1.本发明涉及海底钻探设备领域，尤其涉及一种用于海底管道悬空段的维修支撑夹具。


背景技术：

2.海底管道是通过密闭的管道在海底连续地输送大量油(气)的管道，是海上油(气)田开发生产系统的主要组成部分，也是最快捷、最安全和经济可靠的海上油气运输方式。
3.因海底海流、波浪的冲刷淘蚀，埋设在海床上或布置在管沟中的海底管道经常会出现悬空段。当悬空距离超过临界长度，除了容易引起静态“过弯曲”外，还容易引发垂向和侧向的振动，甚至发生摇绳式的振动，致使管道疲劳失效。现有的修复方法一般是在悬空位置填充砂包、或采用水下钢管桩+悬臂梁支撑，需要动员较多的船舶资源完成这一维修任务。
4.若能在首次潜水员探摸确认管道悬空位置时，直接安装一套简易支撑夹具，就能有效缓解悬空带来的疲劳循环损失，从而可使多处悬跨集中等待统一的打桩支护，节约总的悬空治理费用。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于海底管道悬空段的维修支撑夹具，其具备简易安装以及快速支护等特点，且能够适应不同的悬空高度。
6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
7.一种用于海底管道悬空段的维修支撑夹具，包括：
8.夹持机构，其用于夹持管道悬空段；
9.顶升机构，其被配置为连接在所述夹持机构的底部，用于支撑以及调节所述夹持机构的高度；
10.锁定机构，其用于将所述夹持机构锁定在所需高度的位置。
11.进一步地，所述夹持机构包括上夹持部、下支撑部和卡键，所述上夹持部的一端与所述下支撑部之间铰接连接，所述上夹持部和下支撑部配合形成为一个圆形，所述卡键用于所述上夹持部和下支撑部之间的锁定或解锁。
12.进一步地，所述下支撑部的内壁设有滚轮。
13.进一步地，所述顶升机构包括两个对称设置且分别与所述下支撑部的两端连接的支撑杆组件，所述支撑杆组件包括上支撑杆和下支撑杆，所述上支撑杆的顶部与所述下支撑部之间铰接连接，底部与所述下支撑杆之间螺旋连接，所述锁定机构用于锁定所述支撑杆组件相对于所述下支撑部之间的转动角度。
14.进一步地，所述锁定机构包括棘轮、棘爪和弹簧，所述棘轮固定安装在所述下支撑部上，所述棘爪和弹簧均安装在所述上支撑杆上，所述棘爪的底部与所述上支撑杆之间转动连接，顶部用于与所述棘轮配合，所述弹簧的一端固定在所述上支撑杆上，另一端固定在
所述棘爪上，且所述弹簧始终保持为拉伸状态，所述上支撑杆的顶端与所述棘轮之间通过转轴转动连接。
15.进一步地，所述顶升机构包括底座以及安装在所述底座上的千斤顶，所述千斤顶用于支撑以及调节所述夹持机构的高度。
16.进一步地，所述锁定机构包括支撑柱、套设在所述支撑柱外的套筒以及插销，所述支撑柱固定安装在所述底座上，所述套筒的顶部固定在所述下支撑部上，底部套设在所述支撑柱外，所述支撑柱上沿着高度方向间隔开设有若干个第一插孔，所述套筒上开设有一个与其中一个所述第一插孔对齐的第二插孔，所述插销插设在所述对齐的所述第一插孔和第二插孔内。
17.进一步地，所述顶升机构包括底座、安装在所述底座上的中导轨、位于所述中导轨两侧的侧导轨、固定在所述下支撑部上的中间导套、位于所述中间导套两侧的侧导套以及齿轮齿条传动机构，所述中间导套与所述中间导轨滑动配合，两个所述侧导套分别与两侧的侧导轨滑动配合，所述齿轮齿条传动机构包括小齿轮以及第一直齿条，所述小齿轮与所述中间导套之间通过转动轴转动连接，所述第一直齿条固定安装在所述中间导轨上，所述齿轮与齿条啮合。
18.进一步地，所述锁定机构包括至少一个，所述锁定机构包括固定安装在所述侧导套上的第二直齿条以及固定安装在所述侧导轨上锁定组件，所述锁定组件包括固定安装在所述侧导轨上的安装板以及安装在所述安装板上的卡块、弹簧以及限位柱，所述卡块与所述安装板之间通过连接轴转动连接，所述卡块的一端形成有与所述第二直齿条的齿面滑动配合的斜面，所述弹簧的底部固定安装在所述安装板上，顶部与所述卡块的另一端连接，所述限位柱位于所述卡块的另一端的上方，当所述侧导套向上运动时，所述齿面与所述斜面滑动配合，所述卡块沿所述连接轴逆时针转动，所述限位柱用于限制所述卡块顺时针转动。
19.进一步地，所述第一直齿条为圆柱齿条。
20.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明提供的用于海底管道悬空段的维修支撑夹具能在首次潜水员探摸确认管道悬空位置时，直接安装，且安装简便，能够实现快速支护，有效缓解悬空带来的疲劳循环损失，从而可使多处悬跨集中等待统一的打桩支护，节约总的悬空治理费用。
附图说明
21.图1为本发明提供的用于海底管道悬空段的维修支撑夹具的第一实施例的结构示意图；
22.图2为第一实施例的另一角度的结构示意图；
23.图3为本发明提供的用于海底管道悬空段的维修支撑夹具的第二实施例的结构示意图；
24.图4为本发明提供的用于海底管道悬空段的维修支撑夹具的第三实施例的结构示意图；
25.图5为第三实施例的另一角度的结构示意图；
26.图6为锁定机构的局部放大视图；
27.附图标记：
28.1,2,3-维修支撑夹具、11,21,31-夹持机构、12,22,32-顶升机构、13,23,33-锁定机构、111,211,311-上夹持部、112,212,312-下支撑部、113,313-卡键、121-上支撑杆、122-下支撑杆、123-转轴、131-棘轮、132-棘爪、133-弹簧、14-杆靴、213-橡胶条、214-滚轮、221-底座、222-千斤顶、231-支撑柱、232套筒、233-插孔、321-底座、322-中间导轨、323-侧导轨、324-中间导套、325-侧导套、326-小齿轮、327-第一直齿条、331-安装板、332-卡块、333-弹簧、334-限位柱、335-连接轴、336-斜面、337-第二直齿条。
具体实施方式
29.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。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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。
31.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”、“相连”、“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。
32.本发明提供的用于海底管道悬空段的维修支撑夹具，能在首次潜水员探摸确认管道悬空位置时，直接安装，且安装简便，能够实现快速支护，有效缓解悬空带来的疲劳循环损失，从而可使多处悬跨集中等待统一的打桩支护，节约总的悬空治理费用。
33.实施例1
34.如图1和图2所示，本发明实施例1提供的海底管道悬空段的维修支撑夹具，包括夹持机构11、顶升机构12以及锁定机构13。所述夹持机构11被配置为用于夹持管道悬空段。所述顶升机构12被配置为连接在所述夹持机构11的底部，用于支撑以及调节所述夹持机构11的高度。所述锁定机构13用于将所述夹持机构11锁定在所需高度的位置。
35.所述夹持机构11包括上夹持部111、下支撑部112和卡键113，所述上夹持部111的一端与所述下支撑部112之间铰接连接，所述上夹持部111和下支撑部112之间配合形成为一个圆形，所述卡键113用于所述上夹持部111和下支撑部112之间的锁定或解锁。在对海管道的悬空段进行夹持支撑时，首先通过所述卡键113将所述上夹持部111和下夹持部112之间解锁，打开上夹持部111，再将管道放置于所述下支撑部112内，夹具将管道抱紧后，可通过卡键113将开口扣住，防止夹具上部打开。
36.优选的，所述下支撑部112内还可以设置有滚轮，方便将夹具滑动至目标悬空段位置。所述下支撑部112的内部还可以覆盖有橡胶条，用于在放置管道时，起缓冲的作用，同时
增大夹具与管道之间的接触面积。
37.所述顶升机构12包括两个对称设置且分别与所述下支撑部112的两端连接的支撑杆组件，所述支撑杆组件包括上支撑杆121和下支撑杆122，所述上支撑杆121的顶部与所述下支撑部122之间铰接连接，底部与所述下支撑杆122之间螺旋连接，所述锁定机构13用于锁定所述支撑杆组件相对于所述下支撑部112之间的转动角度。通过调节所述下支撑杆122，可以调节所述支撑杆组件的长度，进而可以调节所述夹具距离海底的高度，以适应不通高度的海底管道悬空段。本发明中通过将所述支撑杆组件设计为与所述下支撑部122之间铰接连接，以及配合所述锁定机构13的作用，可以调节两组所述支撑杆之间的夹角，进而将两个所述支撑杆组件固定在海底，以及将所述海底悬空段支撑起来。
38.具体地，所述锁定机构13包括棘轮131、棘爪132和弹簧133，所述棘轮131固定安装在所述下支撑部122上，所述棘爪132和弹簧133均安装在所述上支撑杆121上，所述棘爪132的底部与所述上支撑杆121之间转动连接，顶部用于与所述棘轮131配合，所述弹簧133的一端固定在所述上支撑杆121上，另一端固定在所述棘爪132上，且所述弹簧133始终保持为拉伸状态，所述上支撑杆121的顶端与所述棘轮131之间通过转轴123转动连接。
39.两个所述支撑杆组件的底部还均设置有杆靴14，所述杆靴14与所述下支撑杆122的底端连接。为了更好将支撑杆组件固定在海底土壤内，两个所述杆靴14相对的一端形成为尖端。所述杆靴14的底部形成为弧形，可以增大支撑杆底部与海底土壤之间的支撑面，提高支撑的可靠性，避免支撑杆在使用过程中插入海底土壤内部，导致支撑失效。
40.当顶升机构12将夹具调整至所需高度后，再通过将两侧的所述支撑杆组件向内侧转动，以使两侧底部的杆靴14插入至海底土壤内，进而将支撑杆的底部进行固定。
41.基于上述实施例1提供的海底管道悬空段的维修支撑夹具的工作原理为：
42.s1、海底管道夹具下放到海底后，可通过卡键113打开夹具上部，夹具将管道抱紧后，可通过卡键113将开口扣住，防止夹具上部打开；
43.s2、通过旋转对支撑杆进行伸长或者缩短两侧的支撑杆组件，对支撑杆的长度进行适当调整。
44.s3、当顶升机构12将夹具调整至所需高度后，再通过将两侧的所述支撑杆组件向内侧转动，以使两侧底部的杆靴14插入至海底土壤内，进而将支撑杆的底部进行固定，由于弹簧113始终处于拉伸状态，可将棘爪132拉住，可保证支撑杆只能单向转动，杆靴14可保证支撑杆底部与海底土壤接触时更容易旋转，并且有更大的支撑面。
45.采用本发明提供的海底管道悬空段的维修支撑夹具能够实现快速支护，有效缓解悬空带来的疲劳循环损失，从而可使多处悬跨集中等待统一的打桩支护，节约总的悬空治理费用。
46.实施例2
47.如图3所示，本发明实施例2提供的用于海底管道悬空段的维护支撑夹具与实施例1的不同在于，本实施例2中的顶升机构包括底座221以及安装在所述底座221上的千斤顶222，所述千斤顶222用于支撑以及调节所述夹持机构21的高度。
48.所述锁定机构23包括支撑柱231、套设在所述支撑柱231外的套筒232以及插销，所述支撑柱231固定安装在所述底座221上，所述套筒232的顶部固定在所述下支撑部212上，底部套设在所述支撑柱231外，所述支撑柱231上沿着高度方向间隔开设有若干个第一插孔
233，所述套筒232上开设有一个与其中一个所述第一插孔对齐的第二插孔，所述插销插设在所述对齐的所述第一插孔233和第二插孔内。
49.基于本发明实施例2提供的海底管道悬空段的维护支撑夹具的工作原理为：
50.s1、海底管道夹具下放到海底后，可通过卡键打开夹具上部，夹具将管道抱紧后，再通过卡键进行锁定，防止夹具上部打开；
51.s2、通过所述千斤顶222以调节夹持机构21至所需高度；
52.s3、小型千斤顶222控制高度后，再向相互对齐的第一插孔和第二插孔中插入插销进而固定支撑柱。下支撑台122上小型滚轮214可方便夹具沿海底管道径向滑动，橡胶条213可增大管道与夹具的接触面积，可起到缓冲作用。
53.实施例3
54.如图4和图5所示，本发明实施例3提供的用于海底管道悬空段的维护支撑夹具与实施例1和实施例2的不同在于，本实施例3中所述顶升机构包括底座321、安装在所述底座321上的中间导轨322、位于所述中间导轨322两侧的侧导轨323、固定在所述下支撑部312上的中间导套324、位于所述中间导套324两侧的侧导套325以及齿轮齿条传动机构，所述中间导套324与所述中间导轨322滑动配合，两个所述侧导套325分别与两侧的侧导轨323滑动配合，所述齿轮齿条传动机构包括小齿轮326以及第一直齿条327，所述小齿轮326与所述中间导套324之间通过转动轴转动连接，所述第一直齿条327固定安装在所述中间导轨324上，所述小齿轮326与第一直齿条327啮合。
55.所述顶升机构32的顶升过程为，通过所述转动轴带动所述小齿轮326转动，由于第一直齿条327是固定在所述底座321上，因此小齿轮326转动时同时沿着所述第一直齿条327向上运动，进而带动所述夹持机构31向上运动，再所述夹持机构31运动到所需高度时，再通过所述锁定机构33将夹具锁定在所需高度位置。
56.如图6所示，所述锁定机构33包括至少一组，所述锁定机构33包括固定安装在所述侧导套325上的第二直齿条337以及固定安装在所述侧导轨323上锁定组件，所述锁定组件包括固定安装在所述侧导轨323上的安装板331以及安装在所述安装板331上的卡块332、弹簧333以及限位柱334，所述卡块332与所述安装板331之间通过连接轴335转动连接，所述卡块332的一端形成有与所述第二直齿条337的齿面滑动配合的斜面，所述弹簧333的底部固定安装在所述安装板331上，顶部与所述卡块332的另一端连接，所述限位柱334位于所述卡块332的另一端的上方，当所述侧导套325向上运动时，所述齿面与所述斜面滑动配合，所述卡块332沿所述连接轴335逆时针转动，所述限位柱334用于限制所述卡块332顺时针转动。
57.基于上述实施例3所述的海底管道悬空段的维修支撑夹具的工作原理为：
58.s1、海底管道夹具下放到海底后，可通过卡键313打开夹具上部，夹具将管道抱紧后，再通过卡键313进行锁定，防止夹具上部打开；
59.s2、通过转动所述小齿轮326，带动所述中间导套324沿着所述中间导轨322向上运动，进而带动两侧的侧导套325以及支撑夹具向上运动，在运动的过程中两侧的第二直齿条337与所述卡块332的斜面滑动接触，且每滑过一个齿，所述卡块332向下压缩弹簧；
60.s3、在当所述夹持机构31上升至所需高度后，通过限位柱334限制所述卡块332顺时针转动，进而将夹持机构31固定在所述高度位置。
61.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。