自升下潜式水下作业平台及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自升下潜式水下作业平台及其使用方法，属于海洋工程技术领域。
【背景技术】
[0002]海上的水下作业需求繁多，如海底油气设备安装、检修，水下管线布放，以及水下探测、救助和打捞等作业。目前水下作业都是采用小型且单一专用的装备进行操作，工作效率低、成本高、承载的负荷小、协同配合能力和稳定性差，难以适合恶劣海况下的安全作业要求。因此，需要提出一种新概念装备结构，它具有作业范围大型化、功能综合化、操作稳定高效化，以及移动快捷等特点。水下作业平台结构的大型化，能提供下潜作业更大的甲板面积，布置和安放更多的作业仪器设备和特种工装器具，承载大尺度和大负荷物件;水下作业平台功能的综合化，能提供水下资源勘探、油气资源辅助维护、应急与救助打捞等多种服务;水下作业平台的操作控制稳定性，能提供在大可变载荷条件下，高精度、高效率和高可靠性的水下特殊工程支持。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种自升下潜式水下作业平台及其使用方法，该作业平台应结构简单，使用方便，功能多样化，操作控制稳定性好。能提供水下资源勘探、油气资源辅助维护、应急与救助打捞等多种服务;在大可变载荷条件下，能提供高精度、高效率和高可靠性的水下特殊工程支持。
[0004]本发明采用的技术方案是:一种自升下潜式水下作业平台，它包括主船体、位于主船体后端下方的两个导管螺旋桨和位于主船体前端甲板上的生活楼，它还包括粧腿、塔吊、下潜模块、提升装置和龙门吊车，所述主船体采用长方形结构，在主船体上设有一个贯通主船体型深范围的长方形平台月池，在主船体的四角各设置一个粧腿，在后端的一个粧腿上设有套在粧腿外围的塔吊，平台月池的两侧甲板上平行设置支撑龙门吊车的轨道，平台月池的四角甲板上各设置一个提升装置，每个提升装置各通过一个钢缆连接一个尺寸比平台月池小的下潜模块的四角;所述下潜模块采用多个桁架构件固定连接下潜作业甲板和下潜模块底板的结构;所述平台月池的两侧壁上设有与两侧工作舱室连接的水密门。
[0005]所述的一种自升下潜式水下作业平台的使用方法，采用的步骤如下:
(a)自航工况:该工况包括自升下潜式水下作业平台通过导管螺旋桨推动航行到作业海区和从作业海区返回，以及在作业海区微调定位到作业点这三种情况;在自航工况时，粧腿上升，粧靴收回到主船体内，下潜模块回收到平台月池内，下潜模块底板底面与主船体船底面平齐，压载水舱内无压载水，塔吊和龙门吊车收回到安全位置;在作业海区微调定位时，动力定位系统控制导管螺旋桨工作，这时塔吊和龙门吊车进行正常操作，在平台月池内的下潜作业甲板上布置测量设备；
(b)压粧与站立工况:自升下潜式水下作业平台到达海区作业点后，粧腿下降，粧靴接触到海底;这时通过栗舱的压载栗给压载水舱注水，增加主船体重量，并通过固粧区内的机构，提升主船体离开水面；
(C)下潜模块水下作业工况:在平台月池内的下潜作业甲板上布置测量设备，通过提升装置把下潜模块沉入水中，进行水下或海底的作业，完成作业后，通过提升装置把下潜模块收回到平台月池内；
(d)拔粧工况:先通过固粧区内的机构下降主船体到水面，排空压载水舱内的压载水，然后继续提升粧腿，直到粧靴全部收回到主船体内；
(e)深海作业工况:没有(b)和(d)工况。
[0006]本发明的有益效果是:这种自升下潜式水下作业平台包括主船体、两个导管螺旋桨、生活楼、粧腿、塔吊、下潜模块、提升装置和龙门吊车，主船体采用长方形结构，在主船体上设有长方形平台月池，四角各设置一个粧腿，在后端的一个粧腿上设有套在粧腿外围的塔吊，平台月池的两侧甲板上平行设置支撑龙门吊车的轨道，平台月池的四角甲板上各设置一个提升装置，每个提升装置通过钢缆连接一个尺寸比平台月池小的下潜模块的四角，下潜模块采用多个桁架构件固定连接下潜作业甲板和下潜模块底板的结构，平台月池的两侧壁上设有与两侧工作舱室连接的水密门。该作业平台结构简单，使用方便，功能多样化，操作控制稳定性好。能提供水下资源勘探、油气资源辅助维护、应急与救助打捞等多种服务;在大可变载荷条件下，能提供高精度、高效率和高可靠性的水下特殊工程支持。
【附图说明】
[0007]图1是一种自升下潜式水下作业平台的立体图。
[0008]图2是一种自升下潜式水下作业平台的侧视图。
[0009]图3是自升下潜式水下作业平台的俯视图。
[0010]图4是自升下潜式水下作业平台的仰视图。
[0011 ]图5是自升下潜式水下作业平台的尾视图。
[0012]图6是自升下潜式水下作业平台的首视图。
[0013]图7是提升装置局部放大图。
[0014]图8是模块吊点局部放大图。
[0015]图9是门吊吊钩局部放大图。
[0016]图10是主船体内部舱室结构图。
[0017]图11是作业平台在水面漂浮状态下的下潜模块水下作业侧视图。
[0018]图中:1、主船体，Ia、工作舱室，Ib、机舱，Ic、压载水舱，Id、淡水舱，Ie、燃油舱，If、栗舱，lg、主甲板，lh、固粧区，l1、进气管，lj、排气口，2、平台月池，3、水密门，4、导管螺旋桨，5、导流槽孔，6、粧腿，6a、粧靴，6b、销孔，7、塔吊，7a、吊臂，7b塔吊吊钩，7c塔吊控制室，7d配重机构，8、生活楼，8a、直升机平台，Sb、梯子，Sc、窗口，9、下潜模块，9a、下潜作业甲板，9b、桁架构件，9c、下潜模块底板，9d、模块吊点，10、提升装置，10a、绞车，1b、支架，1c、滑轮，10d、钢缆，11、龙门吊车，11a、门吊吊钩，11b、轮子，12、轨道，13、救生艇。
【具体实施方式】
[0019]以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。
[0020]图1表示出一种自升下潜式水下作业平台的整体结构形式的立体图，图2、3、4、5、6分别表示出它的侧视图、俯视图、仰视图、尾视图和首视图。这种自升下潜式水下作业平台包括主船体I和下潜模块9结构。主船体I的首尾两端呈楔形，以减小船体航行阻力;主船体I通过固粧区Ih结构与圆柱形粧腿6连接，粧腿6起到支撑主船体I的作用，主船体I能够在沿着粧腿6升降，粧腿6上设有销孔6b，用于锁止主船体I和粧腿6的位置，在粧腿6底部设有粧靴6a，粧靴6a能够增大对海底的受力面积，并提高粧腿6对主船体I的支撑力。在主船体I中部开设平台月池2，平台月池2贯通主船体I型深范围；在平台月池2中放置下潜模块9，下潜模块9的四角通过钢缆1d与主船体I的主甲板Ig上的提升装置10连接(如图7所示)，下潜模块9通过提升装置10的收放功能，在平台月池2下方下潜到水中或海底作业。提升装置10由绞车1a和支架10b，以及支架1b上端的滑轮1c组成，钢缆1d绕过滑轮10c，其一端与绞车1a轮毂连接，另一端与模块吊点9d连接(如图8所示)。下潜模块9由下潜作业甲板9a、下潜模块底板9c，以及连接下潜作业甲板9a和下潜模块底板9c的桁架构件9b组成，模块吊点9d设置在下潜作业甲板9a四角，并与桁架构件9b中的垂直杆件组成连续的传力结构。下潜模块9的结构重量轻，水流阻力小，能够提供稳定的下潜工作平台用于水下作业，而且下潜模块9、模块吊点9d9和提升装置10组成的机构方便于维护和保养。在固粧区Ih上端设置塔吊7，塔吊7与固粧区Ih结构连续，塔吊7套在粧腿6外围，相互之间没有运动干涉。塔吊7由吊臂7a、塔吊吊钩7b、塔吊控制室7c和配重机构7d组成，吊臂7a长度要满足主甲板Ig面积范围内的吊装要求，塔吊7除了满足主船体I和下潜模块9吊装需求外，还具有主船体I与其周边辅助船舶之间的吊装需求。在主船体I左右两舷的主甲板Ig上，以及平台月池2两侧，设置两条对称的轨道12，轨道12长度覆盖主船体I纵向范围。龙门吊车11通过吊车轮子在轨道12上滚动，龙门吊车11的横梁上设置门吊吊钩Ila(如图9所示);龙门吊车11主要用于平台月池2内的下潜作业甲板9a上的吊装服务，也兼顾主甲板Ig和生活楼8的吊装需求。生活楼8是以撬罐模块形式，吊装放置在主甲板Ig首部中间，生活楼8顶部是直升机平台8a，侧面开有窗口Sc，并设置上下联通的梯子Sb，梯子Sb还兼顾消防与逃生通道，使人员能够最快捷地达到设置在主船体I首部两舷侧的救生艇13。在主船体I尾端底部，设置流线型的导流槽孔5(如图4所示)，使得水流顺畅到达导管螺旋桨4位置，提高导管螺旋桨4的推进效率。
[0021]图10表示出主船体I揭开主甲板Ig后的内部舱室结构图。分别设置了工作舱室la、机舱lb、压载水舱lc、淡水舱ld、燃油舱Ie和栗舱If。在工作舱室Ia的平台月池2内舷侧，开设水密门3;当下潜模块9回收到平台月池2里时，水密门3打开，方便人员在下潜作业甲板9a上工作和布放测试设备。压载水舱Ic设置在粧腿6附近，以提高粧腿6的压粧能力。淡水舱Id设置在生活楼8下方，以方便供水设施铺设。在主甲板Ig上设置鹅颈进气管li，用于机舱Ib内主机设备供气。在尾封板上开设排气口 I j，通过管路与机舱Ib联通。
[0022]图11是作业平台在水面漂浮状态下的下潜模块水下作业侧视图。对于深海作业情况，这时粧腿6长度有限，粧靴6a不能触及海底，因此粧腿6和粧靴6a保持在自航状态，主船体I漂浮在水面上;导管螺旋桨4通过动力定位系统控制方位;下潜模块9通过提升机构10下潜到水中或海底。
[0023]上述的自升下潜式水下作业平台的使用方法采用的步骤如下:
(a)自航工况:该工况包括自升下潜式水下作业平台通过导管螺旋桨4推动航行到作业海区和从作业海区返回，以及在作业海区微调定位到作业点这三种情况。在自航工况时，粧腿6上升，粧靴6a收回到主船体I内，下潜模块9回收到平台月池2内，下潜模块底板9c底面与主船体I船底面平齐，压载水舱Ic内无压载水，以减小航行阻力。塔吊7和龙门吊车11收回到安全位置。在作业海区微调定位时，动力定位系统控制导管螺旋桨4工作，这时塔吊7和龙门吊车11可以进行正常操作，在平台月池2内的下潜作业甲板9a上布置测量设备和下潜工作前的准备工作。
[0024](b)压粧与站立工况:自升下潜式水下作业平台到达海区作业点后，粧腿6下降，粧靴6a接触到海底;这时通过栗舱If的压载栗给压载水舱Ic注水，增加主船体I重量，并通过固粧区I h内的机构，提升主船体I离开水面一定高度。
[0025](C)下潜模块水下作业工况:在平台月池2内的下潜作业甲板9a上布置测量设备和下潜工作前的准备工作。然后通过提升机构10把下潜模块9沉入水中，进行水下或海底的作业。完成作业后，还是通过提升机构10把下潜模块9收回到平台月池2内。
[0026](d)拔粧工况:先通过固粧区Ih内的机构下降主船体I到水面，排空压载水舱Ic内的压载水，以增加主船体I的有效浮力;然后继续提升粧腿6，直到粧靴6a全部收回到主船体I内。
[0027](e)深海作业工况:没有(b)和(d)工况。
【主权项】
1.一种自升下潜式水下作业平台，它包括主船体(I)、位于主船体(I)后端下方的两个导管螺旋桨(4)和位于主船体(I)前端甲板上的生活楼(9)，其特征是:它还包括粧腿(6)、塔吊(7)、下潜模块(9)、提升装置(10)和龙门吊车(11)，所述主船体(I)采用长方形结构，在主船体(I)上设有一个贯通主船体(I)型深范围的长方形平台月池(2)，在主船体(I)的四角各设置一个粧腿(6)，在后端的一个粧腿(6)上设有套在粧腿外围的塔吊(7)，平台月池(2)的两侧甲板上平行设置支撑龙门吊车(11)的轨道(12)，平台月池(2)的四角甲板上各设置一个提升装置(10)，每个提升装置(10)各通过一个钢缆(1d)连接一个尺寸比平台月池(2)小的下潜模块(9)的四角；所述下潜模块(9)采用多个桁架构件(9b)固定连接下潜作业甲板(9a)和下潜模块底板(9c)的结构;所述平台月池(2)的两侧壁上设有与两侧工作舱室(Ia)连接的水密门(3)。2.根据权利要求1所述的一种自升下潜式水下作业平台的使用方法，其特征是:采用的步骤如下: (a)自航工况:该工况包括自升下潜式水下作业平台通过导管螺旋桨(4)推动航行到作业海区和从作业海区返回，以及在作业海区微调定位到作业点这三种情况;在自航工况时，粧腿(6)上升，粧靴(6a)收回到主船体(I)内，下潜模块(9)回收到平台月池(2)内，下潜模块底板(9c)底面与主船体(I)船底面平齐，压载水舱(Ic)内无压载水，塔吊(7)和龙门吊车(11)收回到安全位置;在作业海区微调定位时，动力定位系统控制导管螺旋桨(4)工作，这时塔吊(7)和龙门吊车(11)进行正常操作，在平台月池(2)内的下潜作业甲板(9a)上布置测量设备； (b)压粧与站立工况:自升下潜式水下作业平台到达海区作业点后，粧腿(6)下降，粧靴(6a)接触到海底;这时通过栗舱(If)的压载栗给压载水舱(Ic)注水，增加主船体(I)重量，并通过固粧区(Ih)内的机构，提升主船体(I)离开水面； (c)下潜模块水下作业工况:在平台月池(2)内的下潜作业甲板(9a)上布置测量设备，通过提升装置(10)把下潜模块(9)沉入水中，进行水下或海底的作业，完成作业后，通过提升装置(10)把下潜模块(9)收回到平台月池(2)内； (d)拔粧工况:先通过固粧区(Ih)内的机构下降主船体(I)到水面，排空压载水舱(Ic)内的压载水，然后继续提升粧腿(6)，直到粧靴(6a)全部收回到主船体(I)内； (e)深海作业工况:没有(b)和(d)工况。
【专利摘要】一种自升下潜式水下作业平台及其使用方法，属于海洋工程技术领域。该作业平台的主船体采用长方形结构，在主船体上设有长方形平台月池，四角各设置一个桩腿，平台月池的两侧甲板上平行设置支撑龙门吊车的轨道，平台月池的四角甲板上各设置一个提升装置，通过钢缆连接一个尺寸比平台月池小的下潜模块的四角，下潜模块采用多个桁架构件固定连接下潜作业甲板和下潜模块底板，平台月池的两侧壁上设有与两侧工作舱室连接的水密门。该作业平台结构简单，使用方便，功能多样化，操作控制稳定性好。能提供水下资源勘探、油气资源辅助维护、应急与救助打捞等多种服务；在大可变载荷条件下，能提供高精度、高效率和高可靠性的水下特殊工程支持。
【IPC分类】B63B35/44
【公开号】CN105711766
【申请号】CN201610200499
【发明人】林焰, 蒋晓宁, 李铁骊
【申请人】大连理工大学