CN115183056A - 一种新型rov自动调整托管架装置及调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型ROV自动调整托管架装置及调整方法，包括：多个弹性连接的ROV单元；每个ROV单元具有三个方向的活动自由度，每个ROV单元上安装有支架，支架上安装有用于承托管线的滚轮；每个ROV单元上安装有动力系统和传感器组，传感器组包括位置传感器、重力传感器和拉压力传感器；传感器组与铺管船主控系统相连，铺管船主控系统与ROV单元的动力系统相连。本发明的托管架装置可基于海底管道的敷设施工环境参数，实现对海底管道从铺管船敷设至海床过程中的力学行为的计算分析，实时调整托管架滚轮位置，实现最优曲率半径铺管，避免由于受力过大而对管道造成不可修复的损伤，实时指导海底管道敷设施工。
Description
技术领域
本发明涉及托管架技术领域，具体涉及一种新型ROV自动调整托管架装置及调整方法。
背景技术
随着陆地资源的日益枯竭，能源开发重点已从陆地资源倾向于海洋资源；目前海洋资源开发程度较低、勘探前景好，工程建设市场前景广阔。海底管道的铺设作为海上油气田开发场的主要组成部分，由于风暴、海浪或水流等的影响，海底管道会受到不适当的应变、过度的弯曲或较大的张力，具有不可预见的风险性。
目前应用最为广泛的托管架为固定式托管架，固定式托管架一般由若干段桁架铰接而成，带有较小程度的升降能力，可实现小范围的作业半径变化；固定式托管架的尾端与铺管船的船体直接相连，其在一定程度上限制了托管架的托管距离；当铺设管线相对较深时，无法实现安全托管。另外，铺设管线由于重力原因会发生一定程度的弯曲，产生弧度，固定式托管架受限于其自身性质变动幅度较小，很难实现托辊与管线的完全贴合。
发明内容
针对现有技术中存在现有固定式托管架在铺设过程中由于环境影响无法调整滚轮坐标、无法实现最佳曲率半径敷设的问题，本发明提供一种新型ROV自动调整托管架装置及调整方法。
本发明公开了一种新型ROV自动调整托管架装置，包括：多个弹性连接的ROV单元；
每个所述ROV单元具有三个方向的活动自由度，每个所述ROV单元上安装有支架，所述支架上安装有用于承托管线的滚轮；
每个所述ROV单元上安装有动力系统和传感器组，所述传感器组包括位置传感器、重力传感器和拉压力传感器；所述传感器组与铺管船主控系统相连，所述铺管船主控系统与所述ROV单元的动力系统相连。
作为本发明的进一步改进，相邻所述ROV单元通过预设长度的弹性绳连接，使每个所述ROV单元在预设的活动半径内，进行上下、前后、左右方向的调整。
作为本发明的进一步改进，所述铺管船主控系统连接有输入设备，所述输入设备包括键盘、按键、触摸屏和遥控终端的至少一种；
基于所述输入设备向所述铺管船主控系统输入所需的作业半径和/或作业深度，所述铺管船主控系统基于输入的数据计算出各ROV单元所需处于的坐标位置，并对应ROV单元的动力系统运动至预设的位置。
作为本发明的进一步改进，调整至预设的作业半径和/或作业深度后，所述传感器组采集各ROV单元的位置信息，所述铺管船主控系统基于各ROV单元的位置信息计算当前托管架曲率；当当前托管架曲率超出曲率阈值时，则所述铺管船主控系统驱动对应ROV单元的动力系统，调整至曲率阈值内。
作为本发明的进一步改进，调整至预设的作业半径和/或作业深度后，ROV单元的传感器组实际采集各ROV单元的受力数据，将ROV单元的受力数据输送至铺管船主控系统，铺管船主控系统根据受力数据分析析托管架曲率半径及张紧器张力、管道应力水平是否满足要求，如不满足要求，则远程遥控调整ROV的坐标，释放张紧器及管道内部应力。
作为本发明的进一步改进，所述滚轮通过弹性体可伸缩安装在所述支架上。
作为本发明的进一步改进，多个含有滚轮支架ROV弹性连接之后进行托管作业，卷扬机通过对钢丝绳进行调整使得ROV自动托管架装置与管线实现贴合，ROV自动托管架根据管线的管径可自行调整托管半径实现最佳贴合。
本发明还公开了一种基于上述托管架装置的调整方法，包括：
基于所述输入设备向所述铺管船主控系统输入所需的作业半径和/或作业深度，所述铺管船主控系统基于输入的数据计算出各ROV单元所需处于的坐标位置，并对应ROV单元的动力系统运动至预设的位置。
作为本发明的进一步改进，还包括：
调整至预设的作业半径和/或作业深度后，所述传感器组采集各ROV单元的位置信息，所述铺管船主控系统基于各ROV单元的位置信息计算当前托管架曲率；当当前托管架曲率超出曲率阈值时，则所述铺管船主控系统驱动对应ROV单元的动力系统，调整至曲率阈值内。
作为本发明的进一步改进，还包括：
调整至预设的作业半径和/或作业深度后，ROV单元的传感器组实际采集各ROV单元的受力数据，将ROV单元的受力数据输送至铺管船主控系统，铺管船主控系统根据受力数据分析析托管架曲率半径及张紧器张力、管道应力水平是否满足要求，如不满足要求，则远程遥控调整ROV的坐标，释放张紧器及管道内部应力。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的托管架装置可基于海底管道的敷设施工环境参数，实现对海底管道从铺管船敷设至海床过程中的力学行为的计算分析，实时调整托管架滚轮位置，实现最优曲率半径铺管，避免由于受力过大而对管道造成不可修复的损伤，实时指导海底管道敷设施工；其具备精细的作业能力，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的新型ROV自动调整托管架装置的整体结构示意图；
图2为本发明一种实施例公开的ROV单元的结构示意图。
图中：
1、托管架；2、铺管船；3、ROV单元；4、支架；5、滚轮；6、动力系统及传感器组；7、铺管船主控系统。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1、2所示，本发明提供一种新型ROV自动调整托管架装置，包括：托管架1，托管架1与铺管船2柔性连接；其中，
本发明的托管架1包括多个弹性连接的ROV单元3，每个ROV单元3具有三个方向的活动自由度；即，相邻ROV单元3通过预设长度的弹性绳连接或通过连杆链接，使每个ROV单元3在预设的活动半径内，进行上下、前后、左右方向的三维调整。进一步，本发明的托管架1呈S型。
本发明在每个ROV单元3上安装有支架4，支架4上安装有用于承托管线的滚轮5；进一步，滚轮5可通过弹性体(伸缩弹簧)可伸缩安装在支架4上，基于此，多个含有滚轮支架ROV弹性连接之后进行托管作业，卷扬机通过对钢丝绳进行调整使得ROV自动托管架装置与管线实现贴合，ROV自动托管架根据管线的管径可自行调整托管半径实现最佳贴合。
本发明在每个ROV单元3上安装有动力系统及传感器组6，传感器组包括位置传感器、重力传感器和拉压力传感器等中的一种或多种，实时搜集环境参数及受力情况。传感器组与铺管船主控系统7相连，铺管船主控系统与ROV单元的动力系统相连；进一步，铺管船主控系统连接有输入设备，输入设备包括键盘、按键、触摸屏和遥控终端的至少一种。
本发明的工作原理为：
基于输入设备向铺管船主控系统输入所需的作业半径和/或作业深度，铺管船主控系统基于输入的数据计算出各ROV单元所需处于的坐标位置，并对应ROV单元的动力系统运动至预设的位置；
调整至预设的作业半径和/或作业深度后，传感器组采集各ROV单元的位置信息，铺管船主控系统基于各ROV单元的位置信息计算当前托管架曲率；当当前托管架曲率超出曲率阈值时，则铺管船主控系统驱动对应ROV单元的动力系统，调整至曲率阈值内；
调整至预设的作业半径和/或作业深度后，ROV单元的传感器组实际采集各ROV单元的受力数据，将ROV单元的受力数据输送至铺管船主控系统，铺管船主控系统根据受力数据分析析托管架曲率半径及张紧器张力、管道应力水平是否满足要求，如不满足要求，则远程遥控调整ROV的坐标，释放张紧器及管道内部应力。
本发明还提供一种基于上述托管架装置的调整方法，包括：
步骤1、基于输入设备向铺管船主控系统输入所需的作业半径和/或作业深度，铺管船主控系统基于输入的数据计算出各ROV单元所需处于的坐标位置，并对应ROV单元的动力系统运动至预设的位置；
步骤2、调整至预设的作业半径和/或作业深度后，传感器组实时采集各ROV单元的位置信息，铺管船主控系统基于各ROV单元的位置信息计算当前托管架曲率；当当前托管架曲率超出曲率阈值时，则铺管船主控系统驱动对应ROV单元的动力系统，调整至曲率阈值内；
步骤3、调整至预设的作业半径和/或作业深度后，ROV单元的传感器组实际采集各ROV单元的受力数据，将ROV单元的受力数据输送至铺管船主控系统，铺管船主控系统根据受力数据分析析托管架曲率半径及张紧器张力、管道应力水平是否满足要求，如不满足要求，则远程遥控调整ROV的坐标，释放张紧器及管道内部应力；
步骤4、基于对外界环境以及压力等参数的实时采集，可在预设的范围内实时调整ROV单元，使其各项指标均在合格范围内，避免由于受力过大而对管道造成不可修复的损伤，实时指导海底管道敷设施工。
本发明的优点为：
本发明的托管架装置可基于海底管道的敷设施工环境参数，实现对海底管道从铺管船敷设至海床过程中的力学行为的计算分析，实时调整托管架滚轮位置，实现最优曲率半径铺管，避免由于受力过大而对管道造成不可修复的损伤，实时指导海底管道敷设施工；其具备精细的作业能力，具有广阔的市场应用前景。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型ROV自动调整托管架装置，其特征在于，包括：多个弹性连接的ROV单元；
每个所述ROV单元具有三个方向的活动自由度，每个所述ROV单元上安装有支架，所述支架上安装有用于承托管线的滚轮；
每个所述ROV单元上安装有动力系统和传感器组，所述传感器组包括位置传感器、重力传感器和拉压力传感器；所述传感器组与铺管船主控系统相连，所述铺管船主控系统与所述ROV单元的动力系统相连。
2.如权利要求1所述的托管架装置，其特征在于，相邻所述ROV单元通过预设长度的弹性绳连接，使每个所述ROV单元在预设的活动半径内，进行上下、前后、左右方向的调整。
3.如权利要求1所述的托管架装置，其特征在于，所述铺管船主控系统连接有输入设备，所述输入设备包括键盘、按键、触摸屏和遥控终端的至少一种；
基于所述输入设备向所述铺管船主控系统输入所需的作业半径和/或作业深度，所述铺管船主控系统基于输入的数据计算出各ROV单元所需处于的坐标位置，并对应ROV单元的动力系统运动至预设的位置。
4.如权利要求3所述的托管架装置，其特征在于，调整至预设的作业半径和/或作业深度后，所述传感器组采集各ROV单元的位置信息，所述铺管船主控系统基于各ROV单元的位置信息计算当前托管架曲率；当当前托管架曲率超出曲率阈值时，则所述铺管船主控系统驱动对应ROV单元的动力系统，调整至曲率阈值内。
5.如权利要求3所述的托管架装置，其特征在于，调整至预设的作业半径和/或作业深度后，ROV单元的传感器组实际采集各ROV单元的受力数据，将ROV单元的受力数据输送至铺管船主控系统，铺管船主控系统根据受力数据分析析托管架曲率半径及张紧器张力、管道应力水平是否满足要求，如不满足要求，则远程遥控调整ROV的坐标，释放张紧器及管道内部应力。
6.如权利要求1所述的托管架装置，其特征在于，所述滚轮通过弹性体可伸缩安装在所述支架上。
7.如权利要求6所述的托管架装置，其特征在于，多个含有滚轮支架ROV弹性连接之后进行托管作业，卷扬机通过对钢丝绳进行调整使得ROV自动托管架装置与管线实现贴合，ROV自动托管架根据管线的管径可自行调整托管半径实现最佳贴合。
8.一种基于如权利要求3～5中任一项所述的托管架装置的调整方法，其特征在于，包括：
基于所述输入设备向所述铺管船主控系统输入所需的作业半径和/或作业深度，所述铺管船主控系统基于输入的数据计算出各ROV单元所需处于的坐标位置，并对应ROV单元的动力系统运动至预设的位置。
9.如权利要求8所述的调整方法，其特征在于，还包括：
调整至预设的作业半径和/或作业深度后，所述传感器组采集各ROV单元的位置信息，所述铺管船主控系统基于各ROV单元的位置信息计算当前托管架曲率；当当前托管架曲率超出曲率阈值时，则所述铺管船主控系统驱动对应ROV单元的动力系统，调整至曲率阈值内。
10.如权利要求8所述的调整方法，其特征在于，还包括：
调整至预设的作业半径和/或作业深度后，ROV单元的传感器组实际采集各ROV单元的受力数据，将ROV单元的受力数据输送至铺管船主控系统，铺管船主控系统根据受力数据分析析托管架曲率半径及张紧器张力、管道应力水平是否满足要求，如不满足要求，则远程遥控调整ROV的坐标，释放张紧器及管道内部应力。
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