一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架
阅读说明：本技术 一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架 (Buffer anti-collision telescopic leg type anti-trawling net frame for underwater Christmas tree ) 是由 黄熠 刘书杰 王尔钧 孟文波 张崇 刘和兴 管申 董钊 余意 任冠龙 王莹莹 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架,包括上棱台框架体、下棱台框架体、伸缩腿部机构和缓冲机构；上棱台框架体和下棱台框架体呈上下叠加设置,在下棱台框架体上且沿其棱边设置多个伸缩腿部机构；缓冲机构设置在上棱台框架体和下棱台框架体的交接处；伸缩腿部机构包括外支撑腿、内支撑腿、防沉固定部、伸缩结构和下限位结构；外支撑腿沿下棱台框架体的棱边设置；内支撑腿通过伸缩结构伸缩设置在外支撑腿内；防沉固定部固定设置在内支撑腿的末端,并被配置为紧抓海床泥面并限制伸缩腿部机构在海床泥面的下陷；下限位结构设置在外支撑腿和内支撑腿之间,以将内支撑腿限制于外支撑腿内。(The invention discloses a buffer anti-collision telescopic leg type anti-trawling net frame for an underwater Christmas tree, which comprises an upper prismatic table frame body, a lower prismatic table frame body, a telescopic leg mechanism and a buffer mechanism, wherein the upper prismatic table frame body is provided with a first frame; the upper prismatic table frame body and the lower prismatic table frame body are vertically overlapped, and a plurality of telescopic leg mechanisms are arranged on the lower prismatic table frame body and along the edges of the lower prismatic table frame body; the buffer mechanism is arranged at the joint of the upper terrace frame body and the lower terrace frame body; the telescopic leg mechanism comprises an outer supporting leg, an inner supporting leg, an anti-sinking fixing part, a telescopic structure and a lower limiting structure; the outer supporting legs are arranged along the edges of the lower prismatic table frame body; the inner supporting leg is telescopically arranged in the outer supporting leg through a telescopic structure; the anti-sinking fixing part is fixedly arranged at the tail end of the inner supporting leg and is configured to tightly grab the mud surface of the seabed and limit the sinking of the telescopic leg mechanism on the mud surface of the seabed; the lower limiting structure is arranged between the outer supporting leg and the inner supporting leg so as to limit the inner supporting leg in the outer supporting leg.)
技术领域
本发明涉及一种防拖网框架，特别涉及一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架，属于水下生产设施领域。
背景技术
水下生产系统不论是在开发深水油气田，还是在开发浅水油气田方面都具有明显的优势，现已被广泛应用于水下油气开发领域。水下采油树作为水下生产系统重要的组成部分，是水下生产设施中的一种控制和调节油井生产的关键结构设备。随着海洋渔业捕捞方式及捕捞设备发展迅猛，处于渔业捕捞作业区的水下采油树时刻受到渔网拖挂的威胁，浅水区尤为明显，渔网对水下采油树的拖挂，会对渔业捕捞和水下生产系统造成重大影响；同时，较大型海底生物及海底垃圾会对水下采油树的影响。一旦采油树出现故障，整个生产系统将无法顺利运转。
现有的水下采油树防拖网框架是一个类似梯形棱台的结构，通过借助棱台结构侧面的坡度实现拖网的可滑过功能，让采油树不受渔网拖挂的影响。现有的保护框架仅仅是采用一部分DNV规范进行渔网拖挂保护的设计：具体为针对无法建立海上限制区域以阻止托底渔网捕捞作业进入相关区域的情况下，进行渔网可滑过设计，即使渔网可顺利滑过水下结构物的保护框架，避免渔网对水下结构物造成影响；现有水下采油树防拖网保护框架在其他方面还存在诸多弊端，例如：①未考虑和计算渔网拖板的冲击载荷对水下结构保护框架的影响，②顶部为封闭的平面结构，能够避免掉落物的撞击，但无法避免掉落物的堆积；③顶部受到撞击时承受全部撞击力量；④四个支架腿并无尖端与限位结构，无法起到与海床的固定作用；⑤框架腿部无可折叠或伸缩结构，进行月池下放时所占空间较大；⑥侧面并无ROV机器人进入位置，不便于对采油树的维修或者操作；⑦结构整体无镂空结构，整体偏重。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架，利用该框架不仅可避免渔网对水下采油树等水下结构物造成影响，而且克服现有保护框架存在的弊端。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架，包括上棱台框架体、下棱台框架体、伸缩腿部机构和缓冲机构；所述上棱台框架体和下棱台框架体呈上下叠加设置，在所述下棱台框架体上且沿其棱边设置多个伸缩腿部机构；所述缓冲机构设置在所述上棱台框架体和下棱台框架体的交接处，所述缓冲机构被配置为减缓撞击物对上棱台框架体以及上、下棱台框架体之间的撞击力；
所述伸缩腿部机构包括外支撑腿、内支撑腿、防沉固定部、伸缩结构和下限位结构；所述外支撑腿沿所述下棱台框架体的棱边设置；所述内支撑腿通过所述伸缩结构伸缩设置在所述外支撑腿内；所述防沉固定部固定设置在所述内支撑腿的末端，并被配置为紧抓海床泥面并限制所述伸缩腿部机构在海床泥面的下陷；所述下限位结构设置在所述外支撑腿和内支撑腿之间，以将所述内支撑腿限制于所述外支撑腿内；
所述伸缩结构包括伸缩腔、斜齿、棘爪、弹性件和牵拉件；所述伸缩腔形成于所述外支撑腿内，并贯通所述外支撑腿的末端，若干所述斜齿沿所述内支撑腿的长度方向间隔设置在所述内支撑腿的一侧，且所述斜齿的止回方向为所述内支撑腿伸入所述外支撑腿的方向，所述棘爪能相对于所述伸缩腔侧壁转动并在工作和缩回的两种状态切换，所述棘爪工作时，所述棘爪与斜齿相配合，所述棘爪缩回时，所述棘爪到所述伸缩腔的轴线的最小距离大于所述内支撑腿的外切圆半径，所述弹性件设置在所述棘爪和伸缩腔之间，所述弹性件始终向所述棘爪施加保持工作状态的外力，所述牵拉件的一端连接所述棘爪，所述牵拉件的另一端伸出所述外支撑腿的外部，所述牵拉件能拉动棘爪至缩回状态。
在一些实施例中，在所述伸缩腔的侧壁上设置开口，在所述外支撑腿的外壁且对应所述开口位置设置安装槽，所述棘爪的上端转动设置在所述开口内，所述弹性件设置在所述棘爪的下端和安装槽的侧壁之间，所述牵拉件的另一端自所述开口伸出所述外支撑腿的外部。
在一些实施例中，所述防沉固定部包括固定连接在所述支撑腿末端的固定板，以及凸出设置在所述固定板底面的若干尖端部。
在一些实施例中，所述下限位结构包括限位槽和限位块，所述限位槽与斜齿背向布置地开设在所述内支撑腿的另一侧，所述限位块靠近所述外支撑腿末端地嵌设在所述外支撑腿的侧壁内，且所述限位块滑动配合于所述限位槽内。
在一些实施例中，在所述上棱台框架体和下棱台框架体交接处的四角位置布置四个所述缓冲机构，所述缓冲机构包括第一安装槽、第二安装槽和弹性缓冲件，在所述上棱台框架体的底部四角设置四个第一安装槽，在所述下棱台框架体的顶部四角设置四个第二安装槽，所述第一安装槽和第二安装槽的位置一一对应，所述弹性缓冲件设置在相互对应的所述第一安装槽和第二安装槽内。
在一些实施例中，在所述上棱台框架体和下棱台框架体交接处的四角位置布置四个所述缓冲机构；所述缓冲机构包括弹性缓冲件、第一导向柱、缓冲顶座、缓冲中座、缓冲底座，所述缓冲顶座形成于所述上棱台框架体的底部，所述缓冲底座与所述缓冲顶座位置相应地形成于所述下棱台框架体的顶部，所述缓冲中座布置在所述缓冲顶座和缓冲底座之间，在所述缓冲顶座和缓冲中座、缓冲中座和缓冲底座之间均设置多个弹性缓冲件；在所述缓冲顶座、缓冲中座和缓冲底座之间穿设若干所述第一导向柱，每一所述第一导向柱的上端通过紧固件固定于所述缓冲顶座的顶部，每一所述第一导向柱的下端通过紧固件固定于所述缓冲底座的底部，所述缓冲中座能够沿若干所述第一导向柱上下滑动。
在一些实施例中，在所述上棱台框架体的侧面的下边缘和与之相应的所述下棱台框架体的侧面的上边缘之间间隔活动穿设多个第二导向柱，所述第二导向柱的上端通过紧固件固定于所述上棱台框架体的侧面下边缘上，所述第二导向柱的下端通过紧固件固定于所述下棱台框架体的侧面上边缘上。
在一些实施例中，所述缓冲顶座和缓冲中座之间的弹性缓冲件的个数小于所述缓冲中座和缓冲底座之间的弹性缓冲件的个数。
在一些实施例中，所述上棱台框架体包括第一梯形镂空侧板和顶板，四个所述第一梯形镂空侧板拼接形成中空棱台架，所述中空棱台架与所述下棱台框架体连接；所述顶板设置在所述中空棱台架的顶部，并与所述中空棱台架的上周缘连接，所述顶板的中心开设通孔，所述通孔大小与水下采油树帽大小相适配；
所述下棱台框架体呈四棱台结构，包括构成所述下棱台框架体四侧面的四个第二梯形镂空侧板，每一所述第二梯形镂空侧板与对应侧的所述外支撑腿和上棱台框架体固定连接。
在一些实施例中，在所述上棱台框架体和下棱台框架体之间交接处的四角位置上设置四个吊耳。
本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：本发明提供的缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架，包括上棱台框架体、下棱台框架体、伸缩腿部机构和缓冲机构，伸缩腿部机构包括外支撑腿、内支撑腿、防沉固定部、伸缩结构和下限位结构，内支撑腿通过伸缩结构能够伸出并锁止于外支撑腿的外部或者缩回于外支撑腿部的内部，实现防拖网框架的所占空间大小的调节，便于方便整个防拖网框架结构的下放和固定；缓冲机构能够减缓海浪或其他物体对框架的撞击，减少撞击物对上部保护框架的破坏，亦减小上棱台框架体和下棱台框架体之间的碰撞，延长防拖网框架的使用寿命，同时保护水下采油树的安全；防沉固定部紧抓海床泥面，且不会发生下沉，即增强框架在海底上的附着力，提高整个框架置于海底的稳定性；上棱台框架体为镂空结构，可防止落物的撞击和堆积，上棱台框架体的顶板上留有通孔，可实现不挪动框架便可进行修井；整个框架近乎镂空结构，下放过程中受到水压的影响小。由此，本发明的框架不仅可避免渔网对水下采油树等水下结构物造成影响，持续工作，而且克服现有保护框架存在的弊端，保证整个生产系统的平稳运行。
附图说明
图1是本公开一实施例提供一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架的示意图；
图2是图1的正视图；
图3是图1的俯视图；
图4是本公开一实施例提供一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架中伸缩腿部机构的示意图；
图5是图4中伸缩腿部机构的另一视角下的示意图；
图6是本公开一实施例提供一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架中缓冲机构的局部示意图；
图7是本公开一实施例提供一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架中缓冲机构的剖面示意图；
图8是本公开一实施例提供一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架中另一缓冲机构的示意图；
图9是图8中缓冲机构的另一示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、图4、图5所示，本公开一实施例提供一种缓冲防撞可伸缩腿式水下采油树防拖网框架，包括上棱台框架体1、下棱台框架体2、伸缩腿部机构3和缓冲机构4；上棱台框架体1和下棱台框架体2呈上下叠加设置，在下棱台框架体2上且沿其棱边设置多个伸缩腿部机构3；缓冲机构4设置在上棱台框架体1和下棱台框架体2的交接处；
伸缩腿部机构3包括外支撑腿31、内支撑腿32、防沉固定部33、伸缩结构34和下限位结构35；外支撑腿31沿下棱台框架体2的棱边设置；内支撑腿32通过伸缩结构34伸缩设置在外支撑腿31内；防沉固定部33固定设置在内支撑腿32的末端，并被配置为紧抓海床泥面并限制伸缩腿部机构3在海床泥面的下陷；下限位结构35靠近外支撑腿31的末端设置在外支撑腿31和内支撑腿32之间，以将内支撑腿32限制于外支撑腿31内；
伸缩结构34包括伸缩腔341、斜齿342、棘爪343、弹性件344和牵拉件(图中未示出)；伸缩腔341形成于外支撑腿31内，并贯通外支撑腿31的末端，若干斜齿342沿内支撑腿32的长度方向间隔设置在内支撑腿32的一侧，且斜齿342的止回方向为内支撑腿32伸入外支撑腿31的方向，棘爪343能相对于伸缩腔341侧壁转动并在工作和缩回的两种状态切换，棘爪343工作时，棘爪343与斜齿342相配合，棘爪343缩回时，棘爪343到伸缩腔341的轴线的最小距离大于内支撑腿32的外切圆半径，弹性件344设置在棘爪343和伸缩腔341之间，弹性件344始终向棘爪343施加保持工作状态的外力，牵拉件的一端连接棘爪343，另一端伸出外支撑腿31的外部，牵拉件能拉动棘爪至缩回状态。
缓冲机构4被配置为减缓撞击物对上棱台框架体1以及上、下棱台框架体之间的撞击力，延长框架的使用寿命。
在一些示例中，如图5所示，在伸缩腔341的侧壁上设置开口345，在外支撑腿31的外壁且对应开口345位置设置安装槽346，棘爪343的上端转动设置在开口345内，弹性件344设置在棘爪343的下端和安装槽346的侧壁之间，牵拉件的另一端自开口345伸出外支撑腿31的外部。
在一些示例中，如图2、图5所示，防沉固定部33包括固定连接在支撑腿32末端的固定板331，以及凸出设置在固定板331底面的若干柱形尖端部332，由此，若干柱形尖端部332插置于海床泥面内，固定杆331压在海床泥面上，增大支腿部32与海床泥面的接触面积，使得支腿部32能够紧抓海床泥面，且不会发生下沉，即增强框架在海底上的附着力。
在一些示例中，如图4所示，下限位结构35包括限位槽351和限位块352，限位槽351与斜齿332背向布置地开设在内支撑腿32的另一侧，限位块352靠近外支撑腿31末端地嵌设在其侧壁内，限位块352滑动配合于限位槽351内。由此，当内支撑腿32相对于外支撑腿31向下伸出时，限位块352与限位槽351的滑动配合起到导向作用，限制内支撑腿32相对于外支撑腿31作直线运动，当内支撑腿32向下伸出至下限位置时，限位块352的止挡作用，可防止内支撑腿32意外伸出外支撑腿31，同时斜齿332和棘爪333配合，防止内支撑腿32回缩。
在一些示例中，如图6～7所示，在上棱台框架体1和下棱台框架体2交接处的大致四角位置布置四个缓冲机构4；缓冲机构4包括第一安装槽41、第二安装槽42和弹性缓冲件43，在上棱台框架体1的底部四角设置四个第一安装槽41，在下棱台框架体2的顶部四角设置四个第二安装槽42，第一安装槽41和第二安装槽42的位置一一对应，弹性缓冲件43设置在相互对应的第一安装槽41和第二安装槽42内。
在一些示例中，如图8～9所示，在上棱台框架体1和下棱台框架体2交接处的大致四角位置布置四个缓冲机构4，缓冲机构4包括弹性缓冲件43、第一导向柱44、缓冲顶座45、缓冲中座46、缓冲底座47，缓冲顶座45形成于上棱台框架体1的底部，缓冲底座47与缓冲顶座45位置相应地形成于下棱台框架体2的顶部，缓冲中座46布置在缓冲顶座45和缓冲底座47之间，在缓冲顶座45和缓冲中座46、缓冲中座46和缓冲底座47之间均设置多个弹性缓冲件43；在缓冲顶座45、缓冲中座46和缓冲底座47之间穿设若干第一导向柱44，每一第一导向柱44的上端通过紧固件固定于缓冲顶座45的顶部，每一第一导向柱44的下端通过紧固件固定于缓冲底座47的底部，缓冲中座46能够沿若干第一导向柱44上下滑动。由此，当防拖网框架受到海浪或其他物体的冲击或撞击时，缓冲顶座45和缓冲中座46之间的多个弹性缓冲件43提供第一级缓冲，缓冲中座46和缓冲底座47之间的多个弹性缓冲件43提供第二级缓冲，以吸收撞击物产生的撞击力，进而减少撞击物对上部保护框架的破坏，亦减小上棱台框架体1和下棱台框架体2之间的碰撞，延长防拖网框架的使用寿命，另外，若干第一导向柱44提供上下限位作用，限制上棱台框架体1和下棱台框架体2之间的水平运动，进而起到保护采油树的作用。
在一些示例中，在上棱台框架体1的侧面的下边缘和与之相应的下棱台框架体2的侧面的上边缘之间间隔活动穿设多个第二导向柱48，第二导向柱48的上端通过紧固件固定于上棱台框架体1的侧面下边缘上，第二导向柱48的下端通过紧固件固定于下棱台框架体2的侧面上边缘上，上棱台框架体1和下棱台框架体2之间的若干第二导向柱48起到上下限位作用，进一步限制上棱台框架体1和下棱台框架体2之间的水平运动。
在一些示例中，缓冲顶座45和缓冲中座46之间的弹性缓冲件43的个数小于缓冲中座46和缓冲底座47之间的弹性缓冲件43的个数，例如，缓冲顶座45和缓冲中座46之间均匀设置6个弹性缓冲件43，缓冲中座46和缓冲底座47之间均匀设置10个弹性缓冲件43；缓冲顶座45和缓冲中座46之间的弹性缓冲件43数量少，受撞击易发生形变，可以快速实现缓冲作用，缓冲中座46和缓冲底座47之间的弹性缓冲件43的数量相对较多，不易发生形变，可用来缓冲上层受力，减缓缓冲顶座45和缓冲中座46之间的弹性缓冲件43的回弹，更好地起到缓冲作用。
在一些示例中，弹性缓冲件43采用缓冲弹簧。
在一些示例中，如图2、图3所示，上棱台框架体1包括第一梯形镂空侧板11和顶板12，四个第一梯形镂空侧板11拼接形成中空棱台架，中空棱台架与下棱台框架体1连接；顶板12设置在中空棱台架的顶部，并与中空棱台架的上周缘连接，顶板12的中心开设通孔，通孔大小可设计与水下采油树帽大小相适配，以方便下放修井工具，实现不挪动框架便可进行维修。
在一些示例中，如图3所示，下棱台框架体2呈四棱台结构，包括构成下棱台框架体2四侧面的四个梯形镂空侧板21，每一梯形镂空侧板21与对应侧的外支撑腿31和上棱台框架体1固定连接。
在一些示例中，如图1、图3所示，在上棱台框架体1和下棱台框架体2之间交接处的大致四角位置设置四个吊耳5，吊耳可为圆钢吊耳、钢板吊耳等，以实现通过钢丝缆绳下放框架。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
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