專利名稱：一種具有雙重功能的海底挖掘機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及是一種海底挖掘機，特別是關于一種既能進行海底管道維修基礎 開挖，又能進行海底管道開溝埋設的具有雙重功能的海底挖掘機。
背景技術：
在海洋石油和天然氣開發(fā)工程中，為了向陸地或儲油系統(tǒng)輸送油氣，需要在 海底挖溝鋪設大量海底管道，而這些管道在使用過程中會逐步出現變形、斷裂和 泄漏等破損現象，因此及時、有效地維修損壞的管道和敷設新的管道是海洋油氣 開發(fā)工程中的重要配套工程。水下管道維修前，需要對海床迸行基礎開挖使管道 裸露出來，并在維修點周圍形成一定范圍的工作面，因此需要使用水下管道維修 基礎開挖的專用設備——海底開挖機。
在新管線敷設過程中，也需要先對海底實施挖掘開溝，然后進行管道埋設。 對于海底開挖或開溝作業(yè)，現有技術一般采用的是一個水泵連接一個噴嘴，以單 一壓力水柱對海底進行噴沖。這種裝置過于簡陋，其工作效率較低，水下定位控 制性能極弱，操作控制性能也較差，綜合功效及性能不能適應當前生產的需要。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種既能進行海底管道維修基礎開挖， 又能進行海底管道開溝埋設的雙重功能的海底挖掘機。
為實現上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案 一種具有雙重功能的海底挖掘 機，其特征在于它包括主框架和設置在所述主框架兩側下部的滑撬體，所述 主框架中部的框架是由中空管組成的輸水總管，在所述主框架中部設置一浮力兼 儀器筒，所述浮力兼儀器筒內設置有與水面控制室連接的包括常規(guī)監(jiān)視裝置、控 制電路、聲納接收裝置在內的姿態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)；所述主框架前、后分別設置有 一聲納，所述浮力兼儀器筒的兩側，分別設置有一電機帶動的軸流泵，所述輸水 總管下面的主框架上通過輸水支管連接兩排噴嘴，所述軸流泵的電機和聲納分別 通過傳輸纜線連接所述控制電路。
在所述滑撬體的兩端分別加裝一滑撬延伸體，在所述主框架的前端和后端兩 側分別設置艏導向滾輪組件和艉導向滾輪組件。
在所述艏、艉導向滾輪組件的底部分別設置一限位傳感器和一預壓彈簧組件。
所述兩排噴嘴為連接在所述輸水支管上的位于同一水平高度的群布噴嘴。
所述兩排噴嘴每排為八個。
所述兩排噴嘴為間隔連接在所述輸水支管上的、后面的噴嘴高度相對前面的 噴嘴高度呈遞增向下凸伸的階梯式噴嘴組件。 所述階梯式噴嘴組件的噴嘴數量為三個。
所述階梯式噴嘴組件的每對噴嘴均設置有相對向內的斜角。
本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下實質性特征和明顯的優(yōu)點1、本 發(fā)明提供了兩種作業(yè)工況，變換工況時只需調換噴口、裝拆艏艉延伸撬體和導向 滑輪組件即可，其他主要設備不需作任何改動。2、本發(fā)明當作為基礎開挖時，由 于群布的噴口使一次形成的開挖面積大，噴沖效果平整，噴沖范圍不受限制，噴 沖深度根據需要調節(jié)。3、本發(fā)明當作為開溝埋管時，使用階梯式噴口保證了挖溝 的深度，而且噴口有向內的斜角，兩側噴流在溝底匯合，溝槽中間沒有凸圓，從 而使溝槽形狀更加完美。本發(fā)明可以廣泛用于海底挖掘開溝鋪設海底管道和管道 的維修過程中。


圖1是本發(fā)明基礎開挖狀態(tài)結構主視示意圖
圖2是圖1的俯視示意圖 圖3是圖1的側視示意圖 圖4是本發(fā)明開溝埋管狀態(tài)結構主視示意圖 圖5是圖4的俯視示意圖 圖6是圖4的側視示意圖
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明進行詳細地描述。
如圖1 圖3所示，本實施例包括一主框架1和設置在主框架1的兩側下部的 滑撬體2，主框架1中部的框架是由中空管組成的輸水總管3 (如圖2中呈目字形 的框架部分)，輸水總管3上面設置一浮力筒兼儀器筒4，浮力筒兼儀器筒4內設 置有與水面控制室連接的包括常規(guī)監(jiān)視裝置、控制電路、聲納接收裝置等在內的 姿態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)。在主框架1前、后兩端各設置有一聲納架5，在每一聲納架5 上分別設置一聲納6，聲納6用以對海底管道進行定位。在浮力筒兼儀器筒4的兩 側，分別設置有一電機帶動的軸流泵7，在輸水總管3下面通過多根輸水支管8 設置多只位于同一水平面的群布噴嘴9，群布噴嘴9的各進水端通過輸水支管8、 輸水總管3與軸流泵7的出水口相連，在靠近群布噴嘴9的各輸水支管通過縱向 管段連成一體并與滑撬體2之間設置有用于加強穩(wěn)固性的斜撐桿10。
上述實施例中，軸流泵7為兩臺大功率軸流水泵，其可以為群布噴嘴9提供 流量7200立方米/小時，壓力為0.8Kg的噴沖水，通過噴沖水柱進行挖掘海底的 作業(yè)，群布噴嘴9在本實施例中共有兩組16只(僅以此為例，但不限于此)，在 長6米、寬1.5米的范圍內分成兩排布置，其噴沖水柱挖掘海底時可對海底基礎 形成3米X6米的開挖面，噴沖效果平整，噴沖范圍不受限制，噴沖深度可根據需 要進行調節(jié)。
本發(fā)明對海底管道進行維修時，需要將破損管道上面的埋層挖掉，使管道裸 露出來，作業(yè)的基本過程如下
1、 將挖掘機吊放在海底被維修管道的上方，此時挖掘機接近海底；
2、 操作人員在水面控制室通過姿態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，根據兩個聲納6采集的數 據，對挖掘機在水底的姿態(tài)和位置進行調整，使兩排群布噴嘴9坐落在需要開挖 的位置上方；
3、 啟動電機，帶動軸流泵7運轉，這時海水由軸流泵7的進口進入，通過輸 水總管3進入群布噴嘴9，流出的水柱向海底噴沖，進行挖掘海底基礎的作業(yè)。
根據維修的實際需要，水面母船拖帶挖掘機進行水平移動，挖掘機即可沿管 道挖掘出維修管道所需的開挖面。如果一次開挖深度達不到要求，可在第一次噴 沖的開挖面基礎上，通過調整挖掘機的深度再向下來回噴沖一次，直到達到所需 的深度為止。
如圖4、圖5、圖6所示，本實施例與上述實施例的區(qū)別是在主框架l滑撬 體2兩端分別加裝滑撬延伸體11，在主框架l前端設置左、右兩個艏導向滾輪組 件12，在主框架l后端設置左、右兩個艉導向滾輪組件13，導向滑輪組件能繞其 在安裝底座上端的固定螺栓作微量擺動。在導向滾輪組件12、 13下部均設置一限 位傳感器14和預壓彈簧組件15,限位傳感器14的作用是探測導向滾輪組件12、 13的擺動，從而指示管道貼在挖掘機那一邊，預壓彈簧組件15是給導向滾輪組件 12、 13—個預應力，當管道貼在滾輪組件上的力大于預應力時，導向滾輪組件12、 13向外側擺動，限位傳感器14就會產生信號讓操作員知道。在輸水支管8的下部 設置替換群布噴嘴9的階梯式噴嘴組件16，階梯式噴嘴組件16的進水端通過輸水 支管8、輸水總管3與軸流泵7的出水口相連。
上述實施例中，如圖4所示，階梯式噴嘴組件16共有六個噴嘴(僅以此為例， 但不限于此)，分成左右兩排、且按前后順序分為三對，呈階梯狀設置，每排噴嘴 通過七只法蘭與輸水支管8連接固定，其中通往噴嘴的三只法蘭可通水，其余四 只法蘭為盲法蘭不通水，只起支撐作用，另外輸水支管8最前面的一對支管也用
盲法蘭封堵。階梯式噴嘴組件16的最前一對噴嘴接近挖掘機的基面，第二對噴嘴
相對最前一對噴嘴下伸0. 5米，第三對噴嘴相對第二對噴嘴再下伸0. 5米。作業(yè) 時階梯式噴嘴組件16的六個噴嘴對海底噴沖的有效范圍為距噴嘴O. 5米 0. 7米， 因此能在海底一次開挖出1. 5米 2米深的埋管溝槽。
本發(fā)明中階梯式噴嘴組件16的每對噴嘴均設置有相對向內的斜角，使兩側噴 流在溝底匯合，使溝槽中間沒有凸圓，從而使溝槽形狀更加完美。同時本發(fā)明將 階梯式噴嘴組件16的第三對噴嘴伸到海底以下時的狀態(tài)，設置為滑撬體2的著地 狀態(tài)(即接觸海底狀態(tài))，以保證挖掘機順著管道移動時保持平穩(wěn)狀態(tài)。
本發(fā)明用于管道埋設時的開溝作業(yè)過程如下
1、 將挖掘機吊放至海底進行管道埋設位置的上方；
2、 操作人員在水面控制室通過姿態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，根據兩個聲納6的顯示情 況，對挖掘機在水底的姿態(tài)和位置進行控制，使左右兩排布置的階梯式噴嘴組件 16跨騎在管道兩側，同時使兩個左、右設置的艏、艉導向滾輪組件12、 13也分別 騎跨在海底管道的兩側；
3、 控制啟動電機，帶動軸流水泵6運轉，海水由軸流水泵7的進口吸入，經 輸水總管3、輸水支管8進入各個階梯式噴嘴組件16的各噴嘴，向海底噴沖，三 對噴嘴具有遞深噴沖效果，隨著挖溝作業(yè)的深入，階梯式噴嘴組件16的第三對噴 嘴口會逐步伸到海底面以下，逐漸使挖掘機的滑撬體2呈著地狀態(tài)(即接觸海底 狀態(tài))。
4、 在階梯式噴嘴組件16不斷向海底噴沖挖溝的同時，緩慢移動水面工作母 船，拖帶挖掘機順著管道溝的位置移動，同時保持滑撬體2的著地狀態(tài)，則挖溝 深度即可保證，并隨時根據限位傳感器14的指示調整挖掘機的行走方向。
5、 需要埋設的管道依靠自重逐步沉入溝底，再靠海底回淤將管道埋沒。 本發(fā)明同時具有群布噴嘴9和階梯式噴嘴組件16，可分別進行海底基礎開挖
與挖溝兩種作業(yè)，在變換作業(yè)工況時只需調換群布噴嘴9與階梯式噴嘴組件16， 并裝拆滑撬延伸體9和導向滑輪組件12、 13等即可，其它主要部件不需作任何改 動。
權利要求
1、一種具有雙重功能的海底挖掘機，其特征在于它包括主框架和設置在所述主框架兩側下部的滑撬體，所述主框架中部的框架是由中空管組成的輸水總管，在所述主框架中部設置一浮力兼儀器筒，所述浮力兼儀器筒內設置有與水面控制室連接的包括常規(guī)監(jiān)視裝置、控制電路、聲納接收裝置在內的姿態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)；所述主框架前、后分別設置有一聲納，所述浮力兼儀器筒的兩側，分別設置有一電機帶動的軸流泵，所述輸水總管下面的主框架上通過輸水支管連接兩排噴嘴，所述軸流泵的電機和聲納分別通過傳輸纜線連接所述控制電路。
2、 如權利要求l所述的一種具有雙重功能的海底挖掘機，其特征在于在所 述滑撬體的兩端分別加裝一滑撬延伸體，在所述主框架的前端和后端兩側分別設 置艏導向滾輪組件和艉導向滾輪組件。
3、 如權利要求2所述的一種具有雙重功能的海底挖掘機，其特征在于在所 述艏、艉導向滾輪組件的底部分別設置一限位傳感器和一預壓彈簧組件。
4、 如權利要求1所述的一種具有雙重功能的海底挖掘機，其特征在于所述 兩排噴嘴為連接在所述輸水支管上的位于同一水平高度的群布噴嘴。
5、 如權利要求4所述的一種具有雙重功能的海底挖掘機，其特征在于所述 兩排噴嘴每排為八個。
6、 如權利要求1或2所述的一種具有雙重功能的海底挖掘機，其特征在于 所述兩排噴嘴為間隔連接在所述輸水支管上的、后面的噴嘴高度相對前面的噴嘴度呈遞增向下凸伸的階梯式噴嘴組件。
7、 如權利要求6所述的一種具有雙重功能的海底挖掘機，其特征在于所述階梯式噴嘴組件的噴嘴數量為三個。
8、 如權利要求6所述的一種具有雙重功能的海底挖掘機，其特征在于所述階梯式噴嘴組件的每對噴嘴均設置有相對向內的斜角。
9、 如權利要求7所述的一種具有雙重功能的海底挖掘機，其特征在于所述階梯式噴嘴組件的每對噴嘴均設置有相對向內的斜角。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有雙重功能的海底挖掘機，其特征在于它包括主框架和設置在所述主框架兩側下部的滑撬體，所述主框架中部的框架是由中空管組成的輸水總管，在所述主框架中部設置一浮力兼儀器筒，所述浮力兼儀器筒內設置有與水面控制室連接的包括常規(guī)監(jiān)視裝置、控制電路、聲納接收裝置在內的姿態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)；所述主框架前、后分別設置有一聲納，所述浮力兼儀器筒的兩側，分別設置有一電機帶動的軸流泵，所述輸水總管下面的主框架上通過輸水支管連接兩排噴嘴，所述軸流泵的電機和聲納分別通過傳輸纜線連接所述控制電路。本發(fā)明可以廣泛用于海底挖掘開溝鋪設海底管道和管道的維修過程中。
文檔編號E02F5/02GK101187211SQ200710117819
公開日2008年5月28日 申請日期2007年6月25日 優(yōu)先權日2007年6月25日
發(fā)明者平 任, 超 吳, 唐榮慶, 房曉明, 李長春, 潘東民, 王玉娟, 王道炎, 彤 葛, 馬洪新, 峰 高 申請人:中國海洋石油總公司;海洋石油工程股份有限公司;上海交通大學;上海交大?？?集團)有限公司