CN101657664B

CN101657664B - 适用于管道铺设船的系统、包括该系统的船及用于将管线铺设在海床上的方法

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Publication number: CN101657664B
Application number: CN2008800119687A
Authority: CN
Inventors: J·波拉克; D·P·赖尔登; D·C·里格斯
Original assignee: SBM IMODCO Inc (US)
Current assignee: SBM IMODCO Inc (US)
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2028-02-13
Also published as: MY151926A; US20100119307A1; AU2008215818A1; AU2008215818B2; WO2008099355A1; BRPI0807443A2; US8366352B2; CN101657664A; MX2009008739A

Abstract

本发明涉及一种可用于管道铺设船(1)的系统，包括支承框架(14)，例如船的甲板骨架，和可在装填位置和竖直位置之间活动的装载机臂(5)。装载机臂装备有管道段操作系统(25)。提供相对于支承框架具有基本上固定位置的第一夹紧元件(20)。第一夹紧元件可在用于支承管线(10)的重量的夹紧位置和用于允许降下所述管线的释放位置之间运转。第二夹紧元件(22)可在上部位置和下部位置之间活动。第二夹紧元件可在用于在从上部位置移动到下部位置期间支承管线的重量的夹紧位置和用于将第二夹紧元件从下部位置移动到上部位置的释放位置之间运转。装载机臂的管道操作系统适用于在装载机臂的铺设位置中操作装载在装载机臂上的管道段的下端与延伸到海里的管线的上端对准。

Description

适用于管道铺设船的系统、包括该系统的船及用于将管线铺设在海床上的方法

技术领域

发明涉及一种适用于管道铺设船的系统，包括：

-支承框架，如，船的甲板框架，

-装载机臂，其可在装载位置和铺设位置之间枢转，该装载机臂设有管道段操作系统，

-第一夹紧元件，其具有相对于支承框架的实质上固定的位置，该第一夹紧元件可在夹紧位置和释放位置之间操作，该夹紧位置用于支承延伸到海里的管线的重量，该释放位置用于允许相对于第一夹紧元件降下管线，

-第二夹紧元件，其可在上部位置和下部位置之间活动，该第二夹紧元件可在夹紧位置和释放位置之间操作，该夹紧位置用于在从上部位置移动到下部位置期间支承管线的重量，该释放位置用于将第二夹紧元件从下部位置移动到上部位置。

已知了J-铺设管铺设船。所述船具有J-铺设塔和装载机臂，该装载机臂可相对于所述J-铺设塔在装载位置和直立位置之间枢转。在其装载位置中，从管材库中将管道段装载到装载机臂上，在这之后，装载机臂枢转到靠近J-铺设塔的直立位置。J-铺设塔包括用于操作管道段的定向的系统。因此，使所述管道段实现与延伸到海里的管线对准。J-铺设塔还具有固定夹钳和活动夹钳，可以分别通过所述固定夹钳和活动夹钳间歇地保持管道来按照倒手的原理操作。已知的J-铺设塔通常是相对重的并且不适合于轻易地利用J-铺设设备来改装现有的船。

US6910848和US6213686公开了一种用于从浮动船舶上将管道铺设到海底的系统。该系统包括具有管线的J-铺设塔，该管线在所述J-铺设塔下面围绕一弯曲部延伸并且延伸到海底。J-铺设塔具有桅杆、工作台和移动工作台。可以给所述工作台和连接到该工作台上的所有部件(包括桅杆) 装万向节。移动工作台具有用于夹持管线的夹持部分并且可以在上部和下部位置之间移动。架设器通过铰链连接到工作台上。新的管道段被装载在该架设器上，所述架设器装备有用于将管道段固定到架设器上的夹钳。然后，通过缆绳将架设器拉拽到J-铺设塔的桅杆上。J-铺设塔的桅杆装备有定中心器和矫直器。定中心器被用来使新管道段的下端与管线的顶端对准以用于焊接。当分别由移动工作台和定中心器来约束上端和下端时，矫直器可以推动新管道段的中心。因此，该系统包括J-铺设塔和用于将管道段装载到所述J-铺设塔的桅杆上的可枢转的架设器。将管道段从架设器传送到J-铺设塔上是相对复杂的。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进过的管道铺设系统。

通过一种适用于管道铺设船的系统来实现本发明的该目的，包括：

-支承框架，如，船的甲板框架，

-第二夹紧元件，其可在上部位置和下部位置之间活动，该第二夹紧元件可在夹紧位置和释放位置之间操作，该夹紧位置用于在从上部位置移动到下部位置期间支承管线的重量，该释放位置用于将第二夹紧元件从下部位置移动到上部位置，

并且装载机臂的管道操作系统适用于在装载机臂的铺设位置中操作管道段的下端与延伸到海里的管线的上端对准，该管道段被装载在装载机臂上。

结果，装载机臂能够同时起管道装载机和塔的作用。管道段在其装填位置被从管储存库装载到装载机臂上。然后，将装载机臂竖立到其铺设位置(即，直立位置)，而装载机臂的管道操作系统将管道段保持在适当的位置。例如，管道操作系统包括用于接合管道段的抓斗。在装载机臂的该竖立、铺设位置中，装载机臂的管道操作系统能够将管道段的下端与延伸到海里的管线的上端对准，例如，管道段被精确地匹配并降下到管线上。在现有技术中，装载机臂不适用于所述操作，并且通过单独的J-铺设塔的管道操作系统来对准管道段与管线。

当管道段的下端搁在延伸到海里的管线的上端上时，这些端部可以被相互连接在一起，例如，通过焊接。因此，本发明的装载机臂在其竖立铺设位置中构成了J-铺设塔。不需要将管道段传送到单独的J-铺设塔，并且根据本发明可以省略与装载机臂分离的传统的J-铺设塔。

随后可以按照倒手(hand-over-hand)的原理来操作夹紧元件：当由具有实质上固定位置的第一夹紧元件来支承管线时，由在上部位置中的活动的第二夹紧元件来夹紧以前投放的管线。释放第一夹紧元件并且将活动的夹紧元件和管线下降到下部位置。在下部位置中，操作第一夹紧元件进入夹紧位置以用于支承延伸到海里的管线。然后，活动的第二夹紧元件被释放并且移回到其上部位置中。然后，操作第一夹紧元件来再将管线保持在刚好连接到管线上的管道段的上端附近。结果，相对于竖立的装载机臂降下延长了的管线，即，具有连接的管道段。

在本发明的实施例中，上部和下部位置中的活动的第二夹紧元件位于具有实质上固定位置的第一夹紧元件的下面。因此，不必将活动的第二夹紧元件集成到装载机臂内，但是可以将其安装在单独的结构中，该单独的结构在支承框架和装载机臂下面可替换。因此，可以将构成枢转J-铺设塔的装载机臂的重量保持得相对低。此外，装载机臂的设计保持相对简单-不需要设计复杂的结构来用于将活动的第二夹紧元件包括到装载机臂内。这产生了装载机臂的简单和轻型的结构。

然而，应当注意，本发明还可以是，将活动的第二夹紧元件安装在装载机臂上，即，装载机臂包括第二夹紧元件和用于在其上部和下部位置之间移动它的驱动机构。在该情况下，活动的第二夹紧元件被安装在具有实质上固定位置的第一夹紧元件的上面。

在本发明的实施例中，在操作期间，活动的第二夹紧元件(至少在其下部位置中)位于海平面以下。结果，在水下在其下部位置中操作活动的第二夹紧元件。活动的第二夹紧元件也可以在水下在其上部位置中。

在本发明的实施例中，系统包括海底升降机单元，其设有第二夹紧元件，其中海底升降机单元可在上部位置和下部位置之间移动，海底升降机单元的所述上部和下部位置位于具有实质上固定位置的第一夹紧元件的下面。在该实施例中，将第二夹紧元件安装到海底升降机内，该海底升降机作为在装载机臂的第一夹紧元件下面的单独单元可以被上下移动。海底升降机单元的上部和下部位置对应于活动的第二夹紧元件的上部和下部位置。

有可能是，海底升降机单元被连接到支承框架上，例如，通过缆绳。可以提供提升系统，用于在其上部和下部位置之间移动海底升降机单元，例如，安装在支承框架上。所述提升系统可以包括液压缸和可能的多滑车组。

在本发明的实施例中，仅当第二夹紧元件处于夹紧位置中时，可以操作第一夹紧元件进入释放位置，并且其中仅当第一夹紧元件处于夹紧位置中时，可以操作第二夹紧元件进入释放位置。结果，不会意外地释放管线。

在本发明的实施例中，装载机臂被可枢转地连接到支承框架上，从而实质上与海洋状况诱发的船舶运动无关，特别是左右摇摆和前后颠簸。例如，支承框架包括万向节设备，该万向节设备具有外万向节元件和内万向节元件，该外万向节元件可以相对于支承框架关于第一枢转轴线枢转，并且该内万向节元件可以相对于外万向节元件关于第二枢转轴线枢转，第二枢转轴线垂直于第一枢转轴线，并且其中装载机臂被可枢转地连接到内万向节元件上。

有可能是，装载机臂可关于第二枢转轴线枢转。在该实施例中，内万向节元件和装载机臂可关于共同的枢转轴线枢转。这导致了简单的结构。

此外，该系统可以包括致动装置，该致动装置被可枢转地连接在内万向节元件和装载机臂之间，该致动装置适用于调整装载机臂相对于垂直方向的定向。该装载机臂在其直立位置中经由致动装置紧靠着内万向节元件。可以操作致动装置来精确地控制装载机臂的定向。因此，致动装置适用于使装载机臂与管线对准，该装载机臂携带要被连接到管线上的管道段。例如，致动装置包括一个或多个液压致动器。

本发明还涉及一种包括如上所述系统的船。

此外，本发明涉及一种用于将管线装设在海床上的方法，包括：

-提供支承框架，如，船的甲板框架，

-提供延伸到海里的管线，该管线具有上端，该上端被第一夹紧元件夹紧用于支承管线的重量，

-在装载位置中将管道段装载到装载机臂上，并且将所述管道段保持在装载机臂上，

-将装载机臂从装载位置枢转到铺设位置，

-在铺设位置中操作位于装载机臂上的管道段，从而将管道段的下端下降到与延伸到海里的管线的上端对准和/或下降到其上面，

-将管道段的下端连接到管线的上端，以便通过管道段将管线延伸到海里，

-由在上部位置中的第二夹紧元件来夹紧延伸到海里的延长的管线(即，具有连接的管道段)以用于支承延长的管线的重量，

-释放第一夹紧元件，

-将第二夹紧元件从上部位置移动到下部位置。

应该注意到，可以以不同方式来实现管道段到管线上的连接。例如，所述连接可以包括焊接、螺纹连接、压力装配和任何其它适当的连接操作。

按照本发明有可能是，在已经将第二夹紧元件移动到其下部位置之后，操作第一夹紧元件来夹紧延长的管线，并且在用第一夹紧元件夹紧延长的管线之后释放第二夹紧元件，并且随后将第二夹紧元件从其下部位置移回到其上部位置。第一夹紧元件具有相对于支承框架实质上固定的位置。最初，其夹紧延伸到海里的管线。在连接管道段之后，例如通过焊接，第二夹紧元件在其上部位置中也接合管线。当随后释放第一夹紧元件时，通过将第二夹紧元件从其上部位置移动到其下部位置来降下管线。然后，操作第一夹紧元件来再次夹紧管线的上端，从而可以释放第二夹紧元件并且向上移回而不接合管线。该操作被称为“倒手”。

根据本发明有利的是，将第二夹紧元件从其上部位置移动到在第一夹紧元件下面的其下部位置。可能的是，至少在其下部位置中，将第二夹紧元件移动到海平面以下，即，水下。当活动的第二夹紧元件的行程位于第一夹紧元件下面时，不必将活动的第二夹紧元件结合到装载机臂内，该装载机臂还起塔架的作用。因此，装载机臂的设计保持相对简单。

附图说明

仅举例来说，现在相对于附图来解释本发明。

图1显示了设有用于铺设海底管线的系统的船。

图2、3显示了图1中所示系统的万向节设备。

图4显示了图1中所示系统的海底升降机单元。

图5-7显示了用于将管道段连接到图1所示系统中的海底管线上的装载机臂的操作。

具体实施方式

用1来表示图1所示的用于铺设海底管线的船的整体。船1包括用于垂直或接近垂直地铺设海底管线10的系统2。管线10从船1以单个转弯向下延伸到海底上。系统2是J-铺设系统，其尤其有利于用于深水管道铺设。在该示例性实施例中，系统2能够铺设刚性管，例如，具有在8-24英寸范围内的直径。

J-铺设系统2装备有装载机臂5，例如，具有60吨的重量。装载机臂5可在实质上水平的装载位置和直立的铺设位置之间枢转。可以使用绞车塔4来竖立装载机臂5。系统2还具有海底升降机(SSE)单元7(例如，重50吨)，可以使用海底升降机提升系统6来相对于船1上下移动该海底升降机单元。此外，根据该示例性实施例的系统2包括甲板管道处理设备8和放弃及回收系统9(A&R系统)。

J-铺设系统2允许将装载在船后甲板上的管道段60提升到铺设、直立位置并且连接到延伸到海里的管线10上。在该示例性实施例中，通过月形开口(moonpool)来铺设管线10，但是用于投放管线10的其它位置也是可以的，如，船尾或船首、或者沿船1的侧面。

J-铺设系统2可以使用标准类型的管道段。例如，管道可以是按技术规范绝缘的，其允许在铺设操作期间将管道段和管线摩擦夹紧在外涂层上。管道还可以是不绝缘的，如注水或卸油管线。在不绝缘管的情况中，可以通过夹紧在管道上的扩大部上来倒手展开管线，如J-铺设套圈或连接器套圈。

管道段可以设有FRPC’s(耐疲劳管联结器)，以从可利用J-铺设系统2的快速循环铺设时间获得最大效益。可以在船1的主工作甲板处或者在万向架下面以指定管线长度的大约85％的覆盖率来容纳列板strake)设施，留下暴露的管用于摩擦或套圈夹紧元件。管道段还可以是钢筋束管道，例如，用在张力腿平台(TLP’s)上的那些。

如图2和3所示，J-铺设系统2包括万向架设备3，该万向架设备3用于主动地使J-铺设系统2的装载机臂5平衡。万向架设备3形成了主动万向架，例如，其可以是放置在主船甲板上围绕月形开口的大型钢制品。万向架3可以具有143吨的重量。

万向架3包括支承框架(如甲板框架14)、外万向节元件或架15和内万向节元件或架16。枢轴61、62在内万向架16和甲板框架14之间的布置允许内架16关于两个实质上水平的轴旋转。装载机臂5被可枢转地连接到内万向节元件16上。装载机臂5的枢转轴线对应于由枢轴61所限定的枢转轴线，该枢轴61在内万向节元件16和外万向节元件15之间。由四个液压缸18(参见图3)来控制内万向节元件16的运动，从而当船1左右摇摆和前后颠簸时，可以将内万向架16保持成对于总原点稳定。

通过内万向架16的中心处的开口来铺设管线10。所述开口设有用于支承来自万向架3的管线10的悬垂重量的第一夹紧元件20。第一夹紧元件20适用于可释放地保持延伸到海里的管线10的上端。第一夹紧元件20适用于支承管线10的重量。在该示例性实施例中，第一夹紧元件20包括一系列摩擦夹钳。当将各新管道段60连接到管线10上时，可以接近万向架3以允许装配FRPC联接器和连接列板。

竖立新的管道段并且将其运动方式从船上传递到内万向架16上的过渡阶段通常是复杂的问题。该示例性实施例允许使万向架的轴线对准甲板上的下一个管道段60的轴线。装载机臂5在该阶段联系到船1的左右摇摆和前后颠簸运动。因此，在起吊点，两个设备件之间的唯一相对运动是关于纵向轴线的转动，这可以很容易地计算以用于装载臂5的抓斗的设计。主动的万向架3相对于船1的左右摇摆和前后颠簸保持稳定。

第一夹紧元件20的摩擦夹钳被安装在内万向架16内，即，第一夹紧元件20相对于管线10具有实质上固定的位置。术语“实质上固定的位置”必须被理解为第一夹紧元件能够相对于管线在左右摇摆和前后颠簸中旋转以避免弯曲管线(当夹紧和支承管线时)的意思。

海底升降机单元7包括第二夹紧元件22，可以通过上下移动海底升降机单元7来在上部位置和下部位置之间移动该第二夹紧元件。在该示例性实施例中，活动的夹紧元件22还具有摩擦夹钳。活动的第二夹紧元件22适用于可释放地保持延伸到海里的管线10。当将管线10从第一夹紧元件20释放时，活动的第二夹紧元件22适用于支承管线10的重量。

如图4所示，SSE系统7包括框架39，该框架具有用于接收管线10的口部40。在该示例性实施例中，第二夹紧元件22包括两个夹紧块41、42，夹紧块41、42相对于导轨80可滑动。可以由夹紧致动器(未显示)来驱动夹紧块41、42以用于接合和脱开管线10。夹紧块41、42包括摩擦夹钳。

当需要的时候，第一和第二夹紧元件20、22的摩擦夹钳能够通过夹紧管道的涂层来保持管线的悬垂载荷。在有海底升降机7的基于逻辑的系统中从中央控制舱来控制摩擦夹钳。使用系统联锁装置，以确保仅一旦其它组设备被接合时才可以释放管道摩擦夹钳。例如，整个摩擦夹钳的长度大约为2米并且取决于管道的承载能力。

在不绝缘管的情况中，可以通过将第一和第二夹紧元件20、22夹紧在管道的扩大部(如，J-铺设套圈或连接器套圈(未显示))上来倒手展开管线。应注意，在本专利申请中，夹紧不局限于基于摩擦来保持管线。夹紧还可以意味着其它管线支承。

第一和第二夹紧元件20、22的摩擦夹钳被安装成它们可以被移除。这允许挠性接合部或其它大型终端的通道沿着工作线(firing 1ine)的中心。通过内万向架降下大型终端的操作顺序在铺设操作结束时是特别有益的，在该处要求利用将端部安装到适当的地方来在完全悬垂重量下放下产品。然后，如将在以下说明的，A&R系统9可以接管下放操作。

在铺设循环开始时，大终端经过万向节摩擦夹钳20，并且被主船起重机降下。海底升降机单元7夹紧管线10。摩擦夹钳的第一半部被降下到内万向节环16内部的凸缘上。向对接位置施加力。围绕管线10来组装摩擦夹钳的第二半部。四个定位螺柱协助将夹钳引导进入正确的位置。现在J- 铺设系统2准备开始正常的铺设操作。

图5-7中更详细地图示了J-铺设操作。装载机臂5包括用于操作装载在装载机臂5上的管道段60的管道操作系统25。装载机臂5的管道操作系统25包括管道段抓斗26和管道段下放系统33。甲板处理设备适用于将管道段60放置到适当的位置中以用于由装载机臂5来拾取。

安装在船1的甲板上的绞车塔4控制被连接到装载机臂5上的提升索70。图5显示了由装载机臂5来竖立的管道段60。在图6中，装载机臂5停靠在拾取站上。在装载机臂5的水平装载位置中，装载机臂5从甲板管道处理系统8(参见图1)拾取管道段60。管道段60被夹紧在管道操作系统25的管道段抓斗26中。然后，绞车塔4竖立起装载机臂5以直立被装载机臂5接合的管道段60。

在液压致动器29的控制下使装载机臂5从垂直方向有大约10°的运动。绞车塔4的绞车进入低张力输出模式以保持控制提升索70。液压致动器29协助装载机臂5的软对接。在液压致动器29的控制下，装载机臂5与内万向架16的运动同步。一旦装载机臂5处于铺设位置，则可以开始管道的连接顺序。

管道段抓斗26具有在三个平面内操作装载好的管道段60的设施，以允许FRPC’s的精确装配。然后，使用管道段下放系统33来将管道段60降下到延伸到海里的管线10上。图5-7中示意性地显示了管道段下放系统33并且其可以以不同方式来构造。

当装载机臂5被完全竖立时，由绞车塔4中的双绞车与滑车系统和双液压缸29来提供臂提升系统中的冗余。J-铺设系统2可以适应管线10上的一直到10°的倾角以允许较浅水域的作业。

在管道段60的下端搁在延伸到海里的管线10的上端上之后，将管道段60连接到管线10上，例如，通过焊接。随后通过月形开口降下包括连接的管道段60的管线10。

为了改善J-铺设系统2的循环时间，在通过月形开口完全降下管线10之前，允许装载机臂5开始其返回周期。致动器将装载机臂5驱动到绞车塔4的缆索上，以用于产品装载机臂的受控制的降下。在该示例性实施例中，框架设计允许装载机臂5降下从月形开口中伸出的8m的管道。然后，装载机臂5返回到拾取站。管道抓斗26被打开并且返回到拾取位置。

利用安装在万向架3中的第一夹紧元件20和安装在海底提升机(SSE)单元7中的第二夹紧元件22来降下由连接的管道段60延伸的管线10。开始，活动的第二夹紧元件22处于其上部位置中，并且第一和第二夹紧元件20、22都夹紧管线10。

然后，释放万向架3的第一夹紧元件20，并且使用SSE单元7来降下管线10以为下一次连接操作做准备。这可以通过允许海底升降机单元与处于其夹紧位置中的第二夹紧元件22一起下降一个节距来实现，以当夹紧管线10时降下管线10。通过致动万向架3的第一夹紧元件20来完成倒手的顺序，这允许第二夹紧元件22被释放，并且允许SSE单元7循环返回到上部位置。

用于海底升降机单元7的主要的机械原动机是提升系统6，在该示例性实施例中，其包括两套连接到大型液压缸上的多落差(multi-fall)滑车组以及连接到海底升降机单元7上的提升缆绳(参见图1)。可以以其它不同方式来构造提升系统6。例如，提升系统包括过多的绞车缆索，该绞车缆索穿过海底升降机单元7(未显示)。

在正常操作条件下，海底升降机单元7仅需要在负荷下被降下。该操作要求在缸完全内径中的液压流动的受控节流，并且因此可以进行相对快速的操作。海底升降机单元7的返回速度取决于低压流量，该低压流量将缸返回到其完全伸展的位置；该操作可以与其它操作一前一后地完成，并且因此对于系统操作速度不是关键的。

海底升降机单元7被设计成反向工作以允许回收管道10。该不经常的操作的操作速度取决于系统可得到的液压功率和被回收的管道悬垂重量。海底升降机单元7能够使列板从其夹紧垫之间通过。当利用列板来铺设时，为了启动夹紧，需要管道的平坦段以允许海底升降机单元7利索地夹紧在管线10上。

在装船运输期间，海底升降机单元7被设计成存储和对接在月形开口中的高处。这允许从月形开口的内部接近该海底升降机单元7以维修。其装配有手动的ROV应急阀，如果在操作期间其遭受失效，允许其从管道线10释放。

在该示例性实施例中，设备能够使2.5米的挠性接合部通过夹钳的中心，以允许终端通过月形开口，预先考虑到用于向其它船或海底转移。

设置A&R系统9来用于完成的管线的终止和转移或者用于不能利用J-铺设设备来维持管道的悬垂载荷或静态管线角度时的情况。在该示例性实施例中，A&R系统9包括500吨的绞车，该绞车被安装在船1的尾部主甲板上。缆索在船1的中间甲板50下面在放置于月形开口的工作线中的槽车轮51上行进。A&R系统9允许管道的悬垂重量从海底升降机单元7转移到线绳索上，该线绳索可以降下该系统，以为将终端传递到浮式采油、储油和卸油系统(FPSO)或悬链锚腿系泊浮筒(CALM buoy)上作准备。安装A&R的中央滑车以允许将其轻易地安装到工作线上和从其上移除。

在海底升降机单元7将管道线10下降到万向架3的第一夹紧元件20的下面后，将A&R线连接到管道线10上，并且将A&R的滑车51定位在月形开口工作线之上。然后，定位在后甲板上的500吨的绞车从海底升降机单元7提取所述负载，并且安装在海底升降机单元7中的第二夹紧元件22的摩擦夹钳释放。将系统缩回到月形开口，以便系统自由地操作A&R过程。

本发明的J-铺设系统具有几个比具有J-铺设塔的传统系统优越的特点，例如：迅速地来自多用途安装型船的可动性/不可动性、低重量和成本、快速的循环时间(特别是当与利用非焊接的管连接器结合时)和通过使管道线与船运动分离而降低了铺设管道应力。

现有的J-铺设塔的结构使用安装在船主甲板上的大型的固定安装的起重机。例如，本发明的J-铺设系统在这一点上是不同的：装载机臂是小型结构，其在铺设操作期间无须处理全部管道的悬垂重量。更小的、轻重量的装载机臂减小了需要安装设备的船的尺寸并且提高了活动机动性。当管道段保留在装载机臂上时，其被连接到延伸到海里的管线上。直接从装载机臂将管道段连接到管线上。不将管道段从装载机臂传送到单独的J-铺设塔上。

此外，将管道悬垂部分保持在装万向节的夹钳中。这允许将管道线与船的左右摇摆和前后颠簸运动隔离。因此，在铺设操作期间，尤其是在伸出的操作期间，大大减小了管道的循环应力和应变。此外，在船舶资源的利用中，系统的有效机动性是很重要的。

在示例性实施例的系统中，设备能够使铺管操作反向以用于管线的回收。

所述设备设计成在以下海洋状况的范围内工作：正常操作，其中设备可以铺设管道并且按要求执行铺设操作，极端状况的放弃，其中设备可以仍然保持管道线直到天气缓和，并且正常操作可以重新开始，和存留状态，其中设备被放置于储存位置，以便其可以经受强风暴-未在设备内装入管道。系统2可以在适当的单点故障中存留。

本发明不局限于图中所示的示例性实施例。本领域技术人员将轻易地认识到在本发明的范围内可以有各种各样的改进。

Claims

1.可用于铺设管道的船(1)的系统(2)，包括：

-支承框架(14)，

-装载机臂(5)，其可在装载位置和铺设位置之间枢转，该装载机臂(5)设有管道段操作系统，

-第一夹紧元件(20)，其具有相对于支承框架(14)的实质上固定的位置，

-第二夹紧元件(22)，其可在上部位置和下部位置之间活动，

其特征在于，该第一夹紧元件(20)可在夹紧位置和释放位置之间操作，该夹紧位置用于支承延伸到海里的管线(10)的重量，该释放位置用于允许相对于第一夹紧元件(20)降下管线(10)，该第二夹紧元件(22)可在夹紧位置和释放位置之间操作，该夹紧位置用于在从上部位置移动到下部位置期间支承管线(10)的重量，该释放位置用于将第二夹紧元件(22)从下部位置移动到上部位置，所述装载机臂(5)的管道操作系统(25)适用于在所述装载机臂(5)的铺设位置中将装载在所述装载机臂(5)上的管道段(60)的下端操作到延伸到海里的所述管线(10)的上端上，并且在操作期间，所述活动的第二夹紧元件(22)，至少在其下部位置中，位于海平面下面。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述装载机臂(5)的管道操作系统(25)包括用于将装载在所述装载机臂(5)中的管道段(60)下降到所述铺设位置中的管道段下放设备(33)，从而所述管道段(60)的下端被安装在所述管线(10)的上端上。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中在所述上部位置和下部位置中的该活动的第二夹紧元件(22)位于所述第一夹紧元件(20)的下面。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述系统包括海底升降机单元(7)，其装备有所述第二夹紧元件(22)，并且所述海底升降机单元(7)可在上部位置和下部位置之间活动，所述海底升降机单元(7)的该上部和下部位置位于所述第一夹紧元件(20)的下面。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其中仅当所述第二夹紧元件(22)处于夹紧位置中时，可以操作所述第一夹紧元件(20)进入释放位置，并且仅当所述第一夹紧元件(20)处于夹紧位置中时，可以操作第二夹紧元件(22)进入释放位置。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述装载机臂(5)被可枢转地、实质上与海洋状况诱发的船舶运动无关地连接到所述支承框架(14)上。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述支承框架(14)包括万向节设备(3)，该万向节设备具有外万向节元件(15)和内万向节元件(16)，该外万向节元件(15)可以相对于所述支承框架(14)关于第一枢转轴线枢转，并且该内万向节元件(16)可以相对于外万向节元件(15)关于第二枢转轴线枢转，第二枢转轴线垂直于第一枢转轴线，并且其中所述装载机臂(5)被可枢转地连接到所述内万向节元件(16)上。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述装载机臂(5)可关于所述第二枢转轴线枢转。

9.根据权利要求7所述的系统，其中致动装置(29)被可枢转地连接在所述内万向节元件(16)和所述装载机臂(5)之间，该致动装置(29)适用于调整所述装载机臂(5)相对于垂直方向的定向。

10.根据权利要求7所述的系统，其中所述内万向节元件(16)包括用于延伸到海里的所述管线(10)的通道，并且所述第一夹紧元件(20)被安装在所述通道中。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述支承框架(14)是所述船(1)的甲板框架。

12.根据权利要求6所述的系统，其中所述海洋状况诱发的船舶运动是左右摇摆和前后颠簸。

13.一种船，其包括根据前述权利要求之一所述的系统。

14.用于将管线(10)装设在海床上的方法，包括：

-提供支承框架(14)，

-提供延伸到海里的管线(10)，该管线(10)具有上端，该上端被第一夹紧元件(20)夹紧用于支承所述管线(10)的重量，

-在装载位置中将管道段装载到装载机臂(5)上，并且将所述管道段保持在所述装载机臂(5)上，

-将所述装载机臂(5)从所述装载位置枢转到铺设位置，

-在所述铺设位置中操作位于所述装载机臂(5)上的所述管道段，从而将所述管道段的下端操作到延伸到海里的所述管线的上端，

-将所述管道段的下端连接到所述管线(10)的上端，以便通过所述管道段将所述管线延伸到海里，

-由在上部位置中的第二夹紧元件(22)来夹紧延伸到海里的延长的管线(10)以用于支承延长的管线(10)的重量，

-释放所述第一夹紧元件(20)，

-将所述第二夹紧元件(22)从上部位置移动到下部位置，其中所述第二夹紧元件(22)，至少在其下部位置中，位于海平面下面。

15.根据权利要求14所述的方法，其中在已经将所述第二夹紧元件(22)移动到其下部位置之后，操作所述第一夹紧元件(20)来夹紧延长的管线(10)，并且在用所述第一夹紧元件(20)夹紧延长的管线(10)之后释放所述第二夹紧元件(22)，并且随后将所述第二夹紧元件(22)从其下部位置移回到其上部位置。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中将所述第二夹紧元件(22)从其上部位置移动到在所述第一夹紧元件(20)下面的其下部位置。

17.根据权利要求14或15所述的方法，其中在由所述装载机臂(5)将所述管道段(60)保持在所述铺设位置中的同时，将已经在所述装载位置上被装载到所述装载机臂(5)中的所述管道段(60)的下端连接到所述管线(10)的上端。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述支承框架(14)是所述船(1)的甲板框架。