一种海底防冲刷仿生系统及其施工工艺与应用技术方案

本发明专利技术公开了海底防冲刷仿生系统及其施工工艺与应用，包括仿生水草叶片、安装基垫、多根锚带和锚固装置；仿生水草叶片固定铺设在安装基垫上，安装基垫通过多根锚带与用于固定在砂袋层或海底泥沙上的锚固装置连接。本发明专利技术通过仿生水草叶片、安装基垫、多根锚带和锚固装置组合连接为一体式结构，在水下铺设时，直接将形成整体的仿生水草组合体铺设在海底悬空管道的表面即可，大大简化了施工工艺步骤，提高工作效率，并且安装基垫设计为梯形或适应海底悬空管道外形的弧形，可直接实现安装基垫的无缝衔接或与海底悬空管道的无缝衔接，连接也更为牢固，在水下铺设时也无需再展开成卷轴的仿生水草，简化了铺设过程，提高了防冲刷效果。

A bionic anti scour system for seabed and its construction technology and Application

The invention discloses a seafloor anti scour bionic system and its construction technology and application, including bionic water grass blade, installation base pad, multiple anchor belts and anchoring devices; bionic water grass blade is fixed and laid on the installation base pad, and the installation base pad is connected with the anchoring device for fixing on the sand bag layer or seafloor sediment through multiple anchor belts. In the invention, the bionic water grass blade, the installation base pad, a plurality of anchor belts and the anchoring device are combined and connected as an integrated structure. When laying underwater, the bionic water grass combination which forms a whole can be directly laid on the surface of the submarine suspended pipeline, greatly simplifying the construction process steps, improving the working efficiency, and the installation base pad is designed as trapezoid or adapted to the shape of the submarine suspended pipeline Arc, which can directly realize the seamless connection of the installation base pad or the seamless connection with the suspended submarine pipeline, and the connection is also more solid. When laying underwater, there is no need to expand the bionic water grass into a scroll, which simplifies the laying process and improves the anti scour effect.

【技术实现步骤摘要】
一种海底防冲刷仿生系统及其施工工艺与应用
本专利技术涉及海洋仿生学
，更具体的说是涉及一种海底防冲刷仿生系统及其施工工艺与应用。
技术介绍
海底输油(气、水)管道是海洋油气资源开发和利用的生命线，它的安全与否直接影响着海洋石油工业的发展、海洋生物健康成长与环境保护。海底管道在安装和油气输送过程中，由于渔业捕捞和船舶交通等人类海洋活动以及海上恶劣的自然环境影响，尤其是海底泥流的冲刷，难免会出现一些影响其安全运行的缺陷与损伤，如管道的悬空、弯扭、变形损伤、管道本体的裂纹、表面的擦痕、凹坑等。其中悬空管段的存在大大降低了海底输油管道的承载能力，缩短了管道的使用寿命；同时也威胁着海洋生物环境的安全。有关资料报道，国内外海底管道工程中均有因非设计悬空发生事故的工程案例。在海洋工程中，由于波浪、水流的作用造成海底结构物底部及其附近海床的泥沙运动，即我们通常所说的海底冲刷现象，根据海洋冲刷动力学分析：海底冲刷的形成主要是由于海洋结构物安装在海底之后，打破了原有水下流场的平衡，引起局部水流速度加快，使正常流动的水流形成一定的压力梯度并构成对海底的剪切力，导致冲刷现象的出现。同时海洋结构物的出现还改变了水流的方向使之产生湍流和漩涡，更加速了冲刷作用。对于海底管道冲刷会使管道外露甚至一定长度的淘空，这时管道可能会因为波浪、潮流的巨大作用而损坏。海底冲刷现象与水流速度和水流方向及海床特征，包括海底地形、物质构成等多方面因素有关。仿生草是基于海洋仿生学原理而开发研制的一种海底防冲刷的高新技术产品，仿生草叶片在浮力作用下飘浮，海水受到仿生草的柔性粘滞阻尼作用，流速降低，减缓了水流对海床的冲刷，由于流速的降低和仿生草叶片的阻碍，使水流中夹杂的泥沙不断地沉积到仿生草基垫上，经过一段时间的沉积，形成沙丘从而有效的控制了对海床的冲刷，保护了海底结构物。但是，现有的仿生水草结构为分体式，水下铺设过程繁琐，需要先将仿生草垫在平流时放入海中，再吊装采用尼龙绳绑固在仿生草卷轴两端，缓慢放到海床上，最后仿生草放入海底后置于管道一侧，铺设时沿逆流方向从管道一侧向另一侧逐渐展开，按规定要求边展开边锚固；并且现有的仿生水草整体大多为方形或矩形，与海底悬空管道的衔接性不好，造成铺设过程更为繁琐，防冲刷效果也受到影响。因此，提供一种便于水下施工的海底防冲刷仿生系统及其施工工艺与应用是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种海底防冲刷仿生系统及其施工工艺与应用，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种海底防冲刷仿生系统，包括仿生水草组合体和砂袋层或海底泥沙，所述仿生水草组合体铺设在海底悬空管道的表面，所述海底悬空管道的底部为平整的所述砂袋层或所述海底泥沙，其特征在于，所述仿生水草组合体包括仿生水草叶片、安装基垫、多根锚带和锚固装置；所述仿生水草叶片固定铺设在所述安装基垫上，所述安装基垫通过多根所述锚带与用于固定在所述砂袋层或所述海底泥沙上的所述锚固装置连接；所述安装基垫为方形或矩形或梯形或适应所述海底悬空管道外形的弧形。通过采取以上方案，本专利技术的有益效果是：1)仿生水草叶片、安装基垫、多根锚带和锚固装置组合连接为一体式结构，在水下铺设时，直接将形成整体的仿生水草组合体铺设在海底悬空管道的表面即可，大大简化了施工工艺步骤，提高工作效率；2)安装基垫设计为梯形或适应海底悬空管道外形的弧形，可直接实现安装基垫的无缝衔接或与海底悬空管道的无缝衔接，连接也更为牢固，在水下铺设时也无需再展开成卷轴的仿生水草，节约成本，简化了铺设过程，提高了防冲刷效果；进一步的，还包括安全保护网，所述安全保护网笼罩在所述仿生水草叶片的表面。采用上述进一步的技术方案产生的有益效果是，安全保护网能够避免在水下铺设过程中对仿生水草叶片的损坏，在铺设完成后，沿逆水流方位拉开安全网，使仿生水草叶片完全漂浮在水中。进一步的，所述安装基垫为半圆环状。采用上述进一步的技术方案产生的有益效果是，沿海底悬空管道的上下部表面分别对接铺设半圆环状的安装基垫，就能够完全覆盖管道表面，易于施工，提高效率，节约成本。进一步的，所述仿生水草叶片的长度为0.625m-1.875m。一种海底防冲刷仿生系统的施工工艺，包括如下步骤：1)海底悬空管道的砂袋抛填作业：利用可提升式导向笼将砂袋抛填至海底悬空管道底部及两侧，悬空管道底部的砂袋平整放置，悬空管道两侧的砂袋均匀分布且平滑，形成圆弧形状；2)水下铺设及锚固：将多个仿生水草组合体直接携带到水下，沿着悬空管道相对两侧进行铺设，利用液压驱动枪进行打锚，在锚固装置的作用下，仿生水草组合体整体固定包覆于悬空管道表面；3)仿生水草组合体铺设完成后，沿着逆水流方位拉开安全保护网，使仿生水草叶片漂浮在水中。通过采取以上方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术施工工艺大大简化了水下铺设过程，且安装基垫与海底悬空管道之间衔接的更为紧密，能够完全覆盖管道表面，防冲刷效果更佳。一种海底防冲刷仿生系统的应用，用于海底石油天然气悬空管道及结构物的支撑及防冲刷。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术提供的方形的一种仿生水草组合体结构的示意图；图2附图为本专利技术提供的矩形的一种仿生水草组合体结构的示意图；图3附图为本专利技术提供的梯形的一种仿生水草组合体结构的示意图。图中：1-仿生水草叶片，2-安装基垫，3-锚带，4-锚固装置。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底防冲刷仿生系统，包括仿生水草组合体和砂袋层或海底泥沙，所述仿生水草组合体铺设在海底悬空管道的表面，所述海底悬空管道的底部为平整的所述砂袋层或所述海底泥沙，其特征在于，所述仿生水草组合体包括仿生水草叶片、安装基垫、多根锚带和锚固装置；/n所述仿生水草叶片固定铺设在所述安装基垫上，所述安装基垫通过多根所述锚带与用于固定在所述砂袋层或所述海底泥沙上的所述锚固装置连接；/n所述安装基垫为方形或矩形或梯形或适应所述海底悬空管道外形的弧形。/n

【技术特征摘要】
1.一种海底防冲刷仿生系统，包括仿生水草组合体和砂袋层或海底泥沙，所述仿生水草组合体铺设在海底悬空管道的表面，所述海底悬空管道的底部为平整的所述砂袋层或所述海底泥沙，其特征在于，所述仿生水草组合体包括仿生水草叶片、安装基垫、多根锚带和锚固装置；
所述仿生水草叶片固定铺设在所述安装基垫上，所述安装基垫通过多根所述锚带与用于固定在所述砂袋层或所述海底泥沙上的所述锚固装置连接；
所述安装基垫为方形或矩形或梯形或适应所述海底悬空管道外形的弧形。


2.根据权利要求1所述的一种海底防冲刷仿生系统，其特征在于，还包括安全保护网，所述安全保护网笼罩在所述仿生水草叶片的表面。


3.根据权利要求1所述的一种海底防冲刷仿生系统，其特征在于，所述安装基垫为半圆环状。


4.根据权利要求1所述的一种海底防冲刷仿生系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家铭，种效政，
申请(专利权)人：宁夏辰邦石油装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64