[发明专利]深海管道位姿精确测量装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种实现深海两管道位姿参数测量的装置。

(二)背景技术

随着世界石油资源的日渐枯竭，石油资源的开发已从陆地转向海洋，从浅海转向深海。我国已经将深海油气开发技术列入“十一五”规划中，并计划开发出具有自主知识产权的3000m水下作业技术及装备。水下回接技术是将新开发的生产管道并入已建的管网，以达到充分利用已建设施。水下回接技术主要包括：管道与平台的连接、管道与管网的连接、管道与立管的连接、管道间的连接等。对两将连接管道进行相对位姿的测量，是回接作业的第一步。回接位置精确测量设备的研制目的是测量水下两管道相对位姿，为深海管道回接作业提供位姿参数。

水下管道位姿精确测量技术主要掌握在国外公司手中，我国的研究很少。国外水下测量系统主要有水声测量系统、潜水员辅助检测绳测量系统和ROV辅助无人绳索测量系统。

(1)水声测量系统主要是依靠工作船和水声设备，利用基线定位技术对水下设备和海床进行水下测量的一种方法。该系统可应用于深水，但系统组成复杂，测量基阵布置要求精度高，作业时间较长。

(2)潜水员辅助检测绳测量系统是利用潜水员水下作业，可视化测量来获得所需海底设备位置参数的一种方法。比如对两个距离较远的管道进行连接时，潜水员采用检测绳连接这两个被测管道，测量出两管道的距离和相对角度参数，然后将这些参数反馈回水上作业船。这种方法20m以内长度误差为+3mm，角度误差为±0.5°。但只能应用在浅水区域，而且作业时间较长。

(3)ROV辅助无人绳索测量系统通过ROV携带测量设备到水下作业区域，将拉绳张紧后测量出所需参数，并最终将测量数据传回给作业船。这种方法在作业范围10m之内长度误差为±50mm，角度误差±1°。优点是不需要潜水员，作业深度大。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能通过ROV辅助操作，测量出两管道相对位姿，以应用于深海管道回接作业的深海管道位姿精确测量装置。

本发明的目的是这样实现的：由对接头1、卡销2、下底板3、正交倾角传感器4、水深传感器5、磁耦合水平角度传感器6、旋转支架7、滑轮箱8、伸出孔9、伸出臂10、ROV携带装置11、上底板12、磁耦合垂直角度传感器13、支架14、检测绳20、绞盘25、磁耦合角度传感器26组成，下底板3、上底板12和支架14联结，构成整个装置的支撑机构；对接头1、卡销2、正交倾角传感器4和水深传感器5安装在下底板3上，滑轮箱8、ROV携带装置11联结安装在上底板12上，旋转支架7和磁耦合水平角度传感器6连接安装在支架14上；旋转支架7的伸出轴与磁耦合水平角度传感器6的伸出轴连接，伸出臂10通过销轴连接在旋转支架7上，磁耦合水平角度传感器6安装在伸出臂10上，磁耦合水平角度传感器6的伸出轴与销轴连接，绞盘25固定在ROV上。

本发明还可以包括：

1、所述的滑轮箱8由两个被动滑轮19、滑轮箱箱体21，压紧轮22组成，滑轮箱箱体21固定在上底板12上，两个被动滑轮19，压紧轮22通过滑轮轴安装在滑轮箱箱体21上，检测绳20从绞盘25上拉出后，绕在压紧轮22的下半周后拉出滑轮箱8，最终从伸出臂10上的伸出孔9中拉出。

2、检测绳20均匀绕在绞盘25上，磁耦合角度传感器26安装在绞盘25的一侧，其伸出轴与绞盘25的转动轴连接，随绞盘伸出轴一起转动。

本装置中所用到的角度传感器6，13利用磁耦合原理，将动密封转化为静密封，大大降低了对装配元件密封性的要求，提高了装置中各元件在深水高压环境下的使用寿命。整个装置简单可靠，ROV执行起来方便，便于操作。对接机构针对水下不同形状的被测设备，只需要采用不同对接平台而不需要更换本装置上的对接机构，增大了装置的使用范围。

本装置测量参数包括两管道间的距离、水平角度和垂直角度，主要运用于深水回接作业。

本发明结构简单可靠，可测量水下1500米两管道间相对位姿，以用于深海管道回接作业。

(四)附图说明

图1是精确测量装置总体结构图；

图2是对接机构的结构示意图；

图3-1是滑轮箱机构，图3-2是图3-1的左视图；

图4是绞盘机构与布线图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：