CN108382533A - 一种海洋铺管系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械技术领域，涉及一种海洋铺管系统，其解决了现有海洋铺管系统的通用性较差等问题。海洋铺管系统包括船体、上管架和下管架，上管架的上端固定于船体上，上管架的下端连接有可伸缩的钢管，钢管的下端与下管架的上端相连通，且两者转动配合，下管架的下端设置有吊点，船体上设置有与吊点相连接的卷扬机。本发明具有通用性好等优点。

Description

一种海洋铺管系统
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种海洋铺管系统。
背景技术
深水铺管船(pipelaying vessel)是深水油气田开发建设的主要施工装备,它担负着浮式生产平台的安装、海底管线的铺设以及立管系统安装任务。随着世界海洋石油的大面积开发,对深水起重铺管船的需求量越来越大。随着世界海洋石油不断向深水发展,对深水起重铺管船的性能要求也越来越高。世界海洋石油工业的高速发展推动了深水起重铺管船的快速发展,也带动了起重铺管船装备的快速发展。
深水铺管方法主要有S形铺管法(S-lay)、J形铺管法(J-lay)、卷筒式铺管法(Reellay and Carousel lay)以及垂直铺管法(vert ical lay)。S-lay铺管时,管线在甲板或船舱内完成焊接和焊缝的防腐保温层/混凝土重力层施工,然后经过悬挂在船体外的托管架入水。托管架上的管线称为上弓段(overbend),托管架末端至海底的管线称为悬垂段(sagbend)。上弓段的曲线形状是受托管架的形状控制的,因此,是位移控制的。而悬垂段的曲线形状是张力和弯矩控制的,因此,是荷载控制的。上弓段和悬垂段的应变(应力)是S-lay的关键控制参数。
但是，通过检索，我国关于S-lay铺管的研究创新却很少。我国专利CN 206203727U公开了一种与桅柱式起重机配合的新型托管架起升结构，其中，两起升绞车固定在铺管作业线顶棚上部；起重机固定在艉部；起重机下部的底座筒体一侧安装A字架；两导向滑轮分别固定在底座筒体上部两侧；两升滑轮组一端分别固定在A字架的臂头顶部两侧，两升滑轮组一端分别固定在A字架的臂头顶部两侧，两起升滑轮另一端分别固定在需要起升的托管架中部两侧；两起升绞车的钢丝绳分别依次穿过两导向滑轮和两起升滑轮组并分别固定在A字架的臂头顶部两侧，操作两起升绞车放出或回收钢丝绳，通过滑轮转向作用，调整托管架相对于船体的角度。
上述结构虽然可以通过调整托管架相对于船体的角度，从而调节托管架的曲率半径。但实际使用时，根据水的深浅度不同，仅可调曲率半径的固定式托管架，不一定能满足需要，通用性仍存在不足。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种海洋铺管系统，本发明所要解决的技术问题是：如何提高本海洋铺管系统的通用性。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种海洋铺管系统，其特征在于，所述海洋铺管系统包括船体、上管架和下管架，所述上管架的上端固定于船体上，所述上管架的下端连接有可伸缩的钢管，所述钢管的下端与所述下管架的上端相连通，且两者转动配合，所述下管架的下端设置有吊点，所述船体上设置有与所述吊点相连接的卷扬机。
具体来说，所述卷扬机的卷筒上卷绕有钢丝绳，所述钢丝绳的一端固定在卷扬机的卷筒上，另外一端为活动端，所述船体上设置有吊架，吊架上设置有定滑轮，所述钢丝绳的活动端绕过定滑轮后和下管架上的吊点连接。
其工作原理如下：本海洋铺管系统在铺管时，管道可依次通过船体、上管架、钢管、下管架，从而到达海底实现铺管。并且，还可通过卷扬机的卷收钢丝绳使下管架相对于钢管摆动，调节两者之间的角度，即调节相对于船体的角度，从而调节整个托管架的曲率半径。并且，还可根据水的深浅度不同，通过钢管的伸缩，调节下管架与水底的距离，从而使本海洋铺管系统还可适应不同深浅度的水域，提高通用性。
在上述的一种海洋铺管系统中，所述钢管包括同轴设置的上管体和下管体，所述上管体固定于所述上管架上，所述上管体的下端处同轴转动设置有螺母，所述上管体上固定有能够带动该螺母转动的驱动源；所述下管体的外侧壁开设有与所述螺母螺旋配合的外螺纹，所述下管体的端部设置有沿自身长度方向设置的限位条，所述上管体的内侧壁开设有与所述限位条滑动配合的限位槽。驱动源转动，可带动螺母转动，由于下管体通过限位条与上管体上的限位槽配合，因此，可将自身的转动运动转化为直线运动，使自身相对上管体沿长度方向伸缩，从而调节钢管的整体长度。
在上述的一种海洋铺管系统中，所述驱动源包括固定于所述上管体外侧壁上的电机，所述电机的输出端连接有主动齿轮，所述螺母的外侧壁固定有与所述主动齿轮相啮合的从动齿轮；所述螺母与上管体之间还设置有轴承，所述轴承的外圈与所述上管体的下端部相固连，所述轴承的内圈与所述螺母相固连。螺母与上管体之间设置有轴承，即可实现螺母的安装；电机转动可带动主动齿轮转动，进而通过从动齿轮带动螺母转动，最终带动下管体相对上管体沿竖直方向伸缩。
在上述的一种海洋铺管系统中，所述电机为防水电机。
在上述的一种海洋铺管系统中，所述下管体的下端与所述下管架的上端之间设置有间歇转动装置。设计有间歇转动装置，可提高托管架的曲率半径调节精度。
在上述的一种海洋铺管系统中，所述间歇转动设置包括固定座、棘爪和棘轮，所述固定座固定于所述下管体的外侧壁上，所述棘轮转动设置于所述固定座的中心处，所述棘轮还通过连杆与所述下管架相固连；所述棘爪活动设置于所述固定座上且与所述棘轮相配合。设计棘轮棘爪机构，使得下管架可相对下管体间歇转动，提高托管架的曲率半径调节精度。
在上述的一种海洋铺管系统中，所述固定座上开设有滑槽，所述棘爪滑动设置于该滑槽内，所述棘爪的内端通过压簧与所述滑槽的底部相连接，所述棘爪的外端与所述棘轮相配合。
在上述的一种海洋铺管系统中，所述下管体的下端与所述下管架的上端之间通过波纹软管相连通。由于下管体与下管架需要相对调节，设计有波纹软管后，可保证管道能够顺畅铺放。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本海洋铺管系统在铺管时，管道可依次通过船体、上管架、钢管、下管架，从而到达海底实现铺管。并且，还可通过卷扬机卷收钢丝绳使下管架相对于钢管摆动，调节两者之间的角度，即调节相对于船体的角度，从而调节整个托管架的曲率半径；
2、本海洋铺管系统可根据水的深浅度不同，通过钢管的伸缩，调节下管架与水底的距离，从而使本海洋铺管系统还可适应不同深浅度的水域，提高通用性；
3、下管体的下端与所述下管架的上端之间设置有间歇转动装置，可提高托管架的曲率半径调节精度。
附图说明
图1是本海洋铺管系统的轴测图。
图2是图1其中一部分的局部放大图。
图3是图1另一部分的局部放大图。
图4是上管体与下管体的配合图。
图中，1、船体；2、上管架；3、下管架；4、钢管；5、卷扬机；5a、钢丝绳；5b、吊架；5c、定滑轮；6、上管体；7、下管体；8、螺母；9、限位槽；10、电机；11、主动齿轮；12、从动齿轮；13、轴承；14、固定座；15、棘爪；16、棘轮；17、连杆；18、滑槽；19、压簧；20、波纹软管；；21、限位条。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本海洋铺管系统包括船体1、上管架2和下管架3，上管架2的上端固定于船体1上，上管架2的下端连接有可伸缩的钢管4，钢管4的下端与下管架3的上端相连通，且两者转动配合，下管架3的下端设置有吊点，船体1上设置有与吊点相连接的卷扬机5。
具体来说，所述卷扬机5的卷筒上卷绕有钢丝绳5a，所述钢丝绳5a的一端固定在卷扬机5的卷筒上，另外一端为活动端，所述船体1上设置有吊架5b，吊架5b上设置有定滑轮5c，所述钢丝绳5a的活动端绕过定滑轮5c后和下管架3上的吊点连接。
具体来说，所述吊点是眼板。
本实施例中，如图2、图4所示，钢管4包括同轴设置的上管体6和下管体7，上管体6固定于上管架2上，上管体6的下端处同轴转动设置有螺母8，上管体6上固定有能够带动该螺母8转动的驱动源；下管体7的外侧壁开设有与螺母8螺旋配合的外螺纹，下管体7的端部设置有沿自身长度方向设置的限位条21，上管体6的内侧壁开设有与限位条21滑动配合的限位槽9。具体来讲，本实施例中，驱动源包括固定于上管体6外侧壁上的电机10，电机10的输出端连接有主动齿轮11，螺母8的外侧壁固定有与主动齿轮11相啮合的从动齿轮12；螺母8与上管体6之间还设置有轴承13，轴承13的外圈与上管体6的下端部相固连，轴承13的内圈与螺母8相固连。作为优选，电机10为防水电机。
如图1、图3所示，下管体7的下端与下管架3的上端之间设置有间歇转动装置。具体来讲，间歇转动设置包括固定座14、棘爪15和棘轮16，固定座14固定于下管体7的外侧壁上，棘轮16转动设置于固定座14的中心处，棘轮16还通过连杆17与下管架3相固连；棘爪15活动设置于固定座14上，且与棘轮16相配合。固定座14上开设有滑槽18，棘爪15滑动设置于该滑槽18内，棘爪15的内端通过压簧19与滑槽18的底部相连接，棘爪15的外端与棘轮16相配合。下管体7的下端与下管架3的上端之间通过波纹软管20相连通。
本发明的工作原理如下：本海洋铺管系统在铺管时，管道可依次通过船体、上管架、钢管、下管架，从而到达海底实现铺管。并且，还可通过卷扬机卷收钢丝绳使下管架相对于钢管摆动，调节两者之间的角度，即调节相对于船体的角度，从而调节整个托管架的曲率半径。并且，还可根据水的深浅度不同，通过钢管的伸缩，调节下管架与水底的距离，从而使本海洋铺管系统还可适应不同深浅度的水域，提高通用性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种海洋铺管系统，其特征在于，所述海洋铺管系统包括船体(1)、上管架(2)和下管架(3)，所述上管架(2)的上端固定于船体(1)上，所述上管架(2)的下端连接有可伸缩的钢管(4)，所述钢管(4)的下端与所述下管架(3)的上端相连通，且两者转动配合，所述下管架(3)的下端设置有吊点，所述船体(1)上设置有与所述吊点相连接的卷扬机(5)。
2.根据权利要求1所述的海洋铺管系统，其特征在于，所述钢管(4)包括同轴设置的上管体(6)和下管体(7)，所述上管体(6)固定于所述上管架(2)上，所述上管体(6)的下端处同轴转动设置有螺母(8)，所述上管体(6)上固定有能够带动该螺母(8)转动的驱动源；所述下管体(7)的外侧壁开设有与所述螺母(8)螺旋配合的外螺纹，所述下管体(7)的端部设置有沿自身长度方向设置的限位条(21)，所述上管体(6)的内侧壁开设有与所述限位条(21)滑动配合的限位槽(9)。
3.根据权利要求2所述的海洋铺管系统，其特征在于，所述驱动源包括固定于所述上管体(6)外侧壁上的电机(10)，所述电机(10)的输出端连接有主动齿轮(11)，所述螺母(8)的外侧壁固定有与所述主动齿轮(11)相啮合的从动齿轮(12)；所述螺母(8)与上管体(6)之间还设置有轴承(13)，所述轴承(13)的外圈与所述上管体(6)的下端部相固连，所述轴承(13)的内圈与所述螺母(8)相固连。
4.根据权利要求3所述的海洋铺管系统，其特征在于，所述电机(10)为防水电机。
5.根据权利要求4所述的海洋铺管系统，其特征在于，所述下管体(7)的下端与所述下管架(3)的上端之间设置有间歇转动装置。
6.根据权利要求5所述的海洋铺管系统，其特征在于，所述间歇转动设置包括固定座(14)、棘爪(15)和棘轮(16)，所述固定座(14)固定于所述下管体(7)的外侧壁上，所述棘轮(16)转动设置于所述固定座(14)的中心处，所述棘轮(16)还通过连杆(17)与所述下管架(3)相固连；所述棘爪(15)活动设置于所述固定座(14)上且与所述棘轮(16)相配合。
7.根据权利要求6所述的海洋铺管系统，其特征在于，所述固定座(14)上开设有滑槽(18)，所述棘爪(15)滑动设置于该滑槽(18)内，所述棘爪(15)的内端通过压簧(19)与所述滑槽(18)的底部相连接，所述棘爪(15)的外端与所述棘轮(16)相配合。
8.根据权利要求7所述的海洋铺管系统，其特征在于，所述下管体(7)的下端与所述下管架(3)的上端之间通过波纹软管(20)相连通。
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