CN110834705B - 一种海底抓缆装置及抓缆方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海底抓缆装置，包括机架，在机架上设有配重装置，在机架与配重装置之间设有顶部动力缸，顶部动力缸包括顶部有杆腔和顶部无杆腔；在机架上设有抓取装置和驱动抓取装置的底部动力缸，底部动力缸包括底部有杆腔和底部无杆腔，顶部无杆腔与底部无杆腔相通；顶部有杆腔与底部有杆腔相通，该方案，提升配重装置，底部动力缸驱动抓取装置闭合，兜住缆绳，再提升机架，将缆绳从海底的沟槽中捞出，该方案结构简单紧凑，操作简单，打捞的效果好；本发明提供的抓缆方法，只需要操作总体升降钢丝绳和配重装置升降钢丝绳即可对埋在海底的缆绳进行打捞，操作简单，打捞效果好。

Description

一种海底抓缆装置及抓缆方法

技术领域

本发明涉及海底打捞设备技术领域，具体涉及一种海底抓缆装置及抓缆方法。

背景技术

如今海底电缆和光缆的应用广泛，本方案中，电缆和光缆统称为缆绳，为了保护缆绳的安全，一般在铺设缆绳时会在海底挖沟，再将缆绳埋入沟中，由于缆绳自身的问题或外力的作用，缆绳有时会出现故障，需要维修，维修前先需要将缆绳从海底的沟槽中捞出。

在申请号为201110276763.5，授权公告日为2013.07.24的专利文件中公开了一种深海光缆海底剪切打捞装置，包括安装在装置框架上的剪切机构、握持机构、电子舱、液压系统以及两个辅接钢缆缆盘。通过尖叉锚齿将故障海缆导入剪切机构与握持机构中，通过剪切机构切断海缆，握持机构握紧海缆的两个断头；握持机构连接辅接钢缆缆盘中的钢缆，从而通过释放握持机构可将海缆的两个断头打捞出水面进行维修。电子舱与液压系统相连，用来向液压系统发送控制指令，从而由液压系统控制握持机构和剪切机构进行相应动作。该方案可在2000米深海底自动进行海缆剪切、双断头抓握、提升缆接续，且造价低、操作简单，解决了深海光缆打捞中，需进行多次断头打捞的难题，该方案适合深海缆绳的维修作业使用，该方案先将缆绳切断再进行打捞，但是维修缆绳时不是所有的缆绳都需要被切断再维修，另外该装置设置了剪切机构、握持机构、电子舱和液压系统，工作时，这些机构都需要潜入海底，由于海水具有较强的腐蚀性，为了保证装置能正常工作，这些装置都需要做防水、防腐、防撞处理，使得该装置结构复杂、造价高。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种海底抓缆装置，解决现有技术中的打捞装置潜入海底的部分需要设置复杂的机械结构、动力系统和控制装置的问题；该方案提供的一种海底抓缆方法，操作简单，打捞效果好。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种海底抓缆装置，包括机架，在机架上滑动地设有配重装置，在机架与配重装置之间设有顶部动力缸，顶部动力缸包括顶部有杆腔和顶部无杆腔；在配重装置的下方设有抓取装置，在机架上设有驱动抓取装置的底部动力缸，底部动力缸包括底部有杆腔和底部无杆腔，顶部无杆腔与底部无杆腔相通；顶部有杆腔与底部有杆腔相通；工作时，提升配重装置，压缩顶部动力缸，顶部动力缸的顶部无杆腔内的介质被输送到底部动力缸的底部无杆腔，底部动力缸的底部有杆腔内的介质被输送到顶部动力缸的顶部有杆腔，底部动力缸驱动抓取装置闭合。

以上设置，工作时，提升配重装置，压缩顶部动力缸，顶部动力缸的顶部无杆腔内的介质被输送到底部动力缸的底部无杆腔，底部动力缸的底部有杆腔内的介质被输送到顶部动力缸的顶部有杆腔，底部动力缸驱动抓取装置闭合，兜住缆绳，再提升机架，即可将缆绳从海底的沟槽中捞出，该方案不需要在抓缆装置潜入海底的部分设置复杂的机械结构、动力系统和控制装置，结构简单紧凑，操作简单，打捞的效果好。

进一步的，配重装置包括配重块；在机架上设有两条以上的导柱，在配重块上设有与导柱配合的导套，配重块由导柱和导套提供导向，运行平稳。

进一步的，在配重块的顶部设有动滑轮组；在机架的顶部设有与动滑轮组对应的定滑轮组，动滑轮组和定滑轮组的组合可节省钢丝绳的拉力。

进一步的，所述顶部动力缸为顶部液压缸，顶部液压缸的缸体与机架相连；顶部液压缸的活塞杆与配重块相连，顶部动力缸选用液压缸，液压缸工作可靠，通用性强，便于维修和更换。

进一步的，抓取装置包括通过左铰接轴铰接在机架上的左抓手和通过右铰接轴铰接在机架上的右抓手，左抓手与左铰接轴固定连接；右抓手与右铰接轴固定连接，左抓手与右抓手相对设置，相对设置左抓手和右抓手，当左抓手和右抓手合拢时，形成合围姿势，能可靠兜住缆绳。

进一步的，所述底部动力缸包括左底部液压缸和右底部液压缸，左底部液压缸的缸体与左抓手相铰接，左底部液压缸的活塞杆与机架相铰接；右底部液压缸的缸体与右抓手相铰接，右底部液压缸的活塞杆与机架相铰接，在左抓手和右抓手上都设置液压缸，两个液压缸可与配重装置的液压缸相对应，便于连接和控制。

进一步的，在左铰接轴的两端设有左齿轮，在右铰接轴的两端设有右齿轮，同一侧的左齿轮与右齿轮相啮合；底部动力缸包括底部液压缸，底部液压缸的缸体与右抓手相铰接，底部液压缸的活塞杆与机架相铰接，只在右抓手上设置液压缸，通过齿轮传动动力，可节省一个液压缸，降低制造成本。

进一步的，海底抓缆装置还包括设在机架的顶部的总体升降钢丝绳和从机架的顶部穿入、绕过动滑轮组和定滑轮组、再从机架的顶部穿出的配重装置升降钢丝绳，总体升降钢丝绳用来提升整个抓缆装置，配重装置升降钢丝绳用来提升配重装置，配重装置升降钢丝绳从机架的顶部穿入、绕过动滑轮组和定滑轮组、再从机架的顶部穿出的设置可节省起升绞车的拉力，可以选用较小型的起升绞车，降低制造成本。

进一步的，所述左抓手为L形结构；所述右抓手为L形结构，L形结构的左抓手和右抓手，将铰接点设在左抓手和右抓手短边的端部，将液压缸设置左抓手和右抓手的拐角处，则左抓手和右抓手长边的活动范围大，打捞的范围大。

本发明还提供一种海底抓缆方法，包括以下步骤：将海底抓缆装置移动到海底缆绳的上方；放总体升降钢丝绳将海底抓缆装置降至海底；收配重装置升降钢丝绳，动滑轮组连同配重块一起上移，顶部无杆腔内的液压油流向底部无杆腔，底部有杆腔内的液压油流向顶部有杆腔，底部液压缸伸长，左抓手与右抓手同时靠拢，兜住缆绳，收总体升降钢丝绳将缆绳捞起，该方案只需要操作总体升降钢丝绳和配重装置升降钢丝绳即可对埋在海底的缆绳进行打捞，操作简单，打捞效果好。

附图说明

图1为本发明的抓手张开时结构示意图；

图2为本发明的抓手合拢时结构示意图；

图3为本发明的左抓手和右转手上都设置了液压缸的结构示意图；

图4为左抓手以上端部为旋转中心左抓手下端的运动轨迹图；

图5为左抓手以中部为旋转中心左抓手下端的运动轨迹图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1至图3所示，一种海底抓缆装置，包括机架1，本实施例中，机架1为上下双层结构，机架1包括底部支架11、中部支架12和顶部支架13。

在机架1的上层即中部支架12与顶部支架13之间滑动地设有配重装置，配重装置包括配重块20，本实施例中，配重块20为矩形结构，在中部支架12与顶部支架13之间设有两条以上的导柱21，本实施例中，导柱21的数量为四根，在配重块20上设有与导柱21配合的导套22，四个导套22分别设在配重块20的四个角处，因此，配重块20可沿导柱21平稳滑动。

在顶部支架13与配重块20支架设有顶部动力缸，本实施例中，顶部动力缸的数量为两个，且顶部动力缸为顶部液压缸，顶部液压缸的缸体与顶部支架13相连；顶部液压缸的活塞杆与配重块20相连，顶部液压缸分别为左顶部液压缸23和右顶部液压缸24，左顶部液压缸23和右顶部液压缸24相对于配重块20长度方向的中心对称布置，左顶部液压缸23包括左顶部无杆腔230和左顶部有杆腔231，在左顶部无杆腔230上设有贯穿腔体的第一油管接头232，在左顶部有杆腔231上设有贯穿腔体的第二油管接头233；右顶部液压缸24包括右顶部无杆腔240和右顶部有杆腔241，在右顶部无杆腔240上设有贯穿腔体的第三油管接头242，在右顶部有杆腔241上设有贯穿腔体的第四油管接头243。

在配重块20的顶部设有动滑轮组25；在顶部支架13的底部设有与动滑轮组25对应的定滑轮组26，在顶部支架13的中心设有总体升降钢丝绳27，总体升降钢丝绳27用来提升整个抓缆装置；抓缆装置还包括从顶部支架13的顶部穿入、绕过动滑轮组25和定滑轮组26、再从顶部支架13的顶部穿出的配重装置升降钢丝绳28，配重装置升降钢丝绳28用来提升配重装置，配重装置升降钢丝绳28顶部支架13的顶部穿入、绕过动滑轮组25和定滑轮组26、再从顶部支架13的顶部穿出的设置可节省起升绞车的拉力，可以选用较小型的起升绞车，降低制造成本。

在底部支架11与中部支架12之间设有抓取装置，根据驱动方式的不同，抓取装置包括如下两种方案：

第一种方案：如图1所示，抓取装置3包括通过左铰接轴301铰接在底部支架11上的左抓手31和通过右铰接轴302铰接在机架1上的右抓手32，本实施例中，左抓手31为L形结构；右抓手32为L形结构，左抓手31与右抓手32相对于底部支架11的垂直中心线对称设置，左抓手31与左铰接轴301固定连接；右抓手32与右铰接轴302固定连接，在左铰接轴301的两端设有左齿轮33，在右铰接轴302的两端设有右齿轮34，同一侧的左齿轮33与右齿轮34相啮合。

在中部支架12的底部与右抓手32之间设有驱动抓取装置3的底部动力缸，本实施例中，底部动力缸为底部液压缸35，底部液压缸的缸体35与右抓手32相铰接，底部液压缸35的活塞杆与机架1相铰接，底部液压缸35包括底部有杆腔351和底部无杆腔350，在底部无杆腔350上设有贯穿腔体的第五油管接头352，在底部有杆腔351上设有贯穿腔体的第六油管接头353。

第一油管接头232与第五油管接头352之间通过油管相连；第三油管接头242与第五油管接头352之间通过油管相连；第二油管接头233与第六油管接头353之间通过油管相连；第四油管接头243与第六油管接头353之间通过油管相连。

以上设置，工作时，通过吊机将抓缆装置运送到需要打捞的缆绳的上方，放总体升降钢丝绳27，将抓缆装置放置在缆绳上方的海床上，收配重装置升降钢丝绳28，通过动滑轮组25和定滑轮组26使配重块20上移，压缩左顶部液压缸23和右顶部液压缸24，左顶部液压缸23的左顶部无杆腔230内的液压油和右顶部液压缸24的右顶部无杆腔240内的液压油通过油管被输送到底部液压缸35的底部无杆腔350内，底部液压缸35的底部有杆腔351内的液压油被输送到左顶部有杆腔231和右顶部有杆腔241内，底部液压缸35驱动抓取装置3闭合，兜住缆绳，再拉总体升降钢丝绳27，即可将缆绳从海底的沟槽中捞出，该方案不需要在抓缆装置潜入海底的部分设置复杂的机械结构、动力系统和控制装置，结构简单紧凑，操作简单，打捞的效果好。

第二种方案：如图3所示，抓取装置4包括通过左铰接轴401铰接在底部支架11上的左抓手41和通过右铰接轴402铰接在机架1上的右抓手42，本实施例中，左抓手41为L形结构；右抓手42为L形结构，左抓手41与右抓手42相对于底部支架11的垂直中心线对称设置，左抓手41的上端与左铰接轴401固定连接；右抓手42的上端与右铰接轴402固定连接。

在中部支架12的底部与左抓手41之间设有驱动左抓手41的左底部动力缸；在中部支架12的底部与右抓手42之间设有驱动右抓手42的右底部动力缸，本实施例中，左底部动力缸为左底部液压缸45；右底部动力缸为右底部液压缸46，左底部液压缸45的缸体与左抓手41相铰接，左底部液压缸45的活塞杆与中部支架12的底部相铰接；右底部液压缸46的缸体与右抓手42相铰接，右底部液压缸46的活塞杆与中部支架12的底部相铰接，左底部液压缸45包括左底部有杆腔451和左底部无杆腔450，在左底部无杆腔450上设有贯穿腔体的第五油管接头452，在左底部有杆腔451上设有贯穿腔体的第六油管接头453；右底部液压缸46包括右底部有杆腔461和右底部无杆腔460，在右底部无杆腔460上设有贯穿腔体的第七油管接头462，在右底部有杆腔461上设有贯穿腔体的第八油管接头463。

第一油管接头232与第五油管接头452之间通过油管相连；第三油管接头242与第七油管接头462之间通过油管相连；第二油管接头233与第六油管接头453之间通过油管相连；第四油管接头243与第八油管接头463之间通过油管相连。

以上设置，工作时，通过吊机将抓缆装置运送到需要打捞的缆绳的上方，放总体升降钢丝绳27，将抓缆装置放置在缆绳上方的海床上，收配重装置升降钢丝绳28，通过动滑轮组25和定滑轮组26使配重块20上移，压缩左顶部液压缸23和右顶部液压缸24，左顶部液压缸23的左顶部无杆腔230内的液压油通过油管被输送到左底部液压缸45的左底部无杆腔450内，右顶部液压缸24的右顶部无杆腔240内的液压油通过油管被输送到右底部液压缸45的右底部无杆腔460内；左底部液压缸45的左底部有杆腔451内的液压油被输送到左顶部有杆腔231内，右底部液压缸46的左底部有杆腔461内的液压油被输送到右顶部有杆腔241内，左底部液压缸45和右底部液压缸46驱动抓取装置3闭合，兜住缆绳，再拉总体升降钢丝绳27，即可将缆绳从海底的沟槽中捞出，该方案不需要设置齿轮，不需要在抓缆装置潜入海底的部分设置复杂的机械结构、动力系统和控制装置，结构简单紧凑，操作简单，打捞的效果好。

如图4所示，左铰接轴401与左抓手41的上端固定连接，当左铰接轴带动左抓手向下摆动时，左抓手的下端轨迹为逐渐向下然后横向运动最后略微向上运动。如图5所示，如果左抓手的旋转中心在中部，则左抓手的下端轨迹为略微向下然后横向运动然后向上翘曲。这样，本发明的左右抓手相对于图5中的左右抓手，左右抓手更加容易嵌入海底并可靠的将缆绳抓到，而图5中由于轨迹的原因，有可能抓取不到缆绳，因此，本发明的左右抓手抓取缆绳的可靠性更好。

本发明提供的一种海底抓缆方法，包括以下步骤：将海底抓缆装置移动到海底缆绳的上方；放总体升降钢丝绳27将海底抓缆装置降至海底；收配重装置升降钢丝绳28，动滑轮组25连同配重块20一起上移，左顶部液压缸23的左顶部无杆腔230内的液压油和右顶部液压缸24的右顶部无杆腔240内的液压油通过油管被输送到底部液压缸35的底部无杆腔350内，底部液压缸35的底部有杆腔351内的液压油被输送到左顶部有杆腔231和右顶部有杆腔241内，底部液压缸35伸长，左抓手31与右抓手32同时靠拢，兜住缆绳，收总体升降钢丝绳将缆绳捞起，该方案只需要操作总体升降钢丝绳27和配重装置升降钢丝绳28即可对埋在海底的缆绳进行打捞，操作简单，打捞效果好。

Claims (10)

1.一种海底抓缆装置，包括机架，其特征在于：在机架上滑动地设有配重装置，在机架与配重装置之间设有顶部动力缸，顶部动力缸包括顶部有杆腔和顶部无杆腔；在配重装置的下方设有抓取装置，在机架上设有驱动抓取装置的底部动力缸，底部动力缸包括底部有杆腔和底部无杆腔，顶部无杆腔与底部无杆腔相通；顶部有杆腔与底部有杆腔相通；工作时，提升配重装置，压缩顶部动力缸，顶部动力缸的顶部无杆腔内的介质被输送到底部动力缸的底部无杆腔，底部动力缸的底部有杆腔内的介质被输送到顶部动力缸的顶部有杆腔，底部动力缸驱动抓取装置闭合。

2.根据权利要求1所述的一种海底抓缆装置，其特征在于：配重装置包括配重块；在机架上设有两条以上的导柱，在配重块上设有与导柱配合的导套。

3.根据权利要求2所述的一种海底抓缆装置，其特征在于：在配重块的顶部设有动滑轮组；在机架的顶部设有与动滑轮组对应的定滑轮组。

4.根据权利要求2所述的一种海底抓缆装置，其特征在于：所述顶部动力缸为顶部液压缸，顶部液压缸的缸体与机架相连；顶部液压缸的活塞杆与配重块相连。

5.根据权利要求1所述的一种海底抓缆装置，其特征在于：抓取装置包括通过左铰接轴铰接在机架上的左抓手和通过右铰接轴铰接在机架上的右抓手，左抓手与左铰接轴固定连接；右抓手与右铰接轴固定连接，左抓手与右抓手相对设置。

6.根据权利要求5所述的一种海底抓缆装置，其特征在于：所述底部动力缸包括左底部液压缸和右底部液压缸，左底部液压缸的缸体与左抓手相铰接，左底部液压缸的活塞杆与机架相铰接；右底部液压缸的缸体与右抓手相铰接，右底部液压缸的活塞杆与机架相铰接。

7.根据权利要求1所述的一种海底抓缆装置，其特征在于：在左铰接轴的两端设有左齿轮，在右铰接轴的两端设有右齿轮，同一侧的左齿轮与右齿轮相啮合；底部动力缸包括底部液压缸，底部液压缸的缸体与右抓手相铰接，底部液压缸的活塞杆与机架相铰接。

8.根据权利要求1所述的一种海底抓缆装置，其特征在于：海底抓缆装置还包括设在机架的顶部的总体升降钢丝绳和从机架的顶部穿入、绕过动滑轮组和定滑轮组、再从机架的顶部穿出的配重装置升降钢丝绳。

9.根据权利要求5所述的一种海底抓缆装置，其特征在于：所述左抓手为L形结构；所述右抓手为L形结构。

10.一种海底抓缆方法，其特征在于，包括以下步骤：将海底抓缆装置移动到海底缆绳的上方；放总体升降钢丝绳将海底抓缆装置降至海底；收配重装置升降钢丝绳，动滑轮组连同配重块一起上移，顶部无杆腔内的液压油流向底部无杆腔，底部有杆腔内的液压油流向顶部有杆腔，底部液压缸伸长，左抓手与右抓手同时靠拢，兜住缆绳，收总体升降钢丝绳将缆绳捞起。

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