无动力水下桩基辅助就位装置的制造方法
【专利摘要】一种无动力水下桩基辅助就位装置，包括：一底座、枢接在底座上的结构框架、安装在结构框架上的用于水下钢管桩插入的套筒，其中，套筒上安装有一自动锁定、释放机构，该自动锁定、释放机构能够使套筒旋转、打开。本实用新型结构简单，不仅能够在不需要其他辅助动力的情况下，将桩打到预定深度后便可自动打开，解决了必须由水下机器人操作问题；而且，还可回收使用，由于整个过程无需人工介入，无需水下机器人和液压动力装置的帮助，大大简化了海上施工的流程和时间，进而大大降低海上安装的成本。
【专利说明】
无动力水下桩基辅助就位装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及水下打粧辅助就位装置，尤其涉及一种无动力水下粧基辅助就位装置。属于海洋工程领域。
【背景技术】
[0002]在海洋工程中，钢管粧基础是一种常用的海底基础。其本质是一根钢制空心圆管，通过打入海底泥面以下一定的深度，并依靠其与土壤的摩擦力，给上部结构提供足够可靠的粧基基础。因此，钢管粧基础广泛运用于导管架平台、水下生产系统和锚链、张力腿平台胫键基础等。
[0003]对于导管架平台而言，通常导管架本身，即:设计有就位后与钢管粧连接的结构，如:导管架的群粧套筒结构，其可以在打粧过程中起到辅助就位的作用，在钢管粧就位后，还可以起到与导管架连接的作用。其在安装过程中的作用有以下三个:
[0004]1.辅助钢管粧在海底确定设计位置，S卩:海底定位。
[0005]2.在钢管粧打入泥土中之前，使其保持直立状态。
[0006]3.打粧过程中使钢管粧保持正确的方向。
[0007]但是，由于TLP(Tens1n Leg Platform,张力腿平台，一种通过腔键张力进行垂直系泊的浮式海上平台，适用于深水海上石油开发，特别是300米至1500米水深的海域)的胫键与水下生产系统、锚链基础，没有群粧套筒类似的结构。针对这些基础的水下打粧工作时，需要打粧辅助就位装置，帮助其保持打入时的准确位置和角度。
[0008]目前，现有的辅助就位装置流程为:
[0009]1.在钢管架放在海底之前，需要将辅助就位装置准确的放置在海底泥面预定位置，以帮助钢管粧定位。
[0010]2.钢管粧插入辅助就位装置后，可以在该系统的帮助下，保持钢管粧垂直向下的方向，打粧锤即可开始打粧。
[0011 ] 3.在粧打到一定程度时，通过水下机器人，将液压动力连接到辅助就位装置上，打开开关，辅助就位装置才不会阻碍打粧锤继续向下，将钢管粧打到设计深度。
[0012]通过以上过程分析可以发现，在整个安装过程中，辅助就位装置需要在水下机器和液压管线的帮助下才能打开，以使钢管粧打入设计深度。因此，整个过程比较烦琐，且水下机器人操作成本较高，耗时也较长，并容易出现故障。
【实用新型内容】
[0013]本实用新型的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种无动力水下粧基辅助就位装置，其结构简单，不仅能够在不需要其他辅助动力的情况下，将粧打到预定深度后便可自动打开，解决了必须由水下机器人操作问题;而且，还可回收使用，大大降低海上安装的成本。
[0014]本实用新型的目的是由以下技术方案实现的:
[0015]—种无动力水下粧基辅助就位装置，其特征在于:包括:一底座、枢接在底座上的结构框架、安装在结构框架上的用于水下钢管粧插入的套筒，其中，套筒上安装有一自动锁定、释放机构，该自动锁定、释放机构能够使套筒旋转、打开。
[0016]所述结构框架还安装有数个吊点和数个支架垫块。
[0017]所述套筒安装在结构框架的中部，该套筒为两半结构。
[0018]所述自动锁定、释放机构安装在套筒两半的连接线处；自动锁定、释放机构包括:安装在套筒一半上的锁扣支架、安装在锁扣支架上的锁扣、安装在套筒另一半上的锁芯支架、安装在锁芯支架上的锁芯，其中，锁芯能够绕着锁芯支架中心在一设定的角度内旋转；锁扣及锁芯的下方中部安装有限位挡板，以防止锁芯从下方滑出；套筒上设有触发杆开孔，触发杆开孔内布置有触发杆;当触发杆被触发后，触发杆会向上旋转，将锁芯推出锁扣。
[0019]所述自动锁定、释放机构还包括:安装在钢管粧上的第一定位挡板和触发挡板;安装在套筒上的第二定位挡板；当水下钢管粧进入套筒后，会因为第一定位挡板和第二定位挡板的导向作用调整方向，进行微调，以保证触发挡板正好位于触发杆的上方。
[0020]所述锁扣和锁芯之间安装有拉紧弹簧，以保证锁紧状态时不会意外释放。
[0021]所述触发杆是绕触发杆旋转中心旋转，触发杆旋转轨迹为弧形。
[0022]本实用新型的有益效果:本实用新型由于采用上述技术方案，其结构简单，不仅能够在不需要其他辅助动力的情况下，将粧打到预定深度后便可自动打开，解决了必须由水下机器人操作问题;而且，还可回收使用，由于整个过程无需人工介入，无需水下机器人和液压动力装置的帮助，大大简化了海上施工的流程和时间，进而大大降低海上安装的成本。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型整体结构示意图。
[0024]图2为本实用新型未打开状态正视图。
[0025]图3为本实用新型未打开状态侧视图。
[0026]图4为本实用新型打开状态正视图。
[0027]图5为本实用新型整体结构俯视图。
[0028]图6为本实用新型锁定机构俯视图。
[0029]图7为本实用新型锁定机构定位结构主视图。
[0030]图8为本实用新型锁定机构正视图。
[0031]图9为本实用新型锁定机构侧视图。
[0032]图中主要标号说明:
[0033]101.结构框架;102.底座;103.套筒;104.自动锁定、释放机构；105.旋转轴;106.吊点；107.水下钢管粧；108.支架垫块；109.水下打粧锤；110.卡环；111.吊钩；112.触发挡板；113.第一定位挡板；114.第二定位挡板；115.锁扣支架；116.锁扣；117.拉紧弹簧；118.触发杆；119.锁芯；120.锁芯支架；121.锁芯限位挡板；122.触发杆开孔；123.触发杆旋转中心；124.触发杆旋转轨迹。
【具体实施方式】
[0034]如图1一图5所示，本实用新型包括:底座102、采用旋转轴105的轴孔连接方式枢接在底座102上的结构框架101、采用焊接方式安装在结构框架101上的用于水下钢管粧107插入的套筒103，其中，套筒103上安装有一自动锁定、释放机构104，自动锁定、释放机构104能够使套筒103通过旋转轴105进行旋转、打开。
[0035]上述结构框架101上采用焊接方式还安装有数个吊点106和数个支架垫块108。
[0036]上述套筒103安装在结构框架101的中部，套筒103为两半结构，自动锁定、释放机构104安装在套筒103两半的连接线处；自动锁定、释放机构104在触发前为锁定状态，当钢管架打到一定的深度，该锁定、释放机构104可被触发，并依靠结构框架101的重力，自行打开。从而可以给水下打粧锤109让出空间，让水下打粧锤109将水下钢管粧107打到设计深度。
[0037]上述套筒103的作用是:用于限制钢管架水平方向的移动，使水下打粧锤109的载荷沿着套筒103的方向传递，将水下钢管粧107打入泥面以下。
[0038]上述底座102的作用是:用于使本实用新型坐在海底上。
[0039]上述结构框架101的作用是:用于将套筒103的重心置于旋转轴105的轴线之外，所以，当锁定机构104被触发时，可依靠重力，绕着旋转轴105进行旋转。在旋转到一定位置后，可通过安装在底座102上的支架垫块108限位，防止打开过大。
[0040]如图2，图3所示，打粧作业时，先将水下钢管粧107插在套筒103内，然后，通过卡环110和吊钩111，将水下打粧锤109从船上下放到海底，并将水下打粧锤109放置于水下钢管粧107的粧头上，即可进行打粧作业。
[0041 ]如图4所示，从图中可以看到，自动锁定、释放机构104已经被触发，结构框架1I和套筒103已经绕旋转轴105打开，并分为两部分，落在支架垫块108上。水下打粧锤109的向下空间已经全部释放出来。水下打粧锤109继续向下打到水下钢管粧107设计深度。
[0042]如图6，图8所示，自动锁定、释放机构104包括:安装在套筒103—半上的锁扣支架115、安装在锁扣支架115上的锁扣116、安装在套筒103另一半上的锁芯支架120、安装在锁芯支架120上的锁芯119，其中，锁芯119可以绕着锁芯支架120中心在一设定的角度内旋转。为限制锁芯119的旋转过大，在锁扣116及锁芯119的下方中部采用焊方式安装有限位挡板121，以防止锁芯119从下方滑出；套筒103上设有触发杆开孔122，触发杆开孔122内布置有触发杆118;当触发杆118被触发后，触发杆118会向上旋转，将锁芯119推出锁扣116。这时，本实用新型就会在重力的作用下打开，套筒103分为两半。当再次用吊点106起吊本实用新型时，套筒103的两半会合拢，锁芯119可自动回到锁扣116内，自动锁闭。
[0043]如图7所示，自动锁定、释放机构104还包括:采用焊接方式安装在水下钢管粧107上的第一定位挡板113和释放用的触发挡板112;采用焊接方式安装在套筒103上的第二定位挡板114。当水下钢管粧107进入套筒103后，会因为第一定位挡板113和第二定位挡板114的导向作用调整方向，进行微调。以保证触发挡板112正好位于触发杆118的上方。
[0044]上述锁扣116和锁芯119之间安装有拉紧弹簧117，拉紧弹簧117将锁扣116和锁芯119稳定的锁在一起，以保证锁紧状态时不会意外释放。当水下打粧锤109接近套筒103时，整个水下钢管粧107会根据安装在套筒103上的第一定位挡板113、第二定位挡板114进行微调，将位置调整到触发挡板112正好在释放触发杆118的正上方;此时，水下钢管粧107继续进行下降，则触发杆118被压下，锁芯119会绕锁芯支架120旋转，无法再与锁扣116锁在一起，整个锁定机构被释放，套筒103被打开。
[0045]为了实现本实用新型的在无动力下的自动锁定、释放功能，需要在施工前，将水下钢管粧107上端靠近水下打粧锤109处就安装触发挡板112和第一定位板113。
[0046]如图9所示，触发杆118是绕触发杆旋转中心123旋转，触发杆旋转轨迹124为弧形。当触发挡板112向下运动到一定程度，碰到触发杆118，触发杆118就会将锁芯119推出116锁扣，使套筒103的两半依靠重力分开。
[0047]使用时，将本实用新型通过吊点106提前准确放置于海底设计的位置，为后序的水下钢管粧107打粧提供支撑和辅助就位功能。当水下钢管粧107打到预定深度后，本实用新型可通过吊点106回收。
[0048]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种无动力水下粧基辅助就位装置，其特征在于:包括:一底座、枢接在底座上的结构框架、安装在结构框架上的用于水下钢管粧插入的套筒，其中，套筒上安装有一自动锁定、释放机构，该自动锁定、释放机构能够使套筒旋转、打开；自动锁定、释放机构安装在套筒两半的连接线处;该自动锁定、释放机构包括:安装在套筒一半上的锁扣支架、安装在锁扣支架上的锁扣、安装在套筒另一半上的锁芯支架、安装在锁芯支架上的锁芯，其中，锁芯能够绕着锁芯支架中心在一设定的角度内旋转;锁扣及锁芯的下方中部安装有限位挡板，以防止锁芯从下方滑出；套筒上设有触发杆开孔，触发杆开孔内布置有触发杆;当触发杆被触发后，触发杆会向上旋转，将锁芯推出锁扣。2.根据权利要求1所述的无动力水下粧基辅助就位装置，其特征在于:所述结构框架还安装有数个吊点和数个支架垫块。3.根据权利要求1所述的无动力水下粧基辅助就位装置，其特征在于:所述套筒安装在结构框架的中部，该套筒为两半结构。4.根据权利要求1所述的无动力水下粧基辅助就位装置，其特征在于:所述自动锁定、释放机构还包括:安装在钢管粧上的第一定位挡板和触发挡板;安装在套筒上的第二定位挡板；当水下钢管粧进入套筒后，会因为第一定位挡板和第二定位挡板的导向作用调整方向，进行微调，以保证触发挡板正好位于触发杆的上方。5.根据权利要求1所述的无动力水下粧基辅助就位装置，其特征在于:所述锁扣和锁芯之间安装有拉紧弹簧，以保证锁紧状态时不会意外释放。6.根据权利要求1所述的无动力水下粧基辅助就位装置，其特征在于:所述触发杆是绕触发杆旋转中心旋转，触发杆旋转轨迹为弧形。
【文档编号】E02D13/04GK205475238SQ201620083678
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月28日
【发明人】李怀亮, 王铭飞, 黄山田, 苏志勇, 傅东明, 王浩宇, 魏佳广, 李可, 王衍鑫
【申请人】中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司, 北京高泰深海技术有限公司