CN113415397A - 一种轻型旋转卸流干式舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻型旋转卸流干式舱，包括舱体，所述舱体包括作业舱及运输通道，所述作业舱用于提供干式作业环境，维修人员通过所述运输通道进入所述作业舱；其特征在于：所述舱体还包括换气通道；所述运输通道比所述换气通道的横截面积大；所述换气通道，用于维修人员通过所述运输通道进入所述作业舱后，在拆掉所述运输通道的前提下，向所述作业舱输送空气以保障所述干式作业环境始终处于有氧状态；解决现有干式舱因为笨重以致舱体需承受的浮力大带来的舱体就位作业效率低、舱体在水中失稳概率大的问题。

Description

一种轻型旋转卸流干式舱

技术领域

本公开涉及水下管道施工或维修用的干式舱。

背景技术

对于水下管道施工或维修用干式舱，通常的舱体采用上端开口的钢结构的箱型体，舱体体积大，在水中受到的浮力也同时增大，洋流与风浪对舱体有横向倾覆作用，所以需要质量很大的配重块来平衡浮力与洋流，以使舱体就位并保持平稳，从而为维修施工提供安全平稳的工作环境。同时，为了装配这些配重块，势必需要在舱体外侧额外增加承担结构，如在舱体两侧安装平板结构，在该平板结构上放置配重块，以保持舱体两端浮力的均匀平衡，而该平板结构的增加，同时也增加了干式舱的体积。进一步地，为了保持该平板结构的安全稳固，在舱体及平板结构之间还需要焊接加强筋板，进一步增加舱体重量；可以看出，现有干式舱在体积及重量都很大的前提下导致其非常笨重，舱体成本高，舱体就位作业时间长、效率低；在受到的浮力很大的前提下也增大了舱体在水中失稳的概率。

发明内容

有鉴于此，本公开提供一种轻型旋转卸流干式舱，解决现有干式舱因为笨重以致舱体需承受的浮力大带来的舱体就位作业效率低、舱体在水中失稳概率大的问题。

为实现上述发明目的，所述的一种轻型旋转卸流干式舱，包括舱体，所述舱体包括作业舱及运输通道，所述作业舱用于提供干式作业环境，维修人员通过所述运输通道进入所述作业舱；其特征在于：

所述舱体还包括换气通道；

所述运输通道比所述换气通道的横截面积大；

所述换气通道，在维修人员通过所述运输通道进入所述作业舱后安装在上球舱上，在拆掉所述运输通道的前提下，向所述作业舱输送空气以保障所述干式作业环境始终处于有氧状态。

进一步地，所述舱体连接卸载机构；

所述卸载机构，用于抵消水中洋流对所述舱体施加的洋流载荷以降低所述洋流载荷对所述舱体的冲击。

进一步地，所述卸载机构包括旋转叶轮；

所述旋转叶轮在所述洋流载荷的作用下相对于所述舱体发生转动以抵消所述洋流载荷。

进一步地，所述舱体连接吸力桩；

所述吸力桩，用于带动所述舱体下潜并将所述舱体固定在所述既定位置。

进一步地，所述吸力桩，连接水泵；

所述水泵，用于抽取所述吸力桩内进水以使所述吸力桩带动所述舱体下潜；

以及/或，

所述舱体连接支撑架；

所述支撑架，用于在所述舱体上连接所述吸力桩。

进一步地，所述支撑架上表面连接滚动轴承；

所述旋转叶轮，具有中心管；

所述中心管外连接旋转叶片，并与所述滚动轴承连接；

所述滚动轴承，用于减小所述中心管旋转阻力；

以及/或，

所述支撑架上连接吊装接口；

所述吊装接口，用于连接吊装设备以使所述舱体入水或出水。

进一步地，所述作业舱是具有水平底面的类球状结构；

所述类球状结构，用于确保在具有相同容积的所述作业舱前提下所述舱体的体积最小，以使所述舱体在水中受到的浮力最低。

进一步地，所述作业舱具有密封门；

打开所述密封门，用于所述舱体进水以使其下潜到水下既定位置；关闭所述密封门，用于密闭所述工作空间以排除所述舱体下潜过程中进入的水，从而获得所述干式作业环境；

以及/或，

所述作业舱由上球舱及下球舱连接构成；

所述上球舱及所述下球舱的连接处设置密封圈以免所述维修人员在作业过程中所述作业舱进水。

进一步地，所述下球舱底部连接液压支撑机构；

所述液压支撑机构，用于支撑所述作业舱以保持平稳。

进一步地，所述换气通道的入口端连接换气机构；

所述换气机构，用于提高所述干式作业环境的换气量。

本公开具有如下有益效果：

本公开的轻型旋转卸流干式舱,利用体积及重量均小于运输通道的换气通道，在维修人员进入作业舱后将运输通道替换下来，达到减轻舱体的重量、缩小舱体的体积及减小舱体在水中受到的浮力的目的，同时向作业舱输送空气以保障干式作业环境始终处于有氧状态以保障维修人员可以在作业舱内可以正常的施工，即通过仅保留原有工作空间和一条很细的换气通道，达到减小舱体受到的浮力的目的；同时利用吸力桩与液压支撑机构的组合对舱体结构进行固定，利用旋转叶轮抵消洋流载荷，从根本上解决现有干式舱因为笨重以致舱体需承受的浮力大带来的舱体就位作业效率低、舱体在水中失稳概率大的问题。

附图说明

通过以下参考附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本公开实施例的轻型旋转卸流干式舱结构示意图；

图2是图1的分解图；

图3是本公开实施例的舱体的结构示意图；

图4是本公开实施例的换气通道及运输通道与上球舱的连接结构示意图；

图5是本公开实施例的运输通道与上球舱之间的连接结构示意图；

图6是本公开实施例的舱体与支撑架之间第一角度连接结构示意图；

图7是本公开实施例的支撑架的结构示意图；

图8是本公开实施例的舱体底部结构示意图；

图9是本公开实施例的齿轮传动机构的装配示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本公开进行描述，但是值得说明的是，本公开并不限于这些实施例。在下文对本公开的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本公开。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本公开的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本公开实施例的轻型旋转卸流干式舱结构示意图；图2是图1的爆炸图；如图1及图2所示：所述轻型旋转卸流干式舱包括舱体，该舱体包括作业舱1及运输通道2，其中的作业舱1的作用是提供干式作业环境，维修人员通过运输通道2进入作业舱，以便维修人员可以在干式作业环境进行水下管道施工或维修；另外，该舱体还包括换气通道3，该换气通道3的横截面积比运输通道2的横截面积小；在维修人员通过运输通道2进入作业舱1后拆掉运输通道2，然后利用换气通道3向作业舱1内输送空气以保障干式作业环境始终处于有氧状态，如此，可以减轻舱体的重量、缩小舱体的体积及减小舱体在水中受到的浮力，同时可以保障维修人员在作业舱内进行正常的施工，即本公开通过仅保留原有工作空间和一条很细的换气通道的方式减小舱体受到的浮力，解决现有干式舱因为笨重以致舱体需承受的浮力大带来的舱体就位作业效率低、舱体在水中失稳概率大的问题。

在图1中，本公开的作业舱1是具有水平底面的类球状结构，采用类球状结构的目的是确保在具有相同容积的作业舱前提下舱体的体积最小，进一步使舱体在水中受到的浮力最小。当然，本公开的作业舱1并不限制采用类球状结构。

在图3中，本公开的类球状结构的作业舱1由上球舱5及下球舱7连接构成；下球舱7插入到上球舱5的下端口内，并可以相对上球舱5旋转，然后在下球舱7的下端口边沿焊接下球舱定位板10，以免下球舱7从上球舱5的下端口脱落，采用这样的结构及方案，可以保证下球舱7可以相对上球舱5旋转。

在下球舱7与上球舱5的连接处对应设置座封机构，座封机构的作用是可以保证舱体坐落在待维修管道6上。该座封机构可以是在下球舱7与上球舱5上设置缺口11，该缺口11与待维修管道6配合，并在该缺口11处设置密封件以密封该缺口11与待维修管道6间的接触间隙，避免舱体座封后从该接触间隙处进水。

本公开的上球舱5及下球舱7的连接处设置密封圈，通过密封圈的密封作用，可以避免维修人员在作业过程中，作业舱外部的水从该连接处进入到作业舱中破坏干式作业环境，影响维修作业的正常进行。

具体地，本公开的上球舱5具有连接管结构，通过该连接管结构与换气通道3及运输通道2建立连接关系。在图4及图5中，其中，上球舱5的连接管结构上端口外侧设置第一密封圈11，且连接管结构上端口外侧还设置若干竖向槽12，竖向槽12的下部设置卡槽13，在运输通道2的内侧设置与竖向槽12配合的卡块14，卡块14上设置可弹出的卡扣15，当卡块14移动到竖向槽12的末端时，运输通道2与上球舱5的连接管结构通过卡扣15与卡槽13卡接在一起，同时通过第一密封圈11的密封作用，可以避免作业舱外部的水从该连接处进入到作业舱1中.因为本公开的运输通道2在维修人员进入到作业舱1后需要拆卸下来，所以采用卡扣15与卡槽13的快速连接方式，当然也不限制使用卡扣15与卡槽13形式的快速连接方式，其他任何形式的快速连接方式也可以应用到本公开的连接关系上。

本公开的上球舱5的连接管结构上端口内侧设置竖向卡槽，所述换气通道3包括一根换气管及连接部，换气通道3通过连接部连接在上球舱5的连接管结构上端口内，具体地，是在换气通道3的连接部外侧设置卡块16，换气通道3通过卡块16与上球舱5的连接管结构上端口内侧的竖向卡槽连接。换气通道3的换气管的横截面积比运输通道的横截面积小很多。当舱体下潜到既定位置，且维修人员从运输通道2下入到工作空间后，将体积及重量均比换气通道3大很多的运输通道2拆卸下来，换气通道3继续发挥对作业舱1的换气任务，保证维修过程中作业舱1内产生的废气可以及时排出并维持人员保持呼吸舒畅对于氧气的需求。

优选地，本公开在换气通道3的入口端连接换气机构，通过该换气机构增大作业舱1内部气体在单位时间内的换气量，间接降低换气通道的横截面积，减小换气通道3的重量，缩小换气通道3的体积，进一步减小舱体在水中受到的浮力。

在图6中，本公开的舱体固定在支撑架8上，支撑架8具有一个水平的固定平面，该固定平面上连接上球舱限位件17，上球舱5的连接管结构穿过支撑架8的固定平面后通过上球舱限位件17固定在支撑架8上。

本公开支撑架8上连接吊装接口18，通过该吊装接口18将支撑架8及舱体与吊装设备连接，通过吊装设备将舱体下潜入水下或将舱体从水中拖出。

因为背景技术中的干式舱，通常舱体采用刚性结构，不具备化解洋流海浪能量的作用，所以容易在海浪能量的作用下，带动舱体产生位移，造成工作空间的晃动，甚至对正在维修的管道造成二次破坏。

另外，原有干式舱的舱体依靠大重量的配重，可以使其通过刚性结构直接抵抗洋流的倾覆力矩，而本公开的干式舱，虽然通过拆卸运输通道然后利用换气通道的方式减小了舱体在水中受到的浮力，因为浮力的减小，本公开的干式舱可以取消掉舱体配重，但仍然会受到洋流的倾覆力矩。为了克服洋流海浪能量的影响，本公开的舱体上连接有卸载机构4，通过该卸载机构4可以抵消水中洋流对舱体施加的洋流载荷，从而降低洋流海浪能量对舱体的冲击。

在图1中，本公开的卸载机构4包括旋转叶轮，旋转叶轮在洋流载荷的作用下相对于舱体发生转动，从而达到抵消洋流载荷的目的。

在图1中，本公开的旋转叶轮的主体是中心管，通过该中心管与上球舱5的连接管结构连接。而且在该中心管外连接若干旋转叶片，旋转叶片在洋流载荷的作用下驱动中心管旋转，也就是说，旋转叶片利用洋流载荷将洋流海浪能量转化为驱动中心管旋转的扭矩，从而抵消掉洋流海浪能量对舱体的冲击。

在图7中，在支撑架8的固定平面连接滚动轴承19，中心管的下表面与滚动轴承19焊接，通过滚动轴承19可以减小中心管的旋转阻力，达到更好的洋流卸载目的。

通过计算，本公开的轻型旋转卸流干式舱自重与其所受到的浮力之间已经具有较好的平衡了，但为了更好的保持舱体的平稳，在支撑架8的四周还连接吸力桩9。吸力桩9上连接限位机构20，该限位机构20包括若干针状结构，这些针状结构包围在吸力桩外侧；吸力桩9与水泵连接，通过水泵抽取吸力桩9内进水以使吸力桩9带动舱体下潜，下潜到既定深度后，此时吸力桩9已经扎入水底的淤泥中，将吸力桩控制阀通电，针状结构会伸出以固定吸力桩9，同时也将舱体固定在水下。

因为舱体在下潜的过程中，工作空间内需要进水，而当舱体固定在既定位置后，需要将舱体的工作空间内的水抽出，从而提供一个干式操作环境，所以在作业舱上要设置一个进水口，保证作业舱的进水，并在该进水口处设置密封门，以保证工作空间内的水被抽出后不能再进水。该密封门可以开在下球舱上（本公开没有给出具体视图进行说明），该密封门及其设置方式可以采用现有技术中的已有方案即可，本公开并不限制对该密封门的限定。

在图8中，当舱体下潜到既定位置，舱体座封在待维修管道6上，为了进一步保证舱体的平稳，在下舱体7的水平底面下部安装若干液压支撑机构21，所述液压支撑机构21包括水泵、液压缸及液压腿，通过水泵提供的压力使得液压缸内充入液体，进而顶出液压腿支撑作业舱1以保持平稳，同时当液压腿刺入海底淤泥时，会释放出根状结构，可以配合吸力桩9一起，起到对舱体的固定作用。

在图9中，在下球舱7与上球舱5之间设置齿轮传动机构22，通过该齿轮传动机构22驱动下球舱7绕待维修管道6进行旋转，以使待维修管道6进入到工作空间后，进一步通过上球舱5与下球舱7之间的相对旋转特征形成作业舱。

在图3中，本公开的作业舱1内还可以设置安全仓22，在安全仓22内安放逃生装备，以防止舱体发生事故时，方便操作人员冲破舱体的限制而逃离。

另外，本公开的作业舱1内还可以事先设置电机架及定在其上面的电机 ，方便进行相关维修操作。

具体地，结合附图，对本公开的轻型旋转卸流干式舱的使用方法进行说明，以帮助进一步理解本公开的技术方案：

一、岸上安装部分:

1、通过上球舱限位件17将上球舱5与支撑架8连接在一起；

2、在支撑架8上安装吸力桩9；

3、将液压支撑机构21用螺栓固定在下球舱7底部；

4、将下球舱7置入上球舱5内，焊接下球舱定位板10，然后在下球舱7内焊接电机支撑架，并安装电机；

5、将电机与齿轮传动机构22安装在下球舱7中；

6、在支撑架8四周焊接吊装接口18（吊装环）；

7、在支撑架8上安装滚动轴承19；

8、将旋转叶轮的中心管与滚动轴承19焊接。

二、舱体就位部分:

1、舱体通过吊装船缓缓下落到待维修管道6上方；

2、电机驱动齿轮传动机构22，进一步带动下球舱7绕着管道6旋转至既定位置；

3、舱体四周的吸力桩9在水泵的作用下下潜，达到既定深度后，将吸力桩控制阀通电，针状结构会伸出，用来固定吸力桩9；

4、关闭密封门实现对舱体的密封；

5、使用水泵排空舱体内的水，维修人员和设备从运输通道2进入到工作空间内；

6、下球舱底部的液压支撑机构21保持恒定压力，可以保证整个下球舱7在作业时的平稳；

7、撤掉运输通道2，打开换气通道3入口的换气设备，维修人员即可在干式作业环境进行水下管道施工或维修。

以上所述实施例仅为表达本公开的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本公开专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种轻型旋转卸流干式舱，包括舱体，所述舱体包括作业舱及运输通道，所述作业舱用于提供干式作业环境，维修人员通过所述运输通道进入所述作业舱；其特征在于：

所述舱体还包括换气通道；

所述运输通道比所述换气通道的横截面积大；

所述换气通道，用于维修人员通过所述运输通道进入所述作业舱后，在拆掉所述运输通道的前提下，向所述作业舱输送空气以保障所述干式作业环境始终处于有氧状态。

2.根据权利要求1所述的轻型旋转卸流干式舱，其特征在于：

所述舱体连接卸载机构；

所述卸载机构，用于抵消水中洋流对所述舱体施加的洋流载荷以降低所述洋流载荷对所述舱体的冲击。

3.根据权利要求2所述的轻型旋转卸流干式舱，其特征在于：

所述卸载机构包括旋转叶轮；

所述旋转叶轮在所述洋流载荷的作用下相对于所述舱体发生转动以抵消所述洋流载荷。

4.根据权利要求1-3任一项所述的轻型旋转卸流干式舱，其特征在于：

所述舱体连接吸力桩；

所述吸力桩，用于带动所述舱体下潜并将所述舱体固定在所述既定位置。

5.根据权利要求4所述的轻型旋转卸流干式舱，其特征在于：

所述吸力桩连接水泵；

所述水泵，用于抽取所述吸力桩内进水以使所述吸力桩带动所述舱体下潜；

以及/或，

所述舱体连接支撑架；

所述支撑架，用于在所述舱体上连接所述吸力桩。

6.根据权利要求5所述的轻型旋转卸流干式舱，其特征在于：

所述支撑架连接滚动轴承；

所述旋转叶轮的主体是中心管；

所述中心管与旋转叶片及所述滚动轴承连接；

所述滚动轴承，用于减小所述中心管及所述旋转叶片旋转阻力；

以及/或，

所述支撑架上连接吊装接口；

所述吊装接口，用于连接吊装设备以使所述舱体入水或出水。

7.根据权利要求5或6所述的轻型旋转卸流干式舱，其特征在于：

所述作业舱是具有水平底面的类球状结构；

所述类球状结构，用于确保在具有相同容积的所述作业舱前提下所述舱体的体积最小，以使所述舱体在水中受到的浮力最低。

8.根据权利要求7所述的轻型旋转卸流干式舱，其特征在于：

所述作业舱具有密封门；

打开所述密封门，用于所述舱体进水以使其下潜到水下既定位置；关闭所述密封门，用于密闭所述工作空间以排除所述舱体下潜过程中进入的水，从而获得所述干式作业环境；

以及/或，

所述作业舱由上球舱及下球舱连接构成；

所述上球舱及所述下球舱的连接处设置密封件以免所述维修人员在作业过程中所述作业舱进水。

9.根据权利要求8所述的轻型旋转卸流干式舱，其特征在于：

所述下球舱底部连接液压支撑机构；

所述液压支撑机构，用于支撑所述作业舱以保持平稳。

10.根据权利要求1-3任一项、5、6、8或9所述的轻型旋转卸流干式舱，其特征在于：

所述换气通道的入口端连接换气机构；

所述换气机构，用于提高所述干式作业环境的换气量。

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