CN101378953B - 船上对地静止的锚定和提升管装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种船舶中的对地静止的锚定和提升管装置，其包括旋转本体(11)，所述旋转本体(11)通过轴向和径向的环形轴承(31、32)安装在船舶(1)内的竖向轴(6)中。在所述上部轴向和径向轴承(31、32)上方安装有动态主密封件(35)，由此在轴(6)中在轴承上方建立了干空间。在这些轴承下方安装有副密封件(41)。流体歧管(28)安置在干的轴空间中。

Description

船上对地静止的锚定和提升管装置 

技术领域

本发明涉及使用对地静止地锚定的船舶来进行海上开采碳氢化合物。这样的船舶经由可旋转地安装在所述船舶中的本体(即所谓的转动架)而锚定到海底，系泊缆索从所述本体延伸到海底。船舶的提升管也从下上升通过所述可旋转本体。这些提升管连接到安装于可旋转本体之上的流体歧管，管路从流体歧管延伸以将流体传送到所述船舶装载的储罐。 

发明内容

本发明的目的是提供一种船上的(尤其是经改造的油轮上的)改进的对地静止的锚定和提升管装置。 

本发明是与出自同一申请人的平行专利申请：“Method forconversion of a tanker(用于改造油轮的方法)”中记载的一种油轮的改造相结合而专门研发的，但是不限于与其结合使用。很可能预想到根据本发明的解决方案在新系统中的使用、或作为对现有轴承系统的替代。根据前述的平行申请，油轮具有包含储罐的船体。在船体中，在一个或多个储罐中制出竖向开口，船体中的结构元件(诸如框架和加强件)被切割并去除该计划开口中的部件。设置带有板元件的盒状结构(盒)，其被设计为与所述竖向开口中的已切割结构元件配合和连接，所述盒具有竖向贯通轴。所述盒插入在船体中切出的竖向开口中，且经由板元件与所述已切割结构元件连接，由此形成了一种并入在现有船体中并形成周围船体强度的一部分的结构。本体绕一竖向轴线可旋转地安装在竖向轴中。所述盒以不削弱船体强度的方式并入现有船体。 

竖向轴可以有利地装设有下部圆柱形段和相对于所述下部段延伸的上部圆柱形段，在盒的并入状态下所述下部圆柱形段位于船体底部区域附近或船体底部区域中，且所述本体可旋转地安装在所述两个段之间的过渡部内。 

通过将所述本体安装在所述两个段之间的过渡部内，并处于船体中非常下部的位置(优选地在船体底部区域附近)，从而以有利方式利用了存在于船体底部区域内的船体强度。 

在所述本体顶部处，流体歧管可以有利地位于所述轴中。 

这提供了将流体歧管安装在船舶主甲板下的受保护位置中、并处于轴的上部部分内的干工作空间中的可能性。 

根据本发明的船舶中所述对地静止的锚定和提升管装置包括了安装在船舶内的竖向轴中的本体，所述本体借助于径向和轴向的分段环形轴承而关于一竖向轴线可旋转地安装在湿的船舶区域内，所述本体具有顶部侧和底部侧以及用于提升管的竖向导向器，该导向器介于顶部侧和底部侧之间，该本体设置有连接到提升管的叠置的流体歧管，所述装置的特征在于，在所述轴向/径向轴承上方安装有介于所述本体与所述轴之间的动态主密封件，且在所述轴向/径向轴承下方安装有介于所述本体与所述轴之间的副密封件。 

动态主密封件允许将可旋转地安装的本体(转动架)上方的轴内的空间维持为干空间，在该处可以安装流体歧管且人员可以进入所述空间。所述副密封件优选地是静密封件，其仅在主密封件失效时开始生效，以便接近轴向/径向轴承以用于维修及其它工作。 

系泊缆索可以经由一种结构(锚定台)连接到可旋转地安装的本体，由此使得系泊缆索获得相对于该本体更大的相应杠杆臂。 

流体歧管可以被中心杆尤为有利地支持在轴中，所述中心杆从本体顶部侧伸出。此中心杆优选在所述本体顶部侧上方装设有环绕的操作平台，且各个提升管有利地在与所述操作平台同一高度处连接到适当阀组(block)，所述阀组具有应急关停(ESD)阀。 

在一个有利的实施例中，绕竖向轴线可旋转地安装的本体的特征在于，其构造为具有顶部侧和底部侧的圆柱形板结构，一中心杆从底部侧向上伸出并穿过顶部侧，用于提升管的分布式套管围绕所述杆并处于底部侧和顶部侧之间，所述杆被设计为支撑所述流体歧管。 

在船舶内的竖向轴中，用于本体的支撑件包括分段环形轴承，该分段环形轴承具有可调节的轴承段，其特征在于，各个轴承段包含抵靠本体的磨损部件、具有一定程度弹性的中间部件、和抵靠轴/船舶的机械的且高度可调节的底部部件，所述磨损部件可以是压力润滑的。 

这样的各轴承段的设计允许其适于船体的不平坦的补片(patch)以 及在海上发生的船体移动。轴承段中的机械地高度可调节的底部部件允许在轴承段安装和拆除期间都可以进行调节。因而通过移动轴承段，可以调节底部部件使得轴承段上的负载相对于本体减轻，由此使其能够被轻易地移除，并用新的轴承段重新插入和代替。 

底部部件的特别优选的机械地高度可调节的一个实施例是这样的，底部部件包含相互作用的楔形元件，所述楔形元件可相对彼此运动以用于所述高度调节。通过将楔形元件彼此相对移动，可以实现轴承段高度的所需调节。可以构想不同于楔形元件解决方案的装置用于调节轴承段高度。 

在特别有利的实施例中，轴承可以布置在这样一种系统中，该系统用于压力进给适于润滑轴承的轴承段的介质。 

润滑介质可以例如公知为润滑剂，但是也可以有利地是增压水，尤其是当需要有本体相对于环形轴承有一定的“升高”时，在所述本体和所述轴承段之间形成薄膜。当船舶在风和天气的影响下旋转时，为了防止可旋转本体的过大“拖拽阻力”，则压力润滑是重要的。对于水润滑而言，尤为有利的是在基本上朝海开放的湿区域中执行。 

附图说明

现在，将参考附图更详细说明本发明，其中： 

图1是带锚定和提升管装置的经改造的油轮的横截面， 

图2是带主密封件和副密封件的可旋转本体的轴向轴承和径向轴承的截面， 

图3是分别从图2中的轴向环形轴承和径向环形轴承上方看去的透视图， 

图4是从图2和3中的轴承上方看去的视图， 

图5是根据本发明的轴承段的等角视图， 

图6是穿过图5中的轴承段的界面， 

图7图示了经改造的油轮的前面部分，所述油轮带有安装在船下方的锚定台， 

图8以较大的比例尺度图示了具有浮标的锚定台， 

图9图示了经改造的油轮的前面部分，所述油轮带有安装在船下方的经改良的锚定台， 

图10以较大的比例尺度图示了图9中的锚定台， 

图11是船中的竖向轴的截面，所述船带有旋转本体和相连的锚定台， 

图12和13是图示了旋转本体和锚定台的可能的互锁的相应细节截面。 

具体实施方式

图1中，可旋转的本体11被描述为在船的船体1内的竖向轴6中设置到位。轴6可以装设在并入船体1的盒中，如最初提及的平行申请中所述那样。 

本体11具有底部侧12和顶部侧13，且如图1中所示被构造为具有外部圆柱体14和中心杆15的圆柱形板结构，中心杆15从本体11的底部侧12向上延伸通过顶侧13。在图1中，示出了两个水平环形板16、17，所述两个水平环形板16、17焊接在中心杆15和外部圆柱体14之间。未示出本领域技术人员已知的加强件和其它结构元件。本体11当然可以以本领域技术人员熟知的其它方式构造。 

在其顶部侧13处，本体11具有凸缘18，也参见图2。此凸缘18用于本体11的旋转安装，如图2中所示。这将在下面更详细说明。 

在中心杆15和外部圆柱体14之间的环形空间中，本体11具有多个套管19、20，所述套管19、20分别设置用于系泊缆索21和提升管22。 

系泊缆索21通过船甲板24上的绞盘23张紧。在甲板上安装多个缆索导向器25(在图1中仅示出一个)，因而使得系泊缆索21能够通过同一个绞盘23操作。系泊缆索21以未更详细示出的方式悬挂在本体11的顶部侧13上的26处，因此系泊缆索在完成锚定之后不向上延伸到所述轴中。 

各个提升管22上升到安装在中心杆15顶部上的相应阀组27。每个这种阀组27包括ESD(应急关停)阀。 

在中心杆15上安装流体歧管28，流体管路29从所述流体歧管延伸到船舶装载的储罐。 

在中心杆15周围也设置有操作平台30。 

轴6内在本体11的顶部侧13上方的空间是干的。本体11布置在 油轮底部区域中，且认为是湿区域。 

我们现在参看图2及随后的图3到6，以了解本体11安装在轴6中的情况。在介于轴的下部段7与轴的上部段8之间的过渡部中，设置了封装和轴承装置，所述封装和轴承装置包括分段的轴向环形轴承31和分段的径向环形轴承32。轴向轴承31具有多个轴承段33。径向环形轴承32也包括轴承段34，在此情况下轴承段34的数量比轴向轴承中的轴承段33的数量更少(一半)。 

在两个环形轴承31、32上方，在本体11的凸缘18与托架36之间安装了动态主密封件35。在此动态主密封件上方安装了支承轴承37，以便防止可旋转本体11被提升。此支承轴承形成若干板段38的一部分，所述板段38通过多个螺钉39固定到托架36上，也参看图3。板段38具有连接凸缘40，所述连接凸缘40可以与邻接的板元件上的连接凸缘螺钉连接到一起，由此形成环形平台保护件。 

副密封件41安装在凸缘18下方。其意图是仅在轴承元件33、34的检查/更换期间起用副密封件41。此外还有密封件42。其意图是如果副密封件41必须更换则使用此密封件42，因而在此情况下其仅是安装密封件。 

如上所述，两个环形轴承31、32分别由轴承段33和34组成。这些轴承段在设计上是基本一致的，且因而下面将参考图5和图6只详细说明一个轴承段33的构造。 

如图5和图6中所示，轴承段33包括箱43，箱43上安装有上部磨损部件44、中间部件45以及高度可调节的底部部件46，所述底部部件46包括两个相互作用的楔形元件47、48。磨损部件44是由本领域技术人员熟知的适当材料制成；中间部件45优选由增强橡胶材料制成，其可以提供一定程度的弹性。楔形元件47、48可以利用仅在图10中绘出轮廓的调节元件49而相对于彼此移动。通过改变楔形元件的相对位置，轴承段33的高度可调节。 

轴承段33被构想为设置有压力润滑，如管50所标示的，支管51从所述管50延伸到磨损部件44中的十字形凹槽52中。正如已提及的，应用增压水润滑可以获得独特的优势。 

在这点上应提及的是，取决于运行条件，轴承段可以在多种模式中运行：没有任何类型润滑的被动的、标准滑动轴承；具有注脂能力的滑 动轴承；通过注入一种介质(通常为水)的主动压力润滑，其提供了表面的分离，即，流体静压轴承。 

本体11也以公知的方式安装在船的底部处。下部径向轴承未示出，但其也是分段环形轴承的形式。为了将本体11的不圆度减少到最小程度，将经机加工的不锈钢环安装到支承点是有利的。此钢环将确保绕本体11周边的均匀而连续的载荷分布。为了保护此钢环免受腐蚀，提供了一种阴极保护系统。 

一个显著优点是，可以检查、调节和更换所有轴承和它们的段。 

在图1中，系泊缆索和提升管向上穿过在可旋转地安装的本体11内的导向器。已知的是，作为对地静止安装的本体，在风和天气的影响下，或当船在DP(动态定位)系统影响下旋转时，该旋转本体11将具有跟随船旋转的趋势。这是由于在旋转本体的安装中的惯性。避免此问题的一种方法是在旋转本体中配备驱动单元，因而使其能主动地转动。另一方法是在系泊缆索连接到旋转本体处，即在该轴中用于旋转本体的下部环形轴承处，为系泊缆索提供较大的杠杆臂。 

图11图示了一种可能的实施例，其中安装了锚定台53，所述锚定台53在旋转本体11底部与之连接。锚定台53具有拾取附接装置(pick-up attachment)54，所述拾取附接装置54具有比旋转本体11更大的直径，因而，由于系泊缆索21悬挂在锚定台53中的拾取附接装置54内，系泊缆索21获得了相比于旋转本体11更大的杠杆臂。在图11中，竖向导向器55被图示为用于提升机构56，以将锚定台53朝旋转部件11升高。连接机构57设置在旋转部件11与锚定台53之间，参看图12和13。提升管22连接到锚定台53，且在旋转本体11中安装了适当的联接端部，当提升管22与锚定台53一起升高时联接端部用于与提升管22相互作用。 

所述锚定台能以多种可能的方式连接到旋转本体：它可以在船坞抵靠旋转本体被焊入；它也可以经由螺栓连接/悬挂连接而附接到旋转本体，这使得每个部件容易地拆除；它可以在现场朝向旋转本体被拉入，并从船手动地连接到旋转本体；或者它可以以更远距离控制的方式连接起来。 

当船1在水上运动时，锚定台53与相关的提升管22位于/锚定/浸没在水中。提升机构(线缆)55附接到锚定台53，且锚定台53通过绞盘(未示出)升高，并通过联接件57与旋转本体11相连接，如图12和13所示。可以采用与例如图1中相同或类似的绞盘布置。联件件57包括可旋转地安装的爪59，利用工作气缸60可以将所述爪59与锚定台53内部的切口接合。 

为了保持锚定台53浸没在水中漂浮，在连接前，锚定台53附接到浮标，例如在图7或9中可见。 

在图7中，浮标62设置在锚定台53的上部侧上。当在旋转本体11与锚定台53之间进行连接时，一条(或多条)线缆63从船上由未图示的船起重机降低到浮标62。提升机构56(未示出)附接到锚定台53，在此情况下是通过连接到线缆64而附接到锚定台53。浮标62被充气。在锚定台53被附接到提升机构56之后，通过从浮标62受控释放空气以及将水引入浮标62，可以使浮标62失效和从锚定台53释放，悬吊在线缆63中。浮标62可以随后以受控方式横向移动且移开到达水中(未示出)，于是锚定台53可以通过提升机构56升高并连接到旋转本体11，如图11到图13所示。 

在图9中，浮标65被布置在锚定台53下方，并在连接了线缆56之后伴随锚定台53向上朝着旋转本体11运动。在此情况下浮标的浮力也可以用空气和水控制，正如本领域技术人员已知的那样。这里，提升管22穿过浮标65。 

从图7和图9显而易见的是，锚定和提升管装置如已知的那样被布置成接近艏垂线(forward perpendicular)，在该处，船1的梁力矩和变形很小，而同时保持了足够的结构强度。 

已通过非限制性实施例解释了本发明。技术人员将理解到，关于所述实施例可以作出多样的变化和修改，它们在如下列权利要求中限定的本发明的范围内。 

Claims (10)

1.一种船舶上的对地静止的锚定和提升管装置，其包括本体(11)，所述本体(11)借助于径向和轴向的分段环形轴承(31、32)关于一竖向轴线可旋转地安装在湿的船舶区域内，所述本体(11)具有顶部侧(13)和底部侧(12)以及用于提升管(22)的套管(19、20)，该套管(19、20)介于顶部侧(13)和底部侧(12)之间，该本体(11)设置有连接到提升管(22)的叠置的流体歧管(28)，并通过多个系泊缆索(21)锚定到海底，

其特征在于，在所述轴向/径向轴承(31、32)上方的介于本体(11)和船舶之间的动态主密封件(35)、和在所述轴承(31、32)下方的介于本体(11)与船舶之间的副密封件(41)。

2.根据权利要求1所述的对地静止的锚定和提升管装置，其特征在于，系泊缆索(21)在具有比本体(11)更大直径的拾取附接装置(54)处连接到安装在本体(11)下方的的锚定台(53)。

3.根据权利要求2所述的对地静止的锚定和提升管装置，其特征在于，锚定台(53)附接到浮标(62；65)，由此使所述锚定台在不连接到本体(11)时浸没在水中进行漂浮。

4.根据权利要求1到3任一项所述的对地静止的锚定和提升管装置，其特征在于，流体歧管(28)由从本体(11)的顶部侧(13)伸出的中心杆(15)支撑。

5.根据权利要求4所述的对地静止的锚定和提升管装置，其特征在于，中心杆(15)支撑位于在所述本体(11)的顶部侧(13)上方的环形操作平台(30)。

6.根据权利要求5所述的对地静止的锚定和提升管装置，其特征在于，各提升管(22)在与操作平台(30)相同高度处连接到阀组(27)，所述阀组(27)具有应急关停(ESD)阀。

7.根据权利要求4所述的对地静止的锚定和提升管装置，其特征在于，本体(11)构造为具有顶部侧(13)和底部侧(12)的圆柱形板结构，中心杆(15)从底部侧(12)向上伸出并穿过顶部侧(13)，用于提升管(22)的分布式套管(19、20)围绕该杆(15)并处于底部侧(12)和顶部侧(13)之间，所述杆(15)被设计为支撑所述流体歧管(28)。

8.根据权利要求1所述的对地静止的锚定和提升管装置，其特征在于，分段环形轴承(31、32)中的至少一个包括轴承段(33、34)，所述轴承段(33、34)包括抵靠本体(11)的磨损部件(44)、具有一定程度弹性的中间部件(45)、和抵靠船舶的且高度可调节的底部部件(46)，所述磨损部件(44)可以是压力润滑的。

9.根据权利要求8所述的对地静止的锚定和提升管装置，其特征在于，底部部件(46)包括可彼此相对运动的相互作用楔形元件(47、48)，以用于所述高度调节。

10.根据权利要求8或9所述的对地静止的锚定和提升管装置，其特征在于，提供一系统，该系统用于压力进给适于润滑轴承的轴承段(33、34)的介质。

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