一种海洋铺管船可伸缩式托管架系统的制作方法

本发明涉及海洋石油装备领域，具体来说是一种海洋铺管船可伸缩式托管架系统。

背景技术：

托管架系统由托管架、托辊和悬挂耳座等部件构成，是海洋铺管船的重要设备之一。托辊安装在托管架管段上，各个管段相互连接后，一般通过铰接的方式实现托管架整体与铺管船船尾的连接。在托管架系统中，托管架可控制管道脱离铺管船的曲率，使曲率在许用应力范围内，有效减小管道最大弯矩，保证该管道不因过度弯曲而屈服或断裂；托辊装置直接与管道相接触，不仅能使管道光滑过渡，还在管道曲率调节过程中起到了辅助作用。

目前，虽然众多企业和科研院所都加大了对托管架系统的研究力度，但研制的大部分托管架是刚性或铰接式的，伸出长度保持相对固定；托辊装置也多为固定式的，一旦安装在托管架上就难以进行调整。因此，现有托管架系统难以适应水深不断变化、条件恶劣的海洋环境，铺设作业中的托管架系统容易受到风浪流荷载以及铺管船运动的影响，存在发生破坏的可能性。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种海洋铺管船可伸缩式托管架系统，对托管架管段、托辊装置进行重新设计，在管段内部增加可伸缩式液压缸，使托管架长度、托辊位置能够得以调整，提高托管架系统在海洋环境下的适应性和通用性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种海洋铺管船可伸缩式托管架系统，包括托管架和托辊装置两大部分，托管架由四个管段构成，在各管段上相隔一定距离安装托辊装置；管段一长度固定，管段二、管段三和管段四之间相互嵌套，管段一和管段二、管段四和铺管船之间通过铰接的方式进行连接；在管段三与管段四内部安装有液压缸。

托管架管段一全长30米，管段二全长10米，管段三、管段四全长均为15米；托管架管段三内部安装有小行程伸缩液压缸，管段四内部安装有大行程伸缩液压缸，小行程伸缩液压缸与大行程伸缩液压缸分别对管段二、管段三的伸出长度进行调节，托管架长度最长为70米、最短为58米。

托管架管段一、管段二铰接处设有键与键槽；管段二底部主梁设有管段板件和液压缸，对角度调整后的管段一进行支撑。

托管架管段三内部安装的小行程伸缩液压缸，由液压泵供油，通过二位四通换向阀、二位五通换向阀、溢流阀和调速阀共同推动托管架管段二的小行程伸缩工作。

托管架管段四内部安装的大行程伸缩液压缸，由液压泵供油，通过差动连接的二位五通换向阀、调速阀和溢流阀共同推动托管架管段三的大行程伸缩工作。

托辊装置的托辊放置在托辊轴段上，由托辊下轴座、托辊上轴座和托辊支座进行支撑，共同安装在托辊基架上；托辊基架由压板连轴、螺栓、连轴定位板、M42螺钉及托辊压板共同固定在安装基座上。

托辊装置的托辊立柱内安装有液压马达，对托辊装置的位置进行调整。

本发明具有如下有益效果：托管架系统的海洋铺设适应能力强，可根据海水水深以及海况变化程度完成托管架的长度调整工作，当变化较小时，采用小行程伸缩液压缸调整托管架管段长度，当变化较大时，采用大行程伸缩液压缸大幅、快速改变托管架管段长度；在托管架位置、倾角调整时，托辊装置可通过液压马达对自身位置进行相应调整，保证使铺设管道安全平稳地铺入海底；托管架系统的互换性也得以提高，一旦托辊装置的部件发生破损，仅需更换相应的零部件，不仅降低了企业的生产成本，还符合当代低碳环保的新要求。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图；

图2是本发明的整体结构等轴测视图以及管段绞座局部放大图；

图3是本发明转动20°时长度为58m的托管架示意图；

图4是本发明转动20°时长度为70m的托管架示意图；

图5是本发明的管段绞座局部视图；

图6是本发明的伸缩液压缸液压回路图；

图7是本发明的托辊装置前视图；

图8是本发明的托辊装置等轴测视图。

图中：1、管段一，2、管段二，3、管段三，4、管段四，5、托辊装置，6、起重吊耳，7、托管架主梁，8、托管架横梁，9、托管架斜撑，10、主梁绞座，11、管段一绞座，12、悬挂孔，13、管段二绞座，14、限位孔，15、绞座轴，16、管段板件，17、键槽，18、小行程伸缩液压缸，19、大行程伸缩液压缸，20、二位四通换向阀，21、单向阀，22、二位五通换向阀，23、调速阀，24、溢流阀，25、液压泵，26、托辊立柱，27、托辊基架，28、托辊，29、托辊下轴座，30、压板连轴，31、螺栓，32、连轴定位板，33、托辊支座，34、安装基座，35、托辊上轴座，36、托辊轴段，37、立柱滑槽，38、托辊压板，39、M42螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对依据本发明提出的结构、特征及使用原理作进一步说明。

如图1所示，本发明主要包括托管架和托辊装置5两大部分，托管架由管段一1、管段二2、管段三3和管段四4构成，各管段上相隔一定距离安装托辊装置5；管段一1长度固定，管段二2、管段三3和管段四4之间相互嵌套，在管段三3与管段四4内部安装有液压缸。

如图2所示，本发明各管段由托管架主梁7、托管架横梁8和托管架斜撑9构成，各管段设有起重吊耳6以方便对其进行搬运；托辊装置5具体位置在各管段的托管架横梁8上；管段一1和管段二2之间通过管段一绞座11、管段二绞座13和绞座轴15的配合进行铰接，管段四4和铺管船船尾通过主梁绞座10进行连接。

如图2所示，本发明托管架管段一1全长30米，管段二2全长10米，管段三3、管段四4全长均为15米；托管架管段三3内部安装有小行程伸缩液压缸18，管段四4内部安装有大行程伸缩液压缸19；根据实时海况和海洋水深，小行程伸缩液压缸18与大行程伸缩液压缸19分别对管段二2、管段三3的伸出长度进行调节，使得托管架长度最长为70米、最短为58米。

如图3和图4所示本发明的一个实施过程，托管架管段一1相对管段二2旋转20°，随后伸长至70米；悬挂孔12设有的与铺管船A字架进行连接的钢丝绳，辅助这一调整过程；管段二2底部主梁7内部的液压缸对管段板件16的伸出长度和角度进行调整，进而对角度调整后的管段一1进行支撑。

如图5所示，本发明的绞座轴15上的键与键槽17会对托管架管段一1的倾角范围进行限制，使其最大转动角度为40°。

如图6所示，本发明托管架管段三3内部安装的小行程伸缩液压缸18，由液压泵25供油，通过二位四通换向阀20、二位五通换向阀22、溢流阀24和调速阀23共同推动托管架管段二2的小行程伸缩工作。

如图6所示，本发明托管架管段四4内部安装的大行程伸缩液压缸19，由液压泵25供油，通过差动连接的二位五通换向阀22、调速阀23和溢流阀24共同推动托管架管段三3的大行程伸缩工作。

如图7和图8所示，本发明托辊装置5的托辊28放置在托辊轴段36上，由托辊下轴座29、托辊上轴座35和托辊支座33进行支撑，共同安装在托辊基架27上；托辊基架27由压板连轴30、螺栓31、连轴定位板32、M42螺钉39及托辊压板38共同固定在安装基座34上。

如图7和图8所示，本发明托辊装置5的托辊立柱26内安装有液压马达，在托管架伸出长度以及角度发生改变时，改变安置在立柱滑槽37内的安装基座34的位置，进而对托辊装置5的位置进行调整。

本发明的操作方式如下：

1.首先组装托辊装置5，在托辊轴段36上安装托辊28，随后在两侧分别安装托辊下轴座29和托辊上轴座35与起到支撑作用的托辊基架27和托辊支座33接触；将上述部件放置在安装基座34上，压板连轴30连接托辊基架27和安装基座34，利用螺栓31将托辊基架27与连轴定位板32紧固，利用M42螺钉39将安装基座34与托辊压板38紧固，安装基座34安装在托辊立柱26内的立柱滑槽37上。

2.将各托辊装置5安装在托管架管段一1、管段二2、管段三3和管段四4的各个托管架横梁8上，管段四4通过主梁绞座10与铺管船连接。

3.准备托管架的四个管段，将管段二2、管段三3、管段四4进行组装，组装时注意保证管段内部液压缸的完好无损，随后将托管架管段一1和管段二2通过管段一绞座11和管段二绞座13进行铰接，两绞座之间通过绞座轴15进行连接，限位孔14对绞座轴15进行位置限定。

4.用钢丝绳连接管段各起重吊耳6，利用吊车带动钢丝绳将托管架各管段搬运至铺管船船尾相应位置，并通过主梁绞座10完成托管架管段四4与铺管船的铰接工作，安装完成后撤除各起重吊耳6上的钢丝绳。

5.托管架管段一1可通过管段一绞座11绕绞座轴15相对管段二2进行转动，悬挂孔12设有钢丝绳连接铺管船A字架以及管段二2底部主梁的管段板件16、液压缸共同辅助这一转动工作；绞座轴15上的键与键槽17会对托管架管段一1的倾角进行限制。

6.当海水水深变化较大或海洋环境发生明显改变时，可通过大行程伸缩液压缸19的差动连接快速完成管段三3的伸缩工作，大幅改变托管架的整体长度；其他情况可通过小行程伸缩液压缸18完成管段二2的伸缩工作，小幅调整托管架的整体长度；在这个过程中，托辊装置5内的液压马达对安装基座34的高度进行调整，将托辊28调至最合理的位置。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等替换与改进，均在本发明的专利涵盖范围之内。