海洋立管檢測運輸裝置及檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種海洋立管檢測運輸裝置，包括運輸主體、至少三個十字轉(zhuǎn)輪和往復運動單元：運輸主體包括一側(cè)在軸線方向鉸接的兩個半圓筒殼體，另一側(cè)具有鎖扣開關；十字轉(zhuǎn)輪包括階梯軸、可轉(zhuǎn)動裝在階梯軸上的連接套，連接套上連接有徑向彈性伸縮的夾緊輪；階梯軸兩端安裝在半圓筒殼體內(nèi)壁；往復運動單元包括導向管，收納配重球，位于檢測起始位置；接球開關安裝在導向管上，在拋球開關作用下浮出水面自動接收一個配重球，并將其送入拋球開關內(nèi)；拋球開關安裝在運輸主體上，在接收的配重球重力作用下運行至海底自動將該配重球拋掉；在浮力作用下頂起接球開關繼續(xù)接下一配重球。
【專利說明】
海洋立管檢測運輸裝置及檢測系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及海洋立管檢測技術，尤其是一種海洋立管檢測檢測運輸裝置及檢測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]海洋立管就是連接海底和海面上浮體間的管道，主要作用是輸送石油或者天然氣等;作為連接水下生產(chǎn)系統(tǒng)和浮式結(jié)構(gòu)的傳輸管線，是深海油氣田開發(fā)系統(tǒng)的重要組成部分。由于深水海洋環(huán)境載荷的時變性以及立管與海床土體相互作用的復雜性，立管在位安全具有獨特的挑戰(zhàn)性和明顯的不確定性，一旦出現(xiàn)故障，將危及整個采油系統(tǒng)的安全，甚至導致一系列嚴重事故。如果有一套裝置可以在立管出現(xiàn)故障之前就發(fā)現(xiàn)并解決故障，這無疑將大大減少油氣田、社會、環(huán)境乃至國家的巨大損失。
[0003]現(xiàn)有的立管檢測方法一般為管道外檢測，淺水區(qū)由潛水員水下檢測，深水區(qū)由水下機器人檢測。前者是由潛水員純手工檢測，潛水員帶好工具在水下一點點檢測;受時間和深度的限制，并且由潛水員純手工檢測，效率很低，同時，檢測人員既要會潛水，又要掌握立管檢測的技術，對檢測人員的要求比較高;后者雖然是水下機器人檢測，卻需要工作人員通過機器人攜帶的攝像頭反饋的信息實時操作，自動化程度低，效率也不高;此外水下機器人的成本比較高，水下機器人上安裝傳感器的空間較小，傳感器攜帶比較不方便，由于機器人外形的限制，并不能將傳感器最優(yōu)化地利用。
[0004]我國國家經(jīng)貿(mào)委2000年4月17號令，在“石油天然氣管道安全監(jiān)督與管理暫行規(guī)定”中明確規(guī)定“新建石油管道投產(chǎn)3年后必須進行全面檢測，以后需進行定期全面檢測”。加之我國海洋石油事業(yè)蓬勃發(fā)展，海洋立管數(shù)量不斷增多，現(xiàn)有檢測手段已經(jīng)越來越不能滿足檢測的需求?；谶@樣的背景，本實用新型設計了一種低功耗海洋立管檢測運輸機。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供一種海洋立管檢測輸送裝置及檢測系統(tǒng)，用于克服現(xiàn)有技術中的缺陷，降低人工勞動強度、提高檢測效率，且降低了能源消耗。
[0006]本實用新型提供一種海洋立管檢測運輸裝置，包括:
[0007]運輸主體，包括一側(cè)在軸線方向鉸接的兩個半圓筒殼體，另一側(cè)具有用于將兩個所述半圓筒殼體連接呈圓筒的鎖扣開關；
[0008]至少三個十字轉(zhuǎn)輪，包括階梯軸、可轉(zhuǎn)動的安裝在所述階梯軸上的連接套，所述連接套上連接有能沿所述階梯軸徑向彈性伸縮的夾緊輪;所述階梯軸兩端安裝在所述半圓筒殼體內(nèi)壁上；
[0009]往復運動單元，包括:
[0010]導向管，安裝在立管檢測起始位置，用于收納多個配重球，且在接球開關開啟時自動向所述接球開關內(nèi)進配重球；
[0011]所述接球開關，安裝在所述導向管上，在拋球開關作用下浮出水面自動接收一個配重球，并將其送入所述拋球開關內(nèi)；
[0012]所述拋球開關，安裝在所述運輸主體上，在接收的所述配重球重力作用下運行至海底自動將該配重球拋掉;在浮力作用下頂起所述接球開關繼續(xù)接下一配重球。
[0013]本實用新型提供的海洋立管檢測運輸裝置，作為運輸工具搭載著海管探傷檢測器從外部檢測海洋立管的損傷，通過往復運動單元，能夠在初始位置自動接收配重球和終了位置拋掉配重球，通過接收重球和拋重球來改變自身浮力與重力的關系，實現(xiàn)在水中的上浮與下潛運動的轉(zhuǎn)換;從而進行往復多次檢測，直到達到檢測要求為止;通過改變裝置表面附著的浮性材料來改變整個裝置的密度，進而控制裝置在水下的速度，使其不因過快而降低檢測質(zhì)量，亦不過慢降低檢測效率;通過至少三個十字形轉(zhuǎn)輪的可伸縮夾緊輪分別從一周三個不同方向夾緊立管運動，十字轉(zhuǎn)輪上的可旋轉(zhuǎn)的連接套可以使可伸縮夾緊輪在法蘭或其他障礙物的作用下自動轉(zhuǎn)過一個角度，從而通過轉(zhuǎn)動的方式避障;這套裝置完全改變了原有的海洋立管檢測方式，彌補了現(xiàn)有檢測手段耗費人力物力、笨拙低效的缺點;裝置是純機械結(jié)構(gòu)，無需用電，無需提供外界動力源，具有低功耗、零排放、零污染的優(yōu)點；符合節(jié)能減排的趨勢，節(jié)約資源、降低環(huán)境污染;通過對立管的檢測能提早發(fā)現(xiàn)故障，防患于未然。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型實施例提供的海洋立管檢測運輸裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型實施例提供的海洋立管檢測運輸裝置中十字轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實用新型實施例提供的海洋立管檢測運輸裝置中十字轉(zhuǎn)輪的工作狀態(tài)示意圖；
[0017]圖4a是本實用新型實施例提供的海洋立管檢測運輸裝置中接球開關工作狀態(tài)示意圖一；
[0018]圖4b是本實用新型實施例提供的海洋立管檢測運輸裝置中接球開關工作狀態(tài)示意圖二；
[0019]圖5a是本實用新型實施例提供的海洋立管檢測運輸裝置中拋球開關工作狀態(tài)示意圖一；
[0020]圖5b是本實用新型實施例提供的海洋立管檢測運輸裝置中拋球開關工作狀態(tài)示意圖二。
【具體實施方式】
[0021 ]實施例
[0022]參見圖1，本實用新型提供一種海洋立管檢測運輸裝置，主要包括安裝在立管檢測起始位置的往復運動單元I和運輸主體2兩部分，其中運輸機主體2外形類似于圓筒，整個圓筒平分為兩半，一側(cè)由合頁21連接，另一側(cè)由搭扣開關22連接，搭扣開關22可采用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，能到開和鎖定兩半圓筒即可，安裝和拆卸非常簡便。運輸機主體2安裝時只需將搭扣開關22打開，兩片半圓筒就可以繞合頁軸轉(zhuǎn)動至開口大于立管10的直徑，然后運輸機主體2通過安裝在圓筒內(nèi)壁的能自由越障的十字轉(zhuǎn)輪3安裝在立管10上即可抱住立管10，關閉搭扣開關22即可。運輸機主體外殼尺寸相對較大，便于安裝檢測設備及附著浮性材料；
[0023]參見圖2、圖3，十字轉(zhuǎn)輪3采用避障凸輪機構(gòu)，包括階梯軸31、連接套32和夾緊輪33，階梯軸31兩端安裝在圓筒內(nèi)壁上，連接套32通過軸承32a安裝在階梯軸31上，階梯軸31上還穿設有軸承蓋32b;四個夾緊輪33圍繞連接套32—周均布，且分別通過套筒33a安裝在連接套32的徑向，套筒33a內(nèi)設置有徑向彈簧33b;夾緊輪33安裝在輪軸33c上，輪軸33c與徑向彈簧33b抵觸或連接；
[0024]四個十字轉(zhuǎn)輪3均布在立管10周圍，每個十字轉(zhuǎn)輪3中的一個夾緊輪33抵觸立管10，四個夾緊輪從圓周方向上將立管10緊緊抱住，徑向彈簧33b始終處于壓縮狀態(tài)，當十字轉(zhuǎn)輪3隨往復運動單元I上下移動時，夾緊輪33在立管10上移動，如果遇到附著于立管10上海水中的雜物等小型障礙物往往是比較小且光滑的，有的甚至可以碰掉，例如吸附于立管上的海螺;十字轉(zhuǎn)輪的四個夾緊輪33是可伸縮的，工作時，每根輪軸33c都是處于縮緊狀態(tài)，夾緊立管運動。所以，當碰到小型障礙物時，輪軸本身的伸縮性可以使其越過障礙物；當遇到海洋立管上原有的法蘭盤20等大型障礙物時，通過連接套33轉(zhuǎn)動并帶動輪軸33c和套筒33a繞階梯軸31轉(zhuǎn)動90度，使得其余三個夾緊輪33中的一個與立管10抵觸，在轉(zhuǎn)動過程中繞過了法蘭盤20。
[0025]為了進一步提高十字轉(zhuǎn)輪3在立管10上運行的穩(wěn)定性能，在階梯軸31上還穿設彈簧蓋34、軸向彈簧35和凸輪36 ；軸向彈簧35位于彈簧蓋34與凸輪36之間，連接套32上設置有至少三個滾動體37;凸輪36與滾動體37抵觸的端面沿滾動體37的滾動方向呈波浪狀;軸向彈簧35在滾動體37及凸輪36作用下處于壓縮狀態(tài)。滾動體37為萬向輪。
[0026]正常工作時，由于軸向彈簧35的彈力較強，萬向輪在彈力的作用下位于凸輪36的波谷處，每個十字轉(zhuǎn)輪的四個伸縮夾緊輪33中的一個與立管10接觸。當遇到法蘭盤時，轉(zhuǎn)輪在法蘭盤20及裝置本身慣性力的作用下繞階梯軸31轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中，萬向輪將克服軸向彈簧35的彈力沿著凸輪36的表面爬升，最終整個連接套32轉(zhuǎn)過90度，在轉(zhuǎn)動過程中繞過了法蘭盤。由于十字轉(zhuǎn)輪是對稱的，所以轉(zhuǎn)過90度后，轉(zhuǎn)輪仍然是保持著原正常工作狀態(tài)夾著立管10的，并可以繼續(xù)繞過后面遇到的法蘭盤。
[0027]參見圖1、圖4、圖5，往復運動單元I包括導向管11、接球開關12和拋球開關13 ；
[0028]導向管11，安裝在立管10檢測起始位置，內(nèi)部收納多個配重球30，配重球30可以是鐵球、水泥重球等，導向管11頂部具有進球口 11a，底部具有出球口 11b，由于傾斜一定角度，在接球開關12開啟時配重球30回沿導向管11滾動自動向接球開關12內(nèi)進配重球；
[0029]接球開關12，安裝在導向管11上，在拋球開關13作用下浮出水面自動接收一個配重球30，并將配重球30送入拋球開關13內(nèi)；接球開關12包括底部連接在一起的第一閥片12a和第二閥片12b，第一閥片12a和第二閥片12b插設在導向管11內(nèi)；第一閥片12a上具有第一開口 12c，第二閥片12b上具有第二開口 12d，第一開口 12c中心與第二開口 12d中心之間的連線與導向管11的傾斜方向相同。當拋球開關13拋球后上升過程中，自水下上浮至該位置時，在慣性力的作用下不會立即停止，而是與接球開關12底部接觸，并頂著接球開關12繼續(xù)上浮。接球開關12呈U形，以下稱為U形開關，正常狀態(tài)，如圖4a所示，其第二閥片12b處于開通狀態(tài)，第二開口 12d導通導向管11，允許配重球30通過，第一閥片12a處于關閉狀態(tài)，將重球擋在此處；當U形開關被繼續(xù)被頂著上升，如圖4b所示，第一閥片12a導通導向管11，進入U形開關內(nèi)的配重球通過第一開口 12c經(jīng)導向管11的出球口 Ilb進入拋球開關13內(nèi)，第二閥片12b關閉，拒絕導向管11內(nèi)的陪重球通過進入U形開關內(nèi)，完成自動接球。
[0030]拋球開關13具體為一接收筒，安裝在運輸主體2上，在接收的配重球30重力作用下運行至海底自動將該配重球30拋掉;在浮力作用下頂起接球開關12繼續(xù)接下一配重球。拋球開關13位于出球口 Ilb正下方，包括外套筒13a和內(nèi)套筒13b:外套筒13a頂部敞口，側(cè)壁具有第一拋球口 13c，底部通過導桿13d連接有觸底板13e;內(nèi)套筒13b頂部敞口，能在外套筒13a內(nèi)升降，底部與外套筒13a之間具有減振彈簧13h，與外套筒13a上設置第一拋球口 13c的同側(cè)具有第二拋球口 13f，內(nèi)套筒內(nèi)底面13g呈楔形且向第二拋球口 13f傾斜。
[0031]當拋球開關13載著運輸主體2以及安裝在運輸主體2上的檢測裝置到達檢測終了位置即海底，底端通過導桿13d連接的一片薄板即觸底板13e會先接觸海底，運輸機的慣性力與重力克服減振彈簧13h的彈力使接收筒的外套筒13a沿內(nèi)套筒13b上升，當內(nèi)套筒13b的第二拋球口 13f與外套筒13a的第一拋球口 13c重合時，筒中配重球30就會沿內(nèi)套筒13b傾斜的內(nèi)底面13g滾到海里，與接收筒分離，完成拋重球的過程。拋掉重球后，重力小于浮力，進行上浮檢測;外套筒13a在減振彈簧13h的作用下恢復初始狀態(tài)。
【主權項】
1.一種海洋立管檢測運輸裝置，其特征在于，包括: 運輸主體，包括一側(cè)在軸線方向鉸接的兩個半圓筒殼體，另一側(cè)具有用于將兩個所述半圓筒殼體連接呈圓筒的鎖扣開關； 至少三個十字轉(zhuǎn)輪，包括階梯軸、可轉(zhuǎn)動的安裝在所述階梯軸上的連接套，所述連接套上連接有能沿所述階梯軸徑向彈性伸縮的夾緊輪;所述階梯軸兩端安裝在所述半圓筒殼體內(nèi)壁上； 往復運動單元，包括: 導向管，安裝在立管檢測起始位置，用于收納多個配重球，且在接球開關開啟時自動向所述接球開關內(nèi)進配重球； 所述接球開關，安裝在所述導向管上，在拋球開關作用下浮出水面自動接收一個配重球，并將將其送入所述拋球開關內(nèi)； 所述拋球開關，安裝在所述運輸主體上，在接收的所述配重球重力作用下運行至海底自動將該配重球拋掉;在浮力作用下頂起所述接球開關繼續(xù)接下一配重球。2.根據(jù)權利要求1所述的海洋立管檢測運輸裝置，其特征在于，所述十字轉(zhuǎn)輪還包括穿設在所述階梯軸上的軸向彈簧和凸輪； 所述凸輪位于所述軸向彈簧與所述連接套之間；所述連接套上設置有至少三個滾動體;所述凸輪與所述滾動體抵觸的端面沿所述滾動體的滾動方向呈波浪狀;所述軸向彈簧在所述滾動體及凸輪作用下處于壓縮狀態(tài)。3.根據(jù)權利要求2所述的海洋立管檢測運輸裝置，其特征在于，所述滾動體是萬向輪。4.根據(jù)權利要求1-3任一所述的海洋立管檢測運輸裝置，其特征在于，所述導向管呈傾斜狀，且頂端具有進球口，低端具有出球口。5.根據(jù)權利要求4所述的海洋立管檢測運輸裝置，其特征在于，所述接球開關包括: 兩個閥片，插設在所述導向管內(nèi)，底部連接在一起;兩個所述閥片上均具有開口，兩所述開口中心之間的連線與所述導向管的傾斜方向相同。6.根據(jù)權利要求5所述的海洋立管檢測運輸裝置，其特征在于，所述拋球開關位于所述出球口正下方，包括: 外套筒，頂部敞口，側(cè)壁具有第一拋球口，底部通過導桿連接有觸底板； 內(nèi)套筒，頂部敞口，能在所述外套筒內(nèi)升降，底部與所述外套筒之間設置有減振彈簧，與所述外套筒上設置第一拋球口的同側(cè)具有第二拋球口，內(nèi)套筒內(nèi)底面呈楔形且向所述第二拋球口傾斜。
【文檔編號】B63C11/52GK205574242SQ201620386658
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】劉貴杰, 邱兆尊, 張旭, 王新寶, 王德京, 李云鵬
【申請人】中國海洋大學