CN113802632A - 一种水下管线抓抱设备、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种水下管线安装设备，具体是涉及到一种水下管线抓抱设备、系统和方法，包括用于抓抱管线的抓手装置、用于升降抓手装置的升降装置和用于监控管线方向的监控装置；抓手装置包括两个抓手，两个抓手相对一侧均设置有抓指，两个抓指错位且相交设置，抓手装置还包括设置在抓手上驱动抓指分离或相交的第二驱动机构；监控装置包括位移传感器和设置在抓手上位于抓手一侧的前门架，前门架沿管线径向位移，前门架与抓手之间还设置有弹性件，使前门架始终与管线贴合，本发明设置抓手装置、升降装置和监控装置，可以对管线进行抓取，抱管和敷设工作，抓指相交设置，使管线不会左右移动，以此可以配合设置在抓手上的两个前门架进行方向监控。

Description

一种水下管线抓抱设备、系统和方法
技术领域
本发明属于一种水下管线安装设备，具体是涉及到一种水下管线抓抱设备、系统和方法。
背景技术
目前，水下挖沟机作业领域采用的挖沟机，大都是通过挖沟机导向腿或者导向架骑坐在管线上，进行导向定位和保护管线，这种导向腿架与管线直接接触的方式，大都适用于硬质的管线，对于海底电力管线以及海底软管不能起到有效的保护，同时，挖沟机无法自动跟随管线移动方向，增加控制成本，同时有可能会对管线造成损伤。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可挖取管线以及监控管线方向的水下管线抓抱设备、系统和方法。
本发明的内容包括用于抓抱管线的抓手装置、用于升降抓手装置的升降装置和用于监控管线方向的监控装置；
所述抓手装置包括两个抓手，两个抓手相对一侧均设置有抓指，两个抓指错位且相交设置，抓手装置还包括设置在抓手上驱动抓指分离或相交的第二驱动机构；
所述监控装置包括位移传感器和设置在抓手上位于抓手一侧的前门架，两个前门架距离小于等于管线的直径，前门架沿管线径向位移，所述前门架与抓手之间还设置有使前门架与管线始终贴合的弹性件，位移传感器检测前门架位移量。
更进一步地，所述前门架滑动设置在抓手一侧，所述位移传感器检测前门架滑动量。
更进一步地，所述监控装置还包括与前门架依次连接的连接架和铰接架，铰接架与抓手后端铰接，弹性件为连接铰接架与抓手前端的拉簧。
更进一步地，所述位移传感器包括设置在铰接架上的环形磁铁和设置在抓手上与环形磁铁配合的弧形测杆。
更进一步地，所述抓指外套设有辊筒。
更进一步地，所述抓指端部设置有尖铲部，尖铲部与抓手底部抵接。
更进一步地，两个抓指相交的角度为100°-150°。
本发明还包括喷射装置，所述喷射装置包括依次连接的软管、硬弯管、直管和喷嘴，所述硬弯管通过支撑架与抓手固定连接，所述直管和喷嘴与抓指夹角为30°-50°。
本发明还包括一种水下管线抓抱控制系统，包括监控装置、水下挖沟机的控制系统和转向系统，所述监控装置与控制系统连接以将检测到的前门架的位移信息实时传递给控制系统，所述控制系统与转向系统连接以控制转向系统实现转向。
本发明还包括一种水下管线抓抱方法，包括抓抱设备和水下挖沟机，所述水下挖沟机包括控制系统和转向系统，包括如下步骤：
S1：第二驱动机构驱动两个抓指分离，升降装置驱动抓手装置下降；
S2：第二驱动机构驱动两个抓指相交，抓取位于海床上或海床内的管线；
S3：升降装置驱动抓手装置上升，使管线和抓手装置脱离海床；
S4：水下挖沟机前进，监控装置实时监控管线方向并发送给控制系统，控制系统根据监控装置反馈的信息控制转向系统，转向系统调整水下挖沟机转向。
本发明的有益效果是，本发明设置抓手装置、升降装置和监控装置，可以对管线进行抓取，抱管和敷设工作，抓手装置的两个抓指错位且相交设置，使管线在抓取和敷设过程中通过自重始终位于两个抓指的相交处，不会左右移动，以此可以配合设置在抓手上的两个前门架进行方向监控，当管线前方出现转弯时，前门架跟随管线出现位移，位移传感器检测该位移信息以此判断管线的走向，配合水下挖沟机即可实现跟随管线自动转弯，极大的提高了管线敷设的工作效率，抓指错位设置，首先增加管线在抓指内的着力点，避免管线由于自身重力和应力集中出现挤压变形，设置升降装置，可驱动抓手装置下降，抓取位于海床上或海床内的管线，可驱动抓手装置上升，进行抱管和管线敷设；设置弹性件，使前门架始终与管线保持贴合，提高测量精度，监控装置通过前门架反馈位移信息，无需传感器直接作用于管线上，对于水下环境，测量精度高，反馈速度快，同时成本低。
设置连接架和铰接架，前门架依次连接的连接架和铰接架，铰接架与抓手后端铰接，弹性件为连接铰接架与抓手前端的拉簧，以此，前门架、连接架和铰接架围合设置在抓手外侧，整体结构紧凑，缩小设备整体尺寸。
抓指外表面设置有辊筒，辊筒可以在抓指表面滚动，管线抓抱在辊筒的表面，可对管线进行导向和保护，当管线在抓指内滑动时，辊筒将滑动摩擦转换为滚动摩擦，避免因摩擦损伤管线表面。
抓指端部设置有尖铲部，在抓手装置插入海床抓取管线时，尖铲部便于抓指插入海床，提高工作效率，尖铲部与抓手底部抵接，在抓手装置闭合时，尖铲部起限位作用，进而保证抓指相交后的相对位置。
两个抓指相交的角度为100°-150°，即不会角度过大对管线产生挤压，也不会角度过小无法对管线进行定位。
设置喷射装置，在进行抓取管线时，喷射装置喷射高压气体或液体，软化一部分土壤，方便抓手装置伸入海床抓取管线，在敷管过程中，喷射装置可以持续工作，喷射高压气体或液体预开沟，辅助水下挖沟机的开沟工具进行开沟。
附图说明
图1为本发明中升降装置的结构示意图；
图2为本发明中缓冲杆压缩时的结构示意图；
图3为本发明中缓冲杆伸长时的结构示意图；
图4为图3中A-A向剖视图；
图5为本发明中抓手装置的结构示意图；
图6为本发明的主视图；
图7为本发明的第一角度结构示意图；
图8为本发明的第二角度结构示意图；
图9为本发明的使用状态示意图；
图10为本发明中喷射装置的结构示意图；
图11为本发明中监控装置的结构示意图；
图12为本发明中监控装置的第一角度安装示意图；
图13为本发明中监控装置的第二角度安装示意图。
在图中，1-升降装置；101-悬头；1011-立柱；1012-支撑件；1013-铰接座；102-连接梁；1021-连接销；103-第一驱动机构；104-缓冲杆；1041-法兰连杆；1042-滑动轴；10421-限位台阶；1043-轴套筒；10431-油嘴；1044-第一弹簧挡圈；1045-第二弹簧挡圈；1046-导杆；1047-弹簧；1048-限位板；1049-旋转接头；10491-螺母；2-抓手装置；201-悬梁；2011-铰接板；202-抓手；2021-加强筋；2022-门架铰接座；2023-拉簧连接座；2024-定位弧槽；203-抓指；2031-辊筒；2032-尖铲部；204-第二驱动机构；3-喷射装置；301-固定座；302-硬管；303-软管；304-硬弯管；305-直管；306-连接头；307-喷嘴；308-支撑架；4-监控装置；401-门架；4011-前门架；4012-连接架；4013-铰接架；402-拉簧；403-位移传感器；4031-弧形测杆；4032-环形磁铁；5-水下挖沟机；6-管线。
具体实施方式
实施例一
如图1-图4所示，本发明提供一种管线抓手升降装置1，包括设置在水下挖沟机5前端的悬头101、依次与悬头101铰接的连接梁102、第一驱动机构103和缓冲杆104，第一驱动机构103一端靠近缓冲杆104设置，另一端与连接梁102远离悬头101一端铰接，所述连接梁102和缓冲杆104另一端与抓手装置2的悬梁201铰接，悬头101、连接梁102、缓冲杆104和悬梁201构成平行四边形机构。
本实施例提供的升降装置1，可以为抓手装置2提供垂直方向的下降和上升，下降以抓取管线6，上升以抱举管线6和完成敷管工作，悬头101、连接梁102、缓冲杆104和悬梁201构成平行四边形机构，使抓手装置2在上升或下降过程中，水平方向偏移量小，且悬头101固定设置在水下挖沟机5前端，使得悬头101和抓手装置2上的悬梁201始终保持铅垂状态，即保证抓手装置2在通过升降装置1上升或下降时均处于铅垂状态，确保抓手装置2在上升或下降时的稳定性，将平行四边形机构的下边设置为缓冲杆104，当抓手装置2位于海床上方，水下挖沟机5前进挖沟敷管时，抓手装置2底部遇到例如石块等障碍物，此时产生的震动或挤压通过缓冲杆104抵消一大部分，极大的提高了抓抱设备在水下作业的安全性，第一驱动机构103一端靠近缓冲杆104与悬头101铰接，另一端与连接梁102远离悬头101一端铰接，即设置在平行四边形机构的对角线上，调节第一驱动机构103的伸长量，即可实现抓手装置2铅垂方向的上升或下降，控制简单，结构稳定可靠，在水下挖沟机5着陆时，升降装置1可将抓手装置2驱动至距离海床500mm的高度，有效避免着陆时撞坏管线6。
如图2至图4所示，所述缓冲杆104包括相互套接的法兰连杆1041和滑动轴1042，所述法兰连杆1041一端固定设置有轴套筒1043，轴套筒1043靠近滑动轴1042一侧固定设置有第二弹簧挡圈1045，所述滑动轴1042一端固定设置有第一弹簧挡圈1044，第一弹簧挡圈1044上设置有导杆1046，导杆1046另一端贯穿第二弹簧挡圈1045连接有限位板1048，限位板1048与轴套筒1043滑动连接，导杆1046位于第一弹簧挡圈1044和第二弹簧挡圈1045之间套设有弹簧1047。
在抓手装置2受到撞击时，缓冲杆104的状态由图3变换至图2，即缓冲杆104由初始状态转变为压缩状态，以抵消抓手装置2撞击产生的震动，在受到撞击时，法兰连杆1041和滑动轴1042相互靠拢，滑动轴1042在轴套筒1043内轴向移动，设置在滑动轴1042上的第一弹簧挡圈1044挤压弹簧1047向法兰连杆1041移动，以此实现压缩，在撞击消失时，弹簧1047挤压第一弹簧挡圈1044和第二弹簧挡圈1045使第一弹簧挡圈1044复位，同时限位板1048与第二弹簧挡圈1045抵接，进行限位，保证法兰连杆1041和滑动轴1042连接，以此，在受到撞击时，缓冲杆104为管线6提供安全保障，其中，法兰连杆1041、轴套筒1043和第二弹簧挡圈1045依次螺钉固定连接，第一弹簧挡圈1044与滑动轴1042通过滑动轴1042上的限位台阶10421进行限位固定。
所述导杆1046和弹簧1047呈环形阵列设置有若干组，导杆1046和弹簧1047设置多组，保证了缓冲杆104的结构强度，同时提高缓冲减震效果，本实施例中，导杆1046和弹簧1047呈环形阵列优选设置4-7组，保证各个方向的震动均具有良好的缓冲性能。
所述轴套筒1043上设置有贯穿至滑动轴1042的油嘴10431，油嘴10431用于注入润滑油，提高滑动轴1042和轴套筒1043的滑动的流畅性。
本实施例中，所述法兰连杆1041和滑动轴1042端部设置有旋转接头1049，即法兰连杆1041和滑动轴1042通过旋转接头1049与悬头101和连接梁102铰接，简化安装难度，旋转接头1049可提供多方向的转动，进一步提高缓冲效果。
所述旋转接头1049与法兰连杆1041和滑动轴1042螺接，具体地，法兰连杆1041和滑动轴1042端部设置外螺纹，旋转接头1049配合部设置有螺母10491，以此完成固定连接，简化安装难度，同时，可以通过微调螺母10491和外螺纹，以调节缓冲杆104的整体长度，使悬头101、连接梁102、缓冲杆104和悬梁201保持平行四边形机构。
如图1所示，所述第一驱动机构103和缓冲杆104通过铰接座1013与悬头101铰接，设置铰接座1013，便于第一驱动机构103和缓冲杆104的安装设置，在安装时，可以首先将第一驱动机构103和缓冲杆104的端部与铰接座1013铰接，最后在将铰接座1013与悬头101固定连接，简化安装难度。
所述悬头101两侧设置有支撑件1012，所述连接梁102两侧与支撑件1012铰接，设置支撑件1012，提高铰接强度，进而提高装置可靠性，连接梁102通过连接销1021与悬梁201铰接，简化安装同时提高铰接强度，本实施例中，悬头101包括立柱1011、支撑件1012和铰接座1013，支撑件1012设置在立柱1011的顶部两端，通过两个支撑件1012与连接梁102铰接，提高结构强度，保证铰接效果，同时立柱1011与水下挖沟机5的前端螺纹固定连接。
其中，所述第一驱动机构103为气缸或液压缸，采用气缸时，需要为防水密封气缸，本发明优选采用液压缸进行驱动，液压缸可通过油路与水下挖掘机5进行连接，以提供其动力。
实施例二
本发明还提供一种水下管线抓手装置2，抓手装置2包括两个抓手202，两个抓手202相对一侧均设置有抓指203，两个抓指203错位且相交设置，抓手装置2还包括设置在抓手202上驱动抓指203分离或相交的第二驱动机构204，本实施例中，第二驱动机构可以平行驱动两个抓手202相互靠拢或远离，能够将两个错位设置的抓指203能够相交和分离即可，本实施例所指的抓指203相交，不是其延长线相交，而是实体相交，两个抓手202也可以在一端铰接，第二驱动机构204驱动两个抓手202的自由端相对靠拢或远离，为了保证抓手装置2结构紧凑，尽量缩小抓手装置2的尺寸，如图5所示，本实施例中，抓手装置2还包括悬梁201、两个抓手202分别铰接设置在悬梁201上，第二驱动机构204设置有两个，分别铰接在悬梁201和抓手202上，第二驱动机构204的伸长或缩短，进而驱动两个抓手202自动端的相互靠拢或远离，进而实现两个抓指203的相交和分离，第二驱动机构204也可以只设置一个，两端分别设置在两个抓手202的相对一侧，且至少有一端与抓手202滑动设置，第二驱动机构204的伸长或缩短，实现两个抓指203的相交和分离。
本实施例中，两个抓指203错位且相交设置，当管线6被抓取或抱管时，管线6位于两个相交的抓指203和两个抓手202围合形成的空间内，确保管线6不会脱离抓手装置2，抓指203错位设置，首先保证管线6在抓指203内时具有至少两个着力点，避免管线6由于自身重量和应力集中而产生挤压变形，避免了管线6遭受损坏，两个抓指203相交设置，即两个抓指203均倾斜设置，使管线6在直线状态没有转弯时通过自重始终位于相交位置，保证管线6位于抓手装置2内的位置稳定，提高监控装置4的精准性。
本实施例所指的抓指203，并不是仅局限于一个实体，也可以由多组实体组成的。
如图5所示，所述抓手202包括相互连接的连接板和外翻板，悬梁201上设置有铰接板2011，连接板顶部与铰接板2011铰接设置，抓指203设置在两个外翻板的相对一侧，设置外翻板，扩大抓手202底部的尺寸，增大容置空间，将抓指203设置在外翻板上，同样增加底部的尺寸，本实施例中，在抓手装置2闭合时，两个抓手202的水平间距为400mm，竖直间距为350mm，适应直径小于300mm的管线6。
所述抓指203与外翻板垂直设置，提高抓指203的连接强度，本实施例中，抓指203与外翻板采用焊接连接。
在抓手装置2闭合时，两个抓指203相交角度为100°-150°。角度过小，会对管线6形成一定夹持力，不利于对管线6的保护，角度过大，管线6的定位效果差，不利于后续监控装置4的测量精准性，本实施例优选采用120°，即不会角度过大对管线6产生挤压，也不会角度过小无法对管线6进行定位。
本实施例中，所述连接板和外翻板一体成型，提高结构强度。
所述抓指203外表面设置有辊筒2031，辊筒2031可以在抓指203表面滚动，管线6抓抱在辊筒2031的表面，可对管线6进行导向和保护，当管线6在抓指203内滑动时，辊筒2031将滑动摩擦转换为滚动摩擦，避免因摩擦损伤管线6表面。
抓手装置2还包括连接所述连接板和外翻板的加强筋2021，所述加强筋2021设置在背离另一抓指203的一侧，设置加强筋2021，极大的提高了抓手202的结构强度，提高装置稳定性。
所述抓指203端部设置有尖铲部2032，设置尖铲部2032，在抓手装置2插入海床抓取管线6时，尖铲部2032便于抓指203插入海床，提高工作效率，尖铲部2032与抓手202底部抵接，在抓手装置2闭合时，尖铲部2032起限位作用，进而保证抓指203相交后的相对位置。本实施例中，所述尖铲部2032为具有一筒底的圆筒状，筒底与抓指203端部螺接，圆筒状开口端具有一斜向切口形成尖铲，设置为圆筒状，可在尖铲部2032插入海床时，吸收一部分土壤，在抓指203脱离海床后，土壤随开口端流出，提高了抓指203插入海床的效率。
所述尖铲部2032与抓指203可拆卸连接，便于替换尖铲部2032，在尖铲部2032磨损后降低插入海床的效率，更换尖铲部2032即可。
为了进一步提高限位效果，所述抓手202底部设置有与尖铲部2032对应的定位弧槽2024，定位弧槽2024的直径大于等于尖铲部2032的直径，以提高定位效果。
所述第二驱动机构204为气缸或液压缸，采用气缸时，需要为防水密封气缸，本发明优选采用液压缸进行驱动，液压缸可通过油路与水下挖掘机5进行连接，以提供其动力。
实施例三
如图1-13所示，包括用于抓抱管线6的抓手装置2、用于升降抓手装置2的升降装置1和用于监控管线6方向的监控装置4；
所述抓手装置2包括两个抓手202，两个抓手202相对一侧均设置有抓指203，两个抓指203错位且相交设置，抓手装置2还包括设置在抓手202上驱动抓指203分离或相交的第二驱动机构204；如实施例二所示，抓手装置2可以通过第二驱动机构204驱动其平行方向相对靠拢或远离，也可以通过一端铰接，第二驱动机构204驱动自由端相对靠拢或远离。
所述监控装置4包括位移传感器403和设置在抓手202上位于抓手202一侧的前门架4011，两个前门架4011距离小于等于管线6的直径，前门架4011沿管线6径向位移，所述前门架4011与抓手202之间还设置有弹性件，弹性件使前门架4011始终与管线6贴合，位移传感器403检测前门架4011位移量。
在抓手装置2抓取管线6时，两个前门架4011跟随抓手202打开，当抓手装置2闭合后，前门架4011受弹性件的力紧贴管线6。
由于抓指203错位且相交设置，两个抓指203均具有一定斜度，管线6在抓取和敷设过程中均通过自重位于两个抓指203的相交处，不会左右移动，为监控装置4提供监测条件，在水下挖沟机5前进进行管线6挖沟敷设时，当管线6前方出现转弯时，两个前门架4011同时向同一方向移动，例如管线6前方向左转弯时，左侧前门架4011挤压弹性件向左位移，右侧前门架4011被弹性件驱动向左位移，以此两个位移量即可判断出管线6的走向，配合水下挖沟机的控制系统和转向系统，即可实现水下挖沟机跟随管线6的走向自动转弯，进而极大的提高了管线6敷设的工作效率。
本实施例中，前门架4011的一种设置方式为：所述前门架4011滑动设置在抓手202一侧，所述位移传感器403检测前门架4011滑动量，弹性件使前门架4011始终与管线6贴合，本设置方式时，可在抓手202前端设置滑轨，前门架4011滑动设置在滑轨上。
本实施例中，前门架4011的另一种设置方式为：如图11-图13所示，所述监控装置4包括门架401，门架401包括前门架4011、与前门架4011依次连接的连接架4012和铰接架4013，铰接架4013与抓手202后端铰接，弹性件为连接铰接架4013与抓手202前端的拉簧402，本设置方式时，如图7所示，优选的前门架4011、连接架4012和铰接架4013依次垂直，并围合设置在抓手202外侧，本设置方式结构紧凑，拉簧402使前门架4011始终与管线6贴合，在没有管线6时，两个前门架4011呈镜像对称设置，且间距小于管线6的直径，为了适应性不同型号的管线6，两个前门架4011在没有管线6时，相互对齐接触。
本实施例中，抓手202后端和前端分别设置有门架铰接座2022和拉簧连接座2023，以便于铰接架4013和拉簧402的设置。
所述位移传感器403为磁致伸缩位移传感器，包括设置在铰接架4013上的环形磁铁4032和设置在抓手202上与环形磁铁4032配合的弧形测杆4031，在前门架4011移动时，环形磁铁4032绕弧形测杆4031移动，通过内部非接触式的测控技术精确地检测环形磁铁4032的绝对位置来测量的实际位移值，以此计算出管线6的偏移度。具体地，当抓指203抓取管线6后，两个前门架4011始终接触管线6两侧，两个位移传感器403会因管线6外径的挤压而产生位移，当管线6位于两个抓指203相交处时，左右两个前门架4011的位移相等，位移偏差为0，水下挖沟机5继续向前行驶；当管线6走向改变，挤压一侧的前门架4011，一侧的位移传感器403位移会大于另一侧，产生位移偏差△x，假设管线6右偏，△x为正数，那么当△x为正数时，水下挖沟机5行进控制系统将控制转向系统使水下挖沟机5向右前进，当△x为负数时，水下挖沟机5行进控制系统将控制转向系统使水下挖沟机5向左前进，直到△x为0。考虑到每次作业时，管线6的直径会有变化，控制系统无需计算管线6的偏移角度或者相对于整车的位置，而是直接计算两个位移传感器403的位移差，简单判断管线6左右偏移。
本实施例中，弹性件与位移传感器403可以整合为带位移传感器的液压缸缓冲器，能够避免水下挖沟过程中的沙砾飞溅对弹簧伸缩的影响，延长其使用寿命。
本监控装置4通过前门架4011反馈位移信息，无需传感器直接作用于管线6上，对于水下环境，测量精度高，反馈速度快，同时成本低。
另外，监控装置4还包括摄像头，使抓取管线6和敷设管线6可以在水面上远超控制，无需潜水员下水操作，同时可以实现反馈管线6画面，监控管线6抓取和敷设的情况。
本实施例中，与实施例二相同，所述抓指203外套设有辊筒2031，所述抓指203端部设置有尖铲部2032，尖铲部2032与抓手202底部抵接，两个抓指203相交的角度为100°-150°。
如图7、图8和图10所示，本发明还包括喷射装置3，所述喷射装置3包括依次连接的软管303、硬弯管304、直管305和喷嘴307，所述硬弯管304通过支撑架308与抓手202固定连接，以定位喷嘴307喷射的方向，直管305与喷嘴307之间还设置有连接头306，以便于更换维护喷嘴307，本实施例中，软管303的另一端还设置有硬管302和固定座301，固定座301与悬梁201固定连接，设置硬弯管304和固定座301，可将喷射装置3整体固定在抓手装置2上，在进行抓取管线6时，喷射装置3喷射高压气体或液体，软化一部分土壤，方便抓手装置2伸入海床抓取管线6，在敷管过程中，喷射装置3可以持续工作，喷射高压气体或液体预开沟，辅助水下挖沟机5的开沟工具进行开沟。
如图6所示，所述直管305和喷嘴307与抓指203夹角为30°-50°，优选采用40°，在抓手装置2开启准备进行抓取管线6时，喷嘴307朝向海床，软化土壤，同时具有一定角度可避免高压气体或液体喷冲到管线6上损坏管线6。
本发明所述的管线6，可以为海管、电缆或其它需要铺设的条状设备。
本发明还提供一种水下管线抓抱控制系统，包括监控装置4、水下挖沟机5的控制系统和转向系统，所述监控装置4与控制系统连接以将检测到的前门架4011的位移信息实时传递给控制系统，所述控制系统与转向系统连接以控制转向系统实现转向。
设置抓抱控制系统，可实现水下挖沟机5对管线6的自动跟随，提高管线6的敷设效果效率，同时成本低，结构设计合理。
本发明还提供一种水下管线抓抱方法，包括抓抱设备和水下挖沟机5，所述水下挖沟机5包括控制系统和转向系统，包括如下步骤：
S1：第二驱动机构204驱动两个抓指203分离，升降装置1驱动抓手装置2下降；
S2：第二驱动机构204驱动两个抓指203相交，抓取位于海床上或海床内的管线6；
S3：升降装置1驱动抓手装置2上升，使管线6和抓手装置2脱离海床；
S4：水下挖沟机5前进，监控装置4实时监控管线6方向并发送给控制系统，控制系统根据监控装置4反馈的信息控制转向系统，转向系统调整水下挖沟机5转向。

Claims (10)

1.一种水下管线抓抱设备，其特征是，包括用于抓抱管线(6)的抓手装置(2)、用于升降抓手装置(2)的升降装置(1)和用于监控管线(6)方向的监控装置(4)；
所述抓手装置(2)包括两个抓手(202)，两个抓手(202)相对一侧均设置有抓指(203)，两个抓指(203)错位且相交设置，抓手装置(2)还包括设置在抓手(202)上驱动抓指(203)分离或相交的第二驱动机构(204)；
所述监控装置(4)包括位移传感器(403)和设置在抓手(202)上位于抓手(202)一侧的前门架(4011)，两个前门架(4011)距离小于等于管线(6)的直径，前门架(4011)沿管线(6)径向位移，所述前门架(4011)与抓手(202)之间还设置有使前门架(4011)与管线(6)始终贴合的弹性件，位移传感器(403)检测前门架(4011)位移量。
2.如权利要求1所述的水下管线抓抱设备，其特征是，所述前门架(4011)滑动设置在抓手(202)一侧，所述位移传感器(403)检测前门架(4011)滑动量。
3.如权利要求1所述的水下管线抓抱设备，其特征是，所述监控装置(4)还包括与前门架(4011)依次连接的连接架(4012)和铰接架(4013)，铰接架(4013)与抓手(202)后端铰接，弹性件为连接铰接架(4013)与抓手(202)前端的拉簧(402)。
4.如权利要求3所述的水下管线抓抱设备，其特征是，所述位移传感器(403)包括设置在铰接架(4013)上的环形磁铁(4032)和设置在抓手(202)上与环形磁铁(4032)配合的弧形测杆(4031)。
5.如权利要求1-4任一项所述的水下管线抓抱设备，其特征是，所述抓指(203)外套设有辊筒(2031)。
6.如权利要求1-4任一项所述的水下管线抓抱设备，其特征是，所述抓指(203)端部设置有尖铲部(2032)，尖铲部(2032)与抓手(202)底部抵接。
7.如权利要求1-4任一项所述的水下管线抓抱设备，其特征是，两个抓指(203)相交的角度为100°-150°。
8.如权利要求1-4任一项所述的水下管线抓抱设备，其特征是，还包括喷射装置(3)，所述喷射装置(3)包括依次连接的软管(303)、硬弯管(304)、直管(305)和喷嘴(307)，所述硬弯管(304)通过支撑架(308)与抓手(202)固定连接，所述直管(305)和喷嘴(307)与抓指(203)夹角为30°-50°。
9.一种水下管线抓抱控制系统，其特征是，包括如权利要求1-8任一项所述的监控装置(4)、水下挖沟机(5)的控制系统和转向系统，所述监控装置(4)与控制系统连接以将检测到的前门架(4011)的位移信息实时传递给控制系统，所述控制系统与转向系统连接以控制转向系统实现转向。
10.一种水下管线抓抱方法，其特征是，包括如权利要求1-8任一项所述的抓抱设备和水下挖沟机(5)，所述水下挖沟机(5)包括控制系统和转向系统，包括如下步骤：
S1：第二驱动机构(204)驱动两个抓指(203)分离，升降装置(1)驱动抓手装置(2)下降；
S2：第二驱动机构(204)驱动两个抓指(203)相交，抓取位于海床上或海床内的管线(6)；
S3：升降装置(1)驱动抓手装置(2)上升，使管线(6)和抓手装置(2)脱离海床；
S4：水下挖沟机(5)前进，监控装置(4)实时监控管线(6)方向并发送给控制系统，控制系统根据监控装置(4)反馈的信息控制转向系统，转向系统调整水下挖沟机(5)转向。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1356572A (en) * 1970-05-28 1974-06-12 Int Research & Dev Co Ltd Trenching machines
GB1426240A (en) * 1972-12-20 1976-02-25 Saipem Spa Apparatus for lifting a pipeline
US4087981A (en) * 1971-08-27 1978-05-09 Norman Offshore Services Inc. Buoyant self-propelled underwater trenching apparatus
US4516880A (en) * 1982-04-19 1985-05-14 Martin Charles F Underwater trenching apparatus
US4741646A (en) * 1985-05-02 1988-05-03 Hatch G Brent Machine for laying conduct and methods for use thereof
CN202577413U (zh) * 2012-05-31 2012-12-05 天津市海王星海上工程技术有限公司 一种适用于水下挖沟作业的抱管装置
CN109989441A (zh) * 2019-01-15 2019-07-09 中国石油集团海洋工程（青岛）有限公司 可浮箱升降的海底犁式挖沟机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1356572A (en) * 1970-05-28 1974-06-12 Int Research & Dev Co Ltd Trenching machines
US4087981A (en) * 1971-08-27 1978-05-09 Norman Offshore Services Inc. Buoyant self-propelled underwater trenching apparatus
GB1426240A (en) * 1972-12-20 1976-02-25 Saipem Spa Apparatus for lifting a pipeline
US4516880A (en) * 1982-04-19 1985-05-14 Martin Charles F Underwater trenching apparatus
US4741646A (en) * 1985-05-02 1988-05-03 Hatch G Brent Machine for laying conduct and methods for use thereof
CN202577413U (zh) * 2012-05-31 2012-12-05 天津市海王星海上工程技术有限公司 一种适用于水下挖沟作业的抱管装置
CN109989441A (zh) * 2019-01-15 2019-07-09 中国石油集团海洋工程（青岛）有限公司 可浮箱升降的海底犁式挖沟机

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