一种具有增压喷头的海上平台桩靴喷水装置的制作方法

本发明涉及海洋平台领域，特别是一种具有增压喷头的海上平台桩靴喷水装置。

背景技术：

海洋平台offshore platform为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物。

按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式两类。固定式平台的下部由桩、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为桩基式和重力式两种。活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，接支承情况可分为着底式和浮动式两类。近年来正在研究新颖的半固定式海洋平台，它既能固定在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类。

活动式海洋平台中以自升式平台最具代表性，自升式钻井平台又称甲板升降式或桩腿式平台。这种石油钻井装置在浮在水面的平台上装载钻井机械、动力、器材、居住设备以及若干可升降的桩腿，钻井时桩腿着底，平台则沿桩腿升离海面一定高度；移位时平台降至水面，桩腿升起，平台就像驳船，可由拖轮把它拖移到新的井位。

自升式平台使用桩腿升降，而桩腿在深入海底后需要利用桩腿底部的桩靴与海底接触，由于海底沉积物有一定的厚度，并且海洋平台作业需要一定的时间，所以桩靴会陷入沉积物中，这种情况导致平台在拔桩时需要更大的力量，在拔桩时会产生较大的振动。

技术实现要素：

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种具有增压喷头的海上平台桩靴喷水装置，该装置能够将覆盖在桩靴的泥土和海底沉积物冲散，从而便于桩靴从海底沉积物中拔起；此外，本发明具有增压喷头，使喷水装置在海底喷出的水冲击力更强。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有增压喷头的海上平台桩靴喷水装置，包括桩靴和安装于桩靴的喷水装置，所述喷水装置包括供水装置、X轴旋转装置、Y轴旋转装置和喷头；

所述供水装置包括依次连通的进水管、第一供水管、第二供水管和第三供水管，所述第一供水管的出水端与所述第二供水管的进水端之间为绕X轴转动连接，所述第三供水管固定安装于所述第二供水管，所述喷头转动安装于所述第三供水管的出水端，所述喷头绕Y轴方向旋转；

所述桩靴包括桩靴部和固定于所述桩靴部的桩腿座，所述桩靴部俯视图呈八边形，所述桩腿座固定于所述桩靴部中心。

进一步地，所述第二供水管包括供水管路、对接进水管和出水口，所述供水管路横向设置，所述供水管路两端封闭；

所述对接进水管竖向连通安装于所述供水管路一端的下方，所述出水口开设于所述供水管路另一端的上方，所述对接进水管与所述第一供水管之间为转盘连接，所述第三供水管进水端安装于所述出水口。

较佳地，所述Y轴旋转装置包括第一驱动电机、第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴；

所述第一传动轴竖向转动设置于所述进水管、第一供水管和对接进水管的中轴线位置，所述第一传动轴上端穿设于所述供水管路上方，所述第一传动轴上端设有绕X轴方向旋转的第一同步轮；

所述供水管路上方设有传动基座，所述传动基座上方固定设有支架管，所述第二传动轴竖向设置于所述支架管，所述第二传动轴底端转动安装于所述传动基座，所述第二传动轴底端设有第二同步轮，所述第一同步轮与所述第二同步轮通过同步带传动；

所述支架管端部横向设有第三传动轴，所述第三传动轴与所述第二传动轴联动，所述第三传动轴用于驱动所述喷头旋转；

所述第一驱动电机驱动所述第一传动轴旋转。

进一步地，所述支架管和所述第三供水管相对弯曲且端部相对设置，所述喷头一侧连通并转动安装于所述第三供水管，所述喷头另一侧转动安装于所述支架管端部；

所述第二传动轴上端设有蜗杆，所述第三传动轴设有第一传动齿轮，所述第一传动齿轮与所述蜗杆啮合，所述第三传动轴一端固定于所述喷头，所述第二传动轴套设于所述支架管。

较佳地，所述X轴旋转装置包括第二驱动电机、第一锥齿轮和第二锥齿轮；

所述第一锥齿轮安装于所述第二驱动电机的转轴，所述第二锥齿轮安装于所述对接进水管，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合，所述第二供水管以所述对接进水管中心线为轴心，所述第二供水管绕X轴旋转。

进一步地，还包括底座，所述底座安装于所述进水管下方，所述第一传动轴下端穿设于所述底座，所述第一驱动电机安装于所述底座，所述第一驱动电机驱动所述第一传动轴。

较佳地，所述第一供水管外部套设有密封壳，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮均位于所述密封壳。

较佳地，所述第一驱动电机和第二驱动电机均套设有密封壳。

进一步地，所述桩靴部包括壳体，所述壳体自下而上由底板、侧围板和顶板构成；

所述桩腿座包括中心平台板、导向板和围板，所述中心平台板为八边形，所述中心平台板包括四条的平台板直边和平台板斜边，所述围板内侧固定于所述平台板直边，所述导向板内侧固定于所述平台板斜边；

所述喷水装置固定安装于所述壳体。

进一步地，所述围板内侧竖向设有肋板，述中心平台板的平台板直边设有多个焊接槽，所述焊接槽与所述肋板的位置对应，所述肋板容纳于所述焊接槽，所述肋板和焊接槽用于围板和中心平台板之间的焊接；

所述肋板横截面呈“T”字形。

进一步地，所述喷头包括第一增压段、第二增压段和第三增压段；

所述第一增压段口径大于第二增压段，所述第二增压段口径大于第三增压段；还包括第一锥形管和第二锥形管，所述第一锥形管两端分别连接于所述第一增压段和第二增压段，所述第二锥形管两端分别连接于所述第二增压段和第三增压段；

还包括基础喷嘴，所述基础喷嘴设置于第三增压段出水端，所述基础喷嘴底端孔内呈喇叭状，所述基础喷嘴口径小于所述第三增压段，所述基础喷嘴底端口径与所述第三增压段口径一致，所述基础喷嘴底端固定连接于所述第三增压段端部；

所述喷头端部设有止回阀，包括管状阀体和固定于所述阀体内的阀芯；所述阀芯包括第一阀芯和第二阀芯，所述第一阀芯和第二阀芯为轴对称设置，所述第一阀芯和第二阀芯合拢后呈空心圆锥状，所述阀芯的底部与所述阀体侧壁固定安。

装置整体包括了X轴和Y轴两个自由度旋转的旋转装置，降低了喷头在工作时的喷射死角，使桩靴部不易被海底沉积物覆盖，以至于在工作时能有更好的状态，所以在清理桩靴部时的效率和效果更佳；将桩腿座与桩靴部一体化设置，使二者之间的结构强度更佳，并且便于组装生产，并且桩靴部的结构使用壳体包裹起来，避免海底的泥土或渣土进入到桩靴内部，从而保护了桩靴内部的结构；肋板增加了与焊接槽之间的接触面积，有效的提高了中心平台板与围板之间焊接的可靠性。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的整体结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的桩腿的结构示意图；

图3是本发明的一个实施例的喷水装置的结构示意图；

图4是本发明的一个实施例的喷头的结构示意图；

图5是本发明的一个实施例的止回阀的结构示意图。

其中：包括桩靴A、喷水装置B、供水装置100、进水管110、第一供水管120、第二供水管130、供水管路131、对接进水管132、出水口133、第三供水管140、传动基座150、支架管160、X轴旋转装置200、第二驱动电机210、第一锥齿轮220、第二锥齿轮230、Y轴旋转装置300、第一驱动电机310、第一传动轴320、第一同步轮321、第二同步轮322、第二传动轴330、蜗杆331、第三传动轴340、第一传动齿轮341、底座400、密封壳500、喷头600、桩靴部800、壳体810、底板811、侧围板812、顶板813、桩腿座900、中心平台板910、平台板直边911、平台板斜边912、焊接槽913、导向板920、围板930、肋板931、喷头C、第一增压段C1、第二增压段C2、第三增压段C3、第一锥形管C4、第二锥形管C5、基础喷嘴C6、止回阀D、阀体D10、阀芯D20、第一阀芯D21和第二阀芯D22。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-3所示，一种具有增压喷头的海上平台桩靴喷水装置，包括桩靴A和安装于桩靴的喷水装置B，所述喷水装置包括供水装置100、X轴旋转装置200、Y轴旋转装置300和喷头600；所述供水装置100包括依次连通的进水管110、第一供水管120、第二供水管130和第三供水管140，所述第一供水管120的出水端与所述第二供水管130的进水端之间为绕X轴转动连接，所述第三供水管140固定安装于所述第二供水管130，所述喷头600转动安装于所述第三供水管130的出水端，所述喷头600绕Y轴方向旋转；所述桩靴A包括桩靴部800和固定于所述桩靴的桩腿座900，所述桩靴部800俯视图呈八边形，所述桩腿座900固定于所述桩靴部800中心。装置整体包括了X轴和Y轴两个自由度旋转的旋转装置，降低了喷头600在工作时的喷射死角，并且旋转装置和供水装置一体化，避免了传统方式造成的管路约束，也避免了管路缠绕的问题，使装置整体的自由度更佳；此外，装置安装在桩靴壳体，具有一定的高度，从而不易被海底沉积物覆盖，以至于在工作时能有更好的状态，所以在清理桩靴时的效率和效果更佳。

其中，所述第二供水管130包括供水管路131、对接进水管132和出水口133，所述供水管路131横向设置，所述供水管路131两端封闭；所述对接进水管132竖向连通安装于所述供水管路131一端的下方，所述出水口133开设于所述供水管路131另一端的上方，所述对接进水管132与所述第一供水管120之间为转盘连接，所述第三供水管140进水端安装于所述出水口133。第二供水管130与第一供水管120之间绕X轴旋转，使第二供水管相对于第一供水管具有了转动功能，从而能够对周围进行喷水，使喷射范围更广；这里使用了横向设置的第二供水管130作为转动基座，是为了在保证供水的情况下使其还能够作为转动平台从而使转动基座上的重量是均衡的，以便于设备在使用中发生局部磨损。

此外，所述Y轴旋转装置300包括第一驱动电机310、第一传动轴320、第二传动轴330和第三传动轴340；所述第一传动轴320竖向转动设置于所述进水管110、第一供水管120和对接进水管132的中轴线位置，所述第一传动轴320上端穿设于所述供水管路131上方，所述第一传动轴320上端设有绕X轴方向旋转的第一同步轮321；所述供水管路131上方设有传动基座150，所述传动基座150上方固定设有支架管160，所述第二传动轴330竖向设置于所述支架管160，所述第二传动轴330底端转动安装于所述传动基座150，所述第二传动轴330底端设有第二同步轮322，所述第一同步轮321与所述第二同步轮322通过同步带传动；所述支架管160端部横向设有第三传动轴340，所述第三传动轴340与所述第二传动轴330联动，所述第三传动轴340用于驱动所述喷头旋转；所述第一驱动电机310驱动所述第一传动轴320旋转。Y轴旋转装置300的结构可靠，传动精准，第一传动轴320在带动位于传动基座150上的第二传动轴330时，通过同步轮和同步带，将已经处于相对旋转位置的两个传动轴之间的传动部件设置成同步带，从而使设备在转动时磨损和阻碍都得到有效降低，使设备的运行更流畅，更易于维护；而在第二传动轴330和第三传动轴340的传动中使用了蜗杆和齿轮，这种传动结构使用成熟，传动可靠，使喷头能够产生较佳的工作状态，从而提高工作效果。

其中，所述支架管160和所述第三供水管140相对弯曲且端部相对设置，所述喷头600一侧连通并转动安装于所述第三供水管140，所述喷头600另一侧转动安装于所述支架管160端部；所述第二传动轴330上端设有蜗杆331，所述第三传动轴340设有第一传动齿轮341，所述第一传动齿轮与所述蜗杆331啮合，所述第三传动轴330一端固定于所述喷头600，所述第二传动轴330套设于所述支架管160。结构在使用中，第二传动轴330和第一传动轴320都在管路或支架管中，并且第一传动轴320和第二传动轴330之间的同步轮和同步带都位于罩壳内，这样能够避免传动装置收到异物干扰；这里的支架管160和第三供水管140将喷头600约束于二者之间，一方面使喷头600的安装更可靠，另一方面使位于第二供水管130两侧的重量均衡，使第二供水管130在转动时转盘收到的载荷一致，不易产生磨损。

此外，所述X轴旋转装置200包括第二驱动电机210、第一锥齿轮220和第二锥齿轮230；所述第一锥齿轮220安装于所述第二驱动电机210的转轴，所述第二锥齿轮230安装于所述对接进水管132，所述第一锥齿轮220与所述第二锥齿轮230啮合，所述第二供水管130以所述对接进水管132中心线为轴心，所述第二供水130管绕X轴旋转。采用锥齿轮的好处是传动比精确、传动可靠，使设备具有编程控制的基础，使用电机驱动齿轮从而带动第二供水管130转动，进而使位于第二供水管130上层的装置转动，X轴旋转装置独立性好，使X轴方向旋转的装置简单可靠。

其中，还包括底座400，所述底座400安装于所述进水管110下方，所述第一传动轴320下端穿设于所述底座400，所述第一驱动电机310安装于所述底座400，所述第一驱动电机310驱动所述第一传动轴320。底座400用于装置整体的安装，在使用时底座安装于桩靴上，进而使第二供水管130相对于桩靴旋转，从而使喷头600清楚桩靴表面的海底沉积物，底座400作为装置与桩靴之间的过渡装置，能够有效保护桩靴和喷水装置。

此外，所述第一供水管120外部套设有密封壳500，所述第一锥齿轮220和第二锥齿轮230均位于所述密封壳500。锥齿轮位于密封壳500内，保证了密封壳500内部的环境相对清洁，避免齿轮传动受到杂志的影响。

此外，所述第一驱动电机310和第二驱动电机210均套设有密封壳。密封壳用于保护电机，避免电机进水，避免电机受到损坏。

此外，所述桩靴部800包括壳体810，所述壳体810自下而上由底板811、侧围板812和顶板813构成；所述桩腿座900包括中心平台板910、导向板920和围板930，所述中心平台板910为八边形，所述中心平台910板包括四条的平台板直边911和平台板斜边912，所述围板930内侧固定于所述平台板直边911，所述导向板920内侧固定于所述平台板斜边912；所述喷水装置B固定安装于所述壳体810。将桩腿座900与桩靴部800一体化设置，使二者之间的结构强度更佳，并且便于组装生产，并且桩靴部800的结构使用壳体810包裹起来，避免海底的泥土或渣土进入到桩靴部800内部，从而保护了桩靴部800内部的结构。

所述围板930内侧竖向设有肋板931，述中心平台板910的平台板直边911设有多个焊接槽913，所述焊接槽913与所述肋板931的位置对应，所述肋板931容纳于所述焊接槽913，所述肋板931和焊接槽913用于围板930和中心平台板910之间的焊接；

所述肋板931横截面呈“T”字形。

肋板931的截面为“T”字形，焊接槽913与肋板配合，能够在不影响围板930的情况下进行焊接，再者，肋板931增加了与焊接槽913之间的接触面积，有效的提高了中心平台板910与围板930之间焊接的可靠性；并且焊接槽913的截面形状也能够设置成“T”字形。

桩靴A从海底拔起后，喷水装置B还用于对桩靴A表面的泥土进行清洗。

所述喷头C包括第一增压段C1、第二增压段C2和第三增压段C3；

所述第一增压段C1口径大于第二增压段C2，所述第二增压段C2口径大于第三增压段C3；还包括第一锥形管C4和第二锥形管C5，所述第一锥形管C4两端分别连接于所述第一增压段C1和第二增压段C2，所述第二锥形管C5两端分别连接于所述第二增压段C2和第三增压段C3；

还包括基础喷嘴C6，所述基础喷嘴C6设置于第三增压段C3出水端，所述基础喷嘴C6底端孔内呈喇叭状，所述基础喷嘴C6口径小于所述第三增压段C3，所述基础喷嘴C6底端口径与所述第三增压段C3口径一致，所述基础喷嘴C6底端固定连接于所述第三增压段C3端部。

喷头C包括第一增压段C1、第二增压段C2和第三增压段C3，并且第一增压段C1、第二增压段C2和第三增压段C3由第一锥形管C4和第二锥形管C5连接，由此构成了多级口径渐变的喷头装置，从而使喷出的水压更大，喷射的更远，从而能够保证将泥土冲击松软。

所述喷头端部设有止回阀D，包括管状阀体D10和固定于所述阀体D10内的阀芯D20；所述阀芯D20包括第一阀芯D21和第二阀芯D22，所述第一阀芯D21和第二阀芯D22为轴对称设置，所述第一阀芯D21和第二阀芯D22合拢后呈空心圆锥状，所述阀芯D20的底部与所述阀体D10侧壁固定安装。

该阀芯D20呈圆锥状，分为两半，锥顶为出水口方向，锥底为进水口方向，这样在进水时阀芯D20分开，水即可通过，若产生回流，阀芯D20无法打开，由于第一阀芯D21和第二阀芯D22为剖开的圆锥，具有较佳的支撑结构，且朝向出水口一端的阀芯D20周围是容纳位，所以水压越大第一阀芯D21和第二阀芯D22相互贴合的越紧，具有较佳且可靠的止回结构。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。