深水管道内封堵器锚定机构设计与研究

根据海洋工程中深水应急抢修技术与装备的需要,提出了一种深水管道内封堵器应封堵的方法。首先介绍了国内外海洋工程领域常用的锚定锁紧方式,设计了锚定机构,着重对锚定螺纹牙进行了分析与设计,对螺纹牙进行了校核和ANSYS接触分析,建立了锚定块的单个螺纹牙与管道内壁的接触模型,应用赫兹接触理论和半无限体表面承受法向集中力作用时的理论进行了分析。     

深水管道切割机具承载机构模态分析

机械振动是一种特殊形式的运动,广泛地存在于工程机械的各个领域内,是机械系统不可避免的问题。振动的存在会使机械结构发生大变形而导致疲劳破坏,对机械结构的工作精度、动态品质等都有重要的影响。深管道水切割机具是用于深水管道应急维修的专用设备,而承载机构是组成深水管道切割机具的重要部件。机具在对管道进行切割作业时会由于刚度不足而产生振动,进而导致机具承载机构的疲劳损坏以及刀具的振动损坏。主要针对深水管道切割机具承载机构进行模态研究,提高其设计刚度,为机具动态性能的预估及结构优化设计提供理论依据。     

深水多功能管道维修机具夹紧装置的研制

为了解决深水海域多功能管道维修机具作业时稳定夹紧管道以及刀盘与管道保持同心的技术难题,提出了"双臂"抱紧式自定心管道夹紧装置的设计方案。该方案由两组对称的平行四边形双摇杆机构和摇块机构组成;以运动和传动为约束条件,对夹紧装置几何参数的求解进行了研究,建立了夹持点摩擦力矩与驱动力关联力学模型;以管径介于304.8~457.2 mm的管道为实例,设计制造了夹紧装置及机具,并进行了水下作业ADMAS仿真及陆上切割与坡口试验。结果表明:①油气管道管径越小,夹紧装置摇块机构的传动角越小,液压缸行程和双摇杆机构的传动角越大;②夹紧装置驱动力随油气管道管径的增加而增加,当管径达到457.2 mm时,夹紧装置液压缸驱动力应大于10 219 N;③初始切割管道时,机具将产生微小晃动,使刀具进给量突然增大,此时应采用小进给方式;④陆上试验结果与理论设计和仿真结果的吻合度较高,验证了该方案的合理性。该项成果为相关工程样机的研制奠定了技术基础。     

水下油气设施泄漏救援技术研究

针对海洋石油开采过程中,水下油气设施泄漏事故的应急救援需求,提出了水下井口油气泄漏救援技术的总体方案,并对该方案的核心部分"控油装置"进行了系统研究。为了保证回收效率及回收率,对控油装置扣住漏油点的内部流场进行了流场分析,并对其在海底沉降量进行了数值模拟及理论分析;为确保控油装置结构强度和刚度等适用于下放及控油的工作环境,对控油装置吊装下放过程进行了强度分析。