双门架收放装置及其作业方法
阅读说明：本技术 双门架收放装置及其作业方法 (Double-portal frame folding and unfolding device and operation method thereof ) 是由 曾庆松 丁勇 尉志源 康为夏 仲伟东 刘树祥 沈玉琦 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种双门架收放装置及其作业方法,包括月池、门架装置、托架起升装置、开闭甲板装置；月池安装在船体艉部；开闭甲板装置安装在月池上部船体上；门架装置安装在所述月池区域内；托架起升装置安装在门架装置上,用于将自主进入的潜水器起升至船体甲板以上；门架装置能向船体内摆动,将托架起升装置和潜水器一起内摆至船体内,实现潜水器的收放作业。本发明实现了潜水器从水下至船体甲板或者船体甲板至水面的自动化作业,大大提高了作业效率和安全可靠性,并具有载重量大、自重轻和底座载荷小的特点,起升绞车配置主动波浪补偿系统,可以实现潜水器高海况下的布放回收作业。(The invention relates to a double-portal frame retracting device and an operation method thereof, wherein the double-portal frame retracting device comprises a moon pool, a portal frame device, a bracket lifting device and a deck opening and closing device; the moon pool is arranged at the stern part of the ship body; the opening and closing deck device is arranged on the upper hull of the moon pool; the portal device is arranged in the moon pool area; the bracket lifting device is arranged on the portal frame device and used for lifting the submersible which enters automatically to a position above a hull deck; the gantry device can swing inwards to the ship body, the bracket lifting device and the submersible are swung inwards to the ship body together, and the retraction operation of the submersible is achieved. The invention realizes the automatic operation of the submersible from the water to the ship deck or the ship deck to the water surface, greatly improves the operation efficiency and the safety reliability, has the characteristics of large load capacity, light dead weight and small base load, and can realize the laying and recovery operation of the submersible under high sea conditions by configuring the lifting winch with the active wave compensation system.)
技术领域
本发明涉及一种双门架收放装置及其作业方法，属于海洋工程作业船
技术领域
。背景技术
载人潜水器、遥控潜水器(ROV)和潜航器(AUV)等水下作业装置通常需要水面支持船载运至特定海域，然后由特定装置布放到海面或者水下进行作业，作业完成以后在回收至支持船甲板，进行检修维护和数据处理等工作。
潜水器的布放回收作业是潜水器作业过程中最为关键的部分，也是最容易发生事故的环节。目前，当前潜水器收放方式主要有A形架布放回收、专用吊单臂布放回收、滑道布放回收等。但以上几种收放方式主要用于中小型潜水器，对于大型或超大型(大重量和大尺寸)潜水器，特别是高海况下的布放回收现尚无成熟的解决方案。
发明内容
本发明的目的是为解决针对大型或超大型(大重量和大尺寸)潜航器，在高海况下如何实现布放回收的技术问题，而提供一种双门架收放装置及其作业方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：1.一种双门架收放装置,包括：
月池，所述月池安装在船体艉部；
开闭甲板装置，所述开闭甲板装置安装在月池上部船体上；
门架装置，所述门架装置安装在所述月池区域内，
托架起升装置，所述托架起升装置安装在门架装置上，用于将自主进入的潜水器起升至船体甲板以上；
所述门架装置能向船体内摆动，将托架起升装置和潜水器一起内摆至船体内，实现潜水器的收放作业。
进一步，所述月池设为向船体尾部开口的U形结构，可以降低门架装置高度，减小门架水平移运行程，大大减小门架规模和重量。
进一步，所述开闭甲板装置包括开闭甲板、甲板铰点和油缸，两个所述开闭甲板分别通过两个所述甲板绞点与船体连接，两个所述油缸一端与所述开闭甲板铰接相连，另一端与船体铰接相连，所述油缸的缸杆伸缩即可实现开闭甲板的开合。
进一步，所述门架装置包括上部结构、摆臂、摆臂油缸、门架底座，所述上部结构为近矩形结构，所述上部结构下部四铰点分别与所述四摆臂一端铰接连接，四个所述摆臂可分别绕所述上部结构下部四铰点摆动；四个所述摆臂的另一端与四个所述门架底座铰接连接，四个所述摆臂可分别绕四所述门架底座摆动；四个所述摆臂油缸一端分别与四个所述摆臂铰接连接，四个所述摆臂油缸的另一端分别与四个所述门架底座铰接连接，四个所述摆臂长度相同，四个所述摆臂油缸缸杆伸出/收缩，分别驱动四所述摆臂向船体外/内摆动，而所述上部结构则可始终保持水平，所述门架装置通过四个铰点分散对船体的集中载荷。
进一步，所述托架起升装置包括起升绞车、钢丝绳、托架和托架导向装置，四个所述起升绞车安装在所述上部结构上，四个所述起升绞车通过四个所述钢丝绳与所述托架相连，所述托架尺寸与所述月池尺寸相匹配，所述托架能在所述月池内自由升降。
进一步，所述托架两侧的侧边上各安装两个滑轮总成，但不超出所述托架宽度范围，四个所述起升绞车安装位置与四个所述滑轮总成相匹配，四个所述钢丝绳一端分别与四个所述钢丝绳末端固定装置连接，另一端分别穿过四个所述滑轮组总成，卷绕在四个所述起升绞车上。
进一步，所述滑轮总成的滑轮径向面沿船体纵向布置，可提高潜水器进入所述托架内的有效宽度，更有利于潜水器的进入和退出。
进一步，所述起升绞车采用多层卷绕，减小所述起升绞车卷筒宽度，满足所述托架在最高起升位置的起升绞车出绳角要求。
进一步，所述起升绞车配置主动波浪补偿装置，所述托架下放到海面一定深度后，开启所述起升绞车的主动波浪补偿装置，所述托架距海底的距离保持基本恒定，而不受船体随海面风浪流运动的影响，更有利于潜水器进入托架内。
进一步，两个所述托架导向装置设置在所述月池两侧，用于限制所述托架相对于船体纵向和横向的运动；所述托架导向装置尺寸与所述托架导向结构相匹配；所述托架导向装置下部为喇叭口形式，在所述托架在水下起升至水面过程中，可以更好的对准导向。
进一步，所述开闭甲板装置包括开闭甲板、甲板铰点和油缸，两个所述开闭甲分别通过两所述甲板绞点与船体连接，两个所述油缸一端与所述开闭甲板铰接相连，另一端与船体铰接相连，所述油缸的缸杆伸缩即可实现开闭甲板的开合。
一种双门架收放作业方法，采用双门架收放装置，包括以下步骤：
第一步，开启船舶动力定位，船尾靠近待回收的潜水器；
第二步，所述门架装置的摆臂油缸的缸杆伸出，驱动所述门架装置的摆臂向船体外摆动，所述门架装置和所述托架起升装置向船体外摆动；
第三步，所述托架起升装置的起升绞车放绳，所述托架起升装置的托架沿所述月池下降，所述托架下放到一定深度后，开启所述起升绞车的波浪补偿装置，使所述托架稳定在一定深度；
第四步，潜水器自主进入所述托架起升装置的托架上方，所述托架两侧的所述钢丝绳中间；
第五步，所述托架起升装置的起升绞车收绳，潜水器坐落在托架上，所述起升绞车继续收绳，潜水器和所述托架继续起升，所述托架导向结构进入所述托架导向装置内，潜水器和所述托架沿所述托架导向装置起升至船体主甲板以上；
第六步，所述门架装置的摆臂油缸缸杆缩回，驱动所述摆臂向船体内摆动，潜水器平移至船体内，完成潜水器的收放；
第七步，潜水器布放作业则与上述步骤相反。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明在收放作业时不需要重载吊钩的人工连接和解脱作业，有更高的作业效率和安全性。
(2)本发明托架起升装置可配置主动波浪补偿功能，保持托架深度方向相对固定，不受水面船体运动的影响。
(3)本发明将潜水器直接从一定水深回收至船体甲板，潜水器不受海面海况环境的影响，潜水器可安全稳定进入托架；
(4)本发明相比于单门架收放装置，可以分散门架对船体的载荷，大大降低船体结构设计难度。
(5)本发明系统作业完成后能保持完整的甲板空间；
(6)本发明系统可设置在船舶尾部，有利于平衡船舶浮态，减小船舶规模。
(7)本发明通过门架的内外摆动，可以大大减小月池的开口尺寸。
附图说明
图1为本发明的双门架收放装置结构主视示意图；
图2为本发明的双门架收放装置结构俯视示意图；
图3为本发明的双门架收放装置的作业方法示意图；
附图中：1、月池；2、门架装置；21、上部结构；22、摆臂；23、摆臂油缸；24、门架底座；3、托架起升装置；31、起升绞车；32、钢丝绳末端固定装置；33、钢丝绳；34、滑轮总成；35、托架；36、托架导向装置；4、开闭甲板装置；41、开闭甲板；42、甲板铰点；43、油缸；5、潜水器；6、船体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
请参见图1和图2所示。本发明的双门架收放装置，包括月池1、门架装置2、托架起升装置3、开闭甲板装置4等。
月池1安装在船体6的艉部；门架装置2安装在月池1区域内；托架起升装置3安装在门架装置2上；开闭甲板装置4安装在月池1上部。
潜水器5自主进入托架起升装置3，托架起升装置3将潜水器5起升至船体甲板以上，门架装置2向船体6内摆动，托架起升装置3和潜水器5一起内摆至船体6内，实现潜水器5的收放作业。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的进一步实施例中，请继续参见图1和图2所示。本发明的月池1设置在船体6的艉部，月池1形状为U形，开口朝船尾，月池1尺寸与潜水器5布放时的外形尺寸匹配。可以取得有益的效果是可以降低门架装置高度，减小门架水平移运行程，大大减小门架规模和重量。
本发明的进一步实施例中，请继续参见图1和图2所示。本发明的门架装置2包括上部结构21、摆臂22、摆臂油缸23、门架底座24等。上部结构21为近矩形结构。上部结构21下部四铰点分别与四摆臂22一端铰接连接，四摆臂22可分别绕上部结构21下部四铰点摆动；四摆臂22另一端与四门架底座24铰接连接，四摆臂22可分别绕四门架底座24摆动。四摆臂油缸23一端分别与四摆臂22铰接连接，四摆臂油缸23另一端分别与四门架底座24铰接连接。四摆臂22长度相同，四摆臂油缸23缸杆伸出/收缩，分别驱动四摆臂22向船体外/内摆动，而上部结构21则可始终保持水平。相比于单门架收放装置，四门架底座的设计可以分散门架对船体的载荷，大大降低船体结构设计难度。
本发明的进一步实施例中，请继续参见图1和图2所示。本发明的托架起升装置3包括起升绞车31、钢丝绳33和托架35等。四起升绞车31安装在上部结构21上，四起升绞车31通过四钢丝绳33与托架35相连。托架35尺寸与月池1尺寸相匹配，托架35可在月池1内自由升降。
进一步，作为较佳的实施例中，请继续参见图1和图2所示，在托架35两侧的侧边上各安装两滑轮总成34，但不超出托架35宽度范围，四起升绞车31安装位置与四滑轮总成34相匹配。四钢丝绳33一端分别与四钢丝绳末端固定装置32连接，另一端分别穿过四滑轮组总成34，卷绕在四起升绞车31上。
更进一步，作为较佳的实施例中，请继续参见图1和图2所示，滑轮组总成34滑轮径向面与船体6纵向布置，可提高潜水器5进入托架35内的有效宽度，更有利于潜水器5的进入和退出。
更进一步，作为较佳的实施例中，请继续参见图1和图2所示，起升绞车31采用多层卷绕，减小起升绞车31卷筒宽度，满足托架35在最高起升位置的起升绞车出绳角要求。
更进一步，作为较佳的实施例中，请继续参见图1和图2所示，起升绞车31配置主动波浪补偿功能，托架35下放到海面一定深度后，开启起升绞31车的主动波浪补偿功能，托架35距海底的距离保持基本恒定，而不受船体6随海面风浪流运动的影响，更有利于潜水器5进入托架内。
更进一步，作为较佳的实施例中，请继续参见图1和图2所示，两托架导向装置36设置在月池1两侧，用于限制托架35相对于船体6纵向和横向的运动。托架导向装置36尺寸与托架35导向结构相匹配。托架导向装置36下部为喇叭口形式，在托架35在水下起升至水面过程中，可以更好的对准导向。
本发明的进一步实施例中，请继续参见图1和图2所示。本发明的开闭甲板装置4包括开闭甲板41、甲板铰点42和油缸43等。两开闭甲板42分别通过两甲板绞点42与船体6连接，两油缸43一端与开闭甲板42铰接相连，另一端与船体6铰接相连，油缸43缸杆伸缩即可实现开闭甲板的开合。
如图3所示，本发明在上述基础上还具有如下作业方法：
第一步，开启船舶动力定位，船尾靠近待回收的潜水器5,见图3中的(a)。
第二步，摆臂油缸23缸杆伸出，驱动摆臂22向船体6外摆动，门架装置2和托架起升装置3向船体6外摆动。
第三步，起升绞车31放绳，托架35沿月池1下降，托架35下放到一定深度后，开启起升绞车31波浪补偿功能，使托架35稳定在一定深度。
第四步，潜水器5自主进入托架35上方，托架35两侧钢丝绳33中间，见图3中的(b)。
第五步，起升绞车31收绳，潜水器5坐落在托架35上，起升绞车31继续收绳，潜水器5和托架35继续起升，托架35导向结构进入托架导向装置36内，潜水器5和托架35沿托架导向装置起升至船体6主甲板以上，见图3中的(c)。
第六步，摆臂油缸23缸杆缩回，驱动摆臂22向船体6内摆动，潜水器5平移至船体6内，完成潜水器的收放。
潜水器5布放作业则与上述步骤相反。
综上所述，本发明实现了潜水器从水面或水下到船舶甲板的回收，或从甲板到水面或水下布放，避免了作业人员直接进入危险区域进行作业，同时也可大大提高作业效率和安全可靠性。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
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