CN111577137A - 一种节杆式水下穿引千斤攻泥器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，包括：作业母船和水下攻泥器，水下攻泥器包括抗压隔水壳体、底座、非开挖定向钻机，非开挖定向钻机设于所述底座上，抗压隔水壳体为方形壳体，抗压隔水壳体罩在非开挖定向钻机上并与底座连接，水下攻泥器通过脐带缆与作业母船相连，底座设有低速螺旋桨和螺旋锚桩，抗压隔水壳体上方设有连接所述脐带缆的密封结构，抗压隔水壳体下方设有供钻杆通过的挖掘排水开口，作业母船通过脐带缆向抗压隔水壳体内提供压缩空气为非开挖定向钻机提供运行环境，本发明主要利用通过将非开挖定向钻机安装在可以移动、转向和固定的隔水壳体中，从而起到在较深的海底可以灵活地在需要钻孔的海底工作。

Description

一种节杆式水下穿引千斤攻泥器及其使用方法

技术领域

本发明涉及打捞机械技术领域，具体而言，尤其涉及一种节杆式水下穿引千斤攻泥器。

背景技术

现今应用在打捞沉船中的一种十分重要的方法是，在船底穿引过底钢丝，通过过底钢丝给沉船施加抬浮力。如何快速高效的攻打千斤洞成为影响打捞进程和成败的至关重要的因素。

我国救捞系统打捞工程长期以来采用的方案是：预先在沉船舷侧开挖工作井，潜水员在水下手持分级式攻泥管，脚蹬在工作井井壁上，利用高压水完成攻打千斤洞的任务。这种施工过程危险性大、人工水下作业劳动强度高、攻打精度和效率极低。

为提高打捞效率，降低施工风险，2007年，我国救捞系统第一次提出将陆地非开挖水平定向钻机配合钻杆导向架应用于攻打沉船过底千斤洞的施工中。非开挖定向钻进技术起源于20世纪70年代，并于90年代传入我国。非开挖水平定向钻的基本工作原理为：由液压系统提供的旋转扭力和顶推力通过钻杆作用在钻头上，实现钻头的直线钻进成孔，当需要改变钻进方向时，调整好钻头上导向板的角度，钻头停转，仅顶推钻杆前进，方向改变到位后，继续驱动钻头旋转直线前进。目前水平定向钻已被广泛应用于给水、排水、电力、通信、燃气等陆地领域的新管道建设和旧管道修复。

虽然经过近些年的发展，陆地非开挖水平定向钻机配合钻杆导向架应用于攻打沉船过底千斤洞的施工工艺已经十分成熟，但受到导向架长度、强度和重量之间矛盾的限制，这种施工工艺仅适用于30m以浅的水域，而对于深水沉船攻打千斤洞的施工技术，国内外的研究均尚处于起步阶段，还没有较为成熟的产品。

因此需要设计一种节杆式水下穿引千斤攻泥器。

发明内容

根据上述提出工作深度不足和人工作业危险性大的技术问题，而提供一种节杆式水下穿引千斤攻泥器。本发明主要利用通过将非开挖定向钻机安装在可以移动、转向和固定的隔水壳体中，从而起到在较深的海底可以灵活地在需要钻孔的海底工作。

本发明采用的技术手段如下：

一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，包括：作业母船和水下攻泥器，其特征在于，所述水下攻泥器包括抗压隔水壳体、底座、非开挖定向钻机，所述非开挖定向钻机设于所述底座上，所述非开挖定向钻机上设有自动换杆装置，所述底座设有低速螺旋桨和螺旋锚桩；所述水下攻泥器通过脐带缆与所述作业母船相连，所述抗压隔水壳体为方形壳体，所述抗压隔水壳体上方设有连接所述脐带缆的密封结构，所述抗压隔水壳体下方设有供钻杆通过的挖掘排水开口，所述抗压隔水壳体罩在所述非开挖定向钻机上并与所述底座连接；所述作业母船通过脐带缆向所述抗压隔水壳体内提供压缩空气为所述非开挖定向钻机提供运行环境，所述挖掘排水开口在壳体内有高压空气时可以把壳体内的液面控制在所述非开挖定向钻机可以正常工作的高度。

进一步地，所述底座为四边形结构，所述低速螺旋桨设于所述底座的四个端点处，所述螺旋锚桩设于所述底座的四个端点处。

进一步地，所述抗压隔水壳体外表面设有井字形加强骨架。

进一步地，所述非开挖定向钻机和所述底座之间设有隔水凸台。

进一步地，所述脐带缆集成有信号传输管线，液压管线和压缩空气管线。

进一步地，所述高压空气的气压为作业深度水压的2倍。

进一步地，所述水下攻泥器设有有定位装置、定向装置、测深装置、钻机运行装置和视频监控装置。

本发明还提供了一种节杆式水下穿引千斤攻泥器的使用方法，其特征在于该使用方法步骤包括：

步骤S1：工作前准备阶段，先将所述非开挖定向钻机安装在所述底座的隔水凸台上，将所述自动换杆装置安装在所述非开挖定向钻机上，将所述低速螺旋桨和所述螺旋锚桩安装在所述底座上，将所述脐带缆安装在所述抗压隔水壳体上，将所述定位装置、所述定向装置、所述测深装置、所述钻机运行装置和所述视频监控装置。安装在所述抗压隔水外壳和所述底座上，将所述将脐带缆中的所述信号传输管线和所述液压管线接在安装在所述抗压隔水壳体和所述底座的设备上，然后将抗压隔水壳体安装在所述底座上，将所述脐带缆另一端安装在所述作业母船上；

步骤S2：工作阶段，所述工作母船上的起重机将所述水下攻泥器吊放到海床上，当所述水下攻泥器到达海床面后，通过所述起重机调整所述水下攻泥器的位置，调整好位置后通过所述低速螺旋桨调整所述水下攻泥器的方向，在所述水下攻泥器入水的过程中所述工作母船需要不断通过所述脐带缆向所述水下攻泥器内注射高压空气保证所述非开挖定向钻机的无水工作环境，所述水下攻泥器到位后，通过所述螺旋锚桩固定在海床上，通过工作母船的控制系统操作完成所述非开挖定向钻机角度的调整、钻杆的自动换杆、钻杆的入土造斜段、直线行进段以及出土造斜段的钻进；

步骤S3：回收阶段，所述水下攻泥器完成钻进作业，所述螺旋锚桩脱离海床面，潜水员入水，安装相关打捞设备并协助所述工作母船将所述水下攻泥器回收。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，通过与将非开挖定向钻机安装在抗压隔水外壳中，实现了可以在深海进行挖掘作业。

2、本发明提供的一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，通过脐带缆连接设备和母船，母船可以通过安装在设备上的传感器远程控制设备的工作状态，减少人工的参与降低了工作的危险性。

3、本发明提供的一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，通过设置在设备上的传感器可以的到设备的实时姿态，实现了母船准确的控制设备的工作姿态，增加了设备的精准度。

综上，应用本发明的技术方案针对传统水下钻孔技术工作深度小、需要大量人工和精度低，将非开挖定向钻机装入到带有动力装置和传感器的抗压隔水的壳体中。因此，本发明的技术方案解决了现有技术中的不能深海作业、需要大量人工和打孔精度低的问题。

基于上述理由本发明可在打捞机械技术等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种节杆式水下穿引千斤攻泥器的平面示意图。

图2为本发明一种节杆式水下穿引千斤攻泥器的工作示意图。

图3为本发明一种节杆式水下穿引千斤攻泥器的三维结构图。

图中：，1、作业母船；2、水下攻泥器；3、沉船；4、钻杆轨迹；5、脐带缆；6、非开挖定向钻机；7、抗压隔水壳体；8、底座；9、自动换杆装置；10、螺旋锚桩；11、低速螺旋桨；12、脐带缆接口；13、进气口；14、信号传输管线；15、液压管线；16、挖掘排水开口；17、钻杆；18、隔水凸台。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，包括：作业母船1和水下攻泥器2，其特征在于，所述水下攻泥器包括抗压隔水壳体7、底座8、非开挖定向钻机6，所述水下攻泥器2设有各类定位、定向、测深、钻机运行和视频监控等传感器和设备，所述非开挖定向钻机6设于所述底座8上，所述非开挖定向钻机6和所述底座8之间设有隔水凸台18，所述抗压隔水壳体7为方形壳体，所述抗压隔水壳体7罩在所述非开挖定向钻机6上并与所述底座8连接，所述抗压隔水壳体7外表面设有井字形加强骨架，所述水下攻泥器2通过脐带缆5与所述作业母船1相连，所述底座8设有低速螺旋桨11和螺旋锚桩10，所述底座8为四边形结构，所述低速螺旋桨11设于所述底座8的四个端点处，所述螺旋锚桩10设于所述底座8的四个端点处，所述非开挖定向钻机6上设有自动换杆装置9，所述抗压隔水壳体7上方设有连接所述脐带缆5的密封结构，所述脐带缆5集成有信号传输管线14，液压管线15和压缩空气管线，所述抗压隔水壳体7下方设有供钻杆通过的挖掘排水开口16，所述作业母船1通过脐带缆5向所述抗压隔水壳体7内提供压缩空气为所述非开挖定向钻机6提供运行环境，所述高压空气的气压为作业深度水压的2倍，所述挖掘排水开口16在壳体内有高压空气时可以把壳体内的液面控制在所述非开挖定向钻机6可以正常工作的高度。

本发明还提供了一种节杆式水下穿引千斤攻泥器的使用方法，其特征在于该使用方法步骤包括：

步骤S1：工作前准备阶段，先将所述非开挖定向钻机6安装在所述底座8的隔水凸台18上，将所述自动换杆装置9安装在所述非开挖定向钻机6上，将所述低速螺旋桨11和所述螺旋锚桩10安装在所述底座8上，将所述脐带缆5安装在所述抗压隔水壳体7上，将所述定位装置、所述定向装置、所述测深装置、所述钻机运行装置和所述视频监控装置安装在所述抗压隔水外壳7和所述底座8上，将所述将脐带缆5中的所述信号传输管线14和所述液压管线15接在安装在所述抗压隔水壳体7和所述底座8的设备上，然后将抗压隔水壳体7安装在所述底座8上，将所述脐带缆5另一端安装在所述作业母船1上；

步骤S2：工作阶段，所述工作母船1上的起重机将所述水下攻泥器2吊放到海床上，当所述水下攻泥器2到达海床面后，通过所述起重机调整所述水下攻泥器2的位置，调整好位置后通过所述低速螺旋桨11调整所述水下攻泥器2的方向，在所述水下攻泥器2入水的过程中所述工作母船1需要不断通过所述脐带缆5向所述水下攻泥器2内注射高压空气保证所述非开挖定向钻机6的无水工作环境，所述水下攻泥器2到位后，通过所述螺旋锚桩10固定在海床上，通过工作母船1的控制系统操作完成所述非开挖定向钻机6角度的调整、钻杆17的自动换杆、钻杆的入土造斜段、直线行进段以及出土造斜段的钻进；

步骤S3：回收阶段，所述水下攻泥器2完成钻进作业，所述螺旋锚桩10脱离海床面，潜水员入水，安装相关打捞设备并协助所述工作母船1将所述水下攻泥器2回收。

实施例1

如图1-3所示，本发明提供了一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，包括作业母船1和水下攻泥器2，所述水下攻泥器2包括抗压隔水壳体7、底座8、非开挖定向钻机6，所述底座8为四边形结构，所述底座8的四个端点处分别设有一组动力系统，所述动力系统包括低速螺旋桨11和螺旋锚桩10，所述底座8上表面设有隔水凸台18，所述非开挖定向钻机6安装于所述隔水凸台18上，所述非开挖定向钻机6上设有自动换杆装置9所述抗压隔水壳体7为方形壳体，所述抗压隔水壳体7外表面设有井字形加强骨架，所述抗压隔水壳体7上方设有连接脐带缆5的脐带缆接口12，所述抗压隔水壳体7下方设有挖掘排水开口16，所述抗压隔水壳体7安装在所述底座8上，所述水下攻泥器2内部还设有各类定位、定向、测深、钻机运行和视频监控等传感器和设备，所述水下攻泥器2通过所述脐带缆5与所述作业母船1相连，所述脐带缆5内部包括信号传输管线14、液压管线15和压缩空气管线，所述压缩空气管线空过进气口13向所述水下攻泥器2中注入高压气体，所述高压气体的压强为作业深度水压的2倍，所述挖掘排水开口16在高压气体的条件下可以将所述抗压隔水壳体内的液面控制在所述非开挖定向钻机6可以正常工作的高度。

本发明还提供了一种节杆式水下穿引千斤攻泥器的使用方法，使用方法步骤包括：

步骤S1：工作前准备阶段，先将所述非开挖定向钻机6安装在所述底座8的隔水凸台18上，将所述螺旋锚桩10和所述低速螺旋桨11安装在所述底座8上，将各类传感器、视频监控和照明设施安装在所述底座8和所述抗压隔水壳体7上，将所述脐带缆5安装在所述抗压隔水壳体7的脐带缆接口12处，将所述脐带缆5另一端安装在所述作业母船1上，将脐带缆5中的信号传输管线14和液压管线15连接在所述水下攻泥器2内部的设备上，然后将抗压隔水壳体7安装在所述底座8上；

步骤S2：工作阶段，所述工作母船1上的起重机将所述水下攻泥器2吊放到海床上，当所述水下攻泥器2到达海床面后，通过所述起重机调整所述水下攻泥器2的位置，调整好位置后通过所述低速螺旋桨11调整所述水下攻泥器2的方向，在所述水下攻泥器2入水的过程中所述工作母船1需要不断通过所述脐带缆5的进气口13向所述水下攻泥器2内注射高压空气保证所述非开挖定向钻机6的无水工作环境，所述水下攻泥器2到位后，通过所述螺旋锚桩10固定在海床上，通过工作母船1的控制系统操作完成所述非开挖定向钻机6角度的调整、钻杆17的自动换杆、钻杆的入土造斜段、直线行进段以及出土造斜段的钻进；

步骤S3：回收阶段，所述水下攻泥器2完成钻进作业，所述螺旋锚桩10脱离海床面，潜水员入水，安装相关打捞设备并协助所述工作母船1将所述水下攻泥器2回收。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，包括：作业母船和水下攻泥器，其特征在于，所述水下攻泥器包括抗压隔水壳体、底座、非开挖定向钻机，所述非开挖定向钻机设于所述底座上，所述非开挖定向钻机上设有自动换杆装置，所述底座设有低速螺旋桨和螺旋锚桩；所述水下攻泥器通过脐带缆与所述作业母船相连，所述抗压隔水壳体为方形壳体，所述抗压隔水壳体上方设有连接所述脐带缆的密封结构，所述抗压隔水壳体下方设有供钻杆通过的挖掘排水开口，所述抗压隔水壳体罩在所述非开挖定向钻机上并与所述底座连接；所述作业母船通过脐带缆向所述抗压隔水壳体内提供压缩空气为所述非开挖定向钻机提供运行环境，所述挖掘排水开口在壳体内有高压空气时可以把壳体内的液面控制在所述非开挖定向钻机可以正常工作的高度。

2.根据权利要求1所述的一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，其特征在于，所述底座为四边形结构，所述低速螺旋桨设于所述底座的四个端点处，所述螺旋锚桩设于所述底座的四个端点处。

3.根据权利要求1所述的一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，其特征在于，所述抗压隔水壳体外表面设有井字形加强骨架。

4.根据权利要求1所述的一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，其特征在于，所述非开挖定向钻机和所述底座之间设有隔水凸台。

5.根据权利要求1所述的一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，其特征在于，所述脐带缆集成有信号传输管线，液压管线和压缩空气管线。

6.根据权利要求1所述的一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，其特征在于，所述高压空气的气压为作业深度水压的2倍。

7.根据权利要求1所述的一种节杆式水下穿引千斤攻泥器，其特征在于，所述水下攻泥器设有定位装置、定向装置、测深装置、钻机运行装置和视频监控装置。

8.一种权利要求1-5中任意一项所述的一种节杆式水下穿引千斤攻泥器的使用方法，其特征在于该使用方法步骤包括：

步骤S1：工作前准备阶段，先将所述非开挖定向钻机安装在所述底座的隔水凸台上，将所述自动换杆装置安装在所述非开挖定向钻机上，将所述低速螺旋桨和所述螺旋锚桩安装在所述底座上，将所述脐带缆安装在所述抗压隔水壳体上，将所述定位装置、所述定向装置、所述测深装置、所述钻机运行装置和所述视频监控装置。安装在所述抗压隔水外壳和所述底座上，将所述将脐带缆中的所述信号传输管线和所述液压管线接在安装在所述抗压隔水壳体和所述底座的设备上，然后将抗压隔水壳体安装在所述底座上，将所述脐带缆另一端安装在所述作业母船上；

步骤S2：工作阶段，所述工作母船上的起重机将所述水下攻泥器吊放到海床上，当所述水下攻泥器到达海床面后，通过所述起重机调整所述水下攻泥器的位置，调整好位置后通过所述低速螺旋桨调整所述水下攻泥器的方向，在所述水下攻泥器入水的过程中所述工作母船需要不断通过所述脐带缆向所述水下攻泥器内注射高压空气保证所述非开挖定向钻机的无水工作环境，所述水下攻泥器到位后，通过所述螺旋锚桩固定在海床上，通过工作母船的控制系统操作完成所述非开挖定向钻机角度的调整、钻杆的自动换杆、钻杆的入土造斜段、直线行进段以及出土造斜段的钻进；

步骤S3：回收阶段，所述水下攻泥器完成钻进作业，所述螺旋锚桩脱离海床面，潜水员入水，安装相关打捞设备并协助所述工作母船将所述水下攻泥器回收。

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