CN212336126U - 一种岩基海床铺缆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩基海床铺缆装置，包括机体、螺旋桨推进器、导缆管道、钻土机构、行走机构、控制系统，螺旋桨推进器在机体长度方向相对两侧分别至少安装有一个，导缆管道沿所述机体长度方向从顶部至底部斜向下穿设于机体中，钻土机构穿设安装于机体的前部，行走机构安装于机体的底部，控制系统安装于机体上，螺旋桨推进器、钻土机构、行走机构分别与控制系统信号连接。本实用新型的优点是：通过钻土机构与其他部件的结合，本装置实现了针对岩基海床的开槽作业，并可同步实现海底电缆的铺设作业，可以满足铺设海底电缆的要求并能够安全有效地保护海底电缆，防止海底电缆的破损，结构合理，生产制造容易，作业效率高。

Description

一种岩基海床铺缆装置

技术领域

本实用新型涉及海底电缆铺设作业，尤其是涉及一种岩基海床铺缆装置。

背景技术

海底电缆是用绝缘材料包裹的电缆，铺设在海底，用于传输电话和互联网信号。海底电缆铺设工程被世界各国公认为最复杂困难的大型工程之一，从环境探测、海洋物理调查、以及电缆的设计、制造和安装，都应用极其复杂的技术。海底电缆铺设方法主要有2种：埋设和敷设。

水力喷射式埋设是目前铺设海底电缆最常用的方法之一，埋设设备的底部有几排喷水孔，平行分布于两侧，作业时，每个孔同时向海底喷射出高压水柱，将海底泥沙冲开，形成海缆沟；设备上部有一导缆孔，用来引导电缆到海缆沟底部，由海流将海缆沟自动填平，埋设设备由施工船拖曳前进，并通过工作电缆发出各种指令。敷设方法一般没有水下工作设备，靠海缆自重敷设在海底表面。

受台湾海峡特殊地形地质等因素的影响，福建近海海域存在同一区域地质条件差异较大和局部存在暗礁与岩滩的特点，称为岩基海床，这种海床具有覆盖层厚度及组成变化大，基岩埋深及风化程度变化大的复杂地质特点。水力喷射式埋设方法只适用于柔软的海底土床，对于这种地质特点复杂的岩基海床，仅依靠水力喷射式埋设是无法有效的在岩基海床上铺设海底电缆的。而敷设只是简单地将海缆铺设在海床上，海流的反复冲刷会导致海缆保护层磨损、变形、振动，甚至引发海缆绝缘击穿等严重故障。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种岩基海床铺缆装置，解决现有铺设海底电缆不到位而造成海缆破损的问题，适用于岩基海床的电缆铺设，满足要求。

技术方案：一种岩基海床铺缆装置，包括机体、螺旋桨推进器、导缆管道、钻土机构、行走机构、控制系统，所述螺旋桨推进器在所述机体长度方向相对两侧分别至少安装有一个，所述导缆管道沿所述机体长度方向从顶部至底部斜向下穿设于所述机体中，所述钻土机构穿设安装于所述机体的前部，所述行走机构安装于所述机体的底部，所述控制系统安装于所述机体上，所述螺旋桨推进器、所述钻土机构、所述行走机构分别与所述控制系统信号连接。

进一步的，所述钻土机构包括液压缸、电机、法兰盘、钻头，所述液压缸自上而下竖直穿设于所述机体中并与其固定，使所述液压缸的活塞杆朝下，所述电机通过所述法兰盘与所述活塞杆连接，所述电机的电机轴朝下，所述钻头朝下并与所述电机轴连接，所述液压缸、所述电机分别与所述控制系统信号连接。

最佳的，所述钻头为PDC钻头。

进一步的，所述法兰盘包括筒体、盘体，所述筒体竖直放置于所述盘体一侧面的中部并与其一体成型连接，所述活塞杆插入所述筒体中并通过多个螺栓与所述筒体的内周面固定，所述电机的机体通过多个螺栓与所述盘体的另一侧面固定。

进一步的，所述控制系统包括前置滤波器、数字信号处理器、输出滤波器、第一压力传感器、第二压力传感器、深度传感器，所述前置滤波器、所述数字信号处理器、所述输出滤波器集成安装在所述机体上部，所述前置滤波器、输出滤波器分别与所述数字信号处理器信号连接，所述螺旋桨推进器、所述钻土机构、所述行走机构分别与所述输出滤波器信号连接，所述第一压力传感器、所述深度传感器分别安装于所述钻土机构上并与所述前置滤波器信号连接，所述第二压力传感器安装于所述行走机构上并与所述前置滤波器信号连接。

进一步的，所述行走机构包括履带轮、连接桥、动力源，所述履带轮相对平行间隔设有两个并通过所述连接桥连接，所述动力源安装于所述连接桥上，两个所述履带轮分别与所述动力源连接，所述连接桥的上部设有圆形凸块，所述机体的底部对应设有圆形孔，所述凸块插入所述圆形孔中并与所述机体的底部固定，使两个所述履带轮在所述机体底部位于其长度方向相对两侧，所述动力源与所述控制系统信号连接。

最佳的，所述机体为长方体结构，所述机体头部的端面为外凸的弧形面。

最佳的，所述机体为实心结构或空心结构。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点是：通过钻土机构与其他部件的结合，本装置实现了针对岩基海床的开槽作业，并可同步实现海底电缆的铺设作业，可以满足铺设海底电缆的要求并能够安全有效地保护海底电缆，防止海底电缆的破损，结构合理、安全，生产制造容易，使用方便，作业效率高。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构透视示意图；

图2为本实用新型去除行走机构的立体结构示意图；

图3为行走机构的立体结构示意图；

图4为行走机构的俯视图；

图5为本实用新型的主视图；

图6为本实用新型的俯视图；

图7为本实用新型的左视图；

图8为钻土机构的结构示意图；

图9本发电控制系统的接线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

一种岩基海床铺缆装置，如图1～8所示，包括机体1、螺旋桨推进器2、导缆管道3、钻土机构4、行走机构5、控制系统6。

机体1为长方体结构，机体1头部的端面为外凸的弧形面，弧形曲面设计能够有效的减小海水的阻力，机体1可为实心或空心的钢体结构，螺旋桨推进器2在机体1长度方向相对两侧分别至少安装有一个，竖直固定于机体1的外侧面上，螺旋桨推进器2为现有设备，为本装置提供动力对使本装置进行上浮和下潜，导缆管道3沿机体1长度方向从顶部至底部斜向下穿设于机体1中。导缆管道3具有一定弧度，导缆管道3的进缆口放置在机体1顶部中间靠前的位置，出缆口放置在机体1底部中间靠后的位置，用来引导海底电缆的铺设。

钻土机构4穿设安装于机体1的前部，钻土机构4包括液压缸41、电机42、法兰盘43、钻头44，钻头44为PDC钻头，液压缸41自上而下竖直穿设于机体1中并与其固定，使液压缸41的活塞杆朝下，电机42通过法兰盘43与活塞杆连接，法兰盘43包括筒体、盘体，筒体竖直放置于盘体一侧面的中部并与其一体成型连接，活塞杆插入筒体中并通过多个螺栓与筒体的内周面固定，电机42的机体通过多个螺栓与盘体的另一侧面固定，电机42的电机轴朝下，钻头44朝下并与电机轴连接，钻头44的中心点与导缆管道3出缆口的中心点的连线与机体1的长边平行。

液压缸41的作用为上下调整钻头44的位置，电机42给钻头44提供动力进行旋转钻土，钻头44能够在岩基海床上钻出一条适宜铺设海底电缆的沟槽。

行走机构5安装于机体1的底部，行走机构5包括履带轮51、连接桥52、动力源53，履带轮51相对平行间隔设有两个并通过连接桥52连接，动力源53安装于连接桥52上，两个履带轮51分别与动力源53连接，连接桥52的上部设有圆形凸块521，机体1的底部对应设有圆形孔，凸块521插入圆形孔中并与机体1的底部固定，使两个履带轮51在机体1底部位于其长度方向相对两侧。

由于海底地形的复杂性，使用履带式底盘更易于在海底移动。

控制系统6安装于机体1上，如图9所示，控制系统6包括前置滤波器61、数字信号处理器62、输出滤波器63、第一压力传感器64、第二压力传感器65、深度传感器66，前置滤波器61、数字信号处理器62、输出滤波器63集成安装在机体1上部，前置滤波器61、输出滤波器63分别与数字信号处理器62信号连接，螺旋桨推进器2、液压缸41、电机42、动力源53分别与输出滤波器63信号连接，第一压力传感器64安装于钻头44的头部，深度传感器66安装于钻头44的侧边，第一压力传感器64、深度传感器66分别安装于与前置滤波器61信号连接，第二压力传感器65安装于其中一个上履带轮51并与前置滤波器61信号连接。

上述的岩基海床铺缆装置的铺设方法，包括以下步骤：

步骤一：将海底电缆的起始端放入导缆管道3中，用起重机将本装置缓慢放入海水中并同步下放海底电缆；

步骤二：通过现有工作船上的船载主控系统7发出指令信号给前置滤波器61，经过数字信号处理器62处理后，由输出滤波器63发出指令给螺旋桨推进器2，触发螺旋桨推进器2反转使本装置的下潜；

步骤三：履带轮51接触海床后，通过第二压力传感器65判别本装置已触及海底，发出感应信号给前置滤波器61并由数字信号处理器62进行信息处理，然后通过输出滤波器63发出停止工作的信号给螺旋桨推进器2，使螺旋桨推进器2停止转动；

步骤四：控制系统6发出信号给液压缸41，液压缸41收到信号后缓慢向下伸出活塞杆，使电机42、法兰盘43、钻头44放下，通过钻头44头部的第一压力传感器64感知海底与钻头44之间的距离，当钻头44触及海底时，钻头头部的第一压力传感器64发出信号反馈给控制系统6，控制系统6收到信号后，发出指令给船载主控系统7，船载主控系统7对电机42进行供电，电机42收到信号后开始旋转钻头44进行深度方向的钻土作业；

步骤五：当钻土深度达到设定要求后，深度传感器66再次发出信号反馈给控制系统6，控制系统6发出信号停止液压缸41向下伸出动作，使钻头44在海床里的位置保持不变；

步骤六：控制系统6反馈信号给船载主控系统7，对动力源53进行供电，使两个履带轮51开始在海床上前进，带动整个装置前移，使钻土机构4进行长度方向的钻槽作业；

步骤七：当钻土机构4根据设定在海底钻出一条沟槽后，船上工作人员开始同步下放海底电缆，海底电缆通过导缆管道3直接落入沟槽中，钻槽与海底电缆下方同步进行；

步骤八：当海底电缆下放铺设完毕后，船载主控系统7发出指令给控制系统6，控制系统6再放出信号，首先控制动力源53使两个履带轮51停止前进，然后控制电机42停止旋转，钻头44钻土作业停止，之后控制液压缸41的活塞杆动作上移至与海底分离，使电机42、法兰盘43、钻头44收起，最后控制螺旋桨推进器2正旋使装置浮出海面，再由起重机将装置调到船上。

岩基海床介于淤泥和岩石状态，这种状态是最复杂的，也是福建海域最常见的，本装置的目的就是在岩基海床上成功地铺设海底电缆，通过液压缸调整PDC钻头的位置，使其以合适的角度对准海床进行钻土，钻出的海缆沟正好用于铺设海底电缆，同时钻出的海土会随流动的海水重新铺设在海底电缆上，起到保护海底电缆的作用。

本装置在正常工作时可以像其他铺缆装置一样进行铺缆工作，当碰到岩基海床这样的恶劣的海底状况，更能突显它的优势。通过钻土机构与其他部件的结合，本装置实现了针对岩基海床的开槽作业，并可同步实现海底电缆的铺设作业，可以满足铺设海底电缆的要求并能够安全有效地保护海底电缆，防止海底电缆的破损，结构合理、安全，生产制造容易，使用方便，作业效率高。

Claims (8)

1.一种岩基海床铺缆装置，其特征在于：包括机体(1)、螺旋桨推进器(2)、导缆管道(3)、钻土机构(4)、行走机构(5)、控制系统(6)，所述螺旋桨推进器(2)在所述机体(1)长度方向相对两侧分别至少安装有一个，所述导缆管道(3)沿所述机体(1)长度方向从顶部至底部斜向下穿设于所述机体(1)中，所述钻土机构(4)穿设安装于所述机体(1)的前部，所述行走机构(5)安装于所述机体(1)的底部，所述控制系统(6)安装于所述机体(1)上，所述螺旋桨推进器(2)、所述钻土机构(4)、所述行走机构(5)分别与所述控制系统(6)信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种岩基海床铺缆装置，其特征在于：所述钻土机构(4)包括液压缸(41)、电机(42)、法兰盘(43)、钻头(44)，所述液压缸(41)自上而下竖直穿设于所述机体(1)中并与其固定，使所述液压缸(41)的活塞杆朝下，所述电机(42)通过所述法兰盘(43)与所述活塞杆连接，所述电机(42)的电机轴朝下，所述钻头(44)朝下并与所述电机轴连接，所述液压缸(41)、所述电机(42)分别与所述控制系统(6)信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种岩基海床铺缆装置，其特征在于：所述钻头(44)为PDC钻头。

4.根据权利要求2所述的一种岩基海床铺缆装置，其特征在于：所述法兰盘(43)包括筒体、盘体，所述筒体竖直放置于所述盘体一侧面的中部并与其一体成型连接，所述活塞杆插入所述筒体中并通过多个螺栓与所述筒体的内周面固定，所述电机(42)的机体通过多个螺栓与所述盘体的另一侧面固定。

5.根据权利要求1所述的一种岩基海床铺缆装置，其特征在于：所述控制系统(6)包括前置滤波器(61)、数字信号处理器(62)、输出滤波器(63)、第一压力传感器(64)、第二压力传感器(65)、深度传感器(66)，所述前置滤波器(61)、所述数字信号处理器(62)、所述输出滤波器(63)集成安装在所述机体(1)上部，所述前置滤波器(61)、输出滤波器(63)分别与所述数字信号处理器(62)信号连接，所述螺旋桨推进器(2)、所述钻土机构(4)、所述行走机构(5)分别与所述输出滤波器(63)信号连接，所述第一压力传感器(64)、所述深度传感器(66)分别安装于所述钻土机构(4)上并与所述前置滤波器(61)信号连接，所述第二压力传感器(65)安装于所述行走机构(5)上并与所述前置滤波器(61)信号连接。

6.根据权利要求1所述的一种岩基海床铺缆装置，其特征在于：所述行走机构(5) 包括履带轮(51)、连接桥(52)、动力源(53)，所述履带轮(51)相对平行间隔设有两个并通过所述连接桥(52)连接，所述动力源(53)安装于所述连接桥(52)上，两个所述履带轮(51)分别与所述动力源(53)连接，所述连接桥(52)的上部设有圆形凸块(521)，所述机体(1)的底部对应设有圆形孔，所述凸块(521)插入所述圆形孔中并与所述机体(1)的底部固定，使两个所述履带轮(51)在所述机体(1)底部位于其长度方向相对两侧，所述动力源(53)与所述控制系统(6)信号连接。

7.根据权利要求1所述的一种岩基海床铺缆装置，其特征在于：所述机体(1)为长方体结构，所述机体(1)头部的端面为外凸的弧形面。

8.根据权利要求1或7所述的一种岩基海床铺缆装置，其特征在于：所述机体(1)为实心结构或空心结构。

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