CN1006875B

CN1006875B - 张力锚具用可逆机械式联接器

Info

Publication number: CN1006875B
Application number: CN 85106062
Authority: CN
Inventors: 阿波劳尼奥·迪·米奥; 罗伯托·布兰迪
Original assignee: Agip SpA
Current assignee: Agip SpA
Priority date: 1985-08-10
Filing date: 1985-08-10
Publication date: 1990-02-21
Also published as: CN85106062A

Abstract

本发明涉及一种用于张力锚具的可逆机械式联接器，它包括一个基座和一个圆柱形本体，本体的下端有一个圆锥形扩展部，可以使一组环绕着一个下联接圆环铰支的夹紧杠杆径向扩张，该圆环被一组动力油缸控制做与本体同心的轴向运动，夹紧杠杆在弹簧作用下始终与所述本体保持接触，在其展开位置杠杆与基座上的圆锥面接触。在本体的上半部分还有一组垂直导轨，为一组环绕着一个上联接圆环铰支的楔块导向，该上联接圆环被另一组动力油缸控制做与本体同轴的轴向运动。

Description

本发明涉及一种新的可逆机械式联接器，它用于从结构上把带有张力锚具的海上平台的管状锚具联接到位于海底的基础上，这种平台叫做TLP，即“张力腿平台”（Tension Leg Platform）。

已经知道，这种海上平台是利用一组张力管状锚具锚定于海底，这些锚具利用可松开的机械式联接器与海底基础从结构上联接，联接器在海底基础上的对应基座内分别夹紧。

目前现有技术中所知的几种用于将海上平台的张力锚具联接到海底基础的可逆机械式联接器都不能释放锚管所承受的弯曲应力，为了补偿弯曲力矩，必须在锚具和联接器之间设一个球形连接，但是在深度较大的情况下这样的装置有许多固有的缺点。

美国专利US4，359，960公开了一种可松卸海用绳索连接器。它包括一个具有一分段弹簧夹套的绳索。该夹套可膨胀以便在锚定腔室内夹紧。

美国专利US4，491，439公开了一种活塞传动榫舌的夹紧机构，它利用止动装置与海底基座啮合。

美国专利US4，459，933公开了另一同类型的装置。它包括锚定仓室和一个可松卸的部件。该部件可控制地与锚定仓室啮合和脱开。

英国专利GB2，085，385、美国专利4，432，670和欧洲专利85154A1公开了与上述类型有关的装置。但在膨胀构件和锚定仓室或类似构件之间附加有弹性合成橡胶或类似橡胶的插入件。

上述现有技术的装置都不能解决承受长距离的垂直拉力和吸收大的弯曲力的问题。

本发明的目的正是要消除上述缺点，提供一种不需要使用附加设备并能释放弯曲力矩的联接器。

实现这一目的的联接器是由一个管体构成，在它的上面按一定间隔装有两种夹紧装置：夹紧杠杆和楔块。

液力驱动的夹紧杠杆在联接器管体的最下端与基座上相应的圆锥间之间发生机械接触。

正是这种在圆锥面上的接触，使纵向和横向的力得以释放。

楔块也是液力驱动的，它用于消除在联接器管体上半部分和基座相应部分之间的间隙。

通过楔块，可以释放水平力。正是由于夹紧杠杆和楔块，这个联接器不仅能够释放拉伸应力的剪应力，而且可以释放弯曲力矩。事实上，由夹紧杠杆处的基座表面施加的反作用力的水平分力和楔块处基座施加的反方向的力一起，形成一对弯曲力偶作用在锚管即带锚管的联接器的末端。

在不改变本发明实质的情况下，做一些小的改动，本联接器便可传递扭矩，作法是，在楔块外表面上提供适当的纵向延伸部分，将其插入基座上相应的纵向槽中。

事实上，本发明的联接器可以做到：

释放大的拉伸、弯曲、剪切应力并可包括扭转应力。这是由于联接器使用了从结构观点看是非常有效的，而且没有被孔洞削弱的管状几何形状，并且在夹紧装置即夹紧杠杆和楔块上的应力都是压应力型的。

可实现无间隙夹紧，并且可以允许较大的结构误差。

利用非常简单的操作，可以将联接器与基底夹紧或松开。

在实现联接器和基座的夹紧时，允许较大的初始定位和对中误差。

在夹紧后，可实现联接器与基座的高精度对正和同心，这是由于基座上的圆锥部分使本系统有自动对中的功能。

当液压动力管路切断时，仍能保持联接，这是由于楔块是小楔角的，该角小于最小摩擦角，并且由于夹紧杠杆上夹紧摩擦的自锁效应。

在联接器和其基座出现可能的尺寸变化（腐蚀、冲击）之后仍能保持联接。

对动力油路的各组成部分提供高效的保护。

利用辅助装置可以松开联接器，既使液压驱动管路发生故障时也能够实现松开。

总之，可逆机械式联接器，被夹紧在海底基础的对应基座内，以把带张力锚具的海上平台上的一个张力锚管锚接在该基础上，根据本发明，该联接器的特点是：它包括一个连接在基底上的基座，该基座有一圆柱形的上部和具有向外、向下突出的圆锥形基座表面的下部，一个可插入上述基座在其下部有倒圆锥部分在其上部有垂直导轨的圆柱形本体，一个在该本体的倒圆锥部分的上面环绕该圆柱形本体同轴滑动的下联接圆环，若干个在其上部被安装到该下联接圆环的夹紧杠杆，第一组动力油缸，该油缸被连接到该下联接圆环并安装在该圆柱形本体上以便向下推动该下联接圆环迫使夹紧杠杆向外扩展并与上述圆锥形基座表面啮合，一个在上述垂直导轨和圆柱形本体上面同轴并可滑动地环绕该圆柱形本体安装的上联接圆环，若干个楔块地其上部用枢轴安装到该上联接环并与该垂直导轨配合，第二组动力油缸，该油缸安装在圆柱形本体上并与该上联接圆环连接，以便控制该上联接环相对于该圆柱形本体的轴向运动并向下推动该上联接圆环迫使上述楔块相对于该垂直导轨和该圆柱形本体向下以便与在该锚座圆柱形部分构成的楔块啮合部分啮合。

根据本发明的另一个优点，所述夹紧杠杆环绕着下联接圆环被若干具有很小结构间隙的枢轴支撑，这样使得当联接器处于夹紧状态时，即夹紧杠杆压在基座圆锥面上时枢轴不承受应力。

本发明的另一个优点是，由于楔块的楔角小于最小摩擦角，在承载时即使动力油缸的压力不足也不会松脱。

本发明的其它优点和最佳实施例可以从下面得到。本发明最佳实施例的附图说明更清楚地阐明了本发明。给出最佳实施例仅仅是为了典型化，而不是为了限制本发明，在这个实施例中总可以在不改变本发明精神的前提下引入各种技术上和结构上的改变。

在附图中：

图1是本发明所述联接器的正视局部剖面图，此时它已经插入与它有关的基座，但尚未夹紧。

图2是本发明所述的联接器的纵剖面图，此时它夹紧在与它有关的基座上，其剖面是沿图3A-A线展视的。

图3是此联接器放大的俯视剖面图，其剖面为图2的B-B截面。

图4是此联接器放大的俯视剖面图，其剖面为图2的C-C截面。

图5是动力油路的线路图。

图6是本发明所述联接器的一个细部的透视放大图。

参照附图，本联接器包括一个管体（1），在管体的上部有与楔块（12）相配合的导轨（2），在管体的下端有一个带有倒圆锥（3）的扩展部分。

在接近联接器管体下端的外周上，装有三个动力油缸（4），它们的活塞杆都朝上铰接在下联接圆环（5）上。

在下联接圆环（5）上通过支架（6）和枢轴（6′）装有三对夹紧杠杆（7）（详见图4）。

夹紧杠杆（7）在弹簧（8）的作用下始终与联接体或联接器相接触，弹簧（8）作用在杠杆和下联接圆环（5）上的支架（6）之间（详见图6）。

夹紧杠杆（7）与将其联接到下联接圆环（5）的支架（6）上的枢轴（6′）之间有一点结构间隙，这使得当联接器处于夹紧位置时，枢轴（6′）上没有应力，而有关的力都被夹紧杠杆（7）转移到基座的锥形体（19）上。

在联接器管体的上半部外围上，装有三个动力油缸（9），它们的活塞杆都朝上铰接在上联接圆环（10）的下端。

通过小连接杆（11）把三个相隔120°分布的楔块（12）与上联接圆环连接，这些楔块可以沿联接器管体上相对应的导轨（2）滑动。

楔块（12）的楔角小于最小摩擦角，当承载或动力油缸（9）压力不够时，它可防止松脱。

在上联接圆环（10）上固定有提升孔（13），以备当遇到紧急情况必须手动松开联接器时使用。

上联接圆环（10）和下联接圆环（5）在其行程的上极限位置，分别与钩子（14）和（15）啮合。

钩子（14）和（15）的作用是，在动力油路卸载的情况下，承担联接圆环及挂在联接圆环上的装置和重量。

在联接器管体内部装有一部分动力油路，这部分油路可能浸于低于室压的油池中。

根据图5，每一驱动楔块和夹紧杠杆的动力油路分别由以下部分组成：

供油和回油管路（16）和（16′）

流量分配器（17）和（17′）

动力油缸（4）和（9）

连接油缸和流量分配器的动力油路，经过适当布置在联接器本体上或其底壁上的孔，穿过联接器本体。

每一个流量分配器（17）或（17′）基本上由三个油马达（齿轮马达或轴向柱塞马达）组成，它们装在同一轴上，以保证与其联接的油缸组（9）或油缸组（4）的供油相等从而保证行程相同。

供油和回油管路（16）和（16′）被引入锚管内，或经过其它途径，分别与油泵和出口联接。

联接器的基座由基本为圆柱形的上部（18）（该部与楔块啮合）及圆锥形的下部（19）组成，其作用是使诸夹紧杠杆对正轴心并与夹紧杠杆相啮合。

位于基座内的联接器是以如下方式实现夹紧的：

如图1所示，在其外部装有动力油缸的联接器被装入它的基座内，固定在基座口上的定心锥（21）使这个操作易于实现，基座和联接器之间存在的间隙使插入操作在对正或未对准的情况下均可实现。

当联接器到达如图1所示的位置时，下动力油缸收缩，这使下联接圆环（5）下降，因而使靠在扩展部分（3）上的杠杆（7）向外转动，此后联接器被向上拉直到夹紧杠杆与基座的圆锥形部分（19）相接触时为止，由于基座上的圆锥形部分（19）的作用，联接器向上运动就实现了其下部的精确定心。

上动力油缸收缩使上联接圆环（10）下降，结果使楔块（12）紧压在基座的啮合区（18）上。

这使联接器与基座精确对正，并使它们互相卡紧。

把联接器与基座松开可按与上述关于夹紧的说明相同的步骤相反的方式实现。

动力油路的任何故障，会使松开过程不能正常进行，应急的松开措施如下所述：

利用一个与提升孔（13）相联接的辅助设备（如从平台放下的绳索或装在基础上的提升系统，提升上圆环（10），使它与钩子（14）啮合。

由此而在楔块（12）和基座上部分（18）之间产生间隙，使联接器能向下运动。

联接器的第一段向下运动首先使夹紧杠杆（7）靠到基座的底端（20），联接器的进一步向下运动使联接器的下圆环（5）靠近钩子（15）。

弹簧（8）或最终是基座的圆锥形部分（19），使夹紧杠杆（7）转动，这使联接器可以从这个基座中退出。

Claims

1、一种用于把张力腿平台连接到海底基座的可逆机械式联接器，由一个锚定腔室和一个用于可控制地与该锚定腔室啮合并可控制地与该锚定腔室分离的膨胀部件组成，其特征在于，它包括一个连接在基底上的基座，该基座有一圆柱形的上部和具有向外、向下突出的圆锥形基座表面的下部，一个可插入上述基座在其下部有倒圆锥部分在其上部有垂直导轨的圆柱形本体，一个在该本体的倒圆锥部分的上面环绕该圆柱形本体同轴滑动的下联接圆环，若干个在其上部被安装到该下联接圆环的夹紧杠杆，第一组动力油缸，该油缸被连接到该下联接圆环并安装在该圆柱形本体上以便向下推动该下联接圆环迫使夹紧杠杆向外扩展并与上述圆锥形基座表面啮合，一个在上述垂直导轨和圆柱形本体上面同轴并可滑动地环绕该圆柱形本体安装的上联接圆环，若干个楔块在其上部用枢轴安装到该上联接圆环并与该垂直导轨配合，第二组动力油缸，该油缸安装在圆柱形本体上并与该上联接圆环连接，以便控制该上联接圆环相对于该圆柱形本体的轴向运动并向下推动该上联接圆环迫使上述楔块相对于该垂直导轨和该圆柱形本体向下以便与在该基座圆柱形部分构成的楔块啮合部分啮合。

2、根据权利要求1所述的可逆机械式联接器，其特征在于，夹紧杠杆环绕下联接圆环用枢轴与该下联接圆环联接而连接夹紧杠杆和下联接圆环的枢轴与该夹紧杠杆之间有微小间隙。

3、根据权利要求1所述的可逆机械式联接器，其特征是，所述楔块的楔角小于最小摩擦角。

4、根据权利要求1所述的可逆机械式联接器，其特征是，在所述上联接圆环上有一个提升孔，以便人工把联接器和其基座松开。

5、根据权利要求1所述的可逆机械式联接器，其特征是，所述给两组油缸中任一组的各个动力油缸提供相同供油量的装置是由一个流量分配器构成，这个流量分配器由与所述动力油缸数相等的若干油马达组成，这些油马达是齿轮马达或轴向柱塞马达，所述流量分配器装在本体内并浸在油中。

6、根据权利要求1所述的可逆机械式联接器，其特征是，所述圆柱形本体上有两组钩子，以便当圆柱形本体处于与其基座不啮合的位置时，分别钩住两个所述的圆环及铰支在其上的装置。

7、根据权利要求1所述的可逆机械式联接器，其特征在，所述的夹紧杠杆组包括三对互成120°分布的夹紧杠杆。

8、根据权利要求1所述的可逆机械式联接器，其特征是，所述的楔块组包括三个互成120°分布的楔块。