括导向板32、液压缸33、落石出口35，落石出口 35上端部焊接有法兰，通过法兰与中间通道8下端的法兰进行对接，并由螺栓进行固定，导向板32安装在落石出口 35下部，可绕转动轴转动，液压缸33 —端安装在落石出口 35上，一端安装在导向板32上，液压缸33的动作可带动导向板32绕转动轴转动；观通设备包括照明灯23、摄像头24，照明灯23为两个、摄像头24安装在一块安装板上，两块安装板分别的安装在对称的两个侧栏6上；辅助机械手包括连杆9、爪子10、轮子11、定位杆12、与活塞杆固连的驱动板13、支架14、液压缸15、电机16、槽17、电机25、螺母26、限位块27、伸缩臂28、安装座29、丝杠30、电机31、传动轴34、连接件36，安装座29固定安装在侧栏6上，丝杠30通过两个轴座安装在侧栏6上，丝杠30可以绕轴座转动，电机25通过电机座安装在侧栏6上，并且通过传动轴可将动力传递给丝杠30，螺母26旋在丝杠30上，伸缩臂28为一系列的杆件连接而成的伸缩臂，上端部分左端铰接在安装座29，右端铰接在螺母26上，下端部分通过销轴安装在槽17里面，电机16安装在槽17下端面，传动轴34通过轴座一端安装在槽17下端面，一端安装在连接件36上，连接件36可绕传动轴34转动，电机31通过座安装在连接件36上，支架14通过轴安装在连接件36上，且可绕轴转动，限位块27焊接在爪子10上，液压缸15安装在支架14上，与活塞杆固连的驱动板13 —端与活塞杆固连，爪子10铰接在支架14上，可绕销轴转动，连杆9 一端与与活塞杆固连的驱动板13铰接，另一端与爪子10铰接，定位杆12焊接在与活塞杆固连的驱动板13上，轮子11安装在爪子10上。
[0019]落石管抛石装置一个工作过程分为装置的起吊与下方、辅助机械手定位、沿预定路由抛石三个步骤，具体为:
[0020](I)装置的起吊与下方脐带电缆与抛石装置的吊环4连接为其提供动力、信号通讯及重量支撑，通过月池下方，脐带缆绞车带主动升降补偿功能，控制抛石装置的下潜，并定位在海床上方2— 5米，在水下圆柱形载体框架虽然运行阻力较大，但总体布置比较方便，加挂和换装载体上的设备仪器容易，而且框架可以起到围护、支承和保护其部件(推进器、液压油源、水下摄像装备、照明灯以及机电设备等)的作用。
[0021](2)辅助机械手定位抛石装置位于海底悬跨管道上方2—5米时，可用辅助机械手进行精确地定位，这是通过观通系统的监测和推进系统来实现的，辅助机械手起到辅助定位轨道的作用。辅助机械手有四个自由度，具有一定的可操作性，具体是:电机25控制的丝杠螺母机构，控制伸缩臂28上下方向的伸缩运动(如图2);电机16控制机械爪的旋转运动(如图1);电机31 (如图3)控制机械爪的左右摆动(如图2);液压缸15控制的四连杆机构，液压缸15推动与活塞杆固连的驱动板13运动，实现爪子10的夹紧与松开。辅助机械手通过伸缩臂28的伸展运动以及机械爪的旋转和摆动使机械手接近悬跨管道，直到定位杆12与悬跨管道接触，当判定接触后，液压缸15收回，直到与活塞杆固连的驱动板13碰到限位块27，液压缸15锁紧，此时爪子10已夹住悬跨管道，爪子10上安装有四个轮子11，当爪子夹紧悬跨管道后可沿着管道前行。
[0022](3)沿预定路由抛石辅助机械手进行定位后，通过推进系统的控制来实现抛石装置沿预设定路由进行抛石。推进系统由6个液压推进器组成，因为考虑到大功率的推进器，所以用液压马达推进器，水平方向上4个液压推进器采用环形布置方式，另外两个液压推进器主要起到潜伏的作用，此外还加有浮力材料2来抵消抛石装置的一部分自重，减少推进器控制力度。这样通过推进器克服水流引导落石管精确地沿着海底管线预设定路由前移，同时由抛石船上抛下的碎石顺着落石管进入中间通道8，可通过落石导向口处的液压缸33调节导向板32的倾斜角度，来控制碎石的抛出角度，使碎石在悬跨管道两侧完整掩埋。
【主权项】
1.一种用于处理海底管道悬跨的落石管抛石装置，其特征是:包括圆柱形焊接架、推进系统、辅助机械手；圆柱形焊接架上方固定顶盖，圆柱形焊接架内部安装中间通道，顶盖中部设置漏斗口，漏斗口与中间通道相连通，中间通道下端连接落石出口，导向板通过转动轴安装在落石出口下方，落石出口上安装导向板液压缸，导向板液压缸连接可绕转动轴转动的导向板；所述的推进系统包括液压油源、水平推进单元和潜浮推进单元，液压油源安装在中间通道和圆柱形焊接架之间，水平推荐单元包括水平液压马达推进器、水平导管螺旋桨，水平液压马达推进器、水平导管螺旋桨安装在液压油源上方，水平液压马达推进器分别与液压油源相连和水平导管螺旋桨，潜浮推进单元包括潜浮液压马达推进器、潜浮导管螺旋桨，潜浮液压马达推进器、潜浮导管螺旋桨安装在顶盖上，潜浮液压马达推进器分别连接潜浮导管螺旋桨和液压油源；辅助机械手包括爪子、支架、驱动板液压缸、丝杠螺母结构、伸缩电机、旋转电机、摆动电机、伸缩臂、槽、连杆，圆柱形焊接架下方设置第一侧栏，伸缩电机安装在第一侧栏下方，伸缩电机连接丝杠螺母结构的丝杠，伸缩臂的下端安装在槽里，伸缩臂上端一侧与第一侧栏下方铰接，伸缩臂上端另一侧与螺母铰接，旋转电机安装在槽的下端面，旋转电机依次通过传动轴、连接件连接支架，摆动电机安装在连接件上，摆动电机连接支架，支架上安装驱动板液压缸，驱动板液压缸连接驱动板，驱动板下方安装定位杆，实现合拢或张开的爪子铰接在支架上，连杆一端与驱动板铰接，另一端与爪子铰接。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理海底管道悬跨的落石管抛石装置，其特征是:爪子上与管道接触的一侧安装轮子。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于处理海底管道悬跨的落石管抛石装置，其特征是:顶盖上安装浮力材料和吊环，所述的水平推进单元包括四组，沿顶盖的圆周方向均匀布置，所述的潜浮推进单元包括两组，沿顶盖的圆周方向均匀布置。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于处理海底管道悬跨的落石管抛石装置，其特征是:圆柱形焊接架下方设置第二侧栏，第二侧栏下方安装照明灯和摄像头。
5.根据权利要求3所述的一种用于处理海底管道悬跨的落石管抛石装置，其特征是:圆柱形焊接架下方设置第二侧栏，第二侧栏下方安装照明灯和摄像头。
【专利摘要】本实用新型的目的在于提供一种用于处理海底管道悬跨的落石管抛石装置，包括圆柱形载体框架、载体顶部组件、推进系统、落石导向口、观通设备和辅助机械手，柔性落石管末端与抛石装置的中间落石管通道对接，落石管抛石装置通过脐带电缆起吊，从抛石船上的月池下放到海底，通过观通设备以及辅助机械手上的定位机构进行精确定位，辅助机械手通过夹紧海底管道，使抛石装置定位在海底管道上方；碎石从抛石船上倒入到落石管中，顺着落石管进入抛石装置中，抛石装置底端的导向板调节碎石的抛出角度，使碎石在海底管道两侧完整掩埋。本实用新型适应于深水管道悬跨处理，特别适用于处理不同的海床土壤状态上管道的悬跨。
【IPC分类】F16L1-16
【公开号】CN204493884
【申请号】CN201520045365
【发明人】王茁, 张波, 周英辉, 张建勇, 穆顷, 安振武, 王涛, 于丹丹, 胡朝阳, 孟凡东, 李宁, 黄新禹, 单雪
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年1月22日