一种海底弃管自动脱扣装置

摘要

本发明提供一种海底弃管自动脱扣装置，包括钩子本体、液压系统、防护系统、引导系统和脱钩系统。液压系统包括水下液压缸、电磁阀和蓄能器等，防护系统包括弹簧、阻拦杆和固定法兰等，用于完成海管下沉过程中防止其脱离的任务；引导系统由引导圈杆和滑轮组组成，用于引导并约束钢丝绳，使其在工作中沿固定路线移动；脱钩系统由钢丝绳和卡环组成，卡环在工作时与引导圈杆相接触，通过拖动引导圈杆，使防护系统解除防护功能。本发明结构简单，操作简便，可靠性高，使防护与脱钩工作一体化，不需ROV操作可直接快速脱钩，在现场应急无ROV的情况下也可以实现应急弃管作业，实现短时间内应急弃管，从而提高工作效率，节约作业成本，同时提高作业效率。

权利要求

1.一种海底弃管自动脱扣装置，其特征在于：包括钩子本体、设置在钩子本体下方的钩头，钩子本体内部由上下两部分组成，上半部分内设置有液压系统，下半部分内设置有一内腔与一矩形盲孔，内腔中放置矩形框架；与矩形框架相对的钩子本体的侧壁上设置有用于放置两个定滑轮的平台，且平台上方有一用于引导钢丝绳的通孔，平台下方的矩形盲孔中放置有弹簧，弹簧端部连接阻拦杆，阻拦杆的上端是矩形、下端呈U字形，矩形端设置有两个引导圈杆，下半部分内底上设置有固定法兰；钩头上设置有一对与U字形端配合的凹槽及一通孔，通孔用于连接钢丝绳一端头，矩形框架上设置有滑道，滑道中设置有连接件，连接件上设置有动滑轮，矩形框架下端设置有一中间定滑轮和固定座，液压系统的输出端与连接件连接，钢丝绳的一端设置在动滑轮上，另一端绕过中间定滑轮、固定座、两个定滑轮后穿过引导圈杆后绕过粗钢丝扣后与钩头连接，在钢丝绳上套有卡环且在钢丝绳中间位置设置有绳结，绳结作为卡环的定位绳结约束卡环的移动；海管在下沉过程中，阻拦杆在弹簧与重力作用下进入钩头凹槽，避免粗钢丝扣脱离钩头；当需要弃管作业时，液压系统启动，液压缸工作使动滑轮上移，从而带动钢丝绳移动，钢丝绳带动卡扣与引导圈杆接触，进而拽动整个阻拦杆上移压缩弹簧，从而使钢丝绳拖动粗钢丝扣离开钩头，使粗钢丝扣在弃管与自身重力作用下脱离；引导圈杆的一端为带螺纹圆柱、另一端带引导圈，带螺纹一端与阻拦杆侧壁螺纹孔相连，在执行弃管作业时，使卡环与引导圈杆接触，在钢丝绳的带动下，使阻拦杆压缩弹簧，从而使阻拦杆U形端脱离钩子，解除防护状态。

2.根据权利要求1所述的一种海底弃管自动脱扣装置，其特征在于：固定法兰的一面为圆形端、一面为方形端，中间为方形空洞，方形端进入钩子本体，圆形端内侧与钩子本体接触且通过螺栓孔固定在钩子上，方形空洞的中间为阻拦杆的矩形端，引导阻拦杆在竖直方向上移动。

3.根据权利要求1或2所述的一种海底弃管自动脱扣装置，其特征在于：所述卡环呈现圆台形，钢丝绳绳结在卡环下方，使在执行弃管脱钩作业时，卡环能随着钢丝绳的运动而运动。

说明书

一种海底弃管自动脱扣装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于深水弃管作业的机构，具体涉及一种用于深水弃管作业的深水弃管无线脱钩装置。

背景技术

[0002] 目前进行深水弃管作业时，全球典型的弃管工艺是利用ROV下水操作，将弃管钢丝从弃管工具中脱出，受船舶升沉运动影响，ROV操作脱钩难度大，施工效率低，一般需要2小
时完成作业，而大部分弃管作业时现场海况不好，需要紧急撤离。

[0003] 现在的还没有能快速实现弃管脱钩的装置。本发明旨在设计一种海底弃管脱钩装置，不需ROV操作可直接快速脱钩，在现场应急无ROV的情况下也可以实现应急弃管作业，实
现短时间内应急弃管。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供了一种深水弃管无线脱钩装置，不需ROV操作可直接快速脱钩，在现场应急无ROV的情况下也可以实现应急弃管作业，实现短时间内应急弃管。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：包括钩子本体、设置在钩子本体下方的钩头，钩子本体内部由上下两部分组成，上半部分内设置有液压系统，下半部分内设置有一内腔与一矩
形盲孔，内腔中放置矩形框架，矩形盲孔中放置弹簧与阻拦杆；与矩形框架相对的钩子本体
的侧壁上设置有用于放置两个定滑轮的平台，且平台上方有一用于引导钢丝绳的通孔，平
台下方矩形盲孔中放置弹簧，弹簧端部连接有阻拦杆，阻拦杆的上端是矩形、下端呈U字形，
矩形端一侧设置有两个引导圈杆；钩头上设置有一对与U字形端配合的凹槽及一通孔，通孔
用于连接钢丝绳一端头，矩形框架上设置有滑道，滑道中设置有连接件，连接件上设置有动
滑轮，矩形框架下端设置有一中间定滑轮和固定座，液压系统的输出端与连接件连接，钢丝
绳的一端设置在动滑轮上，另一端绕过中间定滑轮、固定座、两个定滑轮后穿过引导圈杆后
绕过粗钢丝扣后与钩头连接，在钢丝绳上套有卡环且在中间位置设置有绳结，绳结作为卡
环的定位绳结约束卡环的移动；海管在下沉过程中，阻拦杆在弹簧与重力作用下进入钩头
凹槽，避免粗钢丝扣脱离钩头；当需要弃管作业时，液压系统启动，液压缸工作使动滑轮上
移，从而带动钢丝绳移动，钢丝绳带动卡扣与引导圈杆接触，进而拽动整个阻拦杆上移压缩
弹簧，从而使钢丝绳拖动粗钢丝扣离开钩头，使粗钢丝扣在弃管与自身重力作用下脱离。

[0006] 本发明还包括这样一些结构特征：

[0007] 1.引导圈杆的一端为带螺纹圆柱、另一端带引导圈，带螺纹一端与阻拦杆侧壁螺纹孔相连，在执行弃管作业时，使卡环与引导圈杆接触，在钢丝绳的带动下，使阻拦杆压缩
弹簧，从而使阻拦杆U形端脱离钩子，解除防护状态。

[0008] 2.固定法兰的一面为圆形端、一面为方形端，中间为方形空洞，方形端进入钩子本体，圆形端内侧与钩子本体接触且通过螺栓孔固定在钩子上，方形空洞的中间为阻拦杆的
矩形端，引导阻拦杆在竖直方向上移动。

[0009] 3.所述卡环呈现圆台形，卡环下方位置有一钢丝绳绳结，使在执行弃管脱钩作业时，卡环能随着钢丝绳的运动而运动。

[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用以上技术方案，利用深水弃管无线脱钩装置不需ROV操作可直接快速脱钩，时间从2小时降低至15分钟；在现场应急无ROV的情况
下也可以实现应急弃管作业，实现短时间内应急弃管；

[0011] 在无ROV操作的情况下可实现高效率弃管作业，降低海上施工风险，弃管效率显著提升；声学系统采用4组声学换能器进行通讯，保证弃管工具在360°内都可以与船在线进行
通信，保证系统通信的可靠性。

附图说明

[0012] 图1和图2为本发明的深水弃管无线脱钩装置的整体装配图；

[0013] 图3是本发明的矩形框架的内部框架部分的示意图；

[0014] 图4为本发明的引导圈杆部分的结构示意图；

[0015] 图5是本发明的阻拦杆的结构示意图；

[0016] 图6是本发明的固定法兰的结构示意图；

[0017] 图7是本发明的局部放大图；

[0018] 图中：1‑钩子本体；2‑矩形框架；2.1‑连接件；2.2‑滑道；2.3‑定滑轮；2.4‑固定座；2.5矩形框；3‑弹簧；4‑引导圈杆；5‑阻拦杆；6‑固定法兰；7‑卡环；8‑钢丝绳，9‑定滑轮，10‑
绳结。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

[0020] 结合图1至图7，本发明的一种深水弃管无线脱钩装置包括钩子本体、液压系统、声学系统、防护系统、引导系统和脱钩系统。所述的液压系统包括水下液压缸、电磁阀和蓄能
器等，组成水下液压执行单元，承担着完成弃管作业的执行任务，液压执行单元采用深水密
封设计，与控制系统及海水隔离，保证液压系统密封可靠性。所述的声学系统包括声学数据
传输系统及辅助信标，用于实现水下声学通信。所述的防护系统包括弹簧、阻拦杆和固定法
兰等，用于完成海管下沉过程中防止其脱离的任务。所述的引导系统由引导圈杆和滑轮组
组成，用于引导并约束钢丝绳，使其在工作中沿固定路线移动，从而保证任务的顺利完成。
所述的脱钩系统由钢丝绳和卡环组成，卡环在工作时与引导圈杆相接触，通过拖动引导圈
杆，使防护系统解除防护功能。

[0021] 钩子本体1有两部分组成，内部有三层空间，且上半部分内置液压系统作为执行单元；下半部分有一内腔，用于放置矩形框架2；侧壁有平台用于放置两个定滑轮，其中定滑轮
9在外、另一定滑轮在平台上方内部，且平台上方有一通孔，用于引导钢丝绳8；中下部分有
一矩形盲孔与一平台，平台与固定法兰6相连，盲孔中装弹簧3和阻拦杆5；钩头部位有一对
称凹槽与一通孔，凹槽用于与阻拦杆5配合，通孔用于连接钢丝绳8一端头。

[0022] 矩形框架2主要包含连接件2.1、滑道2.2、定滑轮2.3、固定座2.4和矩形框2.5；矩形框2.5内有双排滑道2.2，滑道2.2与连接件2.1相连，连接件2.1用于连接动滑轮与液压缸
杆部端头，使整个连接件2.1在竖直方向上运动；矩形框2.5底部中间部分装有一个定滑轮
2.3和一个固定座2.4，用于引导和固定钢丝绳8。

[0023] 引导圈杆4一端为带螺纹圆柱4.2，一端带引导圈4.1，带螺纹一端4.2与阻拦杆5侧壁螺纹孔5.3相连，在执行弃管作业时，使卡环与引导圈杆接触，在钢丝绳的带动下，使阻拦
杆压缩弹簧，从而使阻拦杆U形端脱离钩子，解除防护状态，引导圈则实现了钢丝绳的移动
约束，使卡环能准确地接触到引导圈杆，从而带动整个阻拦杆，引导圈4.1则实现了钢丝绳8
的移动约束，使卡环7能准确地接触到引导圈杆4，从而带动整个阻拦杆5。

[0024] 阻拦杆5一端为矩形5.2一端呈现U字形5.1，海管下放时，U形端5.1插进钩子本体1钩头处两个侧面的凹槽中；从而阻止粗钢丝扣脱离钩子；执行脱钩作业时，钢丝绳带动卡环
与引导圈杆接触使阻拦杆压缩弹簧，进而是U形端脱离凹槽，粗钢丝扣在钢丝绳的拖拽下完
成脱离任务，矩形端与弹簧相连，并通过法兰的方形孔洞，实现在竖直方向上的移动，矩形
端的侧壁上有两个螺纹孔，用于实现与引导圈杆的连接，从而在执行脱钩作业时，使卡环与
引导圈杆接触带动阻拦杆。矩形端5.2与弹簧3相连，并通过固定法兰6的方形孔洞，实现在
竖直方向上的移动，矩形端的侧壁上有两个螺纹孔，用于实现与引导圈杆4的连接。

[0025] 固定法兰6一面为圆6.4一面为方6.1，中间为方形空洞6.2，方形端进入钩子本体1，圆形端内侧与钩子本体1接触，通过螺栓孔6.3固定在钩子上，方形空洞6.2中间为阻拦杆
5的矩形端5.2，引导阻拦杆在竖直方向上移动。

[0026] 所述钢丝绳8，中间段有一绳结10，一端与钩子钩头处固定，通过绕道钩子钩环完成对粗钢丝扣的包围，在通过引导圈与滑轮组进入钩子本体内部，中间段绳结作为卡环的
定位绳结，约束卡环的移动，另一端与矩形框架中的固定座相连。

[0027] 所述卡环7呈现圆台形，由两部分组成，这两部分将钢丝绳绳结包含在中心，使在执行弃管脱钩作业时，卡环能随着钢丝绳的运动而运动。

[0028] 下面结合附图2对本发明的工作原理进行详细的描述：

[0029] 海管在下沉过程中防护系统处于开启状态，阻拦杆5在弹簧3与重力作用下进入钩子本体1钩头凹槽，从而避免粗钢丝扣脱离钩头；当需要弃管作业时，液压系统启动，液压缸
工作使动滑轮上移，从而带动钢丝绳8移动，钢丝绳带动卡环7与引导圈杆4接触，进而拽动
整个阻拦杆5上移压缩弹簧3，从而使防护系统关闭，钢丝绳8拖动粗钢丝扣11离开钩头，使
粗钢丝扣在弃管与自身重力作用下脱离。

[0030] 综上，本发明是一种深水弃管无线脱钩装置，用于完成深水弃管作业。该装置包括钩子本体、液压系统、防护系统、引导系统和脱钩系统。液压系统包括水下液压缸、电磁阀和
蓄能器等，组成水下液压执行单元，承担着完成弃管作业的执行任务，液压执行单元采用深
水密封设计，与控制系统及海水隔离，保证液压系统密封可靠性；防护系统包括弹簧、阻拦
杆和固定法兰等，用于完成海管下沉过程中防止其脱离的任务；引导系统由引导圈杆和滑
轮组组成，用于引导并约束钢丝绳，使其在工作中沿固定路线移动，从而保证任务的顺利完
成；脱钩系统由钢丝绳和卡环组成，卡环在工作时与引导圈杆相接触，通过拖动引导圈杆，
使防护系统解除防护功能。本发明结构简单，操作简便，可靠性高，使防护与脱钩工作一体
化，不需ROV操作可直接快速脱钩，在现场应急无ROV的情况下也可以实现应急弃管作业，实
现短时间内应急弃管，从而提高工作效率，节约作业成本，同时提高作业效率。