水下射流挖溝機噴沖臂的設計與優化

鄒麗， 金國慶， 孫哲， 徐偉桐， 于游

(1. 大連理工大學 船舶工程學院, 遼寧 大連 116024; 2. 高技術船舶與深海開發裝備協同創新中心, 上海 200240)

為了防止海底管道、電纜等設備受到人為和自然環境損害，提高使用壽命，通常要對此類設備進行海底挖溝埋設。海底挖溝需要考慮海底地形、泥砂屬性、水深和洋流運動等因素的影響。世界發達國家自20世紀初就開始在海底開溝裝備領域進行研究，伴隨深水油氣田開發及材料、機電等技術發展，目前基本形成水力噴射式挖溝機、海底開溝犁、機械式海底開溝機3類挖溝設備[1]。水力噴射挖溝設備通常由施工船舶拖曳，由船上安裝的泵提供動力，高壓噴射臂沖刷海底形成設計要求的溝型，隨著挖溝機前進，預置在海床上的管道依靠自重沉入溝底，溝道兩側堆積的土層在海流作用下或者回填設備的操作下回填到溝內，達到埋管的目的[2]。根據噴射式挖溝機行進方式的不同，其通常分為拖曳式射流挖溝機和自行走式射流挖溝機(如ROV)[3]。海底開溝犁類似田地里的犁[4]，與相應牽引工作船共同完成開溝任務。機械式開溝機是采用簡單的挖掘機械開溝鋪管。后2種設備通常應用于淺水開溝，應用范圍十分有限。海底開溝裝備研制技術被SMD、IHC EB、FET、Saipem-Sonsub、Nexans等公司壟斷。國內在海底開溝設備研制方面發展較晚，目前主要以中海油、華西海工、上海打撈局及中石油管道局的設備為主[5]。國內自主研制的挖溝機仍以噴射式挖溝機為主，結構簡單、效率低、故障率高、作業水深淺等。……