CN115743428A - 多作业工程母船系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于船舶与海洋工程装备技术领域，公开了多作业工程母船系统及其操作方法，该系统包括船体，船体上设置有敷缆作业部，敷缆作业部设置在船体的其中一侧的船舷，敷缆作业部包括水下敷缆装置以进行水下的敷缆作业；另一侧船舷设置有抽油作业部，抽油作业部包括抽油装置以进行水下的抽油作业，位于船体的船艉设置有灌浆作业部，灌浆作业部包括灌浆泵以对施工目标进行灌浆作业；船体的船艏设置有控制系统，控制系统包括的监控系统与集中控制系统，以监管控制敷缆作业、抽油作业以及灌浆作业部的作业过程。通过在船体上搭载敷缆作业部、抽油作业部和灌浆作业部，实现多作业模块智能集成效应，大大提高船舶的使用范围、可利用率和经济性。

Description

多作业工程母船系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程装备技术领域，尤其涉及一种多作业工程母船系统及其操作方法。

背景技术

海洋施工建设、海洋事故呈现新发展趋势，海底光缆建设、灌浆等作业需求正呈现出快速增长的势头，目前专用的电缆铺、灌浆等工程船远远不能满足现有海洋施工建设和海洋事故应急的需求，大部分船舶施工建设企业和应急抢险单位使用的专用作业船只，在针对海上风电场建设以及海上抢险救灾作业时，往往面临着作业方式单一、能力受限等问题，并且目前的作业船舶智能化程度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多作业工程母船系统及其操作方法，能够实现多作业模块智能集成效应，提高了工程船舶的使用范围、可利用率和经济性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

多作业工程母船系统，包括：

船体；

敷缆作业部，所述敷缆作业部设置在所述船体的其中一侧的船舷，所述敷缆作业部包括水下敷缆装置以进行水下的敷缆作业；

抽油作业部，所述抽油作业部设置在与所述敷缆作业部相对的船舷；所述抽油作业部包括抽油装置以进行水下的抽油作业，所述抽油装置连接有储油装置；

灌浆作业部，所述灌浆作业部设置在所述船体的船艉，所述灌浆作业部包括灌浆泵以对施工目标进行灌浆作业；

控制系统，所述控制系统设置在所述船体的船艏；所述控制系统包括的监控系统与集中控制系统，所述监控系统与集中控制系统分别连通所述敷缆作业部、所述抽油作业部以及所述灌浆作业部以监管控制控制敷缆作业、抽油作业以及灌浆作业部的作业过程。

作为优选，所述水下敷缆装置包括挖沟机与冲射水泵，所述冲射水泵连接所述挖沟机，所述冲射水泵还连接有液压泵站，所述敷缆作业部还设置有动力仓，所述动力仓内设置有敷缆动力驱动件，所述敷缆动力驱动件分别连接所述挖沟机、所述冲射水泵以及所述液压泵站。

作为优选，所述敷缆作业部还包括线缆收放装置，所述敷缆动力驱动件驱动连接所述线缆收放装置以进行电缆的收放输送。

作为优选，所述抽油装置设置有抽油管，所述抽油作业部还包括油水分离装置，所述油水分离装置的进口端连接所述抽油装置，所述油水分离装置的出油口连接所述储油装置。

作为优选，所述抽油作业部还包括ROV设备，所述ROV设备设置有水下开孔机，以用于抽油作业的水下观察和操作施工。

作为优选，所述灌浆作业部还包括设在所述船艉的搅拌机，所述搅拌机连接所述灌浆泵，所述灌浆泵连接有灌浆管道。

作为优选，还包括起重设备，所述起重设备设置在所述敷缆作业部与所述抽油作业部之间以能够下放所述敷缆作业部、所述抽油作业部以及灌浆作业部中的设备和材料。

多作业工程母船系统的操作方法，利用上述的多作业工程母船系统，包括如下步骤：

S1、获取敷缆作业、灌浆作业以及水下抽油作业中任意一种需求；

S2、根据所述需求，选择敷缆作业、灌浆作业以及水下抽油作业中任意一种作业模式；

S3、根据选择的作业模式启动监控系统与集中控制系统以监控和控制该作业；

S4、根据作业模式进行敷缆作业、灌浆作业或者水下抽油作业，监控系统实时监作业过程，若有异常情况，及时反馈给集中控制系统，执行是否停止作业；

S5、需求作业完成后清理工具设备和船体。

作为优选，当所述作业模式为敷缆作业时，S4步骤包括：

步骤1、挖沟机接入电缆，

步骤2、起重设备吊起所述挖沟机，并下放其至海底，

步骤3、启动动力仓中的敷缆动力驱动件和线缆收放装置，

步骤4、启动液压泵站、冲射水泵和所述挖沟机，所述挖沟机开始冲射挖掘电缆沟渠；同时所述挖沟机拉动所述电缆，铺设所述电缆至已挖的所述电缆沟渠，

步骤5、完成敷缆后，所述起重设备回收所述挖沟机；

当所述作业模式为灌浆作业时，S4步骤包括：

步骤1、配置所需的灌浆材料，

步骤2、所述起重设备投放物料和水至搅拌机，启动所述搅拌机混合所述灌浆材料，

步骤3、灌浆管道对准施工目标进行灌浆，

步骤4、重复灌浆工作，完成所有施工目标，结束灌浆工作；

当所述作业模式为抽油作业时，S4步骤包括：

步骤1、将抽油管放入油箱，启动抽油装置进行抽油，

步骤2、利用油水分离装置对抽上来的油水进行分离处置，

步骤3、分离出来的油输入储油装置，

步骤4、更换所述抽油管所处的油箱，完成所有水下油箱的抽油作业后回收抽油管。

作为优选，当所述抽油作业为浅水抽油作业时：

在所述抽油作业的步骤1中还包括，潜水员探查所述油箱的位置及状态并进行水下开孔作业，然后由潜水员将所述抽油管放入所述油箱中；

当所述抽油作业为深水抽油作业时：

在所述抽油作业的步骤1中还包括，所述起重设备下放ROV设备探查所述油箱位置及状态；控制操作所述ROV设备上的水下开孔机进行水下开孔作业，并通过操作所述ROV设备将所述抽油管放入所述油箱中；并在所述抽油作业的步骤4后由所述起重设备收回所述ROV设备。

本发明的有益效果：

通过在船体上搭载敷缆作业部、抽油作业部和灌浆作业部，实现多作业模块智能集成效应，最大限度提高各部的作业能力，避免单一作业模块船型固有的使用效率差，适用性低以及经济性低的问题，适用于服务海上风电场建设以及海上抢险救灾作业，大大提高了工程母船的使用范围、可利用率和经济性。

附图说明

图1是本发明多作业工程母船系统的示意图。

图中：

10、船体；20、水下敷缆装置、201、挖沟机；202、冲射水泵；203、液压泵站；21、动力仓；22、线缆收放装置；30、抽油装置；301、抽油管；31、储油装置；32、油水分离装置；33、ROV设备；40、灌浆泵；41、搅拌机；42、材料堆放区；50、监控系统；51、集中控制系统；60、起重设备；70、系泊装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供一种多作业工程母船系统，该系统包括船体10，船体10上设置有敷缆作业部，敷缆作业部设置在船体10的其中一侧的船舷，敷缆作业部包括水下敷缆装置20以进行水下的敷缆作业；与敷缆作业部相对的船舷设置有抽油作业部，抽油作业部包括抽油装置30以进行水下的抽油作业，抽油装置30连接有储油装置31；船体10的船艉处设置有灌浆作业部，灌浆作业部包括灌浆泵40以对施工目标进行灌浆作业；船体10的船艏设置有控制系统，控制系统包括监控系统50与集中控制系统51，监控系统50与集中控制系统51连通敷缆作业部、抽油作业部以及灌浆作业部以监管控制敷缆作业、抽油作业以及灌浆作业部的作业过程。

通过在船体10上搭载敷缆作业部、抽油作业部和灌浆作业部，实现多作业模块智能集成效应，避免单一作业模块船型固有的使用效率差，适用性低以及经济性低的问题，可应用于各类海洋工程施工建设项目，尤其适用于服务海上风电场建设以及海上抢险救灾作业，大大提高了工程母船的使用范围、可利用率和经济性。

下面详细介绍本实施例，一种多作业工程母船系统，其包括船体10，船体10上设置有敷缆作业部，敷缆作业部设置在船体10的其中一侧的船舷，敷缆作业部包括水下敷缆装置20以进行水下的敷缆作业。具体的，水下敷缆装置20包括挖沟机201与冲射水泵202，冲射水泵202连接挖沟机201，冲射水泵202还连接有液压泵站203，敷缆作业部还设置有动力仓21，动力仓21内设置有敷缆动力驱动件，敷缆动力驱动件分别连接挖沟机201、冲射水泵202以及液压泵站203，进一步地，为了方便电缆铺设，敷缆作业部还包括线缆收放装置22，敷缆动力驱动件驱动连接线缆收放装置22以进行水下电缆的收放输送，本实施例中线缆收放装置22采用的是电缆转盘。通过挖沟机201连接冲射水泵202能够在水下边冲射边挖沟，并且边拉动电缆进行铺设。

与敷缆作业部相对的船舷设置有抽油作业部，抽油作业部设置在与敷缆作业部相对的船舷；抽油作业部包括抽油装置30以进行水下的抽油作业，抽油装置30连接有储油装置31。具体的，抽油装置30设置有抽油管301，抽油作业部还包括油水分离装置32，油水分离装置32的进口端连接抽油装置30，油水分离装置32的出油口连接储油装置31。而为了方便进行深水抽油操作，抽油作业部还具有ROV设备33(即遥控无人潜水器，一般ROV的核心部件是水下推进器和水下摄像系统)，本实施例中ROV采用的是作业级ROV(带有水下机械手、液压切割器等作业工具)，ROV设备33设置有水下开孔机，以用于抽油作业的水下观察和操作施工。

船体10的船艉设置有灌浆作业部，灌浆作业部包括灌浆泵40以对施工目标进行灌浆作业。具体的，灌浆作业部还包括设在船艉的搅拌机41，搅拌机41连接灌浆泵40，灌浆泵40连接有灌浆管道，灌浆作业部还包括设置在船艉的材料堆放区42以堆放灌浆材料。

多作业工程母船系统还设置有控制系统，控制系统设置在船体10的船艏；控制系统包括的监控系统50与集中控制系统51，监控系统50与集中控制系统51分别连通敷缆作业部、抽油作业部以及灌浆作业部以监管控制敷缆作业、抽油作业以及灌浆作业部的作业过程。需要说明的是，本实施例中的控制系统和控制系统均采用电气化和信号连接，能达到监控和控制即可，此处不再对具体的布置做详细介绍。

为了方便下放敷缆作业部、抽油作业部以及灌浆作业部中的设备和材料，多作业工程母船系统还设置有起重设备60，起重设备60设置在敷缆作业部与抽油作业部之间以能够适应各个作业部的距离，本实施例中采用的起重设备60采用的是180T的履带吊，以能进行移动并携带较重的设备。此外，多作业工程母船系统还设置有系泊装置70，系泊装置70安装在船体10的船艉。具体的，系泊装置70间隔设置在灌浆作业部的两侧，以避免在水下干涉敷缆作业部和抽油作业部的设备。

本实施例还提供一种多作业工程母船系统的操作方法，利用上述的多作业工程母船系统，具体包括：

S1、获取敷缆作业、灌浆作业以及水下抽油作业中任意一种需求；

S2、根据作业需求，选择敷缆作业、灌浆作业以及水下抽油作业中的任意一种作业模式；

S3、根据选择的作业模式启动监控系统50与集中控制系统51以监控和控制该作业；

S4、根据作业模式进行敷缆作业、灌浆作业或者水下抽油作业，并且监控系统50实时监控作业过程，若有作业异常情况，信息及时反馈给集中控制系统51，根据反馈的信息，选择执行是否停止作业；

其中，当作业模式为敷缆作业时，S4步骤包括：

步骤1、挖沟机201接入电缆；

步骤2、起重设备60吊起挖沟机201，并下放其至海底；

步骤3、集中控制系统51启动动力仓21中的敷缆动力驱动件和线缆收放装置22；

步骤4、集中控制系统51启动液压泵站203、冲射水泵202单元和挖沟机201，集中控制系统51控制挖沟机201开始冲射挖掘电缆沟渠；同时挖沟机201拉动电缆，铺设电缆至已挖的电缆沟渠；

步骤5、完成敷缆后，起重设备60回收挖沟机201。

其中，当作业模式为灌浆作业时，S4步骤包括：

步骤1、配置所需的灌浆材料至材料堆放区42；

步骤2、起重设备60投放物料和水至搅拌机41，集中控制系统51启动搅拌机41混合灌浆材料；

步骤3、灌浆管道对准施工目标，集中控制系统51控制进行灌浆，并实时监控灌浆过程，评估灌浆作业质量；

步骤4、重复灌浆工作，完成所有施工目标，结束灌浆工作。

其中，当作业模式为抽油作业时，S4步骤包括：

步骤1、当抽油作业为深水抽油作业时：潜水员探查油箱的位置及状态并进行水下开孔作业，然后由潜水员将抽油管301放入油箱中，

而当抽油作业为深水抽油作业时：起重设备60下放ROV设备33探查油箱位置及状态；集中控制系统51控制操作ROV设备33上的水下开孔机进行水下开孔作业，并通过操作ROV设备33将抽油管301放入油箱中，

当抽油管301进入油箱后，启动抽油装置30进行抽油，

步骤2、利用油水分离装置32对抽上来的油水进行分离处置，

步骤3、油水分离装置32分离出来的油输入储油装置31，

步骤4、对其他水下油箱进行开孔，并将抽油管301插入其中，完成所有水下油箱的抽油作业后，回收抽油管301；此外，抽油作业为浅水抽油作业时由潜水员收回开孔作业工具；抽油作业为深水抽油作业时由起重设备60收回ROV设备33，

S5、作业完成后清理设备和船体10，具体包括敷缆作业、灌浆作业以及抽油作业使用的设备以及船体10甲板等工作位置。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.多作业工程母船系统，其特征在于，包括：

船体(10)；

敷缆作业部，所述敷缆作业部设置在所述船体(10)的其中一侧的船舷，所述敷缆作业部包括水下敷缆装置(20)以进行水下的敷缆作业；

抽油作业部，所述抽油作业部设置在与所述敷缆作业部相对的船舷；所述抽油作业部包括抽油装置(30)以进行水下的抽油作业，所述抽油装置(30)连接有储油装置(31)；

灌浆作业部，所述灌浆作业部设置在所述船体(10)的船艉，所述灌浆作业部包括灌浆泵(40)以对施工目标进行灌浆作业；

控制系统，所述控制系统设置在所述船体(10)的船艏；所述控制系统包括的监控系统(50)与集中控制系统(51)，所述监控系统(50)与集中控制系统(51)分别连通所述敷缆作业部、所述抽油作业部以及所述灌浆作业部以监管控制控制敷缆作业、抽油作业以及灌浆作业部的作业过程。

2.根据权利要求1所述的多作业工程母船系统，其特征在于，所述水下敷缆装置(20)包括挖沟机(201)与冲射水泵(202)，所述冲射水泵(202)连接所述挖沟机(201)，所述冲射水泵(202)还连接有液压泵站(203)，所述敷缆作业部还设置有动力仓(21)，所述动力仓(21)内设置有敷缆动力驱动件，所述敷缆动力驱动件分别连接所述挖沟机(201)、所述冲射水泵(202)以及所述液压泵站(203)。

3.根据权利要求2所述的多作业工程母船系统，其特征在于，所述敷缆作业部还包括线缆收放装置(22)，所述敷缆动力驱动件驱动连接所述线缆收放装置(22)以进行电缆的收放输送。

4.根据权利要求1所述的多作业工程母船系统，其特征在于，所述抽油装置(30)设置有抽油管(301)，所述抽油作业部还包括油水分离装置(32)，所述油水分离装置(32)的进口端连接所述抽油装置(30)，所述油水分离装置(32)的出油口连接所述储油装置(31)。

5.根据权利要求1所述的多作业工程母船系统，其特征在于，所述抽油作业部还包括ROV设备(33)，所述ROV设备(33)设置有水下开孔机，以用于抽油作业的水下观察和操作施工。

6.根据权利要求1所述的多作业工程母船系统，其特征在于，所述灌浆作业部还包括设在所述船艉的搅拌机(41)，所述搅拌机(41)连接所述灌浆泵(40)，所述灌浆泵(40)连接有灌浆管道。

7.根据权利要求1-6任一所述的多作业工程母船系统，其特征在于，还包括起重设备(60)，所述起重设备(60)设置在所述敷缆作业部与所述抽油作业部之间以能够下放所述敷缆作业部、所述抽油作业部以及灌浆作业部中的设备和材料。

8.多作业工程母船系统的操作方法，其特征在于，利用如权利要求1所述的多作业工程母船系统，包括如下步骤：

S1、获取敷缆作业、灌浆作业以及水下抽油作业中任意一种需求；

S2、根据所述需求，选择敷缆作业、灌浆作业以及水下抽油作业中任意一种作业模式；

S3、根据选择的作业模式启动监控系统(50)与集中控制系统(51)以监控和控制该作业；

S4、根据作业模式进行敷缆作业、灌浆作业或者水下抽油作业，监控系统(50)实时监作业过程，若有异常情况，及时反馈给集中控制系统(51)，执行是否停止作业；

S5、需求作业完成后清理工具设备和船体(10)。

9.根据权利要求8所述的多作业工程母船系统的操作方法，其特征在于，

当所述作业模式为敷缆作业时，S4步骤包括：

步骤1、挖沟机(201)接入电缆，

步骤2、起重设备(60)吊起所述挖沟机(201)，并下放其至海底，

步骤3、启动动力仓(21)中的敷缆动力驱动件和线缆收放装置(22)，

步骤4、启动液压泵站(203)、冲射水泵(202)和所述挖沟机(201)，所述挖沟机(201)开始冲射挖掘电缆沟渠；同时所述挖沟机(201)拉动所述电缆，铺设所述电缆至已挖的所述电缆沟渠，

步骤5、完成敷缆后，所述起重设备(60)回收所述挖沟机(201)；

当所述作业模式为灌浆作业时，S4步骤包括：

步骤1、配置所需的灌浆材料，

步骤2、所述起重设备(60)投放物料和水至搅拌机(41)，启动所述搅拌机(41)混合所述灌浆材料，

步骤3、灌浆管道对准施工目标进行灌浆，

步骤4、重复灌浆工作，完成所有施工目标，结束灌浆工作；

当所述作业模式为抽油作业时，S4步骤包括：

步骤1、将抽油管(301)放入油箱，启动抽油装置(30)进行抽油，

步骤2、利用油水分离装置(32)对抽上来的油水进行分离处置，

步骤3、分离出来的油输入储油装置(31)，

步骤4、更换所述抽油管(301)所处的油箱，完成所有水下油箱的抽油作业后回收抽油管(301)。

10.根据权利要求9所述的多作业工程母船系统的操作方法，其特征在于，

当所述抽油作业为浅水抽油作业时：

在所述抽油作业的步骤1中还包括，潜水员探查所述油箱的位置及状态并进行水下开孔作业，然后由潜水员将所述抽油管(301)放入所述油箱中；

当所述抽油作业为深水抽油作业时：

在所述抽油作业的步骤1中还包括，所述起重设备(60)下放ROV设备(33)探查所述油箱位置及状态；控制操作所述ROV设备(33)上的水下开孔机进行水下开孔作业，并通过操作所述ROV设备(33)将所述抽油管(301)放入所述油箱中；并在所述抽油作业的步骤4后由所述起重设备(60)收回所述ROV设备(33)。

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