本發(fā)明涉及海底管道布放裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及將管道布放至海底的海底管道運(yùn)裝艇。

背景技術(shù)：

為了對(duì)海洋油氣資源進(jìn)行開發(fā)，需在海上設(shè)置各類鉆井、采油平臺(tái)以及油氣資源的輸送工具。目前，世界各國普遍采用海底管道作為海洋油氣資源的主要輸送方式。隨著海洋石油和天然氣勘探開發(fā)的發(fā)展，油氣集輸問題成為海上油氣田開發(fā)研究的重要課題之一。但無論選用何種集輸形式,海底管道均是其重要的組成部分，深水海底管道鋪設(shè)施工是當(dāng)前急需解決的關(guān)鍵技術(shù)。

傳統(tǒng)的海底管道施工作業(yè)船由于受海面風(fēng)浪影響，遇到臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣則必須中止作業(yè)，由此影響海底管道鋪設(shè)作業(yè)進(jìn)度，且由于受海面波浪影響，無法將管道精確布放至指定位置，安裝精度低，尤其是深海管道，由于從水面到海底往往有數(shù)千米的深度差，受到海流的影響，其海底管道的定位精度大幅降低，深海進(jìn)行管道鋪設(shè)時(shí)，當(dāng)管道接近安裝位置時(shí)，目前通常是通過水下機(jī)器人進(jìn)行觀察和輔助作業(yè)，這不僅增加了作業(yè)成本，另一方面，水下機(jī)器人的臍帶纜容易和吊繩纏繞，大為降低了海底管道鋪設(shè)作業(yè)的運(yùn)行可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)人針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種海底管道運(yùn)裝艇，其能夠?qū)崿F(xiàn)管道從碼頭到施工海域的水下轉(zhuǎn)運(yùn)，以及在水下安裝位置上方懸停狀態(tài)下對(duì)管道的精確布放，作業(yè)安全可靠。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

海底管道運(yùn)裝艇，包括由兩個(gè)對(duì)稱的流線形單體構(gòu)成的潛水器載體，所述兩個(gè)流線形單體之間通過連接框架連接；所述兩個(gè)流線形單體的艉部分別安裝縱向推進(jìn)器；連接框架上安裝垂向推進(jìn)器，且垂向推進(jìn)器在橫向上位于兩個(gè)流線形單體之間；所述兩個(gè)流線形單體相對(duì)的一側(cè)上均固裝有可伸縮的斜撐機(jī)構(gòu)，兩個(gè)所述斜撐機(jī)構(gòu)用于承載管道；連接框架上固接有縱向?qū)к?，縱向?qū)к壣显O(shè)有可縱向移動(dòng)的行走架，行走架上固設(shè)有橫向?qū)к?，橫向?qū)к壣显O(shè)有可橫向移動(dòng)的吊車框架，吊車框架上裝有絞車，絞車上纏繞有鎧裝纜，鎧裝纜的自由端固接有吊鉤，吊鉤用于與管道上的吊耳脫開或連接。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：

所述斜撐機(jī)構(gòu)包括斜置的油缸，油缸的缸體固定安裝在流線形單體的外壁上，油缸的活塞桿與撐板固接，撐板的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在支座上，支座固定安裝在流線形單體的外壁上。

所述行走架的兩端均設(shè)有馬達(dá)一和縱向?qū)к?，行走架橫跨設(shè)在兩個(gè)縱向?qū)к壣?，馬達(dá)一固定安裝在行走架上，馬達(dá)一的輸出軸與齒輪一傳動(dòng)連接，縱向?qū)к壣显O(shè)有齒條一，齒輪一與齒條一嚙合傳動(dòng)。

所述吊車框架上固定安裝有馬達(dá)二，馬達(dá)二的輸出軸與齒輪二傳動(dòng)連接，橫向?qū)к壣显O(shè)有齒條二，齒條二與齒輪二嚙合傳動(dòng)。

所述橫向?qū)к壴O(shè)有兩個(gè)，吊車框架的橫向及縱向均可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐有齒輪二。

所述絞車由馬達(dá)三驅(qū)動(dòng)，絞車上固接有電滑環(huán)，電滑環(huán)與電子艙之間設(shè)有控制線纜，電子艙設(shè)在吊車框架內(nèi)。

所述鎧裝纜的自由端固接有安裝座，安裝座上固裝有電機(jī)，電機(jī)的輸出軸上傳動(dòng)連接有齒輪三，齒輪三與齒輪四嚙合傳動(dòng)，齒輪四可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在安裝座上，齒輪三及齒輪四分別固接有一個(gè)吊鉤，兩個(gè)吊鉤的開口相對(duì)。

所述兩個(gè)流線形單體的艏部、艉部均設(shè)有姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括高壓氣瓶和水罐，高壓氣瓶與水罐之間設(shè)有氣體管路，水罐的上、下側(cè)分別設(shè)有注水管和排水管，氣體管路、注水管和排水管均設(shè)有控制閥。

所述行走架的前、后兩端均設(shè)有可橫向移動(dòng)的吊車框架。

所述吊車框架的橫向兩側(cè)均設(shè)有觀察攝像機(jī)。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

1、本發(fā)明通過雙體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并在雙體的相對(duì)側(cè)均設(shè)置一套可伸縮的斜撐機(jī)構(gòu)，使得雙體的橫向空間形成管道的搭載空間，在同樣的耐壓容積要求下，通過縮小流線形單體的殼體直徑，可擴(kuò)大搭載空間，具有搭載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明通過可縱向移動(dòng)的行走架、在行走架上可橫向移動(dòng)的吊車框架的設(shè)置以及對(duì)絞車上鎧裝纜纜長的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)管道在縱向、橫向以及垂向上三自由度的運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使得管道可以達(dá)到作業(yè)范圍內(nèi)的任意位置，提高了管道布放的精確性。

3、本發(fā)明通過鎧裝纜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼絲繩作為管道的起吊承載纜繩，可為吊鉤提供電力和進(jìn)行信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)了吊鉤的智能化。

4、本發(fā)明的吊鉤采用可張開、閉合的雙吊鉤，實(shí)現(xiàn)了水下無人實(shí)地操作下的自動(dòng)脫鉤與掛鉤，操作更加安全，且適用性更廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的左視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3中縱向?qū)к墶⑿凶呒?、橫向?qū)к墶⒌踯嚳蚣?、絞車、吊鉤的裝配結(jié)構(gòu)的放大圖。

圖5為圖4中橫向?qū)к?、吊車框架、絞車、吊鉤的裝配結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖6為圖4中兩個(gè)吊鉤的裝配結(jié)構(gòu)的后視圖。

圖7為本發(fā)明所述姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、流線形單體；101、人員進(jìn)出艙口；2、連接框架；3、縱向推進(jìn)器；4、垂向推進(jìn)器；5、管道；6、縱向?qū)к墸?、行走架；8、橫向?qū)к墸?、吊車框架；10、絞車；11、鎧裝纜；12、吊鉤；13、吊耳；14、油缸；15、撐板；16、支座；17、馬達(dá)一；18、齒輪一；19、齒條一；20、齒輪二；21、馬達(dá)二；22、齒條二；23、馬達(dá)三；24、電滑環(huán)；25、電子艙；26、安裝座；27、電機(jī)；28、齒輪三；29、齒輪四；30、高壓氣瓶；31、水罐；311、注水管；312、排水管；32、氣體管路；33、觀察攝像機(jī)；34、排纜器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

見圖1、圖2、圖3，本發(fā)明包括由兩個(gè)對(duì)稱的流線形單體1構(gòu)成的潛水器載體，兩個(gè)流線形單體1之間通過連接框架2連接；兩個(gè)流線形單體1的艉部分別安裝縱向推進(jìn)器3，連接框架2上安裝垂向推進(jìn)器4，且垂向推進(jìn)器4在橫向上位于兩個(gè)流線形單體1之間，且優(yōu)選在兩個(gè)流線形單體1之間的縱向前、后兩端均裝有垂向推進(jìn)器4，縱向推進(jìn)器3用于本發(fā)明所述運(yùn)裝艇在水下航行時(shí)改變其方向和位置，垂向推進(jìn)器4于本發(fā)明所述運(yùn)裝艇在水下航行時(shí)改變其深度，在兩類推進(jìn)器的共同作用下可使得本發(fā)明所述運(yùn)裝艇到達(dá)水下任意位置和保持任意方向；兩個(gè)流線形單體1相對(duì)的一側(cè)上均固裝有可伸縮的斜撐機(jī)構(gòu)，兩個(gè)所述斜撐機(jī)構(gòu)用于承載管道5，兩個(gè)所述斜撐機(jī)構(gòu)伸出時(shí)對(duì)管道5進(jìn)行支撐，兩個(gè)所述斜撐機(jī)構(gòu)縮回時(shí)對(duì)管道5不再進(jìn)行支撐，且兩個(gè)斜撐機(jī)構(gòu)縮回時(shí)二者之間的橫向距離增大，所述橫向距離足以使管道5通過并向下方布放；連接框架2上固接有縱向?qū)к?，縱向?qū)к?上設(shè)有可縱向移動(dòng)的行走架7，行走架7上固設(shè)有橫向?qū)к?，橫向?qū)к?上設(shè)有可橫向移動(dòng)的吊車框架9，吊車框架9上裝有絞車10，絞車10上纏繞有鎧裝纜11，鎧裝纜11的自由端固接有吊鉤12，吊鉤12用于與管道5上的吊耳13脫開或連接。流線形單體1優(yōu)選采用圓柱形載人耐壓殼體，且每個(gè)流線形單體1均設(shè)有兩個(gè)人員進(jìn)出艙口101。

所述斜撐機(jī)構(gòu)包括斜置的油缸14，油缸14與水平面之間具有銳角夾角，油缸14的缸體固定安裝在流線形單體1的外壁上，油缸14的活塞桿與撐板15固接，且油缸14的活塞桿與撐板15的固接端高于油缸14在流線形單體1上的安裝端，撐板15的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在支座16上，圖3中，撐板15的一端通過活頁可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在支座16上，撐板15可繞著與所述活頁的鉸接中心上、下翻轉(zhuǎn)，支座16固定安裝在流線形單體1的外壁上，且支座16優(yōu)選布置在油缸14的上方，兩個(gè)所述斜撐機(jī)構(gòu)對(duì)稱布置，當(dāng)兩個(gè)油缸14的活塞桿伸出時(shí)，兩塊撐板15向上翻轉(zhuǎn)，并形成一個(gè)下端開口的“V”形支撐結(jié)構(gòu)，管道15則支撐在所述下端開口的“V”形支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)；當(dāng)兩個(gè)油缸14的活塞缸縮回時(shí)，兩塊撐板15均向下翻轉(zhuǎn)，兩塊撐板15之間的橫向距離構(gòu)成管道5的下放通道。

見圖3、圖4、圖5，所述行走架7的兩端均設(shè)有馬達(dá)一17和縱向?qū)к?，行走架7橫跨設(shè)在兩個(gè)縱向?qū)к?上，馬達(dá)一17固定安裝在行走架7上，馬達(dá)一17的輸出軸與齒輪一18傳動(dòng)連接，縱向?qū)к?上設(shè)有齒條一19，齒輪一18與齒條一19嚙合傳動(dòng)，通過齒輪一18與齒條一19的嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)行走架7在縱向?qū)к?上的縱向移動(dòng)；所述吊車框架9上固定安裝有馬達(dá)二21，馬達(dá)二21的輸出軸與齒輪二20傳動(dòng)連接，橫向?qū)к?上設(shè)有齒條二22，齒條二22與齒輪二20嚙合傳動(dòng)，通過齒條二22與齒輪二20嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)吊車框架9在橫向?qū)к?上的橫向移動(dòng)，優(yōu)選地，橫向?qū)к?設(shè)有兩個(gè)，吊車框架9的橫向及縱向均可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐有齒輪二20。本發(fā)明在行走架7的前、后兩端均設(shè)有可橫向移動(dòng)的吊車框架9，當(dāng)然也可以沿著管道5的縱向設(shè)置多個(gè)可橫向移動(dòng)的吊車框架9，確保作業(yè)可靠。

見圖4、圖5，所述絞車10由馬達(dá)三23驅(qū)動(dòng)，絞車10的卷筒上固接有電滑環(huán)24，電滑環(huán)24與電子艙25之間設(shè)有控制線纜，電子艙25設(shè)在吊車框架9內(nèi)。在絞車10的卷筒旋轉(zhuǎn)過程中，通過電滑環(huán)24將鎧裝纜11的電力和信號(hào)傳輸?shù)诫娮优?5。馬達(dá)三23驅(qū)動(dòng)絞車10，用于實(shí)現(xiàn)鎧裝纜11的布放與回收。為了確保鎧裝纜11在絞車10的卷筒上排列整齊、收放有序，在吊車框架9上海設(shè)有排纜器34，排纜器34通常采用滑塊的螺桿，其為現(xiàn)有技術(shù)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明設(shè)置了可自動(dòng)脫掛鉤的吊鉤，見圖4、圖6，所述鎧裝纜11的自由端固接有安裝座26，安裝座26上固裝有電機(jī)27，電機(jī)27的輸出軸上傳動(dòng)連接有齒輪三28，齒輪三28與齒輪四29嚙合傳動(dòng)，齒輪四29可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在安裝座26上，齒輪三28及齒輪四29分別固接有一個(gè)吊鉤12，兩個(gè)吊鉤12的開口相對(duì)，通過電機(jī)27的驅(qū)動(dòng)和兩個(gè)齒輪的對(duì)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)兩個(gè)吊鉤12張開或閉合，從而實(shí)現(xiàn)與管道5上的吊耳13的脫鉤與掛鉤。吊車框架9的橫向兩側(cè)均設(shè)有觀察攝像機(jī)33，用于輔助觀察吊鉤12與管道5上的吊耳13之間的位置關(guān)系。

為便于整個(gè)運(yùn)裝艇的姿態(tài)調(diào)整，本發(fā)明所述兩個(gè)流線形單體1具有浮力調(diào)節(jié)功能，見圖1、圖7，即在所述兩個(gè)流線形單體1的艏部、艉部均設(shè)有姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括高壓氣瓶30和水罐31，高壓氣瓶30與水罐31之間設(shè)有氣體管路32，水罐31的上、下側(cè)分別設(shè)有注水管311和排水管312，氣體管路32、注水管311和排水管312均設(shè)有控制閥。實(shí)際作業(yè)過程中，打開排水管312和連通氣體管路32，高壓氣瓶30中的高壓氣體排入水罐31，在排入氣體的作用下，水罐31通過排水管312排水，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述運(yùn)裝艇浮力的增加，而打開注水管311，關(guān)閉氣體管路32和排水管312，水罐31內(nèi)的氣體會(huì)自動(dòng)上浮通過上方的注水管311排出，也可以在水罐312頂部單獨(dú)設(shè)置排氣孔用于排氣，水罐31內(nèi)慢慢注滿水，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述運(yùn)裝艇浮力的減少。當(dāng)流線形單體1艏部、艉部的所述姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)共同作業(yè)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明所述運(yùn)裝艇整艇浮力的改變，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述運(yùn)裝艇上浮或下潛；當(dāng)流線形單體1艏部和艉部的所述姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)單獨(dú)作業(yè)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明所述運(yùn)裝艇整艇橫傾姿態(tài)或縱傾姿態(tài)的改變。

驅(qū)動(dòng)行走架7縱向移動(dòng)的馬達(dá)一17、驅(qū)動(dòng)吊車框架9橫向移動(dòng)的馬達(dá)二21、驅(qū)動(dòng)絞車10轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)三23均采用液壓馬達(dá)，且三個(gè)馬達(dá)的液壓動(dòng)力均通過臍帶纜與本發(fā)明所述運(yùn)裝艇的液壓系統(tǒng)提供，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)吊鉤12張開或閉合的電機(jī)27的電力由電子艙25提供，電子艙25還用于就近控制觀察攝像機(jī)33，電子艙25將視頻信號(hào)傳輸至兩個(gè)流線形單體1內(nèi)的操控中心。

本發(fā)明對(duì)管道5的運(yùn)裝及布放過程如下：

運(yùn)裝：高壓氣瓶30充滿高壓氣體，水罐31充滿空氣，注水管311、排水管312和氣體管路32均關(guān)閉，整個(gè)運(yùn)裝艇處于漂浮狀態(tài)，將管道5從碼頭吊入兩個(gè)流線形單體1之間，兩個(gè)油缸14動(dòng)作伸出，通過兩塊撐板15支撐管道5，整個(gè)運(yùn)裝艇水中重量接近零，運(yùn)裝艇在推進(jìn)器作用下浸入水中，運(yùn)裝艇到達(dá)海底目標(biāo)位置上方；

布放：當(dāng)運(yùn)裝艇到達(dá)海底目標(biāo)位置上方，通過馬達(dá)三23驅(qū)動(dòng)絞車10轉(zhuǎn)動(dòng)，使鎧裝纜11和吊鉤12與管道5上的吊耳13位置相對(duì)應(yīng)，通過電子艙25和流線形單體1內(nèi)的操控中心控制吊鉤12與吊耳13的位置到位，并通過電機(jī)27帶動(dòng)兩個(gè)吊鉤12閉合，實(shí)現(xiàn)與吊耳13的對(duì)接，然后，控制油缸14的活塞桿縮回，兩塊撐板15向下翻轉(zhuǎn)直至完全脫離管道5，同時(shí)通過走架7的縱向移動(dòng)和吊車框架9的橫向移動(dòng)，調(diào)節(jié)管道5的位置，管道5的位置調(diào)節(jié)到位后，通過馬達(dá)三23驅(qū)動(dòng)絞車10，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道5的布放。當(dāng)管道5接觸海底目標(biāo)位置后，通過所述姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的水罐31注水，減少整個(gè)運(yùn)裝艇的浮力，整個(gè)運(yùn)裝艇沉入海底，此時(shí)，鎧裝纜11處于松弛狀態(tài)，通過電機(jī)27翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)吊鉤12張開，則實(shí)現(xiàn)吊鉤12與吊耳13的脫開，由此完成管道5的布放。

在整個(gè)運(yùn)裝艇返回至水面時(shí)，通過所述姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的高壓氣瓶31中高壓氣進(jìn)入水罐31驅(qū)動(dòng)水罐31排水，增加整個(gè)運(yùn)裝艇的浮力，確保整個(gè)運(yùn)裝艇處于水面漂浮狀態(tài)，即可繼續(xù)下一輪管道運(yùn)裝及布放作業(yè)。

以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋，不是對(duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。