测头固定装置(21)位于下压板(33)的两侧，下压板(33)、在小齿轮(32)的带动沿滚轮(20)做周向旋转运动。

9.根据权利要求8所述的海底管道的三维测量装置，其特征在于：所述导向管(19)是安装在前上固定板(8)和后固定板(11)上的，导向杆(12)穿过导向管(19)，两者之间是滑动关系。

10.根据权利要求1所述的海底管道的三维测量装置，其特征在于：所述导向杆(12)穿过导向管(19)；丝杆螺母(10)与丝杆(13)配合形成丝杠结构，丝杆(13)两端分别安装在滚动轴承(131)和上部马达(5)之间，上部马达带动丝杆(13)旋转，丝杆(13)和丝杆螺母(10)通过丝杠原理带动第二半圆形框架结构沿导向杆(12)做轴向运动。