CN201074339Y - 一种具有双重功能的海底挖掘机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：它包括：主框架和设置在所述主框架两侧下部的滑撬体，所述主框架中部的框架是由中空管组成的输水总管，在所述主框架中部设置一浮力兼仪器筒，所述浮力兼仪器筒内设置有与水面控制室连接的包括常规监视装置、控制电路、声纳接收装置在内的姿态综合监测系统；所述主框架前、后分别设置有一声纳，所述浮力兼仪器筒的两侧，分别设置有一电机带动的轴流泵，所述输水总管下面的主框架上通过输水支管连接两排喷嘴，所述轴流泵的电机和声纳分别通过传输缆线连接所述控制电路。本实用新型可以广泛用于海底挖掘开沟铺设海底管道和管道的维修过程中。

Description

一种具有双重功能的海底挖掘机

技术领域

本实用新型涉及是一种海底挖掘机，特别是关于一种既能进行海底管道维修基础开挖，又能进行海底管道开沟埋设的具有双重功能的海底挖掘机。

背景技术

在海洋石油和天然气开发工程中，为了向陆地或储油系统输送油气，需要在海底挖沟铺设大量海底管道，而这些管道在使用过程中会逐步出现变形、断裂和泄漏等破损现象，因此及时、有效地维修损坏的管道和敷设新的管道是海洋油气开发工程中的重要配套工程。水下管道维修前，需要对海床进行基础开挖使管道裸露出来，并在维修点周围形成一定范围的工作面，因此需要使用水下管道维修基础开挖的专用设备——海底挖掘机。

在新管线敷设过程中，也需要先对海底实施挖掘开沟，然后进行管道埋设。对于海底开挖或开沟作业，现有技术一般采用的是一个水泵连接一个喷嘴，以单一压力水柱对海底进行喷冲。这种装置过于简陋，其工作效率较低，水下定位控制性能极弱，操作控制性能也较差，综合功效及性能不能适应当前生产的需要。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种既能进行海底管道维修基础开挖，又能进行海底管道开沟埋设的双重功能的海底挖掘机。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：它包括：主框架和设置在所述主框架两侧下部的滑撬体，所述主框架中部的框架是由中空管组成的输水总管，在所述主框架中部设置一浮力兼仪器筒，所述浮力兼仪器筒内设置有与水面控制室连接的包括常规监视装置、控制电路、声纳接收装置在内的姿态综合监测系统；所述主框架前、后分别设置有一声纳，所述浮力兼仪器筒的两侧，分别设置有一电机带动的轴流泵，所述输水总管下面的主框架上通过输水支管连接两排喷嘴，所述轴流泵的电机和声纳分别通过传输缆线连接所述控制电路。

在所述滑撬体的两端分别加装一滑撬延伸体，在所述主框架的前端和后端两侧分别设置艏导向滚轮组件和艉导向滚轮组件。

在所述艏、艉导向滚轮组件的底部分别设置一限位传感器和一预压弹簧组件。

所述两排喷嘴为连接在所述输水支管上的位于同一水平高度的群布喷嘴。

所述两排喷嘴每排为八个。

所述两排喷嘴为间隔连接在所述输水支管上的、后面的喷嘴高度相对前面的喷嘴高度呈递增向下凸伸的阶梯式喷嘴组件。

所述阶梯式喷嘴组件的喷嘴数量为三个。

所述阶梯式喷嘴组件的每对喷嘴均设置有相对向内的斜角。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下实质性特征和明显的优点：1、本实用新型提供了两种作业工况，变换工况时只需调换喷嘴、装拆艏艉延伸撬体和导向滑轮组件即可，其他主要设备不需作任何改动。2、本实用新型当作为基础开挖时，由于群布的喷嘴使一次形成的开挖面积大，喷冲效果平整，喷冲范围不受限制，喷冲深度根据需要调节。3、本实用新型当作为开沟埋管时，使用阶梯式喷嘴保证了挖沟的深度，而且喷口有向内的斜角，两侧喷流在沟底汇合，沟槽中间没有凸圆，从而使沟槽形状更加完美。本实用新型可以广泛用于海底挖掘开沟铺设海底管道和管道的维修过程中。

附图说明

图1是本实用新型基础开挖状态结构主视示意图

图2是图1的俯视示意图

图3是图1的侧视示意图

图4是本实用新型开沟埋管状态结构主视示意图

图5是图4的俯视示意图

图6是图4的侧视示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细地描述。

如图1～图3所示，本实施例包括一主框架1和设置在主框架1的两侧下部的滑撬体2，主框架1中部的框架是由中空管组成的输水总管3(如图2中呈目字形的框架部分)，输水总管3上面设置一浮力筒兼仪器筒4，浮力筒兼仪器筒4内设置有与水面控制室连接的包括常规监视装置、控制电路、声纳接收装置等在内的姿态综合监测系统。在主框架1前、后两端各设置有一声纳架5，在每一声纳架5上分别设置一声纳6，声纳6用以对海底管道进行定位。在浮力筒兼仪器筒4的两侧，分别设置有一电机带动的轴流泵7，在输水总管3下面通过多根输水支管8设置多只位于同一水平面的群布喷嘴9，群布喷嘴9的各进水端通过输水支管8、输水总管3与轴流泵7的出水口相连，在靠近群布喷嘴9的各输水支管通过纵向管段连成一体并与滑撬体2之间设置有用于加强稳固性的斜撑杆10。

上述实施例中，轴流泵7为两台大功率轴流水泵，其可以为群布喷嘴9提供流量7200立方米/小时，压力为0.8Kg的喷冲水，通过喷冲水柱进行挖掘海底的作业，群布喷嘴9在本实施例中共有两组16只(仅以此为例，但不限于此)，在长6米、宽1.5米的范围内分成两排布置，其喷冲水柱挖掘海底时可对海底基础形成3米×6米的开挖面，喷冲效果平整，喷冲范围不受限制，喷冲深度可根据需要进行调节。

本实用新型对海底管道进行维修时，需要将破损管道上面的埋层挖掉，使管道裸露出来，作业的基本过程如下：

1、将挖掘机吊放在海底被维修管道的上方，此时挖掘机接近海底；

2、操作人员在水面控制室通过姿态综合监测系统，根据两个声纳6采集的数据，对挖掘机在水底的姿态和位置进行调整，使两排群布喷嘴9坐落在需要开挖的位置上方；

3、启动电机，带动轴流泵7运转，这时海水由轴流泵7的进口进入，通过输水总管3进入群布喷嘴9，流出的水柱向海底喷冲，进行挖掘海底基础的作业。

根据维修的实际需要，水面母船拖带挖掘机进行水平移动，挖掘机即可沿管道挖掘出维修管道所需的开挖面。如果一次开挖深度达不到要求，可在第一次喷冲的开挖面基础上，通过调整挖掘机的深度再向下来回喷冲一次，直到达到所需的深度为止。

如图4、图5、图6所示，本实施例与上述实施例的区别是：在主框架1滑撬体2两端分别加装滑撬延伸体11，在主框架1前端设置左、右两个艏导向滚轮组件12，在主框架1后端设置左、右两个艉导向滚轮组件13，导向滑轮组件能绕其在安装底座上端的固定螺栓作微量摆动。在导向滚轮组件12、13下部均设置一限位传感器14和预压弹簧组件15，限位传感器14的作用是探测导向滚轮组件12、13的摆动，从而指示管道贴在挖掘机那一边，预压弹簧组件15是给导向滚轮组件12、13一个预应力，当管道贴在滚轮组件上的力大于预应力时，导向滚轮组件12、13向外侧摆动，限位传感器14就会产生信号让操作员知道。在输水支管8的下部设置替换群布喷嘴9的阶梯式喷嘴组件16，阶梯式喷嘴组件16的进水端通过输水支管8、输水总管3与轴流泵7的出水口相连。

上述实施例中，如图4所示，阶梯式喷嘴组件16共有六个喷嘴(仅以此为例，但不限于此)，分成左右两排、且按前后顺序分为三对，呈阶梯状设置，每排喷嘴通过七只法兰与输水支管8连接固定，其中通往喷嘴的三只法兰可通水，其余四只法兰为盲法兰不通水，只起支撑作用，另外输水支管8最前面的一对支管也用盲法兰封堵。阶梯式喷嘴组件16的最前一对喷嘴接近挖掘机的基面，第二对喷嘴相对最前一对喷嘴下伸0.5米，第三对喷嘴相对第二对喷嘴再下伸0.5米。作业时阶梯式喷嘴组件16的六个喷嘴对海底喷冲的有效范围为距喷嘴0.5米～0.7米，因此能在海底一次开挖出1.5米～2米深的埋管沟槽。

本实用新型中阶梯式喷嘴组件16的每对喷嘴均设置有相对向内的斜角，使两侧喷流在沟底汇合，使沟槽中间没有凸圆，从而使沟槽形状更加完美。同时本实用新型将阶梯式喷嘴组件16的第三对喷嘴伸到海底以下时的状态，设置为滑撬体2的着地状态(即接触海底状态)，以保证挖掘机顺着管道移动时保持平稳状态。

本实用新型用于管道埋设时的开沟作业过程如下：

1、将挖掘机吊放至海底进行管道埋设位置的上方；

2、操作人员在水面控制室通过姿态综合监测系统，根据两个声纳6的显示情况，对挖掘机在水底的姿态和位置进行控制，使左右两排布置的阶梯式喷嘴组件16跨骑在管道两侧，同时使两个左、右设置的艏、艉导向滚轮组件12、13也分别骑跨在海底管道的两侧；

3、控制启动电机，带动轴流水泵6运转，海水由轴流水泵7的进口吸入，经输水总管3、输水支管8进入各个阶梯式喷嘴组件16的各喷嘴，向海底喷冲，三对喷嘴具有递深喷冲效果，随着挖沟作业的深入，阶梯式喷嘴组件16的第三对喷嘴口会逐步伸到海底面以下，逐渐使挖掘机的滑撬体2呈着地状态(即接触海底状态)。

4、在阶梯式喷嘴组件16不断向海底喷冲挖沟的同时，缓慢移动水面工作母船，拖带挖掘机顺着管道沟的位置移动，同时保持滑撬体2的着地状态，则挖沟深度即可保证，并随时根据限位传感器14的指示调整挖掘机的行走方向。

5、需要埋设的管道依靠自重逐步沉入沟底，再靠海底回淤将管道埋没。

本实用新型同时具有群布喷嘴9和阶梯式喷嘴组件16，可分别进行海底基础开挖与挖沟两种作业，在变换作业工况时只需调换群布喷嘴9与阶梯式喷嘴组件16，并装拆滑撬延伸体9和导向滑轮组件12、13等即可，其它主要部件不需作任何改动。

Claims (9)

1.一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：它包括：主框架和设置在所述主框架两侧下部的滑撬体，所述主框架中部的框架是由中空管组成的输水总管，在所述主框架中部设置一浮力兼仪器筒，所述浮力兼仪器筒内设置有与水面控制室连接的包括常规监视装置、控制电路、声纳接收装置在内的姿态综合监测系统；所述主框架前、后分别设置有一声纳，所述浮力兼仪器筒的两侧，分别设置有一电机带动的轴流泵，所述输水总管下面的主框架上通过输水支管连接两排喷嘴，所述轴流泵的电机和声纳分别通过传输缆线连接所述控制电路。

2.如权利要求1所述的一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：在所述滑撬体的两端分别加装一滑撬延伸体，在所述主框架的前端和后端两侧分别设置艏导向滚轮组件和艉导向滚轮组件。

3.如权利要求2所述的一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：在所述艏、艉导向滚轮组件的底部分别设置一限位传感器和一预压弹簧组件。

4.如权利要求1所述的一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：所述两排喷嘴为连接在所述输水支管上的位于同一水平高度的群布喷嘴。

5.如权利要求4所述的一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：所述两排喷嘴每排为八个。

6.如权利要求1或2所述的一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：所述两排喷嘴为间隔连接在所述输水支管上的、后面的喷嘴高度相对前面的喷嘴高度呈递增向下凸伸的阶梯式喷嘴组件。

7.如权利要求6所述的一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：所述阶梯式喷嘴组件的喷嘴数量为三个。

8.如权利要求6所述的一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：所述阶梯式喷嘴组件的每对喷嘴均设置有相对向内的斜角。

9.如权利要求7所述的一种具有双重功能的海底挖掘机，其特征在于：所述阶梯式喷嘴组件的每对喷嘴均设置有相对向内的斜角。

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