CN103114620A - 大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机及挖沟工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，所述挖沟机包含有挖沟机本体（1），所述挖沟机本体（1）包含有呈左右设置的滑撬（1.1），两个滑撬（1.1）之间通过主梁（1.2）连接，两根主梁（1.2）之间连接有左右两根调节纵梁（1.3），上述两根调节纵梁（1.3）之间连接有前后两根横梁（1.4），有两个挖沟机喷冲泵（1.5）架设于横梁（1.4）上，所述位于前方的主梁（1.2）上竖向安装有射水管道前导向架（1.6），所述射水管道前导向架（1.6）上安装多个喷嘴（1.6.1）。本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，挖沟效果好、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下挖沟机及其挖沟工艺，尤其是涉及一种用于对海底管线进行挖沟作业的挖沟机及其挖沟工艺。
背景技术
目前，在水下挖沟作业领域，多采用接触式挖沟机，即挖沟设备由导向腿直接骑在海底管线上，进行挖沟作业；如中国专利ZL200620026521.5公布的“接触式潜水射流喷冲式挖沟机”，其能较好的实现挖沟操作，但是还存在以下不足：
（1）无法对挖沟机左右两台喷冲泵体的倾斜度和对前后喷冲角度进行调节，从而使得其只能挖某一特定宽度的沟型，且原先构成“H”形结构的挖沟机左右泵***于一直线上，因此在相互喷冲作业时会抵消掉一部分冲力，影响挖沟效果；
（2）对于一些较深的沟型，喷冲后的淤泥无法冲至沟外，其仍然会沉积在未放管线的沟内，从而使得挖沟深度受到影响；
（3）高压射水切割时，采用直射方式，切割效果不佳，对于一些土质较硬的海床则需多次冲击才能挖沟成型，影响了操作效率；
（4）滑撬抗负压能力不足，在水深处容易因水的负压过高而对滑撬造成变形和损伤；同时，在一些土质较软的海床上，滑撬容易陷入海床，影响施工作业。
（5）且挖沟机上部增设了吊钩、吊索接框，防止施工作业时吊钩、吊索拉、碰挖沟机其它部件而造成停止施工现象。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种挖沟效果好、效率高的大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机及挖沟工艺。
本发明的目的是这样实现的：一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，所述挖沟机包含有挖沟机本体，所述挖沟机本体包含有呈左右设置的滑撬，两个滑撬之间通过主梁连接，所述主梁前后设置有两根，两根主梁之间连接有左右两根调节纵梁，且调节纵梁的前端与一主梁相铰接，调节纵梁的后端与另一主梁相活动连接， 上述两根调节纵梁之间连接有前后两根横梁，有两个挖沟机喷冲泵架设于横梁上，且挖沟机喷冲泵与横梁活动连接，两个挖沟机喷冲泵交错设置，即两个挖沟机喷冲泵一个靠近设置于前方的横梁，另一个靠近设置于后方的横梁，所述位于前方的主梁上竖向安装有射水管道前导向架，所述射水管道前导向架上安装多个喷嘴。
本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，调节纵梁的后端竖向安装有调节板，该调节板上开有多个连接孔一，与调节纵梁的后端相活动连接主梁上设置有连接板，连接板上开设有与调节板上的连接孔一相对应匹配的连接孔二，调节纵梁的后端与主梁之间通过插至于连接孔一和连接孔二内的螺栓相连接。
本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，挖沟机喷冲泵的泵体上连接有转动轴，所述横梁上安装有轴承座，转动轴架设于轴承座上从而实现挖沟机喷冲泵与横梁的活动连接。
本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，所述滑撬的上、下表面均为弧形设置，弧形设置的目的在于：一是增加滑撬强度，二是增强抗负压能力。
本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，所述喷嘴为内径大外径小的喇叭形结构，上述安装于射水管道前导向架底部的喷嘴垂直向下设置，上述安装于射水管道前导向架正前方的喷嘴呈“S”形排布于射水管道前导向架上，上述安装于射水管道前导向架侧壁上的喷嘴斜向下设置；
本发明大功率潜水射流前后喷冲海底管线挖沟机，所述位于后方的主梁上竖向安装有气举管道后导向架，所述气举管道后导向架底部安装有与高压气站连通的气嘴，所述气举管道后导向架底部开口端45度斜向设置，所述气举管道后导向架顶部斜向外设置。
本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，所述位于后方的主梁上安装有轨道槽钢，气举管道后导向架安装有***上述轨道槽钢中的滑块，所述轨道槽钢和滑块上均设置有安装孔，通过***销轴即可实现主梁和气举管道后导向架的连接固定。
本发明大功率潜水射流前后喷冲海底管线挖沟机，所述横梁上安装有索具接框，所述主梁上通过吊索拉连接有吊钩。
本发明功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟工艺，所述挖沟工艺包含有以下工艺步骤：
步骤一、射击、切割、液化作业：挖沟机喷射出高压水切割海床沙土淤泥进行液化，安装于射水管道前导向架底部的喷嘴射出的高压水直接竖向向下射击液化海床沙土、淤泥，安装于射水管道前导向架正前方的（S）形喷嘴喷出的高压水形成旋流对海床沙土、淤泥进行切割液化，安装于射水管道前导向架内侧壁上的喷嘴斜向下射出高压水对对管线下部海床沙土、淤泥进行纵斜向切割液化；
步骤二、大功率、大流量喷冲作业：挖沟机喷冲泵向下喷出强大水流对步骤一射击切割液化后的海床沙土淤泥进行喷冲，使得海床沙土淤泥喷冲至两侧随海水流动而带走，从而形成沟；且喷冲时，使用两台挖沟机喷冲泵（避开管线）进行左右喷冲作业，两台挖沟机喷冲泵前后设置，喷冲效果更为理想。
本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟工艺，所述工艺还包含有步骤三，该步骤中包含有竖向安装与位于后方的主梁上的气举管道后导向架，所述气举管道后导向架底部安装有与高压气站连通的气嘴，所述气举管道后导向架底部开口端斜向设置，所述气举管道后导向架顶部斜向外设置；该步骤中通过气举管道后导向架将步骤二冲散回淤的淤泥、沙土举到沟外。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明能够方便的通过调节纵梁对挖沟机喷冲泵的左右倾斜度进行调节，并且挖沟机喷冲泵活动连接于横梁上，因此对挖沟机喷冲泵的前后喷射角度也可进行调节，从而使得本发明挖沟机能够适用于挖掘不同宽度规格的沟，且两个挖沟机喷冲泵交错设置，使得喷冲水流相互不受影响，最大化的增加了喷冲效果，有利于提高挖沟效果；同时，由于喷嘴设置于成弧形结构（如S形），因此能够形成旋流，有效的对海床上的沙土淤泥进行切割、液化；并且将滑撬的上、下表面均设置成弧形结构，因为能够有效承受水下负压对滑撬表面的压力，且通过下表面的弧形设置减轻挖沟机对海床的压力，有助于提高施工效率。
附图说明
图1为本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机的***示意图。
图2为本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机的主视图。
图3为本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机的侧视图。
图4为本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机的俯视图。
其中：
挖沟机本体1、姿态监视仪2、前置声纳监视器3、后置声纳监视器4、GPS定位仪5、液压绞车6、1#动力液压站7、2#动力液压站8、压缩空气机组9、高压水泵机组10、海底管线11、原始海床12、形成沟形13；
滑撬1.1、主梁1.2、调节纵梁1.3、横梁1.4、挖沟机喷冲泵1.5、射水管道前导向架1.6、气举管道后导向架1.7、索具接框1.8、吊钩1.9；
调节板1.3.1、连接板1.3.2；
喷嘴1.6.1；
轨道槽钢1.7.1、滑块1.7.2。
具体实施方式
参见图1~4，本发明涉及的一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机， 所述挖沟机包含有挖沟机本体1及其相关配套辅助设备，所述挖沟机本体1包含有呈左右设置的滑撬1.1（同时为了抗压，所述滑撬1.1的上、下表面均为弧形设置），两个滑撬1.1之间通过主梁1.2连接，所述主梁1.2前后设置有两根，两根主梁1.2之间连接有左右两根调节纵梁1.3，且调节纵梁1.3的前端与一主梁1.2相铰接，调节纵梁1.3的后端与另一主梁1.2相活动连接，优先的，调节纵梁1.3的后端竖向安装有调节板1.3.1，该调节板1.3.1上开有多个连接孔一，与调节纵梁1.3的后端相活动连接主梁1.2上设置有连接板1.3.2，连接板1.3.2上开设有与调节板1.3.1上的连接孔一相对应匹配的连接孔二，调节纵梁1.3的后端与主梁1.2之间通过插至于连接孔一和连接孔二内的螺栓相连接，当需要调节倾斜度时，只需拔下螺栓，抬动调节纵梁1.3使其绕与主梁1.2的铰接点旋转至合适的位置，随后再次插上螺栓即可；
上述两根调节纵梁1.3之间连接有前后两根横梁1.4，有两个挖沟机喷冲泵1.5架设于横梁1.4上，且挖沟机喷冲泵1.5与横梁1.4活动连接，具体的讲，挖沟机喷冲泵1.5的泵体上连接有转动轴，所述横梁1.4上安装有轴承座，转动轴架设于轴承座上从而实现挖沟机喷冲泵1.5与横梁1.4的活动连接；本领域技术人员根据本专利的构思实现的挖沟机喷冲泵1.5与横梁1.4的其他活动连接方式，均在本专利的保护范围之内；同时，两个挖沟机喷冲泵1.5交错设置，即两个挖沟机喷冲泵1.5一个靠近设置于前方的横梁1.4，另一个靠近设置于后方的横梁1.4，从而使得喷冲时，两个挖沟机喷冲泵1.5喷出的水流不会冲击到一起，从而有助于提供挖沟机的工作效率；
上述挖沟机喷冲泵1.5可采用背景技术中对比专利ZL200620026521.5中的挖沟机喷冲泵，该挖沟机喷冲泵包含有安装于泵体内的液压马达，马达的输出轴上设置有叶轮，且该叶轮位于泵体上部，同时上述泵体内安装有位于马达下部的导流板，所述的马达为轴流马达，所述的泵体上设置有进、出液口、溢流口，动力液压站经液压胶管通过进、出液口、溢流口与所述的马达相连；同时，本领域的技术人员采用其他形式的挖沟机喷冲泵也均在本专利的保护范围之内；
所述位于前方的主梁1.2上竖向安装有射水管道前导向架1.6，所述位于后方的主梁1.2上竖向安装有气举管道后导向架1.7，所述射水管道前导向架1.6上安装多个喷嘴1.6.1，所述喷嘴1.6.1为内径大外径小的喇叭形结构，上述安装于射水管道前导向架1.6底部的喷嘴1.6.1垂直向下设置，上述安装于射水管道前导向架1.6正前方的喷嘴1.6.1呈“S”形排布于射水管道前导向架1.6上，从而使得射出的水流能够形成旋流，增加挖沟效果，上述安装于射水管道前导向架1.6侧壁上的喷嘴1.6.1斜向下设置；所述气举管道后导向架1.7底部安装有与高压气站连通的气嘴，所述气举管道后导向架1.7底部开口端45度斜向设置，用于增大开口面积，增加泥沙的吸入量，所述气举管道后导向架1.7顶部斜向外设置，用于将气举管道后导向架1.7吸入的泥沙喷射到沟外；同时，所述位于后方的主梁1.2上安装有轨道槽钢1.7.1，气举管道后导向架1.7安装有***上述轨道槽钢1.7.1中的滑块1.7.2，所述轨道槽钢1.7.1和滑块1.7.2上均设置有安装孔，通过***销轴即可实现主梁1.2和气举管道后导向架1.7的连接固定，从而实现了气举管道后导向架1.7的上下升降移动调整；
所述横梁1.4上安装有索具接框1.8，用于施工时放置吊钩、吊索拉和挖沟机其它部件等，所述主梁1.2上通过吊索拉连接有吊钩1.9；
本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机的挖沟工艺包含有以下工艺步骤：
步骤一、射击、切割、液化作业：挖沟机喷射出高压水切割海床的沙土、淤泥进行液化，安装于射水管道前导向架底部的喷嘴喷出的高压水直接竖向向下冲击淤泥，安装于射水管道前导向架正前方的喷嘴喷出的高压水形成旋流对淤泥进行切割，安装于射水管道前导向架侧壁上的喷嘴斜向下喷出高压水对沙土、淤泥进行纵向切割、液化；
步骤二、喷冲作业：挖沟机喷冲泵向下喷出强大水流对步骤一射击、切割、液化后的沙土、淤泥进行喷冲，使得淤泥喷冲至两侧，从而形成沟；且喷冲时，使用两台挖沟机喷冲泵进行喷冲作业，两台挖沟机喷冲泵前后设置，喷冲效果更为理想。
步骤三、通过气举管道后导向架将步骤二冲散回淤的泥、砂土举到沟外。
完成上述步骤后根据声纳测得沟深等数据，若未达到设计要求，则再次重复步骤一至三，直至达到设计要求。
本发明大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机所构成的***还包含有姿态监视仪2、前置声纳监视器3、后置声纳监视器4、GPS定位仪5、液压绞车6、1#动力液压站7、2#动力液压站8、压缩空气机组9和高压水泵机组10；其中前置声纳监视器3和后置声纳监视器4可对挖好的沟形及海底管线在沟中的相对位置进行监测，GPS定位仪5用于进行管线实际路由定位，以方便对管线11的找寻，液压绞车6用于拖放线缆（包括控制线缆、液压胶管、高压气管等），1#动力液压站7、2#动力液压站8、压缩空气机组9和高压水泵机组10提供高压水、高压气和动力液压油。
Claims (10)
1.一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，所述挖沟机包含有挖沟机本体（1），其特征在于：所述挖沟机本体（1）包含有呈左右设置的滑撬（1.1），两个滑撬（1.1）之间通过主梁（1.2）连接，所述主梁（1.2）前后设置有两根，两根主梁（1.2）之间连接有左右两根调节纵梁（1.3），且调节纵梁（1.3）的前端与一主梁（1.2）相铰接，调节纵梁（1.3）的后端与另一主梁（1.2）相活动连接， 上述两根调节纵梁（1.3）之间连接有前后两根横梁（1.4），有两个挖沟机喷冲泵（1.5）架设于横梁（1.4）上，且挖沟机喷冲泵（1.5）与横梁（1.4）活动连接，两个挖沟机喷冲泵（1.5）交错设置，即两个挖沟机喷冲泵（1.5）一个靠近设置于前方的横梁（1.4），另一个靠近设置于后方的横梁（1.4），所述位于前方的主梁（1.2）上竖向安装有射水管道前导向架（1.6），所述射水管道前导向架（1.6）上安装多个喷嘴（1.6.1）。
2.如权利要求1所述一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，其特征在于：调节纵梁（1.3）的后端竖向安装有调节板（1.3.1），该调节板（1.3.1）上开有多个连接孔一，与调节纵梁（1.3）的后端相活动连接主梁（1.2）上设置有连接板（1.3.2），连接板（1.3.2）上开设有与调节板（1.3.1）上的连接孔一相对应匹配的连接孔二，调节纵梁（1.3）的后端与主梁（1.2）之间通过插至于连接孔一和连接孔二内的螺栓相连接。
3.如权利要求1所述一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，其特征在于：挖沟机喷冲泵（1.5）的泵体上连接有转动轴，所述横梁（1.4）上安装有轴承座，转动轴架设于轴承座上从而实现挖沟机喷冲泵（1.5）与横梁（1.4）的活动连接。
4.如权利要求1、2或3所述一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，其特征在于：所述滑撬（1.1）的上、下表面均为弧形设置。
5.如权利要求1、2或3所述一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，其特征在于：所述喷嘴（1.6.1）为内径大外径小的喇叭形结构，上述安装于射水管道前导向架（1.6）底部的喷嘴（1.6.1）垂直向下设置，上述安装于射水管道前导向架（1.6）正前方的喷嘴（1.6.1）呈“S”形排布于射水管道前导向架（1.6）上，上述安装于射水管道前导向架（1.6）侧壁上的喷嘴（1.6.1）斜向下设置。
6.如权利要求1、2或3所述一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，其特征在于：所述位于后方的主梁（1.2）上竖向安装有气举管道后导向架（1.7），所述气举管道后导向架（1.7）底部安装有与高压气站连通的气嘴，所述气举管道后导向架（1.7）底部开口端斜向设置，所述气举管道后导向架（1.7）顶部斜向外设置。
7.如权利要求6所述一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，其特征在于：所述位于后方的主梁（1.2）上安装有轨道槽钢（1.7.1），气举管道后导向架（1.7）安装有***上述轨道槽钢（1.7.1）中的滑块（1.7.2），所述轨道槽钢（1.7.1）和滑块（1.7.2）上均设置有安装孔，通过***销轴即可实现主梁（1.2）和气举管道后导向架（1.7）的连接固定。
8.如权利要求1所述一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机的挖沟工艺，其特征在于：所述挖沟工艺包含有以下工艺步骤：
步骤一、射击、切割、液化作业：挖沟机喷射出高压水切割海床的沙土、淤泥进行液化，安装于射水管道前导向架（1.6）底部的喷嘴（1.6.1）喷出的高压水直接竖向向下冲击淤泥，安装于射水管道前导向架（1.6）正前方的喷嘴（1.6.1）喷出的高压水形成旋流对淤泥进行切割，安装于射水管道前导向架（1.6）侧壁上的喷嘴（1.6.1）斜向下喷出高压水对沙土、淤泥进行纵向切割、液化；
步骤二、喷冲作业：挖沟机喷冲泵（1.5）向下喷出强大水流对步骤一射击、切割、液化后的沙土、淤泥进行喷冲，使得淤泥喷冲至两侧，从而形成沟；且喷冲时，使用两台挖沟机喷冲泵（1.5）进行喷冲作业，两台挖沟机喷冲泵（1.5）前后设置，喷冲效果更为理想。
9.如权利要求8所述一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟工艺，其特征在于：所述工艺还包含有步骤三，该步骤中包含有竖向安装与位于后方的主梁（1.2）上的气举管道后导向架（1.7），所述气举管道后导向架（1.7）底部安装有与高压气站连通的气嘴，所述气举管道后导向架（1.7）底部开口端斜向设置，所述气举管道后导向架（1.7）顶部斜向外设置；该步骤中通过气举管道后导向架（1.7）将步骤二冲散回淤的泥、砂土举到沟外。
10.如权利要求1所述一种大功率潜水射流前后喷冲气举海底管线挖沟机，其特征在于：所述横梁（1.4）上安装有索具接框（1.8），所述主梁（1.2）上通过吊索拉连接有吊钩（1.9）。
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