CN100383016C - 停泊、装货和卸货的装置 - Google Patents

Abstract

一种轮船锚定、装货和卸货的装置，包括：固定的内部塔，该内部塔具有牢固固定于海床的下端部，该内部塔从该下端部向上延伸，穿过海水伸到海面上面的上端部，该内部塔在靠近海床的高度具有传送货物和信号的软管和电缆的连续连接装置，该软管和电缆又进一步向上穿过内部塔从其上端伸出；轭架，该轭架的一端可转动地固定于内部塔，该轭架从该端进一步向外延伸，伸到至少一个可镇重的端部，在该镇重物端部配置锚定装置，使轮船被锚定，在该轮船上配置一些装置，将轮船与锚定件以及传输货物和信号的上述软管和电缆连接起来。该锚定装置的突出之处在于它还包括外部塔，该外部塔可转动地固定于该内部塔，该外部塔从固定于内部塔的紧固接头向上在内部塔的外面延伸，伸到内部塔上端部上面的高度，其中可转动的紧固接头位于海面的下面，而且包括轭架的紧固接头，使得外部塔和轭架作一个整体可以在内部塔的上面绕该内部塔自由转动，该内部塔牢固固定于海床；配置在内部塔上端部和外部塔上端部之间的转台，以便在外部塔和内部塔之间用上述软管和电缆可转动传送货物和信号，然后进一步传送到船上。

Description

停泊、装货和卸货的装置

技术领域

本发明涉及用于轮船停泊、装货和卸货的装置。轮船可以是例如FPSO轮船(″Floating Production Storage and Offloading″)，但是也可以是油轮，或者其它类型的船只。货物最好包含碳氢化合物，例如油或者燃气，但也可以是可以通过管子传送的任何流体或者例如粉末货物。本发明具体涉及在浅水区域FPSO轮船的停泊、装货和卸货。

背景技术

为了在浅水区进行船只例如FPSO式轮船的停泊、装货和卸货，已证明很难使锚定链具有充分的松弛度，使得在锚定系统中得到适当的弹力。在锚定停泊系统的弹力太低时，轮船的突然运动可能产生太大的力。停泊的另一个关键因素是要在停泊时获得位置恢复力，使得船只在停泊时可以固定在稳定位置，以便装货和卸货，而不出现太强的力。

常规的具有浮标的单一锚定系统使锚定链或者连接杆连接于固定于海床的底座，对于这种锚定系统已证明位置恢复力是不充分的。

停泊系统和货物与信号的传输系统可以完全浸在水中，但是这样便出现严重问题，因为重要的部件均浸在海水中，这样便显著缩短了寿命，并对修理和维护造成严重问题。

由于上述问题，在浅水区最好采用停泊塔进行停泊、装货和卸货，该停泊塔从海床伸出，伸到海平面以上，可以将船只以充分大的弹性锚定在停泊塔的顶部。

专利US4516942说明了一种停泊塔，该塔从海床的锚定座伸到海面的上面，在锚定塔的顶部装有三轴转动轭架，用于锚定和输送流体与信号。在锚定塔顶部的轭架固定装置使得锚定塔可以承受由锚定力产生的很大冲量，而且锚定塔的结构是强有力的。另外，要锚定在专利US4516942中锚定塔的船只必须具有很强的结构，以便控制所说的力，具体是因为船只的主要结构必须从甲板上面吸收轭架作用的力。在轮船吃水线上面一直到水中最深吃水深度的锚定塔和轭架的体积是很大的，可能有碰撞的危险以及由冰、海流、波浪和风造成的强烈冲击。从上面可以明显看出，专利US4516942的锚定塔具有许多缺点。

本发明的目的是提供一种停泊、装货和卸货的装置，这种装置没有上述专利US4516942锚定塔以及其它有关先有技术的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮船停泊、装货和卸货的装置，包括：固定的内部塔，该内部塔具有牢固固定于海床的下端部，该内部塔从该下端部向上延伸，伸出海面，伸到海面上的上端部，该内部塔在靠近海床的高度具有软管和电缆的直通连接装置，该软管和电缆用于输送货物和信号，该软管和电缆向上穿过内部塔，从其上端伸出；轭架，其一端可转动地固定于该内部塔，由此该轭架进一步向外延伸，伸到至少一个外部镇重端部，该端部上配置锚定件，以使轮船被锚定，在该轮船上配置一些连接器件，将轮船与锚定件以及与上述传送货物和信号的上述软管和电缆连接起来；其特征在于，该装置还包括：外部塔，该外部塔具有固定于内部塔的可转动紧固件，该外部塔从固定于内部塔的可转动紧固件向上延伸到内部塔的外面，伸到高于内部塔上端部的高度，其中可转动紧固件位于海平面的下面，且还包括轭架的紧固件，使得外部塔和轭架作为一个整体可以在内部塔的上面绕该内部塔自由转动，该内部塔固定地锚定在海床上；以及转台，配置在内部塔上端和外部塔上端之间，该转台用于在内部塔和外部塔之间用上述软管和电缆转动传送货物和信号，然后再传送到轮船；其中，所述可转动紧固件设置在靠近海床的深度处，并且所述可转动紧固件包括转盘，外部塔紧固到该转盘上，所述转盘包括突出部，轭架紧固到该突出部上，该突出部的长度和可转动紧固件的位置导致轭架的纵向轴线的延伸穿过海床中的用于典型轮船锚定系泊而装货和卸货的固定锚定件。

按照本发明的停泊、装货和卸货的装置，可以显著减小形成冲量的作用在锚定塔上的作用力，结果，得以确定锚定塔的尺寸和锚定在海床上。在特别优选的实施例中，作用在锚定塔上的锚定力产生的冲量可以为零，该实施例使锚定力的合力位于一条通过海床锚定件的一条直线上。特别是由于将轭架放置在低于轮船最大吃水深度位置，所以本发明的停泊、装货和卸货的装置还可以减小与待锚定船只的碰撞。锚定塔尺寸的减小也降低了由冰、海流、波浪和风引起的冲击。

附图说明

图1为本发明停泊、装货和卸货的装置的侧视图，以及锚定的FPSO船只。

图2为图1的顶视图。

图3为图1所示锚定塔的部分放大图。

图4为停泊、装货和卸货的装置的操作工艺示意图。

具体实施方式

下面参考附图说明具体实施例。在说明中中只考虑典型FPSO船只的停泊、装货或卸货。

图1示出本发明装置的一个实施例以及停泊的FPSO船只，在水深25米的地方示出装置，FPSO船的装货容量约为100万桶(160000m³)。轮船的吃水深度在用镇重物镇重时为8.0m，而装满货时为15.0m，船的长度为265m，宽度为42.5m。这些数字仅用于例示，可以按照要求，换算到其它的尺寸或者轮船。

本发明的装置大多用于20-50m的水深，但是这个范围不是固定的。该装置完全可以利用已经有效证明显示出长寿命而不需要维修的已知部件。另外，设计该装置和所有的重要部件，使得检修很简单，而且可以替换重要部件。对于例示的实施例，设计寿命可以选择为最小15年。

图1示出上述的典型船只FPSO，该船只锚定在本发明的装置上，软管和锚定装置连接于轮船的浮筒上。传送货物的软管包括传送信号的电缆，从轮船上引出，通过弯曲的定位器悬挂线，伸向位于本发明装置外部塔顶端的弯曲截流阀。轮船通过浮标上的具有锚定装置的锚定固定构件连接于轭架的端部，该轭架浸在水中，如图所示，该轭架固定在内部塔上，位于海床上面7.0m的高度。该轮船可以围绕内部塔随轭架、外部塔、锚定装置、软管和电缆一起自由转动。

利用在轭架外杆之间配置的镇重物可以增加锚定装置的位置恢复作用。在例示的实施例中，该镇重物是25m长的直径3m的圆筒，该圆筒分成三个隔间。安装之后，镇重物的中间隔间充满水，而两侧的隔间充满很沉的泥浆，以便适当预拉伸锚定件。

在外部塔的顶端和内部塔的顶端之间配置转台连接件，以便可转动地传送货物和信号。在图1上的所示的转台座位于海平面以上14m的高度。该转台包括生产转台、电力、电信号和光信号的转台以及液压传动装置的转台。所有密封件设计成具有双阻挡层的密封件。还配置用于冲洗房间和转台的惰性气体吹洗装置或者类似的装置，该房间用于压力监测和压力控制。还装有流体和电信号的紧急停机系统。

软管和电缆的数目原则上没有特殊限制。当本文说软管时，可以认为包含刚性管和软管两种管，只是除开外部塔顶部和轮船之间的这一段距离，在这段距离内，软管或者管子必须具有软性，因为它们悬挂成吊挂线，悬挂在海面上。

典型的塔作为例子包括用于两根装原油的12英寸软管或者管子，一根用于喷射水的12英寸软管和一根12英寸的备用管。管子、软管或者电缆的数目类型和尺寸当然可以根据要求改变。如图1所示，而在图3上更清楚示出，锚定塔的内部与大气相通，并且是干的以便人员出入。图1、图2相结合示出轭架和内部塔二者结构。该内部塔牢固固定在海床上。图中示出三个抽吸锚件，形成三角形，各个抽吸锚件之间的距离为15m，各个抽吸锚件其直径为8m，埋入海床8m。作为举例的这种结构可以认为是相当牢固的，可以使特定尺寸的FPSO轮船在恶劣的气候下被动锚定100年，因此轮船可以不用马达。然而如果尺寸是按照作用力确定的，也可以应用其它类型的锚定在海床的锚定件。在安装、由大量麻烦土质条件形成的紧固力以及在使用后的拆除方面最好采用抽吸锚件。抽吸锚件相当容易安装，而且在以后也可以除去。

外部塔以及所有连接设备和轭架可以在所有气候条件下随轮船一起绕牢固锚定于海床的固定内部塔随随风自由转向。

本发明的装置还包括海面以上的设备或者干放置在塔内的设备，这些设备可以容易进入进行检修和维护，上述设备最好是可转动连通流体、信号以及机械传输的已知类型的设备。塔的结构可以干燥放置上述设备，并可以支承货物传送器和信号传送器的连接件。这些传送器悬挂成吊挂线，悬挂在海面上面约20m高度。

按照本发明的装置，锚定力可以经轭架和转动的紧固件传送到海床中，该可转动紧固件在例示的实施例中是转盘。该轭架和外部塔的可转动紧固件是唯一在本发明中没有放置在干燥地方的重要部件。

其中一些部件的某些其它细节是如下：

装有转盘的内部塔是本发明装置的固定部分，并支撑所有上述设备，该转动盘位于固定于海床的紧固锚定件上面。该内部塔吸收在由冰、风、海流、悬挂软管等引起的作用在外部塔上的力，这些力可以从外部塔经轴承沿塔之间的长度传送。该轴承可以设计为具有用耐腐蚀合金包覆的钢作的滑动表面。转盘下面的内部塔下部分的直径按照示出的实施例是3.7m，而内部塔上部分的直径是3.1m。

在外部塔外面的海面高度位置装有破冰装置。

整个锚定装置的拆开工作可以在例如很恶劣的冰冻条件下在48小时内完成。这种装置设计成能够承受100年最坏的冰雪作用。

可以在船和塔构件之间装上人行桥，以便在中等或者较好的气候条件下使用。

转盘使得外部塔用螺栓固定。该转盘具有固定该轭架的突出部。该转盘最好是众所周知的所谓″STL/STP系统″的转盘。该轴承装置包括包围内部塔的主要径向轴承、上部轴向轴承和下部轴向轴承。最好采用型号为Oiles500的自润滑轴承系统，该系统是用聚四氟乙烯润滑的青铜合金轴承，一种长寿命的磷青铜合金轴承，用聚四氟乙烯润滑。该轴承固定于转盘。支承上部轴向轴承的上部轴承环用扇形锁定系统锁定于固定的内部塔，该扇形锁定系统固定在中心转轴的圆形凹槽中。按照SAL系统，这是一种已证明是很好的方案，对于海床转盘得到了很好的结果。

在图4中还示出流体输送系统，图中示出典型的操作工艺示意图。可以明显看出，还配置了铸铁的货物传送管和喷水软管。

因为有抽吸锚件和可以以可控的方式注入空气或加镇重物的大隔间，而且可以在安装塔结构之后安装轭架，所以安装和拆卸相当简单。然后安装管子和软管。可以估计到，在适当充入空气使塔结构浮起来时，为了牵引该搭结构，需要7-8m的水深度。在安装和拆卸时最好采用起重船、潜水船和远距离操作的运载工具。

Claims (5)

1.一种轮船停泊、装货和卸货的装置，包括：

固定的内部塔，该内部塔具有牢固固定于海床的下端部，该内部塔从该下端部向上延伸，伸出海面，伸到海面上的上端部，该内部塔在靠近海床的高度具有软管和电缆的直通连接装置，该软管和电缆用于输送货物和信号，该软管和电缆向上穿过内部塔，从其上端伸出；

轭架，其一端可转动地固定于该内部塔，由此该轭架进一步向外延伸，伸到至少一个外部镇重端部，该端部上配置锚定件，以使轮船被锚定，在该轮船上配置一些连接器件，将轮船与锚定件以及与上述传送货物和信号的上述软管和电缆连接起来；

其特征在于，该装置还包括：

外部塔，该外部塔具有固定于内部塔的可转动紧固件，该外部塔从固定于内部塔的可转动紧固件向上延伸到内部塔的外面，伸到高于内部塔上端部的高度，其中可转动紧固件位于海平面的下面，且还包括轭架的紧固件，使得外部塔和轭架作为一个整体可以在内部塔的上面绕该内部塔自由转动，该内部塔固定地锚定在海床上；以及

转台，配置在内部塔上端和外部塔上端之间，该转台用于在内部塔和外部塔之间用上述软管和电缆转动传送货物和信号，然后再传送到轮船；

其中，所述可转动紧固件设置在靠近海床的深度处，并且所述可转动紧固件包括转盘，外部塔紧固到该转盘上，所述转盘包括突出部，轭架紧固到该突出部上，该突出部的长度和可转动紧固件的位置导致轭架的纵向轴线的延伸穿过海床中的用于典型轮船锚定系泊而装货和卸货的固定锚定件。

2.如权利要求1所述的停泊、装货和卸货的装置，其特征在于，外部塔和轭架的可转动紧固件所处深度比要装货或卸货的轮船的最大吃水深度深，靠近内部塔的下端部，高出海床一小段距离。

3.如权利要求1所述的停泊、装货和卸货的装置，其特征在于，该转盘具有固定的自润滑轴承，该轴承包括主要径向轴承、上部轴向轴承和下部轴向轴承。

4.如权利要求1所述的停泊、装货和卸货的装置，其特征在于，该轭架形成为三角形，该三角形具有固定于内部塔的顶点端部，并具有两个外端，在该两个外端之间配置镇重室，从该两个外端配置锚定件，以使轮船被锚定。

5.如权利要求1所述的停泊、装货和卸货的装置，其特征在于，该转盘可以绕内部塔转动；该轭架用紧固螺栓可转动地固定于上述突出部，该螺栓的纵轴线平行于转盘的平面，并与转盘的转动轴线相切，其中在转盘外面的轭架沿其纵轴线具有绕该纵轴线转动的转动销，使得该轭架可以绕三根轴线转动。

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