海底管道运装艇的制作方法

本发明涉及海底管道布放装置技术领域，具体涉及将管道布放至海底的海底管道运装艇。

背景技术：

为了对海洋油气资源进行开发，需在海上设置各类钻井、采油平台以及油气资源的输送工具。目前，世界各国普遍采用海底管道作为海洋油气资源的主要输送方式。随着海洋石油和天然气勘探开发的发展，油气集输问题成为海上油气田开发研究的重要课题之一。但无论选用何种集输形式,海底管道均是其重要的组成部分，深水海底管道铺设施工是当前急需解决的关键技术。

传统的海底管道施工作业船由于受海面风浪影响，遇到台风等恶劣天气则必须中止作业，由此影响海底管道铺设作业进度，且由于受海面波浪影响，无法将管道精确布放至指定位置，安装精度低，尤其是深海管道，由于从水面到海底往往有数千米的深度差，受到海流的影响，其海底管道的定位精度大幅降低，深海进行管道铺设时，当管道接近安装位置时，目前通常是通过水下机器人进行观察和辅助作业，这不仅增加了作业成本，另一方面，水下机器人的脐带缆容易和吊绳缠绕，大为降低了海底管道铺设作业的运行可靠性。

技术实现要素：

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种海底管道运装艇，其能够实现管道从码头到施工海域的水下转运，以及在水下安装位置上方悬停状态下对管道的精确布放，作业安全可靠。

本发明的技术方案如下：

海底管道运装艇，包括由两个对称的流线形单体构成的潜水器载体，所述两个流线形单体之间通过连接框架连接；所述两个流线形单体的艉部分别安装纵向推进器；连接框架上安装垂向推进器，且垂向推进器在横向上位于两个流线形单体之间；所述两个流线形单体相对的一侧上均固装有可伸缩的斜撑机构，两个所述斜撑机构用于承载管道；连接框架上固接有纵向导轨，纵向导轨上设有可纵向移动的行走架，行走架上固设有横向导轨，横向导轨上设有可横向移动的吊车框架，吊车框架上装有绞车，绞车上缠绕有铠装缆，铠装缆的自由端固接有吊钩，吊钩用于与管道上的吊耳脱开或连接。

其进一步技术方案为：

所述斜撑机构包括斜置的油缸，油缸的缸体固定安装在流线形单体的外壁上，油缸的活塞杆与撑板固接，撑板的一端可转动地支撑在支座上，支座固定安装在流线形单体的外壁上。

所述行走架的两端均设有马达一和纵向导轨，行走架横跨设在两个纵向导轨上，马达一固定安装在行走架上，马达一的输出轴与齿轮一传动连接，纵向导轨上设有齿条一，齿轮一与齿条一啮合传动。

所述吊车框架上固定安装有马达二，马达二的输出轴与齿轮二传动连接，横向导轨上设有齿条二，齿条二与齿轮二啮合传动。

所述横向导轨设有两个，吊车框架的横向及纵向均可转动地支撑有齿轮二。

所述绞车由马达三驱动，绞车上固接有电滑环，电滑环与电子舱之间设有控制线缆，电子舱设在吊车框架内。

所述铠装缆的自由端固接有安装座，安装座上固装有电机，电机的输出轴上传动连接有齿轮三，齿轮三与齿轮四啮合传动，齿轮四可转动地支撑在安装座上，齿轮三及齿轮四分别固接有一个吊钩，两个吊钩的开口相对。

所述两个流线形单体的艏部、艉部均设有姿态调节机构，所述姿态调节机构包括高压气瓶和水罐，高压气瓶与水罐之间设有气体管路，水罐的上、下侧分别设有注水管和排水管，气体管路、注水管和排水管均设有控制阀。

所述行走架的前、后两端均设有可横向移动的吊车框架。

所述吊车框架的横向两侧均设有观察摄像机。

本发明的技术效果：

1、本发明通过双体结构设计，并在双体的相对侧均设置一套可伸缩的斜撑机构，使得双体的横向空间形成管道的搭载空间，在同样的耐压容积要求下，通过缩小流线形单体的壳体直径，可扩大搭载空间，具有搭载能力强的特点。

2、本发明通过可纵向移动的行走架、在行走架上可横向移动的吊车框架的设置以及对绞车上铠装缆缆长的控制，能够实现管道在纵向、横向以及垂向上三自由度的运动调节，从而使得管道可以达到作业范围内的任意位置，提高了管道布放的精确性。

3、本发明通过铠装缆代替传统的钢丝绳作为管道的起吊承载缆绳，可为吊钩提供电力和进行信号传输，实现了吊钩的智能化。

4、本发明的吊钩采用可张开、闭合的双吊钩，实现了水下无人实地操作下的自动脱钩与挂钩，操作更加安全，且适用性更广。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图3为本发明的左视结构示意图。

图4为图3中纵向导轨、行走架、横向导轨、吊车框架、绞车、吊钩的装配结构的放大图。

图5为图4中横向导轨、吊车框架、绞车、吊钩的装配结构的侧视图。

图6为图4中两个吊钩的装配结构的后视图。

图7为本发明所述姿态调节机构的主视结构示意图。

其中：1、流线形单体；101、人员进出舱口；2、连接框架；3、纵向推进器；4、垂向推进器；5、管道；6、纵向导轨；7、行走架；8、横向导轨；9、吊车框架；10、绞车；11、铠装缆；12、吊钩；13、吊耳；14、油缸；15、撑板；16、支座；17、马达一；18、齿轮一；19、齿条一；20、齿轮二；21、马达二；22、齿条二；23、马达三；24、电滑环；25、电子舱；26、安装座；27、电机；28、齿轮三；29、齿轮四；30、高压气瓶；31、水罐；311、注水管；312、排水管；32、气体管路；33、观察摄像机；34、排缆器。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2、图3，本发明包括由两个对称的流线形单体1构成的潜水器载体，两个流线形单体1之间通过连接框架2连接；两个流线形单体1的艉部分别安装纵向推进器3，连接框架2上安装垂向推进器4，且垂向推进器4在横向上位于两个流线形单体1之间，且优选在两个流线形单体1之间的纵向前、后两端均装有垂向推进器4，纵向推进器3用于本发明所述运装艇在水下航行时改变其方向和位置，垂向推进器4于本发明所述运装艇在水下航行时改变其深度，在两类推进器的共同作用下可使得本发明所述运装艇到达水下任意位置和保持任意方向；两个流线形单体1相对的一侧上均固装有可伸缩的斜撑机构，两个所述斜撑机构用于承载管道5，两个所述斜撑机构伸出时对管道5进行支撑，两个所述斜撑机构缩回时对管道5不再进行支撑，且两个斜撑机构缩回时二者之间的横向距离增大，所述横向距离足以使管道5通过并向下方布放；连接框架2上固接有纵向导轨6，纵向导轨6上设有可纵向移动的行走架7，行走架7上固设有横向导轨8，横向导轨8上设有可横向移动的吊车框架9，吊车框架9上装有绞车10，绞车10上缠绕有铠装缆11，铠装缆11的自由端固接有吊钩12，吊钩12用于与管道5上的吊耳13脱开或连接。流线形单体1优选采用圆柱形载人耐压壳体，且每个流线形单体1均设有两个人员进出舱口101。

所述斜撑机构包括斜置的油缸14，油缸14与水平面之间具有锐角夹角，油缸14的缸体固定安装在流线形单体1的外壁上，油缸14的活塞杆与撑板15固接，且油缸14的活塞杆与撑板15的固接端高于油缸14在流线形单体1上的安装端，撑板15的一端可转动地支撑在支座16上，图3中，撑板15的一端通过活页可转动地支撑在支座16上，撑板15可绕着与所述活页的铰接中心上、下翻转，支座16固定安装在流线形单体1的外壁上，且支座16优选布置在油缸14的上方，两个所述斜撑机构对称布置，当两个油缸14的活塞杆伸出时，两块撑板15向上翻转，并形成一个下端开口的“V”形支撑结构，管道15则支撑在所述下端开口的“V”形支撑结构内；当两个油缸14的活塞缸缩回时，两块撑板15均向下翻转，两块撑板15之间的横向距离构成管道5的下放通道。

见图3、图4、图5，所述行走架7的两端均设有马达一17和纵向导轨6，行走架7横跨设在两个纵向导轨6上，马达一17固定安装在行走架7上，马达一17的输出轴与齿轮一18传动连接，纵向导轨6上设有齿条一19，齿轮一18与齿条一19啮合传动，通过齿轮一18与齿条一19的啮合传动，实现行走架7在纵向导轨6上的纵向移动；所述吊车框架9上固定安装有马达二21，马达二21的输出轴与齿轮二20传动连接，横向导轨8上设有齿条二22，齿条二22与齿轮二20啮合传动，通过齿条二22与齿轮二20啮合传动，实现吊车框架9在横向导轨8上的横向移动，优选地，横向导轨8设有两个，吊车框架9的横向及纵向均可转动地支撑有齿轮二20。本发明在行走架7的前、后两端均设有可横向移动的吊车框架9，当然也可以沿着管道5的纵向设置多个可横向移动的吊车框架9，确保作业可靠。

见图4、图5，所述绞车10由马达三23驱动，绞车10的卷筒上固接有电滑环24，电滑环24与电子舱25之间设有控制线缆，电子舱25设在吊车框架9内。在绞车10的卷筒旋转过程中，通过电滑环24将铠装缆11的电力和信号传输到电子舱25。马达三23驱动绞车10，用于实现铠装缆11的布放与回收。为了确保铠装缆11在绞车10的卷筒上排列整齐、收放有序，在吊车框架9上海设有排缆器34，排缆器34通常采用滑块的螺杆，其为现有技术。

进一步地，本发明设置了可自动脱挂钩的吊钩，见图4、图6，所述铠装缆11的自由端固接有安装座26，安装座26上固装有电机27，电机27的输出轴上传动连接有齿轮三28，齿轮三28与齿轮四29啮合传动，齿轮四29可转动地支撑在安装座26上，齿轮三28及齿轮四29分别固接有一个吊钩12，两个吊钩12的开口相对，通过电机27的驱动和两个齿轮的对转，带动两个吊钩12张开或闭合，从而实现与管道5上的吊耳13的脱钩与挂钩。吊车框架9的横向两侧均设有观察摄像机33，用于辅助观察吊钩12与管道5上的吊耳13之间的位置关系。

为便于整个运装艇的姿态调整，本发明所述两个流线形单体1具有浮力调节功能，见图1、图7，即在所述两个流线形单体1的艏部、艉部均设有姿态调节机构，所述姿态调节机构包括高压气瓶30和水罐31，高压气瓶30与水罐31之间设有气体管路32，水罐31的上、下侧分别设有注水管311和排水管312，气体管路32、注水管311和排水管312均设有控制阀。实际作业过程中，打开排水管312和连通气体管路32，高压气瓶30中的高压气体排入水罐31，在排入气体的作用下，水罐31通过排水管312排水，从而实现本发明所述运装艇浮力的增加，而打开注水管311，关闭气体管路32和排水管312，水罐31内的气体会自动上浮通过上方的注水管311排出，也可以在水罐312顶部单独设置排气孔用于排气，水罐31内慢慢注满水，从而实现本发明所述运装艇浮力的减少。当流线形单体1艏部、艉部的所述姿态调节机构共同作业时，能够实现本发明所述运装艇整艇浮力的改变，从而实现本发明所述运装艇上浮或下潜；当流线形单体1艏部和艉部的所述姿态调节机构单独作业时，能够实现本发明所述运装艇整艇横倾姿态或纵倾姿态的改变。

驱动行走架7纵向移动的马达一17、驱动吊车框架9横向移动的马达二21、驱动绞车10转动的马达三23均采用液压马达，且三个马达的液压动力均通过脐带缆与本发明所述运装艇的液压系统提供，驱动两个吊钩12张开或闭合的电机27的电力由电子舱25提供，电子舱25还用于就近控制观察摄像机33，电子舱25将视频信号传输至两个流线形单体1内的操控中心。

本发明对管道5的运装及布放过程如下：

运装：高压气瓶30充满高压气体，水罐31充满空气，注水管311、排水管312和气体管路32均关闭，整个运装艇处于漂浮状态，将管道5从码头吊入两个流线形单体1之间，两个油缸14动作伸出，通过两块撑板15支撑管道5，整个运装艇水中重量接近零，运装艇在推进器作用下浸入水中，运装艇到达海底目标位置上方；

布放：当运装艇到达海底目标位置上方，通过马达三23驱动绞车10转动，使铠装缆11和吊钩12与管道5上的吊耳13位置相对应，通过电子舱25和流线形单体1内的操控中心控制吊钩12与吊耳13的位置到位，并通过电机27带动两个吊钩12闭合，实现与吊耳13的对接，然后，控制油缸14的活塞杆缩回，两块撑板15向下翻转直至完全脱离管道5，同时通过走架7的纵向移动和吊车框架9的横向移动，调节管道5的位置，管道5的位置调节到位后，通过马达三23驱动绞车10，实现对管道5的布放。当管道5接触海底目标位置后，通过所述姿态调节机构中的水罐31注水，减少整个运装艇的浮力，整个运装艇沉入海底，此时，铠装缆11处于松弛状态，通过电机27翻转，驱动两个吊钩12张开，则实现吊钩12与吊耳13的脱开，由此完成管道5的布放。

在整个运装艇返回至水面时，通过所述姿态调节机构中的高压气瓶31中高压气进入水罐31驱动水罐31排水，增加整个运装艇的浮力，确保整个运装艇处于水面漂浮状态，即可继续下一轮管道运装及布放作业。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。