一种用于沉船打捞的导向架及其应用的制作方法

本发明涉及沉船打捞技术领域，尤其涉及一种用于沉船打捞的导向架及其应用。

背景技术：

随着海洋经济活动的快速发展，沉船打捞装置及其打捞方法多重多样，如封舱抽水打捞、封舱充气抽水打捞、船舶抬撬打捞、浮筒打捞、浮吊船打捞、拉力千斤顶双驳船抬撬打捞等方法，这些方法的外力均通过沉船下方过底千斤传递至船体。

现有的穿缆作业技术中，以陆地常用的水平定向钻机为基础的技术逐渐在穿缆作业得到了应用。但将该技术应用到水下时，仍然存在很多问题，主要有以下几点：

(1)当钻机在船上作业时，钻机到泥面的距离较长，钻杆属于细长型结构容易产生变形以及压杆稳性问题。另外，由于潮汐原因钻杆需要具有合适的深沉补充功能弥补潮位的影响。不仅如此，不同工程具有不同水深，导向架可以满足不同水深下的作业能力。

(2)针对大吨位沉船打捞一般需要选择大直径的钢丝绳或者锚链，如何高效的穿引大直径过底千斤一直是行业难点。传统穿引110mm直径钢丝绳圈的方法一般通过依次穿引3寸、6寸、6寸双股，最后再穿引110mm钢丝绳圈，传统方法没有考虑土体的端承力以及抗剪力，直接通过增大钻机的回拖力实现千斤的回拖穿引，当需要穿引直径较粗的锚链或者海底泥质较硬时往往效果不理想。

(3)工程中兜底千斤一般少则几道多则几十道，每道间隔一般在5m～10m，因此水下穿引需要非常高的定位精度。由于沉船为大型的钢质金属结构会严重影响无线信号的传输，因此普通的陆地用的无线钻进导航系统无法使用。

技术实现要素：

根据上述技术问题，而提供一种用于沉船打捞的导向架及其应用。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于沉船打捞的导向架，包括固定在母船的船舷外的工作平台，所述工作平台上安装有用于安装钻机的钻机底座，所述钻机底座上设有用于调整所述钻机俯仰角度的俯仰调节装置，所述工作平台的外沿连接有用于导向所述钻机的钻杆的桁架式钻杆导向架，且所述桁架式钻杆导向架从上至下依次包括可拆卸连接的平台铰接端、直管段、弯管段和海床防沉固定端，所述平台铰接端的顶部与所述工作平台连接，所述海床防沉固定端与海床连接；

一种用于沉船打捞的导向架具有水下定位系统，所述水下定位系统包括有线连接的水下定位信标组、用于所述水下定位信标组通信的换能器及主机和显示机构；

水下定位信标组包括分别安装在所述海床防沉固定端和弯管段上的两个水下定位信标和沉船预设位置的两个水下定位信标；

所述换能器安装在所述母船船舷上；

所述换能器安装在所述母船的船舷侧，且其高度低于所述母船的船底，所述主机和显示机构安装在所述母船的甲板上。

进一步地，所述钻机底座包括固定在所述工作平台上的两个水平设置的固定梁，固定梁的前端与竖架的底端铰接，且所述竖架的顶端与横架的前端铰接，所述横架的后端与钻机固定平台的上部铰接，所述钻机固定平台的底部与所述固定梁的后端铰接，所述俯仰调节装置包括液压缸，所述液压缸的一端与所述竖架的上部连接，所述液压缸的另一端与所述钻机固定平台的上部连接。

进一步地，所述平台铰接端、所述直管段、所述弯管段和所述海床防沉固定端均包括衍架和安装在衍架上的导向筒。

进一步地，所述平台铰接端的衍架顶部具有两个平行设置的连接杆，且连接杆的顶部与所述工作平台接触连接，所述工作平台上安装有两个平行设置的手拉葫芦，且所述手拉葫芦的输出端分别与所述连接杆的底部固定连接。通过手拉葫芦控制衍架式钻杆导向架和工作平台间的相对运动。当潮位变化时，平台铰接端的两个连接杆和工作平台处会发生上下位移，此时通过手拉葫芦控制衍架式钻杆导向架和工作平台之间具有恒定的张力。该种机构可以有效实现由于潮汐变化产生的衍架式钻杆导向架和工作平台之间的升沉补偿以及转角变化，并且机构形式简单通过手拉葫芦形式保持衍架式钻杆导向架和工作平台平台之间的张力即可，简单、高效。

进一步地，所述工作平台在所述连接杆的外侧安装有限位杆，其可以防止连接杆的左右移动，防止衍架式钻杆导向架与工作平台之间的水平位移。

进一步地，所述海床防沉固定端具有用于与海床固定连接的海床固定架。

进一步地，所述平台铰接端、所述直管段、所述弯管段和所述海床防沉固定端均通过螺栓连接实现可拆卸连接，根据不同的深度可采用不同深度的直管段。

本发明还提供了一种用于沉船打捞穿引大直径兜底千斤方法，包括如下步骤：

s1：将钻机安装在用于沉船打捞的导向架的钻机底座上，并通过所述俯仰调节装置调节所述钻机的俯仰角度；

s2：启动所述钻机，使所述钻机钻杆前端的钻头在所述桁架式钻杆导向架和所述水下定位信标的导向作用下从沉船的一侧穿引至所述沉船的另一侧；水下定位系统主要用于钻机下放时的定位，保证钻进路线和预设路线一致，由于沉船为大型的钢质金属结构会严重影响无线信号的传输，因此普通的无线钻进导航系统无法使用，因此本发明提出在桁架式钻杆导向架上摆放两个水下定位信标，在沉船预设位置由潜水员固定两个水下定位信标，通过四点一线的方式实现钻机的精确的定位；然后，通过有线传输方式输出钻头内置的姿态仪数据，通过每一步的钻头姿态即可计算出钻杆的位置。

s3：将所述钻头从所述钻杆上卸下，并安装回拖扩孔钻头，将千斤的一端与所述回拖扩孔钻头连接；所述扩孔钻头通过转子机构与所述千斤连接。可以防止千斤随着扩孔钻头一起转动；

s4：回拖扩孔钻头在所述钻机和所述衍架式钻杆导向架的作用下，从所述沉船的所述另一侧按照原路径重新回到所述沉船的所述一侧，完成所述千斤的兜底。

所述千斤为大直径钢丝绳圈。

不仅如此，通过该种方法不仅可以穿引大直径钢丝绳圈，也可以穿引大直径锚链。双驳船抬浮打捞沉船方法一般使用大直径钢丝绳圈作为沉船起升千斤，但是由于钢绞线式千斤顶的行程受到驳船宽度影响，钢丝绳圈的长度一般都需要精确计算，不同工程的钢丝绳圈长度都需要重新配置，从而造成工程的浪费；另一方面，钢丝绳式千斤顶的钢丝绳夹持系统现今技术尚不成熟，国内外暂无相关施工案列，因此通过穿引过底锚链再配合使用链式千斤顶从而解决了大吨位沉船打捞技术瓶颈。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)桁架式钻杆导向架可以满足不同水深并考虑潮汐影响实现自由升沉补偿。

(2)在初次钻孔后，通过回拖扩孔钻头实现穿引大直径过底千斤的难题，并可适用于坚硬底质施工。

(3)针对大吨位沉船双驳船抬浮工程，钢绞线式千斤顶双驳船抬浮受到驳船船宽限制，钢丝绳式千斤顶尚未有类似案例，而通过本发明的工艺可以解决大直径兜底锚链穿引的难题，配合使用常规的链式千斤顶，就可以达到预期目标。

(4)工程中兜底千斤一般少则几道多则几十道，千斤之间间隔一般控制在五米左右，因此水下穿引需要非常高的定位精度。本发明联合水下定位系统精确初始定位技术以及钻头姿态推导钻杆轨迹技术的方式实现钻孔的路径的精确导航功能。

基于上述理由本发明可在沉船打捞等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式中一种用于沉船打捞的导向架结构示意图。

图2为本发明具体实施方式中工作平台结构示意图。

图3为本发明具体实施方式中衍架式钻杆导向架结构示意图。

图4为本发明具体实施方式中回拖扩孔钻头连接示意图。

图5为本发明具体实施方式中回拖钻孔穿引兜底千斤示意图。

图6为本发明具体实施方式中水下定位系统示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1～6所示，一种用于沉船打捞的导向架，包括固定在母船1的船舷外的工作平台2，所述工作平台2上安装有用于安装钻机3的钻机底座4，所述钻机底座4上设有用于调整所述钻机3俯仰角度的俯仰调节装置11，所述工作平台2的外沿连接有用于导向所述钻机3的钻杆301的桁架式钻杆导向架5，且所述桁架式钻杆导向架5从上至下依次包括可拆卸连接的平台铰接端501、直管段502、弯管段503和海床防沉固定端504，所述平台铰接端501的顶部与所述工作平台1连接，所述海床防沉固定端504与海床7连接；

一种用于沉船打捞的导向架具有水下定位系统，所述水下定位系统包括有线连接的水下定位信标组、用于所述水下定位信标组通信的换能器6及主机显示机构8；

水下定位信标组7包括分别安装在所述海床防沉固定端504和弯管段503上的两个水下定位信标9和沉船10预设位置的两个水下定位信标9；

所述主机和显示机构8安装在所述母船1的甲板上。所述换能器6安装在所述母船1的船舷侧，且其高度低于所述母船1的船底。

所述钻机底座4包括固定在所述工作平台2上的两个水平设置的固定梁401，固定梁401的前端与竖架402的底端铰接，且所述竖架402的顶端与横架403的前端铰接，所述横架403的后端与钻机固定平台404的上部铰接，所述钻机固定平台404的底部与所述固定梁401的后端铰接，所述俯仰调节装置11包括液压缸111，所述液压缸111的一端与所述竖架402的上部连接，所述液压缸111的另一端与所述钻机固定平台404的上部连接。

所述平台铰接端501、所述直管段502、所述弯管段503和所述海床防沉固定端504均包括衍架505和安装在衍架505上的导向筒506。

所述平台铰接端501的衍架顶部具有两个平行设置的连接杆507，且连接杆507的顶部与所述工作平台2接触连接，所述工作平台2上安装有两个平行设置的手拉葫芦201，且所述手拉葫芦201的输出端分别与所述连接杆507固定连接。

所述工作平台2在所述连接杆507的外侧安装有限位杆202。

所述海床防沉固定端504具有用于与海床固定连接的海床固定架508。

实施例2

一种用于沉船打捞穿引大直径兜底千斤方法，包括如下步骤：

s1：将钻机3安装在实施例1提供的用于沉船打捞的导向架的钻机底座4上，并通过所述俯仰调节装置11调节所述钻机3的俯仰角度；

s2：启动所述钻机3，使所述钻机3钻杆前端的钻头在所述桁架式钻杆导向架5和所述水下定位系统的导向作用下从沉船10的一侧穿引至所述沉船10的另一侧；

s3：将所述钻头从所述钻杆上卸下，并安装回拖扩孔钻头12，将千斤13的一端通过转子机构14与所述回拖扩孔钻头12连接；

s4：回拖扩孔钻头12在所述钻机3、所述水下定位系统和所述衍架式钻杆导向架5的作用下，从所述沉船10的所述另一侧按照原路径重新回到所述沉船10的所述一侧，完成所述千斤13的兜底。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除