CN202828023U - 设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，具有一作业船，在该作业船船体甲板上开设有供桩体插拔的贯穿孔，在贯穿孔上沿处的船体甲板上固定连接有一中空的吊装桁架，吊装桁架内吊放有竖直桩体，在桩体外表面对称侧纵向设置有齿条，与齿条相啮合的是驱动桩体纵向往复移动并致使桩体插入或拔出海床的升降机构。通过设置在船体上的插拔桩装置的插桩，将船体稳固在浅滩海区，以卸下抢险设备和人员，以及相应物资；抢险完毕后，通过插拔桩装置的起桩而使船体解除固定并自由航行。而固定后的抢险船体甲板就是一个可靠的作业平台。

Description

设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船

技术领域

本实用新型涉及一种海底油管抢险作业设备，特别是一种设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船。

背景技术

海底管道是海上油气田开发不可或缺的生命线工程，自1973年我国铺设第一条海底管道以来，海底管道建设速度逐年加快。海底管道工作环境恶劣，存在管内油气腐蚀、管外波流冲刷、第三方作业撞击和拖网等危险因素，随着海底管道公里数增加及服役年限增长，海底管道破裂泄漏风险逐年增大。近年来海底管道事故频发，给我国造成了巨大的经济损失和恶劣的社会影响。例如，1996年南海惠州油田海底管道被渔船拖网拉断；2000年渤海渤西海底管道被船锚拖拉损伤泄漏；2006年埕岛油田中心一号至海三站海底输油管线穿孔泄漏；2007年中海油湛江分公司东方1-1海底管道断裂等。

众所周知，不管是出现何种事故，都需要有人员和设备，都需要在第一时间把抢险、堵漏的设备和人员运送到出事海区，目前，国内一些海上应急抢险机构虽配备了海上应急抢险船、水下管道干式维修舱、水下机器人等应急装备。然而，目前上述应急抢险船和装备在滩海、极浅海海底管道泄漏应急抢险中适用性差。其原因是，在水深不足3米的滩海区域，这些区域涨潮为海、退潮为滩，如果该区域海底管道发生破坏泄漏事故，存在由于滩涂土体承载力低，陆地运输车辆下不去，而由于水深不够又使得大型抢险船只不能靠近，致使海上应急装备进不来的现实情况，即使一些小型船能到达事故现场，但其无法固定，也不能有效、安全地卸载抢险设备和人员。

综上所述，在目前浅滩海区抢险作业中，抢险装备、物资及人员不能及时有效送达事故发生地。同时在事故发生地缺少稳定性好、安全性高的抢险工作平台，现有的大型船只容易搁浅，而小型船只受环境因素影响明显，存在船体不稳定、不安全的隐患，并且运载能力有限。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述缺点和不足，本实用新型提供了一种适合于浅滩海区进行抢险作业的抢险作业船。

本实用新型所要解决的主要技术问题是通过设置在船体上的插拔桩装置的插桩，将船体稳固在浅滩海区，以卸下抢险设备和人员，以及相应物资；抢险完毕后，通过插拔桩装置的起桩而使船体解除固定并自由航行。而固定后的抢险船体甲板就是一个可靠的作业平台。

本实用新型所要解决的技术问题是通过下面的技术方案实现的。

一种设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，具有一作业船，在该作业船船体甲板上开设有供桩体插拔的贯穿孔，在贯穿孔上沿处的船体甲板上固定连接有一中空的吊装桁架，吊装桁架内吊放有竖直桩体，桩体顶部与吊装系统相钩挂，在桩体外表面对称侧纵向设置有齿条，与齿条相啮合的是驱动桩体纵向往复移动并致使桩体插入或拔出海床的升降机构。参见图1。

通过上述技术方案可以明显看出本实用新型优点和积极的技术效果，通过驱动电机驱动齿轮与桩体上的齿条啮合，就可把竖直的桩体插入海床并把船体牢固地固定在抢险现场的海滩上，解决了因水深变化及风浪影响导致的抢险船摇摆不定，既不能安全有效地装卸物资和人员，又不能有效地保证船体上抢险维修设备和人员正常、高效地工作的问题。不仅满足了抢险物资和人员的运送，而且可以在恶劣海况下将抢险船稳固在抢险现场，安全、高效地卸下物资及人员。当驱动齿轮反向转动即可使桩体从海床中拔出，而使船体解除固定并能自由航行。

本实用新型所要进一步解决的技术问题是，为了更有效地保证桩体更容易、更快速的插入海床或从海床中拔出，进一步提高工作效率、节省准备工作时间、使船体的稳定性更可靠。本实用新型采取了下述技术手段。

在前述技术方案基础上，将桩体设计成具有下端开口的空心体，在桩体上端设有与一充压系统相连通的进气孔。船体上开设的供相对应桩体插拔的贯穿孔为2至4个，较佳为3至4个。参见图4、图7和图8。

通过上述的技术方案可知，本实用新型供桩体插置的贯穿孔及与桩体相配套的吊装系统、升降机构及充压系统是两个或两个以上。如设置成两个，可在船体前后各设置一套；或三个，即呈三角形布局；或四个，在船体前后各设置两套。当然，设置三个或四个效果较佳、稳定性更好。无论设置几个，其所要解决的技术问题都是为了防止船体在风浪作用下产生摇摆和不稳定，以提高桩固的效果，保证船体在抢险作业区的稳定和安全。

而充压系统和下开口空心桩体的设计及相应配合，可以提高插桩或拔桩的施工效率，缩短船体固定或解除固定的作业时间。当空心下开口桩体插入海床后，海床的泥沙是充填在桩体的空腔中，如图4，可以使桩体(相当于船的脚)插入海床后的稳定性、牢固度进一步提高，保证船体工作平台的稳定性、可靠性及安全性。在插桩作业时，充压系统可以向桩体内腔抽压而形成负压，达到一定负压值后启动升降机构进行插桩作业，由于负压作用，桩体可以更顺畅、更快插入海床，同时，可适当减少升降机构的动力消耗和驱转阻力，特别是这种负压可以使桩体产生吸附力而进一步提高桩体的稳定性和牢固性。当需要拔桩作业时，可以通过充压系统向桩体内部充压，以使桩体内腔体压力大于外部压力，其压差所产生的轴向膨胀作用力对空心桩体产生向上的推顶力，可以增加升降机构驱动桩体拔出时的整体作用力，使拔桩效率更高。

现将本实用新型更详细的技术方案介绍如下：

升降机构固定在船体的滑道上，升降机构由驱动机构、与驱动机构连动的传动件、受传动件驱转的升降齿轮所组成，升降齿轮与空心桩体对称侧焊接的纵向齿条相啮合，升降齿轮、传动件中的各传动轮的轮轴均转动设置在支撑座中，各支撑座均设置在吊装桁架的相应位置处。参见图1和图6。

驱动机构又由驱动电机及套装在其输出轴上的皮带轮或链轮组成，传动件是皮带或链条。参见图1。

在升降齿轮上方的吊装桁架上对称设置有与圆筒形桩体外表面上固定的齿条相卡钩或脱开的固定器，固定器呈L状，其一端与吊装桁架通过螺栓锁固，其拐角处与吊装桁架转动连接；吊装桁架的底部设有连接板，并通过连接螺栓与船体固定。参见图1。

固定器呈L形锐角状，在固定器一端的螺栓拔出后，该固定器可沿其拐角处的转动连接点转出脱离与桩体的钩挂，或转入并将其一端通过螺栓锁固实现与桩体的钩挂。参见图1。

设置固定器的目的是在桩体静止吊放状态下，起钩挂和定位桩体的作用，即防止其在非工作状态摆转，配合吊装系统进行定位。例如拔桩作业结束后，可以将固定器转入实现与桩体外齿条进行钩卡，插拔桩体作业时，应先把固定器转出并脱离挂钩。

在与桩体外部纵向齿条径向相错90度位置的吊装桁架对应侧部位各连接有一组或一组以上的限位轮，限位轮的自由端的轮体与桩体外周表面相滚动接触。

限位轮设置的作用是为了防止桩体在工作状态或非工作状态下的径向摆动，限位轮与固定器在桩体非工作状态起到径向定位的作用。限位轮与升降齿轮在桩体进行插拔桩的工作状态下还起到径向定位导向的作用。参见图6。

所述吊装桁架上还设置有与升降机构共用同一驱动机构的吊装系统，吊装系统由卷绕轮、驱动卷绕轮转动的驱动机构、缠绕在卷绕轮上的钢丝绳及转动设置在吊装桁架上的定滑轮构成，卷绕轮上的钢丝绳的自由端绕过定滑轮及定滑轮下方的一动滑轮后与定滑轮栓固，动滑轮上的吊钩与空心桩体上端的吊环相钩挂或脱开；其中，所述升降齿轮与吊装系统的卷绕轮同轴，并设置有用以分离卷绕轮转动和升降齿轮转动的离合器。参见图1和图9。

吊装系统的作用是在插桩前将桩体沉放到海床表面。

充压系统由安装在船体上的压力泵、依次连接在压力泵上的控制阀、压力表、放空阀及充压软管构成，充压软管另一端通过桩体顶部进气孔处安装的控制阀与桩体的进气孔相连通。参见图4。

中空的吊装桁架底部设置有连接板，连接板上开设有螺栓孔，吊装桁架通过连接螺栓与船体甲板连接。参见图3。

附图说明

图1是本实用新型的结构图。

图2是图1吊装系统的结构图。

图3是图1中吊装桁架的立体结构图。

图4是图1中充压系统的结构图。

图5是图1中升降机构的结构图。

图6是图1中升降机构和限位轮安装位置的俯视图。

图7是图1中供桩体设置船体贯穿孔位置的俯视图。

图8是图1中供桩体设置船体贯穿孔位置的另一实施例的俯视图。

图9是本实用新型的升降机构和吊装系统共用同一驱动机构的局部俯视放大图。

图中主要零部件标号及对应部件名称：

1        桩体            2        吊装桁架

201      连接板          202      连接螺栓

3        驱动机构        4        传动件

5        传动轮          6        钢丝绳

7        定滑轮          8        动滑轮

81        吊钩        9         吊环

10        压力泵      12        压力表

13        放空阀      14        充压软管

11、15    控制阀      17        传动轮

16、18    升降齿轮    19        齿条

20、21    限位轮      22        固定器

23        船体        231       贯穿孔

232       滑道        24        海床

25        卷绕轮      26        离合器

具体实施方式

下面结合附图1至附图8对本实用新型的具体结构进行更详细的说明。

一种设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，具有一作业船，在该作业船船体23甲板上开设有供桩体1插拔的贯穿孔231，在贯穿孔231沿处的船体甲板上固定连接有一中空的吊装桁架2，吊装桁架2内吊放有竖直桩体1，桩体1顶部与吊装系统相钩挂，在桩体外表面纵向对称侧设置有齿条19，与齿条19相啮合的是驱动桩体1纵向往复移动并致使桩体1插入或拔出海床24的升降机构。参见图1。

在前述技术方案基础上，将桩体1设置成具有下端开口的空心体，在桩体1上设有与充压系统相连通的进气孔，船体上开设的供相对应桩体插拔的贯穿孔231为2至4个，较佳为3至4个。参见图1、图7和图8。

升降机构固定在船体的滑道232上(如图9)，升降机构由驱动机构3、与驱动机构连动的传动件4、受传动件驱转的升降齿轮16、18所组成，升降齿轮16、18与空心桩体1对称侧焊接的纵向齿条19相啮合，升降齿轮16、18、传动件4中的传动轮5、17的轮轴均转动设置在支撑座(图中未示)中，各支撑座均设置在如图3的吊装桁架2的相应位置处。参见图1。

驱动机构3又由驱动电机及套装在其输出轴上的传动轮5(皮带轮或链轮)组成，传动件4是链条或皮带。参见图1。

在升降齿轮16、18上方的吊装桁架2上对称设置有与圆筒形桩体外表面上固定的齿条19相卡钩或脱开的固定器22，固定器呈L状，其一端与吊装桁架2通过螺栓锁固，其拐角处与吊装桁架2转动连接。参见图1。

固定器22呈L形锐角状，在固定器22一端的螺栓拔出后，该固定器22可沿其拐角处的转动连接点转出脱离与桩体1的钩挂，或转入并将其一端通过螺栓锁固实现与桩体的钩挂。

在与桩体外部纵向齿条19径向相错90度位置的吊装桁架对称侧各连接有一组或一组以上的限位轮20、21，限位轮的自由端的轮体与桩体1外周表面相滚动接触。参见图6。

吊装系统是现有技术，一般由卷绕轮25、驱动卷绕轮转动的驱动机构、缠绕于卷绕轮25上的钢丝绳6及转动设置在吊装桁架上的定滑轮7构成，卷绕轮25上的钢丝绳6的自由端绕过定滑轮7及定滑轮下方的一动滑轮8后与定滑轮7栓固，动滑轮8上的吊钩81与空心桩体1上端吊环9相钩挂。参见图1、图2。较佳地，请再参阅图9，每个桩1的吊装系统和升降机构的动力系统是共用的。由于吊装系统工作时间和升降系统的工作时间是独立的。因此，吊装系统的卷绕轮25和升降齿轮16同轴布置，卷绕轮25的轴与升降齿轮轴之间还安装有离合器26。当离合器26处于分离状态下，只有升降机构工作；当吊装系统工作时，离合器26处于接触状态下，升降齿轮16带动卷绕轮25工作，此时，升降机构已经通过滑道232与桩体1的齿条脱开(如图9中的虚线所示)，不影响桩体的垂直下放。其中，整个升降机构是安装在船体23上的滑道232上，所以其可以沿滑道232横向位移一段距离(如图9中箭头所示)，位移后可实现升降齿轮16、18与齿条19脱开或进入啮合状态。

吊装系统的作用是在插桩前将桩体沉放到海床表面。

充压系统由安装在船体上的压力泵10、连接在压力泵10上充压软管14、及串接在充压软管14进气口与压力泵10之间的压力表12、控制阀11、15、放空阀13构成。参见图1及图4。

中空的吊装桁架2底部设置有连接板201，连接板上开设有螺栓孔，吊装桁架通过连接螺栓202与船体甲板连接。

本实用新型的相关结构及工作原理进一步详述如下：

当需要插桩作业时，可先将固定器22一端的螺栓卸掉，此时L形固定器能沿其拐角处的转动点转出以脱离对齿条19的卡钩，然后通过吊装系统，将桩体由静止状态下放至海床表面。关闭并分离吊装系统，将升降机构沿滑道232移动，使升降齿轮16、18推入与齿条19啮合。此时，开启充压系统对桩体内部实施抽压，达到一定值后，关闭压力泵10、控制阀11、15，将充压软管14与桩体分离。以便保持其负压状态，以利于升降机构反向转动、实施插桩作业。整个过程参见图1、图2、图4和图5。

充压系统的工作过程是在正式进行拔桩作业前，先行开启控制阀11、15，开启放空阀13，使桩体内进气而由负压变为常压，然后开启压力泵10，对桩体内部进行充压，当压力达到设定值后，启动升降机构，升降齿轮16、18转动并与齿条19啮合，逐渐拨顶桩体从海床24中拔出，在桩体拔出过程中，由于桩体内腔压力对海床的推顶作用，促使桩体拔出时阻力减少、速度加快。当桩体接近拔出时，可关闭充压系统。当然当桩体达到一定压力值后，也可关闭充压系统。

本实用新型设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船的船体固定的方法，包括插桩作业和拔桩作业，其插桩作业步骤依次为插桩准备、吊装桩体、对桩体抽压、进行插桩；其拔桩作业步骤依次为拔桩准备，对桩体充压、进行拔桩、将桩体复位。参见图1、图2及图4、图5。

上述船体的固定方法，其具体步骤为：

插桩准备：将吊装系统的动滑轮8及吊钩81连接到吊环9上，转出固定器22，开启驱动电机3使钢丝绳6产生一定预紧力后关闭驱动电机，将升降机构沿船体23的滑道232移动，使升降齿轮16、18与桩体齿条分离，打开充压系统控制阀11。

吊装桩体：启动吊装系统缓慢下放桩体1，当桩体1不再下沉时关闭吊装系统，将升降机构沿船体23的滑道232反向移动，使升降齿轮16、18与桩体1齿条19咬合，将动滑轮8及吊钩81与吊环9分离。

对桩体抽压；连接充压系统与桩体1，启动压力泵10，抽出桩体1内空气使其负压，压力表显示到预定值(抽压预定值根据海床土的性质决定，一般情况下抽负压为-0.096Mpa)后开始插桩作业。

进行插桩：开启升降机构，在驱动电机驱动下，升降齿轮16、18带动桩体齿条往下运动，桩体缓慢进入海床24，当桩体承载力到达预定值后，关闭升降机构，关闭充压系统，关闭控制阀11，将桩体1与充压软管14分离。

拔桩准备：连接充压系统与桩体1，打开控制阀11，打开放空阀13使气体进入桩体1，当桩体1内由负压转为常压时关闭放空阀13，启动升降机构，升降齿轮带动船体23下降到水面后关闭升降机构。

对桩体充压：启动充压系统，压力泵10往桩1体内压入空气，当压力表12显示达到预定值(打压时的压力数值应视圆筒桩的承压能力而定，打压时候不能超过圆筒桩体额定承压压力的70％)后开始拔桩作业。

进行拔桩：启动升降机构，升降齿轮通过齿条带动桩体1往上运行，桩体1缓慢向上拔起，当桩体快到海床24水面时关闭充压系统。

桩体复位：继续提升桩体1，当桩体1达到设定位置时关闭升降机构，装上固定器22，分离桩体1与充压软管14。

在本实用新型实施插拔桩作业的过程中，船体是一直浮在水面上的，其吃水深度会随着桩体的插入和拔出而变化。由于船上的几个桩体可以同时进行插拔桩作业，遂保证了船体的稳定性。

以上所举仅为本实用新型示意性的部分实施例，并非用以限制本实用新型的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括在本专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，具有一作业船，其特征在于：在该作业船船体甲板上开设有供桩体插拔的贯穿孔，在贯穿孔上沿处的船体甲板上固定连接有一中空的吊装桁架，吊装桁架内吊放有竖直桩体，在桩体外表面对称侧纵向设置有齿条，与齿条相啮合的是驱动桩体纵向往复移动并致使桩体插入或拔出海床的升降机构。

2.根据权利要求1所述的设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，其特征在于，将桩体设置成具有下端开口的空心体，在桩体顶部设有与一充压系统相连通的进气孔，船体上开设的供相对应桩体插拔的贯穿孔为2至4个。

3.根据权利要求1或2所述的设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，其特征在于，升降机构固定在船体的滑道上，升降机构由驱动机构、与驱动机构连动的传动件、受传动件驱转的升降齿轮所组成，升降齿轮与空心桩体对称侧焊接的纵向齿条相啮合，升降齿轮、传动件中的各传动轮的轮轴均转动设置在支撑座中，各支撑座均设置在吊装桁架的相应位置处。

4.根据权利要求3所述的设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，其特征在于，驱动机构又由驱动电机及套装在其输出轴上的皮带轮或链轮组成，传动件是皮带或链条。

5.根据权利要求1所述的设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，其特征在于，在升降齿轮上方的吊装桁架上对称设置有与圆筒形桩体外表面上固定的齿条相卡钩或脱开的固定器，固定器呈L状，其一端与吊装桁架通过螺栓锁固，其拐角处与吊装桁架转动连接；吊装桁架的底部设有连接板，并通过连接螺栓与船体固定。

6.根据权利要求5所述的设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，其特征在于，固定器呈L形锐角状，在固定器一端的螺栓拔出后，该固定器能沿其拐角处的转动连接点转出脱离与桩体的钩挂，或转入并将其一端通过螺栓锁固实现与桩体的钩挂。

7.根据权利要求1所述的设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，其特征在于，在与桩体外部纵向齿条径向相错90度位置的吊装桁架对称侧各连接有一组或一组以上的限位轮，限位轮的自由端的轮体与桩体外周表面相滚动接触。

8.根据权利要求3所述的设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，其特征在于，所述吊装桁架上还设置有与升降机构共用同一驱动机构的吊装系统，吊装系统由卷绕轮、驱动卷绕轮转动的驱动机构、缠绕在卷绕轮上的钢丝绳及转动设置在吊装桁架上的定滑轮构成，卷绕轮上的钢丝绳的自由端绕过定滑轮及定滑轮下方的一动滑轮后与定滑轮栓固，动滑轮上的吊钩与空心桩体上端的吊环相钩挂或脱开；其中，所述升降齿轮与吊装系统的卷绕轮同轴，并设置有用以分离卷绕轮转动和升降齿轮转动的离合器。

9.根据权利要求2所述的设置有插拔桩装置的浅滩海区抢险作业船，其特征在于，充压系统由安装在船体上的压力泵、依次连接在压力泵上的控制阀、压力表、放空阀及充压软管构成，充压软管另一端通过桩体顶部进气孔处安装的控制阀与桩体的进气孔相连通。

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