CN101903693B - 在水上将管道铺设成水平环形的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弯曲管道至螺旋的方法和手段，该管道在水中彼此相邻(像大的螺旋)的环形漂浮，从而制备用于保存或者运输至另一地点。该环保方法只包括以这样的方式将管道铺设成螺旋的部分，螺旋化可重复且螺旋在它的漂浮期保持它的圆形形状。在螺旋展开后，管道将回复它本来的形状。螺旋化始于管道的直线伸展，管道将围绕中心点旋转，在中心点锚线和中心线是制造第一绕组的结构的一部分。当重复第一绕组时，第一绕组只通过中心线保持在适当位置。当钢制管道在它的塑性应变区域时，钢制管道很容易弯曲。计算在哪个半径可以弯曲管道而不超出弹力界限是可能的。当然考虑到管道不能降到塑性应变之下并且因此，它将不会永久变形，而对漂浮环采用大的直径。

Description

在水上将管道铺设成水平环形的方法
本发明涉及一种制备管道的方法和手段，管道在陆上焊接，当管道在水中彼此相邻地环形漂浮时(像大的螺旋)，该方法和手段用于在水上运输管道到其它地点或者用于保存该管道。
该考虑过的方法只包括在水面铺设漂浮的螺旋绕组的部分和为运输做准备，并且假设从陆上地点供给并输送管道到螺旋将要铺设的区域。为了控制管道的外形被推入水中并阻止管道的过度弯曲，通常利用管道滚轮和/或张紧器单元形式的控制装置。
可以在管道上安装漂浮设备以免管道太重而不能通过自身保持漂浮。
在登记号WO0011388-2000-03-02的专利中发现一种相同方法的在先实施例，其与本方法相似，但具有以下不同，此处说明的该新方法，在螺旋化管道和运输管道到新地点时，使用中心线来保持该管道螺旋处于几乎圆形的形状。另一区别是对于环的第一绕组使用了一种完全不同的方法，该方法具有可以以更大精度和更好再现性制造螺旋的优点。
钢管在其处于塑性应变区域时很好弯曲(即使当管具有混凝土层覆盖时)。当然考虑到管道不必降到塑性应变之下并且因此，它将不会永久变形，而对漂浮的螺旋采用大的直径。
计算在哪个半径弯曲管道而不超出塑性应变的界限是容易的。这将主要取决于管道直径，它的壁厚以及管道由何种材料制成。
可以假定螺旋中管道的最小弯曲半径应当大约是管道直径的250倍。
地点的布置
在理想情形，将管道从陆上施工场地(19)(图1)运送到其中无潮流流动的有水区域(18)。
对于描述的方法，我们假定该理想情形但即使当水中存在潮流，我们可以使用该方法。然而需要一些适应性变动。这些适应性变动将主要由一些额外的具有充足电机功率的机船带来，机船将用于保持管道在恰当的位置。
优选使用该方法在最小1米的水深螺旋化管道。概括地，该描述的方法将在与海滩大约200到400米的中心点(17)周围使管道成环形，管道将在任一端具有封闭端。该距离取决于螺旋的直径并且每次可以选择该距离。封闭端必须构造为具有在正常情形下关闭的阀。阀可以打开(手动或电动控制)以使得可以从管道释放介质(空气/水)。当管道必需下沉或铺设到底部时，这变得必要。
必需螺旋化的管道长度可以具有几十千米的长度。
第一绕组的直径应当是500乘以管道本身的直径。
以下是实施例：在一个外直径300mm和壁厚8mm的自漂浮管道中，螺旋的直径将是150米且每个绕组的长度差不多是500米。即使螺旋带的宽度不大于6米，在20圈的情况下，螺旋管道的总长度是10千米。
绕组最终将全部彼此紧邻的铺设在一个平面上。绕组的直径将因此增加且管道将螺旋化。
当管道的第一绕组制造时，几条中心线(1，2，3，4，5和6)从“中心点”连接至管道且在管道环绕期间像车轮中的辐条一样作用。这些中心线必须以这样的方式连接至“中心点”(17)，在该方式中心线可以像大的水平车轮中的辐条围绕“中心点”移动，以跟随环绕之后的螺旋中的绕组。该描述方法基于6条中心线，其它满足要求的数量(两条或更多)的中心线也是可以的。带有6条中心线，螺旋将会很有刚性并且将在螺旋化和运输过程中保持它的圆度。
“中心点”可以牢牢地抛锚到底部以保证在管道螺旋过程中它可以保持在它的位置上。
除了中心线，在螺旋区域的外部圆周上以彼此相对规则的距离设置有五个锚(12)。由于这些锚，可利用锚线(7，8，9，10，11)，且锚线在制造螺旋的第一绕组时连接至管道，以确保管道在第一绕组制造过程中的塑性应变下不会变形，使用机船实施最大程度的动力来制造第一绕组。
和使用中心线一样，也可以使用其它的许多锚线。应当使用一些额外的具有足够功率的机船以取得正确的管道半径是可能的。
方法
管道(C)的顶端，用盖子封闭，以便在管道内没有水流动，“张力器”(14)在直线上将该管道顶端推过中心点和第一锚(见图1)，实施例中的张力器设置在陆上的施工场地(19)。
如果必要，该“张力器”甚至可以设置在漂浮的船只、驳船的甲板上，或者位于水线上的浮桥上。管道的始端应该被推过“中心点”的距离取决于“第一个环的直径”(DWinding)。
当在水上通过张力器推管道时，一个小机船将会引导管道的顶端(C)向着图1所示的出发位置。
在“中心点”(17)一个“中枢”被牢固地抛锚到底部且具有许多长度相等的中心线。这些中心线将会在后来起到大的水平车轮中的辐条一样的作用，以将螺旋的绕组保持在合适的位置。
船(22)可以引导管道的顶端(C)，并且可以在后来，如果必要，当只在管道上应用这么大的力从而管道只在塑性应变的界限内弯曲以阻止管道的永久变形时，支持船(20)将管道弯曲成螺旋的第一绕组。
在直线上推管道的顶端(图1)，从“中心点”和“第一锚线”间的假想线横越到距海岸线的最远点，距离大概为：
AC＝大约2，7倍第一绕组的计划直径(DWinding)。
当管道的顶端到达该位置时(图1)，直到第一螺旋完成了大约300度，张力器停止供给管道。
在管道在塑性应变界限内弯曲前，第一中心线(1)和第一锚线(7)必须在位置A连接到管道(15)。(图1)
在管道顶端(C)，一只小船(20)(如果必要，使用另一引导管道顶端的小机船(22))将管道推(或拉)向第二中心线(2)末端方向。当计划的第一绕组的直径足够大时，该管道将会在塑性应变界限内弯曲。如果去除拉力或者推力，管道将回到它最初的形状。
小船掌控管道的位置以便中心线(2)可以以一定距离在位置(B)固定到管道，沿管道从位置(A)测量，略大于0.5Dwinding。(这大约是螺旋的第一绕组的计划周长的1/6)(图2)
当有不同于6的其它许多中心线时，显然距离将会不同。
第二中心线固定后，随后第二锚线也将会连接。
锚线(8)现在也将会连接到管道(图2)以便在此又产生新的弯曲点，其中在螺旋化管道的下一个部分可以存在最大的弯曲力。
现在船会再次慢慢地推(或拉)以在管道上施加塑性弯曲应变。当到达下一个中心线(3)和锚线(9)交汇的点时，船(20)将管道保持在合适的位置，直到第三中心线(3)和第三锚线(9)连接到管道上(图3)。
这些步骤重复用于第四中心线(4)和锚线(10)，随后同样用于第五中心线(5)和锚线(11)。
通过继续使用上述步骤中的船(20)铺设管道(15)，完成了最后的弯曲间隔且随后管道必须连接到最后的第六中心线以及线AC(从管道顶端(C)到第一中心线(1)与管道交汇的点(A))(图4)。
现在，所有锚线(7到11)必须从管道拆卸。
“辐条”(1t/m6)(图5)将把绕组置于其中央合适的位置。
螺旋化现在可以继续通过使用一只或多只船(20，21，22)而继续移动管道，船在第一绕组旁边并连接到绕组上。与此同时张力器(14)再次确保管道供给。船将以管道只处于塑性弯曲应力这样的速度移动。取决于不同情形和张力器的力量，很有可能船不必支持管道围绕“中心点”的转动运动。然而这些船的全体成员应当以规则的间隔连接新的绕组到以前的绕组，以确保管道螺旋在意外时刻不展开。
设置用于转动的船应在管道开始弯曲的点(A)连接到管道上。然后船必须拉动并引导管道进入下一个在先前绕组旁边的绕组。与此同时当船移动螺旋时，船连接到的绕组应当使用绑索连接到先前的绕组上，如具有连接环的尼龙吊索(或其它固定物)。当船完成了绕组的四分之三，它应当解除束缚并去到它的起始点以形成新的绕组并重复上述的步骤，在起始点它必须连接到管道上。
具有辐条的中心点(17)确保绕组的对正。
这样许多绕组和几千米的管道可以设置为滨水地区的单一螺旋，用于保存和/或随后运输到其它地点。
在新的地点，螺旋的管道可以展开并放置到水域的底部，选择水域用于螺旋的管道。
如果管道太重(管道直径和壁厚的比率相对小)并将由于它自身的重量下沉，可以使用漂浮物保持管道漂浮。
这里在管道经过张力器(14)后，随后应将漂浮物连接到管道并且只有当管道在管道应当下沉到底部的地点时，逐个释放管道。在这种情况下应使用特殊的浮桥以将管道下沉。

Claims (8)

1.将具有较高弯曲刚度的长管道弯曲成螺旋以保存和/或运输该管道的方法，其特征在于：
a)在第一绕组制造期间，将中心线连接到管道上，中心线将给予第一绕组和随后的整个螺旋一刚性支承，并且中心线将螺旋管道保持在好的环形；
其中，中心线像大的水平车轮中的辐条围绕“中心点”移动，以跟随环绕之后的螺旋中的绕组，所述“中心点”是一个“中枢”，被牢固地抛锚到底部且具有许多长度相等的中心线，在中心点周围使管道成环形，这些中心线起到大的水平车轮中的辐条一样的作用，以将螺旋的绕组保持在合适的位置上；
b)管道具有充足的漂浮能力以确保具有预定比重的管道浮在水或海水上并且
c)管道，当漂浮在水或海水上并由其承载时，螺旋绕制成平的单层螺旋，螺旋的内半径足够大以避免施加塑性应变到管道上。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于管道通过封闭其两端并用比重低于水或海水的物质进行填充而具有至少一部分必需的浮力。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于所述管道的每个封闭端都安装有一个阀，该阀是常闭的，阀具有以下作用：
a)如果管道将安置到底部，释放管道中的物质，且
b)能改变管道内的压力。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于借助于锚线制造第一绕组，对于管道，锚线产生新的拐点，当管道在第一绕组中弯曲时，拐点阻止管道变得过应力。
5.根据权利要求1的方法，其中，管道不会达到塑性应变区域并且管道不会长久地变形。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，在任何情况下都不使管道过应力。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，相对于长的非螺旋管道，水面上成水平面的螺旋管道能更好的检查，且该管道在水上运输/牵引，而不成为其它船只不可超越的障碍。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，在大直径螺旋的情况下，铺设 成螺旋的管道的长度特别的长。 
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