海管维修提管架的制作方法

本发明涉及海管维修技术领域，尤其涉及一种海管维修提管架。

背景技术：

海管水下维修通常有两种方法：吹坑法和提管法。吹坑法由潜水员或水下机器人利用吸泥泵在海床上吹出一个大坑，以便后续完成海管切割及海管接头更换。吹坑法由于在吹坑过程中淤泥会出现不断回积现象，故返工几率大，效率不高，不利于节省项目成本，且该方法只限于土壤为细沙石的情况，对于硬质海床则不适用。提管法是利用支架将海管从海床上提起至一定高度，在浅水区海管维修时，可用一简易h架上配备吊点和手拉葫芦，由潜水员将手拉葫芦和环绕海管的吊带连接，通过操纵手拉葫芦将海管从海床上提起；但在深水海管维修中，潜水员无法胜任此项工作，需由水下机器人来完成全部过程。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现水下将海管从海床上提起至设计高度的海管维修提管架。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种海管维修提管架，包括相对间隔设置的两个支座、分别安装在两个所述支座上的两个支腿、连接在两个所述支腿之间并可沿所述支腿在垂直方式上来回移动的横梁、安装在所述横梁上的卡爪机构；

所述卡爪机构包括连接所述横梁的竖轴单元，连接所述竖轴单元的横轴单元，至少一个设置在所述横轴单元上且朝下设置、可开合夹持海管的抱管爪单元。

优选地，所述竖轴单元包括连接所述横梁的第一连接件、通过第一转轴连接在所述第一连接件下方的第二连接件、至少一个倾斜设置连接在所述第一连接件和第二连接件之间的第一液压缸、至少一个倾斜设置连接在所述第二连接件和横轴单元之间的第二液压缸；所述横轴单元通过第二转轴连接在所述第二连接件的下方；

所述第一液压缸动作时，驱使所述第二连接件相对所述第一连接件向对应方向倾斜，同时带动所述横轴单元和抱管爪单元也向对应方向倾斜；

所述第二液压缸动作时，驱使所述横轴单元相对所述第二连接件向对应方向倾斜，同时带动所述抱管爪单元也向对应方向倾斜。

优选地，所述第二连接件包括上下相接且可相对旋转的第一管段和第二管段；

所述竖轴单元还包括至少一个水平设置并连接在所述第一管段和第二管段之间的第三液压缸；

所述第三液压缸动作，驱使所述第二管段相对所述第一管段旋转，同时带动所述横轴单元和抱管爪单元旋转。

优选地，所述卡爪机构还包括引导所述抱管爪单元配合到海管上的导向单元；所述导向单元设置在所述横轴单元上并与所述抱管爪单元相间隔平行。

优选地，所述卡爪机构还包括设置在所述竖轴单元顶部的横向行走小车，所述竖轴单元通过横向行走小车连接所述横梁并可沿所述横梁在水平方向上来回移动。

优选地，所述海管维修提管架还包括连接在所述竖轴单元和横梁之间的横向行走驱动装置；所述横向行走驱动装置驱动所述卡爪机构沿所述横梁在水平方向上来回移动。

优选地，所述海管维修提管架还包括监测所述卡爪机构沿所述横梁在水平方向上行走的距离的横向行走距离探测仪；所述横向行走距离探测仪安装在所述横梁上。

优选地，所述海管维修提管架还包括分别设置在所述横梁的相对两端的垂向行走小车、连接在所述横梁和支腿之间的垂向行走驱动装置；

所述横梁通过所述垂向行走小车连接所述支腿并可沿所述支腿在垂直方式上来回移动，所述垂向行走驱动装置驱动所述横梁沿所述支腿在垂直方向上来回移动。

优选地，所述海管维修提管架还包括监测所述横梁沿所述支腿在垂直方向上行走的距离的垂向行走距离探测仪；所述垂向行走距离探测仪安装在所述支腿上。

优选地，所述海管维修提管架还包括安装在所述卡爪机构上的控制面板。

本发明的海管维修提管架，实现水下将海管从海床上提起至设计高度，以便开展对海管破损段进行维修。该海管维修提管架可通过水下机器人操作，适用于深水海管维修。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的海管维修提管架的立体结构示意图；

图2是本发明一实施例的海管维修提管架的俯视图；

图3是本发明一实施例的海管维修提管架的前视图；

图4是本发明一实施例的海管维修提管架中卡爪机构的侧视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一实施例的海管维修提管架，包括相对间隔设置的两个支座10、分别安装在两个支座10上的两个支腿20、连接在两个支腿20之间的横梁30、安装在横梁30上的卡爪机构40。横梁30在两个支腿20之间可沿支腿20在垂直方式上来回移动，从而带动卡爪机构40上下移动。卡爪机构40用于可开合夹持海管，通过上下移动将海管提起或放下。

其中，如图1、2所示，支座10作为海管维修提管架的承重和支撑底部，实现海管维修提管架在海床上的定位。支座10可由多个钢板焊接形成，并且其上可设置多个排水孔11，便于支座10更好下沉至海床上，并且在回收至水面上后排出进入到支座10内的海水。

支座10上还可设有把手12，作为水下机器人(rov)引导支座10在水下就位的扶手。

支腿20垂直安装在支座10上。对应地，支座10的上表面可设有固定板13作为支腿20的定位安装位置。支腿20可由多个钢板焊接形成。支腿20上可设有把手21，作为水下机器人的扶手，引导提管架在水下就位。

横梁30相对两个支腿20垂直连接在该两个支腿20之间。横梁30主要通过相对的两个端部与支腿20活动连接，从而可沿支腿20上下来回移动。

如图1、3所示，横梁30上设有吊耳结构32，用于连接索具，从而实现整个提管架的吊起、下放。横梁30上还设有把手31，作为水下机器人在周边工作的扶手。

如图1、3所示，本实施例中，海管维修提管架还包括分别设置在横梁30的相对两端的垂向行走小车50、连接在横梁30和支腿20之间的垂向行走驱动装置60。横梁30通过垂向行走小车50连接支腿20，可沿支腿20在垂直方式上来回移动。垂向行走驱动装置60驱动横梁30沿支腿20在垂直方向上来回移动。

进一步地，本实施例中，垂向行走驱动装置60包括垂向行走液压缸。垂向行走液压缸的缸体固定在横梁30的端部上，垂向行走液压缸的液压杆向下延伸连接支座10。垂向行走液压缸启动后，沿其液压杆进行上下移动带动横梁30的上下来回移动。

垂向行走液压缸的缸体的液压杆上端可延伸或连接竖杆平行在支腿20的内侧(朝向另一支腿20的一侧)。支腿20的内侧设置有保护套22，缸体和液压杆的上端或竖杆穿设在保护套22内。该保护套22的设置，避免吊索具、卸扣等在摘钩挂钩时与支腿20、缸体和液压杆上部发生碰撞导致损伤。

本发明的海管维修提管架还包括安装在支腿20上的垂向行走距离探测仪70，用于监测横梁30沿支腿20在垂直方向上行走的距离。具体地，垂向行走距离探测仪70可将其监测获得的横梁30在支腿20上的位置信息显示在监控终端上，方便人员进行监控。

如图1、4所示，卡爪机构40包括竖轴单元41、横轴单元42以及至少一个抱管爪单元43。竖轴单元41位于卡爪机构40的上端，连接横梁30，实现卡爪机构40在横梁30上的安装。横轴单元42连接在竖轴单元41的下方，其整体长度方向与竖轴单元41相垂直且与海管轴向平行。抱管爪单元43设置在横轴单元42上，且朝下设置，可开合夹持海管。

具体地，本实施例中，竖轴单元41包括第一连接件411、通过第一转轴415连接在第一连接件411下方的第二连接件412、至少一个倾斜设置连接在第一连接件411和第二连接件412之间的第一液压缸413、至少一个倾斜设置连接在第二连接件412和横轴单元42之间的第二液压缸414。

竖轴单元41通过第一连接件411连接横梁30，该第一连接件411可由多个钢板焊接形成。第二连接件412和第一连接件411通过第一转轴415连接，从而第二连接件412可绕第一转轴415相对第一连接件411转动。第二连接件412可为管状结构。第一液压缸413的缸体固定在第一连接件411上，第一液压缸413的液压杆朝向第二连接件412并与第二连接件412连接。第二连接件412的外周面上可设有连接座与第一液压缸413的液压杆通过转轴连接。第一液压缸413动作时，驱使第二连接件412相对第一连接件411向对应方向倾斜(如提管架的前侧方向)，同时带动横轴单元42和抱管爪单元43也向对应方向倾斜，这样可以调节抱管爪单元43相对海管的倾斜角度。

横轴单元42通过第二转轴416连接在第二连接件412的下方，从而横轴单元42可绕第二转轴416相对第二连接件412转动。第二液压缸414的缸体固定在第二连接件412上，第二液压缸414的液压杆朝向横轴单元42并与横轴单元42连接。第二液压缸414动作时，驱使横轴单元42相对第二连接件412向对应方向倾斜(如提管架的后侧方向)，同时带动抱管爪单元43也向对应方向倾斜，这样可以调节抱管爪单元43相对海管的倾斜角度。

第二连接件412进一步可包括上下相接且可相对旋转的第一管段和第二管段。竖轴单元41还包括至少一个水平设置并连接在第一管段和第二管段之间的第三液压缸417。第三液压缸417的缸体可以固定在第二管段上，其液压杆通过连接座和轴与第一管段连接。第三液压缸417动作时，驱使第二管段相对第一管段旋转，同时带动横轴单元42和抱管爪单元43旋转，这样可以调节抱管爪单元43相对海管的转角。

横轴单元42可包括横向设置的管体。

如图1、3所示，抱管爪单元43可包括两个交叉连接的支爪431。两个支爪431的下端相对可开合，用于抱紧海管；两个支爪431的上端之间连接有支爪液压缸432，通过支爪液压缸432动作驱使两个支爪431转动实现开合动作。

进一步地，卡爪机构40还包括引导抱管爪单元43配合到海管上的导向单元44；导向单元44设置在横轴单元42上并与抱管爪单元43相间隔平行。

导向单元44整体可为开口朝下的u形结构，该u形结构的中部空间即形成导向槽，引导海管进入其中。当导向单元44通过其导向槽配合到海管上后，抱管爪单元43对应也卡合到海管的两侧，通过抱管爪单元43动作抱紧海管即将海管夹持。

本实施例中，如图1中所示，卡爪机构40包括设置在横轴单元42相对两端上的两个抱管爪单元43，导向单元44位于两个抱管爪单元43之间。

进一步地，结合图1、3、4，卡爪机构40还包括设置在竖轴单元41顶部的横向行走小车45。竖轴单元41通过横向行走小车45连接横梁30并可沿横梁30在水平方向上来回移动。竖轴单元41的第一连接件411具体设置在横向行走小车45上。

对应地，本发明的海管维修提管架还包括连接在竖轴单元41和横梁30之间的横向行走驱动装置80。横向行走驱动装置80驱动卡爪机构40沿横梁30在水平方向上来回移动。

本实施例中，横向行走驱动装置80包括横向行走液压缸。横向行走小车45固定在横向行走液压缸的缸体上，横向行走液压缸的液压杆沿着横梁30向支腿20方向延伸，液压杆的端部连接在横梁30的端部或垂向行走液压缸的缸体上。

本发明的海管维修提管架还包括安装在横梁30的横向行走距离探测仪90。横向行走距离探测仪90用于监测卡爪机构40沿横梁30在水平方向上行走的距离。具体地，横向行走距离探测仪90可将其监测获得的卡爪机构40在横梁30上的位置信息显示在监控终端上，方便人员进行监控。

本发明的海管维修提管架还包括安装在卡爪机构40上的控制面板100，可用于人员或水下机器人操作。

控制面板100包括操作面板、控制箱和油补器。操作面板上设有多个与上述的各种液压缸连接的接口和控制阀，通过开合控制阀可控制对应的液压回路。控制箱与接口连接，作为控制元件存贮箱。油补器平衡控制箱和海水压力的压差影响。

本发明的海管维修提管架使用时，在甲板上连接液压及控制接头至控制面板100，启动横向行走驱动装置80，将卡爪机构40调节至横梁30的中心初始位置；启动垂向行走驱动装置60，将横梁30及其上的卡爪机构40调节至支腿20的最顶端初始位置。启动抱管爪单元43上的支爪液压缸432，使抱管爪单元43打开至其最大状态。启动第三液压缸417，将抱管爪单元43旋转至轴线和横梁30成垂直位置；启动第一液压缸413和第二液压缸414，使抱管爪单元43相对支座10无任何前/后倾。吊机吊起吊索具分别装在横梁30的吊耳结构32上。

通过吊机将整个提管架下放至海底，对应海管定位在海床上。水下机器人在水下通过支座10上的把手12和支腿20上把手21协助提管架在海管上进行就位。待提管架就位成功后，将索具拆除，吊机将索具回收至水面。

水下机器人连接液压及控制接头至控制面板100；启动横向行走驱动装置80，将卡爪机构40移至海管正上方；启动第三液压缸417，将抱管爪单元43旋转至和海管成同一朝向；启动第一液压缸413和第二液压414，将抱管爪单元43倾角调至和海管倾角一致；启动垂向行走驱动装置60，将卡爪机构40下放直至海管进入导向单元44的导向槽，且海管能够被抱管爪单元43完全包裹；启动抱管爪单元43上的支爪液压缸432，使抱管爪单元43动作将海管抱入其中。确认抱管成功后，启动垂向行走驱动装置60，将横梁30连同卡爪机构40和海管一起向上提升，直至海管提起高度达到设计维修高度。

海管完成维修后，启动垂向行走驱动装置60，将横梁30连同卡爪机构40和海管一起缓慢下放直至海管接触海床。启动抱管爪单元43上的液压缸，使抱管爪单元43缓慢打开至最大状态，确认海管于海床上就位后，启动垂向行走驱动装置60，将横梁30和卡爪机构40提升，直至卡爪机构40完全脱离海管顶端一定距离。脱离海管后，通过吊机将提管架回收至水面上即可。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。