CN118352932A - 一种海底线缆铺设辅助装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种海底线缆铺设辅助装置及使用方法，包括基座、支架、吊筒、双内花键机构、止荡机构、配重机构和翻展机构，通过调节支架旋转至预设工作角度后，再通过双内花键机构使吊筒与支架切换为转动连接，并在配重机构的重力作用下带动吊筒转动，使配重机构的重心处于垂直与地面状态，旋转后再通过内花键机构吊筒与支架切换为相对固定状态，通过止荡机构推动配重机构及翻展机构在吊筒轴向方向上平移，有助于防止线缆的滑移，再将线缆悬挂配重筒表面，可保持线缆与配重作用力垂直于水平面，可避免长期使用发生变形断裂的情况发生，通过调节翻展机构姿态，对配重机构起到平衡辅助作用，以确保线缆铺设的稳定性，有效的提高了结构的稳定性。

Description

一种海底线缆铺设辅助装置及使用方法

技术领域

本发明涉及海洋工程机械技术领域，尤其涉及一种海底线缆铺设辅助装置及使用方法。

背景技术

海底线缆铺设辅助设备是在海底线缆安装和维护过程中使用的专业工具和设备，海底线缆是连接各大陆之间、跨越海洋的通信和电力传输网络的重要组成部分，为了将线缆安全、高效地铺设在海底，必须依赖各种辅助设备，缆船是进行海底线缆敷设的主要工具，它们配备了吊塔、敷缆轮、缆井等设备，能够将线缆从船上轻松滚放到海底。

公开号为CN109760791A的一种适用于冰区的船舶水面A架装置及其作业系统，包括位于甲板艉部的传统A架、水面A架、水面A架顶部中间的线缆保护装置、驱动线缆保护装置转动的液压螺旋推进杆，以及安装于甲板艉部边缘、水面A架下方正中位置的甲板定滑轮，传统A架包括A架底座、A架液压杆、门形架和A架定滑轮，传统A架通过A架底座安装于甲板的艉部，门形架由两根竖梁和一根横梁组成，横梁中部下方安装A架定滑轮，门形架通过两根竖梁底部的转轴固定在A架底座，A架液压杆的两端分别连接门形架的竖梁和A架底座，通过A架液压杆的伸缩可以控制门形架的摆动。

目前传统的A型架上都固定安装有定滑轮，线缆从定滑轮上穿过，由于A型架在使用时需要调节其倾斜角度，进而定滑轮也会随着A型架进行旋转发生角度改变，但此时的线缆作用在定滑轮上的力也会发生改变，并且前端埋缆机在入水或出水时会产生摆动阻尼，定滑轮作为直接受力部件，进而导致长期使用容易发生变形断裂，从而降低了结构的稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种海底线缆铺设辅助装置及使用方法，可始终保持线缆与配重作用力垂直于海平面，可避免长期使用发生变形断裂的情况发生，从而有效的提高了结构的稳定性。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种海底线缆铺设辅助装置，包括基座、支架、吊筒、双内花键机构、止荡机构、配重机构和翻展机构，其中，

基座固定在船体上；

支架设置于基座上，且可相对于基座发生角度偏转；

吊筒转动连接在支架上；

双内花键机构设置在支架与吊筒之间，用于使吊筒选择性的与支架进行相对固定或相对转动；

止荡机构设置在吊筒的外侧，且可沿吊筒的轴向方向往复直线移动，用于补偿线缆的纵向运动；

配重机构转动设置于止荡机构靠近船体的一侧，且与止荡机构间隙设置；

翻展机构设置于配重机构远离支架的一侧，且可相对于配重机构发生角度翻转，用于调整线缆的下方姿态。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述支架包括三角支撑架、支撑臂、固定件和第一推动件，其中，

三角支撑架、支撑臂、固定件和第一推动件的数量相同，且均至少为两个；

至少两个三角支撑架均固定安装在基座，且相对的两个三角支撑架呈间隔设置，并在投影面上处于同一位置；

各支撑臂分别与对应的三角支撑架相铰接；

各固定件分别与对应的支撑臂相固定，且位于支撑臂远离三角支撑架的一端，

吊筒转动连接在相对的两个固定件之间；

各第一推动件的两端分别与同侧对应的三角支撑架和支撑臂相铰接；

第一推动件伸缩推动支撑臂相对于三角支撑架发生角度偏转。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述双内花键机构包括四个内齿圈、两个外花键和第二推动件，其中，

两个内齿圈均固定在吊筒的外侧，且分设在吊筒的两端边缘处；另外两个内齿圈分别固定在各固定件靠近吊筒的一端，且与固定在吊筒上的内齿圈侧面相抵接；

外花键的内侧开设有与内齿圈相匹配的齿槽，所述两个外花键分别活动设置在同侧的两个内齿圈的外侧之间，且外花键的齿槽内壁与同侧的两个内齿圈的外侧壁均相抵接；

第二推动件具有两个伸缩端，第二推动件的两个伸缩端分别与两个外花键相固定；

第二推动件的两个伸缩端伸缩，使外花键与位于外侧的内齿圈分离，使吊筒与固定件之间转动。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述内齿圈的外侧设有二十四个啮齿部，二十四个所述啮齿部以内齿圈的轴心为圆心呈环形等距阵列分布，且相邻的两个啮齿部之间的夹角为15°。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述止荡机构包括框体、连接架和第三推动件，其中，

框体套设在吊筒的外侧，且可沿吊筒的轴向方向往复直线移动；

连接架设置在其中一侧的固定件的外侧，且连接架可沿固定件的轴心周向转动；

第三推动件的两端分别框体和连接架相固定；

第三推动件伸缩推动框体沿吊筒的轴向方向往复直线移动。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述吊筒的外侧开设有若干呈环形均匀分布的导向槽，各导向槽的内部滑动连接有导向件，各导向件远离导向槽的一端与框体相固定。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述固定件的外侧开设有环形滑槽，所述环形滑槽的内侧滑动连接有滑动件，所述滑动件远离的环形滑槽的一端与连接架固定连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述配重机构包括至少两个侧架和配重筒，其中，

至少两个侧架分别固定在框体的轴向方向两侧；

配重筒转动连接在至少两个侧架之间，且配重筒与框体之间间隔设置，线缆从配重筒与框体之间的间隙穿过，并与配重筒的外侧壁相抵接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述翻展机构包括第一连接件、第一翻转件、第四推动件、第二连接件、第二翻转件和第五推动件，其中，

第一连接件的两端分别与侧架和第一翻转件相铰接，第四推动件的两端分别与侧架和第一翻转件相铰接；

第四推动件伸缩推动第一翻转件角度发生偏转；

第二连接件的两端分别与第一翻转件和第二翻转件相铰接，第五推动件的两端分别与第一翻转件和第二翻转件相铰接；

第五推动件伸缩推动第二翻转件角度发生偏转。

另一方面，本发明还提供了一种上述海底线缆铺设辅助装置的使用方法，包括如下步骤：

S1，通过第一推动件伸缩推动支撑臂控制其旋转工作，待其旋转至预设工作角度后第一推动件停止工作；

S2，通过第二推动件的两个伸缩端伸缩，将外花键与外侧的内齿圈分离，使吊筒在两个固定件之间转动，在配重筒重力作用下，吊筒发生旋转，旋转至配重筒重心垂直于地面时，再通过第二推动件的两个伸缩端伸缩，将外花键卡接在同侧的两个外花键之间，使吊筒与两个固定件之间的位置进行固定；

S3，通过第三推动件推动框体在吊筒外侧水平直线运动，待移动至预设工作位置后，第三推动件停止工作；

S4，将线缆从配重筒与框体之间的间隙穿过，并与配重筒的外侧壁相抵接，保持线缆与配重作用力垂直于海平面；

S5，在支架、双内花键机构、止荡机构和配重机构均达到预设工作位置后，再通过第四推动件和第五推动件分别推动第一翻转件和第二翻转件角度发生偏转，待到达预设工作位置后第四推动件和第五推动件停止工作，释放线缆使埋缆机下放到海底进行埋线。

本发明的海底线缆铺设辅助装置及使用方法相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过调节支架旋转至预设工作角度后，再通过双内花键机构使吊筒与支架切换为转动连接，并在配重机构的重力作用下带动吊筒转动，使配重机构的重心处于垂直与地面状态，旋转后再通过内花键机构吊筒与支架切换为相对固定状态，通过止荡机构推动配重机构及翻展机构在吊筒轴向方向上平移，不仅有助于防止线缆的滑移，还能够提供额外的稳定性，确保整个系统在海上运作时保持平衡，防止不必要的左右横移，将线缆悬挂配重筒表面，可保持线缆与配重作用力垂直于水平面，进而可避免长期使用发生变形断裂的情况发生，通过调节翻展机构姿态，对配重机构起到平衡辅助作用，以确保线缆铺设的稳定性，从而有效的提高了结构的稳定性；

(2)通过设置的外花键的齿槽与内齿圈的啮齿部相配合，可使切换吊筒与支架之间的运动状态，在吊筒转动时，内齿圈上相邻的两个啮齿部之间的夹角为15°，所以吊筒与支架之间可在15°的整数倍中进行旋转，安装在固定件上的齿圈可提供目视旋转角度做参考，方便得知支架旋转的角度；

(3)通过吊筒外侧开设有呈环形均匀分布的导向槽，导向槽与导向件配合，在四个不同方向对框体进行限位，可使得框体在吊筒上直线移动更加稳定，同时，通过滑动件在环形滑槽内转动，可使得止荡机构随吊筒更加稳定的转动，从而进一步提高了结构的稳定性；

(4)通过按照三种不同的工况对该装置整体进行有限元分析，有效的证明该装置可在极端工况下稳定的工作，该装置整体稳定性和局部稳定性均满足使用，从而提高了结构的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的海底线缆铺设辅助装置的立体图；

图2为本发明的海底线缆铺设辅助装置的另一视角立体图；

图3为本发明的海底线缆铺设辅助装置的双内花键机构爆炸图；

图4为本发明的海底线缆铺设辅助装置的图3中A处局部放大示意图；

图5为本发明的海底线缆铺设辅助装置的双内花键机构侧视图；

图6为本发明的海底线缆铺设辅助装置的吊桶与配重机构连接立体图；

图7为本发明的海底线缆铺设辅助装置的图6中B处局部放大示意图；

图8为本发明的海底线缆铺设辅助装置的配重机构与翻展机构连立体图；

图9为本发明的海底线缆铺设辅助装置的工况1最大主应力图；

图10为本发明的海底线缆铺设辅助装置的工况1总变形图；

图11为本发明的海底线缆铺设辅助装置的工况2最大主应力图；

图12为本发明的海底线缆铺设辅助装置的工况2总变形图；

图13为本发明的海底线缆铺设辅助装置的工况3最大主应力图；

图14为本发明的海底线缆铺设辅助装置的工况3总变形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，本发明的一种海底线缆铺设辅助装置，包括基座1、支架2、吊筒3、双内花键机构4、止荡机构5、配重机构6和翻展机构7，其中，基座1固定在船体上；支架2设置于基座1上，且可相对于基座1发生角度偏转；吊筒3转动连接在支架2上；双内花键机构4设置在支架2与吊筒3之间，用于使吊筒3选择性的与支架2进行相对固定或相对转动；止荡机构5设置在吊筒3的外侧，且可沿吊筒3的轴向方向往复直线移动，用于补偿线缆的纵向运动；配重机构6转动设置于止荡机构5靠近船体的一侧，且与止荡机构5间隙设置；翻展机构7设置于配重机构6远离支架2的一侧，且可相对于配重机构6发生角度翻转，用于调整线缆的下方姿态。

需要说明的是，通过调节支架2旋转至预设工作角度后，此时再通过双内花键机构4使吊筒3与支架2切换为转动连接，并在配重机构6的重力作用下，与配重机构6连接的吊筒3及会止荡机构5同步进行旋转，使配重机构6的重心垂直于地面，旋转后再重新通过内花键机构4使吊筒3与支架2进行卡死，切换为相对固定连接，再通过止荡机构5推动配重机构6及翻展机构7在吊筒3上水平移动，使止荡机构5移动至工作位置后，再通过翻展机构7翻转至适应的角度后，再将线缆穿过配重机构6与止荡机构5之间的间隙，并与翻展机构7表面相抵接，通过绞缆机进行放线。

作为一种优选的实施方式，本实施例中的支架2包括三角支撑架21、支撑臂22、固定件23和第一推动件24，其中，三角支撑架21、支撑臂22、固定件23和第一推动件24的数量相同，且均至少为两个；至少两个三角支撑架21均固定安装在基座1，且相对的两个三角支撑架21呈间隔设置，并在投影面上处于同一位置；各支撑臂22分别与对应的三角支撑架21相铰接；各固定件23分别与对应的支撑臂22相固定，且位于支撑臂22远离三角支撑架21的一端，吊筒3转动连接在相对的两个固定件23之间；各第一推动件24的两端分别与同侧对应的三角支撑架21和支撑臂22相铰接；第一推动件24伸缩推动支撑臂22相对于三角支撑架21发生角度偏转。

需要说明的是，本实施例中的三角支撑架21、支撑臂22、固定件23和第一推动件24的数量均为两个，两个三角支撑架21呈对称固定在基座1上，由于支撑臂22与三角支撑架21相铰接，第一推动件24的两端分别与三角支撑架21和支撑臂22相铰接，进而形成三点铰接，从而两侧的第一推动件24的伸缩端进行伸缩，可推动支撑臂22进行角度旋转，使架体2向舷内摆动至80°位置，使吊放拖曳钢缆直接从拖曳吊放绞车通过船尾的拖吊钢丝绳入水滑轮，拖曳载荷不直接传递至支架2上。

作为一种优选的实施方式，本实施例中的双内花键机构4包括四个内齿圈41、两个外花键42和第二推动件43，其中，两个内齿圈41均固定在吊筒3的外侧，且分设在吊筒3的两端边缘处；另外两个内齿圈41分别固定在各固定件23靠近吊筒3的一端，且与固定在吊筒3上的内齿圈41侧面相抵接；外花键42的内侧开设有与内齿圈41相匹配的齿槽，所述两个外花键42分别活动设置在同侧的两个内齿圈41的外侧之间，且外花键42的齿槽内壁与同侧的两个内齿圈41的外侧壁均相抵接；第二推动件43具有两个伸缩端，第二推动件43的两个伸缩端分别与两个外花键42相固定；第二推动件43的两个伸缩端伸缩，使外花键42与位于外侧的内齿圈41分离，使吊筒3与固定件23之间转动。

并且，本实施例中的内齿圈41的外侧设有二十四个啮齿部，二十四个所述啮齿部以内齿圈41的轴心为圆心呈环形等距阵列分布，且相邻的两个啮齿部之间的夹角为15°。

需要说明的是，考虑到内齿圈41与外花键42配合及吊筒3机构旋转，因此在双内花键机构4设置时，将同侧的两个内齿圈41分设在吊筒3与固定件23上，与吊筒3相连的内齿圈41可以随着吊筒3旋转，与固定件23相连接的内齿圈41与固定件23固定，当支架2旋转至预设的工作角度后，此时的两个外花键42分别抵接在位于吊筒3两端的内齿圈41外侧，通过第二推动件43的两个伸缩端同时反向推动相连的外花键42水平移动，将外花键42卡接在相邻的两个内齿圈41的外侧，其外花键42的齿槽与内齿圈41的啮齿部相配合，进而使吊筒3与支架2之间进行相对固定。

并且，由于内齿圈41外侧设有二十四个啮齿部，相邻的两个啮齿部之间的夹角为15°，所以吊筒3与支架2之间可在15°的整数倍中进行旋转，其中，在支架2旋转时，安装在固定件23上的齿圈41可提供目视旋转角度做参考。

由于在埋缆作业中，确保控制机构的稳定性至关重要，特别是在面对外部因素如风、浪等时，滑移或摇晃可能导致埋缆作业的不准确性和效率降低。

作为一种优选的实施方式，本实施例中的止荡机构5包括框体51、连接架52和第三推动件53，其中，框体51套设在吊筒3的外侧，且可沿吊筒3的轴向方向往复直线移动；连接架52设置在其中一侧的固定件23的外侧，且连接架52可沿固定件23的轴心周向转动；第三推动件53的两端分别框体51和连接架52相固定；第三推动件53伸缩推动框体51沿吊筒3的轴向方向往复直线移动。

需要说明的是，连接架52可沿固定件23的轴心周向转动，进而在吊筒3转动时同时带动止荡机构5转动，不会产生运动干涉，并且，通过第三推动件53推动框体51可沿吊筒3的轴向方向往复直线移动，待移动至预设工作位置后停止运动，通过第三推动件53推动框体51移动，可以控制止荡机构5的姿态和位置，以适应海上变化的工作条件，同时框体51带动整个配重机构6同步移动，这样的设计不仅有助于防止机构的滑移，还能够提供额外的稳定性，确保整个系统在海上运作时保持平衡，有效地组织了配重和机构的运动，防止了不必要的左右横移。

其中，为了保证框体51在吊筒3的外侧稳定移动，本实施例中的吊筒3的外侧开设有若干呈环形均匀分布的导向槽300，各导向槽300的内部滑动连接有导向件310，各导向件310远离导向槽300的一端与框体51相固定。

需要说明的是，框体51由12根结构钢组成的矩形结构，其吊筒3外侧开设的导向槽300数量为四个，四个导向槽300沿吊筒3的圆心呈环形均匀分布，其每个导向槽300内均滑动连接有两个导向件310，相对应的两个导向件310分别与相邻的两根结构钢相固定，在四个不同方向对框体51与吊筒3之间的位置进行定位，可使得框体51在吊筒3上直线移动更加稳定。

其中，为了保证吊筒3在与支架2转动时，止荡机构5同步转动，本实施例中固定件23的外侧开设有环形滑槽230，所述环形滑槽230的内侧滑动连接有滑动件231，所述滑动件231远离的环形滑槽230的一端与连接架52固定连接。

需要说明的是，通过滑动件231在环形滑槽230内转动，可使得止荡机构5在吊筒3转动时更加稳定，提高了结构的稳定性。

作为一种优选的实施方式，本实施例中的配重机构6包括至少两个侧架61和配重筒62，其中，至少两个侧架61分别固定在框体51的轴向方向两侧；配重筒62转动连接在至少两个侧架61之间，且配重筒62与框体51之间间隔设置，线缆从配重筒62与框体51之间的间隙穿过，并与配重筒62的外侧壁相抵接。

需要说明的是，在双内花键机构4使吊筒3与支架2脱开，使其转动连接时，在配重筒62重力的作用下会带动吊筒3进行转动，配重筒62转动连接在两侧的侧架61之间，可作为一定滑轮使用，在与埋缆机协同作业时，将线缆悬挂配重筒62表面，可保持线缆与配重作用力垂直于水平面，进而可避免长期使用发生变形断裂的情况发生，从而有效的提高了结构的稳定性。

作为一种优选的实施方式，本实施例中的翻展机构7包括第一连接件71、第一翻转件72、第四推动件73、第二连接件74、第二翻转件75和第五推动件76，其中，第一连接件71的两端分别与侧架61和第一翻转件72相铰接，第四推动件73的两端分别与侧架61和第一翻转件72相铰接；第四推动件73伸缩推动第一翻转件72角度发生偏转；第二连接件74的两端分别与第一翻转件72和第二翻转件75相铰接，第五推动件76的两端分别与第一翻转件72和第二翻转件75相铰接；第五推动件76伸缩推动第二翻转件75角度发生偏转。

需要说明的是，通过第四推动件73伸缩推动第一翻转件72角度发生偏转，通过第五推动件76伸缩推动第二翻转件75角度发生偏转，进而使其能够在需要时调整第一翻转件72和第二翻转件75的姿态，有助于平衡配重机构6的作用，以确保线缆铺设的稳定性和工作效率。

本发明提供了一种上述海底线缆铺设辅助装置的使用方法，包括如下步骤：

S1，通过第一推动件24伸缩推动支撑臂22控制其旋转工作，待其旋转至预设工作角度后第一推动件24停止工作；

S2，通过第二推动件43的两个伸缩端伸缩，将外花键42与外侧的内齿圈41分离，使吊筒3在两个固定件23之间转动，在配重筒62重力作用下，吊筒3发生旋转，旋转至配重筒62重心垂直于地面时，再通过第二推动件43的两个伸缩端伸缩，将外花键42卡接在同侧的两个外花键42之间，使吊筒3与两个固定件23之间的位置进行固定；

S3，通过第三推动件53推动框体51在吊筒3外侧水平直线运动，待移动至预设工作位置后，第三推动件53停止工作；

S4，将线缆从配重筒62与框体51之间的间隙穿过，并与配重筒62的外侧壁相抵接，保持线缆与配重作用力垂直于海平面；

S5，在支架2、双内花键机构4、止荡机构5和配重机构6均达到预设工作位置后，再通过第四推动件73和第五推动件76分别推动第一翻转件72和第二翻转件75角度发生偏转，待到达预设工作位置后第四推动件73和第五推动件76停止工作，释放线缆使埋缆机下放到海底进行埋线。

其中，在装置设计完成后还需要对其进行有限元分析结构的受力，在设计要求时本装置应用于4级海况，有义波高2.5m，且在4级海况下的安全工作载荷具有悬挂五十吨线缆进行作业的能力，并且三角支撑架21与吊筒3外缘距离为11米，两个三角支撑架21之间的距离为12米，本实施例中的第一推动件24、第二推动件43、第三推动件53、第四推动件73和第五推动件76均采用海工用重型液压缸，其带有镀铬不锈钢推杆，并配备平衡阀，提供负载保持和工作端口安全保护，外部安装的液缸传感器集成在每个液缸上进行信号监测。

首先通过SOLIDWORKS建立其结构模型，再通过ANSYS WORKBENCH进行静力学分析得到其处于不同工况下相应数据，在对其两种极端工况及一种随机工况进行力学分析后，得出该模型在悬挂线缆时具有一定稳定性且并未出现关键部件明显变形，因而得出该结构具有一定可靠性。

其中，支架2的最大工作角度为75°，配重机构6可随止荡机构进行移动，移动距离为4.4m；内花键由24个内齿构成，其工作转动角度为15°的整倍数；在力学分析时选择结构钢作为模型材料。结构钢的弹性模量为200GPa，泊松比为0.3，密度为7850kg/m³。

待支架2、止荡机构5、配重机构6和翻展机构7均到达预设工作位置后，配重机构6再与埋缆机进行工作配合，再采用ANSYS WORKBENCH进行分析，在分析时，只考虑缆绳受力方向垂直于配重的接触面。默认材料为结构钢，本机构底部分为船体，因此在分析过程中忽略不计，以此简化受力分析，在设计要求时本机构应具有悬挂五十吨线缆进行作业的能力，因此设工作中载荷均为500000N。

下列分别进行三种不同工况的有限元分析：

1、在额定负载下，支架2处于最大工作角度；

工况1条件下，支架2工作角度为70°，是所有工况中的最大值，是一种极端工况，根据图9所示，最大主应力均小于5.43MPa，根据图10所示，在满负荷的情况下装置总变形不超过1.13×10^-4m。

对装置整体进行稳定性分析，分析结果表明，该装置在极端最大工况下调配线缆未发生明显变形，根据图10中，变形最大位置发生在配重机构6及支架2，且总变形不超过1.13×10^-4m，整体稳定性和局部稳定性均满足使用要求。

2、在额定负载下，支架2处于随机工作角度；

工况2条件下，支架2工作角度为54°，为一种随机工况。根据图11所示，最大主应力均小于6.84MPa，根据图12所示，满负荷的情况下机构总变形不超过4.4×10^-4m。

对装置整体进行稳定性分析，分析结果表明，该装置在随机选取的工况下调配线缆时未发生明显变形，根据图12中，变形最大位置发生在配重机构6及支架2，且总变形不超过4.4×10^-4m，整体稳定性和局部稳定性均满足使用要求。

3、在额定负载下，支架2处于最小工作角度；

工况3条件下，支架2工作角度为25°，是所有工况中的最小值，为另一种极端工况。根据图13所示，最大主应力均小于1.25MPa，根据图14所示，满负荷的情况下机构总变形不超过5.6×10^-5m。

对装置整体进行稳定性分析，分析结果表明，该装置在极端最小的工况下调配线缆时未发生明显变形，根据图14中，变形最大位置发生在配重机构6及支架2，且总变形不超过5.6×10^-5m，整体稳定性和局部稳定性均满足使用要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种海底线缆铺设辅助装置，其特征在于，包括基座(1)、支架(2)、吊筒(3)、双内花键机构(4)、止荡机构(5)、配重机构(6)和翻展机构(7)，其中，

基座(1)固定在船体上；

支架(2)设置于基座(1)上，且可相对于基座(1)发生角度偏转；

吊筒(3)转动连接在支架(2)上；

双内花键机构(4)设置在支架(2)与吊筒(3)之间，用于使吊筒(3)选择性的与支架(2)进行相对固定或相对转动；

止荡机构(5)设置在吊筒(3)的外侧，且可沿吊筒(3)的轴向方向往复直线移动，用于补偿线缆的纵向运动；

配重机构(6)转动设置于止荡机构(5)靠近船体的一侧，且与止荡机构(5)间隙设置；

翻展机构(7)设置于配重机构(6)远离支架(2)的一侧，且可相对于配重机构(6)发生角度翻转，用于调整线缆的下方姿态。

2.如权利要求1所述的海底线缆铺设辅助装置，其特征在于：所述支架(2)包括三角支撑架(21)、支撑臂(22)、固定件(23)和第一推动件(24)，其中，

三角支撑架(21)、支撑臂(22)、固定件(23)和第一推动件(24)的数量相同，且均至少为两个；

至少两个三角支撑架(21)均固定安装在基座(1)，且相对的两个三角支撑架(21)呈间隔设置，并在投影面上处于同一位置；

各支撑臂(22)分别与对应的三角支撑架(21)相铰接；

各固定件(23)分别与对应的支撑臂(22)相固定，且位于支撑臂(22)远离三角支撑架(21)的一端，

吊筒(3)转动连接在相对的两个固定件(23)之间；

各第一推动件(24)的两端分别与同侧对应的三角支撑架(21)和支撑臂(22)相铰接；

第一推动件(24)伸缩推动支撑臂(22)相对于三角支撑架(21)发生角度偏转。

3.如权利要求2所述的海底线缆铺设辅助装置，其特征在于：所述双内花键机构(4)包括四个内齿圈(41)、两个外花键(42)和第二推动件(43)，其中，

两个内齿圈(41)均固定在吊筒(3)的外侧，且分设在吊筒(3)的两端边缘处；另外两个内齿圈(41)分别固定在各固定件(23)靠近吊筒(3)的一端，且与固定在吊筒(3)上的内齿圈(41)侧面相抵接；

外花键(42)的内侧开设有与内齿圈(41)相匹配的齿槽，所述两个外花键(42)分别活动设置在同侧的两个内齿圈(41)的外侧之间，且外花键(42)的齿槽内壁与同侧的两个内齿圈(41)的外侧壁均相抵接；

第二推动件(43)具有两个伸缩端，第二推动件(43)的两个伸缩端分别与两个外花键(42)相固定；

第二推动件(43)的两个伸缩端伸缩，使外花键(42)与位于外侧的内齿圈(41)分离，使吊筒(3)与固定件(23)之间转动。

4.如权利要求3所述的海底线缆铺设辅助装置，其特征在于：所述内齿圈(41)的外侧设有二十四个啮齿部，二十四个所述啮齿部以内齿圈(41)的轴心为圆心呈环形等距阵列分布，且相邻的两个啮齿部之间的夹角为15°。

5.如权利要求1所述的海底线缆铺设辅助装置，其特征在于：所述止荡机构(5)包括框体(51)、连接架(52)和第三推动件(53)，其中，

框体(51)套设在吊筒(3)的外侧，且可沿吊筒(3)的轴向方向往复直线移动；

连接架(52)设置在其中一侧的固定件(23)的外侧，且连接架(52)可沿固定件(23)的轴心周向转动；

第三推动件(53)的两端分别框体(51)和连接架(52)相固定；

第三推动件(53)伸缩推动框体(51)沿吊筒(3)的轴向方向往复直线移动。

6.如权利要求5所述的海底线缆铺设辅助装置，其特征在于：所述吊筒(3)的外侧开设有若干呈环形均匀分布的导向槽(300)，各导向槽(300)的内部滑动连接有导向件(310)，各导向件(310)远离导向槽(300)的一端与框体(51)相固定。

7.如权利要求5所述的海底线缆铺设辅助装置，其特征在于：所述固定件(23)的外侧开设有环形滑槽(230)，所述环形滑槽(230)的内侧滑动连接有滑动件(231)，所述滑动件(231)远离的环形滑槽(230)的一端与连接架(52)固定连接。

8.如权利要求5所述的海底线缆铺设辅助装置，其特征在于：所述配重机构(6)包括至少两个侧架(61)和配重筒(62)，其中，

至少两个侧架(61)分别固定在框体(51)的轴向方向两侧；

配重筒(62)转动连接在至少两个侧架(61)之间，且配重筒(62)与框体(51)之间间隔设置，线缆从配重筒(62)与框体(51)之间的间隙穿过，并与配重筒(62)的外侧壁相抵接。

9.如权利要求8所述的海底线缆铺设辅助装置，其特征在于：所述翻展机构(7)包括第一连接件(71)、第一翻转件(72)、第四推动件(73)、第二连接件(74)、第二翻转件(75)和第五推动件(76)，其中，

第一连接件(71)的两端分别与侧架(61)和第一翻转件(72)相铰接，第四推动件(73)的两端分别与侧架(61)和第一翻转件(72)相铰接；

第四推动件(73)伸缩推动第一翻转件(72)角度发生偏转；

第二连接件(74)的两端分别与第一翻转件(72)和第二翻转件(75)相铰接，第五推动件(76)的两端分别与第一翻转件(72)和第二翻转件(75)相铰接；

第五推动件(76)伸缩推动第二翻转件(75)角度发生偏转。

10.如权利要求1-9任一项所述的海底线缆铺设辅助装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，通过第一推动件(24)伸缩推动支撑臂(22)控制其旋转工作，待其旋转至预设工作角度后第一推动件(24)停止工作；

S2，通过第二推动件(43)的两个伸缩端伸缩，将外花键(42)与外侧的内齿圈(41)分离，使吊筒(3)在两个固定件(23)之间转动，在配重筒(62)重力作用下，吊筒(3)发生旋转，旋转至配重筒(62)重心垂直于地面时，再通过第二推动件(43)的两个伸缩端伸缩，将外花键(42)卡接在同侧的两个外花键(42)之间，使吊筒(3)与两个固定件(23)之间的位置进行固定；

S3，通过第三推动件(53)推动框体(51)在吊筒(3)外侧水平直线运动，待移动至预设工作位置后，第三推动件(53)停止工作；

S4，将线缆从配重筒(62)与框体(51)之间的间隙穿过，并与配重筒(62)的外侧壁相抵接，保持线缆与配重作用力垂直于海平面；

S5，在支架(2)、双内花键机构(4)、止荡机构(5)和配重机构(6)均达到预设工作位置后，再通过第四推动件(73)和第五推动件(76)分别推动第一翻转件(72)和第二翻转件(75)角度发生偏转，待到达预设工作位置后第四推动件(73)和第五推动件(76)停止工作，释放线缆使埋缆机下放到海底进行埋线。