水下探测平台回收打捞装置设计及使用方法研究

易学平

（中国船舶集团公司第七一〇研究所，湖北  宜昌  443003）

摘 要： 锚系平台和坐底平台作为两种最常见的水下探测平台，传统的回收方法安全性差，针对此问题，设计了一种高海况下使用的回收打捞装置，对该装置使用方法和结构特点，主要部件打捞绳，卡环，排绳卷筒和压紧组件等进行了详细介绍。海上现场实际使用表明，该装置在高海况（五级）进行使用，使用效果良好，大大提高了探测平台回收时安全性，而且该装置使用操作方法简单，使用方便，可以为高海况下水下探测平台布放回收提供借鉴。

关键词：水下探测平台；布放回收；回收打捞装置；打捞绳；排绳卷筒

1引 言

随着世界海洋工程的日益发展，越来越多的海洋水下探测平台被广泛使用。锚系平台和坐底平台作为两种最常见的水下探测平台，坐底平台将锚与平台直接固定在一起，平台直接坐在海底，而锚系平台通过锚索将锚与平台连接在一起，系统悬停在海面几十米以下工作，两个平台较少受海而状况的影响，具有隐蔽性高、安全件好的特点，可以实现长期稳定的工作，平台主要利用其上面搭载的多种水文要素传感器，测量波浪、海流、水温和盐度等海洋水文要素。

锚系平台和坐底平台作为两种最常见的水下探测平台，其传统的回收方法是通过释放器甲板控制单元控制释放器放 ，使平台与锚分离，分离后在平台自身正浮力作用下浮出水面，浮出水面后母船上的工作人员发现平台后，母船启动靠近平台，靠近平台后用打捞杆打捞平台上提高固定好的牵引绳 ，将牵引绳固定在船尾固定船桩上，启动母船上的吊车，人工将吊车与平台的吊点相连 ，启动吊车将平台吊上母船甲板，至此回收过程结束。此种回收方法需要人工将吊车与平台吊点相连，此操作在海上实现难度很大，收放需要时间长，而且平台长时间在母船附近，容易与母船发生碰撞，回收安全风险很高，该种回收方式急需改进。

本文就以上问题进行新的回收打捞装置进行设计，结合实际工作经验设计高海况条件下使用的回收打捞装置。该装置直接将打捞绳与探测平台吊点相连，打捞绳直接用来起吊探测平台，回收时不需要捕捉平台，大大增加回收平台的安全性，下面重点对该装置使用方法和结构进行详细介绍。

2回收打捞装置使用方法介绍

回收打捞装置整体通过底板安装在探测平台上，打捞绳位于排绳卷筒下部的一端（排绳起点）由压绳板中部的导槽中引出后穿过探测平台上的导绳环后直接连接探测平台上的吊点，打捞绳的另外一端穿过设置在探测平台上的导绳环后连接打捞浮球（排绳终点），打捞绳通过卡圈固定在探测平台上，打捞浮球通过声学释放器安装固定在探测平台上，如图1所示为回收打捞装置在探测平台上的安装示意图。

1—平台吊点；2—打捞浮球 ；3—导绳环 ；4—探测平台；

5—压绳板 ；6—压绳橡胶；7—排绳卷筒

图1 回收打捞装置在探测平台上的安装示意图

2.1  探测平台布放

 探测平台的布放包括锚和探测平台布放两个过程。锚的布放过程如下：

1）将锚索排放在锚索绞车上；

2）脱钩器固定端与脱钩器固定桩连接固定在船尾后，使脱钩器释放端至船尾舷外，保证脱钩器上的安全销连接可靠，如图2所示A处；

3）将排在锚索绞车上的锚索放出适当长度，同时将放出的锚索端头穿过A型架上的定滑轮，并与锚相应位置连接；

4）启动A型架，将锚升至高于船舷高度后，观察锚索长度，待锚索长度合适后，将A型架携带的锚旋转之船舷外；

5）启动锚索绞车放出锚索，待锚索上的耳环穿过定滑轮后，启动A型架，将A型架旋转之船舷内，调整锚索长度，使锚索上的耳环在甲板内，连接耳环与脱钩器释放端。确认脱钩器上的安全销连接可靠，启动锚索绞车使脱钩器受力，将锚索绞车上的锚索全部放出，至此锚布放过程完成，如图2所示为锚布放状态示意图。

探测平台的布放过程如下：

1）将探测平台布放绳穿过 A型架上的另外一个定滑轮后盘上锚绳绞车，布放绳自由端通过脱钩器与探测平台吊点相连，全部放出的锚索未端与探测平台锚点通过卸扣相连；

2）将探测平台布放绳穿过A型架上的另外一个定滑轮后盘上锚索绞车，布放绳自由端通过脱钩器与探测平台吊点相连，全部放出的锚索未端与探测平台锚点通过卸扣相连；

3）启动A型架，同时启动锚绳绞车放出平台布放绳，将A 型架旋转之船舷外，待探测平台底部贴近水面后，拉动脱钩器使布放绳与探测平台吊点分离，探测平台入水在其自身正浮力作用下浮在水面上；

4）将与探测平台锚点相连的锚索放入水中，待探测平台在水中稳定后，遥控脱钩器使安全索与锚索耳环分离，在锚重力作用下将探测平台带入水中，至此探测平台布放过程完成 ，如图3所示为探测平台布放状态示意图。

 

1—定滑轮；2—A型架；3—探测平台；4—锚索绞车；

5—脱钩器固定桩；6—锚索；7—锚；8—脱钩器；

图2 探测平台锚布放状态示意图                             图3探测平台布放状态示意图

2.2  探测平台回收

探测平台的回收过程如下：

1）释放器甲板控制单元向打捞浮球的声学释放机构发出控制信号并释放打捞浮球，使打捞浮球与探测平台分离，在打捞浮球自身正浮力作用下，打捞绳从放绳机构中放出 ，打捞绳按照绕制的顺序并且在导绳环中心孔的导向下从排绳卷筒中层层释放；

2）打捞浮球打捞到母船甲板上，打捞绳从打捞浮球中抽出，穿过母船A形架上的定滑轮，打捞绳排放在锚索绞车上。打捞浮球浮出水面后，为了便于在海上发现打捞浮球，打捞浮球表面喷涂橘红色反光漆；

3）释放器甲板控制单元释放锚，使锚系与探测平台分离，探测平台在自身正浮力作用下浮出水面，在其上浮过程中，启动锚索绞车回收打捞绳，防止打捞绳与探测平台打搅，回收过程中注意观察打捞绳拉力变化情况 ，防止探测平台由于挂鱼网等原因便打捞绳突然绷断。锚索绞车缓慢回收打捞绳，当打捞绳回收到末端时，母船上操作人员用力将打捞绳从卡环中解脱，打捞绳与探测平台吊点直接连接，确定可靠后，启动A形架，将探测平台逐渐吊离水面，将其吊至甲板指定位置，至此探测平台回收过程完成，如图4所示为探测平台回收状态示意图。

1—探测平台；2—A型架；3—定滑轮；4—打捞绳；5—打捞浮球；6—锚索绞车

图4探测平台回收状态示意图

3 回收打捞装置简介

回收打捞装置主要包括卷筒盖板、打捞绳 、卷筒轴、底板、排绳卷筒和压紧组件等组成，压紧组件主要由标准气缸、压绳板和压紧橡胶等组成，压绳板与压紧橡胶硫化成一体，如图5所示为回收打捞装置结构示意图。打捞绳绕制在卷筒轴的外表面，绕制的顺序都是由下至上分层缠绕，每层的打捞绳处在同一水平高度且由内向外扩展，层与层之间的过渡段打捞绳通过玻璃绳固定，防止打捞绳松动。打捞绳放出时从排绳卷筒从上往下方向逐层放出，打捞绳始终都是在自由状态下放出，不会出现塌陷而且容易放出。

通过专用工装绕制打捞绳（排绳卷筒安装在专用工装上），绕制好的打捞绳连同排绳卷筒从专用工装中取出装入卷筒轴中，卷筒轴的下端垂直固定在底板上，排绳卷筒通过卷筒盖板固定在卷筒轴上，打捞绳位于排绳卷筒上方的一端通过卡环固定在卷筒盖板上表面，保证打捞绳在受到波浪和海流作用下不松动。压紧组件安装在底板上并对绕制好的打捞绳施加恒定的径向压力，保证打捞绳在使用过程中不松动，还可以保证打捞绳顺利放出。

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俯视示意图（去掉打捞绳）

1—气缸卡圈；2 —标准气缸；3 —压绳板；4 —压绳橡胶；5 —卡环；6 —卷筒盖板；

7 —打捞绳；8 —底板；9 —卷筒轴；10—排绳卷筒；11—气缸支撑座

图5回收打捞装置机构示意图

3.1打捞绳

打捞绳采用扁平状结构，其目的是防止层与层之间出现挤入现象，材质为超高分子量聚乙烯纤维 （俗称进口迪尼玛材料）。打捞绳进行浸胶处理，一是增加绳子耐磨性，二是调整绳子软硬程度。其制作过程先将纤维按Z形捻向绕捻成线，然后将数根按S形捻向捻成一股，最后再将三至四根股线按 Z形捻向绕捻成绳，这种制作工艺具有没有扭转（和松散）的缺陷，使用方便，但是打捞绳耐久性差，需要定时更换打捞绳。

3.2 卡环

打捞绳位于排绳卷筒上方的一端（打捞绳排绳终点）通过卡环固定在卷筒盖板上表面，打捞绳位于排绳卷筒下方的一端（打捞绳排绳起点）穿过压绳板中间卡槽后通过卡环固定在探测平台上。卡环的作用是保证打捞绳在水流作用和布放回收时冲击等作用下不至于将打捞绳冲散，另外在打捞浮球正浮力作用下容易将打捞绳脱开，母船上操作人员用力容易将打捞绳末端解脱，卡环脱开力设计为 10kg左右。为了防止卡环损坏打捞绳，卡环采用非金属材料制造，如图6所示为结构示意图。

图6  卡环结构示意图

3.3 排绳卷筒

排绳卷筒采用锥角结构 ，锥角角度大小为2~5度，与纺织卷筒锥角相同，设计锥角目的是方便打捞绳从排绳卷筒中放出。排绳卷筒上部采用圆角过渡 ，圆角半径略大于打捞绳半径 ，其目的是利用圆角防止打捞绳 在第一圈时散开 ，另外圆角也不会影响打捞绳正常放出。为了防止下层打捞绳发生松散，在排绳卷筒下部设计有打捞绳隔板，如图7所示为其结构示意图。

图7  排绳卷筒结构示意图

3.4 压紧组件

压绳组件包括气缸支撑座、气缸卡圈、标准气缸 、压绳板和压绳橡胶，压绳板和压绳橡胶硫化成一体，打捞绳排绳起点从压绳板中间卡槽中穿过，与探测平台吊点直接相连，如图5所示回收装置为其结构示意图。压绳组件的作用是压紧打捞绳，在打捞绳放出时既可以保证打捞绳顺利放出，又可以防止打捞绳在放出的时候散开。气缸支撑座固定连接在底板上，气缸通过气缸卡圈安装在气缸支撑座上，气缸的伸缩轴与硫化在一起的压绳板和压绳橡胶连接成一体，压缩橡胶与打捞绳接触，气缸为两个呈上下平行分布，保证上下位置均压紧打捞绳，通过调整标准气缸压力大小调整压紧力大小，保证打捞绳在使用过程中不松动，还可以保证打捞绳顺利放出。

        不考虑打捞浮球和打捞绳在水中的阻力，仅考虑打捞绳与压绳板，打捞绳与打捞绳之间的摩擦力，如图8所示为其受力分析图。

图8  打捞绳放出受力分析图

打捞绳能够从卷筒放出的条件为：

 +=+=

式中：—绳子与压绳盖之间的摩擦系数，取，—绳子与绳子之间的摩擦系数，取，为了保证打捞绳能够顺利放出，取安全系数，

===212N

压绳采用RS公司标准气缸，气缸行程为125mm，工作压力0.1MPa—1.6MPa，工作介质空气，可以通过调整气缸压力大小调整压紧力大小，保证既能够压紧打捞绳，又可以保证打捞绳顺利放出，取气缸压紧力为200N，每个气缸的压紧力为100N。

4 结束语

 应用该回收打捞装置进行多次高海况下布放和回收水下探测平台，五级海况下均可安全回收水下探测平台，大大增加了高海况下回收时平台安全性，而且使用操作方法简单，使用方便，工作可靠性高，仅需要少量操作人员即可进行安全操作，打捞时间大大缩短，为高海况下布放回收水下探测平台提供了借鉴经验，可以推广到相关水下设备的布放回收。

参考文献

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作者简介：易学平（1986-），男，湖北孝感人，研究生，高级工程师，研究方向：水下特种装备的研究。