CN111705803A - 水下抛石装置及水下抛石方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下抛石装置及水下抛石方法，水下抛石装置包括用于填装石料的漏斗状容器、可开合设置在容器底部的出料口上的开关板、驱动开关板开合在出料口上的开合驱动组件；开关板以第一侧可转动连接在出料口的一侧；开关板的与其第一侧相对的第二侧设有限位轴；开合驱动组件包括连动件以及锁合件；锁合件设置在容器的外壁面上并可来回移动；连动件设置在容器的外壁面并可在第一位置和第二位置之间来回转动，连动件朝向开关板的第一端设有与限位轴配合的勾部，连动件朝向锁合件的第二端设有与锁合件配合的锁合部。本发明以漏斗状的容器填装石料进行抛石，实现精确投放；以机械连动方式实现容器出料口的开合，能够在水下顺利开启，可靠性高。

Description

水下抛石装置及水下抛石方法

技术领域

本发明涉及海油工程技术领域，尤其涉及一种水下抛石装置及水下抛石方法。

背景技术

海底管道在服役过程中，由于外界环境因素的影响，管道坐落的海床将会发生物质的不均匀运移，导致管道出现悬空。当悬空达到一定长度将会威胁管道的运营安全，需要进行治理。常用的管道治理方法有垫沙包、水泥灌浆支撑、抛石法、支撑架法等，其中抛石法由于治理效果好、施工工艺简单，工程应用较为广泛。

抛石法是在管道悬空位置将石料抛下，在重力作用下石头充填管道悬空、并部分覆盖于管道，形成有效支撑来实现悬空治理。在海上抛石过程中，会受到海流、波浪等环境因素的影响，假如直接在水上抛石，会导致石料散落范围大，出现砸坏管道的现象。为了降低抛石的数量，同时避免石料砸坏管道，在抛石进行悬空治理时，通常采用精确投放，即将石料用容器装好，通过吊机将石料吊放到管道上方3-5米，打开容器将石料抛下。

传统的水下抛石施工方法是使用吨袋进行抛石，吨袋设计为上下开口方式，上方开口设计用于装填石料，下边开口设计用于ROV或者潜水员将拉链拉开，实现石料下落。此方法由于一次装填石料有限，海上施工效率低。此外，传统吨袋抛石在石料吊装过程中，容易发生吨袋损坏、石料散落情况，增加了施工风险。吨袋抛石在水下解开的时候也常发生拉不开或拉开石料不下落情况，造成了抛石失败。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述的现有技术缺陷，提供一种实现精确投放且可靠性高的水下抛石装置及水下抛石方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种水下抛石装置，包括用于填装石料的漏斗状容器、可开合设置在所述容器底部的出料口上的开关板、驱动所述开关板开合在所述出料口上的开合驱动组件；

所述开关板以其第一侧可转动连接在所述出料口的一侧；所述开关板的与其第一侧相对的第二侧设有限位轴；

所述开合驱动组件包括连动件以及锁合件；所述锁合件设置在所述容器的外壁面上并可相对所述容器来回移动；所述连动件设置在所述容器的外壁面并可在一第一位置和一第二位置之间来回转动，且所述连动件朝向所述开关板的第一端设有与所述限位轴配合的勾部，所述连动件朝向所述锁合件的第二端设有与所述锁合件配合的锁合部；

在所述第一位置，所述连动件配合在所述容器的外壁面，所述连动件的勾部将所述限位轴扣合其中，将所述开关板闭合在所述出料口上；所述锁合件与所述连动件的锁合部配合，限制所述连动件转动下落；

在所述第二位置，所述连动件的锁合部脱离所述锁合件，所述连动件远离所述容器的外壁面，所述限位轴从所述连动件的勾部内脱离，所述开关板从所述出料口上打开。

优选地，所述锁合件包括锁销以及连接在锁销上的抓手部；

所述容器的外壁面上设有间隔相对的导向座和支撑板，所述支撑板设有与所述锁销相适配的支撑孔；所述锁销以一端配合在所述导向座内并可沿所述导向座来回移动，所述锁销另一端随所述锁销的来回移动进出所述支撑孔；所述抓手部在所述锁销上位于所述导向座和支撑板之间。

优选地，所述锁合部包括在所述连动件的第二端上向外延伸的锁合板，所述锁合板上设有用于所述锁销穿过的锁孔；

所述连动件在所述第一位置时，所述锁合板置于所述导向座和支撑板之间，所述锁销穿设在所述锁孔和支撑孔中。

优选地，所述连动件的第一端通过转动销轴连接在所述出料口一侧；所述勾部自所述第一端向外延伸形成；

所述连动件在所述第一位置，所述勾部的开口背向所述开关板的第一侧，所述开关板第二侧上的所述限位轴配合在所述勾部内；

所述连动件在所述第二位置，所述连动件的勾部开口朝下释放所述限位轴。

优选地，所述容器的侧壁上设有贯穿所述侧壁内外壁面的透水孔。

优选地，所述容器的外壁面上设有加强结构；所述加强结构包括至少一道环绕所述容器外壁面的加强筋。

优选地，所述加强结构还包括设置在所述容器的外壁面上并垂直连接所述加强筋的加强板。

优选地，所述容器上设有至少一个吊耳；和/或，所述容器上设有至少一个用于ROV抓持的手柄。

优选地，所述水下抛石装置还包括用于放置所述容器的支撑底架。

本发明还提供一种水下抛石方法，采用以上任一项所述的水下抛石装置，所述水下抛石方法包括以下步骤：

S1、将石料装填于容器中；

S2、从船舶上将装填有石料的所述容器吊起并下放入水，直至海床上第一预定高度；

S3、下放ROV，所述ROV在水下靠近并抓持所述容器后，将所述容器继续下放至海床上第二预定高度；

S4、所述船舶移动，使所述容器的出料口处于抛石点的正上方；

S5、通过所述ROV操作所述开合驱动组件，将开合板从所述容器的出料口上打开，所述容器内的石料通过所述出料口下落至抛石点。

本发明的水下抛石装置，以漏斗状的容器填装石料并进行抛石，实现精确投放；以机械连动方式实现容器出料口的开合，能够在水下顺利开启，可靠性高。容器尺寸可以根据抛石量需要设置，设计尺寸，并可以顺利在水下实现开启。

本发明与传统采用吨袋抛石方法相比，单次下放抛石量增多，海上抛石施工效率显著提高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的水下抛石装置的结构示意图；

图2是图1所示装置去除支撑底架后的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、2所示，本发明一实施例的水下抛石装置，包括容器10、开关板20以及开合驱动组件。

容器10呈漏斗状，用于填装石料。容器10的顶部和底部均开放，分别形成进料口和出料口。开关板20可开合设置在容器10底部的出料口上，控制出料口的打开或闭合。开合驱动组件驱动开关板20开合在出料口上。

其中，开关板20具有相对的第一侧和第二侧，开关板20以其第一侧可转动连接在出料口的一侧。开关板20的第二侧设有限位轴21。

开合驱动组件包括连动件30以及锁合件40；锁合件40设置在容器10的外壁面上并可相对容器10来回移动；连动件30设置在容器10的外壁面并可在一第一位置和一第二位置之间来回转动。连动件30朝向开关板20的第一端设有与限位轴21配合的勾部31，连动件30朝向锁合件40的第二端设有与锁合件40配合的锁合部32。

连动件30在第一位置时，连动件30配合在容器10的外壁面，连动件30的勾部31将限位轴21扣合其中，将开关板20闭合在出料口上；锁合件40与连动件30的锁合部32配合，限制连动件30转动下落。连动件30在第二位置时，连动件30的锁合部32脱离锁合件40，连动件30远离容器10的外壁面，限位轴21从连动件30的勾部31内脱离，开关板20从出料口上打开。

具体地，本发明中，容器10为上宽下窄的漏斗状，采用钢材料制成，具有一定的强度和可靠性。容器10的外周形状可以如图2中所示的方形，也可以是圆形等其他形状。

为减少容器10入水后的阻力，容器10的侧壁上设有贯穿侧壁内外壁面的透水孔11。透水孔11在容器10上的设置位置不限，可以分布整个容器10的侧壁，也可以分布在侧壁的上部或下部等等。

为提高容器10的强度，容器10的外壁面上设有加强结构。加强结构包括至少一道环绕容器10外壁面的加强筋12。根据需要，加强结构还包括设置在容器10的外壁面上的加强板13，加强板13可以垂直连接加强筋12。

另外，为方便吊放容器10，容器10上设有至少一个吊耳14。吊耳14优选至少两个，分布在容器10的至少两个相对外壁面上。本实施例中，如图2所示，吊耳14焊接在部分加强板13的顶部。

进一步地，容器10上还可设有至少一个用于ROV抓持的手柄15，方便ROV功能手的握持，靠近并定位在容器10侧面以操作开合驱动组件。手柄15在容器10的外壁面上设置，位置不限，可以是凸出的环部或片状结构。

开关板20的第一侧可通过转轴等连接在容器10的出料口的一侧，从而开关板20通过转轴可相对容器10转动，从而闭合在出料口上，或从出料口上打开。开关板20第二侧上的限位轴21可以平行设置在该第二侧上，限位轴21的端部可以凸出在第二侧的侧面，方便连动件30上勾部31的配合。

开合驱动组件主要对应开关板20的第二侧设置在容器10和开关板20之间。连动件30的第一端通过转动销轴311连接在出料口一侧，该侧也对应开关板20的第二侧。勾部31自连动件30的第一端向外延伸形成。勾部31的开口朝向限位轴21，以便限位轴21可进出勾部31。

连动件30在第一位置时，勾部31的开口背向开关板20的第一侧，开关板20第二侧上的限位轴21配合在勾部31内。连动件30在第二位置时，连动件30的勾部31开口朝下释放限位轴21。

本实施例中，连动件30为框架结构，其第一端的两侧分别设有勾部31，分别可扣合到限位轴21的凸出开关板20两侧(区别第一侧和第二侧)的相对两端上。连动件30的第二端朝向锁合件40，该第二端可通过第一端以转动销轴311为轴相对容器10上下转动。在其他实施例中，连动件30也可以是连动杆等结构。

锁合件40设置在容器10的外壁面上，位于连动件30的上方。该锁合件40可包括锁销41以及连接在锁销41上的抓手部42。对应该锁合件40，容器10的外壁面上设有间隔相对的导向座16和支撑板17。支撑板17设有与锁销41相适配的支撑孔；锁销41以一端配合在导向座16内并可沿导向座16来回移动，锁销41另一端随锁销41的来回移动进出支撑孔；抓手部42在锁销41上位于导向座16和支撑板17之间。

锁合部32包括在连动件30的第二端上向外延伸的锁合板，锁合板上设有用于锁销41穿过的锁孔。连动件30在第一位置时，锁合板置于导向座16和支撑板17之间，锁销41穿设在锁孔和支撑孔中。

其中，相对于开关板20在容器10出料口处的上下转动实现开合，锁合件40在容器10外壁面上水平来回移动。抓手部42可设置为方便ROV操作的T形杆或其他结构。另外，为提高锁合件40在容器10外壁面的稳定性，导向座16和支撑板17可以位于一加强板13的两侧，从而锁销41穿进支撑板17之前还穿过加强板13，加强板13对其起到支撑作用。

进一步地，如图1所示，本发明的水下抛石装置还包括用于放置容器10的支撑底架50。支撑底架50可为多个型钢焊接形成的框架结构。

装填石料时，可将容器10坐落在支撑底架50上，方便石料装填。

参考图1、2，使用本发明的水下抛石装置进行水下抛石时，水下抛石方法可包括以下步骤：

S1、将石料装填于容器10中。

装填石料前，确保开关板20闭合在容器10的出料口上，将容器10的出料口关闭。

S2、从船舶上将装填有石料的容器10吊起并下放入水，直至海床上第一预定高度。

第一预定高度可以根据实际操作需要决定，如可以是5米等。

S3、下放ROV，ROV在水下靠近并抓持容器10后，将容器10继续下放至海床上第二预定高度。

ROV在水下靠近容器10后，可以采用其五功能手(左手)抓住容器10上的手柄15。第二预定高度较于第一预定高度较为靠近海床，可以是3米或以上等距离。

S4、船舶移动，使容器10的出料口处于抛石点的正上方。

S5、通过ROV操作开合驱动组件，将开合板20从容器10的出料口上打开，容器10内的石料通过出料口下落至抛石点。

具体地，ROV用七功能手(右手)抓住锁合件40的抓手部42，按照移动路径将锁销41移动脱离锁合部32，连动件30在重力作用下转动，带动勾部31开口朝下，限位轴21从勾部31内脱出，开关板20的第二侧脱离连动件30，从而整体向下转动，打开出料口。

石料滑落过程中，ROV抓住容器10，稳住不动，必要时可以移动船舶，动态抛石。石料滑落完毕，ROV松开容器10，飞至安全区域，吊机回收容器10至船上甲板，坐落在支撑底架50上，以便再填料进行下一次抛石。

以上所述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)

1.一种水下抛石装置，其特征在于，包括用于填装石料的漏斗状容器、可开合设置在所述容器底部的出料口上的开关板、驱动所述开关板开合在所述出料口上的开合驱动组件；

所述开关板以其第一侧可转动连接在所述出料口的一侧；所述开关板的与其第一侧相对的第二侧设有限位轴；

所述开合驱动组件包括连动件以及锁合件；所述锁合件设置在所述容器的外壁面上并可相对所述容器来回移动；所述连动件设置在所述容器的外壁面并可在一第一位置和一第二位置之间来回转动，且所述连动件朝向所述开关板的第一端设有与所述限位轴配合的勾部，所述连动件朝向所述锁合件的第二端设有与所述锁合件配合的锁合部；

在所述第一位置，所述连动件配合在所述容器的外壁面，所述连动件的勾部将所述限位轴扣合其中，将所述开关板闭合在所述出料口上；所述锁合件与所述连动件的锁合部配合，限制所述连动件转动下落；

在所述第二位置，所述连动件的锁合部脱离所述锁合件，所述连动件远离所述容器的外壁面，所述限位轴从所述连动件的勾部内脱离，所述开关板从所述出料口上打开。

2.根据权利要求1所述的水下抛石装置，其特征在于，所述锁合件包括锁销以及连接在锁销上的抓手部；

所述容器的外壁面上设有间隔相对的导向座和支撑板，所述支撑板设有与所述锁销相适配的支撑孔；所述锁销以一端配合在所述导向座内并可沿所述导向座来回移动，所述锁销另一端随所述锁销的来回移动进出所述支撑孔；所述抓手部在所述锁销上位于所述导向座和支撑板之间。

3.根据权利要求2所述的水下抛石装置，其特征在于，所述锁合部包括在所述连动件的第二端上向外延伸的锁合板，所述锁合板上设有用于所述锁销穿过的锁孔；

所述连动件在所述第一位置时，所述锁合板置于所述导向座和支撑板之间，所述锁销穿设在所述锁孔和支撑孔中。

4.根据权利要求1所述的水下抛石装置，其特征在于，所述连动件的第一端通过转动销轴连接在所述出料口一侧；所述勾部自所述第一端向外延伸形成；

所述连动件在所述第一位置，所述勾部的开口背向所述开关板的第一侧，所述开关板第二侧上的所述限位轴配合在所述勾部内；

所述连动件在所述第二位置，所述连动件的勾部开口朝下释放所述限位轴。

5.根据权利要求1所述的水下抛石装置，其特征在于，所述容器的侧壁上设有贯穿所述侧壁内外壁面的透水孔。

6.根据权利要求1所述的水下抛石装置，其特征在于，所述容器的外壁面上设有加强结构；所述加强结构包括至少一道环绕所述容器外壁面的加强筋。

7.根据权利要求6所述的水下抛石装置，其特征在于，所述加强结构还包括设置在所述容器的外壁面上并垂直连接所述加强筋的加强板。

8.根据权利要求1所述的水下抛石装置，其特征在于，所述容器上设有至少一个吊耳；和/或，所述容器上设有至少一个用于ROV抓持的手柄。

9.根据权利要求1-8任一项所述的水下抛石装置，其特征在于，所述水下抛石装置还包括用于放置所述容器的支撑底架。

10.一种水下抛石方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的水下抛石装置，所述水下抛石方法包括以下步骤：

S1、将石料装填于容器中；

S2、从船舶上将装填有石料的所述容器吊起并下放入水，直至海床上第一预定高度；

S3、下放ROV，所述ROV在水下靠近并抓持所述容器后，将所述容器继续下放至海床上第二预定高度；

S4、所述船舶移动，使所述容器的出料口处于抛石点的正上方；

S5、通过所述ROV操作所述开合驱动组件，将开合板从所述容器的出料口上打开，所述容器内的石料通过所述出料口下落至抛石点。

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