CN113815790A - 一种基于rov作业的水下设备提升装置及方法 - Google Patents

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朱春丽
许人东
王雄
王红红
陈龙虎
季逸宾
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Abstract

本发明涉及一种基于ROV作业的水下设备提升装置及方法，包括：第一装置本体，第一装置本体为底部开口的半筒型结构，沿第一装置本体的周向方向上开设有第一通孔，沿第一装置本体的轴向方向上开设有第一缺口；第二装置本体，第二装置本体亦为底部开口的半筒型结构，沿第二装置本体的周向方向上开设有第二通孔，沿第二装置本体的轴向方向上开设有第二缺口；第一装置本体与第二装置本体紧固连接，第一通孔与第二通孔对称设置，第一缺口与第二缺口共同组成容纳孔；锁紧模块，数量为二，两锁紧模块分别装配于第一通孔和第二通孔内；解锁模块，解锁模块装配于容纳孔中。本发明施工条件简单，可以利用在水下管汇的ROV协助作业，无需专用ROV。

Description

一种基于ROV作业的水下设备提升装置及方法
技术领域
本发明涉及一种基于ROV作业的水下设备提升装置及方法，属于海洋采油工程装备技术领域。
背景技术
传统水下装备的布放与回收通常利用特定的工具或方式，人员在施工船上进行作业，对水下实际情况和施工效果并不清楚，出现突发情况也不容易控制。水深度较浅时，如果施工作业复杂通常就会安排潜水员辅助作业。随着作业型水下机器人(Remote OperatedVehicle,ROV)技术的成熟，深水设备的布放与回收越来越多是由船载吊放设备和ROV配合完成，其中较常规的方式是利用收放装置实现水下设备和作业型水下机器人(ROV)的对接与锁定，通过控制ROV完成水下设备的布放及回收。但是现有的吊放设备存在如下缺点：一是与水下设备的对接没有使用统一的接口，不具备通用性；二是结构复杂，尺寸庞大，不便于安装和维护，成本较高；三是与水下设备对接锁定的ROV无法同时进行水下的其他作业，利用率低。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种基于ROV作业的水下设备提升装置及方法，该装置利用特定形状的锁牙配合扭力弹簧的弹性，实现了水下设备提升轴蘑菇头在***提升装置后自动锁紧，解锁模块利用门闩的结构原理，通过第一ROV机械手夹紧滑动插销的两块抓握板，然后第二ROV机械手便可以抽走提升装置本体，从而实现对提升轴的解锁。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种基于ROV作业的水下设备提升装置，包括：
第一装置本体，所述第一装置本体为底部开口的半筒型结构，沿所述第一装置本体的周向方向上开设有第一通孔，沿所述第一装置本体的轴向方向上开设有第一缺口；
第二装置本体，所述第二装置本体亦为底部开口的半筒型结构，沿所述第二装置本体的周向方向上开设有第二通孔，沿所述第二装置本体的轴向方向上开设有第二缺口；
所述第一装置本体与所述第二装置本体紧固连接，所述第一通孔与所述第二通孔对称设置，所述第一缺口与所述第二缺口共同组成容纳孔；
锁紧模块，数量为二，两所述锁紧模块分别装配于所述第一通孔和所述第二通孔内，用于锁紧水下装备提升轴蘑菇头；
解锁模块，所述解锁模块装配于所述容纳孔中，用于解锁所述水下装备提升轴蘑菇头。
所述的水下设备提升装置，优选地，所述锁紧模块包括锁牙、中心销轴、中心轴套和扭力弹簧，所述锁牙上开设有容纳所述中心销轴的第三通孔，所述中心销轴的外部套设有所述中心轴套，所述中心销轴的两端固定在所述第一通孔或所述第二通孔的孔壁上，所述中心销轴裸露在所述第三通孔外部的部分套设有所述扭力弹簧，用于辅助实现所述锁牙的自动锁紧功能。
所述的水下设备提升装置，优选地，所述锁紧模块还包括止推垫片，所述止推垫片环套在所述扭力弹簧上，以减小所述锁牙转动时的摩擦力。
所述的水下设备提升装置，优选地，所述锁牙为凸轮形状，所述锁牙上设置有与所述水下装备提升轴蘑菇头相适配的弧面。
所述的水下设备提升装置，优选地，所述解锁模块包括滑动插销、压缩弹簧和滑杆，所述滑动插销通过连接部件与所述第一装置本体和所述第二装置本体连接，所述压缩弹簧环套在所述滑杆上，两所述滑动插销滑动设置在所述滑杆上，且位于所述压缩弹簧的两端。
所述的水下设备提升装置，优选地，所述连接部件包括外壳以及装配在所述外壳上的限位块，所述外壳上设置有容纳所述滑动插销贯穿的第五通孔，所述滑动插销为板状结构，其上设置有凸起，所述限位块上设置有与所述凸起相适配的限位槽，所述凸起穿过所述第五通孔以及所述限位槽卡紧在所述第一装置本体和所述第二装置本体的凹槽上，所述滑杆与所述外壳紧固连接。
所述的水下设备提升装置，优选地，所述解锁模块还包括肩型轴套和垫片，所述滑杆环套所述压缩弹簧后，两端再依次环套所述垫片以及所述肩型轴套(504)后紧固在所述外壳上。
所述的水下设备提升装置，优选地，所述第一装置本体与所述第二装置本体的顶部装配有卸扣，用于被吊装锁具提吊。
所述的水下设备提升装置，优选地，所述第一装置本体上装配有ROV抓握柄，所述第二装置本体上装配有解锁模块安全绳。
基于上述的水下设备提升装置，本发明还提供该装置的操作方法，包括：
锁紧过程：利用吊装锁具将所述水下设备提升装置吊至所述水下装备提升轴蘑菇头的上方，然后下放所述水下设备提升装置，所述水下装备提升轴蘑菇头逐渐***所述水下设备提升装置的空腔中，然后顶开所述锁牙，超过一定位置后，所述锁牙在所述扭力弹簧的作业下自动回弹，从而实现锁紧；
解锁过程：第一ROV机械手夹持住所述水下设备提升装置，第二ROV机械手压缩所述滑动插销，待所述滑动插销最大程度压缩后，第一ROV机械手向所述解锁模块的另一侧平移，然后提升水下设备提升装置便可以实现解锁。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明的水下提升装置利用特定的凸轮形锁牙配合扭力弹簧的弹性，实现了水下设备的提升轴蘑菇头在***提升装置后自动锁紧；解锁模块利用的是门闩的结构原理，通过第一ROV机械手夹紧滑动插销的两块抓握板，然后第二ROV机械手便可以抽走提升装置本体，从而实现对提升轴的解锁。本发明装置全部为机械结构连接，相比水下电气、液压控制，可靠性高，结构简单，成本低。
2、本发明适配的水下设备提升轴和ROV抓握柄均按照行业标准设计，结构简单，可靠性高，操作方便，通用性强，成本低，适用于具备ROV作业条件的水下设备的布放与回收。
3、本发明施工条件简单，可以利用在水下管汇的ROV协助作业，无需专用ROV。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的水下设备提升装置的剖视图；
图2为本发明该实施例提供的水下设备提升装置的立体图；
图3为本发明该实施例提供的水下设备提升装置的内部结构示意图；
图4为本发明该实施例提供的水下设备提升装置中锁紧模块的***图；
图5为本发明该实施例提供的水下设备提升装置中的解锁模块的示意图，其中a为解锁模块处于自然状态的示意图，b为解锁模块处于压缩状态的示意图；
图6为本发明该实施例提供的下设备提升装置中的解锁模块的***图；
图7为本发明该实施例提供的下设备提升装置锁紧提升轴的剖视图；
图8为本发明该实施例提供的下设备提升装置解锁提升轴的示意图，其中a解锁前的示意图，b为解锁后的示意图；
图中各标记如下：
1-第一装置本体；2-第二装置本体；3-ROV抓握柄；4-卸扣；5-解锁模块；6-锁紧模块；7-加强销；8-第一螺钉；9-第二螺钉；10-第三螺钉；11-解锁模块安全绳；12-凸型垫片；13-金属挡块；14-第四螺钉；15-水下装备提升轴蘑菇头；
6-锁紧模块，601-锁牙，602-中心销轴，603-中心轴套，604-第一扭力弹簧，605-第二扭力弹簧，606-止推垫片，607-紧定螺钉，608-弧面，609-第三通孔；
5-解锁模块，501-外壳，502-限位块，503-滑动插销，504-肩型轴套，505-压缩弹簧，506-滑杆，507-垫片，508-第五螺钉，509-第六螺钉，510-第七螺钉，511-限位槽，512-凸起，513-第四通孔，514-第五通孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“上”、“下”、“左右”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
如图1、2所示，本发明提供一种基于ROV作业的水下设备提升装置，包括：第一装置本体1，第一装置本体1为底部开口的半筒型结构，沿第一装置本体1的周向方向上开设有第一通孔，沿第一装置本体1的轴向方向上开设有第一缺口；第二装置本体2，第二装置本体2亦为底部开口的半筒型结构，沿第二装置本体2的周向方向上开设有第二通孔，沿第二装置本体2的轴向方向上开设有第二缺口；第一装置本体1与第二装置本体2紧固连接，第一通孔与第二通孔对称设置，第一缺口与第二缺口共同组成容纳孔；锁紧模块6，数量为二，两锁紧模块6分别装配于第一通孔和第二通孔内，用于锁紧水下装备提升轴蘑菇头15；解锁模块5，解锁模块5装配于容纳孔中，用于解锁所水下装备提升轴蘑菇头15。本发明的水下提升装置利用特定的凸轮形锁牙配合扭力弹簧的弹性，实现了水下设备的提升轴蘑菇头在***提升装置后自动锁紧；解锁模块利用的是门闩的结构原理，通过第一ROV机械手夹紧滑动插销的两块抓握板，然后第二ROV机械手便可以抽走提升装置本体，从而实现对提升轴的解锁。本发明装置全部为机械结构连接，相比水下电气、液压控制，可靠性高，结构简单，成本低。
在本发明一个优选的实施方案中，如图4所示，锁紧模块6包括锁牙601、中心销轴602、中心轴套603和扭力弹簧，锁牙601上开设有容纳中心销轴602的第三通孔609，中心销轴602的外部套设有中心轴套603，中心销轴602的两端固定在第一通孔或第二通孔的孔壁上，中心销轴602裸露在第三通孔609外部的部分套设有扭力弹簧，用于辅助实现锁牙601的自动锁紧功能。
在本发明一个优选的实施方案中，如图4所示，锁紧模块6还包括止推垫片606，止推垫片606环套在扭力弹簧上，以减小锁牙601转动时的摩擦力。
在本发明一个优选的实施方案中，如图4所示，锁牙601为凸轮形状，锁牙601上设置有与水下装备提升轴蘑菇头15相适配的弧面608。
在本发明一个优选的实施方案中，如图5、6所示，解锁模块5包括滑动插销503、压缩弹簧505和滑杆506，滑动插销503通过连接部件与第一装置本体1和第二装置本体2连接，压缩弹簧505环套在滑杆506上，两滑动插销503滑动设置在滑杆506上，且位于压缩弹簧505的两端。
在本发明一个优选的实施方案中，如图5、6所示，连接部件包括外壳501以及装配在外壳501上的限位块502，外壳501上设置有容纳滑动插销503贯穿的第五通孔514，滑动插销503为板状结构，其上设置有凸起512，限位块502上设置有与凸起512相适配的限位槽511，凸起512穿过第五通孔514以及限位槽511卡紧在第一装置本体1和第二装置本体2的凹槽(每个槽内安装有2个凸型垫片12，凸型垫片12通过金属挡块13和第四螺钉14来固定。)上，滑杆506与外壳501紧固连接。
在本发明一个优选的实施方案中，如图6所示，解锁模块5还包括肩型轴套504和垫片507，滑杆506环套压缩弹簧后，两端再依次环套垫片507以及肩型轴套504后紧固在外壳501上。
在本实施方案中，解锁模块5共含有两个滑动插销503，每个滑动插销503的竖直方向上开设有3个通孔，每个通孔上都安装有肩型轴套504。两个滑动插销503的每个通孔之间都有2个金属垫片507和1个压缩弹簧505，三根滑杆506穿过肩型轴套504、金属垫片507、压缩弹簧505然后使用第五螺钉514固定在外壳501上，实现滑动插销503在滑杆506上的滑动。外壳501安装完滑动插销，利用第六螺钉509、第七螺钉510与尼龙限位块502进行固定。
在本发明一个优选的实施方案中，如图1-3所示，第一装置本体1与第二装置本体2的顶部装配有卸扣4，用于被吊装锁具提吊。
在本发明一个优选的实施方案中，如图1、3所示，第一装置本体1上装配有ROV抓握柄3，第二装置本体2上装配有解锁模块安全绳11。除此以外，第一装置本体1(左)与第二装置本体2(右)的特征完全对称，它们之间通过4个加强销7，6个第一螺钉8和2个第二螺钉9安装连接而成完整的承力主体，形状似秤砣，承力主体上方有一个通孔，用于卸扣4的安装。
基于上述水下设备提升装置，本发明还提供该装置的操作方法，包括：
锁紧过程：利用吊装锁具将水下设备提升装置吊至水下装备提升轴蘑菇头15的上方，然后下放水下设备提升装置，水下装备提升轴蘑菇头15逐渐***水下设备提升装置的空腔中，然后顶开锁牙601，超过一定位置后，锁牙601在扭力弹簧的作业下自动回弹，从而实现锁紧；
解锁过程：第一ROV机械手夹持住水下设备提升装置，第二ROV机械手压缩滑动插销503，待滑动插销503最大程度压缩后，第一ROV机械手向解锁模块5的另一侧平移，然后提升水下设备提升装置便可以实现解锁。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于ROV作业的水下设备提升装置，其特征在于，包括：
第一装置本体(1)，所述第一装置本体(1)为底部开口的半筒型结构，沿所述第一装置本体(1)的周向方向上开设有第一通孔，沿所述第一装置本体(1)的轴向方向上开设有第一缺口；
第二装置本体(2)，所述第二装置本体(2)亦为底部开口的半筒型结构，沿所述第二装置本体(2)的周向方向上开设有第二通孔，沿所述第二装置本体(2)的轴向方向上开设有第二缺口；
所述第一装置本体(1)与所述第二装置本体(2)紧固连接，所述第一通孔与所述第二通孔对称设置，所述第一缺口与所述第二缺口共同组成容纳孔；
锁紧模块(6)，数量为二，两所述锁紧模块(6)分别装配于所述第一通孔和所述第二通孔内，用于锁紧水下装备提升轴蘑菇头(15)；
解锁模块(5)，所述解锁模块(5)装配于所述容纳孔中，用于解锁所述水下装备提升轴蘑菇头(15)。
2.根据权利要求1所述的水下设备提升装置，其特征在于，所述锁紧模块(6)包括锁牙(601)、中心销轴(602)、中心轴套(603)和扭力弹簧，所述锁牙(601)上开设有容纳所述中心销轴(602)的第三通孔(609)，所述中心销轴(602)的外部套设有所述中心轴套(603)，所述中心销轴(602)的两端固定在所述第一通孔或所述第二通孔的孔壁上，所述中心销轴(602)裸露在所述第三通孔(609)外部的部分套设有所述扭力弹簧，用于辅助实现所述锁牙(601)的自动锁紧功能。
3.根据权利要求2所述的水下设备提升装置，其特征在于，所述锁紧模块(6)还包括止推垫片(606)，所述止推垫片(606)环套在所述扭力弹簧上，以减小所述锁牙(601)转动时的摩擦力。
4.根据权利要求2所述的水下设备提升装置，其特征在于，所述锁牙(601)为凸轮形状，所述锁牙(601)上设置有与所述水下装备提升轴蘑菇头(15)相适配的弧面(608)。
5.根据权利要求1所述的水下设备提升装置，其特征在于，所述解锁模块(5)包括滑动插销(503)、压缩弹簧(505)和滑杆(506)，所述滑动插销(503)通过连接部件与所述第一装置本体(1)和所述第二装置本体(2)连接，所述压缩弹簧(505)环套在所述滑杆(506)上，两所述滑动插销(503)滑动设置在所述滑杆(506)上，且位于所述压缩弹簧(505)的两端。
6.根据权利要求5所述的水下设备提升装置，其特征在于，所述连接部件包括外壳(501)以及装配在所述外壳(501)上的限位块(502)，所述外壳(501)上设置有容纳所述滑动插销(503)贯穿的第五通孔(514)，所述滑动插销(503)为板状结构，其上设置有凸起(512)，所述限位块(502)上设置有与所述凸起(512)相适配的限位槽(511)，所述凸起(512)穿过所述第五通孔(514)以及所述限位槽(511)卡紧在所述第一装置本体(1)和所述第二装置本体(2)的凹槽上，所述滑杆(506)与所述外壳(501)紧固连接。
7.根据权利要求6所述的水下设备提升装置，其特征在于，所述解锁模块(5)还包括肩型轴套(504)和垫片(507)，所述滑杆(506)环套所述压缩弹簧后，两端再依次环套所述垫片(507)以及所述肩型轴套(504)后紧固在所述外壳(501)上。
8.根据权利要求1所述的水下设备提升装置，其特征在于，所述第一装置本体(1)与所述第二装置本体(2)的顶部装配有卸扣(4)，用于被吊装锁具提吊。
9.根据权利要求1所述的水下设备提升装置，其特征在于，所述第一装置本体(1)上装配有ROV抓握柄(3)，所述第二装置本体(2)上装配有解锁模块安全绳(11)。
10.一种如权利要求1-9任意一项所述的水下设备提升装置的操作方法，其特征在于，包括：
锁紧过程：利用吊装锁具将所述水下设备提升装置吊至所述水下装备提升轴蘑菇头(15)的上方，然后下放所述水下设备提升装置，所述水下装备提升轴蘑菇头(15)逐渐***所述水下设备提升装置的空腔中，然后顶开所述锁牙(601)，超过一定位置后，所述锁牙(601)在所述扭力弹簧的作业下自动回弹，从而实现锁紧；
解锁过程：第一ROV机械手夹持住所述ROV抓握柄(3)，第二ROV机械手压缩所述滑动插销(503)，待所述滑动插销(503)最大程度压缩后，第一ROV机械手向所述解锁模块(5)的另一侧平移，然后提升所述水下设备提升装置便可以实现解锁。
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