[发明专利]一种海底悬跨管道滚轮移动式机械手抓取铺袋装置

说明书

本发明提供一种海底悬跨管道滚轮移动式机械手抓取铺袋装置，海底悬跨管道爬管移动式辅袋装置由卡紧移动机构、机械臂、液压阀与辅袋箱机构组成。机械臂包括手臂与手爪，作业过程中母船将该装置释放到工作区域，装置首先在管道上通过卡紧移动机构进行卡紧，然后可以沿着管道进行移动，当发现有需要进行灌浆填充的悬跨部位时，装置移动到相应的地点，通过机械臂抓取辅袋，并固定到铺设地点，然后进行灌浆操作，完成灌浆操作后释放辅袋，并抓取下一个辅袋，重复上述步骤多次，直至完成该处填充作业。

技术领域

本发明涉及一种海底悬跨管道滚轮移动式机械手抓取铺袋装置，属于海洋工程领域。

背景技术

海底管道属于海洋作业工程，在海洋工程中，海底管道在服役期间常由于海底冲刷等原因形成海底管道的悬跨现象，即海底管道与海床表面出现不直接接触的悬空段。在海底管道悬跨现象产生后，海底管道将承受额外的轴向应力、径向应力、疲劳载荷，严重地威胁了海底管道安全运营。故在海上油气田生产建设中，初期设计阶段要充分考虑海底管道的悬跨现象，并尽量避免在海底管道出现悬跨现象，对于服役期间的海底管道，如果出现悬跨现象，要采取必要的检测措施和预防备案，保证在悬跨现象出现时尽早完成对悬跨现象的处理，排除险情，化解危机。如今，海底管道悬跨治理的方法众多，辅袋式灌浆填充法通常是最有效且最高效的方法。其主要采用灌浆袋来支撑海底管道的悬跨段，保证了海底管道在运营期间的可靠性、安全性，因此对于海底悬跨管道滚轮移动式机械手抓取铺袋装置的研究和设计，可以保障海上油田生产系统安全运行，保护海运环境免遭破坏，其意义是十分明显和重要的。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种海底悬跨管道滚轮移动式机械手抓取铺袋装置。

本发明的目的是这样实现的：包括液压阀与辅袋箱机构、卡紧移动机构和机械臂，所述液压阀与辅袋机构包括底板、设置在底板下端的辅袋箱，所述卡紧移动机构有两套且分别对称设置在底板的两侧，每个卡紧移动机构包括与底板固连的倒置的V型架、设置在倒置的V型架上端的两个液动马达台座、设置在液动马达台座上的液动马达，每个液动马达的输出端连接一主动轴，每个主动轴上设置有一主动轮，倒置的V型架的两端部分别铰接有管路卡动臂，且在每个管路卡动臂与倒置的V型架之间设置有液压缸，每个管路卡动臂上还设置有一从动轮；所述机械臂有四个分别设置在底板的四个角上，每个机械臂包括设置在底板上的手臂基座、一级手臂、二级手臂、三级手臂，一级手臂的一端设置有两个铰接点，所述手臂基座上设置有两个铰接点、且其中一个铰接点与一级手臂的一个铰接点铰接、另一个铰接点铰接哟一级液压缸，一级液压缸的端部与一级手臂的另一个铰接点铰接，所述一级手臂的另一端与二级手臂上段铰接，二级手臂的一端与一级手臂的中间位置设置有三级液压缸，二级手臂的另一端与三级手臂一端铰接，三级手臂的另一端设置有手爪，在二级手臂的下段与三级手臂的中间位置之间设置有二级液压缸，在一级手臂、二级手臂、三级手臂上还分别设置有至少一个注浆套管，每个注浆套管包括设置在对应手臂上的注浆管座、半圆形的注浆管活动套，注浆管座一端是水平座、另一端是半圆形结构，半圆形的注浆管活动套的一端与注浆管座铰接、另一端与注浆管座通过注浆套管扳手可拆卸连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述手爪包括与三级手臂另一端部连接的手爪基座、设置在手爪基座上的轴座、设置在轴座中的转动轴、设置在转动轴上的圆盘、设置在转动轴端部的长方形薄片、对称设置在手爪基座上的两个手爪液压缸，每个手爪液压缸的缸杆端固连有一固定滑块，每个固定滑块上设置有一圆柱销，每个转动轴上对称设置有两个S型曲线槽，两个圆柱销设置在对应的S型曲线槽中，所述长方形薄片与圆盘之间的距离等于辅袋的厚度。

2.所述S型曲线槽在转动轴上具有90°转角，且转角方向相同；当手爪液压缸伸出时，滑块一起伸出，此时转动轴会因滑块带动而旋转90°，转动轴带动长方形薄片和圆盘一起旋转90°，实现抓取或施放；当液压缸缩回时，转动轴反向转动90°，转动轴带动长方形薄片和圆盘一起反向旋转90°实现对辅袋的施放或抓取。