阅读说明：本技术 隔水管堆场自动传输系统 (Automatic transmission system for marine riser storage yard ) 是由 张鹏飞 唐旭东 荆海东 王东 李成君 于 2021-03-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种隔水管堆场自动传输系统,包括支撑托架组、支撑桁架结构、机械手、待猫道车、升降梯、马达驱动齿轮传动机构,多层支撑桁架结构沿船长方向纵向布置形成隔水管堆场,两个隔水管堆场布置于船的左右两舷,两个隔水管堆场中间位置装有升降梯,升降梯顶部装有机械手,机械手下方设有猫道车,每层支撑桁架结构上排布有隔水管的支撑托架组,每根隔水管沿长度方向布置个支撑托架组,其中,两个支撑托架组连接马达驱动齿轮传动机构,由马达驱动齿轮传动机构驱动支撑托架组沿支撑桁架结构滑移。该系统通过搭建一种新型的隔水管堆场布置型式,通过马达驱动齿轮传动,来实现隔水管的自动滑移过程,使其滑移至升降机处,并输送至猫道车处。(The invention relates to an automatic transmission system of a marine riser storage yard, which comprises support bracket groups, a support truss structure, a mechanical arm, a catwalk vehicle, an elevator and a motor drive gear transmission mechanism, wherein a plurality of layers of support truss structures are longitudinally arranged along the ship length direction to form the marine riser storage yard, the two marine riser storage yards are arranged on the left side and the right side of a ship, the elevator is arranged at the middle position of the two marine riser storage yards, the mechanical arm is arranged at the top of the elevator, the catwalk vehicle is arranged below the mechanical arm, the support bracket groups of marine risers are distributed on each layer of the support truss structure, and each marine riser is distributed with a plurality of support bracket groups along the length direction, wherein the two support bracket groups are connected with the motor drive gear transmission mechanism, and the motor drive gear transmission mechanism drives the support bracket groups. The system realizes the automatic sliding process of the marine riser by constructing a novel marine riser yard layout mode and driving gear transmission through a motor, so that the marine riser slides to the elevator and is conveyed to the catwalk vehicle.)

隔水管堆场自动传输系统

技术领域

本发明涉及一种海上钻井设备中具备隔水管堆场的钻井船或钻井平台，尤其是一种自动传输隔水管系统。

背景技术

目前现有的钻井船或钻井平台上的隔水管堆场均是通过专门配备一台或多台起重机或龙门吊来配合完成隔水管的取放，见图1，图中该船为隔水管专门配备2台起重机同时进行吊运以此来提升下放隔水管的效率。

常规吊运隔水管的作业流程，见图2。隔水管吊起时的状态，见图3。

通常吊运隔水管的流程是可逆的，当钻井工作完成后，收起隔水管至堆场也是通过猫道车和起重机配合完成的。

综上，现有技术存在的问题如下：

1.额外配备起重机的经济性差

通常为保证钻井作业下放隔水管的效率，所配备的起重机均具有波浪补偿功能，每台起重机的价格就在千万级别。

2.起重机故障率高

起重机在海上作业时，属于易损设备，在作业海域若起重机出现问题直接影响本次钻井作业的效率。若海况变化，则可能引发重大事故。

3.需要额外配备辅助人员

需配备额外辅助人员，不能仅通过摄像头进行吊钩的控制工作。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种隔水管堆场自动传输系统，该系统通过搭建一种新型的隔水管堆场布置型式，通过马达驱动齿轮传动，来实现隔水管的自动滑移过程，使其滑移至升降机处，并输送至猫道车处。

本发明的技术方案是：一种隔水管堆场自动传输系统，包括支撑托架组、支撑桁架结构、机械手、待猫道车、升降梯、马达驱动齿轮传动机构，多层支撑桁架结构沿船长方向纵向布置形成隔水管堆场，两个隔水管堆场布置于船的左右两舷，两个隔水管堆场中间位置装有升降梯，升降梯顶部装有机械手，机械手下方设有猫道车，每层支撑桁架结构上排布有隔水管的支撑托架组，每根隔水管沿长度方向布置多个支撑托架组，其中，两个支撑托架组连接马达驱动齿轮传动机构，由马达驱动齿轮传动机构驱动支撑托架组沿支撑桁架结构滑移，来实现隔水管的自动滑移过程，使其滑移至升降机处，并输送至猫道车处。

进一步，所述支撑托架组由顶部托架和底部托架组成，所述底部托架底部带有滑轮组或带有卡条，能被传动齿轮带动，通过滑轮组实现滑移。

进一步，所述顶部托架和底部托架宽度不超过600mm，且错开隔水管浮力块范围，以防破坏浮力块。

进一步，带有滑轮组的所述支撑托架组的底部设有限位挡块，以防滑轮组滑移脱轨。

进一步，所述顶部托架上方具有防撞条。

进一步，所述马达驱动齿轮传动机构包括马达、传动轴、传动轴齿轮、铰链传动齿条、铰链传动轴、传动铰链，所述马达通过铰链传动轴连接铰链传动铰链，传动铰链通过铰链传动齿条连接传动轴，传动轴上同轴连接传动轴齿轮，传动轴齿轮带动所述支撑托架组中的底部托架上的卡条产生位移，使得隔水管通过滑轮组滑动。

进一步，每层堆场均配备一部马达负责传输动力给传动铰链。

进一步，所述支撑桁架结构底部配有防撞轨道槽。

进一步，每根隔水管沿长度方向布置7个支撑托架组，其中2组支撑托架组受铰链牵引。

进一步，隔水管堆场布置中，设置机械手共2个，分别位于隔水管首尾两端，坐落于隔水管堆场垂直支架上方。

本发明的有益效果是：

1.传输效率高：升降梯与猫道车可同时完成各自任务，流程连贯；

2.人员配备少：本实例中仅配一人操作即可，控制马达，升降梯及机械手即可；

3.成本低：本实施例中马达及齿轮齿条传动系统造价低，在堆场空载时，也便于维修更换；

4.系统运转冗余度高：当作业海况超过预期时，起重机往往限制作业，此时本发明可避免此问题，仅靠马达驱动即可配合完成钻井作业。

附图说明

图1是现有钻井船俯视图；

图2是现有隔水管运送流程；

图3是现有钻井船侧视图；

图4是本发明的隔水管堆场横剖面图；

图5是本发明的每层支撑桁架结构俯视图；

图6是本发明的传动马达侧视图；

图7是本发明的带有滑轮组的支撑托架详图；

图8是本发明的带有卡条的支撑托架详图；

图9是本发明的堆场传动滑轮侧视图；

图10是本发明的不受铰链传动的支撑托架；

图11是本发明的受铰链传动的支撑托架；

图12是本发明的马达传动铰链详图；

图13是本发明的隔水管托架与传动齿轮布置图；

图14是是本发明的隔水管托架与传动齿轮布置图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图4至图14所示，本发明的隔水管堆场自动传输系统通过搭建一种新型的隔水管堆场布置型式，通过马达驱动齿轮传动，来实现隔水管的自动滑移过程，使其滑移至升降机处，并输送至猫道车处。

该自动传输系统包括支撑托架、支撑桁架结构3、机械手5、猫道车51、升降梯52、马达驱动齿轮传动机构。多层支撑桁架结构3沿船长方向纵向布置形成隔水管堆场，两个隔水管堆场布置于船的左右两舷，两个隔水管堆场中间位置装有升降梯52，升降梯52顶部装有机械手5，机械手5下方设有猫道车51。每层支撑桁架结构3上排布有多个隔水管1的支撑托架，支撑托架连接马达驱动齿轮传动机构，由马达驱动齿轮传动机构驱动支撑托架及隔水管沿支撑桁架结构3滑移。

本实施例图4中展示的隔水管数量可供钻深约2500米，隔水管1单根长度约22.8米，沿船长方向纵向布置，隔水管堆场横剖面图见图4，堆场布置于左右两舷，本实施例中隔水管1共分7层，每层隔水管1都是由支撑桁架结构3所支撑的(传统的隔水管堆场并无此桁架结构，都是一排排落起来的)，支撑桁架结构3不仅起到支撑作用，还能作为滑移的导轨，具体见下文说明。

船中位置的升降梯52可将隔水管1送至顶部机械手5，通过机械手5抓起隔水管1，待猫道车51从钻台处返回至机械手5下方时，机械手5再将隔水管1放置于猫道车51上，待运送至井架。

隔水管1通过马达4传输动力，向船中滑移到升降梯52处。马达4通过传动轴41向传动铰链42传输动力，使铰链运转。

如图6所示，每层堆场都配备一部马达负责传输动力给铰链42。

隔水管1是通过图7的支撑托架卡在隔水管堆场桁架结构间的，该支撑托架沿隔水管长度方向布置若干个，分别位于图5桁架俯视图的桁架结构横梁处。支撑托架由隔水管的顶部托架11与底部托架13组成。隔水管的顶部托架11与底部托架13宽度不超过600mm，且错开隔水管浮力块范围，以防破坏浮力块。底部托架13底部带有滑轮组15，见图7，可沿桁架结构滑移。有些支撑托架底部带有卡条16，见图8，可被传动齿轮21带动，通过滑轮组15实现滑移。

在图9中可见，(本实例中)每根隔水管沿长度方向布置7个支撑托架组(顶部托架与底部托架为一组)。其中只有2组受铰链牵引。

图9中不受铰链42牵引的隔水管支撑托架如图10所示，底部仅有滑轮组15，限位挡块33控制滑轮以防滑移脱轨。支撑桁架结构底部配有防撞轨道槽34，隔水管顶部托架11上方具有防撞条12。通常隔水管堆放时，每层隔水管均通过重力将重量传递至主船体，所有的重量均是由滑轮组15、防撞轨道槽34及防撞条12共同承受。

图9中受铰链42牵引的隔水管支撑托架如图11所示，图6中的传动铰链42运动时带动铰链传动齿条24旋转，使得传动轴2转动，进而使传动轴齿轮21运动，从而带动图7中的卡条16产生位移，使得隔水管通过滑轮组15滑动。

如图12所示，传动铰链42带动转动轴卡条24进行转动。

图13为马达4通过马达传动轴41转动，从而带动转动铰链42运动，43为定位转动轴。

如图14所示，同一排隔水管的传动齿轮直径不同，靠近升降梯处的齿轮直径减小(如图14中部件23)，在相同铰链转速的情况下，此处的线速度更大，使其能够加速直至登上升降梯。再被升降梯止推块锁死固定。设置尺寸不同的转动轴其目的在于若同层隔水管匀速运动时，第一根隔水管传送至升降梯后，第二根隔水管此时正位于升降梯边缘，升降梯升降运动时，以防处在边缘的隔水管影响升降梯运动，其次也易受船体运动影响而跌落。

传动轴随动齿轮22无任何动力输入，不受铰链控制，目的在于同处不同直径齿轮上方的支撑托架13受到来自与不同齿轮提供的不同速度影响，以防咬坏齿条。

本新型堆场布置中，设置机械手共2个，分别位于隔水管首尾两端，坐落于堆场垂直支架上方。当升降梯达到固定高度后，机械手负责卡住隔水管前后两头，并进行抓起并升高至一定高度，此时猫道车从钻台处滑移回堆场，移至由机械手抬起的隔水管正下方时，机械手下放隔水管至猫道车上，猫道车将此隔水管运至钻台处待连接。当机械手卡住隔水管并进行抬升时，升降梯下移至指定位置，待运送下一根隔水管。由此往复实现隔水管的自动传输功能。

取隔水管时，自上而下取，以防桁架结构受重力影响，卡住下面的托架。收回隔水管时，也应自下而上的存放。