CN116238666B - 一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置及使用方法，包括打捞装置主体，所述打捞装置主体的底部通过辅助连接装置与打捞目标物快速连接；打捞装置主体的结构为：包括框架结构，框架结构的底部固定安装有燃气发生器，所述燃气发生器的顶部安装有冷却盘管，位于框架结构的顶面安装有气囊，燃气发生器向气囊内充气以提供正浮力；框架结构上配合安装有浮力材料，框架结构的底面中间位置固定索具；辅助连接装置的结构为：包括与索具固定连接的公头，公头的底部固定牵引绳，还包括与公头配合的母头，母头内安装有动滑轮，所述牵引绳伸入母头内部绕过动滑轮，然后牵引绳连接牵引装置，母头的底部安装有吊具，所述吊具与打捞目标物连接，工作方便可靠。
Description
技术领域
本发明涉及水下打捞装置技术领域，尤其是一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置及使用方法。
背景技术
目前，最为常见的水下打捞方法为海洋工程船水面起吊打捞，这种打捞方式由于过度依赖工程船自身或升沉补偿吊机的性能，具有打捞重量和作业深度有限难以拓展、任务响应不及时、应用海况受限、使用成本高等缺点。
此外，也有采用高压空气吹除或抛弃压载块提供正浮力以起吊提升目标物的方法，但这种方法整套打捞装置的重量往往比目标物大甚至高出几倍，费效比太高，不具备推广价值。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置及使用方法，从而利用高效能燃气发生器或肼分解产气装置向气囊充气，以达到预期正浮力将目标物提升，并采用高效辅助连接装置实现打捞装置与目标物之间的快速连接，大大提高了工作可靠性，可以满足深海作业环境的使用要求。
本发明所采用的技术方案如下：
一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，包括打捞装置主体，所述打捞装置主体的底部通过辅助连接装置与打捞目标物快速连接；
打捞装置主体的结构为：包括框架结构，所述框架结构的底部固定安装有燃气发生器，所述燃气发生器的顶部安装有冷却盘管，位于框架结构的顶面安装有气囊，燃气发生器向气囊内充气以提供正浮力；框架结构上配合安装有浮力材料，框架结构的底面中间位置固定索具；
辅助连接装置的结构为：包括与索具固定连接的公头，公头的底部固定牵引绳，还包括与公头配合的母头，所述母头内安装有动滑轮，所述牵引绳伸入母头内部绕过动滑轮，然后牵引绳连接牵引装置，母头的底部安装有吊具，所述吊具与打捞目标物连接。
其进一步技术方案在于：
所述燃气发生器采用肼分解产气装置替换。
所述气囊的顶面中间位置安装有自适应均压阀。
所述浮力材料的中部设置为中空结构，浮力材料的外圈与框架结构的外圈吻合。
所述公头和母头均采用蘑菇头结构。
所述母头的结构为：包括位于上部的大圆柱体结构，所述大圆柱体结构顶面中间位置开有内凹圆弧结构，所述内凹圆弧结构与公头的外形完全吻合，所述大圆柱体结构的底部向下延伸有小圆柱体结构，大圆柱体结构和小圆柱体结构的中部穿通，小圆柱体结构中部开有通槽，所述通槽内设置有滑轮轴。
所述通槽为方形槽。
所述大圆柱体结构的高度低于小圆柱体结构的高度。
所述打捞目标物的顶面设置有挂钩。
一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置的使用方法，包括如下操作步骤：
S1：组装布放，在水面位置将打捞装置主体的索具与辅助连接装置的公头连接，公头的末端与牵引绳连接，牵引绳绕过动滑轮后与水面的牵引装置连接；布放时，先将辅助连接装置放置水中；
S2：辅助挂钩，通过ROV拖带辅助连接装置至打捞目标物附近，并借助ROV完成辅助连接装置与打捞目标物之间的连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
通过牵引装置回收牵引绳，实现对打捞装置主体的牵引拖带，直至公头与母头的自主配合固连，从而实现打捞装置主体与打捞目标物的连接；
S4：充气提升，开启燃气发生器，产生的高温气体通过冷却盘管降温后进入气囊，高温气体克服外界海水压力使气囊膨胀，产生正浮力将打捞目标物缓慢提升；
S5：整体回收，待打捞目标物被提升至近海面时，在水面通过起吊装置将打捞装置主体和打捞目标物一并回收即可；
S6：打捞完毕。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过打捞装置主体、燃气发生器或肼分解产气装置之间的互相配合工作，可以方便的完成目标物的提升工作，整体工作可靠性好，操纵性强，有效的解决了现有技术中的各种缺陷，并满足深海作业环境的打捞工作。
本发明不需要依赖专用打捞工程船，具有时效性高、作业深度大、海况适应性强、使用成本低等优点。
本发明可通过增加单个气囊容积或多个气囊组合的方式提升打捞重量，具有较强打捞重量拓展能力。
本发明具有可观的费效比，其自身重量与目标物重量比值较低，一方面，采用气囊作为储气装置，使装置自身更加轻量化；另一方面，采用燃气发生器或肼分解产气装置作为产气源，相比高压空气瓶产气或抛弃压载块具有更好的效能、消耗重量更低。
附图说明
图1为本发明牵引连接过程示意图。
图2为本发明打捞上浮过程示意图。
图3为本发明打捞装置主体的结构示意图。
图4为本发明打捞装置主体的爆炸图。
图5为本发明打捞装置主体的局部视图。
图6为本发明辅助连接装置的结构示意图。
图7为本发明辅助连接装置的爆炸图。
图8为本发明母头的结构示意图。
其中：1、打捞装置主体；2、辅助连接装置；3、打捞目标物；
101、燃气发生器；102、冷却盘管；103、气囊；104、自适应均压阀；105、框架结构；106、浮力材料；107、索具；
201、公头；202、母头；203、牵引绳；204、动滑轮；205、吊具；
2021、内凹圆弧结构；2022、大圆柱体结构；2023、小圆柱体结构；2024、滑轮轴；2025、通槽。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图8所示，本实施例的专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，包括打捞装置主体1，打捞装置主体1的底部通过辅助连接装置2与打捞目标物3快速连接；
打捞装置主体1的结构为：包括框架结构105，框架结构105的底部固定安装有燃气发生器101，燃气发生器101的顶部安装有冷却盘管102，位于框架结构105的顶面安装有气囊103，燃气发生器101向气囊103内充气以提供正浮力；框架结构105上配合安装有浮力材料106，框架结构105的底面中间位置固定索具107；
辅助连接装置2的结构为：包括与索具107固定连接的公头201，公头201的底部固定牵引绳203，还包括与公头201配合的母头202，母头202内安装有动滑轮204，牵引绳203伸入母头202内部绕过动滑轮204，然后牵引绳203连接牵引装置，母头202的底部安装有吊具205，吊具205与打捞目标物3连接。
燃气发生器101采用肼分解产气装置替换。
气囊103的顶面中间位置安装有自适应均压阀104。
浮力材料106的中部设置为中空结构，浮力材料106的外圈与框架结构105的外圈吻合。
公头201和母头202均采用蘑菇头结构。
母头202的结构为：包括位于上部的大圆柱体结构2022，大圆柱体结构2022顶面中间位置开有内凹圆弧结构2021，内凹圆弧结构2021与公头201的外形完全吻合，大圆柱体结构2022的底部向下延伸有小圆柱体结构2023，大圆柱体结构2022和小圆柱体结构2023的中部穿通，小圆柱体结构2023中部开有通槽2025，通槽2025内设置有滑轮轴2024。
通槽2025为方形槽。
大圆柱体结构2022的高度低于小圆柱体结构2023的高度。
打捞目标物3的顶面设置有挂钩。
本实施例专用于深海环境的气囊充气式打捞装置的使用方法，包括如下操作步骤：
S1：组装布放，在水面位置将打捞装置主体1的索具107与辅助连接装置2的公头201连接，公头201的末端与牵引绳203连接，牵引绳203绕过动滑轮204后与水面的牵引装置连接；布放时，先将辅助连接装置2放置水中；
S2：辅助挂钩，通过ROV拖带辅助连接装置2至打捞目标物3附近，并借助ROV完成辅助连接装置2与打捞目标物3之间的连接。
通过牵引装置回收牵引绳203，实现对打捞装置主体1的牵引拖带，直至公头201与母头202的自主配合固连，从而实现打捞装置主体1与打捞目标物3的连接；
S4：充气提升，开启燃气发生器101，产生的高温气体通过冷却盘管102降温后进入气囊103，高温气体克服外界海水压力使气囊103膨胀，产生正浮力将打捞目标物3缓慢提升；
S5：整体回收，待打捞目标物3被提升至近海面时，在水面通过起吊装置将打捞装置主体1和打捞目标物3一并回收即可；
S6：打捞完毕。
本发明所述的一种气囊充气式打捞装置，其具体结构和功能如下：
主要包括：打捞装置主体1、辅助连接装置2、打捞目标物3。
其中，辅助连接装置2为打捞装置主体1和打捞目标物3提供快速连接手段，打捞装置主体1通过燃气发生器101或肼分解产气装置向气囊103充气以提供正浮力。
打捞装置主体1主要包括燃气发生器101或肼分解产气装置、冷却盘管102、气囊103、自适应均压阀104、框架结构105、浮力材料106、索具107。
辅助连接装置2主要包括公头201、母头202、牵引绳203、动滑轮204、吊具205。
打捞装置主体1用于实现打捞装置的产气、充气并向打捞目标物3提供正浮力的功能，燃气发生器101或肼分解产气装置产生的高温气体通过冷却盘管102冷却降温后进入气囊103，气体克服外界海水压力使气囊103缓慢膨胀，当气囊103内外压差高于一定值K(Pa)，气囊103内气体通过自适应均压阀104排出囊外，以防气囊103过度膨胀导致爆破(K值为均压阀泄压值，K值小于气囊耐内压能力值)，框架结构105作为主要承力部件并用于固定燃气发生器101或肼分解产气装置、气囊103、浮力材料106、索具107等部件，浮力材料106为打捞装置主体1提供正浮力使其在水下处于零浮力状态，以便于打捞装置主体1的水下移动，且提高打捞装置主体1可提供的净浮力，索具107用于与辅助连接装置2的公头201连接。
辅助连接装置2用于实现打捞装置主体1和打捞目标物3的快速连接，打捞装置与打捞目标物3的快速连接一直打捞过程中的难题，体量较大的打捞装置主体1一般难以通过自主或ROV拖带的方式实现与打捞目标物3的快速连接，本发明所述提出的辅助连接装置2可有效解决连接难的问题：在水面或岸基先将打捞装置主体1的索具107与辅助连接装置2的公头201连接，公头201的末端与牵引绳203连接，牵引绳203绕过动滑轮204，牵引绳203的另一端与水面牵引绞车等牵引装置连接；布放时，先通过ROV拖带小体量的辅助连接装置2至目标物附近，并借助ROV完成辅助连接装置2与打捞目标物3的挂钩，然后通过牵引装置回收牵引绳203实现对打捞装置主体1的牵引拖带，直至公头201与母头202自主配合固连，从而实现打捞装置主体1与打捞目标物3的连接。
实际工作过程中：
本发明的使用过程分为组装布放、辅助挂钩、牵引对接、充气提升、整体回收五个部分。
(一)组装布放，在水面或岸基先将打捞装置主体1的索具107与辅助连接装置2的公头201连接，公头201的末端与牵引绳203连接，牵引绳203绕过动滑轮204，牵引绳203的另一端与水面牵引绞车等牵引装置连接；布放时，先将辅助连接装置2放置水中。
(二)辅助挂钩，通过ROV拖带小体量的辅助连接装置2至打捞目标物3附近，并借助ROV完成辅助连接装置2的吊具205与打捞目标物3的挂钩的连接。
(三)牵引对接，通过牵引装置回收牵引绳203实现对打捞装置主体1的牵引拖带，直至公头201与母头202自主配合固连，从而实现打捞装置主体1与打捞目标物3的连接。
(四)充气提升，开启燃气发生器101或肼分解产气装置，产生的高温气体通过冷却盘管102降温后进入气囊103，气体克服外界海水压力使气囊103膨胀，产生正浮力将打捞目标物3缓慢提升，提升过程中由于外界海水压力递减，气囊103内高压气体通过自适应均压阀104向外界排放，以均衡气囊103内外压差，并使打捞装置实际提供的正浮力接近恒定。
(五)整体回收，待打捞装置提升打捞目标物3至近海面，在水面或岸基通过起吊装置将打捞装置和打捞目标物3一并回收，打捞过程完毕。
通过以上步骤即可方便的完成打捞目标物3的提升工作，整体工作可靠性好，操纵性强，有效的解决了现有技术中的各种缺陷，并满足深海作业环境的打捞工作。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (10)
1.一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，其特征在于：包括打捞装置主体（1），所述打捞装置主体（1）的底部通过辅助连接装置（2）与打捞目标物（3）快速连接；
打捞装置主体（1）的结构为：包括框架结构（105），所述框架结构（105）的底部固定安装有燃气发生器（101），所述燃气发生器（101）的顶部安装有冷却盘管（102），位于框架结构（105）的顶面安装有气囊（103），燃气发生器（101）向气囊（103）内充气以提供正浮力；框架结构（105）上配合安装有浮力材料（106），框架结构（105）的底面中间位置固定索具（107）；
辅助连接装置（2）的结构为：包括与索具（107）固定连接的公头（201），公头（201）的底部固定牵引绳（203），还包括与公头（201）配合的母头（202），所述母头（202）内安装有动滑轮（204），所述牵引绳（203）伸入母头（202）内部绕过动滑轮（204），然后牵引绳（203）连接牵引装置，母头（202）的底部安装有吊具（205），所述吊具（205）与打捞目标物（3）连接。
2.如权利要求1所述的一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，其特征在于：所述燃气发生器（101）采用肼分解产气装置替换。
3.如权利要求1所述的一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，其特征在于：所述气囊（103）的顶面中间位置安装有自适应均压阀（104）。
4.如权利要求1所述的一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，其特征在于：所述浮力材料（106）的中部设置为中空结构，浮力材料（106）的外圈与框架结构（105）的外圈吻合。
5.如权利要求1所述的一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，其特征在于：所述公头（201）和母头（202）均采用蘑菇头结构。
6.如权利要求1所述的一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，其特征在于：所述母头（202）的结构为：包括位于上部的大圆柱体结构（2022），所述大圆柱体结构（2022）顶面中间位置开有内凹圆弧结构（2021），所述内凹圆弧结构（2021）与公头（201）的外形完全吻合，所述大圆柱体结构（2022）的底部向下延伸有小圆柱体结构（2023），大圆柱体结构（2022）和小圆柱体结构（2023）的中部穿通，小圆柱体结构（2023）中部开有通槽（2025），所述通槽（2025）内设置有滑轮轴（2024）。
7.如权利要求6所述的一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，其特征在于：所述通槽（2025）为方形槽。
8.如权利要求6所述的一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，其特征在于：所述大圆柱体结构（2022）的高度低于小圆柱体结构（2023）的高度。
9.如权利要求1所述的一种专用于深海环境的气囊充气式打捞装置，其特征在于：所述打捞目标物（3）的顶面设置有挂钩。
10.一种利用权利要求1所述的专用于深海环境的气囊充气式打捞装置的使用方法，其特征在于：包括如下操作步骤：
S1：组装布放，在水面位置将打捞装置主体（1）的索具（107）与辅助连接装置（2）的公头（201）连接，公头（201）的末端与牵引绳（203）连接，牵引绳（203）绕过动滑轮（204）后与水面的牵引装置连接；布放时，先将辅助连接装置（2）放置水中；
S2：辅助挂钩，通过ROV拖带辅助连接装置（2）至打捞目标物（3）附近，并借助ROV完成辅助连接装置（2）与打捞目标物（3）之间的连接；
S3：牵引对接，通过牵引装置回收牵引绳（203），实现对打捞装置主体（1）的牵引拖带，直至公头（201）与母头（202）的自主配合固连，从而实现打捞装置主体（1）与打捞目标物（3）的连接；
S4：充气提升，开启燃气发生器（101），产生的高温气体通过冷却盘管（102）降温后进入气囊（103），高温气体克服外界海水压力使气囊（103）膨胀，产生正浮力将打捞目标物（3）缓慢提升；
S5：整体回收，待打捞目标物（3）被提升至近海面时，在水面通过起吊装置将打捞装置主体（1）和打捞目标物（3）一并回收即可；
S6：打捞完毕。
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