一种适用于水下设备水底埋设的施工装置及施工方法与流程

本发明涉及水下工程施工，特别是涉及一种适用于水下设备水底埋设的施工装置及施工方法。

背景技术：

1、随着人类社会的进步，陆地资源逐渐减少对海洋资源利用的不断加快，在对海洋的探测中需要使用各种水下设备，勘探开发中经常需要将水下设备如传感器埋设到海床泥面以下以便在一定时间内检测获取并分析资源数据。传统的施工方法多为先通过潜水员下水采用高压水枪冲挖出埋设坑，再通过人工安装水下设备入埋设坑；同时为防止埋设坑回淤，需冲出一个带有较大坡度的坑洞，防止坍塌；然后在短时间内完成设备安装，采用这样挖一埋一的施工方法过程复杂，耗时长，而且水下设备埋设的姿态误差较大，潜水作业安全性低。

2、为了解决上述问题，我们提出了一种适用于水下设备水底埋设的施工装置及施工方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适用于水下设备水底埋设的施工装置及施工方法，有效提升施工的便捷性与施工精度，并可适用多种规格水下设备的施工。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种适用于水下设备水底埋设的施工装置，包括上部筒形机架、下部筒形机架，所述上部筒形机架与所述下部筒形机架通过法兰连接，所述上部筒形机架内部安装有操作机械手，所述下部筒形机架内侧下部通过承托板安装有破土清淤机构，

4、所述操作机械手由机械手底座、机械臂连接座、机械臂、夹持油缸、埋设油缸、连接桥架、机械臂导向组成，所述机械手底座通过所述连接桥架与所述埋设油缸连接，所述机械臂连接座通过所述机械臂与所述机械手底座连接，所述机械手底座上安装有可控制所述机械臂的张合的所述夹持油缸，所述机械臂导向由导向轴和导向套筒组成，导向轴安装于所述连接桥架上，导向套筒安装于所述上部筒形机架上；

5、所述破土清淤机构由位于下部的破土装置和位于上部的清淤装置上下堆叠焊接而成，所述破土装置上设有多组喷头，所述破土装置通过立管与所述水下喷射泵连接；所述清淤装置上开有抽吸口，所述清淤装置通过立管与渣浆泵连接。

6、优选地，所述上部筒形机架为上端敞开且下端封闭的圆筒形钢制结构，所述上部筒形机架外侧上部沿圆周均布焊接有四组吊耳，所述上部筒形机架的顶部焊接有泵机安装梁。

7、优选地，所述下部筒形机架为上端封闭且下端敞开的圆筒形钢制结构，所述下部筒形机架侧面开设有满足脐带缆拖出的出线开口，所述出线开口周边焊接有线缆护套，所述下部筒形机架内侧下部焊接有用于对所述承托板限位固定的承托块。

8、优选地，所述破土装置、清淤装置均分别由大直径无缝钢管焊接成型，并在同一侧开设有线缆出口。

9、优选地，所述喷头分别以90°和45°的角度均布安装于所述破土装置上。

10、优选地，所述水下喷射泵所选用的额定压力≥3mp，所选用的流量≥50m³。

11、优选地，所述渣浆泵所选用的流量≥100m³。

12、一种适用于水下设备水底埋设的施工装置，其各分部结构采用模块化设计，通过更换机械臂和破土清淤机构可适应不同直径大小的水下设备，通过更换埋设油缸可适应不同高度的水下设备或者不同埋设深度的要求。

13、一种适用于水下设备水底埋设的施工装置的施工方法包括以下步骤：

14、1）工作船系泊施工现场，利用船用吊机使用相对两组所述吊耳将施工装置吊起，控制所述埋设油缸和夹持油缸伸出，使所述机械臂张开；

15、2）对水下设备放下施工装置，控制所述夹持油缸收回，船用吊机升起，给水下设备安装定位脚架，埋设油缸收回；

16、3）从船头船尾各拉以牵引绳连接于剩下的两组所述吊耳，水下设备的脐带缆从所述出线开口伸出；

17、4）下降施工装置至海底，开启所述水下喷射泵，高压水流从喷头射出，利用高压水流将施工装置下方环形区域的泥沙冲刷成泥水混合物，设定时间达到后，开启所述渣浆泵将泥水混合物排走，待检测信号反馈埋设坑已成型后，关闭所述水下喷射泵和渣浆泵；

18、5）继续下降施工装置，控制所述埋设油缸伸出，使水下设备定位脚架插入泥沙中，插入同时监测水下设备的姿态数据，并按照数据实时调整船头船尾牵引绳确保埋设水下设备的姿态在要求范围内；

19、6）待埋设水下设备的姿态、位置、深度均合格后，控制所述夹持油缸伸出，控制所述埋设油缸收回，此时施工装置与水下设备已脱离，吊起施工装置至船甲板。

20、与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

21、1、通过利用破土装置喷射出高压水流，将水底泥沙冲刷出埋设坑，利用清淤装置将泥水混合物抽走，通过夹持油缸控制机械臂实现对水下设备的抓取，通过埋设油缸将水下设备从筒体内部插入到埋设坑中，相较传统潜水员人工挖埋形式，显著提高施工效率和施工作业安全性；

22、2、通过筒形机架工装设备配合水下设备定位脚架辅助水下设备下放及摆正，通过对水下设备姿态监控并利用船头船尾牵引绳调整可有效保证对水下设备的埋设精度；

23、3、通过对机械臂、破土清淤机构、埋设油缸的模块化设计，通过更换可实现对不同规格水下设备及不同埋设深度施工要求的匹配。

24、4、本施工装置结构简单、操作便捷，可显著提高水下设备安装及施工效率、精度以及水下作业施工的安全性。

技术特征：

1.一种适用于水下设备水底埋设的施工装置，包括上部筒形机架（1）、下部筒形机架（2），其特征在于，所述上部筒形机架（1）与所述下部筒形机架（2）通过法兰连接，所述上部筒形机架（1）内部安装有操作机械手（4），所述下部筒形机架（2）内侧下部通过承托板（19）安装有破土清淤机构（3），

2.根据权利要求1所述的一种适用于水下设备水底埋设的施工装置，其特征在于，所述上部筒形机架（1）为上端敞开且下端封闭的圆筒形钢制结构，所述上部筒形机架（1）外侧上部沿圆周均布焊接有四组吊耳（21），所述上部筒形机架（1）的顶部焊接有泵机安装梁。

3.根据权利要求1所述的一种适用于水下设备水底埋设的施工装置，其特征在于，所述下部筒形机架（2）为上端封闭且下端敞开的圆筒形钢制结构，所述下部筒形机架（2）侧面开设有满足脐带缆拖出的出线开口（17），所述出线开口（17）周边焊接有线缆护套，所述下部筒形机架（2）内侧下部焊接有用于对所述承托板（19）限位固定的承托块（20）。

4.根据权利要求1所述的一种适用于水下设备水底埋设的施工装置，其特征在于，所述破土装置（7）、清淤装置（8）均分别由大直径无缝钢管焊接成型，并在同一侧开设有线缆出口。

5.根据权利要求1所述的一种适用于水下设备水底埋设的施工装置，其特征在于，所述喷头（16）分别以90°和45°的角度均布安装于所述破土装置（7）上。

6.根据权利要求1所述的一种适用于水下设备水底埋设的施工装置，其特征在于，所述水下喷射泵（5）所选用的额定压力≥3mp，所选用的流量≥50m³。

7.根据权利要求1所述的一种适用于水下设备水底埋设的施工装置，其特征在于，所述渣浆泵（6）所选用的流量≥100m³。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种适用于水下设备水底埋设的施工装置的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种适用于水下设备水底埋设的施工装置及施工方法，施工装置由通过法兰连接的上部筒形机架和下部筒形机架组成，上部筒形机架内部安装有操作机械手，下部筒形机架内侧下部通过承托板安装有破土清淤机构，通过利用破土装置喷射出高压水流，将水底泥沙冲刷出埋设坑，利用清淤装置将泥水混合物抽走，通过夹持油缸控制机械臂实现对水下设备的抓取，通过埋设油缸将水下设备从筒体内部插入到埋设坑中。本发明施工装置结构简单、操作便捷，并可通过单独更换机械手、泵机、破土清淤机构，以适用于各种水下设备的水底埋设，可显著提高水下设备安装及施工效率、精度以及水下作业施工的安全性。技术研发人员：陈伟,袁瀚林,王特征,杨之悦,孟宪林受保护的技术使用者：天津市海王星海上工程技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17