一种基于HDD穿缆技术的水下导向架制造技术

本实用新型专利技术属于沉船打捞穿缆作业领域，提供一种基于HDD穿缆技术的水下导向架，包括弯管段、直管段、法兰盘、水下可旋转支座以及外挂式固定平台，若干弯管段和直管段通过法兰盘连接组成导向架主体，导向架主体通过外挂式固定平台与工作母船相连，导向架主体的底部通过水下可旋转支座与水底相接，所述弯管段和直管段均为三角形桁架式支撑结构，穿缆钻杆能在导向架主体的主管内正常前进和转向，实现钻杆入射角由45°到入泥角20°的转变。本实用新型专利技术使钻杆能在大流速、大水深条件下平稳钻进和转向，此外该导向架还可用于帮助潜水作业人员下潜及水下探测打捞设备的辅助吊放等。

An underwater guide frame based on HDD cable technology

The utility model belongs to the field of wreck fishing and cable operation, and provides an underwater guide frame based on HDD cable technology, which includes a bend pipe section, a straight pipe section, a flange plate, a underwater rotating support and a hanging fixed platform, and a number of elbow sections and straight pipe sections are connected through a flange plate to form a guide body. The hanging type fixed platform is connected with the working mother ship, the bottom of the main body of the guide frame is connected with the underwater base through the underwater rotatable support. The curved pipe section and the straight pipe section are triangular truss type support structures. The cable drill rod can advance and turn normally within the head of the main body of the guide frame to realize the change of the incidence angle of the drill rod from 45 degrees to the mud angle of 20 degrees. . The utility model can make drilling rod drilling and turning smoothly under the condition of large flow velocity and deep water depth, in addition, the guide can also be used to help dive workers to submersible and assist in underwater detection and fishing equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于HDD穿缆技术的水下导向架
本技术属于沉船打捞穿缆作业领域，具体涉及一种基于HDD穿缆技术的水下导向架。
技术介绍
随着我国航运业的不断发展壮大，船舶沉没事故也相应增多。在沉船打捞时采用较为成熟的起吊船起吊打捞时，首先要进行的就是穿缆作业。对于大水深及水下能见度较低的作业环境，人工穿缆作业危险系数高。现有的穿缆作业技术中，以陆地常用的水平定向钻机为基础的HDD（HorizontalDirectionalDrilling）技术逐渐在穿缆作业得到了应用。但将该技术应用到水上时，仍然存在很多问题。当沉船位置水深较大时，钻杆的悬空长度也会比较大。由于其自重的影响以及水流的冲击等因素，钻杆会出现较大的挠度变形，影响钻进方向的准确性，甚至会出现钻杆弯曲变形过大无法工作甚至断裂的情况。当沉船位置处水深超过10m后，必须在伸出舷外的钻杆外加装导向架，以保证钻杆不出现较大的扰度变形，同时可以约束钻杆方向，使之可以沿设计方向前进。另外，现有的基于HDD技术穿缆作业中导向架结构均为一次性设计，只能满足特定水深穿缆作业，且导向架结构形式为整体式且过于简单，无法满足大水深的穿缆作业需求。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术中的不足，针对基于HDD技术钻杆水下悬空距离过长带来的挠度过大及刚度和强度不足的问题，而提出的一种基于HDD穿缆技术的水下导向架，使钻杆能在大流速、大水深条件下平稳钻进和转向，此外该导向架结构还可用于帮助潜水作业人员下潜及水下探测打捞设备的辅助吊放等。本技术的专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种基于HDD穿缆技术的水下导向架，包括弯管段、直管段、法兰盘、水下可旋转支座以及外挂式固定平台，若干弯管段和直管段通过法兰盘连接组成导向架主体，便于拆卸和维护，同时可自由组合以适应多水深下的穿缆作业需求。导向架主体通过外挂式固定平台的铰接支座与工作母船相连，工作母船上设有水平定向钻机，进一步的将水平定向钻机与外挂式固定平台通过水平定向钻机的前置支撑板栓接固定。导向架主体的底部通过水下可旋转支座与水底相接，同时放开导向架的旋转约束，避免工作母船扰动对导向架的作用力过大。所述弯管段和直管段均为三角形桁架式支撑结构，具有较强的强度和刚度，可保证在水下复杂环境下结构的安全性和可靠性。三角形桁架式支撑结构包括一根主管和两根支管，当需要将弯管段和直管段连接组合时，主管与主管相对，支管与支管相对，穿缆钻杆能在导向架主体的主管内正常前进和转向，实现钻杆入射角由45°到入泥角20°的转变，保证钻杆强度的同时，可使钻杆在沉船底部运动距离最短。在上述技术方案中，所述水下可旋转支座包括铰接的第一支座和第二支座，第一支座底部设有三根锚桩，第二支座上设有与导向架主体形状相配合的凹槽，第二支座通过凹槽并配以盖板与导向架主体连接固定。在上述技术方案中，所述外挂式固定平台包括铰接的第三支座和第四支座，第三支座截面为L型，其上设有螺栓孔，第三支座通过螺栓与工作母船固定，第四支座上设有与导向架主体形状相配合的凹槽，第四支座通过凹槽并配以盖板与导向架主体连接固定。本技术导向架主要应用于内河及近海区域的沉船打捞穿缆作业，本技术将弯管段和直管段各节间有序组合，得到最优的导向架结构以适应不同水深下的沉船打捞穿缆要求，解决了传统整体固定式导向架费用高、重复利用率低的缺点。通过改变工作母船与水流方向的作业角度，结合导向架布置，可满足复杂环境下（航道较窄或通航压力大）的沉船打捞穿缆作业要求。附图说明图1为本技术基于HDD穿缆技术的导向架的作业示意图。图2为导管架主体中的一段的结构示意图（直管段）。图3为水下可旋转支座的结构示意图。图4为外挂式固定平台的结构示意图。图5为水平穿缆作业效果。图6为图5的俯视图。图7为斜向穿缆作业效果。图8为图7的俯视图。图中:1、水平定向钻机（HDD），2、工作母船，3、外挂式固定平台，4、导向架，5、直管段，6、弯管段，7、钻杆，8、水下可旋转支座，9、沉船，10、法兰盘，11、主管，12、支管，13、第一支座，14、第二支座，15、第三支座，16、第四支座。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步的说明。如图1至4所示，本技术实施例提供一种基于HDD穿缆技术的水下导向架，为解决水下穿缆导向架过长的弊端，创新性的提出弯段直段组合式导向架结构，实现钻杆在入泥之前即实现从初始45°入射角到20°入泥角的转换，大大缩短了了钻杆的钻进距离，也减少了工作母船和沉船的水平作业距离，尽可能减少打捞作业对航道的不利影响。为满足不同水深的穿缆作业需求，结合钢结构加工工艺及工作母船起重机起吊限制，设计出分节三角形桁架式导向架主体结构，各节之间以法兰盘10连接固定。首尾两节因要加装水下可旋转支座8和外挂式固定平台3，所以为特制结构。针对不同水深下的沉船打捞穿缆作业需求，通过改变弯管段6和直管段5的节数，配合工作母船2上水平定向钻机1钻杆入射角及钻头入泥角的微调，从而实现不同水深下沉船打捞穿缆作业。针对我国内陆河流湖泊的水深情况，本实施例给出45m及以下水深的导向架结构组合方案，见附表1。表1作业水深及对应穿缆导向架组合方案水深（m）导向架组合方案45以上30m弯杆+若干直杆；钻头入泥角20°，钻机入射角45°4540m直杆+30m弯杆；入泥角20°，入射角45°38~4540m直杆+30m弯杆；5°范围内调整，入泥角15°~20°，入射角40°~45°3840m直杆+30m弯杆；入泥角15°，入射角40°37~3840m直杆+30m弯杆；入泥角14°~15°，入射角39°~40°3730m直杆+30m弯杆；入泥角20°，入射角45°32~3730m直杆+30m弯杆；5°范围内调整，入泥角15°~20°，入射角40°~45°3230m直杆+30m弯杆；入泥角15°，入射角40°30~3230m直杆+30m弯杆；入泥角14°~15°，入射角39°~40°3020m直杆+30m弯杆；入泥角20°，入射角45°25~3020m直杆+30m弯杆；5°范围内调整，入泥角15°~20°，入射角40°~45°2520m直杆+30m弯杆；入泥角15°，入射角40°23~2520m直杆+30m弯杆；入泥角14°~15°，钻机入射角39°~40°2310m直杆+30m弯杆；入泥角20°，钻机入射角45°19~2310m直杆+30m弯杆；5°范围内调整，入泥角15°~20°，钻机入射角40°~45°1910m直杆+30m弯杆；入泥角15°，钻机入射角40°12~1910m直杆+30m弯杆；入泥角14°~15°，钻机入射角39°~40°9~1210m直杆+15m弯杆；5°范围内调整，入泥角15~20°，入射角40°~45°9m以下10m直杆+15m弯杆或者只用一根直杆，视情况而定考虑到内河激流流域水下环境复杂且流速较大，因此要对导向架设计相应的固定装置，减少水流对导向架的扰动。导向架底部设置了特殊的水下可旋转支座8，所述水下可旋转支座8包括铰接的第一支座13和第二支座15，第一支座13底部设有三根锚桩，第二支座14上设有与导向架主体形状相配合的凹槽，第二支座14通过凹槽并配以盖板与导向架主体连接固定。通过水下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于HDD穿缆技术的水下导向架，其特征在于：包括弯管段、直管段、法兰盘、水下可旋转支座以及外挂式固定平台，若干弯管段和直管段通过法兰盘连接组成导向架主体，导向架主体通过外挂式固定平台与工作母船相连，工作母船上设有水平定向钻机，导向架主体的底部通过水下可旋转支座与水底相接，所述弯管段和直管段均为三角形桁架式支撑结构，三角形桁架式支撑结构包括一根主管和两根支管，当需要将弯管段和直管段连接组合时，主管与主管相对，支管与支管相对，穿缆钻杆能在导向架主体的主管内正常前进和转向，实现钻杆入射角由45°到入泥角20°的转变。

【技术特征摘要】
1.一种基于HDD穿缆技术的水下导向架，其特征在于：包括弯管段、直管段、法兰盘、水下可旋转支座以及外挂式固定平台，若干弯管段和直管段通过法兰盘连接组成导向架主体，导向架主体通过外挂式固定平台与工作母船相连，工作母船上设有水平定向钻机，导向架主体的底部通过水下可旋转支座与水底相接，所述弯管段和直管段均为三角形桁架式支撑结构，三角形桁架式支撑结构包括一根主管和两根支管，当需要将弯管段和直管段连接组合时，主管与主管相对，支管与支管相对，穿缆钻杆能在导向架主体的主管内正常前进和转向，实现钻杆入射角由45°到入泥角20°...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘进，赵凯，徐铁柱，汪舟，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42