CN111377040B - 水下基站支持系统安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下基站支持系统安装方法。水下基站支持系统安装方法包括以下步骤：第一钢缆与光电缆绑扎并固定于浮筒上，单体工作船上的吊机吊起浮筒，浮筒、第一钢缆与光电缆下水；单体工作船的绞缆机和A字架联合作业通过第二钢缆吊装水下基站，并将水下基站下放，吊机吊装浮筒，下放浮筒，浮筒部分压载舱注入压载水，水下基站下落至海底；释放预定长度的第二钢缆；标记缆通过A字架与第二钢缆连接，释放标记缆，同时释放位于标记缆与第二钢缆之间的配重块；配重落入海底，将标记缆连接浮球，释放标记缆，浮球悬于水面上。上述水下基站支持系统安装方法的日费低且船舶资源充足，实现整个系统的高精度一体安装。

Description

水下基站支持系统安装方法

技术领域

本发明涉及深海海底观测设备安装和海洋油气开发装备安装领域，尤其涉及一种水下基站支持系统安装方法。

背景技术

水下基站是海底观测网重要的组成部分，在海底观测网络中起着至关重要的作用，是海底观测网络的核心。它负责电能的传输与分配、信息的转换与传输，是连接海底观测网络各项设备与骨干网络和移动岸基的纽带。

作业于深海的水下基站的电力供应和信号传输均需要海面移动岸基的支持，依靠连接海面移动岸基和水下基站的光电缆传输光电信号。当环境条件超过移动岸基作业极限时，移动岸基需要提前撤离。为了保证移动岸基撤离后，光电缆线仍然漂浮在海面且仍能为水下基站持续供电，需采用自由站立式水下基站支持系统。而以较低安装资源实现自由站立式水下基站支持系统的高精度安装，类似安装方法并未出现深海海底观测设备安装和海洋油气开发装备安装领域中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种日费低且船舶资源充足，实现整个系统的高精度一体安装的水下基站支持系统安装方法。

一种水下基站支持系统的安装方法，包括以下步骤：

第一钢缆与光电缆绑扎并固定于浮筒上，单体工作船上的吊机吊起浮筒，浮筒、第一钢缆与光电缆下水；

单体工作船的绞缆机和A字架联合作业通过第二钢缆吊装水下基站，并将水下基站缓慢下放；

水下基站下放距海底一定高度时，吊机吊装浮筒，将载荷由第二钢缆缓慢转移至浮筒直至载荷完全由浮筒承担；

下放浮筒，待浮筒浮力完全承受系统净重时，浮筒部分压载舱注入压载水，在重力作用下水下基站落入海底；

单体工作船航行，释放预定长度的第二钢缆；

标记缆通过A字架与第二钢缆连接，释放标记缆，同时释放位于标记缆与第二钢缆之间的配重块；待配重落入海底，将标记缆连接浮球，释放标记缆，浮球悬于水面上。

在其中一实施方式中，还包括步骤，确定水下基站安装位置处的水深、环境条件和地质条件，选择合适的安装作业窗口；在作业窗口内，安装船舶到达指定安装海域。

在其中一实施方式中，在所述浮筒、第一钢缆与光电缆下水的步骤中，单体工作船缓慢逆流航行。

在其中一实施方式中，在单体工作船上对第一钢缆与光电缆以预设间隔距离进行绑扎。

在其中一实施方式中，第一钢缆每间隔预设距离布放一个浮球，为第一钢缆和光电缆提供浮力，避免所有力都集中在浮筒和单体工作船的两端。

在其中一实施方式中，在所述单体工作船的绞缆机和A字架联合作业通过第二钢缆吊装水下基站，并将水下基站下放至距离海底一定距离处的步骤中，将水下基站下放至距离海底20米左右处。

在其中一实施方式中，基站落入海底后，单体工作船顺流航行。

在其中一实施方式中，还包括步骤：单体工作船驶至浮筒附近，捞起连有第一光电缆接头的浮球，接通电源和信号显示器，水下基站开始工作。

在其中一实施方式中，还包括步骤：拉起标记缆和第二钢缆，将所述水下基站、光电缆及第一钢缆进行回收打捞。

通过上述水下基站支持系统的安装方法，采用具有自航能力的单体工作船进行作业，单体工作船的日租费低且船舶资源充足，能够实现整个系统的高精度一体安装。该装置以普通光电缆，较低成本实现水下基站与水面移动岸基的电力传输和信号传输。

并且，上述水下基站支持系统保证在移动岸基撤离后，为水下基站提供持续稳定的电力。光电缆线仍然漂浮在海面上且，水下基站仍能持续供电并进行信号数据处理。移动岸基复位时，光电缆端头与移动岸基快速连接。

上述水下基站支持系统由于水下基站高精度的整体安装和回收，实现了一体回收，提高了上述水下基站支持系统的利用率。

附图说明

图1为本实施方式的水下基站支持系统的结构示意图；

图2为图1所示的水下基站的结构示意图；

图3为本实施方式的水下基站支持系统安装方法的流程图；

图4为图3所示的水下基站支持系统安装方法的其他实施方式的流程图。

附图标记说明如下：11、浮筒；12、光电缆模块；121、第一钢缆；122、光电缆；123、接头；13、水下基站；131、电能管理设备；132、信号处理设备；133、蓄电池；134、配重块；14、吊装模块；15、第二钢缆；16、配重块；17、标记缆；18、绷带；19、浮球。

具体实施方式

尽管本发明可以容易地表现为不同形式的实施例，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施例，同时可以理解的是本说明书应视为是本发明原理的示范性说明，而并非旨在将本发明限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施例的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施例必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本发明的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

以下结合本说明书的附图，对本发明的较佳实施例予以进一步地详尽阐述。

参见图1，本实施方式提出一种水下基站支持系统及其安装方法。

水下基站支持系统包括浮筒11、光电缆模块12、水下基站13、吊装模块14。

浮筒11设有多个压载舱。浮筒为光电缆模块提供必要的张紧力用来抵抗海流的作用。浮筒11为密闭钢制圆柱筒型结构，内部设置足够的隔断压载舱。浮筒浸没水中时为光电缆模块中第一钢缆提供张紧力。浮筒11底部设置有挂环用以连接光电缆模块的光电缆和第一钢缆。

光电缆模块12是连接水下基站13与水面移动基站的电力和信号传输通道。光电缆模块121将水下基站13所需的电力由移动岸基传输至水下基站13，并将水下基站13获取的信号数据传输至移动岸基。光电缆模块12包括相互绑扎的第一钢缆121与光电缆122。第一钢缆121与光电缆122通过绷带18相互绑扎。具体地，光电缆122以松弛的状态绑扎至张紧的第一钢缆121上。第一钢缆121用于固定光电缆122，为光电缆122提供支撑，以保证光电缆位置固定，避免光电缆122在海流力作用下发生损坏。光电缆122采用普通光电缆。

第一钢缆121与光电缆122上间隔设有浮球19。浮球19为光电缆122在安装和回收过程中提供必要的浮力。

第一钢缆121与光电缆122的一端固定于浮筒11上。光电缆122的靠近浮筒的一端设有接头123。接头123用于与船上的电源和信号显示器连接，从而实现对水下基站进行供电及信号传输。接头123能够实现光电缆与移动岸基的快速连接。接头123处设有浮球19。浮球19用于使接头123保证浮出在水面上当移动岸基在位运行时连接至移动岸基，当移动岸基撤离时，接头123绑扎至浮球19漂浮于水面上，以方便接头123捞起进行连接。具体地，接头123采用防水接头，与接头123连接的光电缆采用动态光电缆。

水下基站13设于第一钢缆121与光电缆122的另一端。水下基站13用于将海底观测网络与移动岸基连接，控制电能的传输与分配、信息的转换与传输。水下基站13是整个海底观测系统的电力中枢和信号传输中枢。水下基站13为整个水下观测系统提供电能及信号的前端处理。如图2所示，水下基站13包括电能管理设备131、信号处理设备132、蓄电池133和配重块134均布放在水下基站搭载平台。电能管理设备为水下观测系统提供电能的转换和分配；信号处理设备为水下观测系统提供数据过滤、压缩和传输；畜电池为水下观测系统在应急状态下提供基本的电力供应；而配重块则为整个装置提供必要的压载力。

吊装模块14用于整个装置的安装和回收。吊装模块14包括第二钢缆15、配重块16、标记缆17。

第二钢缆15的一端与水下基站13连接。第二钢缆15为吊装钢缆。在水下基站安装和回收过程中，第二钢缆15下端连接至水下基站13的吊环，上端连接施工船舶，施工船舶通过第二钢缆15提升或下放水下基站13。在非安装和回收状态，第二钢缆15平铺于海底，一端连接至水下基站13，另一端连接至配重块16。

配重块16设于第二钢缆15的另一端。标记缆17的一端与配重块16连接，另一端设有浮球19。配重块16用于与标记缆17的一端连接，将标记缆17固定，标记缆17的另一端通过浮球19漂浮在水面上。标记缆17用以提升平铺于水下的第二钢缆15。

参见图3及图4，本实施方式的水下基站支持系统的安装方法，包括以下步骤：

步骤S10；确定水下基站安装位置处的水深、环境条件和地质条件，选择合适的安装作业窗口；在作业窗口内，安装船舶到达指定安装海域。

将下放水下基站支持系统前，还包括步骤S10，以保证水下基站支持系统的安装位置符合条件要求。

步骤S11；钢缆与光电缆绑扎并固定于浮筒上，单体工作船上的吊机吊起浮筒，浮筒、钢缆与光电缆下水。

在所述浮筒、钢缆与光电缆下水的步骤中，单体工作船缓慢逆流航行。由于钢缆与光电缆通过浮筒悬浮于水中，则单体工作船缓慢逆流航行，则浮筒会顺流而下，带动钢缆与光电缆顺流移动，可以避免钢缆与光电缆与工作船发生干涉，加快钢缆与光电缆的移动。

在单体工作船上每隔预定长度对钢缆与光电缆进行一次绑扎。保证钢缆与光电缆能够保持绑定状态。钢缆与光电缆绑扎的预定间隔长度为45米～55米。

第一钢缆每间隔预定长度布放一个浮球，为钢缆和光电缆提供浮力，避免所有力都集中在浮筒和单体工作船的两端，使钢缆与光电缆能够平衡延展在水面上。相邻两浮球之间的预定长度为180米～220米。可以理解，两浮球之间的间距可以根据浮球的大小及钢缆、光电缆的重量进行调节，只要能够保证钢缆及光电缆漂浮在水面上即可。

步骤S12；单体工作船的绞缆机和A字架联合作业通过第二钢缆吊装水下基站，并将水下基站缓慢下放。

单体工作船的绞缆机和A字架联合作业通过第二钢缆吊装水下基站，将水下基站缓慢下放。

步骤S13；水下基站下放距海底一定高度时，吊机吊装浮筒，将载荷由第二钢缆缓慢转移至浮筒直至载荷完全由浮筒承担；

并将水下基站下放至距离海底一定距离处。具体地，将水下基站下放至距离海底20米左右处。水下基站下放距离为距海底20米左右处，当水下基站的重力将钢缆拉伸之后，仍然能与海底之间存在一定间隙。

吊机吊起浮筒，将载荷由第二钢缆缓慢转移至浮筒直至载荷完全由浮筒承担；用吊机缓慢下放浮筒，待浮筒入水一定深度后，待浮筒浮力完全承受系统净重时，卸下吊机吊钩

步骤S14；下放浮筒，待浮筒浮力完全承受系统净重时，浮筒部分压载舱注入压载水，在重力作用下水下基站落入海底；

吊机吊装浮筒并下放，待浮筒入水后，卸下吊机吊钩，浮筒部分压载舱注入压载水，浮筒在重力作用下下落，水下基站在重力作用下落入海底。

步骤S15；单体工作船航行，释放预定长度的第二钢缆。

在基站落入海底后，单体工作船顺流航行。避免单体工作船顺流航行释放的第二钢缆与之前已自由站立于水内的钢缆及光电缆发生干涉。并且，单体工作船顺流航行可以减少航行过程中的油耗，节约成本。

缓慢下放第二钢缆，

第二钢缆的预定长度至少要大于钢缆与光电缆的长度。

步骤S16；标记缆通过A字架与第二钢缆连接，释放标记缆，同时释放位于标记缆与第二钢缆之间的配重块；待配重落入海底，将标记缆连接浮球，释放标记缆，浮球悬于水面上。

整个装置安装完毕。

还包括步骤S17；单体工作船驶至浮筒附近，捞起连有光电缆接头的浮球，接通电源和信号显示器，水下基站开始工作。

因此，通过上述水下基站支持系统的安装方法，采用具有自航能力的单体工作船进行作业，单体工作船的日租费低且船舶资源充足，能够实现整个系统的高精度一体安装。该装置以普通光电缆，较低成本实现水下基站与水面移动岸基的电力传输和信号传输。

并且，上述水下基站支持系统保证在移动岸基撤离后的时候，为水下基站提供持续稳定的电力。光电缆线仍然漂浮在海面上且仍能为水下基站持续供电及信号交互。移动岸基复位时，光电缆端头与移动岸基快速连接，

上述水下基站支持系统由于水下基站高精度的整体安装和回收，实现了一体回收，提高了上述水下基站支持系统的利用率。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种水下基站支持系统的安装方法，包括以下步骤：

第一钢缆与光电缆绑扎并固定于浮筒上，单体工作船上的吊机吊起浮筒，浮筒、第一钢缆与光电缆下水；

单体工作船的绞缆机和A字架联合作业通过第二钢缆吊装水下基站，并将水下基站缓慢下放；

水下基站下放距海底一定高度时，吊机吊装浮筒，将载荷由第二钢缆缓慢转移至浮筒直至载荷完全由浮筒承担；

下放浮筒，待浮筒浮力完全承受所述水下基站支持系统净重时，浮筒部分压载舱注入压载水，在重力作用下水下基站落入海底；

单体工作船航行，释放预定长度的第二钢缆；

标记缆通过A字架与第二钢缆连接，释放标记缆，同时释放位于标记缆与第二钢缆之间的配重块；待配重落入海底，将标记缆连接浮球，释放标记缆，浮球悬于水面上。

2.根据权利要求1所述的水下基站支持系统的安装方法，其特征在于，还包括步骤，确定水下基站安装位置处的水深、环境条件和地质条件，选择合适的安装作业窗口；在作业窗口内，所述单体工作船到达指定安装海域。

3.根据权利要求1所述的水下基站支持系统的安装方法，其特征在于，在所述浮筒、第一钢缆与光电缆下水的步骤中，单体工作船缓慢逆流航行。

4.根据权利要求1所述的水下基站支持系统的安装方法，其特征在于，在单体工作船上对第一钢缆与光电缆以预设间隔距离进行绑扎。

5.根据权利要求1所述的水下基站支持系统的安装方法，其特征在于，第一钢缆每间隔预设距离布放一个浮球，为第一钢缆和光电缆提供浮力，避免所有力都集中在浮筒和单体工作船的两端。

6.根据权利要求1所述的水下基站支持系统的安装方法，其特征在于，在所述单体工作船的绞缆机和A字架联合作业通过第二钢缆吊装水下基站，并将水下基站下放至距离海底一定距离处的步骤中，将水下基站下放至距离海底20米左右处。

7.根据权利要求1所述的水下基站支持系统的安装方法，其特征在于，所述水下基站落入海底后，单体工作船顺流航行。

8.根据权利要求1所述的水下基站支持系统的安装方法，其特征在于，还包括步骤：单体工作船驶至浮筒附近，捞起连有光电缆接头的浮球，接通电源和信号显示器，水下基站开始工作。

9.根据权利要求1所述的水下基站支持系统的安装方法，其特征在于，还包括步骤：拉起标记缆和第二钢缆，将所述水下基站、光电缆及第一钢缆进行回收打捞。

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