用于海底管道铺设过程中的旋转抑制装置制造方法及图纸

一种用于海底管道铺设过程中的旋转抑制装置，包括：一浮筒、安装在浮筒下面的一刚性攸克臂、与刚性攸克臂枢接、并能够转动的管体卡子，该管体卡子与海底管道紧固连接在一起；其中，该浮筒的上、下两端分别安装有一卸扣，位于上端的第一卸扣与环形漂浮缆相连；位于下端的第二卸扣通过一竖直缆与一索具相连；当海底管道发生旋转时，管体卡子与刚性攸克臂将随着海底管道一起旋转；该浮筒在管体卡子与刚性攸克臂、随着海底管道旋转至设定角度后，并对刚性攸克臂产生竖直向上的浮力，该浮力将产生一个抑制海底管道发生旋转的回复力矩，并迫使海底管道恢复到正常位置。本发明专利技术在海底管道发生旋转时，能够有效地产生回复力矩，从而达到抑制旋转的目的。

【技术实现步骤摘要】
用于海底管道铺设过程中的旋转抑制装置
本专利技术涉及海底管道铺设，尤其涉及一种用于海底管道铺设过程中的旋转抑制装置。属于海洋石油工程领域。
技术介绍
目前，原油外输是海上油田开发的一个重要组成部分，直接影响到整个油田开发的经济效益。而海底管道运输作为原油外输的一个重要途径之一，广泛应用于全世界各大海域。海底管道外输原油不会受到环境气候条件的影响使油田停产，且管线的营运管理费用也较低，但海底管线建设的投资费用相当高，具有较大的投资风险。海底管道的安装无论在成本投入、技术难度还是风险系数方面，在整个建设周期中占据着十分重要的地位。由于海底管道在安装过程当中，均会产生不同程度的围绕海底管道的轴线方向的旋转，而且，这种旋转随着水深的加深尤为凸显。因此，海底管道在安装铺设过程当中的旋转问题，已成为当前海洋工程界的一大难题，一般认为，海管在铺设过程中产生的旋转主要有以下几个原因：·海管铺设过程当中的塑性变形；·铺管船的位移，包括：横荡，横摇和艏摇等；·侧向流；·铺设路由；·托管架产生的非对称支反力。目前，从工业界和学术界对上述造成旋转的原因都只是定性程度的猜想，还未有成熟的理论解决方案。而且，上述原因目前还无法通过计算手段进行量化和预测，无法对工程应用产生指导性作用。对于普通单根海底管道的铺设，由于对旋转不具有特殊要求，因此，一般在海底管道铺设终止时，通过弃管回收操作来释放扭矩，任其一端自由旋转。但是，对于子母管安装或者带阀门结构的单根海底管道铺设而言，则对海底管道铺设过程中的旋转角度有着非常高的要求，并且，无法通过简单的弃管回收操作来释放扭矩。这对该类海底管道的安装带来极大地困难和挑战。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种用于海底管道铺设过程中的旋转抑制装置，其不仅能够快速方便的安装在海底管道上，并随着海底管道的铺设下放到海底；当海底管道发生旋转时，能够有效地产生回复力矩，从而达到抑制旋转的目的，解决了海底管道在安装过程当中产生的旋转问题；而且，使得海底管道安装铺设的难度大为降低，节省了设计和安装成本。本专利技术的目的是由以下技术方案实现的：一种用于海底管道铺设过程中的旋转抑制装置，其特征在于：包括：一浮筒、安装在浮筒下面的一刚性攸克臂、与刚性攸克臂枢接、并能够转动的管体卡子，该管体卡子与海底管道紧固连接在一起；其中，该浮筒的上、下两端分别安装有一卸扣，位于上端的第一卸扣与环形漂浮缆相连；位于下端的第二卸扣通过一竖直缆与一索具相连；当海底管道发生旋转时，管体卡子与刚性攸克臂将随着海底管道一起旋转；该浮筒在管体卡子与刚性攸克臂、随着海底管道旋转至设定角度后，并对刚性攸克臂产生竖直向上的浮力，该浮力将产生一个抑制海底管道发生旋转的回复力矩，并迫使海底管道恢复到正常位置。所述索具包括：安装在浮筒下端卸扣上的卡环、分别安装在卡环上的两根刚性缆，两根刚性缆的另一头分别与刚性攸克臂上的吊点相连，刚性攸克臂的底端通过销轴与管体卡子采用轴孔连接方式枢接为一体；并能够围绕着销轴在180°范围内转动。所述管体卡子为：上、下两片相对设置的Ω形的卡子，两个Ω形卡子相互对应扣合、将安装在两个Ω形卡子中的海底管道紧固连接在一起。所述刚性攸克臂通过放置在海底管道上的垫木能够躺靠在海底管道上；浮筒也能够折叠躺靠在刚性攸克臂上；并通过绑扎带将浮筒、刚性攸克臂与海底管道绑扎固定在一起，随着海底管道一起安装下放进入海底；切断绑扎带后，在浮筒浮力的作用下呈竖直漂浮状态，并带动刚性攸克臂也呈直立状态。所述海底管道旋转的设定角度范围为：小于90°时，回复力矩与海底管道的旋转角度成正比。本专利技术的有益效果：本专利技术由于采用上述技术方案，其不仅能够快速方便的安装在海底管道上，并随着海底管道的铺设下放到海底；当海底管道发生旋转时，能够有效地产生回复力矩，从而达到抑制旋转的目的；而且，使得海底管道安装铺设的难度大为降低，节省了设计和安装成本，同时，能够适用于不同水深和不同环境恶劣程度的海况。附图说明图1为本专利技术结构激活状态透视示意图。图2为本专利技术结构分解示意图。图3为本专利技术结折叠状态透视示意图。图中主要标号说明：101.环形漂浮缆；102.卸扣；103.浮筒；104.竖直缆；105.卡环；106.刚性缆；107.垫木；108.刚性攸克臂；109.销轴、110.管体卡子；111.海底管道；112.绑扎带。具体实施方式如图1，图2所示，本专利技术包括：一个用于产生向上浮力的浮筒103、通过索具安装在浮筒103下面的刚性攸克臂108、与刚性攸克臂108枢接并能够转动的管体卡子110，该管体卡子110与海底管道111紧固连接在一起；其中，浮筒103的上、下两端分别安装有一卸扣102，位于上端的卸扣102与环形漂浮缆101相连；当环形漂浮缆101完全浸入海水时，由于其自身净浮力为正，将保持竖直向上的的状态，便于回收浮筒103时，水下机器人(ROV)能够实现快速连接；位于下端的卸扣102通过竖直缆104与一索具相连；该索具包括：安装在浮筒103下端卸扣102上的卡环105、分别安装在卡环105上的两根刚性缆106，两根刚性缆106的另一头分别与刚性攸克臂108上的吊点相连，刚性攸克臂108的底端通过销轴109与管体卡子110采用轴孔连接方式枢接为一体；并且，刚性攸克臂108可以围绕着销轴在180°范围内转动。上述管体卡子110为：上、下两片相对设置的Ω形的卡子，两个Ω形卡子相互对应扣合、并通过螺栓螺母将安装在两个Ω形卡子中的海底管道111紧固连接在一起。由于浮筒103在水中浮力大于重力，因此，将产生竖直向上的净浮力，该净浮力通过缆绳和刚性攸克臂108传递给管体卡子110，并最终传递给海底管道111。当海底管道111在某些外力作用下，发生围绕海底管道111在轴线方向上的旋转时，管体卡子110与刚性攸克臂108将随着海底管道111发生同样角度的旋转。由于浮力具有竖直向上的固有属性，浮筒103在管体卡子110与刚性攸克臂108随着海底管道111旋转某个设定角度后，仍然对刚性攸克臂108产生竖直向上的浮力，该浮力将产生一个抑制海底管道111发生旋转的回复力矩，并迫使海底管道111恢复到正常位置。在海底管道111旋转角度小于90°范围内，该回复力矩将与海底管道111的旋转角度成正比，从而，可以有效的抑制海底管道111发生旋转。本专利技术的能力与浮筒103产生的净浮力大小以及刚性攸克臂108的长度有直接关系。浮筒103和刚性攸克臂108的尺寸大小可根据海底管道111的尺寸进行计算得到。如图3所示，当使用铺管船铺设海底管道111时，将管体卡子110安装卡紧在海底管道111上，然后，将刚性攸克臂108与管体卡子110通过销轴109枢接在一起，同时，将刚性攸克臂108通过放置在海底管道上111的垫木107能够躺靠在海底管道111上；接着将浮筒103通过竖直缆104以及刚性缆106与刚性攸克臂108串联在一起，并将浮筒103折叠躺靠在刚性攸克臂108上。最后，通过绑扎带112将浮筒103、刚性攸克臂108与海底管道111绑扎固定在一起，从而，实现了将本专利技术随着海底管道111一起安装下放进入海底。当本专利技术人下放到水下机器人可以安全操作的水深时，水下机器人支持船将派水下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于海底管道铺设过程中的旋转抑制装置，其特征在于：包括：一浮筒、安装在浮筒下面的一刚性攸克臂、与刚性攸克臂枢接、并能够转动的管体卡子，该管体卡子与海底管道紧固连接在一起；其中，该浮筒的上、下两端分别安装有一卸扣，位于上端的第一卸扣与环形漂浮缆相连；位于下端的第二卸扣通过一竖直缆与一索具相连；当海底管道发生旋转时，管体卡子与刚性攸克臂将随着海底管道一起旋转；该浮筒在管体卡子与刚性攸克臂、随着海底管道旋转至设定角度后，并对刚性攸克臂产生竖直向上的浮力，该浮力将产生一个抑制海底管道发生旋转的回复力矩，并迫使海底管道恢复到正常位置。

【技术特征摘要】
1.一种用于海底管道铺设过程中的旋转抑制装置，其特征在于：包括：一浮筒、安装在浮筒下面的一刚性攸克臂、与刚性攸克臂枢接、并能够转动的管体卡子，该管体卡子与海底管道紧固连接在一起；其中，该浮筒的上、下两端分别安装有一卸扣，位于上端的第一卸扣与环形漂浮缆相连；位于下端的第二卸扣通过一竖直缆与一索具相连；当海底管道发生旋转时，管体卡子与刚性攸克臂将随着海底管道一起旋转；该浮筒在管体卡子与刚性攸克臂、随着海底管道旋转至设定角度后，并对刚性攸克臂产生竖直向上的浮力，该浮力将产生一个抑制海底管道发生旋转的回复力矩，并迫使海底管道恢复到正常位置。2.根据权利要求1所述的用于海底管道铺设过程中的旋转抑制装置，其特征在于：所述索具包括：安装在浮筒下端卸扣上的卡环、分别安装在卡环上的两根刚性缆，两根刚性缆的另一头分别与刚性攸克臂上的吊点相连，刚性攸克臂的底端通过销轴与管体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晋，许文兵，孙国民，谢毅，王法承，李建楠，张益公，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，海洋石油工程股份有限公司，北京高泰深海技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11