CN110539846A - 重力基座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重力基座，该重力基座包括：第一配重块；第一框架，设置有第一容纳空间，所述第一容纳空间用于容置所述第一配重块；第二配重块；第二框架，设置有第二容纳空间，所述第二容纳空间用于容置所述第二配重块；当所述重力基座需要增加重力时，所述第二框架能够叠置在所述第一框架上，当所述重力基座不需要增加重力时，所述第二框架能够离开所述第一框架。通过这种方式，本发明能够实现重力基座的可调载，为避免重力基座受限于作业船舶的吊装能力提供技术支持。

Description

重力基座

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种重力基座。

背景技术

海上浮式生产设施系泊系统通常由浮筒和多条(一般8到12条)锚链组成，锚链的近水面端连接至浮筒底面，锚链在海床的一端则通过锚固定于海床上。

在海洋工程中进行系泊系统浮筒的拆除或安装工作，需要拆除浮筒和锚链及软管之间的连接，或安装新浮筒及锚链，都需要将浮筒下沉至水深较大的位置，这个下放过程需要用到大型重力基座。重力基座的下放通常用作业船舶的吊机完成。

但是，作业船舶的吊装能力是有限的，而且海况对作业船舶的吊装能力也有影响，这使得大型重力基座不能一次性吊装下放至海床。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种重力基座，能够实现重力基座的可调载，为避免重力基座受限于作业船舶的吊装能力提供技术支持。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种重力基座，所述重力基座包括：第一配重块；第一框架，设置有第一容纳空间，所述第一容纳空间用于容置所述第一配重块；第二配重块；第二框架，设置有第二容纳空间，所述第二容纳空间用于容置所述第二配重块；当所述重力基座需要增加重力时，所述第二框架能够叠置在所述第一框架上，当所述重力基座不需要增加重力时，所述第二框架能够离开所述第一框架。

其中，所述第一框架的尺寸大于所述第二框架的尺寸，所述第一框架还设置有第三容纳空间，所述第三容纳空间位于所述第一容纳空间的正上方，所述第三容纳空间用于容置所述第二框架。

其中，所述重力基座还包括限位装置，所述限位装置用于限制所述第二框架在所述第一框架内移动。

其中，所述限位装置包括：多个第一套筒，分别设置在所述第一框架的所述第三容纳空间的四周；多个第二套筒，分别设置在所述第二框架的四周，且分别与多个所述第一套筒的位置对应，当所述第二框架容置在所述第三容纳空间后，多个所述第二套筒能够分别与多个所述第一套筒保持同轴心；多个遥控水下机器人可操作的限位销轴，所述遥控水下机器人操作之前，每个所述限位销轴能够分别提前安装在每个所述第一套筒内，当所述第二框架容置在所述第三容纳空间后，每个所述限位销轴在所述遥控水下机器人的操作下能够分别插入每个所述第二套筒内，以使所述第一套筒与所述第二套筒连接，进而限制所述第二框架的位移。

其中，每个所述第一套筒的筒壁上设置有相互贯通的第一槽口、第二槽口以及第三槽口，所述第一槽口和所述第三槽口分别位于所述第二槽口两个相对的两端；每个所述限位销轴包括：圆筒体；锥形头，设置在所述圆筒体的第一端；操作手柄，设置在所述圆筒体与所述第一端相对的第二端，以供所述遥控水下机器人操作；圆钢凸起，分别对称设置在所述圆筒体的第二端的侧壁上；无操作时，所述限位销轴的所述圆钢凸起位于所述第一套筒的所述第一槽口中，在操作下，所述限位销轴的所述圆钢凸起转入至所述第二槽口中，并在所述第二槽口中移动，当所述限位销轴的所述锥形头和所述圆筒体插入至所述第二套筒内时，所述限位销轴的所述圆钢凸起转入至所述第三槽口中，以使所述第一套筒与所述第二套筒限位锁死。

其中，所述重力基座还包括：操作扶手，设置在所述第一框架上靠近所述第一套筒的位置，以供所述遥控水下机器人操作。

其中，所述重力基座还包括：多个导向柱，分别间隔设置在所述第一框架的上端，以辅助引导所述第二框架进入所述第三容纳空间。

其中，所述重力基座还包括：多个第一吊耳，分别间隔设置在所述第一框架上；多个第二吊耳，分别间隔设置在所述第二框架上。

其中，所述第一配重块为多个第一标准配重块，所述第一容纳空间中容置的所述第一标准配重块的数量能够调整；所述第二配重块为多个第二标准配重块，所述第二容纳空间中容置的所述第二标准配重块的数量能够调整。

其中，所述重力基座还包括：多块限位块，分别固定设置在多个所述第一标准配重块的周围，以固定所述第一标准配重块。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明重力基座包括：第一配重块、第一框架、第二配重块以及第二框架，第一框架设置有第一容纳空间，第一容纳空间用于容置第一配重块；第二框架设置有第二容纳空间，第二容纳空间用于容置第二配重块；当重力基座需要增加重力时，第二框架能够叠置在第一框架上，当重力基座不需要增加重力时，第二框架能够离开第一框架。由于第二框架能够叠置在第一框架上，也能够离开第一框架，第二框架与第一框架可分割，第二框架叠置在第一框架上时可增加重力基座的重力，第二框架与第一框架分离时可减少重力基座的重力，通过这种方式，能够实现重力基座的可调载；且使用方便灵活，第一框架和第二框架分体设计制作，能有效提高施工效率，为避免重力基座受限于作业船舶的吊装能力提供技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明重力基座一实施例的结构示意图；

图2是图1中第一框架的结构示意图；

图3是图1中第二框架的结构示意图；

图4是本发明重力基座中第一框架的第一套筒的筒壁上设置的槽口一实施例的结构示意图；

图5是与图4匹配的限位销轴的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合参见图1、图2以及图3，图1是本发明重力基座一实施例的结构示意图，图2是图1中第一框架的结构示意图，图3是图1中第二框架的结构示意图。

该重力基座包括：第一配重块111、第一框架10、第二配重块112以及第二框架20。第一框架10设置有第一容纳空间(图未示出)，第一容纳空间用于容置第一配重块111；第二框架20设置有第二容纳空间(图未示出)，第二容纳空间用于容置第二配重块112；当重力基座需要增加重力时，第二框架20能够叠置在第一框架10上，当重力基座不需要增加重力时，第二框架20能够离开第一框架10。

在本实施例中，第一框架10和第二框架20的形状不做限定，可以根据具体的应用场景设计具体的形状；实际应用中比较多见的是方形，例如长方形、正方形，等等；其材料多采用耐用耐磨的材料，例如钢铁；第一框架10与第二框架20的尺寸不做限定，只要第二框架20能够叠置在第一框架10上即可。为了节省成本，在实际应用中，第一框架10和第二框架20可以采用拼接方式形成，例如：采用钢材焊接成镂空的框架(如图1-3所示)。

配重块是用于增加自身重量来保持平衡的重物，其材料可以是钢铁，也可以采用废弃的钢板和水泥块等材料。第一配重块111和第二配重块112的数量根据实际应用可以是一个，也可以是多个；第一配重块111和第二配重块112可以分别是多个不同规格的标准配重块，也可以分别是多个同样规格的标准配重块，具体可根据实际应用配置。

如果第一框架10容纳第一配重块111后，重力基座的重力可以满足实际需求，则不需要叠加第二框架20及其第二配重块112，如果第一框架10容纳第一配重块111后，重力基座的重力不满足实际需求，还需要增加重力，则可以叠加第二框架20及其第二配重块112。因此，第一框架10与第二框架20之间并不是固定连接，而是可连接可分开，即第一框架10与第二框架20之间不焊接，不是一个不可分割的整体。

本发明实施例的重力基座包括：第一配重块111、第一框架10、第二配重块112以及第二框架20，第一框架10设置有第一容纳空间，第一容纳空间用于容置第一配重块111；第二框架20设置有第二容纳空间，第二容纳空间用于容置第二配重块112；当重力基座需要增加重力时，第二框架20能够叠置在第一框架10上，当重力基座不需要增加重力时，第二框架20能够离开第一框架10。由于第二框架20能够叠置在第一框架10上，也能够离开第一框架10，第二框架20与第一框架10可分割，第二框架20叠置在第一框架10上时可增加重力基座的重力，第二框架20与第一框架10分离时可减少重力基座的重力，通过这种方式，能够实现重力基座的可调载；且使用方便灵活，第一框架10和第二框架20分体设计制作，能有效提高施工效率。

另外，在实际制作时，重力基座的主体结构第一框架10和第二框架20均能够通过普通钢材加工焊接而成，重力基座的填充部分第一配重块111和第二配重块112可以利用废弃的钢板和水泥块等材料填充；通过这种方式，能够使重力基座的制作简单，成本低。

另外，该重力基座能够实现可调载，因此可多次重复使用，可根据不同工程项目的需要调整重力基座的总重量，总重调整范围大；将第一配重块111和第二配重块112分别设计成不同规格的标准配重块，还能够实现重力基座总重量的精细化调整。

而且，由于重力基座和第二框架20分体设计，水下作业时，第一阶段施工结束后将重力基座的第一框架10及其内的第一配重块111存放海床，回收重力基座的第二框架20及其内的第二配重块112；第二阶段施工时再次下放第二框架20及其内的第二配重块112至第一框架10内，从而易于定位下放位置。

在一实施例中，第一框架10的尺寸大于第二框架20的尺寸，第一框架10还设置有第三容纳空间(图未示出)，第三容纳空间位于第一容纳空间的正上方，第三容纳空间用于容置第二框架20。

由于第一框架10的尺寸大于第二框架20的尺寸，第一框架10的空间还可以将第二框架20容置，需要说明的是，第一框架10的空间可以完全容纳第二框架20，即第二框架20完全在第一框架10内，第一框架10的空间也可以部分容纳第二框架20，即一部分第二框架20在第一框架10内，另一部分第二框架20在第一框架10外。第一框架10与第二框架20的尺寸，具体可根据实际应用确定。通过这种方式，能够将第二框架20限制在第一框架10内，能够防止重力基座在作业的时候，第二框架20与第一框架10在四周方向脱离。

进一步，重力基座还包括限位装置，限位装置用于限制第二框架在第一框架内移动。虽然第一框架10的空间可以将第二框架20容置，将第二框架20从四周方向限制在第一框架10内，但是并不能完全限制第二框架20的移动，例如在上下方向第一框架10与第二框架20依然存在脱离的风险。限位装置能够限制第二框架20在第一框架10内移动，能够进一步防止第二框架20与第一框架10在上下方向的脱离。例如：在第二框架20与第一框架10对应的位置设置孔，通过螺栓连接第二框架20与第一框架10，实现对第二框架20的限制。

结合参见图1至图3，在一实施例中，限位装置包括：多个第一套筒13、多个第二套筒22以及多个遥控水下机器人(ROV，Remotely OperatedVehicle)可操作的限位销轴。

多个第一套筒13分别设置在第一框架10的第三容纳空间的四周；多个第二套筒22分别设置在第二框架20的四周，且分别与多个第一套筒13的位置对应，当第二框架20容置在第三容纳空间后，多个第二套筒22能够分别与多个第一套筒13保持同轴心。遥控水下机器人操作之前，每个限位销轴能够分别提前安装在每个第一套筒13内，当第二框架20容置在第三容纳空间后，每个限位销轴在ROV的操作下能够分别插入每个第二套筒22内，以使第一套筒13与第二套筒22连接，进而限制第二框架20的位移。

由于第二框架20容置在第一框架10之后，第二框架20上的第二套筒22能够分别与第一框架10上的第一套筒13保持同轴心，使得提前安装在第一套筒13内限位销轴在操作下能够插入第二套筒22内，从而使第一套筒13与第二套筒22连接，进一步限制第二套筒22在四周以及上下方向上的位移。

结合参见图4和图5，在一实施例中，每个第一套筒13的筒壁上设置有相互贯通的第一槽口131、第二槽口132以及第三槽口133，第一槽口131和第三槽口133分别位于第二槽口132两个相对的两端。第一槽口131、第二槽口132以及第三槽口133可以共同形成“工”字型的槽口、半“工”字型的槽口(如图4所示)、“Z”字型的槽口，等等。

每个限位销轴包括：圆筒体30、锥形头31、操作手柄32以及圆钢凸起33。锥形头31设置在圆筒体30的第一端；操作手柄32设置在圆筒体30与第一端相对的第二端，以供遥控水下机器人操作；圆钢凸起33分别对称设置在圆筒体30的第二端的侧壁上。无操作时，限位销轴的圆钢凸起33位于第一套筒13的第一槽口131中，在操作下，限位销轴的圆钢凸起33转入至第二槽口132中，并在第二槽口132中移动，当限位销轴的锥形头31和圆筒体30插入至第二套筒22内时，限位销轴的圆钢凸起33转入至第三槽口133中，以使第一套筒13与第二套筒22限位锁死。

本实施方式的限位销轴，锥形头31在操作下能够准确快速进入第二套筒22，圆筒体30与第一套筒13以及第二套筒22的形状匹配，使第一套筒13与第二套筒22连接更加稳固，圆钢凸起33能够限制限位销轴在槽口中的定位，操作手柄32方便ROV的操作，例如限位销轴的转向，限位销轴的移动，等等。

结合参见图1和图2，在一实施例中，重力基座还包括：操作扶手14，操作扶手14设置在第一框架10上靠近第一套筒13的位置，以供遥控水下机器人操作。具体地，第一框架10四周焊接有ROV操作扶手14结构，在ROV的操作过程中，ROV的定位机械手可以紧握ROV操作扶手14，方便ROV操作。

结合参见图1和图2，在一实施例中，重力基座还包括：多个导向柱15，多个导向柱15分别间隔设置在第一框架10的上端，以辅助引导第二框架20进入第三容纳空间。例如，如果第一框架10是通过钢铁支架焊接的方式形成，则可以在第一框架10的上端，使四周竖直的钢铁支架向远离第三容纳空间的方向延伸即可；或者，在四周竖直的钢铁支架顶端朝远离第三容纳空间的方向另外焊接钢铁支架即可；等等。

结合参见图1、图2以及图3，在一实施例中，重力基座还包括：多个第一吊耳11和多个第二吊耳21；多个第一吊耳11分别间隔设置在第一框架10上；多个第二吊耳21分别间隔设置在第二框架20上。第一吊耳11和第二吊耳21的作用是方便与外界的索具连接，从而对重力基座实现吊装。

其中，第一配重块111为多个第一标准配重块111，第一容纳空间101中容置的第一标准配重块111的数量能够调整；通过这种方式，能够实现重力基座只有第一框架10时载重的精细可调。第二配重块112为多个第二标准配重块112，第二容纳空间中容置的第二标准配重块112的数量能够调整；通过这种方式，能够实现重力基座叠置第二框架20时载重的精细可调。

进一步，在一实施例中，重力基座还包括：多块限位块12，多块限位块12分别固定设置在多个第一标准配重块111的周围，以固定第一标准配重块111。

下面以在海洋工程水下施工作业的场景为例，来详细说明本发明的重力基座的具体应用。

施工开始前，将多块第一标准配重块111装载于第一框架10中，第一标准配重块111放置一层，每个第一标准配重块111的尺寸高度需要保证全部相同，使得第一标准配重块层的上表面完全水平。第一标准配重块层就位后，四周焊接限位板12，固定第一标准配重块111。

第一框架10的四个第一吊耳11上连接四腿索具，四腿索具连接至作业船舶的吊机，操作船舶吊机将第一框架10缓慢下放至海床上的设计位置。

施工前按设计要求在第二框架20中装载第二标准配重块112，吊装前将第二框架20的四个第二吊耳21连接四腿索具，四腿索具连接至船舶吊机和浮筒的底部。用船舶吊机将第二框架20吊装下放至水下，浮筒受装载有第二标准配重块112的第二框架20的下沉力，也随之下沉，接近海床面时，调整第二框架20的位置，准备下放装满第二标准配重块112的第二框架20。

继续下放第二框架20至第一框架10的上端，两者开始接触时，第一框架10上部的导向柱15辅助第二框架20下放。

继续下放第二框架20，最终使第二框架20就位于第一框架10内，第二框架20就位后，第一框架10周围的四个第一套筒13和第二框架20周围的四个第二套筒22保持同轴心，水下施工的ROV使用机械手将已装配于第一框架10第一套筒13中的ROV操作的限位销轴插入到第二框架20第二套筒22中并锁死，限制装载有第二标准配重块112的第二框架20的位移。

其中ROV操作的限位销轴在第一框架10的陆地预制过程中，预先装配至第一框架10的第一套筒13中。第一框架10的四周焊接有ROV操作扶手14，在ROV的操作过程中，定位机械手可以紧握ROV操作扶手14，方便ROV操作。

ROV操作的限位插销由锥形头31、圆筒体30、圆钢凸起33、操作手柄32等部分组成，锥形头31和圆筒体30可插入至第二框架20的第二套筒22中，圆钢凸起33与第一套筒13的槽口相配合，用于限位插销结构，操作手柄32可方便ROV机械手的操作。

最终重力基座在海床上就位，在这一过程中利用重力基座的重力和连接索具，将浮筒下沉至水下一定深度，可进行后续施工。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种重力基座，其特征在于，所述重力基座包括：

第一配重块；

第一框架，设置有第一容纳空间，所述第一容纳空间用于容置所述第一配重块；

第二配重块；

第二框架，设置有第二容纳空间，所述第二容纳空间用于容置所述第二配重块；

当所述重力基座需要增加重力时，所述第二框架能够叠置在所述第一框架上，当所述重力基座不需要增加重力时，所述第二框架能够离开所述第一框架。

2.根据权利要求1所述的重力基座，其特征在于，所述第一框架的尺寸大于所述第二框架的尺寸，所述第一框架还设置有第三容纳空间，所述第三容纳空间位于所述第一容纳空间的正上方，所述第三容纳空间用于容置所述第二框架。

3.根据权利要求2所述的重力基座，其特征在于，所述重力基座还包括限位装置，所述限位装置用于限制所述第二框架在所述第一框架内移动。

4.根据权利要求3所述的重力基座，其特征在于，所述限位装置包括：

多个第一套筒，分别设置在所述第一框架的所述第三容纳空间的四周；

多个第二套筒，分别设置在所述第二框架的四周，且分别与多个所述第一套筒的位置对应，当所述第二框架容置在所述第三容纳空间后，多个所述第二套筒能够分别与多个所述第一套筒保持同轴心；

多个遥控水下机器人可操作的限位销轴，所述遥控水下机器人操作之前，每个所述限位销轴能够分别提前安装在每个所述第一套筒内，当所述第二框架容置在所述第三容纳空间后，每个所述限位销轴在所述遥控水下机器人的操作下能够分别插入每个所述第二套筒内，以使所述第一套筒与所述第二套筒连接，进而限制所述第二框架的位移。

5.根据权利要求4所述的重力基座，其特征在于，每个所述第一套筒的筒壁上设置有相互贯通的第一槽口、第二槽口以及第三槽口，所述第一槽口和所述第三槽口分别位于所述第二槽口两个相对的两端；每个所述限位销轴包括：

圆筒体；

锥形头，设置在所述圆筒体的第一端；

操作手柄，设置在所述圆筒体与所述第一端相对的第二端，以供所述遥控水下机器人操作；

圆钢凸起，分别对称设置在所述圆筒体的第二端的侧壁上；

无操作时，所述限位销轴的所述圆钢凸起位于所述第一套筒的所述第一槽口中，在操作下，所述限位销轴的所述圆钢凸起转入至所述第二槽口中，并在所述第二槽口中移动，当所述限位销轴的所述锥形头和所述圆筒体插入至所述第二套筒内时，所述限位销轴的所述圆钢凸起转入至所述第三槽口中，以使所述第一套筒与所述第二套筒限位锁死。

6.根据权利要求4所述的重力基座，其特征在于，所述重力基座还包括：

操作扶手，设置在所述第一框架上靠近所述第一套筒的位置，以供所述遥控水下机器人操作。

7.根据权利要求2所述的重力基座，其特征在于，所述重力基座还包括：

多个导向柱，分别间隔设置在所述第一框架的上端，以辅助引导所述第二框架进入所述第三容纳空间。

8.根据权利要求1所述的重力基座，其特征在于，所述重力基座还包括：

多个第一吊耳，分别间隔设置在所述第一框架上；

多个第二吊耳，分别间隔设置在所述第二框架上。

9.根据权利要求1所述的重力基座，其特征在于，所述第一配重块为多个第一标准配重块，所述第一容纳空间中容置的所述第一标准配重块的数量能够调整；所述第二配重块为多个第二标准配重块，所述第二容纳空间中容置的所述第二标准配重块的数量能够调整。

10.根据权利要求9所述的重力基座，其特征在于，所述重力基座还包括：

多块限位块，分别固定设置在多个所述第一标准配重块的周围，以固定所述第一标准配重块。