一种四自由度海底管缆悬空回填装置的制作方法

本实用新型涉及海洋工程装置领域中的一种四自由度海底管缆悬空回填装置，应用于海底管缆的悬空治理。

背景技术：

浅海软地基海域处于滩海交界地带，其场区海洋动力、浅层工程地质、海底动力地貌条件十分复杂，造成大量海底管道、海底电线底部附近出现悬空现象。悬空管缆在海浪、海流的冲刷下，容易引起涡激振动，产生动应力，对管缆造成疲劳损伤，加剧管缆损坏的可能性，对海底管道、海底电缆安全存在极大的隐患，海底管道一旦泄露或电缆断裂将造成重大经济、产能损失，急需治理。

现阶段，工程实践中多采用砂袋法、连锁排、仿生水草、土工布、钢结构支撑法等方法治理悬空管缆。其中，工程中普遍采用的砂袋法有操作简单、经济有效等优点。因海底管道裸露段较多，相应抛砂工作量巨大，但是，目前使用的砂袋法的施工方法却非常落后，一般做法是先在陆地上人工将砂子打包成袋，然后通过吊车装于施工船上，当施工船到达悬空管道上方海面时，再由施工人员将砂袋推下船丢进海里。该方式不仅需要投入大量的施工成本，而且速度慢，已不能满足该隐患治理项目工期、质量要求。同时存在抛砂不均匀、不定量等问题，引起将管线局部压弯等风险，一直是抛砂过程中暴露和亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种自动寻线并根据管线方位进行抛砂，根据抛砂需求自动装袋并高效抛砂，抛砂位置可控的四自由度海底管缆悬空回填装置。

一种四自由度海底管缆悬空回填装置，包括动力与控制系统、基座、转台、横移轨道、辊道传送带和就位液压伸缩杆、铰链机构、支撑铰臂、作业液压伸缩杆、伸缩式投放臂；所述横移轨道为两条平滑设置的滑轨；基座设置在横移轨道上，并与横移轨道构成滑动驱动限位配合；所述转台设置在基座上，并与基座构成旋转驱动配合；所述支撑铰臂下端通过铰链机构与转台相连，上端通过与铰链机构与伸缩式投放臂相连，中部通过铰链机构与就位液压伸缩杆一端相连；所述就位液压伸缩杆另一端通过铰链机构与转台相连；所述作业液压伸缩杆的两端分别通过铰链机构与转台和伸缩式投放臂相连；所述辊道传送带的输出端与伸缩式投放臂的输入端搭接；所述动力与控制系统调节基座沿横移轨道往复移动、调节转台与基座的转动、调节就位液压伸缩杆和作业液压伸缩杆的伸缩。

上述方案进一步：

还包括安装在伸缩式投放臂下端部的水下监测装置。

所述水下监测装置装置内布设有深度传感器、压力传感器、水下视频监控系统。

所述基座与横移轨道、基座与转台分别通过电机辊轮摩擦驱动配合或者齿轮电机齿轮齿合驱动配合。

所述伸缩式投放臂为多段依次嵌入式伸缩臂。

所述伸缩式投放臂的两端通过绞车相连，绞车与动力与控制系统相连。

所述伸缩式投放臂为中间通孔结构。

本实用新型的四自由度海底管缆悬空回填装置，通过轨道和装砂母船连接，在母船上可实现砂袋抛填等过程的机械化，通过纵向沿着船移动位置、横向通过摆动投放臂的运动方式实现悬空治理区的全覆盖；通过可伸缩的砂袋投放臂控制砂袋的水下着地点，实现精确有效施工；解决了现阶段砂袋法治理悬空管道施工技术问题，相比传统人工操作施工方法，极大提高了施工效率。

附图说明

图1为一种四自由度海底管缆悬空回填装置示意图；图中：

1、基座 2、转台 3、就位液压伸缩杆

4、横移轨道 5、铰链机构 6、支撑铰臂

7、作业液压伸缩杆 8、伸缩式投放臂 9、水下监测装置

10、辊道传送带 11、上料区 12、动力与控制系统

图2为一种四自由度海底管缆悬空回填装置主视图；

图3为一种四自由度海底管缆悬空回填装置侧视图。

具体实施方式

现结合说明书附图，对本实用新型作进一步描述：

参照图1，一种四自由度海底管缆悬空回填装置，包括动力与控制系统12、基座1、转台2、横移轨道4、辊道传送带10和就位液压伸缩杆3、铰链机构5、支撑铰臂6、作业液压伸缩杆7、伸缩式投放臂8；所述横移轨道4为两条平滑滑轨；基座1设置在横移轨道4上，并与横移轨道4构成滑动限位配合；所述转台2设置在基座1上，并与基座1构成旋转配合；所述支撑铰臂6下端通过铰链机构5与转台2相连，上端通过与铰链机构5伸缩式投放臂8相连，中部通过铰链机构5与就位液压伸缩杆3相连；所述就位液压伸缩杆3另一端与转台2相连；所述作业液压伸缩杆7的两端分别通过铰链机构5与转台2和伸缩式投放臂8相连；所述辊道传送带10的输出端与伸缩式投放臂8的输入端搭接；所述动力与控制系统12具有调节基座1沿横移轨道4往复移动、调节转台2与基座1的转动、调节就位液压伸缩杆3和作业液压伸缩杆7的伸缩。

进一步的：还包括安装在伸缩式投放臂8下端部的水下监测装置9。所述水下监测装置9装置内布设有深度传感器、压力传感器、水下视频监控系统。

进一步的：所述基座1与横移轨道4、基座1与转台2分别通过电机辊轮摩擦驱动或者齿轮电机齿轮齿合驱动。

更进一步的：所述伸缩式投放臂8为多段依次嵌入式伸缩臂。所述伸缩式投放臂8的两端通过绞车相连，绞车与动力与控制系统12相连。所述伸缩式投放臂8为中间通孔结构，砂袋可以通过中间通孔准确投放。

具体作业过程为：当工程船舶到达指定作业地点后，就位液压伸缩杆3将伸缩式投放臂8推起，呈一定角度插入水面后位液压伸缩杆3停止工作，然后将伸缩式投放臂8伸展至悬空管缆上方附近停止，通过安装在伸缩式投放臂8上的水下监测装置9实时观察就位后，在动力与控制系统12启动辊道传送带10，将砂袋传送至伸缩式投放臂8的输入端开始抛填作业。作业过程中，通过水下监测装置9实时观测抛沙填埋情况，可通过动力与控制系统12控制伸缩式投放臂8沿着横移轨道4上的两个方向自由度进行抛填作业，或通过动力与控制系统12控制作业液压伸缩杆7使得伸缩式投放臂8在横向两个方向自由度上左右摆动进行抛填作业。当作业完成后，首先将伸缩式投放臂8回收起来，然后驱动就位液压伸缩杆3回收至初始位置将伸缩式投放臂8回收至船舶甲板上。