CN101715408B - 管道铺设船 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将管线从管道铺设船连续铺设至水体基底上的设备，所述设备包括：大致柱形的卷轴，该卷轴有轴线，管线缠绕在该卷轴上；设置在船的船尾处的船尾托管架，用于引导降低的管线；下水装置，用于控制管线越过所述船的船尾托架管降低至水体中。该设备还包括框架，该框架支承卷轴和下水装置，用于可沿管线的纵向方向相对于船运动；以及拉伸装置，它安装在框架和船之间，用于在管道铺设过程中将管线的拉伸力控制在预定拉伸力范围内。

Description

管道铺设船
技术领域
本发明涉及一种用于将管线从管道铺设船连续铺设至水体基底上的设备。设备包括卷轴，要铺设的管线缠绕在该卷轴上。设备还包括布置在船的船尾处的船尾托管架或其它弯曲通路管线引导装置(例如弯曲轨道、轮或斜槽)，用于引导降低的管线。设备还包括下水装置，用于控制管线越过所述船的船尾托架管降低至水体中。
背景技术
这样的船例如由US3965713已知。它提供了具有基本竖直轴线的卷轴，且在该实施例中的下水装置由拉伸装置而形成。在管道铺设过程中，重要的是将管线拉伸力控制在预定拉伸范围内。在离开卷轴但还没有到达水体基底的管线部分中有过大应力(管中的拉伸力太大)或弯曲(拉伸力太小)的危险。特别是，在水体基底附近和在水体表面附近的管线部分可能受到不可接受的应力。
为了使船相对于降低的管线保持在合适位置，通常使用锚。这样，需要多个锚和一个或多个锚处理船来进行管道铺设操作和准确控制船的位置。管道铺设操作不希望较大偏移，因为这将导致管线拉伸力超出预定允许拉伸力范围。因此，需要准确锚固来控制管线拉伸力。
这种定位系统的缺点是锚固处理耗费时间且复杂。
因此，也可选择，管道铺设船通过动态定位系统来保持就位，该动态定位系统控制例如具有多个推进器的船的合适推进系统，例如在US6328502中所述。不过，这种系统的缺点是准确性有限。船的实际位置可能变化至偏离合适位置几米，已经发现这将在管道铺设中产生问题，特别是当在相对较浅的水中铺设管道时，例如在北海。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于在管道铺设过程中控制管线拉伸力的可选方案。
该目的通过以下设备来实现，一种用于通过从管道铺设船降低管线而将所述管线连续铺设至水体的基底上的设备，所述设备包括：卷轴或回转车，用于以缠绕结构接收要铺设的管线；弯曲路径管线引导结构，优选是船尾托管架，安装在船的船尾处，用于引导管线进入水体；下水装置，用于控制管线越过所述船的船尾托架管降低并进入到水体中，其特征在于包括：支承卷轴和下水装置的框架，所述框架用于可相对于船沿管线的纵向方向运动；以及拉伸装置，用于安装在框架和船之间，所述拉伸装置使得框架、卷轴、下水装置能够在管道铺设过程中相对于船沿管线的纵向方向一起移动，以便使管线能够相对于船沿管线的纵向方向移动，从而控制管道铺设过程中的管线拉伸力，并使管线拉伸力在管道铺设过程中保持在预定拉伸力范围内。
本发明的设备优选是包括卷轴，该卷轴有竖直延伸的轴线，或者也可选择有水平延伸的轴线。在可选实施例中或与卷轴组合，管线储存在回转车中的卷轴缠绕结构内，如本领域已知。然后，回转车也支承在公共框架上。
用于使管线受控地降低的下水装置可以包括管线拉伸器，但是也可选择由控制卷轴操作和因此控制管道下水速度的控制装置而形成。
通过将卷轴和下水装置支承在活动框架上，它们的组合的位置可以变化或相对于船变化。如下面所述，这能够控制管线的拉伸力。
框架可以通过提供轮、轴承(例如滑动轴承)等而相对于船运动。框架应当至少支承卷轴和下水装置，但是也可以支承其它设备，例如矫直机。
管线拉伸力可以在管道铺设过程中通过拉伸装置来主动控制，该拉伸装置则安装在框架和船之间。该拉伸装置例如可以包括缸(例如在起伏补偿装置中)或绞车。本发明的优点是与通常的DP控制管道铺设船相比，船的推进可以更简单和/或使用强度降低。
本发明的装置的另一优点是它很容易安装和拆卸。支承卷轴、下水装置和可能的其它设备的框架可以在任意合适类型的船上布置为“模块式单元”，并可以只通过拉伸装置而与船连接。
拉伸装置可以很容易(被动或主动)控制框架相对于降低的管线的位置，以便保持大致恒定的管线拉伸。
特别是，本发明的设备用于非专用的管道铺设船，最重要的是用于近海供应船(OSV)。在近海工业中，这些OSV船通常用于近海石油平台。大部分这种船的主要功能是运输货物和人员进出近海石油平台。通常，大部分这种船具有在船的后部的较大开口细长甲板。
在本发明的优选实施例中，本发明的设备与已知的动态定位系统组合使用，拉伸装置只是不得不补偿动态定位系统的不准确性。在该实施例中，拉伸装置的有效冲程(因此公共框架的纵向运动范围)可能受到限制。
尽管所附权利要求涉及用于在水体的基底上连续铺设管线的设备，但是本发明的设备也适用于使管线从水体中升高至可运动的浮动管道铺设船上。管通过船尾托管架等而升高，并缠绕在卷轴上，同时根据本发明，拉伸装置在管道铺设过程中将管线拉伸力控制在预定拉伸力范围内。
附图说明
下面将参考附图进一步解释本发明，附图中：
图1是根据本发明用于将管线连续铺设在水体基底上的设备的第一实施例的示意图；
图2是根据本发明用于将管线连续铺设在水体基底上的设备的第二实施例的示意图。
具体实施方式
在图1中表示了本发明的设备1，用于将管线2从管道铺设船3连续铺设至水体12中。
应当知道，船3不需要是专用管道铺设船。实际上，可以设想，船3可以是近海供应船(OSV)，如这里所述，具有在船的后部的开口甲板15。
在本实例中，设备1包括柱形卷轴4，该柱形卷轴4有水平延伸的轴线5，该轴线5垂直于要铺设的管线2的纵向方向。要铺设的管线2缠绕在卷轴4上。
船尾托管架6安装在船3的船尾部分3a处，并在管线2降低至水体12中至水体基底13上的过程中沿弯曲路径引导管线。
在所示实施例中，船尾托管架6包括辊6a(图中进行夸大)，用于支承和引导管线2，如本领域已知。
设备1还包括管线接合拉伸器7(可能是串联的多个拉伸器)，从而形成下水装置，用于控制管线2越过船3的船尾托管架6降低至水体12中。管线拉伸器7基本上能够支承在船3和水体基底13之间的降低管线2的重量。如本领域已知，拉伸器7包括多个具有管线接合摩擦元件的轨道。轨道布置成在管线外部摩擦接合。还有，每个轨道有相连的轨道驱动装置，该轨道驱动装置能够控制管线的运动。
在所示实施例中，矫直机10设置在卷轴4和拉伸器7之间，用于矫直弯曲的管线2。特别是，当刚性管缠绕在卷轴4上时使用矫直机10。本发明的设备可以实施为适用于铺设缠绕在卷轴上的刚性管线和/或柔性管线。
卷轴4、矫直机10和拉伸器7由公共框架8支承。框架8可沿管线2的纵向方向相对于船3运动。
在该实例中，框架8提供有轮11，该轮11在船的开口甲板15上运行。在可选方式中，甲板可以提供有沿纵向方向的(可拆卸)导轨，框架11可以例如通过辊或其它轴承结构(例如滑动轴承)而在该导轨上面运动。
框架8通过拉伸装置9而与船3连接，该拉伸装置9使得框架8能够在管道铺设过程中相对于船的甲板纵向移动，以便在管道铺设过程中控制或者至少帮助控制管线拉伸力，并在管道铺设过程中使得管线拉伸力保持在预定拉伸力范围内。
这里，拉伸装置9以与用于例如近海吊车、钻井系统等中的起伏补偿装置类似的方式来实施。装置9包括布置在船3和框架8之间的缸9a，缸9a具有充满液体的可变容积腔室。该腔室通过单独的缸(未示出)而与一排压缩空气缸14相互连接，从而使可变容积腔室内保持恒定压力，而与所述腔室的容积无关，因此与所述缸9a的相关活塞的位置无关，并因此与框架8的位置无关。
本领域技术人员应当知道，可以使用多种可选的恒定压力结构(被动或主动控制)。
在图2中表示了本发明的可选设备20。相同部件以相同附图标记表示。管线2从管道铺设船3铺设至水体12中。设备20包括具有水平延伸轴线5的卷轴4。船尾托管架6设置在船3的船尾3a处，用于引导降低的管线2。
卷轴4由驱动装置(未示出，例如一个或多个电马达)来驱动，该驱动装置由相关卷轴运动控制装置24来控制。通常，卷轴驱动成方便管线2的缠绕和退绕。在该实施例中，控制装置24能够准确控制卷轴4的旋转，这样，卷轴4自身用作下水装置，用于支承在船和基底13(海底)之间的管线的重量，并用于使管线2受控制地降低。因此，控制装置24控制管道下水速度，在该实施例中不需要管线拉伸器(图1中的拉伸器7)。卷轴4以及它的驱动和控制装置24由框架8支承。
框架8可通过轴承21而相对于船3运动。滑动轴承可以使用例如流体静力轴承或者合适结构的其它轴承。
拉伸装置22、23安装在框架8和船3之间，用于在管道铺设过程中将管线拉伸力控制在预定拉伸力范围内。在图2所示的实施例中，拉伸装置22、23包括安装在船上的绞车22以及在绞车22和框架8之间延伸的索缆23。绞车22有相关驱动和控制装置，例如具有相关控制器的电马达，能够控制索缆23中的拉伸力，从而控制框架8的位置，并因此控制卷轴4的位置。因此，在从卷轴向水体降低的管线中的拉伸力也可控制。
在可选方案(未示出)中，框架8通过齿条和小齿轮结构而支承在甲板15上，例如甲板提供有沿纵向方向的细长齿条，框架提供有马达驱动小齿轮，例如由电驱动。通过控制小齿轮的旋转运动，可以控制框架相对于船3的位置，这样，管线拉伸力保持在预定范围内。
优选是，框架8提供有提升部件，从而能够在单次升高中升高具有卷轴4和下水装置的框架8，以便将所述框架布置在船上，或者将它从船上拆卸。

Claims (10)

1.一种用于通过从管道铺设船(3)降低管线而将所述管线(2)连续铺设至水体(12)的基底(13)上的设备(1；20)，所述设备包括：
卷轴(4)或回转车，用于以缠绕结构接收要铺设的管线；
弯曲路径管线引导结构，安装在船(3)的船尾(3a)处，用于引导管线(2)进入水体；
下水装置(7、10；24)，用于控制管线(2)越过所述船(3)的船尾托架管(6)降低并进入到水体(12)中，
其特征在于还包括：
支承卷轴(4)和下水装置(7、10；24)的框架(8)，所述框架(8)用于可相对于船(3)沿管线(2)的纵向方向运动；以及
拉伸装置(9、14；22、23)，用于安装在框架(8)和船(3)之间，所述拉伸装置使得所述框架(8)、所述卷轴(4)和所述下水装置(7、10；24)能够在管道铺设过程中相对于船沿管线的纵向方向一起移动，以便使管线能够相对于船沿管线的纵向方向移动，从而控制管道铺设过程中的管线拉伸力，并使管线拉伸力在管道铺设过程中保持在预定拉伸力范围内。
2.根据权利要求1所述的设备，其中：下水装置包括一个或多个管线拉伸器(7)，该管线拉伸器接合在管线上，以便支承降低的管线的重量。
3.根据权利要求1所述的设备，其中：下水装置包括卷轴运动控制装置(24)，该卷轴运动控制装置控制卷轴(4)的操作，因此控制管线下水速度。
4.根据权利要求1所述的设备，其中：框架(8)设置有轮(11)，以便可相对于船运动。
5.根据权利要求1所述的设备，其中：框架(8)设置有轴承(21)，以便可相对于船运动。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括：卷轴驱动装置，用于使所述卷轴旋转。
7.根据权利要求1所述的设备，其中：拉伸装置可用于与动态定位系统一起操作。
8.根据权利要求1所述的设备，其中：框架(8)设置有提升部件，从而能够在单次升高中提升带有卷轴(4)或回转车以及下水装置(7、10；24)的框架(8)，以便将所述框架布置在船上或将所述框架从船上拆卸。
9.一种船，具有如权利要求1-8之一所述的设备。
10.一种用于通过从管道铺设船(3)降低管线而将所述管线(2)连续铺设在水体(12)的基底(13)上的方法，其中，使用装备有如权利要求1-8之一所述的设备的船。
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