CN1003781B - 连接于油船使其锚定于油井之上的锚定和输送系统 - Google Patents

Abstract

一种锚定和输送液体和气体介质的系统，它具有一个牢固地连接于油船外壳一端的锚链固定装置，但该装置可绕一立轴旋转，其特征在于，该立轴（３）在油船内，最好在尾舱（２）内伸延，并构成带有锚链固定装置（１）和输送管道（１２）的浮筒（１０）的对称线。

Description

连接于油船使其锚定于油井之上的锚定和输送系统

本发明涉及一种连接于油船使其锚定于油井之上并将来自油井的液体和气体介质输送到该油船的储存舱的锚定和输送系统。

本发明所依据的任务是提供一种锚定和输送系统，它可以用很少的工作和很低的费用大部分在船坞里安装在改装的油船上，从而在锚定时只需做很少的安装工作，并且它维修简单。

为了解决这个任务，提供了一种连接于油船使其锚定于油井之上并将来自油井的液体和气体介质输送到该油船储存舱的锚定和输送系统，该系统包括一个具有柱形上部的浮筒，位于该柱形上部下的锚链固定装置，以及一个通过该柱形上部的输送管道，其中该浮筒在使用时安置在油船外壳一端的井筒内的轴承装置上，从而使其可绕一伸入油船的垂直轴线旋转，该垂直轴线形成该浮筒的对称中心线，改进之处在于，该柱形部分顶端封闭但在其上有一门，在该柱形部分的该顶端和该井筒之间设有空气密封，还设有向通常淹没的浮筒的柱形部分和井筒部分吹送压缩空气的装置，以便工人对轴承装置或输送管道及其连接进部分行检查和维修工作。

在一个实施例中，在该门之下设有一气压闸室使维修人员得以进入该浮筒的该柱形部分。

为通过该门方便地进入该气压闸室提供有入口，并为维修人员提供有栏杆和梯子。

轴承装置最好包括上轴承和下轴承，设于该井筒内位于该井筒和该柱形部分之间。

按照这种布置，该下轴承最好设在该井筒的环形扩大部分内，围绕着该浮筒的该柱形部分。通过该柱形部分上的一个门可接近该轴承。

由于上轴承上的气压密封，井筒和井筒的环形扩大部分可以暴露于压缩空气之下，而海水可以从井筒排出。因此下轴承可以在干燥的条件下进行维修巡视和检查。维修人员为进行维修可通过一个向下的梯子和柱形部分上的一个门，进入位于柱形部分上部的闸室和接近井筒的环状扩大部分。用此法也可接近和检查连接来自海床的输送软管和固定在柱形部分中心的输送管的法兰。输送软管和输送管不用潜水员就可以进行连接。输送管的所谓回转接头位于浮筒柱形部分之上在油船原来的船舵室之内，因此在任何时候都可以接近而且维修简单。

上述锚定和输送液体和气体介质的系统特别适合于改装油船的永久性锚泊。锚定装置利用这种系统结合在船尾上。在一种最佳实施例中垂直轴线大致在已移去的舵柱的中心线的位置上。

浮筒的柱形部分有利地设置在一个三维平台之上，该平面形成锚链装置并携带着锚链，使柱形结构可自由旋转地安装在油船的尾端。

由于目前提出的这种结构，其中油船可以绕一个垂直轴线作自由圆周运动，锚定和输送系统只需要一个主回转轴承和一个回转接头。除了从海床连接到柱形部分内输送管的法兰的输送软管之外，所有在永久性锚泊时所需的软管都可以取消。

锚定系统结合进船尾部分意味着取得了优越的接近该系统的条件并且锚定系统完全不受天气影响。而且，当船只在船尾锚定时是船尾受风，这样位于船尾的客舱就可以不受石油气引起的气味和问题的影响。

整个锚定系统可以在油船入坞改装成储油或生产船时进行安装。因此，在最后锚泊时安装时间就可以很短，因为只需要用船上的装置将锚链拉入。这不用起重船的帮助就能完成。

在一个实施例中伸入三维平台的浮筒柱形部分在径向和轴向上靠上述轴承装置固定。

在另一个实施例中上述轴承装置保证浮筒相对于船的径向和轴向导引并允许浮筒柱形部分在井筒中有轴向运动。但浮筒柱形部分被轴承定心以防止径向运动。柱形部分的轴向运动可以被抑制。

不论浮筒是轴向固定或可以相对于油船作轴向运动，轴承都是用滑动轴承，配合的滑动表面分别由合成材料和不锈钢组成，下轴承直接由自由进入的海水润滑，上轴承则由海水泵供给的海水润滑。

在浮筒柱形部分和船壳的固定井筒之间的海水润滑轴承可以确保轴承免除维修。如果下轴承在船的压载状态下还不时变得干燥，就可以也用海水泵供给海水进行润滑。

通过将本发明的浮筒结合入油船的内部，就可以完全避免大浪负荷对传统长叉臂式浮筒的冲击。因此作用在浮筒的轴承上的力就相应地较低，这就使轴承的尺寸更经济。

如前所述，浮筒的柱形结构可以轴向不能运动，也可以轴向可运动地装在包围它的井筒里。

在前一种情况下，浮筒随着海水引发的船体运动作同样程度的运动。在第二种情况下，作为浮筒锚链装置的潜水三维平台与筒状可轴向自由位移的柱形部分共同运作，该柱形部分按半潜原理如排水体一样突入水面。按照这一方式，浮筒的下潜运动同油船在静水中相对于吃水线的运动或相对于海床的运动相比，可以显著降低。在这方面，合理安排弹簧和缓冲元件可以主动协助原来在任何情况下都以被动形式出现的缓冲作用，并减少撞底的影响。

也可以利用作为海浪运动随动件的浮筒的主动强制潜水运动使浮筒相对于海床保持完全静止。用这个方法可以减少昂贵的锚链和输送软管的磨损，并使磨损只限于浮筒内部输送管的套筒式导向装置的易换密封元件上。

至少浮筒的柱形结构和井筒之间的主轴承分成扇形块，这样单个扇形块可以用船上装置（滑轮组）向外转动，从而可以对轴承的轨道进行检查并在必要时进行更换。为此目的用压缩空气将水从轴承室排出，旋转轴承的旋转功能可以通过在轴承外围固紧螺栓使其锁住。

为了在船坞安装锚定装置和输送系统，要将舵，舵柱，舵机，螺旋浆和油船的一部分外壳除去。然后将加固的井筒结构装在船尾并焊在油船支撑件上。接着将在岸上已完全装好的浮筒结构连同柱状结构在船坞地上直立放置。然后船坞注水，油船浮入至浮筒的上方。固紧在浮筒平台上的提升钢索通过油船的开口将浮筒拉入油船的井筒并固紧，同时将压舱物从其浮标体中放出。为此，下轴承的支持扇形块事先安装在井筒内的圆周空间。转动轴承的扇形块放在圆周空间中备用。在浮筒拉入靠紧下转动轴承的台座以后，安装上轴承。随后将机械设备的部件安装在浮筒上。

为了有利于在船坞对浮筒及其柱形部分的安装，提供有索具。索具的一个端连接油船尾的吊架，另一端连接浮筒的平台。

这时就可以将带有浮筒的油船这一完整的系统拖到锚泊地。

锚链可以用船上的装置（例如在油船船尾的吊杆）将其拉紧。为此目的，通过调整油船在压载状态下的纵倾可以将锚链悬挂系提出水面，这样就可以不进行潜水作业。

以下对只作为例子的本发明实施例结合附图进行进一步详细的描述，附图中：

图1表示根据本发明的锚定和输送系统，该图为通过该系统安装处的油船船尾的纵向截面示意图，

图2为图1所示锚定和输送系统的放大图，

图3表示主轴承移去一个扇形块的图2的锚定和输送系统。

图4表示一种类似图2和图3的轴承装置，但它可以使用轴向可移动的浮筒。

首先参照图1，从图中可以看到经过改装用于储存离岸油井的石油或天然气的油船1船尾的纵向截面。

为了改装成储油船需将船尾2进行修改，去掉船舵组件，装入加强的井筒结构4以适应浮筒10，浮筒10作为锚定和输送系统将油船1锚定于油井处或锚定地，并将来自油井的液体或气体介质通过输送管21输送到油船上或内的储存舱。从图1的示意图可以看出，浮筒10主要包括一个三维平台11，它形成通到海床的锚链17的固定装置。在三维平台11之上是一个垂直的柱形部分13，它安装在油船后部的井筒4内的轴承上（该轴承随后将作详细描述）。按此方式油船处在绕垂轴线3的任何径向位置时，锚链都不扭曲或纠缠。垂直轴线3代表了浮筒10的对称垂直轴线，在本实施例中，它同原来船舵旋转轴的轴线重合。藉此，油船可根据风向，潮水和水流条件自动改变其位置。

参照图2和3，可以清楚看出一种第一实施例的轴承装置。

在图2和3的实施例中，轴承装置包括一个在浮筒10的柱状部分顶部的上轴承5和一个位于靠近柱形部分13下端的油船井筒4内一个安装柱状部分的扩大的环形空间内的下轴承6。在本实施例中轴承5和6设计成使浮筒10和油船1之间可作相对旋转运动但不能作相对轴向运动。如此，浮筒10随油船一起随海浪作上下运动。可以看出，来自油井的输送软管21用法兰与同心地穿过浮筒10柱形部分13的输送管18的座联接。在紧靠浮筒10柱形部分13上端之上装有一个所谓回转接头20，它用来将下输送管18和使来自竖管21的油或气得以导入储存舱的上输送管12连接起来。软管21，下输送管18和上输送管12相对于浮筒10的同心设置保证了油船和柱形部分13之间的相对旋转不会在输送系统上施加任何过分的应力。回转接头20设计成能适应输送管12，18的上和下部之间的相对旋转。

从图3可以看出，下轴承6包括多个单独的精密轴承扇形块8，它们固定在柱形部分13上的两个水平法兰之间。上法兰在此实施例中也是做成扇形块，以便可以挪开，让轴承扇形块8如图3所示的那样用滑轮吊车吊起进行检查和修理。在轴承扇形块8的径向内表面装有弧形的泰福隆（注册商标）或其他合适的轴承材料做成的条，在扇形块的上表面和下表面也装有类似材料的弧形条。轴承扇形块径向表面上的轴承材料弧形条同围着柱形部分13凸缘上形成的环形轴承表面配合。扇形块8上下表面的轴承材料弧形条同两个水平方向的法兰上的轴承表面配合。这些轴承表面可以方便地由不锈钢做成。

为了得以接近轴承扇形块和法兰19，设置了能够向浮筒的柱形部分13和井筒14内相应的环状空间吹入压缩空气的装置。这些装置包括，最重要的是柱形部分13的上端的密封，以及柱形部分13的上端和井筒4上端之间的适当密封。藉此从柱形部分13密封端按箭头所示方向引入的压缩空气就能防止逸出。这一措施使水面从图2所示的自然水平排至图3所示水平。这样就使维修人员得以在柱形部分13内和井筒4下端扩大的环形空间内在干燥的条件下工作。维修人员的通道采用压力闸室7，它设有上门和下门，这样，使用压力闸室时不会导致空气的压力损失和井筒入水。维修人员一进入压力闸室就将上门关闭，再将下门打开就可以通过梯子接近法兰接头19，并通过柱形部分13管状墙上的一个开口去到装有轴承6的环形扩大空间。当检查和维修轴轴承6和法兰接头19时，可以很方便地锁死浮筒10和井筒4的相对位置，使它们之间不能产生相对旋转。这个锁紧可以方便地藉助于放置锁紧螺栓（未示出）。回转接头20的维修可以很容易进行，因为这个回转接头位于浮筒10之上的原来放置驱动船舵的机器的舵室内。

从船的最末端的吊架16悬挂下来的索具15可用来调整锚链17的张紧度，使平台14的负荷平衡。平台14用例如焊接的方法刚性地同柱形部分13固定，并可以本身带有浮室以部分平衡锚链17施加的负荷。平台14的尺寸应做成使其外缘伸出船体水下部分最后端之外，以便使索具15能方便地同锚链17连接。这之所以有用不仅为了拉紧锚链，而且为了开始时将锚链捉住并将其连接于浮筒上。

图4表示另一个实施例，其中轴承5，6的构造允许浮筒10和油船船尾2之间既产生相对旋转又产生相对轴向运动。这样海浪运动引起的油船相对于浮筒的垂直运动可以减少或消除。可以在油船的固定结构和浮筒的适当对应表面之间设置弹簧和缓冲器。本实施例中在来自油井的软管21和通向油船储存舱的输送管之间设置了一个套筒式接头22。这个套筒式接头22也是与垂直旋转轴线3同心，并且必要的话可设计成能同时实现图2和3实施例中回转接头20的功能。

Claims (15)

1、一种锚定和输送系统，连接于油船使其锚定于井口之上，并用于将来自井口的液体和气体介质输送到上述油船的储存舱里，该系统包括一个具有柱形上部的浮筒，该上部带有置于其下的锚链固定装置，还有一个通过该柱形上部的输送管道，其中上述浮筒利用在油船外壳一端的井筒安装在轴承装置上，使其能绕一延伸入油船的垂直轴线旋转，且该垂直轴线形成上述浮筒的对称中心线，其特征在于，上述柱形部分的上端为封闭并有一个门，在上述柱形部分上端和上述井筒之间装有空气密封装置，还有向通常淹没的浮筒柱形部分和井筒部分吹入压缩空气的装置，以便工人对轴承装置或输送管道及其连接部分进行检查和维修工作。

2、根据权利要求1的锚定和输送系统，其特征在于，在上述门的下方装有气压闸室使维修人员得以通过并进入上述浮筒的上述柱形部分内。

3、根据权利要求1或2的锚定和输送系统，其特征在于，设有进入上述气压闸室的通路，并设有维修人员用的栏杆和梯子。

4、根据权利要求1的锚定和输送系统，其特征在于，上述轴承装置包括位于上述井筒部分内在井筒和柱形部分之间的上轴承和下轴承。

5、根据权利要求4的锚定和输送系统，其特征在于，上述下轴承位于上述井筒的环形扩大部分内，围绕着上述浮筒的上述柱形部分，并且上述下轴承可以通过柱形部分上的一个门而接近。

6、根据权利要求1的锚定和输送系统，其特征在于，在上述油船内延伸的垂直轴线大约在已除去的舵柱的中心线的位置。

7、根据权利要求1的锚定和输送系统，其特征在于，浮筒的柱形部分设在一个形成上述锚链固定装置的三维平台上。

8、根据权利要求7的锚定和输送系统，其特征在于，浮筒的柱形部分在径向上和轴向上靠上述轴承装置固定。

9、根据权利要求5的锚定和输送系统，其特征在于，上述轴承装置保证浮筒的柱形部分在井筒内径向和轴向的导向，并允许其作轴向运动。

10、根据权利要求9的锚定和输送系统，其特征在于，柱形结构的轴向运动是受到抑制的。

11、根据权利要求4的锚定和输送系统，其特征在于，上述轴承为滑动轴承，其滑动表面分别由合成材料和不锈钢组成，下轴承直接由自由进入的海水润滑，上轴承由海水泵供应的海水润滑。

12、根据权利要求4的锚定和输送系统，其特征在于，轴承中至少有一个分解成扇形块，以利于修理和更换。

13、根据权利要求1的锚定和输送系统，其特征在于，为在船坞安装带柱形部分的浮筒提供了索具，索具的一端连接油船尾部的吊杆或吊架，另一端连接平台的外周。

14、根据权利要求1的锚定和输送系统，其特征在于，上述浮筒设有可从其内放出压舱物的浮体。

15、根据权利要求1的锚定和输送系统，其特征在于，上述井筒设于油船的船尾。

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