CN112361080A - 浅滩区管道敷设专用船 - Google Patents

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范旭征博
裴延庚
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Abstract

浅滩区管道敷设专用船，涉及海上管道铺设工程技术领域，包括船体，在船体上固定设有管道敷设工装；管道敷设工装包括导向支架，在导向支架上设有沿船体龙骨方向设置的导向滑槽，导向滑槽由后端向前端向下倾斜设置并向下延伸至船体的末端；在导向支架前方设有伸出船体的托管支架，托管支架的一端与船体铰接且与导向滑槽对接；在船体上设有用于下放托管支架使其与导向滑槽倾斜角度对应的下放机构；在导向支架和托管支架之间固定安装有管道抱紧装置，管道抱紧装置的夹持中心线与导向滑槽平行设置；在导向支架上设有焊接工位。本发明施工工艺更加高效，施工质量更好，能够在浅水区域复杂海况下实现平稳、连续的管道铺设作业，提高施工效率。

Description

浅滩区管道敷设专用船
技术领域
本发明涉及海上管道铺设工程技术领域，尤其是浅滩区管道敷设专用船。
背景技术
随着全球海洋石油开发的飞速发展，海洋石油开发平台逐渐从近海走向深海，海洋石油管道成为了海洋石油平台之间连接的生命线，对于海上输油管道的安装亟需可用的施工安装专用平台。由于国内海洋石油开发起步较晚，缺乏专用的海洋石油管道铺设船，并且能够进行深水作业的管道铺设船具有较高的技术门槛，研发难度较大。目前国内的深水管道安装施工大部分都是采用国外的管道铺设船进行作业。对于浅水区域的管道铺设工程项目，常用方法为拖管法，在浅水区域条件下，将拼接完成的管道通过浮体运输到指定的管道下沉安装位置，管道到达安装位置之后，将管道连接的浮体移除，使得管道下沉，完成海上管道的铺设。
采用传统的拖管法施工具有较大的局限性，施工作业的铺设效果容易受到环境荷载的影响，采用传统的拖管法无法有效控制管道沉放的位置，施工质量难以控制。采用管道铺设船进行管道铺设能够大幅度减小环境荷载对施工质量的影响，并且施工效率较高。但是国内并没有直接能够使用的浅水区域管道铺设船，所以亟需一种能够在浅水区域进行管道铺设的专用船舶。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种施工工艺更加高效，施工质量更好，能够在浅水区域复杂海况下实现平稳、连续的管道铺设作业，提高施工效率的浅滩区管道敷设专用船。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，本发明是浅滩区管道敷设专用船，其特点是，包括船体，在船体上固定设有管道敷设工装；
所述管道敷设工装包括导向支架，在导向支架上设有沿船体龙骨方向设置的导向滑槽，导向滑槽由后端向前端向下倾斜设置并向下延伸至船体的末端；在导向支架前方设有伸出船体的托管支架，托管支架的一端与船体铰接；
在船体上设有用于下放托管支架使其与导向滑槽倾斜角度对应的下放机构；
在导向支架和托管支架之间固定安装有管道抱紧装置，管道抱紧装置的夹持中心线与导向滑槽平行设置；
在导向支架上设有用于管道对接的焊接工位。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的浅滩区管道敷设专用船中：所述导向滑槽的底部设有若干平行设置的下滑动辊，下滑动辊与导向滑槽垂直设置；在导向滑槽的两侧壁上均设有若干侧滑动辊，同一侧的侧滑动辊之间平行设置。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的浅滩区管道敷设专用船中：所述下滑动辊、侧滑动辊之间等间距设置。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的浅滩区管道敷设专用船中：所述下放机构包括两个对称设在导向支架两侧的卷扬机，在卷扬机前方的船体上固定设有两根与卷扬机对应设置的扒杆，两根扒杆顶部相接与船体前沿构成三角形结构；在扒杆顶部设有滑轮组件，卷扬机引出的钢丝绳绕过扒杆顶部的滑轮组件后向下与托管支架中部相接。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的浅滩区管道敷设专用船中：所述管道抱紧装置包括设在敷设船上的导向支架和托管支架之间的支撑钢架，所述支撑钢架在垂直于敷设船船体龙骨方向并列设有两根导向柱，在两根导向柱之间设有滑动压紧机构；
所述滑动压紧机构包括上压紧件和下压紧件，上压紧件和下压紧件的两端分别滑动套装在两侧的导向柱上，在上压紧件的下部设有用于放置大直径管道的上弧形凹槽，在下压紧件的上部设有与上弧形凹槽配合共同夹持大直径管道的下弧形凹槽，上弧形凹槽与下弧形凹槽构成夹持孔，夹持孔的轴线与导向架的导向滑轨平行；
在上压紧件的上方设有下压夹紧机构，在下压紧件的下方设有顶升微调装置；在支撑钢架上设有用于提升上、下压紧件的提升机构。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的浅滩区管道敷设专用船中：所述上压紧件为上钢抱箍，下压紧件为下钢抱箍。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的浅滩区管道敷设专用船中：所述下压夹紧机构为上千斤顶，顶升微调装置为下千斤顶。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的浅滩区管道敷设专用船中：所述焊接工位设有两个，在导向滑槽前部的导向支架上设有第一焊接工位，在导向滑槽中部的导向支架上设有第二焊接工位。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的浅滩区管道敷设专用船中：所述第一焊接工位和第二焊接工位之间的间距等于标准管节的长度。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的浅滩区管道敷设专用船中：在管道敷设工装两侧的船体上设有钢管存放区，在船体的侧部固定安装有用于将管道吊装至导向滑槽的吊装装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过在船体上设置导向支架，在导向支架上设置导向滑槽，用于引导管道下滑铺设，在前方设置与导向滑槽对接的托管支架，托管支架通过下放机构下放至与导向滑槽对应的倾斜角度，承接并引导管道下滑铺设，结构简单可靠，能够大大提高管道铺设作业的施工效率，；
通过设置管道抱紧装置，能够实现对管道溜放速度的有效控制，达到管道稳定铺设的目的，能够降低海上管道铺设作业的施工安全风险，提高海上管道铺设的施工质量，结构可靠，操作方便高效；
通过在导向支架上设置焊接工位，采用管节分段焊接流水施工的方式进行，能够实现长距离管道的连续施工，通过同时进行管道的焊接和铺设作业，大大提高施工效率；
与传统的拖管法铺设管道的施工工艺相比，利用专用船舶对浅滩区域的管道进行铺设，能够极大程度的减少管道在水面运输受到环境荷载的影响，提高对管道施工质量的控制水平，节约管道铺设的时间，提高施工效率；另外，节省了拖带管道需要的浮体，减少了其他的辅助船机设备，节约了施工成本。
附图说明
图1为本发明的一种结构的俯视图；
图2为正视图；
图3为管道敷设工装俯视图；
图4为导向滑槽的侧视图；
图5为管道抱紧装置的结构示意图。
图中：1.船体，2.导向支架，3.导向滑槽，4.托管支架，5.管道抱紧装置，501. 支撑钢架，502.导向柱，503.上压紧件，504.下压紧件，505.上弧形凹槽，506.下弧形凹槽，507.上千斤顶，508.下千斤顶，509.提升吊环，510.橡胶垫圈，511.钢垫块，512.支撑角钢，513.起吊机构，6.第一焊接工位，7.第二焊接工位，8.下滑动辊，9.卷扬机，10.扒杆，11.钢丝绳，12.钢管存放区，13.吊装装置，14.锚缆，15.物资存储区，16.人行通道，17.侧滑动辊，18.管道。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
针对现有管道铺设安装存在的问题，例如拖管法安装管道容易受到周围环境荷载的影响，难以控制施工质量，并且施工效率不高的问题，本发明提供了一种能够在浅水区域实现管道铺设的专用船舶，实现浅水区域管道铺设的连续作业，施工可靠度高，施工完成之后的质量较好。
实施例1，参照图1，结合图2、图3，浅滩区管道敷设专用船，包括船体1，在船体1上固定设有管道敷设工装；
所述管道敷设工装包括导向支架2，在导向支架2上设有沿船体1龙骨方向设置的导向滑槽3，导向滑槽3由后端向前端向下倾斜设置并向下延伸至船体1的末端；在导向支架2前方设有伸出船体1的托管支架4，托管支架4的一端与船体1铰接；
在船体1上设有用于下放托管支架4使其与导向滑槽3倾斜角度对应的下放机构；
在导向支架2和托管支架4之间固定安装有管道抱紧装置5，管道抱紧装置5的夹持中心线与导向滑槽3平行设置；
在导向支架2上设有用于管道18对接的焊接工位。
参照图4，所述导向滑槽3的底部设有若干平行设置的下滑动辊8，下滑动辊8与导向滑槽3垂直设置；在导向滑槽3的两侧壁上均设有若干侧滑动辊17，同一侧的侧滑动辊17之间平行设置。
所述下滑动辊8、侧滑动辊17之间等间距设置。
所述下放机构包括两个对称设在导向支架2两侧的卷扬机9，在卷扬机9前方的船体1上固定设有两根与卷扬机9对应设置的扒杆10，两根扒杆10顶部相接与船体1前沿构成三角形结构；在扒杆10顶部设有滑轮组件，卷扬机9引出的钢丝绳11绕过扒杆10顶部的滑轮组件后向下与托管支架4中部相接。在两根扒杆10中间设有若干将两根扒杆10固定相接的加强筋。
参照图5，所述管道抱紧装置5包括设在敷设船上导向支架2和托管支架4之间的支撑钢架501，所述支撑钢架501在垂直于敷设船船体1龙骨方向并列设有两根导向柱502，在两根导向柱502之间设有滑动压紧机构；
所述滑动压紧机构包括上压紧件503和下压紧件504，上压紧件503和下压紧件504的两端分别滑动套装在两侧的导向柱502上，在上压紧件503的下部设有用于放置大直径管道18的上弧形凹槽505，在下压紧件504的上部设有与上弧形凹槽505配合共同夹持大直径管道18的下弧形凹槽506，上弧形凹槽505与下弧形凹槽506构成夹持孔，夹持孔的轴线与导向支架2的导向滑轨平行；
在上压紧件503的上方设有下压夹紧机构，在下压紧件504的下方设有顶升微调装置；在支撑钢架上设有用于提升上、下压紧件的提升机构。
所述上弧形凹槽505和下弧形凹槽506的弧形槽壁上设有橡胶垫圈510。采用了橡胶垫圈510，能够减少对管道的挤压和破坏，提高施工质量。
所述提升机构包括固定设在上压紧件和下压紧件两侧的提升吊环509，在敷设船上设有用于起吊上压紧件503、下压紧件504的起吊机构513。增加了提升吊环509，能够有效控制上、下钢抱箍的位置，使上、下钢抱箍对大直径管道的抱紧溜放得到有效控制。
所述上压紧件503为上钢抱箍，下压紧件504为下钢抱箍。
所述下压夹紧机构为上千斤顶507，顶升微调装置为下千斤顶508。采用液压千斤顶控制上、下钢抱箍的位置，操作简单快捷，可靠性高，能够提高施工效率，并节省施工成本。
所述下千斤顶508的下方设有钢垫块511。
在上压紧件503上方的支撑钢架501上设有支撑角钢512，所述上千斤顶507设在上压紧件503和上支撑角钢512之间。
通过设置滑动压紧机构，上、下压紧件504可以沿着导向柱502上下升降，通过在上压紧件503上设置上弧形凹槽505，在下压紧件504上设置下弧形凹槽506，两者配合构成夹持大直径管道18的夹持孔，实现对大直径管道18的贴合夹持，通过设置下压夹紧机构、顶升微调机构分别对上、下压紧件504的驱动，实现对大直径管道18的抱紧，使大直径管道溜放过程更加稳定可控，达到大直径管道稳定铺设的目的，能够降低海上管道铺设作业的施工安全风险，提高海上管道铺设的施工质量，对海上大直径管道铺设施工具有重大的实用价值和社会意义。相比传统的管道控制张紧器具有结构更加可靠，操作方便高效的特点。
所述焊接工位设有两个，在导向滑槽3前部的导向支架2上设有第一焊接工位6，在导向滑槽3中部的导向支架2上设有第二焊接工位7。
所述第一焊接工位6和第二焊接工位7之间的间距等于标准管节的长度。
在管道敷设工装两侧的船体1上设有钢管存放区12，在船体1的侧部固定安装有用于将管道18吊装至导向滑槽3的吊装装置13。吊装装置13采用履带式起重机。
在船体1的四角对称设有四个锚机，锚机连接有锚缆14。
在船体1上靠近履带式起重机一侧设有物资存储区15。
在导向支架2的一侧设有人行通道16。
为详细说明该浅滩区管道铺设船实现的技术手段，管道铺设流程，便于直观了解，结合具体图示，进一步阐述本发明。
该管道铺设船采用驳船改造而成，主要是通过在驳船甲板焊接管道铺设所需要的导向支架2，以及管道18下水时所需要的托管支架4，从而对需要在水底铺设的管道18进行安装。具体操作步骤如下：
（1）管道焊接准备
将工厂中卷制好的标准长度的管道18通过管道运输船堆放到钢管存放区12，然后通过履带式起重机将标准节长的管道18吊放到管道铺设用的导向支架2中。首先是将管道18吊放至导向支架2左部的导向滑槽3上，管道18沿着导向支架2向下滑动，滑动至托管支架4上，并将该段管道18通过管道抱紧装置5抱紧，固定在托管支架4前方的位置处；然后使用履带式起重机调运下一节管道18至导向支架2左部的导向滑槽3上，通过导向支架2将管道18滑动至第一个焊接工位和第二个焊接工位之间的区域。
（2）管道焊接作业
通过焊接工位，将托管支架4上方的钢管和两个焊接工位之间的钢管进行焊接作业，两段钢管焊接完成之后，再通过履带式起重机，吊运第三节钢管至导向支架2左部的导向滑槽3中，滑动至第二焊接工位7处，再通过第二焊接工位7将之前焊接完成的长段管节和第三节钢管进行焊接。
（3）管道下水铺设
将管道抱紧装置5的上下抱箍松开，通过操作卷扬机9控制钢丝绳11的长度，使得托管支架4向下倾斜至与导向滑槽3倾斜角度一致。此时将焊接完毕的三段标准管节在管道18自身重力的作用下沿着托管支架4向下滑动，同时操作控制驳船移动的绞车，牵引驳船四个角安装的锚缆14。通过移船绞车和卷扬机9同时配合绞动锚缆14，并随时调整驳船的左右位置的偏差，在驳船不断移动的同时，将管道18溜放进入水中。驳船向前运动的长度与管道18下水铺设的长度保持一致，确保管道18在铺设过程中不会出现弯折。每次锚缆14的绞动长度都是两段标准管节的长度，在管道18下滑长度为两段标准管节长度时，将管道抱紧装置5的上、下钢抱箍重新抱紧。
（4）通过履带式起重机，重复步骤（1）~（3），直到需要铺设的管道的工程量全部完成。
步骤（3）中，管道抱紧装置5的控制过程如下：
①管道安放
在控制管道铺设过程中，首先将管道18从上、下钢抱箍之间的夹持孔中穿入，利用管道18的自重，使得管道18下表面和下钢抱箍紧密接触。随后向上千斤顶507的油缸中送油，利用上千斤顶507产生的顶推力下压上钢抱箍使其沿导向柱502向下移动，直至上钢抱箍的上弧形凹槽505与管道18上表面紧密接触。
②管道抱紧
当大直径管道与上、下钢抱箍之间的橡胶垫圈510紧密接触之后，此时将上千斤顶507的油缸送油阀门关闭，限制住上千斤顶507的位置。开启下千斤顶508的送油阀门，向下千斤顶508的油缸中送油，利用下千斤顶508产生的顶升力顶升下钢抱箍使其沿导向柱502向上移动。同时观察下千斤顶508产生的顶推力的大小，当下千斤顶508产生的顶推力达到抱紧管道18所需的控制力时，停止向下千斤顶508中送油，从而停止推动下钢抱箍的移动。此时管道18就被上、下钢抱箍牢牢的固定，管道18不会和该大直径管道溜放控制抱紧装置发生相对位移，从而为管道的下一步施工作业提供了稳定的工作条件。
③管道下沉安装
在管道施工作业完成之后，需要将管道通过溜放控制抱紧装置的夹持孔中下滑到水中。先将上千斤顶507中的油全部抽出，控制上千斤顶507的顶升油缸收缩，此时上钢抱箍由于上千斤顶507顶升力的不断减小，会略微上移。此时使用起吊机构503的吊钩勾住上钢抱箍的两侧的提升吊环509，向上施加提升力，将上钢抱箍与管道18上表面完全分离开来。由于上钢抱箍与管道18上表面完全分离，此时控制管道18沿着下钢抱箍的接触面下滑，实现管道的顺利沉放安装。
本发明要求保护的浅滩区管道敷设专用船能够在浅滩区实现管道的高效铺设作业，能够非常好的解决大直径管道的海上铺设问题；
比传统的拖管法铺设管道的施工工艺更加高效，施工质量更好，能够在复杂海况下实现平稳的管道铺设作业；
能够实现长距离管道的连续施工，通过同时进行管道的焊接和铺设作业，大大提高施工效率；
采用普通驳船改造而成，无需专门制造，建造成本较低，改造方式比较简单，能够为今后相似的管道铺设工程船舶的改造提供参考；
相比传统拖管法施工工艺，节省了拖带管道需要的浮体，减少了其他的辅助船机设备，节约了施工成本。

Claims (10)

1.一种浅滩区管道敷设专用船，其特征在于：包括船体，在船体上固定设有管道敷设工装；
所述管道敷设工装包括导向支架，在导向支架上设有沿船体龙骨方向设置的导向滑槽，导向滑槽由后端向前端向下倾斜设置并向下延伸至船体的末端；在导向支架前方设有伸出船体的托管支架，托管支架的一端与船体铰接；
在船体上设有用于下放托管支架使其与导向滑槽倾斜角度对应的下放机构；
在导向支架和托管支架之间固定安装有管道抱紧装置，管道抱紧装置的夹持中心线与导向滑槽平行设置；
在导向支架上设有用于管道对接的焊接工位。
2.根据权利要求1所述的浅滩区管道敷设专用船，其特征在于：所述导向滑槽的底部设有若干平行设置的下滑动辊，下滑动辊与导向滑槽垂直设置；在导向滑槽的两侧壁上均设有若干侧滑动辊，同一侧的侧滑动辊之间平行设置。
3.根据权利要求2所述的浅滩区管道敷设专用船，其特征在于：所述下滑动辊、侧滑动辊之间等间距设置。
4.根据权利要求1所述的浅滩区管道敷设专用船，其特征在于：所述下放机构包括两个对称设在导向支架两侧的卷扬机，在卷扬机前方的船体上固定设有两根与卷扬机对应设置的扒杆，两根扒杆顶部相接与船体前沿构成三角形结构；在扒杆顶部设有滑轮组件，卷扬机引出的钢丝绳绕过扒杆顶部的滑轮组件后向下与托管支架中部相接。
5.根据权利要求1所述的浅滩区管道敷设专用船，其特征在于：所述管道抱紧装置包括设在敷设船上的导向支架和托管支架之间的支撑钢架，所述支撑钢架在垂直于敷设船船体龙骨方向并列设有两根导向柱，在两根导向柱之间设有滑动压紧机构；
所述滑动压紧机构包括上压紧件和下压紧件，上压紧件和下压紧件的两端分别滑动套装在两侧的导向柱上，在上压紧件的下部设有用于放置大直径管道的上弧形凹槽，在下压紧件的上部设有与上弧形凹槽配合共同夹持大直径管道的下弧形凹槽，上弧形凹槽与下弧形凹槽构成夹持孔，夹持孔的轴线与导向架的导向滑轨平行；
在上压紧件的上方设有下压夹紧机构，在下压紧件的下方设有顶升微调装置；在支撑钢架上设有用于提升上、下压紧件的提升机构。
6.根据权利要求5所述的浅滩区管道敷设专用船，其特征在于：所述上压紧件为上钢抱箍，下压紧件为下钢抱箍。
7.根据权利要求5所述的浅滩区管道敷设专用船，其特征在于：所述下压夹紧机构为上千斤顶，顶升微调装置为下千斤顶。
8.根据权利要求1所述的浅滩区管道敷设专用船，其特征在于：所述焊接工位设有两个，在导向滑槽前部的导向支架上设有第一焊接工位，在导向滑槽中部的导向支架上设有第二焊接工位。
9.根据权利要求8所述的浅滩区管道敷设专用船，其特征在于：所述第一焊接工位和第二焊接工位之间的间距等于标准管节的长度。
10.根据权利要求1所述的浅滩区管道敷设专用船，其特征在于：在管道敷设工装两侧的船体上设有钢管存放区，在船体的侧部固定安装有用于将管道吊装至导向滑槽的吊装装置。
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Citations (7)

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