本發明屬于海洋工程領域，具體涉及了一種海底管道反推式開溝裝置。

背景技術：

1、現有的水下射流式開溝機一般由主體結構、破土系統、排泥系統三部分組成，作業時，開溝機通過水面母船起吊設備下放至海底騎跨在海底管道上，依靠主體結構兩側滑靴支撐在海床上，前端破土系統利用高壓力水流噴沖打散海床土壤，后端的排泥系統采用水舉、氣舉或抽吸泵的方式將土壤泥漿舉升至較高位置利用海流帶走，從而在管道下方形成溝槽，通過水面母船提供的拖曳力向前行進實現連續開溝。

2、現有的射流式開溝機主要存在以下幾個技術特點：一是整體結構尺寸與重量較大，陸地運輸極為不便；二是配套動力單元復雜，通常需要高壓水泵、空氣壓縮機、發電機等設備為開溝機的破土和抽吸系統提供動力，平均消耗功率大，作業成本較高；三是不具備自主推進能力，依賴水面母船懸吊與拖曳前進，水下穩性控制難度較大；四是噴沖臂采用固定式設計，開溝角度與深度無法調節，針對不同海況與地質條件的適應能力較差；五是開溝機排泥系統通常需要將泥漿舉升至水面，對水體污染較大，不利于生態環境保護；六是開溝與回填不同步，成溝后一般需通過自然回於或回填設備等方式實現管溝回填，不僅耗時長、成本高，且未回填期間管線依然存在較大安全風險。

3、基于此，本發明提出了一種結構輕巧、動力源單一、具備自主推進及溝深調節能力、可實現同步開溝回填的一種海底管道反推式開溝裝置。

技術實現思路

1、為了解決現有技術中的上述問題，即現有技術中的開溝機運輸不方便、動力單元復雜、作業成本較高、不具備自主推進能力、無法調節開溝深度和角度等問題，本發明提供了一種海底管道反推式開溝裝置。

2、本發明提供了一種海底管道反推式開溝裝置，該裝置通過供水膠管與水面母船上固定的甲板泵組連接，所述裝置包括本體機構、對中機構、破土機構、溝深調節機構、前置噴沖機構、監測機構和行進機構；

3、所述本體機構與所述供水膠管密封連接并連通；所述對中機構與待填埋的海底管道卡接，所述對中機構與所述本體機構鉸鏈連接，所述對中機構與所述破土機構固定；

4、所述破土機構與所述本體機構密封連接并連通，所述破土機構通過所述甲板泵組提供的高壓射流進行開溝工作；

5、所述溝深調節機構分別與所述對中機構和所述本體機構鉸鏈連接，所述溝深調節機構用于調節所述對中機構的高度，從而調節所述破土機構的高度；

6、所述前置噴沖機構與所述本體機構固定連接并連通，所述前置噴沖機構用于為所述行進機構提供動力；

7、所述監測機構與所述本體機構固定，所述監測機構用于溝型監測和所述裝置的定位；

8、所述行進機構與所述本體機構可拆卸固定連接，所述行進機構用于支撐和行進所述裝置。

9、在一些優選的實施方式中，所述本體機構包括多個無縫焊接的鋼管，所述本體機構中兩側的鋼管為主管路，所述主管路與所述供水膠管密封固定并連通，兩側的主管路之間通過多組支管路固定。

10、在一些優選的實施方式中，所述對中機構包括導向輥輪、導向柱和對中支架；

11、所述導向柱設置在所述海底管道的兩側并于所述海底管道卡接，所述導向柱的一端與所述對中支架固定，所述導向柱的另一端與所述破土機構固定，所述對中支架與所述主管路鉸鏈連接，所述導向柱沿其長度方向軸承設置多組導向輥輪，所述導向輥輪與所述海底管道的外圓周面搭接。

12、在一些優選的實施方式中，所述破土機構包括噴沖臂、噴嘴和伸縮管道；

13、所述噴沖臂與所述主管路通過所述伸縮管道與所述主管路密封連接并連通，所述噴沖臂與所述噴嘴密封固定并連通，所述噴嘴用于開溝作業；

14、所述噴沖臂與所述導向柱的另一端固定。

15、在一些優選的實施方式中，溝深調節機構包括液壓缸、伸縮桿和調節支架；

16、所述液壓缸與所述調節支架鉸鏈連接，所述調節支架與所述主管路固定；

17、所述液壓缸的伸縮桿與所述對中支架鉸鏈連接。

18、在一些優選的實施方式中，所述前置噴沖機構為與所述主管路密封固定并連通的傾斜管路，所述前置噴沖機構上安裝有控制閥，所述控制閥用于調節所述噴嘴的流量和所述裝置的前進速度。

19、在一些優選的實施方式中，所述監測機構為與所述支管路固定的連桿，所述連桿用于安裝傳感器，所述傳感器用于溝型監測和所述裝置的定位。

20、在一些優選的實施方式中，所述行進機構包括支撐輪和支撐連桿，所述支撐連桿的一端與所述主管路固定，所述支撐連桿的另一端與所述支撐輪軸承連接。

21、在一些優選的實施方式中，所述支撐連桿和所述本體機構上均固定至少一個浮力調節機構，所述浮力調節機構用于調整所述裝置的水下負浮力。

22、在一些優選的實施方式中，所述導向輥輪和所述導向柱沿所述海底管道的長度方向設置至少一組。

23、本發明的有益效果：

24、本發明通過設置具備自推進能力、開溝深度可調節、可同步開溝回填功能的水下射流開溝機，有效解決了現有射流式海底開溝機尺寸與質量大、消耗功率高、不具備自推進能力、適應工況能力弱、污染水體、開溝與回填不同步等多項關鍵技術問題。

25、本發明成果的反推式水下射流開溝機采用輕量化設計，減小整體尺寸與質量；通過結構設計與流量匹配，使射流源除去破土功能外，還可提供開溝機水下自主推進所需的動力，開溝機可實現水下自推進，無需母船提供牽引力；噴沖臂可進行縱向深度與角度調節，以適應不同作業工況與地質條件，破土系統可將前端打散的海床土壤推送至后方管溝，實現邊開溝邊回填功能；破土強度可達50kpa，單次最大挖深為2m，最大作業行進速度可達300m/h,有效滿足淺近海域淺埋深海底管線高效率、低成本的開溝回填工程需求。

技術特征：

1.一種海底管道反推式開溝裝置，該裝置(2)通過供水膠管(6)與水面母船(1)上固定的甲板泵組(4)連接，其特征在于，所述裝置(2)包括本體機構(21)、對中機構(22)、破土機構(23)、溝深調節機構(24)、前置噴沖機構(25)、監測機構(26)和行進機構(27)；

2.根據權利要求1所述的一種海底管道反推式開溝裝置，其特征在于，所述本體機構(21)包括多個無縫焊接的鋼管，所述本體機構(21)中兩側的鋼管為主管路(211)，所述主管路(211)與所述供水膠管(6)密封固定并連通，兩側的主管路(211)之間通過多組支管路(212)固定。

3.根據權利要求2所述的一種海底管道反推式開溝裝置，其特征在于，所述對中機構(22)包括導向輥輪(221)、導向柱(222)和對中支架(223)；

4.根據權利要求3所述的一種海底管道反推式開溝裝置，其特征在于，所述破土機構(23)包括噴沖臂(231)、噴嘴(232)和伸縮管道(233)；

5.根據權利要求4所述的一種海底管道反推式開溝裝置，其特征在于，溝深調節機構(24)包括液壓缸(241)、伸縮桿(242)和調節支架(243)；

6.根據權利要求5所述的一種海底管道反推式開溝裝置，其特征在于，所述前置噴沖機構(25)為與所述主管路(211)密封固定并連通的傾斜管路，所述前置噴沖機構(25)上安裝有控制閥(251)，所述控制閥(251)用于調節所述噴嘴(232)的流量和所述裝置(2)的前進速度。

7.根據權利要求6所述的一種海底管道反推式開溝裝置，其特征在于，所述監測機構(26)為與所述支管路(212)固定的連桿，所述連桿用于安裝傳感器，所述傳感器用于溝型監測和所述裝置(2)的定位。

8.根據權利要求7所述的一種海底管道反推式開溝裝置，其特征在于，所述行進機構(27)包括支撐輪(271)和支撐連桿(272)，所述支撐連桿(272)的一端與所述主管路(211)固定，所述支撐連桿(272)的另一端與所述支撐輪(271)軸承連接。

9.根據權利要求8所述的一種海底管道反推式開溝裝置，其特征在于，所述支撐連桿(272)和所述本體機構(21)上均固定至少一個浮力調節機構(28)，所述浮力調節機構(28)用于調整所述裝置(2)的水下負浮力。

10.根據權利要求9所述的一種海底管道反推式開溝裝置，其特征在于，所述導向輥輪(221)和所述導向柱(222)沿所述海底管道(3)的長度方向設置至少一組。

技術總結
本發明屬于海洋工程領域，具體涉及了一種海底管道反推式開溝裝置。旨在解決現有技術中的開溝機運輸不方便、動力單元復雜、作業成本較高、無法調節開溝深度和角度的問題。本發明包括：本體機構、對中機構、破土機構、溝深調節機構、前置噴沖機構、監測機構和行進機構；本體機構與供水膠管密封連接并連通；對中機構與待填埋的海底管道卡接，破土機構與本體機構密封連接并連通，溝深調節機構分別與對中機構和本體機構鉸鏈連接，前置噴沖機構與本體機構固定連接并連通，監測機構與本體機構固定，行進機構與本體機構可拆卸固定連接。本發明可實現水下自推進，無需母船提供牽引力；噴沖臂可進行縱向深度與角度調節，以適應不同作業工況與地質條件。

技術研發人員：朱言順,汪燦,段國偉,黃誠,路小林,劉憑正
受保護的技術使用者：中國石油管道局工程有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24