CN1006569B - 卷筒式海底管线连续敷设系统 - Google Patents

Abstract

一个海底管线连续敷设系统中利用两个辊子来弯曲和矫直从卷筒上开卷以后的钢管。有一个支撑杆与上述卷筒的转动轴相铰接，第一连杆和第二连杆在离开上述转动轴一定距离的地方与支撑杆相铰接。在使用过程中，第一个辊子处于钢管从卷筒上离开的离开点对面的位置上。第二个辊子与第一个辊子相距一段距离以便产生适当的过弯，将钢管矫直，在下面一层钢管从卷筒上开卷时，这两个辊子的间距可以保持不变。

Description

本发明是关于海底管线连续敷设的系统，特别是关于成卷钢管的敷设系统，这里配备有在开卷过程中矫直钢管的设备。

海底管线一般都埋设在海底土壤下面以避免强劲的激流和其他可能伤害管线的东西如铁锚或拖引线等把管线弄坏。一般管线是从驳船或其他类型的海船上放到海底的。

管线是以钢管生产长度供应的，这些钢管在水面上连接起来以后再以连续的管线从驳船上放到海底下面去。在形成和敷设连续长管方面一般有两种方法。一种方法是在驳船上把不同长度的钢管焊接起来，接着送到水中。第二种方法是把一定数量的钢管焊接起来并卷到一个大卷筒上。随后把卷筒放到驳船上，将管卷打开沉入海底。在采用这种方法的时候，必须有一个矫直钢管的设备以便消除在钢管卷到管筒上时所产生的弯曲。

为了在管卷敷设系统中消除钢管的弯曲，曾经发明了各种不同的装置。比如，美国专利NO.3，872，680中尼乔森（Nicholson）等人提出了一种五辊矫直装置用来矫直从卷筒上开卷后的钢管。其中有四个辊子是固定不动的，另一个辊子可以移动以便得到适当的过弯。整个设备安装在甲板上并且在安装的位置上要能够使管卷旣可以从上面开卷，也可以从下面开卷。

另外一种在甲板上矫直钢管的设备是美国专利NO.3，855，835中梯斯达里（Tisdale    lll）等人提出的。该专利中所提的系统包括两组辊子安装在船甲板上并且可以相对于管卷进行调整，在开卷过程中给钢管以反向弯曲。

在美国专利NO.4，410，297中，伦恩芝（Lynch）提出一种两辊矫直装置，辊子通过支架与卷筒的转动轴相连，最靠卷筒的辊子安 装在一对转臂上，这两个臂可由线性执行机构来控制，可以按照管径大小不同进行调整，并且可以按照卷筒上不同层的管子进行定位。在这种设备上，每一层管子开卷完了以后都必须进行调整以保持适当的离开角和过弯程度。

在以往的矫直装置中，都需要有一个相当大的拉力将钢管从卷筒上拉出并通过矫直装置。这样就使管线敷设系统的操作过程复杂化，这些管线敷设系统是利用一个水下犂刀装置在海底开沟并在拉力作用下将管线引入沟内。在水下犂刀装置上，移动和矫直管线所需要的力量与在管线中产生适当拉力以形成一个合适的垂直线所需要的力量之间有一个很细致的平衡关系，管线的垂曲线适当就可使管线在碰到海底以前不致在驳船后面拖得太远。在达到这种适当的平衡关系以后，才能得到预期的优点，美国专利NO.4，410，297中所提出的就是这样一种系统。

因此，增加一个矫直海底管线的装置可能是对以往技术（包括美国专利NO.4，410，297在内）的一种改进，在驳船上钢管从卷筒上展开时进行矫直所需要的力量可以减小，同时适应不同尺寸钢管的离开角的调整也较容易。这就是本发明所要提出申请的系统。

本发明是从一个驳船或其他海船上的卷筒上连续敷设海底管线的系统。本系统包括两个矫直辊，在推荐的实施例中，这两个辊子安装在一系列的可以旋转的连杆上，连杆与卷筒相连接，而管子就是从这个卷筒上取下来的。第一个辊子实质上是配置在钢管离开卷筒那一点的对面。第二个辊子距第一个辊子有一个适当的距离，以便产生适当的过弯将管子矫直，使管子以直线形式离开。

当下面一层管子开卷的时候，第一个辊子要向卷筒里面调整一下，以便在离开卷筒的那一点与钢管保持靠近。由于第一个辊子是可以变化位置的，所以第二个辊子也要自动调整以保持适当的过弯程度。

在本发明推荐的实施例中，实现上述这种自动调整是通过把辊子安装在一个连杆上，而连杆与一个支撑杆在卷筒转动轴外侧的一点上相铰接。因此，两个辊子和这个铰接点形成了一个假想三角形的三个角，在使用过程中，这个三角形大体上保持不变。装有辊子的连杆的端部通过一个连接在连杆之间的可调节的拉杆保持一定的关系。连接两个连杆的支撑杆与卷筒转动轴相铰接，这样，在下面一层管子开卷时，那个辊子可以在离开点那里保持与钢管紧靠在一起。

下面参照附图加以说明，图中部件的编号前后是一致的。

图1是安装在管线敷设驳船上的本发明系统的立面图。

图2是本发明推荐实施例的一个侧面图。

图3是本发明推荐实施例的一个端面图。

本发明提供一个从驳船或其他海船上连续敷设海底管线的系统。总的来说，本发明是按海底管线来介绍，但是这一系统也可适用于其他水域的情况，比如在河床和湖底等下面敷设管线。

首先参看图1，按本发明的管线敷设系统用10表示，这套系统安装在驳船12上。管线敷设系统10包括一个大的卷筒14，在推荐的实施例中，这个卷筒安装在驳船12的支架16上。

有一个矫直装置18与卷筒14相连，当管子20从卷筒14上展开时，用这个矫直装置对管子进行过度弯曲，以消除钢管的弯曲。在管子被矫直以后，即从驳船12的船尾22送出去，管子经过一个尾架24，从而可以避免钢管在进入水中时产生弯折。

在多数情况下，海底管线是在拉力下进行敷设的。在这种情况下，要在敷设装置10和尾架24之间配置一个一般常用的拉力装置，如图中23所示，这个装置具有可膨胀的轮胎或车轮外带，用来夹持钢 管将其从卷筒上拉出来并且在钢管上产生一定的拉力以便在海底敷设管线时保持一个合适的垂曲线。

在管线敷设系统中有一台吊车26用来吊运卷筒14。实际上，在驳船12上可以存放几个缠有管子的卷筒。在一个卷筒上的管子开卷完毕以后，可用吊车26将空的卷筒吊走，換上一个满的卷筒，这样，管线敷设工作可以连续进行而不必停工很久。此外，在更換管卷时，这个拉力装置23还可以用来将管子20的一端夹持住。

本发明的管线敷设系统10在图2和图3中表示得更详细一些。卷筒14上有一对轮缘28和30（见图3）相隔一段距离。轮缘用一些幅条34支撑在轴32上，而轴32就是卷筒的转动轴。在轴32与轮缘28和30之间装有托板36由幅条34支撑着。托板36构成支持缠在其上的钢管20的支撑面，而当托板36上缠了一层钢管以后，这一层钢管又构成了下一层钢管的支撑面。

从图3中可以看到，系统10对于垂直卷筒14转动轴的平面是对称的。因此，在下面的说明中，系统10一般是按照图2所示的一侧来介绍，除了特别指出的以外都应认为在系统10的另一侧也有相应的部件。

卷筒14是用支架16安装在驳船的甲板上，支架16又安装在一个滑梁38上面。支架16包括一对立柱40和42，这两个立柱的上端与转动轴32相连接，同时又可以分开。

在立柱42上装有一台液压马达41，在管子20从卷筒上拉出并在管子上产生拉力时，用这台马达来制动卷筒14。液压马达41包括一个小齿轮，它与轮缘28上安装的齿圈29相啮合。

矫直装置18安装在支架16上，可以在管子从卷筒14上开卷时把管子矫直。有一个U形支撑杆44铰接在支架16上并且与转动轴 32在一条线上，U形支撑杆44的一条腿布置在卷筒14的每一侧。因此，U形支撑杆44可以围绕卷筒14回转以便在开卷和矫直过程中调节管子20的离开角。这样，如上面所介绍的那样，管子20可以从卷筒14下面拉出来;在将系统绕垂直中心线回转180°并将矫直装置18抬起以后，就可以使管子20从卷筒14上面拉出。

矫直装置18包括一个内辊子46，辊子的宽度与卷筒14在轮缘28和30之间的宽度相一致。辊子46通过连杆48与支撑杆44相连接。连杆48具有一定形状并且在45与支撑杆44相铰接，这样，辊子46就可以在管子20离开卷筒14的离开点50的对面紧靠在管子20上。当下一层管子20开卷时，辊子46要在轮缘28和30之间向卷筒里面移动，以保持辊子在离开点大体上对面靠在钢管上。在谈到要尽可能地使辊子46靠近管子离开卷筒的离开点的时候，在钢管长度方向大约二倍管径的距离内都应认为是基本上在离开点的对面。

在推荐的实施例中，辊子46向卷筒里面的移动是通过螺旋千斤顶52来实现的，这个螺旋千斤顶与支撑杆44和连杆48相连接。在推荐的实施例中，螺旋千斤顶52是用一个液压传动装置操纵的，并且在操作时保持一定的拉力。当然，这里的传动装置52也可以采用机械或电气传动，也可以采用其他型式的调节杆。

在立柱42和滑梁38之间装有一个导向杆54，在辊子46向里移动时用这个导向杆进行导向。在推荐的实施中，在连杆48的端部装有一个滑块56，在操作过程中，滑块在导向杆54上滑动。

导向杆54在55与立柱42相铰接，并且通过一个U形环58与滑梁38相连接。用一个螺旋千斤顶60把导向杆54的下端和立柱42的下端连接起来。调节螺旋千斤顶60就可以调整导向杆54 相对于支架16的角度，从而调节了管线敷设系统10上管子20的离开角。在推荐的实施例中，螺旋千斤顶60也是液压传动的。

已经证明，在采用第一辊子靠近管子离开卷筒的离开点这种办法以后，把管子20从卷筒14上拉出来以及消除管子弯曲所需要的力量要比以往的系统小。相应地，本实施例可以使矫直管子所需力量与敷设管子的拉力之间的平衡变得容易了。

在连杆64上装有一个用来过弯的外辊子62，连杆64也在45与支撑杆44相铰接。辊子62的宽度也与卷筒14的宽度一致。因此，在管子20开卷时不需要进行辊子的横向调整，不过，为了保护管子20的防锈涂层，在辊子46和62上分别装上一个浮动的导轮47和63（参看图3）。

连杆64通过一个液压操纵的螺旋千斤顶66与连杆48相连接。当螺旋千斤顶66伸长的时候，辊子62相对于辊子46的位置可以抬高。这样就可使矫直装置18适应较大直径的钢管。这样也可以减小作用到管子20上的过弯程度。在使用当中，螺旋千斤顶66在连杆48和64之间保持一定拉力。当然，其他型式的调节杆也可以用在螺旋千斤顶66这里。

本发明的优点之一是，一旦按照钢管直径和过弯程度调整好了辊子46和62的间距以后，旣使辊子46向里移动靠近下一层管子时，这一间距仍然可以保持不变。辊子46和62以及铰接点45形成了一个假想的三角形，在操作过程中，这个三角形最好保持不变。因此，本发明的系统中，当下一层钢管开卷的时候，需要调整的地方要比以往的系统少。

从前面所讲的可以看出，在本发明提供的连续管线敷设系统中，钢管矫直装置容易操作，工作中很少需要调整。在两个辊子之间的间 距一旦确定以后，旣使在下一层钢管开卷的时候，配置关系仍然可以保持不变。

把内辊子布置在管子离开卷筒的离开点对面的位置上就可以使钢管拉出并矫直所需要的力量比以往的系统减小。另外，拉出并矫直钢管所需的力量与敷设海底管线时在管线上产生拉力所需要的力量之间也比较容易平衡。

应该认识到，本发明是按照所推荐的实施例进行说明的，但本发明可以采取其他形式而又不离开本发明的精神实质或必要的特征。比如，矫直装置可以另外布置以便使钢管能从卷筒上面拉出去。此外，第一个辊子（即内辊子）可以用一个向卷筒里面推动的活塞传动，使之靠在钢管上而不采用前面所讲的结构。这样，上面所讲的实施例在各个方面都应该认为是仅仅为了说明而不局限于此。所以本发明的范围将以所附的权利要求内容为准，而不是按前面所讲的内容，同时，所有在权利要求的含义和范围之内的改进或变化均包括在本项目的范围中。

Claims (7)

1、一种海底管线连续敷设系统的钢管矫直设备，包括一个安装在驳船支架上的卷筒，该卷筒可以绕一个轴转动，在卷筒上缠有钢管形成一个钢管支撑面，其特征在于该设备还包括：

一个支撑杆，它的一端与上述转动轴相铰接；

第一辊连杆与上述支撑杆在离开上述转动轴予定的位置上相铰接，上述第一辊连杆上安装着第一个钢管矫直辊；

第二辊连杆与上述支撑杆在上述预定的位置上相铰接，上述第二辊连杆上安装着第二个钢管矫直辊。

2、按照权利要求1所述的设备，其特征在于还包括一个可以调节的杆，该调节杆安装在上述第一辊连杆和第二辊连杆之间。

3、按照权利要求1所述的设备，其特征在于还包括一个装置，这个装置可以使上述第一个辊子在钢管离开点对面的位置上紧靠在钢管上，缠在卷筒上的钢管就是在这个离开点从卷筒的钢管支撑面离开的。

4、按照权利要求3所述的设备，其特征在于使上述第一个辊子保持紧靠在钢管上的上述装置包括一个可以调节的杆，该调节杆连接在上述支撑杆和上述第一辊连杆上，用来将上述第一个辊子拉向上述转动轴。

5、按照权利要求4所述的设备，其特征在于使上述第一个辊子保持紧靠在钢管上的上述装置还包括一个导向杆连接在上述支架上，同时，上述第一辊连杆与上述导向杆相连并且可以在导向杆上滑动。

6、按照权利要求5所述的设备，其特征在于还包括一个装置用来调节上述导向杆以改变上述钢管从上述卷筒上离开时的离开角。

7、按照权利要求1所述的设备，其特征在于还包括一个装置，它可以在操作中保持上述第一个辊子和第二个辊子之间的恒定过弯程度。

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