一种用于处理海底管道悬跨的结构支撑装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于处理海底管道悬跨的结构支撑装置，包括头部液压系统、主支撑板、腿部主伸缩缸、防沉板、支撑腿侧向伸缩缸、抓取机构、抓取驱动缸、定位杆、提拉缸、输油管道、吊耳等，主伸缩缸和侧向伸缩缸配合实现整体结构支撑装置的升降和角度调整，抓取机构升降由提拉缸控制，抓取管道前由定位环确定管道与抓取机构的距离，抓取驱动缸控制手抓的张开与闭合，当手爪连杆与挡块接触时管道被夹紧并实现自锁，保证夹紧的可靠性。本发明专利技术可以适应较多的海底地貌状况，结构支撑法具有一定的自动化能力，具有施工过程简单无需停产，工期短，适应悬跨高度变化性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于处理海底管道悬跨的结构支撑装置
本专利技术涉及一种结构支撑装置，尤其涉及一种用于处理海底管道悬跨的结构支撑装置，属于海洋装备

技术介绍
海洋输油管道铺设过程中，海底水流运动对海床存在剪切力的作用，进而导致海床地貌的改变。原本海底管道应与海床表面接触，但是因为海水冲刷使海床高度下降，管道悬置起来形成悬跨。根据海洋冲刷动力学原理，海底冲刷的形成主要是因为在海底安装了输油管道或者其他海底设施之后，打破了原有的海底流场动平衡，致使局部水流流速变快或者变慢，使正常流动的水流形成流速梯度而出现剪切力作用于海床，导致冲刷现象产生；铺设海底设施以后还会打破原有水动力平衡，使管道周围产生漩涡激流，从而加剧对海床表面的冲刷作用，使悬跨不断增大，直到再次达到平衡状态。因为海底管道悬跨诱发的后果及其严重，悬跨会使输油管道承受额外的轴向应力和疲劳载荷，一段时间后交变的疲劳载荷使管道表面出现裂纹，随着交变应力作用的时间加长，管道裂纹不断增大，这种情况及其危险，管道会出现油气泄漏情况，给油气公司造成经济损失的同时更加增加了环境负担，还会对海洋生物构成致命的威胁，严重威胁海底管道的安全运营。例如普遍采用的类似中国专利(CN101963257A)的通过安放海底基座并用法兰盘固定短桩达到支撑管道的方法，当悬跨高度在一段时间后发生变化时并不能起到有效的支撑作用，甚至会增大管道所受的弯曲载荷。本专利所采用的方法虽然成本有所增加，但是相比于海上施工的复杂程度和高风险投入，结构支撑法的优势也日益显现出来。只需要使用ROV载体将支撑装置运送到准确地点，到达准确地点后通过脐带和一定的人工外力辅助控制结构支撑装置的一系列动作。结构支撑装置对环境适应能力较强，随着海底管道悬跨高度的变化，支撑腿的高度、张开角度独立控制改变，可以适应较多的海底地貌状况，结构支撑法具有一定的自动化能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了适用于管道最大直径介于280～520mm之间、水深≤60m、管道悬跨高度1.2～2.4m、管道悬跨跨度≤30m的海底管道悬跨处理情况而提供一种用于处理海底管道悬跨的结构支撑装置。本专利技术的目的是这样实现的：三角形主支撑板上端设置有头部液压系统箱，三角形主支撑板的三个角分别铰接有腿部主伸缩缸，每个腿部主伸缩缸的输出端铰接有防沉板，三角形支撑板的下端还铰接安装有三套支撑腿侧向伸缩缸，且每套支撑腿侧向伸缩缸的输出端通过侧向伸缩缸铰接环与对应的腿部主伸缩缸的缸套连接，所述三角形主支撑板的下端中心位置安装有抓取机构提拉缸，所述抓取机构提拉缸是二级液压缸，且所述抓取机构提拉缸的一级输出端与抓取机构框架固连，所述抓取机构框架内设置有可移动的灌浆滑板，灌浆滑板的上端与抓取机构提拉缸的二级输出端固定连接，灌浆滑板的端部铰接安装有灌浆袋机构液压缸，灌浆袋机构液压缸的输出端与灌浆平台连杆铰接，灌浆平台连杆的上端与灌浆滑板的下端铰接，灌浆平台连杆的下端固连有灌浆袋储放盒，所述灌浆滑板的下端的中心位置还设置有管道定位半环，所述抓取机构框架的上方对称设置有两个手爪驱动缸，每个手爪驱动缸的输出端固连有连接件，连接件的端部固连有抓取机构推杆，抓取机构推杆的端部对称固连有两个抓取机构连杆，每个抓取机构连杆的端部铰接有手爪，且每个手爪的中间位置通过销轴与抓取机构框架连接，所述抓取机构框架的两个侧面上均设置有限制抓取机构推杆极限位置的限位块。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.所述液压系统箱包括箱体、安装在箱体内的三角柱体油箱、三角柱体油箱上的液压泵和电机、安装在三角柱体油箱侧面的两个蓄能器以及安装在箱体内分别用于控制每个腿部主伸缩缸、每套支撑腿侧向伸缩缸、抓取机构提拉缸、灌浆袋机构液压缸和手爪驱动缸的控制阀，所述电机的输出端与液压泵连接，液压泵的输出端与三角柱体油箱连接，每个腿部主伸缩缸、每套支撑腿侧向伸缩缸、抓取机构提拉缸、灌浆袋机构液压缸和手爪驱动缸分别通过管路依次和对应的控制阀以及三角柱体油箱连接。2.所述三角形主支撑板上还设置有三个吊耳。3.所述管道定位半环是柔性管道定位半环。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术只需要使用ROV载体将支撑装置运送到准确地点，到达准确地点后通过脐带和一定的人工外力辅助控制结构支撑装置的一系列动作。结构支撑装置对环境适应能力较强，随着海底管道悬跨高度的变化，支撑腿的高度、张开角度独立控制改变，可以适应较多的海底地貌状况，结构支撑法具有一定的自动化能力。本专利技术可以处理的海底管道悬跨高度在1.2～2.4m范围内，并且为避免支撑装置陷入海床的深度过大，本专利技术适用于质地较硬的海床环境。本专利技术采用液压传动控制方式，可以通过脐带在船上控制装置的整体高度和支撑腿的张开角度，并可在定位后准确抓取夹紧管道，然后通过抓取机构的提拉缸提取管道至指定高度，本专利技术具有施工过程简单无需停产，工期短，适应悬跨高度变化性强等优点。本专利技术实现了钢管直径φ280～520mm、管道悬跨高度1.2～2.4m的管道悬跨支撑作业。结构支撑装置对环境适应能力较强，随着海底管道悬跨高度的变化，支撑腿的高度、张开角度独立控制改变，可以适应较多的海底地貌状况。虽然制造成本较高，但是相比于海上施工的复杂程度和高风险投入，机械支撑法的优势也日益显现出来。附图说明图1是本专利技术的主视方向结构示意图；图2是本专利技术的抓取机构的结构示意图；图3是本专利技术的俯视方向结构示意图；图4是本专利技术的液压油路原理图；图5是本专利技术的三维结构示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。结合图1至图5，本专利技术由防沉板1、腿部主伸缩缸2、侧向伸缩缸铰接环3、支撑腿侧向伸缩缸4、吊耳5、头部液压系统箱6、主支撑板7、抓取机构提拉缸8、限位块9、管道定位半环10、待抓取管道11、手爪12、抓取机构框架13、抓取机构连杆14、抓取机构推杆15、抓取液压缸-爪连接件16、手爪驱动缸17、灌浆装置滑板18、灌浆袋机构液压缸19、灌浆平台连杆20、灌浆袋储放盒21组成。具体的说本专利技术包括头部液压系统、主支撑板、腿部主伸缩缸、防沉板、支撑腿侧向伸缩缸、抓取机构、抓取驱动缸、管道定位半环、提拉缸、输油管道、吊耳等组件，主伸缩缸和侧向伸缩缸配合实现整体结构支撑装置的升降和角度调整。抓取机构升降由提拉缸控制。抓取管道前由管道定位半环确定管道与抓取机构的距离，以便决定抓取的确切时机。抓取驱动缸控制手抓的张开与闭合，当手爪连杆与挡块接触时管道被夹紧并实现自锁，保证夹紧的可靠性。为了保证装置的长时间效用，在抓取提拉管道到达预定高度后又添加了一个灌浆袋施放过程。三个腿部主伸缩缸2铰接在主支撑板7上，其下部安装有在一定范围内可调的防沉板1；支撑腿侧向伸缩缸4一端铰接在主支撑板7上，一端铰接在侧向伸缩缸铰接环3上，腿部主伸缩缸2配有两个支撑腿侧向伸缩缸4，确保有足够的作用力；抓取机构中的抓取液压缸-爪连接件16和手爪驱动缸17、抓取机构推杆15连接，驱动缸控制抓取机构的打开和闭合。抓取管道前由管道定位半环10确定管道与装置的合适距离，决定适当的时间夹紧，当推杆15与限位块9接触时处于夹紧位置，到达机构自锁位置，这时如撤去手爪驱动缸的驱动力，管道也不会自行脱落，并且由手爪驱动缸的活塞端对这一位置进行限位；整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理海底管道悬跨的结构支撑装置，其特征是：三角形主支撑板上端设置有头部液压系统箱，三角形主支撑板的三个角分别铰接有腿部主伸缩缸，每个腿部主伸缩缸的输出端铰接有防沉板，三角形支撑板的下端还铰接安装有三套支撑腿侧向伸缩缸，且每套支撑腿侧向伸缩缸的输出端通过侧向伸缩缸铰接环与对应的腿部主伸缩缸的缸套连接，所述三角形主支撑板的下端中心位置安装有抓取机构提拉缸，所述抓取机构提拉缸是二级液压缸，且所述抓取机构提拉缸的一级输出端与抓取机构框架固连，所述抓取机构框架内设置有可移动的灌浆滑板，灌浆滑板的上端与抓取机构提拉缸的二级输出端固定连接，灌浆滑板的端部铰接安装有灌浆袋机构液压缸，灌浆袋机构液压缸的输出端与灌浆平台连杆铰接，灌浆平台连杆的上端与灌浆滑板的下端铰接，灌浆平台连杆的下端固连有灌浆袋储放盒，所述灌浆滑板的下端的中心位置还设置有管道定位半环，所述抓取机构框架的上方对称设置有两个手爪驱动缸，每个手爪驱动缸的输出端固连有连接件，连接件的端部固连有抓取机构推杆，抓取机构推杆的端部对称固连有两个抓取机构连杆，每个抓取机构连杆的端部铰接有手爪，且每个手爪的中间位置通过销轴与抓取机构框架连接，所述抓取机构框架的两个侧面上均设置有限制抓取机构推杆极限位置的限位块。...

【技术特征摘要】
1.一种用于处理海底管道悬跨的结构支撑装置，其特征是：三角形主支撑板上端设置有头部液压系统箱，三角形主支撑板的三个角分别铰接有腿部主伸缩缸，每个腿部主伸缩缸的输出端铰接有防沉板，三角形主支撑板的下端还铰接安装有三套支撑腿侧向伸缩缸，且每套支撑腿侧向伸缩缸的输出端通过侧向伸缩缸铰接环与对应的腿部主伸缩缸的缸套连接，所述三角形主支撑板的下端中心位置安装有抓取机构提拉缸，所述抓取机构提拉缸是二级液压缸，且所述抓取机构提拉缸的一级输出端与抓取机构框架固连，所述抓取机构框架内设置有可移动的灌浆滑板，灌浆滑板的上端与抓取机构提拉缸的二级输出端固定连接，灌浆滑板的端部铰接安装有灌浆袋机构液压缸，灌浆袋机构液压缸的输出端与灌浆平台连杆铰接，灌浆平台连杆的上端与灌浆滑板的下端铰接，灌浆平台连杆的下端固连有灌浆袋储放盒，所述灌浆滑板的下端的中心位置还设置有管道定位半环，所述抓取机构框架的上方对称设置有两个手爪驱动缸，每个手爪驱动缸的输出端固连有连接件，连接件的端部固连有抓取机构推杆，抓取机构推杆的端部对称固连有两个抓取机构连杆，每个抓取机构连杆的端部铰接有手爪，且每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茁，蔡明智，王涛，张波，黄新禹，李宁，单雪，傅质彬，王大欢，谢敏燕，李文琦，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23