CN117189949A - 脐带缆水下终端对接装置及对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脐带缆水下终端对接装置及对接方法,装置包括：第一对接面板，其上设有若干个公接头；第二对接面板，其上设有若干个母接头，在第二对接面板与第一对接面板对接时，母接头与公接头连接；锁紧机构，用于将第一对接面板和第二对接面板锁紧；脐带缆终端主体结构，设于锁紧机构的下方；脐带缆柔性‑刚性连接转换结构，设置于脐带缆终端主体结构的尾端，用于实现从脐带缆柔性结构到脐带缆终端对接装置的刚性结构的连接转换；脐带缆，伸入脐带缆柔性‑刚性连接转换结构内部，并在其内部分为若干个连接管，若干个连接管与若干个母接头连接；限弯器，设于脐带缆柔性‑刚性连接转换结构的尾端，用于实现对脐带缆在刚性结构尾端的过弯保护。

Description

脐带缆水下终端对接装置及对接方法

技术领域

本发明涉及海上石油装备技术领域，具体是关于一种脐带缆水下终端对接装置及对接方法。

背景技术

脐带缆用于实现将平台上的液压信号或化学药剂以及光电信号传输至水下生产系统，并通过脐带缆水下终端对接装置，实现与水下设备的连接。

根据水下生产系统的生产需要，脐带缆内通常传输有高低压管线、甲醇、阻垢剂、防海生物剂等多种化学药剂管线以及备用管线，因此，在脐带缆水下终端对接装置上，也需相应地设计与之相对应数量的多个液压接头，用于实现液压及化学药剂的传输。实现脐带缆与水下终端设备的可靠连接，且需同时考虑海上施工安装的便利性和可操作性，是脐带缆水下终端设计的关键技术。

目前，现有对脐带缆水下终端设计的相关技术缺乏，或者仅有部分局部结构设计，未对脐带缆水下终端与脐带缆的连接方案未进行整体考虑，不能直接实现工程应用，且现有的设计结构复杂、加工制造难度大，零件数量多，装配关系复杂，在位运行失效风险大，且未考虑实际海上吊装施工操作以及脐带缆水下终端长期在位运行的防腐设计等。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种脐带缆水下终端对接装置及对接方法，实现了从脐带缆这一柔性结构到与水下对接设备连接这一刚性结构的连接转换，实现了多个液压接头在水下的同步快速对接，同时本发明考虑了多液压接头长期服役后由于海生物、泥沙沉积等造成液压接头无法正常退出下的应急退出，以及考虑了实际海上吊装施工的可操作性和便利性，长期水下运行的防腐等，给出了一个完整的脐带缆水下终端对接设计方案，本发明可以在不增加任何设计的情况下，直接实现工程应用，具有更大的实用性和可操作性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明所述一种脐带缆水下终端对接装置,包括：

第一对接面板，所述第一对接面板上设置有若干个公接头；

第二对接面板，所述第二对接面板上设置有若干个母接头，在第二对接面板与第一对接面板对接时，所述母接头与所述公接头连接；

锁紧机构，用于在第一对接面板和第二对接面板对接时将两者锁紧；

脐带缆终端主体结构，设置于所述锁紧机构的下方且与所述锁紧机构连接；

脐带缆柔性-刚性连接转换结构，设置于所述的脐带缆终端主体结构的尾端，用于实现从脐带缆柔性结构到脐带缆终端对接装置的刚性结构的连接转换；

脐带缆，伸入所述脐带缆柔性-刚性连接转换结构内部，并在其内部分为若干个连接管，若干个所述连接管与若干个所述母接头连接；

限弯器，设置于所述脐带缆柔性-刚性连接转换结构的尾端，用于实现对脐带缆在刚性结构尾端的过弯保护。

所述的脐带缆水下终端对接装置,优选地，所述锁紧机构包括：

螺母，与所述第一对接面板固定连接；

旋转套筒，为内部具有阶梯形内腔的筒状结构，所述阶梯形内腔的第一腔体内设置有弹簧，所述旋转套筒的第一端固定设置有法兰，所述法兰用于对所述弹簧进行限位，所述旋转套筒的第二端设置有方形头；

螺杆，穿设在所述第二对接面板上，其第一端用于与螺母旋接，其第二端设置于阶梯形内腔的第二腔体内，且所述弹簧的一端套设在所述螺杆的第二端；

所述锁紧机构还包括第一外套筒，连接环和第二外套筒；

所述第一外套筒、所述连接环和所述第二外套筒依次从前到后套设在所述旋转套筒外，且所述第一外套筒和所述第二外套筒通过所述连接环连接；所述第一外套筒、所述连接环和所述第二外套筒形成的整体与第二对接面板连接；

所述螺杆上设置有应急退出槽，且所述螺杆为中空结构。

所述的脐带缆水下终端对接装置,优选地，所述第二外套筒的顶部设置有顶部吊耳，所述顶部吊耳用于起吊所述第二对接面板和锁紧机构；

所述脐带缆终端主体结构的前端设置有主体吊耳。

所述的脐带缆水下终端对接装置,优选地，所述脐带缆柔性-刚性连接转换结构包括框架壳体、承力环以及树脂；

所述连接管包括柔性部分的伸出管和刚性部分的三维弯管；

柔性部分的所述伸出管和刚性部分的所述三维弯管的第一端通过所述承力环连接，所述三维弯管的第二端与所述第二对接面板上的母接头连接；

所述框架壳体包覆设置于带有承力环的柔性部分的所述伸出管外，且所述框架壳体内灌入所述树脂。

所述的脐带缆水下终端对接装置,优选地，所述公接头或所述母接头上设置有自适应调心结构，用于在公接头或母接头对接时，调节径向间隙和轴心偏转；

所述自适应调心结构包括内环体、外环体、径向调节销以及调节弹簧；

所述外环体套设在所述内环体外，所述内环体上设置有球形凹槽；

所述径向调节销的两端呈圆球状结构，其第一端的圆球状结构嵌入所述内环体的球形凹槽内，其第二端的圆球状结构与所述外环体的内壁相抵接，所述外环体的内壁成球状结构；

所述调节弹簧套设在所述径向调节销的直段上；

所述外环体与所述第一对接面板或所述第二对接面板上的液压接头安装孔配合，所述内环体与所述公接头或母接头配合。

所述的脐带缆水下终端对接装置,优选地，所述第一对接面板和所述第二对接面板分别包括相叠置的两个子面板，两个子面板中的第一子面板上设置有螺栓，第二子面板上设置有弧形孔，所述螺栓穿过所述弧形孔，以使两个子面板可以相对转动；

两个所述子面板上分别水平设置有“8字葫芦”形安装孔，且第一子面板的“8字葫芦”形安装孔的方向与第二子面板的8字葫芦”形安装孔的方向相反；

在第一子面板的“8字葫芦”形安装孔的大径孔与第二子面板的“8字葫芦”形安装孔的大径孔相对应时，大规格的公接头或母接头安装于对应的大径孔上；

在第一子面板的“8字葫芦”形安装孔的小径孔与第二子面板的“8字葫芦”形安装孔的小径孔相对应时，小规格的公接头或母接头安装于对应的小径孔上。

所述的脐带缆水下终端对接装置,优选地，还包括粗导向定位装置和精导向定位装置；

所述粗导向定位装置包括设置于所述第一对接面板上的定位凹槽和设置于第二对接面板上的定位销块；在第一对接面板和第二对接面板对接时，所述定位凹槽与所述定位销块相配合；

所述精导向定位装置包括设置于所述第一对接面板上的定位销杆和设置于所述第二对接面板上的定位孔；

在第一对接面板和第二对接面板对接时，所述定位销杆与所述定位孔相配合；

所述定位销杆上设置有至少两段不同颜色的指示色条。

所述的脐带缆水下终端对接装置,优选地，还包括牺牲阳极、重力平衡结构以及水下机器人操作界面；

所述牺牲阳极设置在所述脐带缆终端主体结构的一侧；

所述重力平衡结构设置于所述脐带缆终端主体结构上；

所述水下机器人操作界面设置于锁紧机构的第二外套筒上，用于实现深水安装时的水下机器人操作。

本发明还提供一种脐带缆水下终端对接装置的对接方法，包括如下步骤：

将脐带缆穿进脐带缆柔性-刚性连接转换结构，并将脐带缆内的若干个伸出管散开并弯管，然后在若干个伸出管上焊接若干个承力环，并在脐带缆柔性-刚性连接转换结构的框架壳体内灌入树脂，实现脐带缆从柔性到刚性的连接转换，进而通过脐带缆终端主体结构内的若干个三维弯管结构与第二对接面板上的若干个母接头连接；

潜水员或ROV将第二对接面板逐渐靠近第一对接面板，并使若干个带有连接管的母接头与公接头对接；

旋转锁紧机构中的旋转套筒，以使旋转套筒带动螺杆转动，并与螺母旋紧，从而使第一对接面板和第二对接面板进行锁紧；

通过限弯器避免脐带缆在柔性-刚性连接转换结构处的过弯。

所述的对接方法，优选地，还包括如下步骤：

在对接的过程中，首先通过所述定位凹槽与所述定位销块相配合的第一级粗定位，进而通过所述定位销杆和定位销孔的第二级精定位，并通过第一级粗定位和第二级精定位相配合进行对接；

螺杆和螺母不同心时，通过设置的弹簧使螺杆回退缓冲以调整对中位置，以实现第三级锁紧机构弹簧缓冲；通过自适应调心结构，调节径向间隙和轴心偏转，以使公接头和对应的母接头的轴心重合，实现第四级多液压接头径向自动调心，并通过第一级粗定位、第二级精定位、第三级锁紧机构弹簧缓冲和第四级多液压接头径向自动调心相配合进行对接；

通过第一子面板和第二子面板上的“8字葫芦”形安装孔的相互配合来调节公接头或母接头安装孔的大小，以适应不同大小规格的公接头或母接头；

在第一对接面板和第二对接面板对接时，通过在定位销杆上分别设计两段不同颜色的指示色条，当第一段指示色条完全出现后，表明第一对接面板和第二对接面板第一步对接进程已经到位；潜水员或ROV操作操作后面的拧紧扳手，进行两块面板的锁紧，当第二段指示色条完全出现后，且力矩拧紧到位，表明两块面板已经对接完成，潜水员或ROV退出操作；

在螺杆上设计有泄压孔，以实现对接过程中的内外压平衡，且在脐带缆水下终端对接装置长期服役结束进行回收，由于海生物生长等因素，造成在螺杆与螺母锁死时，通过加大拧紧力矩，在应急退出槽位置达到破坏扭矩，并使螺杆断裂，实现第二对接面板的应急退出；

通过重力平衡结构，以减轻第二对接面板及脐带缆终端主体结构向第一对接面板靠近的阻力；

通过牺牲阳极，对脐带缆终端主体结构进行保护。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

(1)本发明给出了脐带缆这一柔性结构和刚性的水下设备进行连接转换的方法，实现脐带缆从柔性到刚性的连接转换，同时在终端壳体后面设计有限弯器，实现对脐带缆从柔性到刚性连接转换过渡截面处的有效保护，避免脐带缆在此刚性连接转换截面处过弯失效，此种连接转换装置，具有承力大、连接可靠的优点；

(2)本发明由于在一个面板上布置有多个液压接头，因此具有一次连接即可实现多个液压接头公母对接，且对接过程通过一级粗定位+二级精定位+三级锁紧机构弹簧缓冲+四级多液压接头径向自动调心相配合的对接方法，兼顾了对接效率和对接可靠性，对接完成后通过锁紧机构的锁紧作用，液压接头具有密封可靠，以及服役完成后，设备可完整回收等优点；

(3)本发明的螺杆弹簧缓冲回退结构，可以实现两块面板在对接不同心时的缓冲回退，避免不同心下的强行对接，使得螺杆和螺母的螺纹咬合，结合液压接头上的自适应调心结构，在同心度重新调整后，重新进行对接，保障了对接安全性和可靠性。

(4)本发明通过在螺杆上设计中空的圆柱孔，在锁紧机构锁紧过程中，实现了锁紧机构内外腔压力平衡，从而保证了水下对接过程的顺利进行；

(5)本发明通过在螺杆的局部截面设计应急退出槽，在无法正常解锁回收时，通过潜水员或水下机器人操作锁紧机构至锁紧机构的破坏扭矩(破坏扭矩大于正常锁紧扭矩，并考虑安全余量)，则在锁紧螺杆的应力强度削弱槽截面即发生断裂，从而使第二对接面板与第一对接面板脱开，进行回收；

(6)本发明通过自适应调心结构，可以实现液压公接头和母接头对接时，调节径向间隙和轴心偏转；

(7)本发明针对不同脐带缆内的液压管线功能规格不统一的问题，设计了一种通用化的多液压接头对接面板，通过调整液压接头面板的适配安装角度，可以实现在同一个液压接头安装位置，即可以装配较大规格尺寸的液压接头，同时又可以装配较小尺寸的液压接头，实现了按需选择，实现了液压面板的通用化设计；

(8)本发明通过在对接面板上同时设计有对接进度指示装置，通过对对接进程中几个关键阶段进行指示，给潜水员或ROV在安装对接过程的进度，进行清晰指示，以提示潜水员或ROV在何时可以进行下一步操作，保证了对接进程的可靠；

(9)本发明的锁紧机构上的第二外套筒设计有水下机器人操作界面，用于实现潜水员无法到达的深水环境下的水下机器人操作；

(10)本发明通过设计顶部吊耳，进行水平吊装安装，同时设计主体吊耳，进行深水垂直吊装，具有更大的实用性和可操作性；

(11)本发明通过安装在其上的重力平衡结构产生的浮力，以减轻脐带缆终端对接的阻力，助于脐带缆水下终端安装和在位运行。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明所述的脐带缆水下终端对接装置的对接前的结构示意图；

图2是本发明所述的脐带缆水下终端对接装置的对接后的结构示意图；

图3是图2中的锁紧机构的内部结构示意图；

图4是图3中的螺杆的结构示意图；

图5是本发明的脐带缆柔性-刚性连接转换结构的示意图；

图6是本发明中的公接头或母接头与自适应调心结构装配的结构示意图；

图7是本发明中的自适应调心结构的结构示意图；

图8是是本发明中的第一对接面板包括两个子面板的结构示意图；

图9是本发明中的一个子面板的结构示意图；

图10是本发明中的第一对接面板的结构示意图，其中示出了定位凹槽的结构；

图11是本发明中的对接装置的对接前的结构示意图。

附图中各标记表示如下：

1-第一对接面板；101-公接头；2-第二对接面板；201-母接头；3-锁紧机构；301-螺母；302-旋转套筒；303-弹簧；304-法兰；305-方形头；306-螺杆；307-第一外套筒；308-连接环；309-第二外套筒；4-脐带缆终端主体结构；5-脐带缆；501-连接管；5011-伸出管；5012-三维弯管；6-应急退出槽；7-顶部吊耳；8-主体吊耳；9-牺牲阳极；10-重力平衡结构；11-脐带缆柔性-刚性连接转换结构；1101-框架壳体；1102-承力环；12-限弯器；13-自适应调心结构；1301-内环体；1302-外环体；1303-径向调节销1303；1304-调节弹簧；14-子面板；1401-螺栓；1402-弧形孔；1403-“8字葫芦”形安装孔；15-定位凹槽；16-定位销块；17-定位销杆；18-定位孔。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供一种脐带缆水下终端对接装置，考虑实际海上吊装施工可操作性，给出了整体的脐带缆水下终端设计方案，具有更大的实用性和可操作性。

如图1和图2所示，本发明提供的脐带缆水下终端对接装置,包括：第一对接面板1，第一对接面板1上设置有若干个公接头101；第二对接面板2，第二对接面板2上设置有若干个母接头201，在第二对接面板2与第一对接面板1对接时，母接头201与公接头101连接；锁紧机构3，用于在第一对接面板1和第二对接面板2对接时将两者锁紧；脐带缆终端主体结构4，设置于锁紧机构3的下方且与锁紧机构3的尾端连接；脐带缆柔性-刚性连接转换结构11，设置于脐带缆终端主体结构4的尾端，用于实现从脐带缆柔性结构到脐带缆终端对接装置的刚性结构的连接转换；脐带缆5，伸入脐带缆柔性-刚性连接转换结构内部，并在其内部分为若干个连接管501，若干个连接管501与若干个母接头201连接；限弯器12(见图5)，设置于所述脐带缆柔性-刚性连接转换结构11的尾端，用于实现对脐带缆在刚性结构尾端的过弯保护。

在上述实施例中，优选地，如图3所示，所述锁紧机构3包括：螺母301，与第一对接面板1固定连接，具体地，采用螺钉固定；旋转套筒302，为内部具有阶梯形内腔的筒状结构，阶梯形内腔的第一腔体内设置有弹簧303，旋转套筒302的第一端固定设置有法兰304，具体地，旋转套筒302的第一端与法兰304通过螺钉连接，法兰304用于对弹簧303进行限位，旋转套筒302的第二端设置有方形头305，方形头305用于方便转动旋转套筒302；螺杆306，穿设在第二对接面板2上，其第一端用于与螺母301旋接，其第二端设置于阶梯形内腔的第二腔体内，且弹簧303的一端套设在螺杆306的第二端。

需要说明的是，本发明在对接的过程中，潜水员或ROV带着第二对接面板连同脐带缆终端主体结构及脐带缆与第一对接面板进行对接，对接完成后，通过锁紧扳手将锁紧机构进行锁紧，锁紧机构在第二对接面板上设计有锁紧螺杆，在第一对接面板上设计有锁紧螺母，且在两块面板初始对接时，由于加工装配误差或其他影响因素，会存在锁紧螺杆与螺母稍有不同心的问题，通过在锁紧螺杆后设计有缓冲弹簧，在螺杆螺母不同心时，螺杆可回退调整对中位置，进而实现与锁紧螺母的对接。

在上述实施例中，优选地，锁紧机构3还包括第一外套筒307，连接环308和第二外套筒309；第一外套筒307、连接环308和第二外套筒309依次从前到后套设在旋转套筒302外，且第一外套筒307和第二外套筒309通过连接环308连接；第一外套筒307、连接环308和第二外套筒309形成的整体与第二对接面板2连接。

在上述实施例中，优选地，如图4所示，螺杆306上设置有应急退出槽6，且螺杆306为中空结构。

需要说明的是，在螺杆上设计有应急退出槽，脐带缆水下终端长期在位运行后，由于泥沙、海生物或其他影响因素，会出现螺杆与螺母咬紧问题，造成在脐带缆回收时，第二对接面板无法退出的问题，此时通过加大拧紧力矩，使应急退出槽位置达到破坏扭矩断裂，实现第二对接面板的应急退出。另外，螺杆设计成中空结构，避免水下对接过程中，因锁紧机构内部中空导致锁紧机构发生水锁反应，造成脐带缆水下终端对接装置无法实现对接的问题。

在上述实施例中，优选地，第二外套筒309的顶部设置有顶部吊耳7，顶部吊耳7用于起吊第二对接面板2、锁紧机构3、脐带缆终端主体结构4及脐带缆5组成的整体，且顶部吊耳适用于浅水安装环境。

在上述实施例中，优选地，脐带缆终端主体结构4的前端设置有主体吊耳8，主体吊耳8用于起吊第二对接面板2、锁紧机构3、脐带缆终端主体结构4及脐带缆5组成的整体，且主体吊耳适用于深水安装环境。

在上述实施例中，优选地，如图5所示，脐带缆柔性-刚性连接转换结构11包括框架壳体1101、承力环1102以及树脂(图中未示出)；连接管501包括柔性部分的伸出管5011和刚性部分的三维弯管5012；柔性部分的伸出管5011和刚性部分的三维弯管5012的第一端通过承力环1102连接，三维弯管5012的第二端与第二对接面板2上的母接头201连接；框架壳体1101包覆设置于带有承力环1102的柔性部分的伸出管5011外，且框架壳体1101内灌入树脂(图中未示出)。由此，实现了脐带缆从柔性到刚性的连接转换。

在上述实施例中，优选地，如图6所示，公接头101或母接头201上设置有自适应调心结构13，用于在公接头101或母接头201对接时，调节径向间隙和轴心偏转；

其中，如图7所示，自适应调心结构13包括内环体1301、外环体1302、径向调节销1303以及调节弹簧1304；外环体1302套设在内环体1301外，内环体1301上设置有球形凹槽；径向调节销1303的两端呈圆球状结构，其第一端的圆球状结构嵌入内环体1301的球形凹槽内，其第二端的圆球状结构与外环体1302的内壁相抵接，外环体1302的内壁成球状结构；调节弹簧1304套设在径向调节销1303的直段上；外环体1302与第一对接面板1或第二对接面板2上的液压接头安装孔配合，内环体1301与公接头101或母接头201配合。

在上述实施例中，优选地，如图8所示，第一对接面板1和第二对接面板2分别包括相叠置的两个子面板14，两个子面板14中的第一子面板上设置有螺栓1401，第二子面板上设置有弧形孔1402，螺栓1401穿过弧形孔1402，以使两个子面板14可以相对转动。

在上述实施例中，优选地，如图9所示，两个子面板14上分别水平设置有“8字葫芦”形安装孔1403，且第一子面板的“8字葫芦”形安装孔1403的方向与第二子面板的8字葫芦”形安装孔1403的方向相反；在第一子面板的“8字葫芦”形安装孔1403的大径孔与第二子面板的“8字葫芦”形安装孔1403的大径孔相对应时，大规格的公接头或母接头安装于对应的大径孔上；在第一子面板的“8字葫芦”形安装孔1403的小径孔与第二子面板的“8字葫芦”形安装孔1403的小径孔相对应时，小规格的公接头或母接头安装于对应的小径孔上。

在上述实施例中，优选地，如图10和图11所示，本发明还包括粗导向定位装置和精导向定位装置；粗导向定位装置包括设置于所述第一对接面板1上的定位凹槽15和设置于第二对接面板2上的定位销块16(见图11)；在第一对接面板1和第二对接面板2对接时，定位凹槽15与定位销块16相配合；

精导向定位装置包括设置于所述第一对接面板1上的定位销杆17和设置于第二对接面板2上的定位孔18；在第一对接面板1和第二对接面板2对接时，定位销杆17与定位孔18相配合；

其中，所述定位销杆17上设置有至少两段不同颜色的指示色条，。在第一对接面板和第二对接面板对接时，通过在定位销杆17上分别设计两段不同颜色的指示色条，当第一段指示色条完全出现后，表明第一对接面板和第二对接面板第一步对接进程已经到位；潜水员或ROV操作操作后面的拧紧扳手，进行两块面板的锁紧，当第二段指示色条完全出现后，且力矩拧紧到位，表明两块面板已经对接完成，潜水员或ROV退出操作。

在上述实施例中，优选地，本发明还包括牺牲阳极9，牺牲阳极9设置在脐带缆终端主体结构4的一侧，实现对脐带缆水下终端整体结构的腐蚀防护。

在上述实施例中，优选地，本发明还包括重力平衡结构10，重力平衡结构10设置于所述脐带缆终端主体结构4上，且靠近所述脐带缆终端主体结构4尾端，以减轻脐带缆水下终端在安装及在位工况下的重力载荷。

另外，还需说明的是，脐带缆与水下设备连接转换结构在安装和运行过程中，由于自身自重较大，因此潜水员在安装对接过程中，拖动UTH(包括第二对接面板、锁紧机构和脐带缆终端主体结构)靠近第一对接面板时非常费力，因此，针对此问题，本发明提供了一种脐带缆水下终端重力平衡机构，通过安装在脐带缆终端主体结构上的重力平衡机构，以减轻脐带缆终端的重力，助于脐带缆水下终端安装和在位运行。

对于应用于浅水的脐带缆水下终端，可以由潜水员完成脐带缆水下终端的安装，而对于深水和超深水，只能通过水下机器人完成安装，因此，本发明的脐带缆水下终端设备设计有水下机器人操作界面，可以实现深水机器人的安装，保证了脐带缆安装工作的顺利进行。

在上述实施例中，优选地，本发明还包括水下机器人操作界面，水下机器人操作界面设置于锁紧机构的第二外套筒上，用于实现深水安装时的水下机器人操作。

本发明还提供一种脐带缆水下终端对接方法，包括如下步骤：

(1)将脐带缆穿进脐带缆柔性-刚性连接转换结构，并将脐带缆内的若干个伸出管散开并弯管，然后在若干个伸出管上焊接若干个承力环，并在脐带缆柔性-刚性连接转换结构的框架壳体内灌入树脂，实现脐带缆从柔性到刚性的连接转换，进而通过脐带缆终端主体结构内的若干个三维弯管结构与第二对接面板上的若干个母接头连接；

具体地，脐带缆内的钢管在脐带缆终端主体结构内散开并弯管，然后在弯管的末端焊接承力环，第二对接面板上安装有多个母接头，母接头的尾端焊接有三维弯管，实现母接头与承力环的连接，然后最终在脐带缆终端主体结构内灌入树脂，实现脐带缆与脐带缆终端主体结构的一体化，最终将脐带缆上的安装载荷和在位运行载荷传递至脐带缆终端主体结构上，实现脐带缆从柔性到刚性的连接转换，同时在脐带缆终端主体结构后面设计有防弯器或限弯器，实现对脐带缆从柔性到刚性连接转换过渡截面处的有效保护，避免脐带缆在此刚性连接转换截面处过弯失效，此种连接转换装置，具有承力大、连接可靠的优点。

(2)潜水员或ROV将第二对接面板逐渐靠近第一对接面板，并使若干个带有连接管的母接头与公接头对接；

(3)旋转锁紧机构中的旋转套筒，以使旋转套筒带动螺杆转动，并与螺母旋紧，从而使第一对接面板和第二对接面板进行锁紧；

具体地，第一对接面板上安装有多个公接头，且第一对接面板提前装到水下设备上，随水下设备一起吊装至海底固定，在施工过程中，通过船上吊机将UTH(包括第二对接面板、锁紧机构和脐带缆终端主体结构)连同其后的脐带缆，吊装至接近海底位置，然后由潜水员或水下机器人将UTH上的第二对接面板推入到第一对接面板内，然后，通过操纵第二对接面板上的锁紧机构，将第二对接面板锁紧在第一对接面板上，实现公母接头的导通，进而实现将脐带缆内的液压流体传输至水下设备上。且在水下设备服役到期，需对设备进行回收时，只需反向操纵锁紧机构，即可实现对UTH的解锁回收，此种第一对接面板与UTH的连接结构，由于在一个面板上布置有多个液压接头，因此具有一次连接即可实现多个液压接头公母对接、对接完成后通过锁紧机构的锁紧作用，液压接头具有密封可靠，以及服役完成后，设备可完整回收等优点。

(4)通过限弯器避免脐带缆在柔性-刚性连接转换结构处的过弯。

在上述实施例中，优选地，还包括如下步骤：

(5)在对接的过程中，首先通过所述定位凹槽与所述定位销块相配合的第一级粗定位，进而通过所述定位销杆和定位销孔的第二级精定位，并通过第一级粗定位和第二级精定位相配合进行对接；

(6)螺杆和螺母不同心时，通过设置的弹簧使螺杆回退缓冲以调整对中位置；，以实现第三级锁紧机构弹簧缓冲；通过自适应调心结构，调节径向间隙和轴心偏转，以使公接头和对应的母接头的轴心重合，实现第四级多液压接头径向自动调心，整体对接方法为：通过第一级粗定位、第二级精定位、第三级锁紧机构弹簧缓冲和四级多液压接头径向自动调心相配合进行对接；

(7)通过第一子面板和第二子面板上的“8字葫芦”形安装孔的相互配合来调节公接头或母接头安装孔的大小，以适应不同大小规格的公接头或母接头；

(8)在第一对接面板和第二对接面板对接时，通过在定位销杆上分别设计两段不同颜色的指示色条，当第一段指示色条完全出现后，表明第一对接面板和第二对接面板第一步对接进程已经到位；潜水员或ROV操作操作后面的拧紧扳手，进行两块面板的锁紧，当第二段指示色条完全出现后，且力矩拧紧到位，表明两块面板已经对接完成，潜水员或ROV退出操作；

(9)在螺杆上设计有泄压孔，以实现对接过程中的内外压平衡，且在脐带缆水下终端对接装置长期服役结束进行回收，由于海生物生长等因素，造成在螺杆与螺母锁死时，通过加大拧紧力矩，在应急退出槽位置达到破坏扭矩，并使螺杆断裂，实现第二对接面板的应急退出；

(10)通过重力平衡结构，以减轻第二对接面板及脐带缆终端主体结构向第一对接面板靠近的阻力；

(11)通过牺牲阳极，对脐带缆终端主体结构进行保护。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种脐带缆水下终端对接装置,其特征在于，包括：

第一对接面板，所述第一对接面板上设置有若干个公接头；

第二对接面板，所述第二对接面板上设置有若干个母接头，在第二对接面板与第一对接面板对接时，所述母接头与所述公接头连接；

锁紧机构，用于在第一对接面板和第二对接面板对接时将两者锁紧；

脐带缆终端主体结构，设置于所述锁紧机构的下方且与所述锁紧机构连接；

脐带缆柔性-刚性连接转换结构，设置于所述的脐带缆终端主体结构的尾端，用于实现从脐带缆柔性结构到脐带缆终端对接装置的刚性结构的连接转换；

脐带缆，伸入所述脐带缆柔性-刚性连接转换结构内部，并在其内部分为若干个连接管，若干个所述连接管与若干个所述母接头连接；

限弯器，设置于所述脐带缆柔性-刚性连接转换结构的尾端，用于实现对脐带缆在刚性结构尾端的过弯保护。

2.根据权利要求1所述的脐带缆水下终端对接装置,其特征在于，所述锁紧机构包括：

螺母，与所述第一对接面板固定连接；

旋转套筒，为内部具有阶梯形内腔的筒状结构，所述阶梯形内腔的第一腔体内设置有弹簧，所述旋转套筒的第一端固定设置有法兰，所述法兰用于对所述弹簧进行限位，所述旋转套筒的第二端设置有方形头；

螺杆，穿设在所述第二对接面板上，其第一端用于与螺母旋接，其第二端设置于阶梯形内腔的第二腔体内，且所述弹簧的一端套设在所述螺杆的第二端；

所述锁紧机构还包括第一外套筒，连接环和第二外套筒；

所述第一外套筒、所述连接环和所述第二外套筒依次从前到后套设在所述旋转套筒外，且所述第一外套筒和所述第二外套筒通过所述连接环连接；所述第一外套筒、所述连接环和所述第二外套筒形成的整体与第二对接面板连接；

所述螺杆上设置有应急退出槽，且所述螺杆为中空结构。

3.根据权利要求2所述的脐带缆水下终端对接装置,其特征在于，所述第二外套筒的顶部设置有顶部吊耳，所述顶部吊耳用于起吊所述第二对接面板和锁紧机构；

所述脐带缆终端主体结构的前端设置有主体吊耳。

4.根据权利要求1所述的脐带缆水下终端对接装置,其特征在于，所述脐带缆柔性-刚性连接转换结构包括框架壳体、承力环以及树脂；

所述连接管包括柔性部分的伸出管和刚性部分的三维弯管；

柔性部分的所述伸出管和刚性部分的所述三维弯管的第一端通过所述承力环连接，所述三维弯管的第二端与所述第二对接面板上的母接头连接；

所述框架壳体包覆设置于带有承力环的柔性部分的所述伸出管外，且所述框架壳体内灌入所述树脂。

5.根据权利要求1所述的脐带缆水下终端对接装置,其特征在于，所述公接头或所述母接头上设置有自适应调心结构，用于在公接头或母接头对接时，调节径向间隙和轴心偏转；

所述自适应调心结构包括内环体、外环体、径向调节销以及调节弹簧；

所述外环体套设在所述内环体外，所述内环体上设置有球形凹槽；

所述径向调节销的两端呈圆球状结构，其第一端的圆球状结构嵌入所述内环体的球形凹槽内，其第二端的圆球状结构与所述外环体的内壁相抵接，所述外环体的内壁成球状结构；

所述调节弹簧套设在所述径向调节销的直段上；

所述外环体与所述第一对接面板或所述第二对接面板上的液压接头安装孔配合，所述内环体与所述公接头或母接头配合。

6.根据权利要求1所述的脐带缆水下终端对接装置,其特征在于，所述第一对接面板和所述第二对接面板分别包括相叠置的两个子面板，两个子面板中的第一子面板上设置有螺栓，第二子面板上设置有弧形孔，所述螺栓穿过所述弧形孔，以使两个子面板可以相对转动；

两个所述子面板上分别水平设置有“8字葫芦”形安装孔，且第一子面板的“8字葫芦”形安装孔的方向与第二子面板的8字葫芦”形安装孔的方向相反；

在第一子面板的“8字葫芦”形安装孔的大径孔与第二子面板的“8字葫芦”形安装孔的大径孔相对应时，大规格的公接头或母接头安装于对应的大径孔上；

在第一子面板的“8字葫芦”形安装孔的小径孔与第二子面板的“8字葫芦”形安装孔的小径孔相对应时，小规格的公接头或母接头安装于对应的小径孔上。

7.根据权利要求1所述的脐带缆水下终端对接装置,其特征在于，还包括粗导向定位装置和精导向定位装置；

所述粗导向定位装置包括设置于所述第一对接面板上的定位凹槽和设置于第二对接面板上的定位销块；在第一对接面板和第二对接面板对接时，所述定位凹槽与所述定位销块相配合；

所述精导向定位装置包括设置于所述第一对接面板上的定位销杆和设置于所述第二对接面板上的定位孔；

在第一对接面板和第二对接面板对接时，所述定位销杆与所述定位孔相配合；

所述定位销杆上设置有至少两段不同颜色的指示色条。

8.根据权利要求2所述的脐带缆水下终端对接装置,其特征在于，还包括牺牲阳极、重力平衡结构以及水下机器人操作界面；

所述牺牲阳极设置在所述脐带缆终端主体结构的一侧；

所述重力平衡结构设置于所述脐带缆终端主体结构上；

所述水下机器人操作界面设置于锁紧机构的第二外套筒上，用于实现深水安装时的水下机器人操作。

9.一种基于权利要求2至8中任一项所述的脐带缆水下终端对接装置的对接方法，其特征在于，包括如下步骤：

将脐带缆穿进脐带缆柔性-刚性连接转换结构，并将脐带缆内的若干个伸出管散开并弯管，然后在若干个伸出管上焊接若干个承力环，并在脐带缆柔性-刚性连接转换结构的框架壳体内灌入树脂，实现脐带缆从柔性到刚性的连接转换，进而通过脐带缆终端主体结构内的若干个三维弯管结构与第二对接面板上的若干个母接头连接；

潜水员或ROV将第二对接面板逐渐靠近第一对接面板，并使若干个带有连接管的母接头与公接头对接；

旋转锁紧机构中的旋转套筒，以使旋转套筒带动螺杆转动，并与螺母旋紧，从而使第一对接面板和第二对接面板进行锁紧；

通过限弯器避免脐带缆在柔性-刚性连接转换结构处的过弯。

10.根据权利要求9所述的对接方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在对接的过程中，首先通过所述定位凹槽与所述定位销块相配合的第一级粗定位，进而通过所述定位销杆和定位销孔的第二级精定位，并通过第一级粗定位和第二级精定位相配合进行对接；

螺杆和螺母不同心时，通过设置的弹簧使螺杆回退缓冲以调整对中位置，以实现第三级锁紧机构弹簧缓冲；通过自适应调心结构，调节径向间隙和轴心偏转，以使公接头和对应的母接头的轴心重合，实现第四级多液压接头径向自动调心，通过第一级粗定位、第二级精定位、第三级锁紧机构弹簧缓冲和第四级多液压接头径向自动调心相配合进行对接；

通过第一子面板和第二子面板上的“8字葫芦”形安装孔的相互配合来调节公接头或母接头安装孔的大小，以适应不同大小规格的公接头或母接头；

在第一对接面板和第二对接面板对接时，通过在定位销杆上分别设计两段不同颜色的指示色条，当第一段指示色条完全出现后，表明第一对接面板和第二对接面板第一步对接进程已经到位；潜水员或ROV操作操作后面的拧紧扳手，进行两块面板的锁紧，当第二段指示色条完全出现后，且力矩拧紧到位，表明两块面板已经对接完成，潜水员或ROV退出操作；

在螺杆上设计有泄压孔，以实现对接过程中的内外压平衡，且在脐带缆水下终端对接装置长期服役结束进行回收，由于海生物生长等因素，造成在螺杆与螺母锁死时，通过加大拧紧力矩，在应急退出槽位置达到破坏扭矩，并使螺杆断裂，实现第二对接面板的应急退出；

通过重力平衡结构，以减轻第二对接面板及脐带缆终端主体结构向第一对接面板靠近的阻力；

通过牺牲阳极，对脐带缆终端主体结构进行保护。