CN107719591B - 水下设备运输及安装就位作业船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下设备运输及安装就位作业船，其包括：船体、控制舱、脐带缆放置舱、拖曳绞车、姿态调整绞车和锚固绞车；其中：船体沿纵轴对称，控制舱、锚固绞车、脐带缆放置舱、拖曳绞车和姿态调整绞车自船艏至船艉依次布置于船体甲板上，且关于船体纵轴对称。本发明能够有效降低水下设备运输及安装成本。

Description

水下设备运输及安装就位作业船

技术领域

本发明属于海洋工程领域，具体地，涉及一种水下设备运输及安装就位作业船，用于水下设备的运输、安装等相关作业。

背景技术

随着海洋工程向深海发展，深海水下设备的运输与安装技术也日益成为各国新兴的研究领域。水下设备重量、尺寸的增加，以及水下设备工作环境的复杂化，使得水下设备安装难度呈现非线性增加，常规的水下安装技术及相应船舶配套设施已无法满足水下设备运输及安装，投资成本高且风险大。现阶段，利用浮力装置协助水下设备安装技术思路日益成熟，此技术能够大幅度提高水下设备的安装精度，降低安装风险和对作业船舶能力要求。我单位已获授权的一项专利——有缆遥控式水下设备运输及安装机器人(申请号：201610130654.5)，正是基于此技术思路进行设计。然而现有可供作业船舶与此技术思路并不匹配，无法满足水下设备精确安装就位的技术需求。从目前查阅的文献来看，国内尚未研发深海水下设备运输与安装就位作业专用船舶。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种水下设备运输及安装就位作业船，该作业船在现有船舶技术的基础上，充分考虑水下设备安装特点，对船舶结构、配套设备进行改进，能够有效实现水下设备的拖航运输及就位安装，完善水下设备运输及安装技术。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

水下设备运输及安装就位作业船，包括：船体、控制舱、脐带缆放置舱、拖曳绞车、姿态调整绞车和锚固绞车；其中：船体沿纵轴对称，控制舱、锚固绞车、脐带缆放置舱、拖曳绞车和姿态调整绞车自船艏至船艉依次布置于船体甲板上，且关于船体纵轴对称。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)、作业船整体船型较小，能够有效降低水下设备运输及安装成本；

(2)、作业船结构型式能够最大程度发挥浮力装置协助水下设备运输及安装的技术优势；

(3)、作业船姿态调整绞车能够有效保证浮力装置与水下设备在运输过程中姿态的正确性，提高运输安全性。

(4)、锚固绞车能有效保证作业船驻场作业期间船体稳定性，进而提高水下设备安装精确度。

(5)、姿态调整绞车具备锚固和水下设备姿态保持双项功能，减小了对船舶甲板面积和绞车设备的需求，降低船舶制造费用。

附图说明

图1是水下设备运输及安装就位作业船正视示意图。

图2是水下设备运输及安装就位作业船俯视示意图。

图3是水下设备运输及安装就位作业船侧视示意图。

图4是绞车固定底座结构示意图。

图5是姿态调整绞车及绞车固定底座局部主视示意图。

图6是有缆遥控机器人及水下设备吊放入水示意图。

图7是水下设备运输及安装就位作业船运输阶段俯视示意图。

图8是图7中作业船A-A向的半剖示意图。

图9是水下设备运输及安装就位作业船抛锚驻位完成时刻俯视示意图。

图10是水下设备运输及安装就位作业船抛锚驻位完成时刻正视示意图。

图11是水下设备运输及安装就位作业船驻场作业阶段俯视示意图。

图12是图6中作业船B-B向的半剖示意图。

图13是水下设备运输及安装就位作业船进行水下设备安装示意图。

图14是水下设备运输及安装就位作业船作业完成回收有缆遥控机器人示意图。

图中：1、船体，2、控制舱，3、脐带缆放置舱，4、弯曲限制装置，5、拖曳绞车，6、姿态调整绞车，7、锚固绞车，8、船侧护板，9、船底护板，10、月池区护板，11、绞车固定底座，12、螺孔，13、索缆限位装置，14、有缆遥控水下机器人，15、脐带缆，16、高强度螺栓，17、月池区域，18、吊机，19、水下设备，20、有缆遥控机器人顶部吊耳，21、有缆机器人侧部吊耳，22、有缆遥控机器人位置调整模块。

具体实施方式

如图1至图6所示，水下设备运输及安装就位作业船，包括：船体1、控制舱2、脐带缆放置舱3、拖曳绞车5、姿态调整绞车6和锚固绞车7；其中：船体1沿纵轴对称，控制舱2、锚固绞车7、脐带缆放置舱3、拖曳绞车5和姿态调整绞车6自船艏至船艉依次布置于船体甲板上，且关于船体纵轴对称。

船体1结构形式为船型，关于船纵轴对称；船体1两侧外壁各设置一条船侧护板8，船侧护板8采用橡胶或聚氨酯弹性材料制作而成，减小船体1与其他物体的碰撞损伤；船体1底部设置一层船底护板9，船底护板9同样采用橡胶或聚氨酯弹性材料制作而成，减小船体1与海底礁石的碰撞损伤；在船艉设置月池区域17，月池区域17为开放式长方体凹槽，关于船体纵轴对称；月池区域17两平行于船体纵轴方向侧壁上各设置两条月池区护板10，月池区护板10采用橡胶或聚氨酯弹性材料制作而成，减小船体1与有缆遥控水下机器人14的碰撞损伤。

控制舱2固定于船艏甲板上，其结构关于船体纵轴对称，用于驾驶作业及控制有缆遥控水下机器人14作业。

锚固绞车7共有两台，分别固定于船艏控制舱2两侧并呈对称分布，用于作业船驻场作业阶段船体1的锚固，增加船体1作业稳定性；

两台拖曳绞车5固定于月池区域17前端(靠近船艏一侧)，关于船体纵轴对称布置，用于运输阶段牵引有缆遥控水下机器人14；

姿态调整绞车6位于月池区域17两侧，每侧布置两台，用于运输阶段有缆遥控水下机器人14的姿态调平，以及就位作业阶段船体1的锚固；位于船艉的两台姿态调整绞车6通过绞车固定底座11与船体1甲板固定，绞车固定底座11上设置有八个螺孔12，八个螺孔沿绞车固定底座11环向均匀分布，任意相邻的两个螺孔可作为一组，姿态调整绞车6通过四个高强度螺栓16导入任意相对位置的两组螺孔12与绞车固定底座11固定，选择不同组的螺孔进行固定，可使位于船艉的两台姿态调整绞车6旋转不同角度，实现姿态调整与锚固功能之间的切换；

脐带缆放置舱3固定在控制舱2和拖曳绞车5之间，结构关于船体纵轴对称，用于脐带缆15的储存、放出与回收。脐带缆放置舱3面向船艉一面底部设置有一个弯曲限制装置4，弯曲限制装置4沿甲板伸入月池区域17，脐带缆15通过弯曲限制装置4进入海洋环境并与有缆遥控水下机器人14相连；弯曲限制装置4为聚氨酯弹性材料，限制脐带缆15在收放过程中产生过大的弯曲，降低脐带缆15破损。

船体1甲板上设置有六个索缆限位装置13，索缆限位装置13沿月池区域17上边缘均匀分布，每侧布置两个，每个索缆限位装置13与一台拖曳绞车5或姿态绞车6相邻，索缆限位装置13为杠铃形钢结构，主要用于缆绳的限位，防止相互缠绕。

水下设备运输及安装就位作业船的具体实施方案如下：

1、在港口通过吊机18连接有缆遥控水下机器人顶部吊耳20，将有缆遥控机器人14与水下设备19整体吊入水中，使两者在水中保持轻微正悬浮状态。

2、将水下设备运输及安装就位作业船中拖曳绞车5的索缆与有缆机器人侧部吊耳相连21；解除港口吊机18与有缆遥控机器人14相连的吊缆，将四个姿态调整绞车6的索缆与有缆机器人顶部的吊耳相连。所有连接工作完成后，作业船通过拖曳方式将有缆遥控机器人14运输至安装位置附近。在运输过程中，通过姿态调整绞车6收放索缆，使有缆遥控机器人14始终保持一个稳定安全的姿态，防止运输过程中发生倾覆。

3、当作业船舶达到安装位置附近时，放出脐带缆15与有缆遥控机器人14相连，确保控制舱2与有缆遥控机器人14之间信号传递通畅后，解除所有与有缆遥控机器人14相连的索缆，并将姿态调整绞车6索缆末端连接船锚。连接完成后，调整船艉的两台姿态调整绞车6方向，调整完成后，将姿态调整绞车6与锚固绞车7的船锚抛出就位，增加作业船的稳定性。

4、抛锚作业完成后，通过控制舱2控制有缆遥控机器人14进行注水排气作业，使有缆遥控机器人14与水下设备19整体的重力稍大于浮力，从而实现其缓慢下沉的作业，在下沉过程中，通过有缆遥控机器人14两侧的位置调整模块22使其在水中保持姿态的稳定性，防止海流作用下的倾覆。

5、作业船在通过脐带缆15控制有缆遥控机器人14完成水下设备的安装及回收任务后，收回船锚，并解除姿态调整绞车6上的船锚，之后再次将拖曳绞车5索缆和姿态调整索缆与有缆机器人相连，完成后通过拖曳方式将有缆机器人运输回岸。

Claims (8)

1.一种水下设备运输及安装就位作业船，包括：船体、控制舱、脐带缆放置舱、拖曳绞车、姿态调整绞车和锚固绞车；其特征在于：船体沿纵轴对称，控制舱、锚固绞车、脐带缆放置舱、拖曳绞车和姿态调整绞车自船艏至船艉依次布置于船体甲板上，且关于船体纵轴对称；船体两侧外壁各设置一条船侧护板，船侧护板采用橡胶或聚氨酯弹性材料制作而成；船体底部设置一层船底护板，船底护板同样采用橡胶或聚氨酯弹性材料制作而成；在船艉设置月池区域，月池区域为开放式长方体凹槽，关于船体纵轴对称；月池区域两平行于船体纵轴方向侧壁上各设置两条月池区护板，月池区护板采用橡胶或聚氨酯弹性材料制作而成；姿态调整绞车位于月池区域两侧，每侧布置两台，位于船艉的两台姿态调整绞车通过绞车固定底座与船体甲板固定，绞车固定底座上设置有八个螺孔，八个螺孔沿绞车固定底座环向均匀分布，任意相邻的两个螺孔可作为一组，姿态调整绞车通过四个高强度螺栓导入任意相对位置的两组螺孔与绞车固定底座固定，选择不同组的螺孔进行固定，可使位于船艉的两台姿态调整绞车旋转不同角度，实现姿态调整与锚固功能之间的切换。

2.根据权利要求1所述的水下设备运输及安装就位作业船，其特征在于：船体结构形式为船型，关于船纵轴对称。

3.根据权利要求2所述的水下设备运输及安装就位作业船，其特征在于：控制舱固定于船艏甲板上，其结构关于船体纵轴对称。

4.根据权利要求3所述的水下设备运输及安装就位作业船，其特征在于：锚固绞车共有两台，关于船体纵轴呈对称分布。

5.根据权利要求4所述的水下设备运输及安装就位作业船，其特征在于：两台拖曳绞车固定于月池区域靠近船艏一侧，关于船体纵轴对称布置，用于运输阶段牵引有缆遥控水下机器人。

6.根据权利要求5所述的水下设备运输及安装就位作业船，其特征在于：脐带缆放置舱固定在控制舱和拖曳绞车之间，结构关于船体纵轴对称，用于脐带缆的储存、放出与回收；脐带缆放置舱面向船艉一面底部设置有一个弯曲限制装置，弯曲限制装置沿甲板伸入月池区域，脐带缆通过弯曲限制装置进入海洋环境并与有缆遥控水下机器人相连；弯曲限制装置为聚氨酯弹性材料，限制脐带缆在收放过程中产生过大的弯曲，降低脐带缆破损。

7.根据权利要求6所述的水下设备运输及安装就位作业船，其特征在于：船体甲板上设置有六个索缆限位装置，索缆限位装置沿月池区域上边缘均匀分布，每侧布置两个，每个索缆限位装置与一台拖曳绞车或姿态绞车相邻，索缆限位装置为杠铃形钢结构，主要用于缆绳的限位，防止相互缠绕。

8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的水下设备运输及安装就位作业船的作业方法，其特征在于，包括下述使用步骤：

(1)、在港口通过吊机连接有缆遥控水下机器人顶部吊耳，将有缆遥控水下机器人与水下设备整体吊入水中，使两者在水中保持轻微正悬浮状态；

(2)、将水下设备运输及安装就位作业船中拖曳绞车的索缆与有缆遥控水下机器人侧部吊耳相连；解除港口吊机与有缆遥控水下机器人相连的吊缆，将四个姿态调整绞车的索缆与有缆遥控水下机器人顶部的吊耳相连；所有连接工作完成后，作业船通过拖曳方式将有缆遥控水下机器人运输至安装位置附近；在运输过程中，通过姿态调整绞车收放索缆，使有缆遥控水下机器人始终保持一个稳定安全的姿态，防止运输过程中发生倾覆；

(3)、当作业船舶达到安装位置附近时，放出脐带缆与有缆遥控水下机器人相连，确保控制舱与有缆遥控水下机器人之间信号传递通畅后，解除所有与有缆遥控水下机器人相连的索缆，并将姿态调整绞车索缆末端连接船锚。连接完成后，调整船艉的两台姿态调整绞车方向，调整完成后，将姿态调整绞车与锚固绞车的船锚抛出就位，增加作业船的稳定性；

(4)、抛锚作业完成后，通过控制舱控制有缆遥控水下机器人进行注水排气作业，使有缆遥控水下机器人与水下设备整体的重力稍大于浮力，从而实现其缓慢下沉的作业，在下沉过程中，通过有缆遥控水下机器人两侧的位置调整模块使其在水中保持姿态的稳定性，防止海流作用下的倾覆；

(5)、作业船在通过脐带缆控制有缆遥控水下机器人完成水下设备的安装及回收任务后，收回船锚，并解除姿态调整绞车上的船锚，之后再次将拖曳绞车索缆和姿态调整索缆与有缆遥控水下机器人相连，完成后通过拖曳方式将有缆遥控水下机器人运输回岸。