1.一種導引式氣筒平衡海底管道接入裝置及方法，該海底管道接入裝置主要由氣筒、導引器、導引索具、吊裝繩、液壓推送器、海管接入器和開孔器組成，并依據(jù)氣筒兩側(cè)對稱布置的導引器和導引索具的導引作用、臥式氣筒的平衡作用以及液壓推送器提供的推進動力并結(jié)合海管接入器的剖分式厚壁筒體構(gòu)造，實施管段預(yù)制與測量作業(yè)、導引索具定位作業(yè)、導引式氣筒平衡吊裝與對中作業(yè)、氣筒平衡對接與鉆孔作業(yè)、氣筒平衡回收作業(yè)和接入管段連接作業(yè)的整套作業(yè)流程，最終實現(xiàn)在現(xiàn)有海底管道任意管段上的接入，其特征在于：
所述海底管道接入裝置整體設(shè)計為左右全對稱構(gòu)造，導引器、導引索具、吊裝繩和液壓推送器均采用分體式結(jié)構(gòu)且垂向布置，而氣筒和海管接入器則采用左右對稱的筒體結(jié)構(gòu)；
一氣筒；所述氣筒采用臥式多筒體串聯(lián)構(gòu)造，氣筒體由內(nèi)而外依次同軸心布置有一級筒體、二級筒體和三級筒體且其內(nèi)外各級筒體的長度依次減小，各級筒體內(nèi)存儲微正壓的氣體同時其外環(huán)面上均設(shè)置有兩個圓形的凸臺并分別配置排氣閥；吊座由上吊座和下吊座組成，支座和吊座對稱布置于氣筒的兩側(cè)，支座由內(nèi)支座和外支座組成且均分為兩組，內(nèi)支座上鉆有等間距成行排列的圓孔，而外支座上鉆有類鋸齒狀的孔眼；
一吊裝繩；所述吊裝繩的兩上吊裝繩對稱布置于下吊裝繩的兩側(cè)，每根上吊裝繩和導引繩分別配置一個繩頭、繩筒和繩體，而下吊裝繩配置有兩個繩頭和繩筒以及一個繩體；
一導引器；所述導引器采用平行輪卡槽式構(gòu)造，氣筒兩側(cè)的導引器隨導引索具中導引繩軌跡上的不同彎曲度而不斷進行自動調(diào)心，且導引器的調(diào)偏角度始終保持相同，同時所有導引輪的對稱面始終位于同一個平面內(nèi)；支架的兩分支架均采用兩圓形、一矩形和一等腰梯形互相結(jié)合的厚鋼板，其圓形厚鋼板的中央加工有規(guī)格尺寸相同的軸承孔，該軸承孔外粗內(nèi)細，且軸承孔的粗孔內(nèi)嵌與之過盈配合的雙排列調(diào)心滾子軸承，而軸承孔的細孔內(nèi)置有擋圈；每個導引器含有兩個導引軸，且自動調(diào)心時兩導引軸的軸線始終保持平行，導引輪依據(jù)其對稱雙卡槽所構(gòu)成的類橢圓形孔道來卡住導引索具，而使導引器能夠沿著導引索具滑移且滑移過程中兩導引輪的對稱面及其兩側(cè)的端面相互間始終保持平齊，導引輪采用沿軸向?qū)ΨQ布置的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，其外環(huán)面由內(nèi)而外依次為下凹的環(huán)形卡槽和上凸的圓環(huán)；
一導引索具；所述導引索具垂向等間距平行布置于氣筒兩側(cè)并為海底管道接入裝置提供滑移軌道，上下卡瓦采用剖分式半圓形筒體結(jié)構(gòu)，下卡瓦的下卡板中部切有拱形槽；鎖緊螺旋軸的軸頭采用半球體和圓柱體相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，球形墊片的下端面設(shè)有精密研磨的球面，該球面與鎖緊螺旋軸軸頭的半球體進行配合，外吊耳僅有一組且位于上卡瓦的正上方；
一液壓推送器；所述液壓推送器向下軸向推進實現(xiàn)海管接入器和接入管段吊裝位置的精細調(diào)整與對中，它采用獨立的雙液壓缸并通過支座和中吊耳實現(xiàn)氣筒和海管接入器間的聯(lián)接；
一海管接入器；所述海管接入器采用剖分式厚壁筒體構(gòu)造，它為開孔器提供支點且起到三通作用并作為新海底管道的接入點，接入本體采用沿軸向?qū)ΨQ布置的筒體，前接入本體中部的筒壁上設(shè)置三通管并與水下安全閥聯(lián)接在一起，前后接入本體兩端的前側(cè)和后側(cè)均設(shè)置等間距排列的圓錐形凸臺，且圓錐形凸臺與各組銷軸套依次交錯排列，密封器采用剖分式法蘭盤和環(huán)體相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，中吊耳分別布置于密封器法蘭盤的正上方，其中部切有矩形凹槽；
一開孔器；所述開孔器由開孔機的進給箱對其鉆桿實施自動進給，并經(jīng)鉆桿前端與其采用錐體定心和螺紋聯(lián)接的開孔刀具對海底管道實施鉆孔，機座和機筒與開孔機的進給箱共同構(gòu)成開孔作業(yè)中封閉海水的腔室，且機座采用圓錐形筒體而機筒則采用柱形筒體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導引式氣筒平衡海底管道接入裝置及方法，其特征在于：所述海底管道接入裝置的導引器、導引索具、吊裝繩的上吊裝繩和液壓推送器均含有左右兩個結(jié)構(gòu)和規(guī)格尺寸完全相同的單體，且其單體對稱布置于氣筒的兩側(cè)，而氣筒和海管接入器均臥式布置且二者間的軸線保持平行；
所述氣筒將導引器、吊裝繩和液壓推送器集于一體，并用來平衡對中、對接、回收和接入作業(yè)中海浪和內(nèi)波經(jīng)吊裝繩所傳遞的振蕩載荷，氣筒體的二級筒體和三級筒體分別由兩個結(jié)構(gòu)和規(guī)格相同的筒體組成，同時其各級筒體間分別布置規(guī)格尺寸相同的法蘭盤，相鄰兩法蘭盤間配置一個盲端法蘭，從而將各級筒體分隔成獨立的密閉腔室；氣筒體兩側(cè)端的盲端法蘭上均鉆有四組圓孔，各組圓孔沿氣筒體的中心對稱布置，每組圓孔含有兩列圓孔；排氣閥的開啟和關(guān)閉完成氣筒體各級筒體的充氣，并作為海水填充各級筒體時的通道；
所述吊座的上吊座分為兩組且均位于二級筒體上兩排氣閥之間的位置，而其下吊座僅有一組且位于一級筒體的中部，每組吊座中的每個分吊座均采用半圓形和矩形相結(jié)合的鋼板；
所述支座的內(nèi)支座位于二級筒體的外環(huán)面上且其長度等于二級筒體的筒高，而其外支座位于三級筒體的外環(huán)面上且其長度等于三級筒體的筒高，同時外支座上孔眼中每個鋸齒的外形呈圓形且孔眼的齒根處保持聯(lián)通，以方便中銷軸的調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導引式氣筒平衡海底管道接入裝置及方法，其特征在于：所述吊裝繩的上吊裝繩與上吊座進行鉸接，而下吊裝繩分別與下吊座和開孔器的內(nèi)吊耳進行鉸接；
所述吊裝繩和導引索具中導引繩的結(jié)構(gòu)形式相同且均由繩頭、繩筒和繩體構(gòu)成，繩頭一端采用半圓柱體和四方體相結(jié)合的柱體，而另一端則采用階梯回轉(zhuǎn)軸并通過螺紋與繩筒聯(lián)接在一起，繩筒采用柱形筒體，其內(nèi)壁采用階梯回轉(zhuǎn)面來定位繩體的繩端；
所述下吊裝繩的兩繩頭和繩筒對稱布置于其繩體的兩側(cè)并連為一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導引式氣筒平衡海底管道接入裝置及方法，其特征在于：所述導引器卡住氣筒兩側(cè)的導引索具，氣筒每側(cè)的導引器含有上下排列的兩個單體，以限制接入裝置前后和左右兩個方向上的位移，每個導引器的結(jié)構(gòu)和規(guī)格尺寸相同且采用全對稱結(jié)構(gòu)；
所述支架含有兩個單體的分支架且兩分支架平行放置，軸承端蓋中央設(shè)有環(huán)形凸臺，該環(huán)形凸臺的外徑小于調(diào)心滾子軸承外圈的直徑，以實現(xiàn)調(diào)心滾子軸承外圈的定位，同時擋圈外側(cè)圈體的外徑小于調(diào)心滾子軸承內(nèi)圈的直徑，并結(jié)合套筒而實現(xiàn)調(diào)心滾子軸承內(nèi)圈的定位，而且擋圈內(nèi)側(cè)圈體的外環(huán)面上設(shè)置分層齒狀環(huán)體；支架端部圓形厚鋼板上設(shè)置一個注油槽而其中部圓形厚鋼板上則設(shè)置有對稱布置的兩注油槽，每個注油槽采用環(huán)形管體結(jié)構(gòu)；
所述導引軸配合雙排列調(diào)心滾子軸承實現(xiàn)導引器的自動調(diào)心，導引軸兩端的軸頭與支架軸承孔內(nèi)的調(diào)心滾子軸承內(nèi)圈及套筒間采用過盈配合，而其兩端的軸頸則分別與擋圈的內(nèi)壁間采用間隙配合，且擋圈的軸向長度大于導引軸軸頸的長度；
所述導引輪外環(huán)面上的環(huán)形卡槽及其兩側(cè)圓環(huán)的外輪廓均呈半圓弧，且環(huán)形卡槽半圓弧所在圓的直徑大于圓環(huán)半圓弧所在圓的直徑并大于導引索具中導引繩的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導引式氣筒平衡海底管道接入裝置及方法，其特征在于：所述導引索具的導引繩與導引器的導引輪之間形成滾動摩擦副，其上下卡瓦結(jié)合鎖緊螺旋軸共同實現(xiàn)導引索具與海底管道預(yù)制環(huán)形溝槽間的快速鎖緊；上下卡瓦的一端設(shè)有等間距交錯排列的長銷軸套，而其另一端上卡板的中部輔以柱形凸臺且其中央部位車制與鎖緊螺旋軸相配合的梯形螺紋孔，且下卡板中部拱形槽的槽寬大于鎖緊螺旋軸的外徑；
所述鎖緊螺旋軸的軸頭上部半球體的球心位于鎖緊螺旋軸軸體的軸線上，其軸頭半球體下端圓面的直徑等于軸頭圓柱體的外徑而軸頭半球體上端圓面的直徑則小于軸體的外徑；
所述球形墊片采用柱形銅板，其中部切有與下卡瓦中下卡板同樣規(guī)格尺寸的拱形槽；
所述外吊耳中的每個分外吊耳采用圓形和矩形相結(jié)合的鋼板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導引式氣筒平衡海底管道接入裝置及方法，其特征在于：所述海管接入器的接入本體分為前接入本體和后接入本體，其上端設(shè)有等間距分組布置的銷軸套，而其兩端的前側(cè)和后側(cè)上各圓錐形凸臺的軸線均與接入本體的剖分面保持垂直；
所述密封器的法蘭盤上鉆有與前后接入本體密封螺孔相同位置和布置形式的孔眼，而其環(huán)體的外環(huán)面與接入本體的內(nèi)壁間隙配合而構(gòu)成移動副，旋緊各推進螺柱并依靠密封器環(huán)體所傳遞的推力，接入本體內(nèi)的各金屬圈軸向移動并逐步與海底管道的預(yù)制環(huán)面貼合后產(chǎn)生變形而形成金屬密封；水下安全閥用于海管超壓工況時的自動關(guān)閉及開孔作業(yè)后鉆孔處的封堵；
所述中吊耳均采用圓柱體和方體相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其方體的下端與密封器法蘭盤的前半部分連為一體，而中吊耳中部的矩形凹槽內(nèi)插入液壓缸活塞桿的接頭并分別與各下銷軸配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導引式氣筒平衡海底管道接入裝置及方法，其特征在于：所述液壓推送器的兩液壓缸中液壓油通過多路換向閥統(tǒng)一分配以實現(xiàn)自動同步軸向推進功能，液壓缸的缸筒與氣筒進行固定而其活塞桿則與海管接入器錨定在一起；
所述開孔器的機座和機筒分別通過其端面法蘭盤與水下安全閥和水下電機聯(lián)接在一起，機座圓錐形筒體的大端圓面直徑與水下安全閥進出口的管徑和前接入本體上三通管的管徑保持一致，而其圓錐形筒體小端圓面的直徑則與機筒柱形筒體的管徑相等；
所述開孔器的內(nèi)吊耳與內(nèi)銷軸配合同時結(jié)合液壓推送器的雙液壓缸和下銷軸實現(xiàn)海管接入器和開孔器的三點吊裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導引式氣筒平衡海底管道接入裝置及方法，其特征在于：所述管段預(yù)制與測量作業(yè)完成海底管道開孔部位的預(yù)制和相對位置的測定，其流程為，清理海底管道開孔部位的水泥配重層及防腐層，并采用打磨機將開孔部位打磨成內(nèi)側(cè)為柱形環(huán)面和兩側(cè)為錐形環(huán)面的預(yù)制環(huán)面，同時在該預(yù)制環(huán)面的兩側(cè)管段上分別打磨出環(huán)形溝槽；海底管道預(yù)制環(huán)面中柱形環(huán)面的外徑和軸向長度及其錐形環(huán)面的錐度和錐高分別與海管接入器中接入本體和密封器的內(nèi)壁規(guī)格尺寸保持一致，而其兩側(cè)環(huán)形溝槽的外徑和軸向長度則與導引索具上下卡瓦的內(nèi)徑和軸向長度相一致，最后準確測定海底管道預(yù)制環(huán)面及其兩側(cè)環(huán)形溝槽的相對位置，包括空間方位角等，并依據(jù)水下測量參數(shù)制定相應(yīng)的吊裝作業(yè)方案；
所述導引索具定位作業(yè)完成導引索具與海底管道間的快速鎖緊，其流程為，通過吊機的副鉤和導引繩將導引索具下放至海底管道預(yù)制環(huán)形溝槽處，利用水下機器人將下卡瓦繞過海底管道后將鎖緊螺旋軸卡進其下卡板和球形墊片的拱形槽內(nèi)，旋緊鎖緊螺旋軸并將導引索具快速鎖緊于海底管道預(yù)制環(huán)形溝槽內(nèi)，同時通過球形墊片與鎖緊螺旋軸軸頭間的球面配合及時調(diào)整上下卡瓦結(jié)合面之間產(chǎn)生的偏心，導引索具鎖緊后的外吊耳位于海底管道的正上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導引式氣筒平衡海底管道接入裝置及方法，其特征在于：所述導引式氣筒平衡吊裝與對中作業(yè)通過導引和氣筒平衡作用將海底管道接入裝置吊裝至開孔部位并完成海管接入器與預(yù)制管段的對中，其流程為，通過排氣閥向氣筒體各級筒體內(nèi)充入相同微正壓的氣體，通過吊機的主鉤和上吊裝繩下放海底管道接入裝置，導引輪卡住氣筒兩側(cè)的導引繩，并使整套接入裝置依據(jù)導引器和導引索具的導引作用而始終沿著導引繩不斷向下滑移；滑移過程中依據(jù)臥式氣筒的平衡作用不斷抵消海浪和內(nèi)波所產(chǎn)生的振蕩載荷而將海管接入器和開孔器順利吊裝至海底管道開孔部位的上方；接著，利用水下機器人打開后接入本體，然后開啟液壓推送器，并依靠液壓缸提供的推進動力將海管接入器和開孔器向下軸向推進，直至前接入本體與海底管道預(yù)制環(huán)面重合，接著停止供液壓油并合上后接入本體；
所述氣筒平衡對接與鉆孔作業(yè)完成海管接入器與預(yù)制管段的水下對接和預(yù)制管段的開孔，其流程為，依據(jù)臥式氣筒的平衡作用將海管接入器和開孔器穩(wěn)定于海底管道預(yù)制環(huán)面的位置，利用水下機器人在前后接入本體的圓錐形凸臺內(nèi)分別裝入夾緊螺柱從而將海管接入器接于海底管道上，然后旋緊密封器的各推進螺柱并使接入本體內(nèi)的各金屬圈產(chǎn)生變形而在海管接入器和海底管道預(yù)制環(huán)面間形成金屬密封；接著，依據(jù)臥式氣筒的平衡作用以及雙液壓缸和下吊裝繩三點吊裝的輔助支撐作用將開孔器固定于海管接入器上，開啟水下電機并經(jīng)開孔機的減速箱和進給箱對其鉆桿實施自動進給，在水下安全閥、機座、機筒和進給箱所構(gòu)成的填充有海水的封閉腔室中，通過開孔機的開孔刀具對海底管道進行鉆孔直至鉆孔作業(yè)結(jié)束，然后由開孔機的進給箱對其鉆桿和開孔刀具實施自動退刀，最后關(guān)閉水下安全閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導引式氣筒平衡海底管道接入裝置及方法，其特征在于：所述氣筒平衡回收作業(yè)用來完成海底管道接入裝置的拆卸并通過氣筒輔助回收，其流程為，首先利用水下機器人打開氣筒的排氣閥，依次泄放出氣筒體各三級筒體中的全部氣體并分別填充海水，然后關(guān)閉排氣閥；接著，利用水下機器人依次拔出各中吊耳上的下銷軸，然后各液壓缸回油且其活塞桿退回，最后關(guān)閉液壓推送器，完成液壓推送器的拆卸；然后，利用水下機器人旋松鎖緊螺旋軸，通過吊機的副鉤和導引繩上提導引索具直至鎖緊螺旋軸脫離出下卡瓦中下卡板和球形墊片的拱形槽，完成導引索具的拆卸；再接著，利用水下機器人旋松機座端面法蘭盤上的各固定螺柱，依據(jù)臥式氣筒的平衡作用并通過吊機的主鉤和吊裝繩將開孔器從海管接入器上拆卸下來，最后利用吊機的主副鉤將拆卸后的接入裝置回收至施工船上；
所述接入管段連接作業(yè)完成接入管段與海管接入器間的連接，其流程為，首先將導引器、導引索具和下吊裝繩依次從氣筒上拆卸下來，再利用氣筒、上吊裝繩和液壓推送器重復(fù)組裝成新的吊裝工具，并通過下銷軸將接入管段聯(lián)接到液壓推送器的液壓缸上；然后，依據(jù)臥式氣筒的平衡作用并通過吊機和吊裝工具逐漸下放接入管段，并將其吊裝至海管接入器中水下安全閥外側(cè)進口管段的上方；接著，開啟液壓推送器，并依靠液壓缸提供的推進動力將接入管段向下軸向推進，直至接入管段右側(cè)管端的中心線與水下安全閥的軸線重合，然后停止供液壓油；再接著，利用水下機器人旋緊水下安全閥外側(cè)進口法蘭盤上的各固定螺柱，將接入管段聯(lián)接到海管接入器上，并利用水下機器人依次拔出各下銷軸，各液壓缸回油并關(guān)閉液壓推送器，然后利用吊機將拆卸下來的吊裝工具回收至施工船上；最后，在海底管道預(yù)制的環(huán)形溝槽內(nèi)涂覆玻璃膠直至環(huán)形溝槽所填玻璃膠的環(huán)面與海底管道外環(huán)面平齊為止，然后重新涂覆并恢復(fù)海底管道開孔部位周圍的防腐層。