CN101484352A - 牺牲的托管架冲击吸收器 - Google Patents

Abstract

一种具有管线托管架(5)的海底管道铺设船(1)，所述管线托管架优选枢转式连接到所述船，并形成对待铺设的管线的向下直接的支承。所述船还包括在所述托管架和所述船之间的托管架悬吊组件(40)，所述托管架至少在操作期间从所述船悬吊，优选的是，所述托管架悬吊组件允许降低和升高所述托管架。所述托管架悬吊组件包括牺牲托管架冲击吸收器(50)，所述牺牲托管架冲击吸收器(50)用于吸收由猛烈的托管架运动引起的冲击能量，例如由反常的波浪引起。优选的是，所述冲击吸收器形成伸长的结构，例如伸缩式结构，所述伸长的结构在吸收冲击能量的作用下伸长。

Description

牺牲的托管架冲击吸收器

技术领域

本发明涉及海底管道铺设领域，其中管线从海船铺设在海床上。

背景技术

在该领域中，已知使用支承托管架的管线，以便支承从船进入到水中的管线。船可以是任何合适的设计，包括单体船、半潜水器、游艇等。通常，所述托管架为管线提供弯曲的或半弯曲的路径，例如当管线在基本水平的方向从船上被组装或放出。所述托管架的设计通常取决于例如想象的水深、管线尺寸和重量、管线性能(刚度、材料、可能的涂层等)、管线在铺设期间的张力等因素。

多年以来，已经实现或者至少是提出了用于深水的管道铺设，这引导设计非常大的托管架，所述非常大的托管架允许从水平方向沿高达约90度弧度的相当大的弧度支承管线。托管架已经设计成具有大于100公吨、甚至几百公吨的重量。值得注意的是，悬吊在托管架和海床之间的管线也具有相当大的重量，该载荷由所述托管架承载。

在WO 2005/123556中，示出了管道铺设船的一个例子，所述管道铺设船具有托管架和相关联的托管架悬吊组件。在所述的例子中，托管架悬吊组件在一端连接到船尾上的非常大的起重机的脚部。在该文献中提出了几个适用于升起和降低托管架的托管架悬吊组件。

在另一个已知的设计中，已知在船尾上布置两个悬臂支架，所述两个悬臂支架在水的上方向后凸伸，且每个携带具有缆绳的绞盘，托管架从绞盘悬吊。

许多现有技术中具有托管架的船设计为用于通常的S形铺设方法，其中所述船设有带一个或多个连接台(通常是焊接台)的管线铺设安装装置，用于以基本水平方向在船的甲板上连接管道的部分。值得注意的是，也已知在船上的托管架用于铺设卷绕的管线，所述待铺设的管线在一个或多个卷轴上储存。

在管道铺设领域，管道铺设过程的连续性是个主要的因素。天气和相关的波浪条件通常形成对连续性的限制，因为管道铺设需要在某些不利条件下悬挂，以便不损坏管线和/或管线安装系统。

发明内容

本发明目的在于提供一种改进的管道铺设船。

本发明通过提供根据权利要求1的前序所述的船来实现所述目的，其中托管架悬吊组件包括牺牲托管架冲击吸收器，所述牺牲托管架冲击吸收器用于吸收由猛烈的托管架运动引起的冲击能量，例如由反常的波浪引起。

本发明基于这样的领悟，即通过提供一种或多种特定设计的牺牲托管架冲击吸收器，反常的波浪事件等将潜在地仅导致吸收器(的易碎构件)的破坏，而剩余的托管架和托管架悬吊组件(以及在船上和托管架上的任何锚固点)设计成保持完整。

已知即使在相对平静的条件下也可能发生反常的波浪，因而没有预防措施可以采取(例如改变船头方向、悬挂)以便抵抗反常波浪的影响。反常波浪可以例如具有浪高约10米，伴随的影响是波浪的经过将使托管架猛烈地上下跌宕。没有牺牲吸收器的情况下，广泛的损坏必将是令人害怕的，这将减小船的操作的有效性。鉴于吸收器的成本，与例如基于流体压力或流体流量(限制)的流体冲击吸收器相比，使用牺牲吸收器是有利的，吸收器必须吸收由猛烈的托管架的运动引起的巨大冲击。

船的优选实施例，特别是冲击吸收器的优选实施例在所附的权利要求中以及随后的说明中公开。

附图说明

在附图中：

图1a概括性地示出了带有托管架的海船的一部分，所述船尤其适合于在海床上铺设管线；

图1b是从上方看的视图，示出了图1a的实施例中带有普通轭架的两个冲击吸收器的布置结构；

图2a是从上方看的视图，示出了图1a的带有两个吸收器的轭架；

图2b是示出图2a的两个吸收器的前视图；

图3a示出了图1a-2b的冲击吸收器的横截面视图；

图3b示出了图3a中沿线B-B的横截面视图；

图3c示出了图3a的冲击吸收器沿不同平面的横截面视图；和

图4示出了在已经发生冲击能量吸收之后，图1a-3c的冲击吸收器的横截面视图。

具体实施方式

图1a示出了海船1的船尾部分，该海船1尤其适合用于在海床上铺设管线。所述船1具有带有工作甲板3的船体2。这里所述船1设有S形铺设类型的管线铺设安装装置，一个或多个焊接台(未示出)在工作甲板3上，用于沿基本水平方向连接管线部分。在工作甲板3上也有已知的张紧装置(未示出)，用于承载管线的重量，所述管线从船向下悬垂至海床。

另外，船1具有托管架5，所述托管架5凸伸到船1的后侧处的船1的船体2的外部，在接合点处接合在船体2上，使得其可以围绕基本水平的枢转结构6枢转，并形成对正在向海床运动的管线8(仅示出一部分)的向下弯曲的支承。

另外，船1具有升降起重机20，该升降起重机20设置在船体与托管架5相同侧附近，所述升降起重机20具有固定到船体2的竖直结构。这里，起重机20设置在管线8离开工作甲板3的位置上方，在船1的纵向轴线上。

这里，升降起重机20具有带脚部22的基本上中空竖直的柱，在这种情况下，该脚部固定到船1的船体2。升降起重机20具有悬臂24。

这里所述柱的脚部22基本是矩形的，这样具有的优点是，脚部22可以(通过焊接或使用螺栓)很容易地固定到船1的船体2的纵向和横向的船壁。在一种没有示出的变化形式中，所述竖直的柱是由杆形成的框架的部分或整体。

在图1中可以看出，托管架悬吊组件40布置在托管架5和船1之间，托管架5至少在管道铺设操作期间从船1悬吊。

托管架悬吊组件40允许降低和升起托管架5，以便调整由托管架5提供的用于管线的支承路径的形状。

在该实施例中，悬吊组件40包括绞盘和缆绳系统，该绞盘和缆绳系统带有一根或多根缆绳41并带有布置在船上的一个或多个绞盘42，这里是在起重机20的脚部的下端附近。这里缆绳41在缆绳槽轮组件44的上方延伸到设有缆绳槽轮组件46的普通轭架45或横柱(spreader)，所述缆绳槽轮组件44在起重机20的脚部22的上端。

另一个固定长度的缆绳49在一个或多个(这里是两个)在托管架5上的锚固点48和普通轭架45之间延伸。

另外，这里在缆绳49和普通轭架45之间，布置有牺牲托管架冲击吸收器50。

如可以被理解的，操作绞盘42允许调整托管架悬吊组件40的有效长度，并因此调整托管架5的位置。

可以布置作为用于缆绳系统的可供选择的系统，包括(液压)调节器的系统，例如包括液压千斤顶。另外，提出在托管架锚固点和托管架悬吊组件的船锚固点之间或在上述两点处包括一个或多个牺牲托管架冲击吸收器50。

牺牲托管架冲击吸收器50在这里是相同的。它们每个都是特定设计的以吸收由猛烈的托管架的运动产生的冲击能量，例如，如上所述由反常的波浪引起。由于托管架的重量的不利影响，每个吸收器50本身可以具有几公吨的重量。这里示出的吸收器的设计具有约3米的长度和约9公吨的重量。

冲击吸收器50具有第一连接构件51和第二连接构件52，用于将所述冲击吸收器附接到所述船，这里是附接到普通轭架45，和附接到托管架5。

在图2a中，临时杆30安装在吸收器50之间。实际上布置这些杆30以避免当船航行到一个位置时吸收器50的摆动。

冲击吸收器50形成为可伸长的结构，这里是伸缩式的结构，该伸缩式的结构在吸收冲击能量的作用下伸长。在这里示出的例子中，当猛烈的托管架运动发生时，吸收器50延长约1米，如下面详细说明。

第一连接构件51包括管状外壳51a和在所述管状外壳51a的一端处的端帽53。这里由邻近的板形成的孔眼55附接到所述端帽53。

第二连接构件52包括活塞部件54，所述活塞部件54可滑动地或可伸缩地接收在所述管状外壳51a内。这里由邻近的板形成的孔眼56连接到所述活塞部件54。

如在图3a中和在图3b中所示的活塞部件54，这里通过在面向所述端帽53的侧的凸缘54a，固定到所述第一构件51(这里是固定到其端帽53)，通过一个或多个易碎的固定装置(这里是设计的一系列的断裂螺栓60)以在当螺栓60上达到预定载荷时断裂。这样选择用于破坏所述易碎固定装置的阈值，使得在正常操作下，所述固定装置将保持完整，并且冲击吸收器50基本上起到在托管架悬吊组件40中的刚性元件的作用。

如在图中可以看到的，活塞部件54具有锥形的(这里是圆锥形的)截面54a，该截面54a沿吸收器50的伸长的方向形成锥形。

在管状外壳51a中，布置有一系列牺牲构件，基本上是在第一连接构件51和第二连接构件52之间，并适用于塑性变形以便吸收冲击能量。

这里的牺牲构件实施为一系列的可变形的环形构件65，所述可变形的环形构件65沿管状外壳51a间隔布置。在该实施例中总共示出了七个这样的构件65。

这里环形牺牲构件65实施为平面的钢盘(例如，每个具有的厚度为几厘米)，但是也可以想象使用其它形状。每个盘65其内具有开口，所述活塞部件54通过所述开口延伸，当吸收冲击时，所述盘65随着所述活塞54相对于管状外壳51a的运动而塑性变形。

如图中可见，多个环形构件65邻近圆锥截面54a布置，并且这些构件其内具有开口，所述开口的直径与在所述位置的圆锥截面54a的直径相适应。优选的是，在盘65和圆锥截面54a之间设有轻微的空隙，使得不与断裂螺栓60的作用相干涉。

盘65在管状外壳51a内安装为可动的，这里，第一连接构件51包括环形端帽57，所述环形端帽57可动式附接到管状外壳51a，并在环形端帽57内具有开口，所述活塞部件54a通过所述开口延伸。这样允许在已经经受塑性变形后更换盘65。可以理解的是，第一连接构件51和第二连接构件52设计成在通过所述吸收器50吸收冲击能量时保持完整。这样，由在船和托管架之间的托管架悬吊组件提供的“连杆”也将保持完整，仅吸收器50将具有增加的长度。

鉴于待吸收的冲击巨大并且鉴于成本，优选的是牺牲构件65由金属优选钢制成，但是其它材料，例如(加强的)塑料，也可以使用。

可以理解的是，除了断裂螺栓，可以使用其它易碎固定装置。

Claims (16)

1.具有管线托管架的海底管道铺设船，所述管线托管架连接到所述船，优选枢转式连接到所述船，并形成对待铺设的管线的向下直接的支承，其中所述船还包括在所述托管架和所述船之间的托管架悬吊组件，所述托管架至少在操作期间从所述船悬吊，优选的是，所述托管架悬吊组件允许降低和升高所述托管架，其特征在于，所述托管架悬吊组件包括牺牲托管架冲击吸收器，所述牺牲托管架冲击吸收器用于吸收由猛烈的托管架运动引起的冲击能量，例如由反常的波浪引起的冲击能量。

2.根据权利要求1所述的船，其中所述冲击吸收器形成伸长的结构，例如伸缩式结构，所述伸长的结构在吸收冲击能量的作用下伸长。

3.根据权利要求1所述的船，其中所述冲击吸收器具有第一连接构件和第二连接构件，用于将所述冲击吸收器附接到所述船和托管架，并且一个或多个牺牲构件布置在所述第一和第二连接构件之间。

4.根据前述权利要求一项或多项所述的船，其中所述冲击吸收器包括一个或多个金属的，优选是钢的牺牲构件，所述牺牲构件用于塑性变形，以便吸收所述冲击能量。

5.根据权利要求4所述的船，其中所述一个或多个牺牲构件如此设计和布置，以便在已经经受塑性变形后更换，其中所述第一和第二连接构件设计成在由所述吸收器吸收冲击能量时保持完整。

6.根据前述权利要求一项或多项所述的船，其中所述冲击吸收器具有第一连接构件和第二连接构件，用于将所述冲击吸收器附接到所述船和托管架，其中所述第一和第二连接构件通过一个或多个易碎固定装置彼此固定，所述易碎固定装置设计成当经受超过预定断裂载荷的载荷时断裂，所述易碎固定装置例如包括断裂螺栓。

7.根据前述权利要求一项或多项所述的船，其中所述冲击吸收器具有第一连接构件和第二连接构件，用于将所述冲击吸收器附接到所述船和托管架，且其中所述第一和第二连接构件形成伸缩式结构，所述一个或多个牺牲构件布置成在所述第一和第二连接构件之间，并且在所述伸缩式结构伸长作用下变形。

8.根据权利要求7所述的船，其中所述第一连接构件包括管状外壳，其中所述第二连接构件包括在所述管状外壳内可滑动的活塞部件。

9.根据权利要求8所述的船，其中所述第一连接构件包括在所述管状外壳的一端处的端帽，所述活塞通过一个或多个易碎固定装置，例如断裂螺栓，固定到所述端帽。

10.根据前述权利要求任一项所述的船，其中所述牺牲构件是可变形的环形构件，优选是钢盘，所述可变形的环形构件其内具有开口，所述活塞通过所述开口延伸，在吸收冲击时，所述牺牲构件随着所述活塞相对于管状外壳运动而塑性变形。

11.根据权利要求10所述的船，其中所述牺牲构件包括一系列沿管状外壳间隔布置的环形构件。

12.根据权利要求11所述的船，其中所述活塞具有锥形的，优选圆锥形的截面，所述截面在沿吸收器的伸长方向形成锥形，且其中多个环形牺牲构件布置成邻近所述锥形部件，所述牺牲构件优选每个都具有开口，所述开口具有与在所述位置处的锥形部件的直径相适应的直径。

13.根据权利要求10-12任一项所述的船，其中所述一个或多个环形牺牲构件可动地安装在所述管状外壳内，例如，所述第一连接构件包括可动式附接到所述管状外壳并在其内具有开口的环形端帽，所述活塞通过所述开口延伸。

14.根据前述权利要求一项或多项所述的船，其中所述托管架悬吊组件包括支承两个相互邻近的吸收器的普通轭架，每个吸收器连接到所述轭架，并连接到相关的悬吊构件，例如将缆绳连接到所述托管架。

15.根据权利要求14所述的船，其中所述轭架包括用于缆绳升降装置的槽轮组件，所述缆绳升降装置布置在船上作为悬吊组件的部分。

16.用于根据前述权利要求一项或多项所述船的牺牲托管架冲击吸收器。

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