CN203584490U - 海缆或软管埋设装置及施工船 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种海缆或软管埋设装置，它包括安装框架，安装框架下方设有在海底滑行的滑行撬靴，安装框架上还设有插入海底内的破土犁刀，安装框架上固定有潜水泵，潜水泵设有面向海底的喷水口，安装框架还与位于海底的压缆轮连接，破土犁刀、喷水口、压缆轮沿滑行撬靴滑行方向依次排列。本实用新型还提供一种连接有该海缆或软管埋设装置的施工船。该海缆或软管埋设装置及施工船，可快速有效地在海底埋设海缆或软管，为海上石油和海洋再生能源的开发提供了有效而经济的技术支持。

Description

海缆或软管埋设装置及施工船

技术领域

本实用新型涉及一种海缆或软管埋设装置。

本实用新型还涉及一种连接有该海缆或软管埋设装置的施工船。

背景技术

随着世界经济的发展、人口的激增和社会的进步，人类对能源的需求日益增长。而占地球表面积70％的海洋，集中了97％的水量，蕴藏着大量的能源，包括波浪能、潮汐能、海流能、温差能、盐差能等。海洋大量的可再生能源的开发利用是现在海洋工程能源开发的重点发展项目，海洋可再生能源转化能源的形式以电能为主，例如，海洋风力发电，风机将风能通过发电机转化为电能，电能需要通过电缆输送到海岛或者陆地上，才能供给人类使用。电缆一般都埋设到海底泥面以下，随着海洋可再生能源的开发，海缆的铺设将越来越多。

海缆主要用于长距离通讯网，通常用于远距离岛屿之间、跨海军事设施等较重要的场合。海缆敷设距离较通信电缆相比要短得多，主要用于陆岛之间、横越江河或港湾、从陆上连接钻井平台或钻井平台间的互相连接等，特别是现在迅猛发展的海洋风电，转化的电能需要通过海缆传输到岸上、海岛等应用地点。在一般情况下，应用海缆传输电能无疑要比同样长度的架空电缆昂贵，但用它往往比用小而孤立的发电站作地区性发电更经济，而且海缆被埋设到海底泥面以下，在运行过程中不会受到风浪流、船舶航运及拖网等海事活动的影响，安全可靠，因此海缆应用越来越广泛。

我国的海洋石油开发技术正在飞速发展，对海洋石油管道需求大大增加。在许多情况下，必须使用或优先考虑柔性管道，即软管。软管是一种具有一定高强度、高压力、耐腐蚀、耐结垢、摩阻系数小、保温性好、柔性好、寿命长特点的管线，软管由于管体柔软，长度可达数千米，安装快捷方便，大大降低了工人的劳动强度，缩短了施工周期，减少了钢管管材焊接费、探伤费、补口费、防腐费，与传统的钢制管道相比，软管最突出的优点是可以承受较大的变形。对于悬跨管线通常需要采用软管，而对于深海平台的立管如果采用软管可以避免大变形及涡激振引起的疲劳破坏。在边际油田开发中采用软管也存在一定的优势，尽管单位长度的造价要高一些，但它更易铺设和回收，可以降低综合成本。随着海洋石油的开发，软管的铺设应用更加广泛。

随着我国海上石油和海洋再生能源的开发的迅猛发展，海缆或软管的铺设也会随之发展，但海缆或软管具有一定的弹性和柔性，容易发生变形。如何更快更好地将海缆或软管从海面上的施工船上下放到海底开挖的深沟内进行埋设，提高铺设效率，这也是今后海缆或软管铺设的重点研究课题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种海缆或软管埋设装置及施工船，用于解决现有技术中缺少可方便快捷地铺设海缆或软管的埋设装置的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种海缆或软管埋设装置，它包括安装框架，安装框架下方设有在海底滑行的滑行撬靴，安装框架上还设有插入海底内的破土犁刀，安装框架上固定有潜水泵，潜水泵设有面向海底的喷水口，安装框架还与位于海底的压缆轮连接，破土犁刀、喷水口、压缆轮沿滑行撬靴滑行方向依次排列。

优选的，安装框架的上方设有与施工船连接的吊装吊耳。

优选的，安装框架靠近破土犁刀的一端设有与施工船连接的牵引吊耳。

优选的，安装框架上还固定有用于张紧海缆或软管的水下张紧器。进一步的优选，水下张紧器包括安装支架，安装支架内设有两根对称的张紧器履带，两根张紧器履带的对称面与位于两根张紧器履带之间的海缆或软管的轴线平面重合，张紧器履带内部设有多个沿张紧器履带传送方向排列的张紧辊，多个张紧辊将张紧器履带绷平，张紧辊在驱动系统的驱动下绕轴线转动，张紧辊转动带动张紧器履带沿位于两根张紧器履带之间的海缆或软管的轴线方向传送，两根张紧器履带之间的距离通过距离调节系统调节。更进一步的优选，驱动系统包括传动轴，张紧辊固定套在传动轴上，传动轴的轴线与张紧辊的轴线重合，传动轴与传动马达连接，传动马达驱动传动轴转动。再进一步的优选，距离调节系统包括轴承和推动油缸，轴承的内圈固定套在传动轴伸出张紧辊的两端，轴承的外圈、安装支架分别与推动油缸的缸体和伸缩杆固定连接，推动油缸的伸缩杆的伸缩方向与两根张紧器履带的对称面垂直，推动油缸的伸缩杆缩回时，张紧器履带与海缆或软管分开。

优选的，破土犁刀包括与安装框架固定连接的犁刀安装架和与犁刀安装架连接的犁刀主体，犁刀安装架沿离海底不同的高度设有多个调整螺栓孔，调整螺栓孔与调整螺栓配合，调整螺栓将犁刀主体与犁刀安装架固定连接。

优选的，潜水泵为一台大流量低扬程的泵。

优选的，安装框架上还设有测量海底深度的声纳系统。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型还提供一种施工船，施工船下方连接有上述海缆或软管埋设装置；施工船上还设有设备控制系统，设备控制系统通过脐带缆与海缆或软管埋设装置连接；脐带缆绕在脐带缆卷盘上，脐带缆卷盘的端面外部中心设有旋转滑环，脐带缆绕在脐带缆卷盘上的一端与海缆或软管埋设装置连接，脐带缆的另一端穿过脐带缆卷盘的中心与旋转滑环连接，旋转滑环再通过脐带缆与设备控制系统连接。

如上所述，本实用新型海缆或软管埋设装置及施工船，具有以下有益效果：

该海缆或软管埋设装置及施工船主要应用在埋设海缆或软管等柔性管线上，主要目的就是在海底泥土中开挖一定深度的深沟，将海缆或软管埋在沟中，保护海缆或软管不受海底暗流、抛锚拖网等海事活动的影响；采用该海缆或软管埋设装置及施工船，可快速有效地在海底埋设海缆或软管，为海上石油和海洋再生能源的开发提供了有效而经济的技术支持。

附图说明

图1显示为本实用新型海缆或软管埋设装置的结构示意图。

图2显示为图1所示的海缆或软管埋设装置的俯视图。

图3a显示为图1所示的海缆或软管埋设装置的水下张紧器的一种具体实施方式中将海缆或软管张紧时的结构示意图。

图3b显示为图3a所示的海缆或软管埋设装置的水下张紧器的A-A向的结构示意图。

图4a显示为图3a所示的海缆或软管埋设装置的水下张紧器将海缆或软管松开时的结构示意图。

图4b显示为图4a所示的海缆或软管埋设装置的水下张紧器的B-B向的结构示意图。

图5a显示为图1所示的海缆或软管埋设装置的破土犁刀的一种具体实施方式的结构示意图。

图5b显示为图5a所示的海缆或软管埋设装置的破土犁刀的右视图。

图6显示为本实用新型连接有海缆或软管埋设装置的施工船的结构示意图。

图7显示为图6所示的连接有海缆或软管埋设装置的施工船的脐带缆卷盘的结构示意图。

元件标号说明

1    安装框架

101  吊装吊耳

102  牵引吊耳

2    滑行撬靴

3    破土犁刀

31   犁刀安装架

32   犁刀主体

33   调整螺栓孔

34   调整螺栓

4    潜水泵

5    压缆轮

6    潜水泵安装底座

7    水下张紧器

71   安装支架

72   张紧器履带

73   张紧辊

74   传动轴

75   传动马达

76   轴承

77   推动油缸

8    海缆或软管

9    平衡配重

10   声纳系统

11   海缆或软管托盘

12   退扭架

13   第一导向架

14   水上张紧器

15   托缆架

16   第二导向架

17   控制间

18   脐带缆

19   脐带缆卷盘

191  旋转滑环

20   门架

21   牵拉绳

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1至图2所示，本实用新型提供一种海缆或软管埋设装置，它包括安装框架1，安装框架1下方设有在海底滑行的滑行撬靴2，安装框架1上还设有插入海底内的破土犁刀3，安装框架1上固定有潜水泵4，潜水泵4设有面向海底的喷水口41，安装框架1还与位于海底的压缆轮5连接，破土犁刀3、喷水口41、压缆轮5沿滑行撬靴2滑行方向依次排列。

该海缆或软管埋设装置在外力的牵拉下通过滑行撬靴2在泥面上滑行，破土犁刀3破开海底的泥土，形成海沟，潜水泵4的出口管路经过变径，提高了水的流速，高流速水流从喷水口41喷出，将泥土向海沟两边随水流翻开，形成用于埋设海缆或软管8的深沟，压缆轮5依靠自身重力不断将位于压缆轮5下方的海缆或软管8压落进深沟内，最后在海底水流的作用下浮泥逐渐回填到深沟中，将海缆或软管8填埋。

该海缆或软管埋设装置的所有设备都位于滑行撬靴2上，便于吊装下水和水下牵拉前进，同时滑行撬靴2与海底泥面接触面积比较大，可防止该埋设装置深陷海底淤泥中。

潜水泵4可采用一台大流量低扬程的泵经过分流变径，提高水的流速，提升水流的破土能力，潜水泵4仅采用单台泵可降低潜水泵4的控制难度，减少与潜水泵4连接的脐带缆18内的电缆的数量。潜水泵4通过潜水泵安装底座6安装在安装框架1上。

安装框架1的上方设有与施工船连接的吊装吊耳101。该海缆或软管埋设装置通过安装框架1的上方的吊装吊耳101与施工船上的门架20连接，施工船通过门架20吊装该埋设装置，将该埋设装置放入海中或提出海面。

安装框架1靠近破土犁刀3的一端设有与施工船连接的牵引吊耳102。安装框架1的牵引吊耳102通过牵拉绳21与施工船连接，当施工船向前移动时，牵拉绳21拉着该海缆或软管埋设装置在海底滑动。

安装框架1上还固定有保持安装框架1平衡的平衡配重9。安装框架1上固定有多种部件，该平衡配重9用于平衡整个安装框架1，使安装框架1的整体受力均匀，使该海缆或软管埋设装置对海底的压力平衡，便于该埋设装置在海底滑动。

安装框架1上还设有测量海底深度的声纳系统10。声纳系统10主要用于测量被潜水泵4的水流冲出的海沟内外的水深，通过海沟内外的水深差值得到海沟的深度。声纳系统10除了安装框架1上的测量单元，还包括位于施工船上的信号采集及处理单元，测量单元测量到的数据传输至信号采集及处理单元，供工作人员使用和参考。

安装框架1上还固定有用于张紧海缆或软管8的水下张紧器7。海缆或者软管8虽然进行矫直、消除应力后再下水，但是由于海缆和软管8具有一定的柔性和弹性，到水下穿过海缆或软管埋设装置后会再次产生变形，而且海缆或软管8的直径相对较小，需要在外力作用下输送到海沟内，因此需要在海缆或软管埋设装置上安装水下张紧器7，起到舒展拉直海缆或软管8的作用，并且在海缆或软管8埋设过程中，起到不断向海沟内输送海缆或软管8的作用，使压缆轮5依靠自重不断将海缆或软管8压落进深沟中。

水下张紧器7的一种具体结构如图3a至图4b所示。水下张紧器7包括安装支架71，安装支架71内设有两根对称的张紧器履带72，两根张紧器履带72的对称面与位于两根张紧器履带72之间的海缆或软管8的轴线平面重合，张紧器履带72内部设有多个沿张紧器履带72传送方向排列的张紧辊73，多个张紧辊73将张紧器履带72绷平，张紧辊73在驱动系统的驱动下绕轴线转动，张紧辊73转动带动张紧器履带72沿位于两根张紧器履带72之间的海缆或软管8的轴线方向传送，两根张紧器履带72之间的距离通过距离调节系统调节。张紧器履带72可由多个履带板和履带销组成。

驱动系统包括传动轴74，张紧辊73固定套在传动轴74上，传动轴74的轴线与张紧辊73的轴线重合，传动轴74与传动马达75连接，传动马达75驱动传动轴74转动。

距离调节系统包括轴承76和推动油缸77，轴承76的内圈固定套在传动轴74伸出张紧辊73的两端，轴承76的外圈、安装支架71分别与推动油缸77的缸体和伸缩杆固定连接，推动油缸77的伸缩杆的伸缩方向与两根张紧器履带72的对称面垂直，推动油缸77的伸缩杆缩回时，张紧器履带72与海缆或软管8分开。

如图3a至图3b所示为水下张紧器7将海缆或软管8张紧的状态，此时海缆或软管8夹在两根张紧器履带72之间，两根张紧器履带72起到舒展拉直海缆或软管8的作用，当张紧辊73绕轴线转动时，带动张紧器履带72传送，从而带动海缆或软管8不断向海沟内传送。

如图4a至图4b所示为水下张紧器7将海缆或软管8松开的状态。当需要将海缆或软管8松开时，推动油缸77的伸缩杆缩回，两根张紧器履带72之间的距离变大，海缆或软管8被松开；当需要将海缆或软管8张紧时，推动油缸77的伸缩杆伸出，两根张紧器履带72之间的距离变小，海缆或软管8被张紧。

破土犁刀3的一种具体结构如图5a至图5b所示。破土犁刀3包括与安装框架1固定连接的犁刀安装架31和与犁刀安装架31连接的犁刀主体32，犁刀安装架31沿离海底不同的高度设有多个调整螺栓孔33，调整螺栓孔33与调整螺栓34配合，调整螺栓34将犁刀主体32与犁刀安装架31固定连接。通过将调整螺栓34与不同高度的调整螺栓孔33配合，可调节犁刀主体32的高度，这样可调节破土犁刀3破开的海沟的深度。

如图6所示，本实用新型还提供一种施工船，该施工船下方连接有如上所述的海缆或软管埋设装置；施工船上设有海缆或软管托盘11，海缆或软管托盘11上的海缆或软管8通过导向装置延伸至海缆或软管埋设装置，海缆或软管8压在压缆轮5下方；施工船上还设有设备控制系统，设备控制系统通过脐带缆18与海缆或软管埋设装置连接；施工船上还设有门架20，门架20从安装框架1上方与安装框架1连接；施工船上还设有牵拉绳21，牵拉绳21从安装框架1靠近破土犁刀3的一端与安装框架1连接。

施工船上的门架20从海缆或软管埋设装置上方吊装该埋设装置，将该埋设装置放入海中或提出海面；施工船通过牵拉绳21与海缆或软管埋设装置连接，当施工船向前移动时，牵拉绳21拉着该埋设装置在海底滑动。

导向装置包括退扭架12、第一导向架13、水上张紧器14、多个托缆架15、第二导向架16，海缆或软管托盘11上的海缆或软管8依次通过退扭架12、第一导向架13、水上张紧器14、多个托缆架15、第二导向架16延伸至海缆或软管埋设装置。退扭架12用于海缆或软管8的退扭；第一导向架13用于将退扭架12上的海缆或软管8导向至水上张紧器14；水上张紧器14的结构同水下张紧器7，用于海缆或软管8的张紧和传输；多个托缆架15从海缆或软管8的下方托住海缆或软管8；第二导向架16位于施工船的船头，将海缆或软管8从船甲板上导向至海中，最后与海缆或软管埋设装置连接。

如图7所示，脐带缆18通过脐带缆卷盘19后与海缆或软管埋设装置连接，脐带缆卷盘19的端面外部中心设有旋转滑环191，脐带缆18绕在脐带缆卷盘19上，脐带缆18的绕在脐带缆卷盘19上的一端与海缆或软管埋设装置连接，脐带缆18的另一端穿过脐带缆卷盘19的中心与旋转滑环191连接，旋转滑环191再通过脐带缆18与设备控制系统连接。脐带缆卷盘19与设备控制系统之间的脐带缆18长度保持不变，脐带缆卷盘19可根据海缆或软管埋设装置与施工船之间的距离变化，随时释放或缩短海缆或软管埋设装置与脐带缆卷盘19之间的脐带缆18的长度。

施工船舶上的设备控制系统主要包括潜水泵4的电机控制柜和水下张紧器7的推动油缸77的液压站、传动马达75的控制设备、声纳系统10的信号采集及处理单元，设备控制系统都安装在施工船上的控制间17内。与潜水泵4电机和传动马达75连接的电缆、与声纳系统10连接的信号缆、与推动油缸77连接的液压油管等组成脐带缆18，脐带缆18缠绕在脐带缆卷盘19上。脐带缆18从脐带缆卷盘19的中心接出的一端，连接至控制间17里面，分别连接潜水泵4的电机控制柜、传动马达75的控制设备、声纳系统10的信号采集及处理单元和推动油缸77的液压站，脐带缆18与设备控制系统之间通过旋转滑环191连接，旋转滑环191在旋转状态下能够连续输出动力电、信号和高压液压油。

海缆或软管埋设装置连接好脐带缆18和海缆或软管8后，在施工船的尾部，利用门架20吊装海缆或软管埋设装置下水，脐带缆18和海缆或软管8同时释放跟随一起下水。在海缆或软管埋设装置的自重的作用下，破土犁刀3进入海底泥土中，海缆或软管埋设装置在施工船的牵引下，破土犁刀3破开海底泥土，形成海沟，开启潜水泵4后，高流速水流将破开的海沟内的泥土向海沟两边随水流翻开，形成埋设海缆或软管8的深沟，海缆或软管8通过水下张紧器7不断下放至深沟内，通过压缆轮5依靠自重将海缆或软管8压落进深沟内，在海底水流的作用下，浮泥逐渐回填到深沟内，将海缆或软管8填埋。

综上所述，本实用新型海缆或软管埋设装置及施工船主要应用在埋设海缆或软管等柔性管线上，主要目的就是在海底泥土中开挖一定深度的深沟，将海缆或软管埋在沟中，保护海缆或软管不受海底暗流、抛锚拖网等海事活动的影响；采用该海缆或软管埋设装置及施工船，可快速有效地在海底埋设海缆或软管，为海上石油和海洋再生能源的开发提供了有效而经济的技术支持。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种海缆或软管埋设装置，其特征在于：它包括安装框架，所述安装框架下方设有在海底滑行的滑行撬靴，所述安装框架上还设有插入海底内的破土犁刀，所述安装框架上固定有潜水泵，所述潜水泵设有面向海底的喷水口，所述安装框架还与位于海底的压缆轮连接，所述破土犁刀、喷水口、压缆轮沿所述滑行撬靴滑行方向依次排列。

2.根据权利要求1所述的海缆或软管埋设装置，其特征在于：所述安装框架的上方设有与施工船连接的吊装吊耳。

3.根据权利要求1所述的海缆或软管埋设装置，其特征在于：所述安装框架靠近所述破土犁刀的一端设有与施工船连接的牵引吊耳。

4.根据权利要求1所述的海缆或软管埋设装置，其特征在于：所述安装框架上还固定有用于张紧海缆或软管的水下张紧器。

5.根据权利要求4所述的海缆或软管埋设装置，其特征在于：所述水下张紧器包括安装支架，所述安装支架内设有两根对称的张紧器履带，所述两根张紧器履带的对称面与位于两根张紧器履带之间的海缆或软管的轴线平面重合，所述张紧器履带内部设有多个沿所述张紧器履带传送方向排列的张紧辊，所述多个张紧辊将所述张紧器履带绷平，所述张紧辊在驱动系统的驱动下绕轴线转动，所述张紧辊转动带动所述张紧器履带沿位于两根张紧器履带之间的海缆或软管的轴线方向传送，所述两根张紧器履带之间的距离通过距离调节系统调节。

6.根据权利要求5所述的海缆或软管埋设装置，其特征在于：所述驱动系统包括传动轴，所述张紧辊固定套在所述传动轴上，所述传动轴的轴线与所述张紧辊的轴线重合，所述传动轴与传动马达连接，所述传动马达驱动所述传动轴转动。

7.根据权利要求6所述的海缆或软管埋设装置，其特征在于：所述距离调节系统包括轴承和推动油缸，所述轴承的内圈固定套在所述传动轴伸出张紧辊的两端，所述轴承的外圈、安装支架分别与所述推动油缸的缸体和伸缩杆固定连接，所述推动油缸的伸缩杆的伸缩方向与所述两根张紧器履带的对称面垂直，所述推动油缸的伸缩杆缩回时，所述张紧器履带与所述海缆或软管分开。

8.根据权利要求1所述的海缆或软管埋设装置，其特征在于：所述破土犁刀包括与所述安装框架固定连接的犁刀安装架和与所述犁刀安装架连接的犁刀主体，所述犁刀安装架沿离海底不同的高度设有多个调整螺栓孔，所述调整螺栓孔与调整螺栓配合，所述调整螺栓将所述犁刀主体与所述犁刀安装架固定连接。

9.根据权利要求1所述的海缆或软管埋设装置，其特征在于：所述潜水泵为一台大流量低扬程的泵。

10.根据权利要求1所述的海缆或软管埋设装置，其特征在于：所述安装框架上还设有测量海底深度的声纳系统。

11.一种施工船，其特征在于：所述施工船下方连接有权利要求1至10任一项所述海缆或软管埋设装置；所述施工船上还设有设备控制系统，所述设备控制系统通过脐带缆与所述海缆或软管埋设装置连接；所述脐带缆绕在所述脐带缆卷盘上，所述脐带缆卷盘的端面外部中心设有旋转滑环，所述脐带缆绕在所述脐带缆卷盘上的一端与所述海缆或软管埋设装置连接，所述脐带缆的另一端穿过所述脐带缆卷盘的中心与所述旋转滑环连接，所述旋转滑环再通过所述脐带缆与所述设备控制系统连接。

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