[发明专利]海底管道的自适应托辊系统

说明书

本发明属于海洋工程领域，旨在解决现有的托辊装置无法实现与管道的自适应承载的问题，具体涉及一种海底管道的自适应托辊系统，包括第一组托辊装置、第二组托辊装置、托辊主轴、支撑组件和弹性连接组件，第一组托辊装置包括第一连接部和第二连接部，第二组托辊装置包括第三连接部和第四连接部，第一连接部、第三连接部设置于托辊主轴的一端，第二连接部、第四连接部设置于另一端；支撑组件包括第一组支撑装置、第二组支撑装置；在工作过程中，第一组托辊装置、第二组托辊装置在承载的管道重力作用下克服弹性连接组件的弹性势能绕托辊主轴的中心轴线向外转动以进行海底管道的自适应托载。

技术领域

本发明属于海洋工程领域，具体涉及一种海底管道的自适应托辊系统。

背景技术

利用铺管船及其船艉托管架实现S型铺管是海底管道最主要的铺设安装方法，该方法在船上焊接并检测管道，利用张紧器或AR绞车约束焊接好的管道，使其在船艉托管架及悬空段上呈S形构形铺设到海床上。

现有技术中，在海底管道实际铺设之前，先根据管道铺设计算分析的结果，进行托辊高度的调整。托辊箱高度的精调需要靠改变托管箱主轴下方的垫片数量调整，单个垫片的厚度约1厘米，不能实现无极差的调整。另外，由于作业水深变化、计算偏差、测量偏差、托辊及托管架结构变形等因素，托辊与管道的整体接触情况不理想，承载分配不均。部分托辊承载过大，部分托辊承载较小或者不接触，引起管道局部弯曲过度。同一托辊箱上的四排辊轮，相比外侧的辊轮，中间滚轮承载明显小很多，有时甚至接触不到管道；由于铺设水深等条件的动态变化，这一问题无法通过提前设定托辊高度解决。

海底管道与托管架上托辊接触不理想时，管道会在局部托辊过高位置产生较大的局部应力，而当铺管船、管道动态运动引起部分位置管道脱离、撞击托辊时，将引起管道应力的进一步增大；局部过高位置的托辊箱本身受到的静态载荷和动态载荷过大，为结构安全带来隐患。

现有固定式托管架一般由两节或三节桁架组成，各节桁架之间为铰接连接。在每节桁架上布置有若干托辊箱，每个托辊箱上布置有四排托辊，各排托辊只能随托辊箱整体调节高度。在铺管过程中，由于无法实时调节各个托辊箱的高度，很容易发生管道曲率与托管架曲率相差明显，各托辊承载力差异过大的情况，局部托辊甚至接触不到管道，此时在承载力过大的托辊位置，管道将承担过大的局部应力，很容易导致管道应力超标；由于这一现象存在，托管架的整体铺设能力被大幅度制约。

发明内容

为了解决上述问题，即为了解决现有的托辊装置无法实现与管道的自适应承载的问题，本发明提供了一种海底管道的自适应托辊系统，该系统包括第一组托辊装置、第二组托辊装置、托辊主轴、支撑组件和弹性连接组件，所述弹性连接组件设置于所述第一组托辊装置与所述第二组托辊装置之间；

所述第一组托辊装置包括第一连接部和第二连接部，所述第二组托辊装置包括第三连接部和第四连接部，所述第一连接部、所述第三连接部套设设置于所述托辊主轴的一端，所述第二连接部、所述第四连接部套设设置于所述托辊主轴的另一端；

所述支撑组件包括分别设置于所述托辊主轴两端部的第一组支撑装置、第二组支撑装置，以承载所述第一组托辊装置、所述第二组托辊装置；

在工作过程中，所述第一组托辊装置、所述第二组托辊装置在承载的管道重力作用下克服所述弹性连接组件的弹性势能绕所述托辊主轴的中心轴线向外转动以进行海底管道的自适应托载。

在一些优选实施例中，所述第一组托辊装置包括第一托辊箱和第一组辊轮，所述第一组辊轮设置于所述第一托辊箱内部，以承载海底管道；

所述第二组托辊装置包括第二托辊箱和第二组辊轮，所述第二组辊轮设置于所述第二托辊箱内部，以承载海底管道；

所述第一连接部、所述第二连接部分别设置于所述第一托辊箱靠近所述第二组辊轮的一端；所述第三连接部、所述第四连接部分别设置于所述第二托辊箱靠近所述第一组辊轮的一端；