一种长距离沙洲段的预铺锚缆辅助行船方法及系统组成与流程

本发明涉及海底电缆铺设技术领域，尤其是一种长距离沙洲段的预铺锚缆辅助行船方法及系统组成。

背景技术：

海底电缆是连通海上设施和陆地设施之间的重要电力传输和信号传输设施。随着海底电缆的直径增大，长距离海底电缆海上铺设施工的难度越来越大。因此需要根据海缆铺设施工环境条件，尤其是水深条件，因地制宜的选用适当的施工方法。

对于以高潮时有水、低潮时露滩为特征的长距离沙洲段，有两种备选的海缆铺设施工方法：第一种是利用高潮时段使用如锚艇之类的小船帮拖铺缆船行船，同时边铺边埋电缆；第二种是同时递交的专利申请《一种长距离沙洲段海缆铺设的铺缆船甲板布置及施工方法》所述的利用低潮露滩时起抛锚，利用高潮有水时绞缆行船，同时边铺边埋电缆。

对于第一种方法，由于如锚艇之类的小船同时提供铺缆船前进动力和控向动力，受沙洲区域水深条件所限，满足行船条件的小船吃水小、提供的动力有限，因此小船在海况较差的情况下动力明显不足，导致帮拖铺缆船时行船速度慢、铺缆效率较低。尤其是铺缆船在横风、横浪时，实际铺缆路由偏离电缆设计路由的可能性较大。

对于第二种方法，由于每次起抛锚时施放的锚缆长度有限，通常不大于500m，因此每次高潮时铺缆船行船的距离较短，通常不大于350m，因此铺缆船行船铺缆效率较低。

综上所述，无论是第一种方法还是第二种方法，均存在行船铺缆的效率较低、施工周期较长的问题。长距离沙洲段海缆铺设施工，通常只有大潮汛的3-5天高潮时的水深条件，才满足行船要求。若不能在水深满足行船要求的3-5天内顺利通过沙洲段，完成电缆铺设施工，铺缆船将只能坐滩等待近半个月后的下一个大潮汛。待机期间的船舶安全、电缆安全将存在严重隐患。

因此提高铺缆船行船铺缆效率，缩短施工周期，确保在一个大潮汛期间完成穿越长距离沙洲段海缆铺设施工，是业界亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了提高长距离沙洲段海缆铺设的行船铺缆效率，确保在一个大潮汛期间完成穿越长距离沙洲段海缆铺设施工，本发明提出一种长距离沙洲段的预铺锚缆辅助行船方法及系统组成。

作为第一方面，本发明提出一种长距离沙洲段的预铺锚缆辅助行船方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在跨越沙洲区域的电缆设计路由两侧预先布设两条预铺锚缆；

2)在铺缆船上预先布置安装两台绞磨机；

3)在大潮汛到来之前，铺缆船行船至预铺锚缆始端位置，打捞预铺锚缆的始端到铺缆船甲板，并接入绞磨机；

4)在涨潮至水深条件满足行船要求时，启动绞磨机绞缆，铺缆船持续沿着电缆设计路由行船，同时边铺边埋电缆；

5)在落潮至水深条件不满足行船要求时，停止绞缆，铺缆船坐滩，等待下一次涨潮；

6)按照4、5步骤循环，在大潮汛期间，铺缆船利用高潮穿越长距离沙洲段铺缆施工完毕。

所述两台绞磨机，对于舷侧出缆的铺缆船，安装在铺缆船前进方向的船舷甲板上。

所述两台绞磨机，对于船艉出缆的铺缆船，安装在船头甲板上，并对称布置。

所述两条预铺锚缆的长度均足以穿越沙洲区域。

所述两条预铺锚缆平行于电缆设计路由，并保持100m-250m的距离。

所述两条预铺锚缆接近始端的间距逐步变小，直到两条预铺锚缆始端的间距与铺缆船上两台绞磨机的间距大致相同。

作为第二方面，本发明提出一种长距离沙洲段的预铺锚缆系统组成，包括船锚、一端与船锚通过锚卸扣连接的锚缆，其特征在于，锚缆包括若干段第一钢丝绳索具、连接相邻两段第一钢丝绳索具的卸扣转环。

所述锚缆的另一端与一条第二钢丝绳索具的一端通过普通卸扣连接。

所述第二钢丝绳索具的另一端与一个浮球组用尼龙绳连接。

所述第二钢丝绳索具的长度不小于高潮时水深与铺缆船干舷高度的总和，并留有适当余量。

所述锚卸扣上连接一条锚头缆的一端；所述锚头缆的另一端与一个浮球组用尼龙绳连接。

所述卸扣转环的位置附近用尼龙绳连接一个浮球；所述浮球上拴一个警示灯。

所述尼龙绳的连接长度按满足最高水位时浮球浮出水面三分之二体积以上确定。

所述浮球组由不少于两个浮球组成，各浮球分别涂上不同的颜色；所述浮球组上拴一个警示灯。

作为第三方面，本发明提出一种长距离沙洲段的预铺锚缆布设施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)装船运输：在码头将包括船锚、第一钢丝绳索具、浮球组、浮球在内的预铺锚缆的各部分组件装载在起重船甲板上；第二挖掘机上船；然后起重船运输到海上安装位置附近；其中每条第一钢丝绳索具卷在一个滚筒，便于吊装、运输，及现场布设；

2)起重船坐滩：起重船利用高潮时航行到电缆设计路由跨越沙洲段附近位置抛锚就位；落潮后，起重船坐滩；

3)第二挖掘机下船：退潮露滩后，起重船吊机辅助下吊装搭设爬梯结构，第二挖掘机沿着爬梯结构下船；

4)吊装船锚就位：起重船将船锚吊至起重船以外，由第二挖掘机吊起船锚，在gps导航指引下运送到预铺锚缆的锚位，并放置在滩涂泥面上；

5)第一钢丝绳索具布设：第二挖掘机回到起重船附近，将起重船吊下来的卷有第一钢丝绳索具的一个滚筒吊装到锚位附近；将第一钢丝绳索具的一端与船锚用锚卸扣连接；第二挖掘机吊着滚筒沿着预铺锚缆设计布设轨迹行驶，同时随着滚筒的转动布设第一钢丝绳索具，直到这段第一钢丝绳索具全部脱离滚筒；按照以上方法在布设第二段第一钢丝绳索具，并且将第二段第一钢丝绳索具和第一段第一钢丝绳索具用卸扣转环连接；按以上方法，直到整条预铺锚缆的各段第一钢丝绳索具全部布设连接完毕；

6)附件连接：在第二挖掘机辅助下，分别连接锚头缆、第二钢丝绳索具；然后在相应的位置用尼龙绳连接浮球、浮球组，连接警示灯；

7)起重船撤离：当两条预铺锚缆全部布设完毕后，第二挖掘机回到起重船上；起重船在涨水后高潮时离开沙洲区域，返回码头。

以上4-6步骤，在低潮露滩时进行；涨潮前第二挖掘机撤回起重船待命；再次低潮露滩后下船继续施工。

本发明的有益效果是：预铺锚缆布设可在电缆海上铺设施工前进行，不占用主作业时间；当铺缆船穿越沙洲段时，依靠绞磨机绞预铺锚缆提供铺缆船的前进动力，因此在一个高潮期间水深满足行船要求的条件下，可以不间断行船，达到最大限度的提高铺缆效率的目的；从而确保一次大潮汛铺缆船能够穿越沙洲段完成电缆铺设施工。

附图说明

以下结合附图及具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明实施例一的平面布置图；

图2为实施例一的船舷出缆铺缆船布置图；

图3为本发明实施例二的平面布置图；

图4为实施例二的船艉出缆铺缆船布置图；

图5为预铺锚缆组成连接示意图；

图6为起重船装船布置图；

图7为起重船抛锚就位示意图；

图8为第二挖掘机下船示意图；

图9为第二挖掘机运送船锚示意图；

图10为第二挖掘机布设主钢丝绳示意图。

其中：1-电缆设计路由；2-预铺锚缆；3-铺缆船；4-绞磨机；5-沙洲区域；6-主流向；7-电缆；8-小船；9-起重船；21-船锚；22-锚卸扣；23-锚缆；31-电动储缆盘；32-铺缆作业线；33-埋设犁；34-右舷锚缆；35-第一挖掘机；91-第二挖掘机；92-爬梯结构；231-第一钢丝绳索具；232-卸扣转环；233-第二钢丝绳索具；234-普通卸扣；235-浮球组；236-浮球；237-锚头缆；238-尼龙绳；239-警示灯；2311-滚筒。

具体实施方式

如图1、图3，一种长距离沙洲段的预铺锚缆2辅助行船方法，包括如下步骤：

1)在跨越沙洲区域5的电缆设计路由1两侧预先布设两条预铺锚缆2。

2)在铺缆船3上预先布置安装两台绞磨机4。

3)在大潮汛到来之前，铺缆船3行船至预铺锚缆2始端位置时，打捞预铺锚缆2的始端到铺缆船3甲板，并接入绞磨机4。

4)在涨潮至水深条件满足行船要求时，启动绞磨机4绞缆，铺缆船3持续沿着电缆设计路1由行船，同时边铺边埋电缆。

5)在落潮至水深条件不满足行船要求时，停止绞缆，铺缆船坐滩，等待下一次涨潮。

6)按照4、5步骤循环，在大潮汛期间，铺缆船3利用高潮穿越长距离沙洲区域5铺缆施工完毕。

所述预铺锚缆2，其长度足以穿越沙洲区域5，两条预铺锚缆2平行于电缆设计路由1，并保持100m的距离。

所述两条预铺锚缆2接近始端的间距逐步变小，直到两条预铺锚缆2始端的间距与铺缆船3上两台绞磨机4的间距大致相同。

如图1、图2，实施例一：对于施工海域主流向6基本垂直于电缆设计路由1的情况，宜采用船舷出缆的铺缆船3。两台绞磨机4安装在铺缆船3左舷甲板上，来自电动储缆盘31的电缆7通过铺缆作业线32从右舷出缆，通过埋设犁33铺埋在海底以下。预铺锚缆2通过绞磨机4绞缆提供铺缆船3行船的持续动力，铺缆船3两条右舷锚缆34控制铺缆船3不过度偏离电缆设计路由1。右舷锚缆34的起抛锚在低潮露滩时由第一挖掘机35下船实施。

铺缆船3船体大致顺流向，受流力较小，并由右舷锚缆34克服；铺缆船3行船依靠跨越沙洲区域5的预铺锚缆2提供动力，因此可充分利用高潮时满足行船水深条件的时间，电缆7铺埋的效率大幅度提高。

如图3、图4，实施例二：对于施工海域主流向6基本与电缆设计路由1走向一致的情况，宜采用船艉出缆的铺缆船3。两台绞磨机4安装在铺缆船3船头甲板上，并对称布置。来自电动储缆盘31的电缆7通过铺缆作业线32从船艉出缆，通过埋设犁33铺埋在海底以下。预铺锚缆2通过绞磨机4绞缆提供铺缆船3行船的持续动力，铺缆船3两舷各有一条小船8控制铺缆船3不过度偏离电缆设计路由1。

铺缆船3船体大致顺流向，受流力较小，并由两条小船8克服；铺缆船3行船依靠跨越沙洲区域5的预铺锚缆2提供动力，因此可充分利用高潮时满足行船水深条件的时间，电缆7铺埋的效率大幅度提高。

如图5，一种长距离沙洲段的预铺锚缆系统组成，包括船锚21、一端与船锚21通过锚卸扣22连接的锚缆23，其特征在于，锚缆23包括若干条第一钢丝绳索具231、连接相邻两条第一钢丝绳索具231的卸扣转环232。

每条第一钢丝绳索具231缠绕在滚筒2311上，重量适当，便于使用第二挖掘机91吊运和第一钢丝绳索具231牵拉施放；使用卸扣转环232连接两条第一钢丝绳索具231，有利于在第一钢丝绳索具231牵拉施放的时候扭力得到释放。

所述锚缆23的另一端与一条第二钢丝绳索具233的一端通过普通卸扣234连接。所述第二钢丝绳索具233的另一端与一个浮球组235用尼龙绳238连接。所述第二钢丝绳索具233的长度不小于高潮时水深与铺缆船3干舷高度的总和，并留有适当余量。

所述锚卸扣22上连接一条锚头缆237的一端；所述锚头缆237的另一端与一个浮球组235用尼龙绳连接238。所述卸扣转环232的位置附近用尼龙绳238连接一个浮球236；所述浮球236上拴一个警示灯239。所述尼龙绳238的连接长度按满足最高水位时浮球236或浮球组235浮出水面三分之二体积以上确定。所述浮球组235由不少于两个浮球组成，各浮球分别涂上不同的颜色；所述浮球组235上拴一个警示灯239。

浮球236、浮球组235在白天标识预铺锚缆2的位置，其上安装的警示灯239在夜间标识预铺锚缆2的位置，便于过往船舶观察和避让。

如图6-图10，本发明提出一种长距离沙洲段的预铺锚缆2布设施工方法，包括如下步骤：

1)装船运输：在码头将包括船锚21、第一钢丝绳索具231、浮球组235、浮球236在内的预铺锚缆2的各部分组件全部装载在起重船9甲板上，第二挖掘机91上船，然后起重船9运输到海上安装位置附近；其中每条第一钢丝绳索具231卷在一个滚筒2311，便于吊装、运输，及现场布设；

2)起重船9坐滩：起重船9利用高潮时航行到电缆设计路由1跨越沙洲区域5附近位置抛锚就位；低潮后，起重船9坐滩；

3)第二挖掘机91下船：退潮露滩后，起重船9的吊机辅助下吊装搭设爬梯结构92，第二挖掘机91沿着爬梯结构92下船；

4)吊装船锚21就位：起重船9将船锚21吊至起重船9以外，由第二挖掘机91吊起船锚21，在gps导航指引下运送到预铺锚缆2的锚位，并放置在滩涂泥面上；

5)第一钢丝绳索具231布设：第二挖掘机91回到起重船9附近，将起重船9吊下来的卷有第一钢丝绳索具231的一个滚筒2311吊装到锚位附近；将第一钢丝绳索具231的一端与船锚21用锚卸扣22连接；第二挖掘机91吊着滚筒2311沿着预铺锚缆2设计布设轨迹行驶，同时随着滚筒2311的转动布设第一钢丝绳索具231，直到这段第一钢丝绳索具231全部脱离滚筒2311；按照以上方法在布设第二段第一钢丝绳索具231，并且将第二段第一钢丝绳索具231和第一段第一钢丝绳索具231用卸扣转环232连接；按以上方法，直到整条预铺锚缆2的各段第一钢丝绳索具231全部布设连接完毕；

6)附件连接：在第二挖掘机91辅助下，分别连接锚头缆237、第二钢丝绳索具233；然后在相应的位置用尼龙绳238连接浮球236、浮球组235，连接警示灯239；

7)起重船9撤离：当两条预铺锚缆2全部布设完毕后，第二挖掘机91回到起重船9上；起重船9在涨水后高潮时离开沙洲区域5，返回码头。

以上4-6步骤，在低潮露滩时进行；涨潮前第二挖掘机91撤回起重船9待命；再次低潮露滩后下船继续施工。