CN1209265C - 浅海海底管道或电缆检测维修装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海底管道或电缆检测维修装置，其由主船体、机泵舱、推进器舱、驾驶室、高通道、螺旋定位锚、加减压舱、维修工作舱以及主辅推进器、压载、均衡、浮力调节及压重设备、探测仪、导航定位仪、动力定位操纵仪、监控、通讯、发配电、生命支持、维修设备等构成，各部分相互协调，在预定的程序控制下完成目标的跟踪、避碰、下潜、定位、坐落、充气排水、保压、检修、起浮等操作。线型短肥、通长宽甲板、平底圆舭、首尾对称、船底焊有防冲淘裙的船型结构可坐落于海底；主、辅多桨推进方式可以进行定点控位；可伸缩式维修工作舱及密封机构可以形成“无水空间”完成海底管道、电缆的维修；高通道可以进行舱内空气的交换。

Description

浅海海底管道或电缆检测维修装置

技术领域：

本发明涉及一种适用于浅海海底管道或电缆检测维修的水下多功能潜水器。

技术背景：

在海洋工程项目的开发实施中，敷设海底管道或电缆是常用到的一项技术工艺，尤其是在近岸浅海工程中，为节约海上工程建设的投资，更是大量地采用海底管道或电缆在海陆之间相互输送一些液体物质和电力供应。但随着管道或电缆使用年限的延长、海流冲刷的影响及一些突发事故的发生等，会造成海底管道或电缆的损坏，如何实现定期对管道或电缆的检测，随时掌握其埋深及受力状态，且一旦发现异常情况能及时对其进行维修，防止恶性事件的发生，是国内外许多企业和公司一直研究的课题。目前世界上对海底管道或电缆的检测和维修是分开进行且方式、方法与本发明不同，通常是采用水面工作母船吊放小型的水下探测器(ROV)，通过钢缆、电缆与之联接，控制ROV沿管道或电缆航行对其进行检测，需要维修时通过吊放一个长的半圆柱形维修工作筒罩在管道或电缆上，由经过专业培训的潜水员进入工作筒内进行维修，所维修的管道或电缆一般是敷设在海底表面，或者先将管道或电缆挖开，而对于浅水域管道的修复多采用将管道提升到专用工作船上进行，但需要特别考虑管道所受到的应力及带来的危险性，且对埋入式管道的原状恢复不利。专利号为ZL 00250978.4的实用新型专利描述了一种海底管线水下维修用筒型基础干式工作仓，是由基础、维修工作仓和连接构件组成，基础采用的是吸力式筒型基础工作仓，是板、壳、梁构造的结构，连接构件指基础与工作仓的连接构件，该实用新型所述的方式存在以下不足：

(1)采用吸力式筒型基作为基础，对工作仓的安装、就位和撤离移位较困难，吸力式筒基对地基条件的要求较为苛刻，沉降过程中的均匀性控制，平衡性控制，均需要特殊的辅助手段来保证并且在撤离移位时地基存在有很大的吸附力，起拔筒基时非常困难，需要其它大型设备等辅助手段才能完成。

(2)此方式无法确保准确无误地坐在管线上，还需要定位***，因工作仓在吊放、安装、沉降过程中始终要受到风、浪、流环境外力的作用，目标管线是相对固定的，而工作仓是相对移动的，要使二者准确无误地对接在一起，必须配备有效的定位***来保证。

(3)即使工作仓能正确就位，但在管线密封前，舱内充满了水，在水下进行密封困难较大，一是看不见，二是摸不着(用螺栓固定)，同样需要潜水员的作业。并且因仓内要承受仓外水压的作用，与管线的密封效果也会存在问题。

(4)此方式仅能用于维修海底泥面以上的管线，还必须对管线进行大面积开挖平整施工，这就需要动用大型施工机具。且对于埋入泥面下较深的管线实施起来就更困难了。

总之，此方式从理论上可以做到，但实际操作上难以实现，需要较多、较难、较复杂的辅助技术手段来配套。如：大型浮吊、动力定位***、水下施工开挖机具、潜水员等。

发明内容：

本发明的目的是提供一种浅海海底管道或电缆检测装置，它是一种能潜入海底对管道或电缆进行检测与维修的多功能装置(简称“维修装置”)，这是一种具有水面和水下两种航行特性的工作船舶，特殊的船型结构可坐落于泥砂质地基的浅海海域，完善的配套装备可以进行海底管道或电缆铺设线路的勘测和维修作业以及地形地貌的调查。

本发明所述的装置包括主船体、机泵舱、推进器舱、驾驶室、高通道、螺旋定位锚、加减压舱、阁楼舱、维修工作舱、主推进器、辅推进器以及压载设备、均衡设备、浮力调节及压重设备、探测仪、导航定位、动力定位操纵仪、监控设备及通讯设备、动力发配电设备、供排气生命支持设备、维修设备，各组成部分相互协调，在预定的程序控制下完成“维修装置”的目标跟踪(水面、水下)、障碍物避碰、下潜、定位、坐落、充气排水、保压、检修、起浮等一系列操作过程。

本发明的特征是所述的主船体加工成线型短肥、通长宽甲板、平底圆舭、首尾对称的形式，船底四周焊接有裙板，位于主船体中前部的驾驶室加工成尾流线型，高通道安装在主船体的中部，主船体首尾靠近两舷侧各安装有螺旋定位锚，伸缩敞开式维修工作舱位于主船体中前部，主船体首尾装有L形主推进器和垂直的辅推进器，驾驶室尾流段装有水平的辅推进器，主船体前后安装有收放式探测仪的支架。

本发明的维修工作舱加工成上下端敞开式的圆形结构，上端均布有3个液压油缸与主船体连接，实现其伸缩收放，下端开有“门”形槽口，槽口上设置管道密封机构，工作舱外壁与主船体之间设有充气式密封机构。

本发明的高通道加工成分段式内外筒双层圆形结构，贯穿驾驶室和主船体并与其连接，内外筒夹层空间设有出风口和排气口，内筒为进风口，该进风口同时作为人员应急出入口，高通道始终与外部大气相通。

它自身具有完备的检测和维修手段，无须依托工作母船，可以沿着预定的管道或电缆路径进行跟踪勘测、实时记录和显示，全面掌握了解所经线路的地形地貌、浅层构造、管道或电缆的埋藏情况、方位走向并可绘制成坐标图，一旦发现管道或电缆的损坏点(或已知其损坏点的大地坐标位置)，通过动力定位操纵仪记录(输入)对应的坐标位置并控制“维修装置”悬停在损坏点上方，精确定位后使“维修装置”坐落在海底且工作舱中心对准损坏点，采用充气排水的方式将维修工作舱内部变成一个带压的“无水空间”，船上的施工人员通过“维修装置”上的加减压舱进入维修工作舱内对管道或电缆进行维修。

附图说明：

图1为“浅海海底管道或电缆检测维修装置”中纵剖面示意图；

图2为“浅海海底管道或电缆检测维修装置”舱室平面示意图；

图3为“浅海海底管道或电缆检测维修装置”驾驶室平面示意图。

1、主船体       2、机泵舱       3、推进器舱

4、驾驶室       5、高通道       6、螺旋定位锚

7、加减压舱     8、阁楼舱       9、维修工作舱

10、主推进器    11、辅推进器    12、探测仪

13、前视声纳        14、浅层剖面仪               15、测深仪

16、旁扫声纳        17、主推变频控制柜           18、发配电控制柜

19、监控操纵仪      20、动力定位操控仪           21、探测仪集控仪

22、加减压设备      23、供排气生命支持设备       24、通讯设备

25、空调            26、液压油缸                 27、天线平台

28、信号灯          29、出风口                   30、排气口

31、进风口          32、裙板                     33、密封胶垫

34、密封圈          35、左1#压载舱               36、右1#压载舱

37、左2#压载舱      38、右2#压载舱               39、左3#压载舱

40、右3#压载舱      41、中4#压载舱               42、左横倾调节舱

43、右横倾调节舱    44、左浮力调节舱             45、右浮力调节舱

46、尾纵倾调节舱    47、首纵倾调节舱             48、左压重舱

49、右压重舱        50、燃油舱

具体实施方式：

现结合说明书附图1、2和3，对本发明作进一步描述：浅海海底管道或电缆检测维修装置由主船体1(设有压载舱35、36、37、38、39、40、41、均衡调节舱42、43、46、47、浮力调节舱44、45、压重舱48、49、燃油舱50、机泵舱2、推进器舱3等)、机泵舱2、驾驶室4、高通道5、螺旋定位锚6、加减压舱7、阁楼舱8、维修工作舱9、主推进器10、辅推进器11以及压载设备、均衡设备、浮力调节及压重设备、探测仪12、导航定位、动力定位操控仪20、监控设备及通讯设备24、动力发配电设备、供排气生命支持设备23、维修设备等构成实施作业的基础，综合考虑水面(水下)航行和坐落海底两方面的安全稳性，特别将船型设计成具有线型短肥、宽甲板、平底圆舭、首尾对称等特征，并且为通长甲板、双层底机舱、小型驾驶室4、高通道5，在近水线面处的流线型设计能减小水阻力，提高航速，船底四周焊接有防冲淘裙板32，主船体1首尾装有L形主推进器10和垂直的辅推进器11，驾驶室4尾流段装有水平的辅推进器11，各个推进机构可以独立操作也可联合统一控制。其中所述的压载和压重设备包括各个压载仓及压重仓，均衡和浮力调节设备包括各个调节仓，所述的导航定位、监控设备及动力发配电设备则主要包括前视声纳13、浅层剖面仪14、测深仪15、旁扫声纳16、主推变频控制柜17、发配电控制柜18、监控操纵仪19、探测仪集控仪21、空调25、液压油缸26、天线平台27、信号灯28、燃油仓50。

可伸缩式的维修工作舱9为上下端敞开式的圆形结构，维修工作舱9上端均布有3个液压油缸26与主船体1连接，实现其伸缩收放，下端开有“门”形槽口，槽口上设置管道密封胶垫33，维修工作舱9外壁与主船体1外壁底部之间设有充气式密封圈34，主船体1上甲板和外壁自然作为维修工作舱9的上端盖和舱壁，通过充气排水的方式将维修工作舱9内部变成一个带压的“无水空间”。

高通道5采用高强度铝镁合金制作成分段式内外筒双层圆形结构，贯穿驾驶室4和主船体1，内外筒夹层空间设有出风口29和排气口30，内筒为进风口31，同时该进风口31也作为人员应急出入口，无论在水面或水下状态，高通道5始终与外部大气相通，为舱内提供新鲜的空气并排出各种废气。

“维修装置”的下潜坐落过程(起浮过程与此相反)：

第一阶段：A组压载舱注水(开启通海阀自动加注)，A组压载舱有4个(1#左右压载舱35、36，3#左右压载舱39、40)，注满后使“维修装置”下潜到临近主甲板没水状态。在进水过程中通过均衡设备和垂直的辅推进器11调整“维修装置”的浮态，保持其纵横向平衡。

第二阶段：B组压载舱注水(开启通海阀自动加注)，B组压载舱有3个(2#左右压载舱37、38，4#中压载舱41)，注满后使“维修装置”下潜到临近驾驶室4没水状态。在进水过程中通过均衡设备和垂直的辅推进器11调整“维修装置”的浮态，保持其纵横向平衡。

第三阶段：根据作业水深，通过浮力调节及压重设备采用对左右浮力调节舱44、45注水来控制“维修装置”的进一步下潜，当“维修装置”依靠主推进器10和辅推进器11并在动力定位操纵仪20的协调控制下准确定位于目标点上后，左右浮力调节舱44、45及左右压重舱48、49(开启通海阀自动加注)快速注水使“维修装置”迅速坐落海底。

“维修装置”对管道或电缆维修作业过程：

“维修装置”准确坐落于海底管道或电缆上后，通过左右浮力调节舱44、45和左右压重舱48、49使“维修装置”具有负浮力，对海底的正压力使其牢固地定位在海床上，再将4个螺旋定位锚6旋入海底泥下，使“维修装置”更加稳定地固定于海底，抵抗风、浪、流等外力的作用，随后按照如下步骤进行施工作业操作：

1、维修工作舱9喷冲抽吸就位：开启液压控制设备将维修工作舱9缓慢下放，在此同时通过喷冲抽吸设备边喷边冲将维修工作舱9内的泥砂稀释并排出，暴露出所要维修的管道或电缆，根据其埋深将维修工作舱9下放到合适的深度位置。

2、维修工作舱9内充气排水：通过供排气生命支持设备23向维修工作舱9内充气，将其内的水挤压出去，舱内形成“无水带压空间”，随时补充气源保持压力的平衡(气压与水压头)。

3、人员的进出：施工人员首先进入加减压舱7，通过加减压设备22使加减压舱7与维修工作舱9压力平衡后，再由加减压舱7进入维修工作舱9。两个舱内设有生命支持保障设备供人员的呼吸和换气，通风换气设备保持舱内空气清洁。施工完毕后，人员撤回加减压舱7并经过逐步的安全减压过程达到常压状态。

4、完成：人员撤离维修工作舱9后，维修工作舱9收回，操纵“维修装置”按照与下潜操作相反的程序返回到水面初始状态，完成一个施工过程。

本发明是集水面船舶、水下潜器和维修工作舱9三位一体的装置，其主船体1线型宽肥、平底、首尾对称的特殊结构形式有别于常规船舶和常规潜艇或潜水器，内外筒双层圆形分段可拆式高通道5的设计具有独创性；采用电子、声学、磁学三种方法综合为一体的水下探测和控制技术，完成了管道或电缆水下检测数据与图像的处理、合成、分析、数据库建设及三维实时动态显示；具有行程检测和锁紧机构的可伸缩式维修工作舱9与管道、主船体1密封后形成“无水作业空间”，实现了“水下陆地”施工；新型螺旋定位锚6提高了船体坐落海底后的固定、抗滑、抗拔能力。

Claims (3)

1、浅海海底管道或电缆检测维修装置，包括主船体(1)、机泵舱(2)、推进器舱(3)、驾驶室(4)、高通道(5)、螺旋定位锚(6)、加减压舱(7)、阁楼舱(8)、维修工作舱(9)、主推进器(10)、辅推进器(11)以及压载设备、均衡设备、浮力调节及压重设备、探测仪(12)、导航定位、动力定位操控仪(20)、监控设备及通讯设备(24)、动力发配电设备、供排气生命支持设备(23)、维修设备，其特征是主船体(1)加工成线型短肥、通长宽甲板、平底圆舭、首尾对称的形式，船底四周焊接有裙板(32)，位于主船体(1)中前部的驾驶室(4)加工成尾流线型，高通道(5)安装在主船体(1)的中部，主船体(1)首尾靠近两舷侧各安装有螺旋定位锚(6)，伸缩敞开式维修工作舱(9)位于主船体(1)中前部，主船体(1)首尾装有L形主推进器(10)和垂直的辅推进器(11)，驾驶室(4)尾流段装有水平的辅推进器(11)，主船体(1)前后安装有收放式探测仪(12)的支架。

2、根据权利要求1所述的浅海海底管道或电缆检测维修装置，其特征是维修工作舱(9)加工成上下端敞开式的圆形结构，上端均布有3个液压油缸(26)与主船体(1)连接，下端开有“门”形槽口，槽口四周设置有管道密封胶垫(33)，维修工作舱(9)外壁与主船体(1)之间设有充气式密封圈(34)。

3、根据权利要求1所述的浅海海底管道或电缆检测维修装置，其特征是高通道(5)加工成分段式内外筒双层圆形结构，贯穿驾驶室(4)和主船体(1)并与其连接，内外筒夹层空间设有出风口(29)和排气口(30)，内筒为进风口(31)。

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