一种J型铺管船

一种j型铺管船
技术领域
1.本发明涉及铺管船技术领域，特别是涉及一种j型铺管船。


背景技术：

2.随着海洋油气资源的开发，铺设海底管道进行运输十分重要。海底管道铺设主要有四种方法：s型铺管法、j型铺管法、卷筒式铺管法和拖管式铺管法。其中，最常用的是s型铺管法和j型铺管法。j型铺管法是管道以接近垂直的形态离开铺管船，沿垂弯段向下，直至铺入海底，由于管线整体形态呈“j”型而得名。j型铺管法在铺设深水海底管道时，由于管道脱离角度非常接近垂直，管道悬链线较短，因此需要张力较小，适用于各种管径的深水海底管道的铺设。j型铺管法的出现，打破了水深对于海底管道铺设的限制，使得水深超过3000m的深水油气田开发成为可能，被认为是深水和超深水海底管道铺设最适用的方法。
3.j型铺管法的应用需要借助j型铺管船。j型铺管船的作业流程包括：先将船上的管段吊运到铺管塔上，管段从铺管塔向下移动的过程中，管段与位于其下方的另一节管段进行焊接，然后进行无损检测，最后进行涂覆，在完成所有工序后移船，海管铺设入水。目前的铺管塔由上至下依次设置对中器、张紧器、焊接站、无损检测站和涂覆站。将管段吊运到铺管塔上，通常采用吊机或吊臂等来将管段升起，然后由铺管塔上的夹具夹住管段，通过夹具转移到铺设设备的上方，管段需要通过对中器对中后，才逐渐下放进行焊接、检测和涂覆。因此，目前的管段在铺管塔还需要进行对中，采用的机构较多，工序冗杂，效率低。
4.现有技术公开了一种新型四节点j型-卷筒集成铺设系统，主要包括铺设塔、卷筒、铺设塔角度调节系统、矫直系统、管道铺设传送系统和管道铺设的关键设备。铺设塔角度调节系统包括a字架、角度调节器、液压缸、角度调节器连接轴；矫直系统包括校准轮、矫直器和矫直滚轮；管道铺设管道传送系统包括水平传送系统、装载臂、提升机；管道铺设关键设备包括张紧器、移动平台。该专利的水平传送系统由多个滚轮组成，作用是j型铺设过程中待铺设管段在船体上的水平传送，将管段传送至处在水平位置的装载臂的夹具内。装载臂铰接在船体的甲板上，作用是j型铺设时将管段从水平位置旋转至竖直位置，综合考虑重量和强度的要求，主体结构由钢板焊接而成，内部布置加强材，加强材根据位置的不同分别选用不同型号的t型材和角钢，既能满足强度要求又能减轻结构重量。其上布置有可以绕轴旋转的液压夹具，用于夹持管段并将管段运送至预铺设路径上。两侧设有吊耳，分别与绞车的钢索连接，一侧绞车起驱动作用，通过绞车钢索的收放实现装载臂的旋转，另一侧的绞车起控制作用，保证旋转的稳定，通过两侧绞车钢索的收放实现装载臂平稳的旋转。装载臂下端通过铰接的方式连接在靠近铺设塔处的甲板上，装载臂的作用是将水平滚轮传送过来的管段夹紧，旋转至竖直位置，之后在液压马达的驱动下，夹具绕连接转轴实现旋转，将待铺设管段运送至预铺设路径上，为管道铺设下一步作业做准备。提升机包括安装在铺设塔内侧的两根滑轨中的两个滑块、与外部绞车连接的两个提升机吊耳、提升机液压缸和提升机定型夹持爪，两个提升机吊耳分别与对应的两个滑块固连，提升机定型夹持爪设置在两个滑块之间，提升机定型夹持爪的端部设置有与待铺管路管领配合的管领夹具，提升机定型夹
持爪上设置有控制管领夹具开合的提升机液压缸。提升机主要作用是为管道提供顶部张力。该专利将管段装夹在装载臂上，通过装载臂的旋转实现管段的提升，占用的空间大；并且该专利通过提升机的定型夹持爪夹住装载臂上的管段，然后下放铺设塔顶端的内部对中器，上端管段在提升机的夹持下固定不动，通过调节移动平台的位置，完成上端管段与入水管段的对中，对中完成后，通过焊接站进行焊接，并做无损检测和涂层处理，该专利需要进行对中，工序较多，花费时间长，效率低。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种效率高的j型铺管船。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种j型铺管船，包括船体、铺管塔和管道装载机构，所述铺管塔设于所述船体的一端，所述管道装载机构包括轨道架、提升板和转向装置，所述轨道架包括竖架和横架，所述竖架设于所述铺管塔的一侧且与所述铺管塔平行设置，所述提升板可上下移动地与所述竖架连接，所述提升板上设有第一传送带，所述横架的一端与所述竖架连接，所述横架的另一端延伸至所述铺管塔的上方；所述转向装置包括外壳、转轮和定向筒，所述外壳与所述横架连接且可沿所述横架作水平运动，所述外壳设有与其内部相通的第一进管口和第一出管口，所述转轮设于所述外壳的内部，所述转轮与所述外壳转动连接，所述第一进管口与所述转轮的圆心的连线垂直于所述第一出管口与所述转轮的圆心的连线，所述转轮上连接有沿其直径方向设置的托举板，所述定向筒设置于所述托举板的一端，所述转轮的轮面上设有第二进管口和第二出管口，所述第二出管口位于所述托举板设置所述定向筒的一端，所述第二进管口位于所述托举板的另一端，所述定向筒靠近所述第二出管口的一端设有滑板，所述滑板与所述托举板连接且可沿与所述托举板垂直的方向移动。
7.作为优选方案，j型铺管船还包括管道整合机构和定位板，所述管道整合机构设置在所述船体上且位于所述管道装载机构的一侧，所述定位板位于所述管道整合机构的一侧，所述管道整合机构包括多个第二传送带和第三传送带；多个第二传送带平行间隔设置且成行排列，形成垂向整合区；多个所述第三传送带沿所述第二传送带的排列方向间隔设置，形成横向整合区；所述第二传送带的传送方向与所述第三传送带的传送方向垂直；所述垂向整合区和所述定位板位于所述横向整合区相邻的两侧，所述定位板与所述提升板位于同一直线上，所述定位板上设有第四传送带。
8.作为优选方案，所述定位板远离所述管道整合机构的一侧设有挡板。
9.作为优选方案，j型铺管船还包括第一起重机和第二起重机，所述船体上设有管道储存区，所述管道储存区四周设有围栏，所述管道整合机构设于所述管道储存区与所述管道装载机构之间，所述第一起重机位于所述管道储存区远离所述管道装载机构的一侧，所述第二起重机位于所述管道储存区靠近所述管道装载机构的一侧，且所述第二起重机和所述管道整合机构分别位于所述管道装载机构的两侧。
10.作为优选方案，j型铺管船还包括船楼，所述船楼设于所述管道储存区远离所述管道装载机构的一侧，使所述船楼与所述铺管塔位于所述船体的两端。
11.作为优选方案，j型铺管船还包括停机坪，所述停机坪设于所述船楼的上方，且所述停机坪位于所述船楼远离所述管道储存区的一侧。
第二起重机；800-管道储存区；810-围栏；900-船楼；910-停机坪。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.实施例一
37.如图1至图13所示，本发明优选实施例的一种j型铺管船，包括船体100、铺管塔200和管道装载机构300，铺管塔200设于船体100的一端，管道装载机构 300包括轨道架310、提升板320和转向装置330，轨道架310包括竖架311和横架312，竖架311设于铺管塔200的一侧且与铺管塔200平行设置，提升板320可上下移动地与竖架311连接，提升板320上设有第一传送带340，横架312的一端与竖架311连接，横架312的另一端延伸至铺管塔200的上方；转向装置330包括外壳331、转轮332和定向筒333，外壳331与横架312连接且可沿横架312作水平运动，外壳331设有与其内部相通的第一进管口334和第一出管口，转轮332 设于外壳331的内部，转轮332与外壳331转动连接，第一进管口334与转轮332 的圆心的连线垂直于第一出管口与转轮332的圆心的连线，转轮332上连接有沿其直径方向设置的托举板350，定向筒333设置于托举板350的一端，转轮332的轮面上设有第二进管口335和第二出管口336，第二出管口336位于托举板350设置定向筒333的一端，第二进管口335位于托举板350的另一端，定向筒333靠近第二出管口336的一端设有滑板360，滑板360与托举板350连接且可沿与托举板350垂直的方向移动。本实施例通过在铺管塔200的一侧设置轨道架310，提升板320可上下移动地与轨道架310的竖架311连接，当管道放置在提升板320后，通过提升板320的移动带动管道上升，占用空间小；当提升板320上升至竖架311 的顶端，通过提升板320上的第一传送带340，可带动管道移动，使管道依次通过第一进管口334和第二进管口335，直至移动到转轮332上的托举板350上，接着，外壳331及其内部的转轮332沿横架312水平移动到铺管塔200的上方，随后通过转轮332转动90
°
，使管道从水平状态变成竖直状态，此时，定向筒333位于转轮332的底部，管道的一端位于定向筒333中，第二出管口336与第一出管口重合，接着，滑板360移动，滑板360从定向筒333的端口撤出，管道在重力作用下从定向筒333中落下，管道穿过第二出管口336和第一出管口进入铺管塔200 中，能够实现管道自动对中，无
需在铺管塔200上设置对中器，节约成本，且管道进入铺管塔200和对中同时完成，节约工序，提高效率。
38.在本实施例中，竖架311上设有两条沿其高度方向设置的滑轨，两条滑轨平行间隔设置，滑轨上设有可滑动的第一滑块，提升板320位于两条滑轨之间，提升板320与第一滑块连接，本实施例的提升板320通过液压杆带动。横架312设置为两个，且两个横架312平行间隔设置，转向装置330位于两个横架312之间，横架312上设有可滑动的第二滑块，外壳331与第二滑块连接。可选地，本实施例的外壳331为圆柱形。另外，本实施例的转轮332通过转轴337与外壳331连接。托举板350设有容置孔，滑板360可沿与托举板350垂直的方向移动地插接于容置孔中，使滑板360可堵住定向筒33靠近第二出管口335的端口或从该端口处撤出。本实施例的定位筒333的内径与管道的外径相等，保证自动对中，并对管道具有限位功能。此外，本实施例的托举板350上也可设置传送带以确保管道的转移。
39.进一步地，本实施例的提升板320的顶面设有贯穿其两端的通槽，通槽的截面为三角形，可防止管道掉落。本实施例的第一传送带340设置为四个，四个第一传送带340设置在通槽的槽壁上。
40.实施例二
41.本实施例与实施例一的区别在于，在实施例一的基础上，本实施例对j型铺管船的其他结构作进一步的说明。
42.在本实施例中，j型铺管船还包括管道整合机构400和定位板500，管道整合机构400设置在船体100上且位于管道装载机构300的一侧，定位板500位于管道整合机构400的一侧，管道整合机构400包括多个第二传送带410和第三传送带420；多个第二传送带410平行间隔设置且成行排列，形成垂向整合区；多个第三传送带420沿第二传送带410的排列方向间隔设置，形成横向整合区；第二传送带410的传送方向与第三传送带420的传送方向垂直；垂向整合区和定位板500 位于横向整合区相邻的两侧，定位板500与提升板320位于同一直线上，定位板500上设有第四传送带510。管道在放置到管道装载机构300上前，先放置在管道整合机构400上。管道在管道整合机构400上受到第二传送带410和第三传送带 420的双重作用，可使管道整齐排列，并依次移动到定位板500上。在装载新管道时，提升板320位于轨道架310的底部，提升板320与定位板500位于同一平面，通过管道整合机构400移动到定位板500上的管道在第四传送带510作用下移动，驱动定位板500上的管道移动至提升板320上，同时在提升板320的第一传送带 340的作用下，使管道能够整段进入到提升板320上。通过设置管道整合机构400，可驱动管段整齐排列并逐个进入定位板500中，降低了调动管道时准确性的要求，可提升管道铺设的效率。
43.进一步地，本实施例的定位板500远离管道整合机构400的一侧设有挡板520，挡板520可防止管道越过定位板500；同时可使管道一段段进入定位板500中；并可配合第三传送带420，使管道进一步成行排列。另外，本实施例的定位板500的顶面设有贯穿其两端的凹槽，凹槽的截面为三角形，使管道位于定位板500上时，可保持管道的轴向与定位板500的长度方向一致，进而避免管道被驱动时移位。第四传送带510设置为四个，四个第四传送带510设置在凹槽的槽壁上。通过在定位板500上设置第四传送带510、在提升板320上设置第一传送带340，可驱动管道移动，使整个铺设过程更加自动化。
44.另外，本实施例的j型铺管船还包括第一起重机600和第二起重机700，船体 100上
设有管道储存区800，管道储存区800四周设有围栏810，管道整合机构400 设于管道储存区800与管道装载机构300之间，第一起重机600位于管道储存区 800远离管道装载机构300的一侧，第二起重机700位于管道储存区800靠近管道装载机构300的一侧，且第二起重机700和管道整合机构400分别位于管道装载机构300的两侧，使铺管船的布局更加紧凑，合理使用空间。通过第一起重机600 将管道调运至管道储存区800进行储存，待移动至铺管区域后，通过第二起重机 700将管道储存区800的管道调运至管道整合机构400。第一起重机600和第二起重机700分别位于船体100的左舷和右舷。
45.此外，本实施例的j型铺管船还包括船楼900，船楼900设于管道储存区800 远离管道装载机构300的一侧，使船楼900与铺管塔200位于船体100的两端，可避免船楼900影响管道的铺设工作。在本实施例中，j型铺管船还包括停机坪 910，停机坪910设于船楼900的上方，且停机坪910位于船楼900远离管道储存区800的一侧，另外，停机坪910还位于船楼900远离第一起重机600的一侧。
46.本实施例的其他结构与实施例一相同，此处不再赘述。
47.实施例三
48.本实施例与实施例二的区别在于，在实施例二的基础上，本实施例对铺管塔 200的结构作进一步的说明。
49.在本实施例中，铺管塔200由上至下依次设置第一管道夹持张紧机构210、焊接站220、无损检测站230、补充焊接站240、第二管道夹持张紧机构250和防腐喷涂站260。管道从转向装置进入铺管塔200后，首先受到第一管道夹持张紧机构 210的作用，可控制管道的下落速度。而后经过焊接站220进行焊接。焊接完毕后，管道继续下落至焊接站220进行检测。若检测出焊接缺陷，则继续下降进入补充焊接站240进行补充焊接，进一步完善。第二管道夹持张紧机构250同样用于控制管道的下落速度，以使管道有时间在补充焊接站240进行补充焊接。最后，管道下降进入防腐喷涂站260进行喷涂。上述工序完毕后，管道继续下落，管道进入水中完成铺设。
50.第一管道夹持张紧机构210、焊接站220、无损检测站230、补充焊接站240、第二管道夹持张紧机构250和防腐喷涂站260在铺管塔200上由上至下依次间隔设置，可使整个铺设活动以流水线的方式进行，提高管道铺设的效率。
51.本实施例的其他结构与实施例二相同，此处不再赘述。
52.实施例四
53.本实施例与实施例三的区别在于，在实施例三的基础上，本实施例对出船体 100的结构作进一步的说明。
54.在本实施中，船体100包括甲板110和两个片体120，两个片体120通过甲板 110连接，构成双体船；铺管塔200、管道装载机构300、管道整合机构400、第一起重机600、第二起重机700和船楼900均设于甲板110上。本实施例的j型铺管船采用双体船，在铺设活动中可提供较好的稳定性，防止在施工过程中由于船舶位移过大导致张力过大使管道破损。
55.进一步地，本实施例的甲板110的一端设有缺口111，缺口111位于两个片体 120之间，铺管塔200位于缺口111处，可避免铺管塔200挂在船体100之外，且在受到外物撞击时，船体100先进行抵挡，因此对铺管塔200有保护作用。
56.本实施例的其他结构与实施例三相同，此处不再赘述。
57.本发明的工作过程为：通过第一起重机600将管道调运到管道储存区800进行存放，由于管道储存区800四周有围栏，可防止管道在j型铺管船航行在海面时滚落，同时提高安全性。船体100行驶到铺管区域后，通过第二起重机700将管道储存区800中的管道调运到管道整合机构400上。在管道整合机构400的第二传送带 410和第三传送带420的双重作用下，管道整齐排列并可逐个进入到定位板500上，管道整合机构400可降低第二起重机700调运管道时准确性的要求，提高管道铺设的效率。管道装载机构300的提升板320在管道装载前位于竖架311的底部，此时，提升板320与定位板500位于同一直线和同一平面。通过定位板500上的第四传送带 510和提升板320上的第一传送带340，可驱动定位板500上的管道移动，直至管道整段转移到提升板320上。接着，提升板320沿竖架311向上移动。当提升板320移动至竖架311的顶端，在第一传送带340的作用下，驱动提升板320上的管段移动，管道通过第一进管口334和第二进管口335直至转移到转向装置330的转轮332上的托举板350。随后，外壳331沿横架312移动，直至移动到铺管塔200的上方。转轮 332转动90
°
，托举板350上的管道由水平状态变成竖直状态，此时的管道的底端位于定向筒333中，但由于定向筒333的端口处有滑板360的阻挡，管道不下落。接着，滑板360移动，使滑板360从定向筒333的端口处撤出，失去滑板360的阻挡后，管道可自由下落。通过转向装置330，实现管道放入铺管塔200中，并且实现了自动对中，节约工序，提升效率。管道进入铺管塔200后，首先受到第一管道夹持张紧机构210的作用，可控制管道的下落速度。而后经过焊接站220进行焊接。焊接完毕后，管道继续下降进入无损检测站230，无损检测站230对管道的焊接处进行检测，若检测出焊接缺陷，管道继续下降至补充焊接站240进行补充焊接，若无缺陷，则不在补充焊接站240停留。随后，管道继续下降进入防腐喷涂站260进行喷涂。最后，管道继续下降入水，完成铺设。第二管道夹持张紧机构250可使管道停留在补充焊接站240进行补充焊接，以及使管道停留在防腐喷涂站260进行喷涂，并可控制管道入水的下落速度。
58.综上，本发明实施例提供一种j型铺管船，其通过在铺管塔200的一侧设置轨道架310，提升板320可上下移动地与轨道架310的竖架311连接，当管道放置在提升板320后，通过提升板320的移动带动管道上升，占用空间小；当提升板320上升至竖架311的顶端，通过提升板320上的第一传送带340，可带动管道移动，使管道依次通过第一进管口334和第二进管口335，直至移动到转轮332上的托举板350上，接着，外壳331及其内部的转轮332沿横架312水平移动到铺管塔200的上方，随后通过转轮332转动90
°
，使管道从水平状态变成竖直状态，此时，定向筒333位于转轮332的底部，管道的一端位于定向筒333中，第二出管口336与第一出管口重合，接着，滑板360移动，滑板360从定向筒333的端口撤出，管道在重力作用下从定向筒333中落下，管道穿过第二出管口336和第一出管口进入铺管塔200中，能够实现管道自动对中，无需在铺管塔200上设置对中器，节约成本，且管道进入铺管塔200 和对中同时完成，节约工序，提高效率。
59.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。