一种抛石管及抛石系统的制作方法

本实用新型涉及水下抛石技术领域，具体地说，特别涉及一种抛石管及抛石系统。

背景技术：

随着科技的发展和人类对海洋资源的开发利用，海上油气田、海上风电及各种海上功能性结构物正在逐步向外海扩展，其水下基础处理与铺设工程需求也越来越迫切。各种海底管线的广泛应用于海洋资源的开发中，这些在海底铺设的管线，在铺设和使用过程中，受到各种外力影响容易出现变形、断裂和泄露等损坏现象，因此，需要对管线采用有效的保护措施。在诸多保护方法中，采用水下抛石通过碎石铺垫和掩埋管线是较为有效的方法。

采用抛石船进行水下抛石作为一种水下基础处理措施，广泛应用于海洋油气开发、海底建设等领域。抛石船的应用于发展主要经历了三个阶段，第一阶段为抓机抛石，抓机抛石无需专业船舶，任何装备有抓机的沿海航船均可作为抛石船，这类抛石船自身不能装载大量石头，不能进入深水作业。第二阶段的抛石船发展为能携带大量石头的专用侧抛船，这类抛石船同样也主要用于浅水抛石。随着工程应用水深的逐步加深，常规的水下抛石铺设手段显得越来越力不从心，在水面上直接抛投碎石的办法散失多、损耗大、效率不高，同时无法控制抛石精度。为将石料精准放置到目标位置，减小抛石损耗，需要由专用落管抛石船作业，抛石船发展到了第三个阶段，专用落管抛石船作业通过在船中连有抛石管形成抛石通道，利用落管抛石船在海底天然地基上方几米处实施碎石精确铺设，确保石块精准投放，可以有效克服上述缺点。

现有技术中关于专用于深水的落管抛石船公开的专利还较少，参考文献1(CN104988926A)中公开了一种深水抛石设备。该设备包括落石探测装置、可伸缩的第一落石管、数根第二落石管以及第三落石管，所述第一落石管、第二落石管和第三落石管依次连接形成供石料下落至海底管线上的落石管道；所述第三落石管的侧面设有数个进水孔；所述落石探测装置安装在所述第一落石管远离所述第二落石管的第一端上。此外，参考文献2(WO2014098576A1)中也公开了一种海上落水管系统以及包括这种落水管系统的海运船，其采用具有圆锥形状的桶作为抛石管，储存时通过嵌套减少占用空间，设置管线时通过链条将多个抛石管串联起来，使单个抛石管的底侧与相邻抛石管的顶侧有部分重叠，形成抛石管线。上述参考文献中都仅公开了基本的抛石方法，未具体公开适于工业应用的抛石管以及抛石系统的结构。

因此，如何提供一种适于工业应用的抛石管以及抛石系统成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种抛石管，抛石管为筒状结构，抛石管的一端设有：

被夹持部，被夹持部可用于供夹持装置夹持；

导引部，用于在与其他抛石管对接时起导向作用；

第一牵引绳槽，第一牵引绳槽用于容纳管线牵引绳；

绳槽挡板，绳槽挡板可以在受外力时打开，使第一牵引绳槽可供管线牵引绳进入，绳槽挡板在不受外力时会关闭第一牵引绳槽，将管线牵引绳锁在第一牵引绳槽内，抛石管的另一端还设有第二牵引绳槽，第二牵引绳槽用于容纳管线牵引绳。

进一步地，被夹持部包括设置在抛石管表面的凸部。

进一步地，抛石管的一端还设有第一斜面，抛石管的另一端还设有第二斜面，一根抛石管上的第一斜面和相邻的另一根抛石管上的第二斜面相贴合，可以使一根抛石管和相邻的另一根抛石管的中轴线重合。

进一步地，本实用新型中还公开了一种抛石系统，包括：

前述任一种抛石管；

塔架，塔架上设置有持管升降装置和对中机构，持管升降装置包括夹持装置，持管升降装置的夹持装置可以夹持抛石管的被夹持部，带动抛石管沿塔架上下移动，对中机构可以从第一位置运动到第二位置，当对中机构位于第一位置时，抛石管可以移动至对中机构中，当对中机构位于第二位置时，对中机构限制抛石管的径向运动；

吊管滑轮架组，吊管滑轮架组包括相对设置的两个吊管滑轮架，吊管滑轮架上缠绕有管线牵引绳，吊管滑轮架用于将管线牵引绳压入位于两个吊管滑轮架之间的抛石管的第一牵引绳槽和第二牵引绳槽内。

进一步地，抛石系统还包括ROV滑轮架和ROV，ROV滑轮架上缠绕有ROV脐带缆。

进一步地，塔架可俯仰地设置在船体上，塔架连接有第一伸缩油缸，第一伸缩油缸用于调整塔架为竖直状态；吊管滑轮架组连接有第二伸缩油缸，第二伸缩油缸用于调整两个吊管滑轮架之间的抛石管为竖直状态。

进一步地，抛石系统还包括取管行车和取管夹持机构，取管行车可以带动取管夹持机构在储管工作站和塔架之间移动，取管夹持机构可用于夹持抛石管。

进一步地，抛石系统还包括机械手，机械手可以向绳槽挡板施加外力以打开绳槽挡板。

进一步地，抛石系统还包括石料输送设备，石料输送设备包括至少一个固定皮带机和伸缩皮带机，固定皮带机沿船体纵向延伸设置在船舷一侧；伸缩皮带机沿船体横向设置，一端与固定皮带机相连，另一端可以在抛石管的管口与一侧船舷之间伸缩。

进一步地，所述抛石系统还包括设置在船舷另一侧的舷侧抛石系统。

综上所述，本实用新型中公开了一种抛石管和抛石系统的结构，通过该抛石管和抛石系统，保证了抛石作业的可靠性和高效化。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1a为本实用新型中的抛石管一端的局部结构示意图；

图1b为本实用新型中的抛石管一端的俯视结构示意图；

图2为本实用新型中的抛石管的结构示意图；

图3为本实用新型中相邻两节抛石管的部分结构示意图；

图4为本实用新型中夹持装置夹持抛石管的结构示意图；

图5为本实用新型中对中机构处于第二位置时的结构示意图；

图6a至图6c为本实用新型中吊管滑轮架和抛石管处于不同状态下的结构示意图；

图7a至图7c为本实用新型中塔架和抛石管处于不同状态下的结构示意图；

图8为本实用新型中取管行车和取管夹持机构的结构示意图；

图9为本实用新型中石料输送设备的结构示意图；

图10为本实用新型中舷侧抛石系统的结构示意图。

元件标号如下：

抛石管-10

被夹持部-11

导引部-12

第一牵引绳槽-13

绳槽挡板-14

第一斜面-15

第二斜面-16

第二牵引绳槽-17

塔架-20

持管升降装置-21

夹持爪-22

第三伸缩油缸-23

对中机构-24

V型架-25

第一伸缩油缸-26

吊管滑轮架-31

管线牵引绳-32

第二伸缩油缸-33

ROV滑轮架-41

ROV脐带缆-42

取管行车-51

取管夹持机构-52

固定皮带机-61

伸缩皮带机-62

舷侧抛石系统-70

接长管线-80

具体实施方式

现在结合附图，详细介绍本实用新型的较佳实施方式。虽然本实用新型的描述将结合各个实施方式一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该几种实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”，是为了更好地描述本实用新型的较佳实施方式而设定的，不应理解为对本实用新型的限制。

如图1a、图1b和图2所示，本实用新型提供了一种抛石管10，抛石管10为筒状结构，抛石管10的一端设有：被夹持部11、导引部12、第一牵引绳槽13和绳槽挡板14，抛石管的另一端还设有与第一牵引绳槽13对应的第二牵引绳槽17，第一牵引绳槽13和第二牵引绳槽17用于容纳管线牵引绳。

其中，被夹持部11可用于供夹持装置夹持，优选被夹持部11为设置在抛石管10表面的凸部。

导引部12设置在抛石管10的一端，用于在与其他抛石管10对接时起导向作用，优选地，其可以如图1a、图1b和图2所示，为两组沿抛石管10轴向方向延伸的导引片，实现相邻两节抛石管10在对接过程中的导向和定位。优选地，一组导引片可以包括多片导引片。

如图1a、图1b和图2所示，抛石管10的一端还设有第一牵引绳槽13和绳槽挡板14，第一牵引绳槽13用于容纳管线牵引绳32；绳槽挡板14可以在受外力时打开，使第一牵引绳槽13可供管线牵引绳32进入(此时的绳槽挡板14位于图1b中虚线所示的位置)，绳槽挡板14在不受外力时会关闭第一牵引绳槽13，将管线牵引绳32锁在第一牵引绳槽13内(此时绳槽挡板14位于图1b中实线所示的位置)。第一牵引绳槽13和第二牵引绳槽17可以如图2所示的一个凸片，凸片上设有在抛石管10径向方向上(即抛石管10的侧面)具有敞口的凹槽。绳槽挡板14为可复位的结构，例如，绳槽挡板14可以通过扭簧结构与抛石管10相连，在不受外力的情况下绳槽挡板14会始终封闭该敞口。在受到外力时，绳槽挡板14打开该敞口，此时，管线牵引绳32可以从该敞口放置在该凹槽内。在撤去外力过后，绳槽挡板14复位，会关闭该凹槽的敞口，将管线牵引绳32锁在该凹槽内。优选地，第一牵引绳槽13、第二牵引绳槽17和绳槽挡板14不与被夹持部11及导引部12设置在抛石管10的同一侧，避免出现被夹持部11及导引部12阻碍管线牵引绳32进入第一牵引绳槽13和第二牵引绳槽17的情况。

进一步地，如图3所示，抛石管10的一端还设有第一斜面15，与其相邻的抛石管10的另一端还设有第二斜面16，一根抛石管10上的第一斜面15和相邻的另一根抛石管10上的第二斜面16相贴合，可以使一根抛石管10和相邻的另一根抛石管10的中轴线基本重合，使管线精准对接，保证管线畅通。

进一步地，如图7a至7c所示，本实用新型中还公开了一种抛石系统，包括：前述任一种抛石管10；塔架20，塔架20上设置有持管升降装置21和对中机构24，持管升降装置21包括夹持装置，持管升降装置21的夹持装置可以夹持抛石管10的被夹持部11，带动抛石管10沿塔架20上下移动。该夹持装置可以如图4所示，包括一个夹持爪22和第三伸缩油缸23，夹持爪22可转动地连接在持管升降装置21上，第三伸缩油缸23一端可转动地连接在持管升降装置21上，另一端可转动地连接在夹持爪22上，当第三伸缩油缸23收缩时，夹持爪22张开，在此状态下将夹持爪22移动到抛石管10的被夹持部11外后，第三伸缩油缸23扩张，夹持爪22向内收紧，夹持爪22就会夹持抛石管10的被夹持部11，随后即可带动抛石管10完成旋转和提升等动作。

进一步地，对中机构24可以从第一位置运动到第二位置，当对中机构24位于第一位置时，抛石管10可以移动至对中机构24中，当对中机构24位于第二位置时，对中机构24限制抛石管10的径向运动。优选地，如图5所示，对中机构24可以包括一组相对设置的V型架25，V型架25为由第一支腿和第二支腿共同形成的V型结构，并且V型架25整体通过悬臂可转动地连接在塔架20上。当对中机构24处于第一位置时，即V型架25向上旋转，使V型架25竖直向上设置，此时两个V型架25之间的距离较宽，可以供抛石管10插入两个V型架25之间；当对中机构24处于第二位置时，即V型架25向下旋转，使V型架25水平设置，处于图5所示的位置，两个V型架25会夹住抛石管10，限制抛石管10的径向运动。通过对中机构24和持管升降装置21各自固定抛石管10的一端，即可限定抛石管10轴线的位置。优选地，对中机构24中的V型架25也可以为几组，每一组V型架25可以包括两个或者大于两个的V型架25，只要能够满足对中机构24的使用需要即可。

进一步地，如图6a至图6c所示，吊管滑轮架组包括相对设置的两个吊管滑轮架31，吊管滑轮架31上缠绕有管线牵引绳32，吊管滑轮架31用于将管线牵引绳32压入位于两个吊管滑轮架31之间的抛石管10的第一牵引绳槽13和第二牵引绳槽17内。

进一步地，抛石系统还包括ROV滑轮架41和ROV(图中未示出)，ROV滑轮架41上缠绕有ROV脐带缆42，ROV脐带缆42主要用于向ROV提供动力，并传输信息。

进一步地，如图7a至7c所示，塔架20可俯仰地设置在船体上，塔架20连接有第一伸缩油缸26，第一伸缩油缸26用于调整塔架20为相对于海平面为竖直状态；如图6a至图6c所示，吊管滑轮架组连接有第二伸缩油缸33，第二伸缩油缸33用于调整两个吊管滑轮架31之间的由抛石管10连接而成的接长管线80相对于海平面为竖直状态。这样可以保证接长管线80始终垂直于海平面，不会因为船体的晃动而晃动，保证定点抛石的准确性，并且，通过同时控制塔架20夹持的单节抛石管10和两个吊管滑轮架31之间的接长管线80都处于相对于海平面竖直的状态，可以使抛石管10和接长管线80的对接不受海面风浪的影响。

进一步地，如图8所示，抛石系统还包括取管行车51和取管夹持机构52，取管行车51可以带动取管夹持机构52在储管工作站和塔架20之间移动，取管夹持机构52可用于夹持抛石管10。

进一步地，抛石系统还包括机械手(图中未视出)，机械手可以向绳槽挡板14施加外力以打开绳槽挡板14。

进一步地，如图9所示，抛石系统还包括石料输送设备，石料输送设备包括至少一个固定皮带机61和伸缩皮带机62，固定皮带机61沿船体纵向延伸设置在船舷一侧；伸缩皮带机62沿船体横向设置，一端与固定皮带机61相连，另一端可以在抛石管10的管口与一侧船舷之间伸缩。

进一步地，如图10所示，所述抛石系统还包括设置在船舷另一侧的舷侧抛石系统70，舷侧抛石系统70可以采用现有技术中常见的结构，方便地用于浅水中抛石作业中。

下面进一步介绍通过本实用新型提供的抛石系统进行抛石的方法，

首先，接长管线80的安装，包括：

步骤一：单节抛石管10储存在储管工作站内，由取管行车51带动的取管夹持机构52从储管工作站内夹取单节抛石管10，将其运送到塔架20，将带有ROV脐带缆42的ROV套设在该单节抛石管10上，持管升降装置21的夹持装置夹持抛石管10的被夹持部11，将吊管滑轮架组的管线牵引绳32固定在该单节抛石管10上后，下放该单节抛石管10，形成最初的接长管线80。

步骤二：如图8所示，取管夹持机构52再次从储管工作站内夹取单节抛石管10，并将抛石管10移动至塔架20的持管升降装置21下方时；如图7a所示，持管升降装置21下放至单节抛石管10上管口位置；在确定持管升降装置21的锥形结构对入单节抛石管10的管口时，持管升降装置21的夹持机构夹持抛石管10的被夹持部11，承载抛石管10重量的力由取管夹持机构52转移到持管升降装置21上，此时，取管夹持机构52松开单节抛石管10，返回储管工作站夹取下一根单节抛石管10。

步骤三：单接抛石管10进入管线接长区域，在对中机构24位于第一位置时，将单接抛石管10放入对中机构24当中，然后向下旋转V型架25，使对中机构24处于第二位置，以此固定单节抛石管10的轴线位置，再通过第一伸缩油缸26控制塔架20保持竖直状态，以此保证持管升降装置21夹持的单节抛石管10保持竖直状态。再使单节抛石管10沿竖直向下的方向运动，通过持管升降装置21旋转运动微调单节抛石管10的周向位置，使单节抛石管10的第二牵引绳槽17和接长管线80的第一牵引绳槽13的位置对齐，如图7b所示，单节抛石管10准确对入接长管线80内。再次将V型架25旋转至第一位置，同时吊管滑轮架31微微张开，使其与水平面的角度为113°，单节抛石管10和接长管线80能够通过吊管滑轮架31，继续下放至图7c所示的第三位置。

步骤四：单节抛石管10被下放至第三位置后，机械手将第一牵引绳槽13的绳槽挡板14挤开，吊管滑轮架31再微微向内收缩，使其与水平面的角度为116°。吊管滑轮架组将管线牵引绳32压入相邻两管节的第一牵引绳槽13和第二牵引绳槽17内，机械手松开绳槽挡板14，绳槽挡板14会封闭该第一牵引绳槽13，将管线牵引绳32封闭在第一牵引绳槽13内。其后，持管升降装置21松开夹持装置，返回至塔顶。

反复重复步骤二至步骤四，直至达到所需要的管线长度，完成接长管线80布置。

在完成接长管线80的布置过后，进行抛石过程：

根据需要的抛石效率，通过固定皮带机61从两侧的石料舱输送石料至伸缩皮带机62所在的位置，然后通过伸缩皮带机62将石料输送至接长管线80的管口位置，进行抛石。

综上所述，本实用新型中公开了一种抛石管和抛石系统的结构，通过该抛石管和抛石系统，保证了抛石作业的可靠性和高效化。

上述的说明是本实用新型中具体实施方式的实施例，用于更清楚地说明本实用新型的实用新型构思，但其并非是用于对本实用新型的权利要求范围的限定。根据本实用新型的实用新型构思，本领域技术人员能够容易地变型和修改上述的实施例，这些属于本实用新型的实用新型构思内的变型和修改均包含在本实用新型后附的权利要求的范围之内。