[發(fā)明專利]深海管道位姿精確測量裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910072834.2
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN101655364A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王立權(quán);王文明;王茁;陳東良;張佰正;卿智忠;吳磊;常江;王才東;牟偉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01B21/22
• 分類號: G01B21/22;G01B21/18;G01B21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種實(shí)現(xiàn)深海兩管道位姿參數(shù)測量的裝置。

(二)背景技術(shù)

隨著世界石油資源的日漸枯竭，石油資源的開發(fā)已從陸地轉(zhuǎn)向海洋，從淺海轉(zhuǎn)向深海。我國已經(jīng)將深海油氣開發(fā)技術(shù)列入“十一五”規(guī)劃中，并計劃開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的3000m水下作業(yè)技術(shù)及裝備。水下回接技術(shù)是將新開發(fā)的生產(chǎn)管道并入已建的管網(wǎng)，以達(dá)到充分利用已建設(shè)施。水下回接技術(shù)主要包括：管道與平臺的連接、管道與管網(wǎng)的連接、管道與立管的連接、管道間的連接等。對兩將連接管道進(jìn)行相對位姿的測量，是回接作業(yè)的第一步。回接位置精確測量設(shè)備的研制目的是測量水下兩管道相對位姿，為深海管道回接作業(yè)提供位姿參數(shù)。

水下管道位姿精確測量技術(shù)主要掌握在國外公司手中，我國的研究很少。國外水下測量系統(tǒng)主要有水聲測量系統(tǒng)、潛水員輔助檢測繩測量系統(tǒng)和ROV輔助無人繩索測量系統(tǒng)。

(1)水聲測量系統(tǒng)主要是依靠工作船和水聲設(shè)備，利用基線定位技術(shù)對水下設(shè)備和海床進(jìn)行水下測量的一種方法。該系統(tǒng)可應(yīng)用于深水，但系統(tǒng)組成復(fù)雜，測量基陣布置要求精度高，作業(yè)時間較長。

(2)潛水員輔助檢測繩測量系統(tǒng)是利用潛水員水下作業(yè)，可視化測量來獲得所需海底設(shè)備位置參數(shù)的一種方法。比如對兩個距離較遠(yuǎn)的管道進(jìn)行連接時，潛水員采用檢測繩連接這兩個被測管道，測量出兩管道的距離和相對角度參數(shù)，然后將這些參數(shù)反饋回水上作業(yè)船。這種方法20m以內(nèi)長度誤差為+3mm，角度誤差為±0.5°。但只能應(yīng)用在淺水區(qū)域，而且作業(yè)時間較長。

(3)ROV輔助無人繩索測量系統(tǒng)通過ROV攜帶測量設(shè)備到水下作業(yè)區(qū)域，將拉繩張緊后測量出所需參數(shù)，并最終將測量數(shù)據(jù)傳回給作業(yè)船。這種方法在作業(yè)范圍10m之內(nèi)長度誤差為±50mm，角度誤差±1°。優(yōu)點(diǎn)是不需要潛水員，作業(yè)深度大。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能通過ROV輔助操作，測量出兩管道相對位姿，以應(yīng)用于深海管道回接作業(yè)的深海管道位姿精確測量裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：由對接頭1、卡銷2、下底板3、正交傾角傳感器4、水深傳感器5、磁耦合水平角度傳感器6、旋轉(zhuǎn)支架7、滑輪箱8、伸出孔9、伸出臂10、ROV攜帶裝置11、上底板12、磁耦合垂直角度傳感器13、支架14、檢測繩20、絞盤25、磁耦合角度傳感器26組成，下底板3、上底板12和支架14聯(lián)結(jié)，構(gòu)成整個裝置的支撐機(jī)構(gòu)；對接頭1、卡銷2、正交傾角傳感器4和水深傳感器5安裝在下底板3上，滑輪箱8、ROV攜帶裝置11聯(lián)結(jié)安裝在上底板12上，旋轉(zhuǎn)支架7和磁耦合水平角度傳感器6連接安裝在支架14上；旋轉(zhuǎn)支架7的伸出軸與磁耦合水平角度傳感器6的伸出軸連接，伸出臂10通過銷軸連接在旋轉(zhuǎn)支架7上，磁耦合水平角度傳感器6安裝在伸出臂10上，磁耦合水平角度傳感器6的伸出軸與銷軸連接，絞盤25固定在ROV上。

本發(fā)明還可以包括：

1、所述的滑輪箱8由兩個被動滑輪19、滑輪箱箱體21，壓緊輪22組成，滑輪箱箱體21固定在上底板12上，兩個被動滑輪19，壓緊輪22通過滑輪軸安裝在滑輪箱箱體21上，檢測繩20從絞盤25上拉出后，繞在壓緊輪22的下半周后拉出滑輪箱8，最終從伸出臂10上的伸出孔9中拉出。

2、檢測繩20均勻繞在絞盤25上，磁耦合角度傳感器26安裝在絞盤25的一側(cè)，其伸出軸與絞盤25的轉(zhuǎn)動軸連接，隨絞盤伸出軸一起轉(zhuǎn)動。

本裝置中所用到的角度傳感器6，13利用磁耦合原理，將動密封轉(zhuǎn)化為靜密封，大大降低了對裝配元件密封性的要求，提高了裝置中各元件在深水高壓環(huán)境下的使用壽命。整個裝置簡單可靠，ROV執(zhí)行起來方便，便于操作。對接機(jī)構(gòu)針對水下不同形狀的被測設(shè)備，只需要采用不同對接平臺而不需要更換本裝置上的對接機(jī)構(gòu)，增大了裝置的使用范圍。

本裝置測量參數(shù)包括兩管道間的距離、水平角度和垂直角度，主要運(yùn)用于深水回接作業(yè)。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單可靠，可測量水下1500米兩管道間相對位姿，以用于深海管道回接作業(yè)。

(四)附圖說明

圖1是精確測量裝置總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是對接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3-1是滑輪箱機(jī)構(gòu)，圖3-2是圖3-1的左視圖；

圖4是絞盤機(jī)構(gòu)與布線圖。

(五)具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：