[发明专利]J型铺管角度调节装置

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，涉及一种海底油管铺设所应用的作业设备，尤其是指一种用以实现海底油管J型铺设过程中塔架角度调节的J型铺管角度调节装置。

背景技术

随着海洋开采范围的日益扩大，深海石油开发已成为石油工业的重要前沿阵地。在深海石油开采前，需要对海底油管进行铺设，J型铺管方法是当前最适合深水和超深水油管铺设的方法。由于管道以近乎垂直的角度进入水中，并平铺在海床上，使得管道整体形状呈现J型而得名。

J型铺管方法实质上是张力铺管法的一种，主要应用铺管船，在铺管船上的架设铺管塔，对于不同水深和管径，在铺设过程中通过调节J型铺管塔的倾角来改善管道受力状态，达到安全作业的目的。铺管塔上主要包括有塔架、角度调节装置、管道输送装置等等。其中，角度调节装置是实现塔架角度调节的关键装置。

现有的J型铺管角度调节装置如图1所示，铺管船甲板上分别枢设有塔架8及角度调节装置9，角度调节装置9为一杆状体，具有一套杆91、一调节杆92及一卡孔机构93。其中，套杆91一端与甲板相枢接，调节杆92的一端套设于套杆91上，调节杆92远离甲板的另一端通过一销轴922可转动地插设于该塔架8的一销座(图中未示)上，套杆91与调节杆92相衔接的设置有该卡孔机构93，而角度调节装置9与塔架8互相倾斜地设置，构成如图1所示的构型。进一步，调节杆92上设有多个顺序排列的卡孔921，套杆91顶部设有一卡孔911与该卡孔机构93的下端始终卡合，调节杆92被卡孔机构93的液压缸(图中未示)驱动，沿套杆91轴向滑动，从而通过销轴922带动塔架8沿枢轴81进行摆转。当塔架8的角度达到预定铺管角度后，卡孔机构93的上端通过卡销(图中未示)卡固于调节杆92的卡孔921上，以使套杆91与调节杆92的相对位置固定，固定整个塔架8及角度调节装置9。在固定好整个装置后，再进行塔架上管和铺管作业。因为此种设备结构相对复杂，并且重量较大，为了保证结构对称、受力均匀，现有技术通常采用一对角度调节装置9对称且平行地分置于塔架8两侧，从而既满足塔架的上管作业工艺，又可以防止塔架发生扭转偏心，如图2所示。

这种液压卡孔式的J型铺管角度调节装置虽然实现了塔架倾斜角度可调，但其仍然存在诸多缺陷如下：

1.由于调节杆92上的卡孔921是每隔一段距离设置一个，所以只能实现离散的塔架倾斜角度序列的调整，并且每一个角度对应一个卡孔921用以定位，各相邻卡孔921之间不能供卡孔机构93的上端通过卡销卡合，所以这种卡孔式角度调节装置不能对塔架角度进行连续角度调节和定位，如此J型铺管角度调节装置在复杂海况下的应用范围受到极大地限制。

2.因为调节杆92上的其中一个卡孔921必须与卡孔机构93的上端完全对位才能供卡销卡合，而角度调节装置是较大型的机械设备，所以与卡孔921的对位卡合上非常困难，经常需要对调节杆92和套杆91的相对位置进行反复调节和微调，才能对位卡孔921使卡销穿过；并且，整个调节过程需要经历卡销退出卡孔、套杆与调节杆相对运动、卡孔对位和卡销插入卡孔多个步骤才能完成，极为耽误工时耗费人力。

3.分置于塔架两侧的角度调节装置，分别依靠液压缸进行单独驱动，当需要调整塔架角度时，各个液压缸必须同步工作；然而液压缸的同步性较差，很难保证两侧角度调节装置调节的角度完全同步，导致在调节过程中，塔架因为两侧伸缩调节不一致而产生扭转，使塔架承受过大的扭力，降低了塔架的使用寿命，严重时还容易损坏塔架的机械结构。

于是，发明人鉴于上述缺点，依据其在本领域多年的工作经验，对塔架的角度调节装置进行创新设计，而提供一种能够支持塔架倾斜角度连续调节的J型铺管角度调节装置，期望通过齿轮齿条机构替代传统的套杆卡孔式结构，来避免塔架角度调节时，无法连续调整角度、卡孔对位困难以及角度调整过程复杂、耗工耗时的问题。

发明内容

本发明的目的，即是提供一种J型铺管角度调节装置，此装置通过齿轮齿条机构替代传统的套杆卡孔式结构，从而实现塔架角度的连续调节，以及调整过程简单、省时、可靠，克服了背景技术中所指出的缺陷。

上述本发明的目的，是由以下的技术方案所实现的：

一种J型铺管角度调节装置，其一端枢设于铺管船的甲板上，其延伸段与铺管船的塔架连接，所述的角度调节装置包括：两个对称且平行分置于塔架两侧的齿条，各齿条的一端枢接于铺管船的甲板上，而各齿条的延伸段分别套设有一箱体，各箱体内部设有驱动机构，驱动机构包含与该齿条相滚动啮合的驱动齿轮；而塔架两侧均凸设有销轴，每个销轴均与所述的箱体可转动地插设。