CN1118031A - 驳载式滩海管沟挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驳载式滩海管沟挖掘机。包括驳浮体、挖沟装置、牵引装置及辅助机构。驳浮体由若干平底浮箱组成，其中间有纵向空当。挖沟装置由机头总成、机头架和机头行走小车组成。机头部分由驳浮体的纵向空当处下至海底。牵引装置由卷扬机、牵引绳、滑轮和水深调整机构组成，牵引着挖沟装置沿海底管道挖沟作业。其最大优点是适用于水深5米以内滩海挖沟，工效较高，并且结构合理，容易制造，便于安装维修，成本较低。

Description

驳载式滩海管沟挖掘机

本发明涉及到专门用途的船舶或类似的浮动结构，还涉及到特殊用途的挖掘机，具体说来是一种驳载式滩海管沟挖掘机。

海底管沟开挖是海底管道铺设过程中的重要环节，所需的挖沟设备随着铺设方法的不同而不同。从国外资料来看，海底管道铺设方法有两种，即先行挖沟法和铺后挖沟埋管法。先行挖沟法是在管道预定埋设位置先用挖掘机把管沟挖掘成形，然后铺设管道和回填。最有代表性的是美国R·J布朗联合公司研制的水下挖沟犁。这种挖沟犁的牵引力可以用锚泊驳船，也可用大型动力拖轮，也可用海底爬行的履带式牵引车。该公司研制的水下挖沟犁，也有专用于管道拖拉就位时或者管道就位后，边挖沟边沉管回填的后挖沟犁。其特点是用一条主梁把挖沟犁架在铺好的管道上。当拉犁前进时，犁头挖入海底，并且紧贴着管子，在管道的下边挖出管沟。这种牵引式的挖沟犁需用强大的牵引动力，并且只能用于水深几十米至上百米的近海区域。后挖沟沉管法是以日本“浜中”和美国“雷科”为代表的双船埋设系统，采用的是喷射挖沟法。主船上携带的埋管机可骑在已铺管道上，喷咀向管道旁侧和下方喷出高压水。被高压水切割下来的土壤与水混成泥浆，由吸泥泵吸入并通过输泥管输向辅船。辅船上吊着回填机构，将泥浆排至沉入管沟的管道上，以达到埋管的目的。其工作水深“浜中”为15—50米，“雷科”为90—130米。水深在5米以内的滩海区域均不能用。英国专利GB1384078公开了一种深水中机械开挖管沟的工艺和装置。先把管道放到水底，再在管道两侧各开一条与管道平行的沟。靠管道的自重把管道下面未挖的部分压塌，形成一条管沟，管道沉入其中。其特点是在管道两侧各有一套挖沟装置。该装置包括一个跨在管道上的桥形框架，位于管道两侧的侧向支架，装在侧向支架底部的挖掘机构。这种挖沟工艺和装置也是由拖船牵引作业，并且只能用于水深10米以下的滩海及近海区域。

鉴于上述已有技术不能用于滩海浅水区域和其它不足之处，本发明的目的就在于提供一种驳载式滩海管沟挖掘机。它不再需要拖船在前边做为牵引动力，而是挖掘装置直接装在浮驳上，靠自载动力完成挖沟作业，并且专用于0.8—5米水深的滩海区域。

本发明的上述目的是由下述技术方案实现的：

驳载式滩海管沟挖掘机包括驳浮体和安装在驳浮体上的挖沟装置、牵引装置及辅助机构。其特征是驳浮体由若干长方体平底浮箱组拼而成。驳浮体中间有纵向空裆。挖沟装置有前后两套，每套都由机头总成、机头架和机头行走小车组成。机头总成安装在机头架上，机头架悬吊在机头行走小车上，行走小车置于驳浮体空裆的上方，小车轮子落在空裆两侧的道轨上。牵引装置由卷扬机、滑轮、牵引绳、水深调整机构和电动葫芦组成。两台卷扬机分别安装在驳浮体前后两端或左右两则，通过滑轮和牵引绳水平牵拉挖沟装置前进或后退。辅助机构包括沿管道导向机构、抗滑桩、起锚机、发电机组和机动舟等。沿管道导向机构安装在驳浮体前后两端并偏向一侧。抗滑桩安装在驳浮体左右两则。起锚机安装在驳浮体前端。发电机组安装在驳浮体中部。机动舟泊浮在驳浮体后尾处。抛锚艇在驳浮体前方。

上述挖沟装置中的机头总成，由潜水铰刀、射水泵喷头、吸泥泵及其吸头组成，并且都安装在机头架的内框架上，能通过转动内框架调节机头总成的进刀角度。

上述机头总成中的潜水铰刀，端面均布三根斜筋，斜筋上均布若干刀齿，刀头径向也均布若干刀齿。

上述挖沟装置中的机头架，由内框架、外框架、转轴、止动销和下水导向杆组成。机头总成安装在内框架上，内框架通过转轴和止动销安装在外框架上，外框架上端装有四根下水导向杆。整个机头总成和机头架成为一体，被上述机头行走小车顶部的起重机悬吊着，能随不同水深在驳浮体的空裆中上下移动。

上述挖沟装置中的机头行走小车，由小车架、小车轮和起重机组成。小车轮安装在小车架底部两侧。起重机安装在小车架顶部。小车底架上还安装着射水泵。

上述牵引装置中的水深调整机构，由导向套、导向杆、销子、电动葫芦和下滑轮组成。导向套安装在驳浮体空裆的边沿处。导向套内的导向杆上端被电动葫芦吊着，下端装一个下滑轮，下滑轮伸入水中深度与机头总成在水中的深度保持一致，以利于水平牵引机头总成前进或后退。

上述辅助机构中的沿管道导向机构，前后各有一套，每套导向机构由两根导向柱、柱座、定位销和电动葫芦组成。柱座安装在驳浮体上并偏向一侧，定位销和电动葫芦都安装在柱座上。导向柱被电动葫芦悬吊着，并被定位销定位，使两根导向柱下端跨在管道两侧，确保挖沟装置沿管道前进或后退。

上述辅助机构中的抗滑桩，左右各有一个，由安装在驳浮体上的柱座顶上的电动葫芦悬吊着。驳浮体定位作业时，抗滑桩靠自重插入海床一定深度，以防止驳浮体漂动。

安装在驳浮体前端的两台起锚机，通过锚绳与前方地锚相连。挖沟作业时能牵住驳浮体保持不动；当一段管沟挖完，驳浮体需要向前移动时，由于驳浮体无自航能力，起锚机将锚绳逐步卷起并牵引驳浮体逐步前移，此时驳浮体后边的机动舟向前推动驳浮体到位为止。

驳浮体上的发电机组作为驳浮体上所有用电设备的动力源。抛锚艇专供抛锚用，当锚绳被起锚机逐步卷起只剩一定长度时，就要用抛锚艇向前重新抛锚，将锚绳放长。

本发明与前述已有技术对比，其主要优点是：由于不需拖轮或船体牵引，也就不受拖轮或船的吃水深度限制；还由于驳浮体采用平底浮箱结构，满载时吃水深度只有0.5米，所以能在0.8—5米滩海区域进行挖沟作业。有些已有技术虽然很先进，却不适用于这么浅的水域。由于挖沟机头总成采用多齿铰刀和高压射水相结合形式，并用吸泥泵同时吸泥排泥，所以挖沟速度较快，工效较高，软土层每分钟可挖3.5—5.5米，硬土层每分钟可挖0.8—1.5米，深度1.5米，相当于前述日本“浜中”挖沟埋管船的10倍，并且不需潜水员。由于驳浮体为组合式结构，挖沟机头也不太复杂，所以容易制造，便于装拆维修，成本较低。

附图1是本发明的总体结构及挖沟作业侧面示意图。

附图2是图1管沟处A向断面示意图。

附图3是图1在挖沟装置提起时B向断面示意图。

附图4是图3的F向视图。

附图5是图1的C处侧面视图。

结合附图对本发明的实施例详述如下：

本发明的总体结构及挖沟作业状况如图1所示。其中9是驳浮体，由若干长方体平底浮箱组拼而成，长54米，宽10.8米。驳浮体上安装着挖沟装置4，它能在驳浮体的中间纵向空裆中前进或后退。3是4进退的牵引装置。2是挖沟作业沿管道导向机构。5是驳浮体定位抗滑桩。7是推动驳浮体9前进所需的机动舟。6是防止机动舟脱离驳浮体9用的揽绳。11是机动舟推动驳浮体用的垫块。1是安装在驳浮体前端的起锚机。8是地锚，81是锚绳。V表示机动舟7推动驳浮体前进方向，E表示海水平面，G表示海床，P表示海底管道(后段靠自重已自动下沟)。

图1中的A向视图如图2所示，可以看出该处后视情况。图中9是驳浮体，41是挖沟潜水铰刀，24是沿管道P的两根导向桩，5是驳浮体的两根抗滑桩，E是海平面，G是海床，D是管沟。从图2可以看出挖沟装置处于驳浮体的纵向中心部位，管道P在下沟之前偏向一侧。

图1中的B向断面视图在挖沟机头上提状态下如图3所示。图3的F向视图如4所示。其中，潜水铰刀41、射水泵喷头414，吸泥泵及其吸头415构成机头总成，安装在框架43上。内框架43通过转轴42和止动销413安装在外框架44上。利用止动销413及其外框架44上的若干销孔，可以在30—150°范围内调整铰刀头41的角度，以满足不同土质情况挖沟作业要求。外框架44上端装有四根导向杆47。机头总成、机头架和导向杆成为一整体，通过钢丝绳49被行走小车46顶部的起重机48悬吊着，其下水深度可以调整。射水泵411安装在行走小车底架上，用射水胶管410与射水喷头414相连。412是行走小车轮子，沿轨道45行走。从图3还可以看出，非挖沟作业时，机头和框架可以上提到驳浮体9的纵向空裆内，这样有利于拖航。挖沟作业时，将机头和框架下放到海床。潜水铰刀由潜水电机带动旋转，并且靠机头和框架的自重压力进刀。其行走小车46置于驳浮体9的纵向空裆的正上方。

图1中的C处侧面视图如图5所示。图5表示了机头牵引装置3结构状态的一半，其全貌可结合图1看。其中两台卷扬机37分别安装在驳浮体9的前方和后方(也可在左右两边)。牵引绳31一端连着卷扬机37，另一端连着机头总成。由滑轮36改变牵引力的方向。上滑轮安装在导向套32上，下滑轮安装在导向杆34下端。导向杆34装在导向套32中，其上端通过钢丝绳被电动葫芦33吊着。通过销子35将导向杆34定位。通过调整导向杆34可以调整下滑轮在水中深度，使水下牵引绳31基本上保持水平状态。前后两套机头总成之间有拉紧绳10，用来保持两套机头总成距离不变。挖沟作业时，若需机头前进，前边一台卷扬机就逐渐卷起牵引绳，后边一台卷扬机就逐渐放出牵引绳，并且两台卷扬机动作保持同步；反之，若需要机头后退，后边一台卷扬机就逐渐卷起牵引绳，前边一台卷扬机就逐渐放出牵引绳。这样，两套机头总成就同时同步前进或后退。当牵引装置3带动机头和框架前进或后退时，行走小车46也被导向杆47间接带动前进或后退。

从图1还可看出，沿管道导向机构2由导向柱24、柱座22、定位销23和电动葫芦21组成。柱座22安装在驳浮体9上，电动葫芦21安装在柱座22上，导向柱24被吊装在电动葫芦21上，深度确定后用定位销23定位。抗滑桩5的安装及定位方式与导向柱24相似，不同之处仅在于不用定位销定位，靠自重下沉，下端进入海床。驳浮体9在定位挖沟作业时，导向柱24和抗滑桩5都要放到海底。驳浮体9需要沿海底管道P前后移动时，只提起抗滑桩5即可。驳浮体被拖航时，导向柱24和抗滑桩5都要向上提起。驳浮体9每定位一次，潜水铰刀41及行走小车46的作业行程，由驳浮体中间纵向空裆长度而定，本实施例每次定位行程25米。每抛锚一次驳浮体9行程距离，由锚绳81的长度而定，本实施例每次抛锚行程120米。驳浮体9的载重量，由其所载设备及作业人员总重量而定，本实施例驳浮体吃水深0.5米，自重200吨，总载重量100吨。

Claims (8)

1.一种驳载式滩海管沟挖掘机，包括驳浮体和安装在驳浮体上的挖沟装置、牵引装置及辅助机构，其特征是驳浮体由若干个长方体平底浮箱组拼而成，驳浮体中间有纵向空裆，挖沟装置有前后两套，每套都由机头总成、机头架和机头行走小车组成，机头总成安装在机头架上，机头架悬吊在机头行走小车上，行走小车置于驳浮体空裆上方，小车轮子落在其空裆两侧的轨道上，机头总成和机头架由驳浮体空裆处下至海底，牵引装置由卷扬机、滑轮、牵引绳、水深调整机构和电动葫芦组成，两台卷扬机分别安装在驳浮体前后两端或左右两侧，通过滑轮和牵引绳水平牵拉挖沟装置前进或后退，辅助机构包括沿管道导向机构、抗滑桩、起锚机、发电机组和机动舟等，沿管道导向机构安装在驳浮体前后两端并偏向一侧，抗滑桩安装在驳浮体左右两侧，起锚机安装在驳浮体前端，发电机组安装在驳浮体中部，机动舟泊浮在驳浮体后尾处。

2.根据权利要求1所述的驳载式滩海管沟挖掘机，其特征是挖沟装置中的机头总成，由潜水铰刀、射水泵喷头、吸泥泵及其吸头组成，并且都安装在机头架的内框架上，能通过转动内框架调节机头总成的进刀角度。

3.根据权利要求2所述的驳载式滩海管沟挖掘机，其特征是机头总成中的潜水铰刀，端面均布三根斜筋，斜筋上均布若干刀齿，刀头径向也均布若干刀齿。

4.根据权利要求1所述的驳载式滩海管沟挖掘机，其特征是挖沟装置中的机头架，由内框架、外框架、转轴、止动销和下水导向杆组成，机头总成安装在内框架上，内框架通过转轴和止动销安装在外框架上，外框架上端装有四根下水导向杆，整个机头总成和机头架成为一体，被上述机头行走小车顶部的起重机悬吊着，能随不同水深在驳浮体空裆中上下移动。

5.根据权利要求1所述的驳载式滩海管沟挖掘机，其特征是挖沟装置中的机头行走小车，由小车架、小车车轮和起重机组成，小车车轮安装在小车架底部两侧，起重机安装在小车架顶部，小车底架上还安装着射水泵。

6.根据权利要求1所述的驳载式滩海管沟挖掘机，其特征是牵引装置中的水深调整机构，由导向套、导向杆、销子、电动葫芦和下滑轮组成，导向套安装在驳浮体空裆的边沿处，导向套内的导向杆上端被电动葫芦吊着，下端装一个下滑轮，下滑轮伸入水中深度与机头总成在水中的深度保持一致。

7.根据权利要求1所述的驳载式滩海管沟挖掘机，其特征是辅助机构中的沿管道导向机构，前后各有一套，每套导向机构由两根导向柱、柱座、定位销和电动葫芦组成，柱座安装在驳浮体上并偏向一侧，定位销和电动葫芦都安装在柱座上，导向柱被电动葫芦悬吊着，并由定位销定位，使两根导向柱下端跨在管道两则，确保挖沟装置沿管道前进或后退。

8.根据权利要求1所述的驳载式滩海管沟挖掘机，其特征是辅助机构中的抗滑桩，左右各有一个，由安装在驳浮体上的柱座顶上的电动葫芦悬吊着，驳浮体定位作业时，抗滑桩靠自重插入海床一定深度，以防止驳浮体漂动。

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