CN102046458A - 配合 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种构造包括侧壁的半潜水式单元(26)的方法，其中，该方法包括以下步骤：将机身(10)放置到水体中，该机身(10)包括用于收容端件(28)的开口(20)，该端件(28)构成侧壁的至少一部分；将机身(10)沉降到水体中；以及，将甲板结构(24)连接到机身(10)上来形成半潜水式单元(10)。本发明还涉及一种用于构造包括侧壁的半潜水式单元(26)的套件，其中，该套件包括包含开口(20)的机身(10)，以及甲板结构(24)。此外，本发明涉及一种根据本发明且/或由根据本发明的套件构成的半潜水式单元(26)。

Description

配合

技术领域

本发明涉及一种构造包括侧壁的半潜水式单元的方法，其中，该方法包括以下步骤：

-将机身放置到水体中，该机身包括用于收容端件的开口，端件构成侧壁的至少一部分；

-使机身沉降到水体中；以及

-将甲板结构连接到机身上来形成半潜水式单元。

本发明还涉及一种用于构造包括侧壁的半潜水式单元的套件，其中，该套件包括包含开口的机身，以及甲板结构。此外，本发明涉及一种根据该方法和/或由根据本发明的套件构造的半潜水式单元。

背景技术

当自然资源例如位于海底或湖底处的来源中时，半潜水式单元就特别用于诸如气和油的自然资源的钻探或生产。此外，半潜水式单元用于海洋上的人员分区开采。

多年来，半潜水式单元的尺寸大致在增大，这在构造该单元时会导致各种问题。例如，世界上如果存在的话，也只有很少干船坞适于容纳其排水量和承载能力满足现代钻探或生产单元的要求的完整半潜水式单元。此外，半潜水式单元通常设有适于容纳例如钻探或生产设备的甲板结构，而这种甲板结构通常过重和/或过大而不可由诸如起重机的常规升降设备来进行升降。

此外，在半潜水式单元的领域内，最近较为关注包括侧壁的单元，或甚至更为优选的是设有界定单元内的封闭区域的外壁的单元，其中，外壁大致构成了该单元的机身。后一单元可称为环壁型半潜水式单元。

当构造具有甲板结构的环壁型半潜水式单元时，现有技术(例如，见WO02/092425)提出了一种构造包括机身结构和自浮式甲板模块的平台结构的方法，该方法包括以下步骤：将机身结构沉降到水体中、使甲板模块浮在机身结构的上方，以及使机身结构与甲板模块相连。上文关于甲板模块的浮动和连接而限定的步骤通常称为配合程序。然而，可由本领域的技术人员理解到的是，如′425所提出的那样沉降整个机身结构例如需要大量压舱水，这是由于机身结构的吃水线面积较大，这就导致了机身结构将受到较大的负载。此外，当′425的机身结构沉降至甲板结构可连接到机身结构上的位置时，只有小部分机身结构与静水平面相交，导致机身结构的稳定性较低。本领域的技术人员可理解到的是，通常期望在配合程序期间避免机身结构的较大负载和较低稳定性。

此外，US 6125780公开了一种构造用于环壁型半潜水式单元的机身的方法，该方法包括以下步骤：提供四个大致相同的浮力模块，以及将它们附接到彼此上，从而形成环壁型机身。然而，像′425的情况那样，使用′780的方法获得的机身也将呈现出较大的水线面面积，因此例如需要大量的压舱水，以便将机身沉降到甲板结构可连接到机身上的位置处。

因此，通过上文可以理解到的是，当构造包括侧壁和/或为环壁型的半潜水式单元时，就需要改进构造该单元的方法。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种构造包括侧壁的半潜水式单元的方法，其中，没有一个构成半潜水式单元的部件在构造期间受到过大的负载。

本发明的第二目的在于提供一种构造包括侧壁的半潜水式单元的方法，该方法确保该单元的浮动部件在构造期间提供适当高的稳定性。

本发明的第三目的在于提供一种包括侧壁的半潜水式单元的方法，该方法减小了，优选是消除了在半潜水式单元的任何部分中获得较大残余应力的风险。

本发明的第四目的在于提供一种构造包括侧壁的半潜水式单元的方法，该方法在干船坞和/或码头需要最少的构造时间。

上述目的中的至少一个由根据权利要求1的用于构造包括侧壁的半潜水式单元的方法来实现。

因此，本发明涉及一种构造包括侧壁的半潜水式单元的方法，其中，该方法包括以下步骤：

-将机身放置到水体中，该机身包括用于收容端件的开口，端件构成侧壁的至少一部分；

-使机身沉降到水体中；以及

-将甲板结构连接到机身上来形成半潜水式单元。

根据本发明，该方法还包括以下步骤：

-使端件浮动到开口中，以及

-将端件附接到半潜水式单元上。

优选的是，如上文提出的方法的最后两个步骤在甲板结构已连接到机身上之后执行。

因此，通过利用本发明的上述方法，甲板结构与机身的配合就可在机身提供适合的静水力学特征(如水线面面积和稳定性)时执行。然后，端件插入由此形成的半潜水式单元中，其中，端件的引入还将有助于机身的静水力学特征，而不会有损上述配合程序。

此外，由于机身和甲板结构连接到彼此上，因此优选在端件插入之前形成连续的单元，例如由机身的内部压力和外部压力之差造成的机身的初始偏斜可减小，或甚至可避免，这是因为甲板结构通常是具有较高刚度的构件。本领域的技术人员可理解到的是，如果端件在机身受到初始偏斜时插入和连接到机身上，则这可在整个半潜水式单元的至少一部分中造成残余应力。这些残余应力可通过本发明的构造方法来减小，或甚至是避免。

应当注意的是，将端件附接到半潜水式单元上的步骤不必需要附加的方法步骤，端件和半潜水式单元依靠端件的插入和具有布置成在端件插入半潜水式单元中时紧固和/或锁定的配合机械零件的半潜水式单元即可布置成变为附接到彼此上。

还应当注意的是，端件不必需要填充整个开口，而是几个端件可布置成插入相同开口中；所述一个或多个端件不必填充开口。此外，端件自身可包括一个或多个开口。

根据本发明的方法的优选实施例，该方法还包括在甲板结构已连接到机身上之后升高半潜水式单元，以便于端件的浮动的步骤。

根据本发明的方法的另一实施例，该方法还包括在端件已经插入开口中之后升高半潜水式单元的步骤，以便可在水体的静水平面上方执行将端件附接到半潜水式单元上的步骤。

这确保了端件可借助于诸如干式焊接的常规附接技术附接到半潜水式单元上，干式焊接例如比湿式焊接(即，在静水面下方的焊接)便宜很多且更为高效。

根据本发明的方法的另外的实施例，端件为有浮力的，以便端件可自浮动进入开口中，优选将端件牵引到开口中。因此，如果端件为自浮动的，则在构造半潜水式单元期间就可减少，或甚至是消除对诸如驳船的附加浮动构件的需要。

根据本发明的方法的另一实施例，机身包括至少部分地界定开口的桁架组件，而将端件附接到半潜水式单元上的步骤继而又包括以下步骤：

-将端件附接到桁架组件上，以及

-通过将密封设备附接到桁架组件上来使桁架组件与环境水密封，该密封设备优选为包括诸如钢板的板件。

如上文所述的桁架组件可向机身提供附加的结构刚度，因此优选的是减小初始偏斜的风险，而不会大致增大机身的水线面面积。

根据本发明的方法的另外的实施例，机身包括用于引导端件进入开口中的引导装置，且使端件浮动进入开口中的步骤继而就包括使用引导装置引导端件进入开口中的步骤。

根据本发明的方法的另一实施例，将端件附接到半潜水式结构上的步骤继而又包括将端件附接到机身上和将端件附接到甲板结构上的步骤。

本发明的第二方面涉及一种用于构造包括侧壁的半潜水式单元的套件，其中，该套件包括：

-包含开口的机身，以及

-甲板结构。

根据本发明的第二方面，该套件还包括适于构成侧壁的至少一部分的端件，该端件还适于浮动到开口中和附接到机身上。

根据本发明的第二方面的优选实施例，该机身包括用于将端件引导到开口中的装置。

根据本发明第二方面的另一实施例，该机身包括至少部分地界定开口的桁架组件。

根据本发明第二方面的另外的实施例，机身包括沿纵向延伸的第一浮块和第二浮块，其中，第一浮块和第二浮块中的各个均适于延伸穿过水体的静水平面，其中，第一浮块和第二浮块借助于大致横向延伸的桥接设备连接到彼此海上，其中，第一浮块的至少一部分、第二浮块的至少一部分和桥接设备的至少一部分至少部分地界定开口。

根据本发明第二方面的另一实施例，端接包括结构槽体，如压舱水槽。

根据本发明第二方面的另外的实施例，机身包括适于储存液化天然气的槽体。

根据本发明第二方面的另一实施例，套件包括多个端件，以便该侧壁界定封闭区域。

本发明的第三方面涉及一种依照根据本发明第一方面的方法构造和/或由根据本发明第二方面的套件构造的半潜水式单元。

附图说明

下文将参照附图，借助于非限制性实例来进一步阐述本发明，在附图中：

图1示出了包括用于收容端件的开口的机身的示意性透视图；

图2示出了图1中所示的机身的示意性侧视图；

图3示出了图1中的机身，以及处于将甲板连接到机身上来形成半潜水式单元的本发明的方法步骤中的甲板结构的透视图；

图4示出了如图3中所示的半潜水式单元的示意性侧视图；

图5示出了图3中的半潜水式单元的示意性透视图，其中，端件浮动进入机身的开口中；

图6示出了图3和图5中的半潜水式单元的示意性透视图，其中，端件附接到了机身上；

图7示出了适于本发明的构造方法的机身的备选实施方式的侧视图；

图8示出了图7中所示的机身的俯视图，以及

图9示出了可用于本发明的构造方法的又一机身的示意性透视图。

具体实施方式

本发明将使用实施例的实例来描述。然而，应当理解的是，实施例的引入是为了阐述本发明的原理，而非限制本发明的范围，本发明的范围是由所附权利要求限定的。

图1示出了适用于本发明的构造方法的机身10。该机身10包括沿纵向延伸的第一浮块12和第二浮块14。第一浮块12和第二浮块14中的各个均适于延伸穿过水体的静水平面(SWL)。第一浮块12和第二浮块14借助于大致横向延伸的桥接设备连接到彼此上，在图1中所示的机身10的实施方式中的该桥接设备由两个横向延伸的支柱(即，第一支柱16和第二支柱18)构成，其中，支柱16，18中的各个将第一浮块12的下部连接到第二浮块14的下部上。浮块12，14和支柱16，18优选为由钢制成。纯粹举例来说，机身10在工作中吃水时，可具有在50000至500000公吨范围内的排水量。

此外，可从图1中发现的是，第一浮块12和第二浮块14与各个支柱16，18组合来形成机身中的开口。因此，第一浮块12和第二浮块14，以及第一支柱16就形成第一开口20，而第一浮块12和第二浮块14，以及第二支柱18就形成第二开口22。

下文在对本发明的构造方法的陈述中，将只对第一开口20进行参照。然而，本领域的技术人员将直接理解到构造方法中的各步骤同样适于第二开口22。

浮块12，14中的至少一个，但优选为两个，优选配备有用于储存诸如气或油的碳氢化合物的槽体。更为优选的是，浮块配备有用于储存液化天然气(LNG)的槽体。此外，浮块12，14(且可能还有支柱16，18)设有压舱水槽和压舱水系统，该压舱水系统特别包括用于控制上述压舱水槽的水位的水泵，以便可控制负载，且因此控制机身10的浮动状态。

图2展现了图1中的机身10的侧视图，其中，放大了机身10的偏斜。可从图2中理解到的是，当机身10在水中浮动时，机身就存在受到由机身10的内部压力与外部压力(即，水压)之差引起的初始偏斜的风险。此外，图2示出了支柱16，18并非不可能受到弯曲偏斜而导致第一浮块12和第二浮块14将远离彼此倾斜。因此，如果适于配合到第一开口20中的端件(图2中未示出)附接到处于图1和图2中所示的浮动状态下的机身10上时，则由此获得的机身10(即，包括原来的机身10和端件)就存在将包含残余应力的风险，这可削弱机身10的强度。这个问题至少由本发明的构造方法减小，这将在下文中阐述。

图3示出了本发明的构造方法的下一步骤，其中，机身10已经沉降到水中，使得出水高度(即，静水平面至第一浮块12和第二浮块14的最上部的距离)很小，以便甲板结构24可浮在机身10上方。优选的是，通过将压舱水引入机身10中，例如，通过使用上述压舱水槽(未示出)来使机身10沉降。由于机身10的水线面面积分别仅由第一浮块12和第二浮块14的水线面面积构成，故机身10可沉降到所期望的吃水深度，而不会使机身10受到过大的负载。此外，第一浮块12和第二浮块14的水线面面积分别优选为适于在图3中所示的浮动状态下向机身10提供适当的稳定性。

当机身10处于图3中所示的位置上时，甲板结构24就浮在机身10的上方。为此，甲板结构24可装载到一个或多个驳船(未示出)上，其中，可引导至少一个驳船穿过机身10的第二开口22。可选的是，甲板结构24可为有浮力的，例如，甲板结构24的中部可适于沉没入水中，且因此在引其穿过第二开口22时就载运甲板结构24的其余部分。

甲板结构24可具有各种设计，这尤其取决于将构造的半潜水式单元的目的。纯粹举例来说，甲板结构24可为有浮力的构件，或至少具有不透水的底部。可选的是，甲板结构24可包括桁架结构(未示出)，或甚至由桁架结构构成。此外，尽管图3中的甲板结构24示为由一个单一的单元构成，但甲板结构24可改为分解成多个子结构(未示出)，其中，各个子结构浮动到位且连接到机身10上。此外，甲板结构24可包括附加设备，例如，用于钻探、生产或储存碳氢化合物(未示出)。纯粹举例来说，没有如上文提出的附加设备的甲板结构24可重达大约10000至20000公吨。在甲板结构24设有例如用于生产LNG的设备的情况下，包括此设备的甲板结构24就可重达60000至80000公吨。

当甲板结构24已经定位到机身10上方的位置上时，两个部件就可连接到彼此上来形成半潜水式单元26。为此，甲板结构24可固定地附接到机身10上，例如，借助于焊接。可选的是，甲板结构24可简单地抵靠在机身10上，其中，甲板结构24将借助于两个结构之间发生的摩擦力来保持在关于机身10的适当位置上。

图4示出了图3的半潜水式单元26的侧视图。如在比较图4和图2时可理解到的那样，由于图4的半潜水式单元26包括连接到机身10上的甲板结构24，且由于甲板结构24通常相对较硬，故图4的构造中的机身10的偏斜通常大致不如图2中所示的情况显著。因此，图4中所提出的构造提供的是，端件可插入机身10内的第一开口20中，且还可在机身10受到较小的初始偏斜时附接到机身10上，导致半潜水式单元具有较低的残余应力。

图5示出了通过图3中所示的构造步骤获得的半潜水式单元26的透视图。图5还示出了端件28可浮动到开口20中，且连接到半潜水式单元26上。在此方面，在图5中所示的状态下，半潜水式单元26的吃水深度(即，从机身10底部至静水平面的距离)优选为大致小于如图3中所示的甲板结构24配合步骤期间的机身10吃水深度。对吃水深度进行这样减小以便于端件28的浮动进入。然而，在本发明的构造方法的一些实施方式中，可不需要减小如图3和图5中所示的本发明的构造方法步骤之间的吃水深度。如可从图5中进一步理解到的那样，端件28优选为构成侧壁的较大部分。纯粹举例来说，端件28可具有在机身10高度的0.2-0.8的区间内的高度，且端件28的宽度还可在机身10的宽度或长度中最大的一个的0.2至0.8的范围内。

在本发明的方法步骤中的端件28浮动进入的优选实施方式中，端件28是有浮力的，使其可自浮动到第一开口20中。为此，端件28可优选为连接到适于推进该端件28的设备(未示出)上。纯粹举例来说，这种设备可包括一个或多个拖船(未示出)。可选的是，如果端件28没有浮力，或如果出于某些原因期望这样，则端件就可装载到诸如驳船(未示出)的浮动设备(未示出)上，该浮动设备继而又可浮动到第一开口20中。

端件28优选为由钢制成，且优选包括结构槽体，如压舱水槽(未示出)。在端件28有浮力的情况下，该压舱水槽可用于控制端件28的浮动状态。此外，一旦端件28已经连接到半潜水式单元26上，端件28的压舱水槽就可优选为连接到半潜水式单元26的压舱水系统(未示出)，使得端件28的压舱水槽可用于控制半潜水式单元26的浮动状态。

为了便于端件28浮动进入到第一开口20中，机身10和/或端件28优选为设有用于将端件28引导至第一开口20中的位置的引导装置。纯粹举例来说，这种引导装置可包括机身10的杆件(未示出)和定位在端件28底部上的两个框架(未示出)，该杆件在第一开口20中大致垂直地延伸，而框架形成锥形间隙。

此外，机身10可设有定位在开口下方的支承件(未示出)，当端件已经插入第一开口20中时，端件28可抵靠在支承件上。

当端件28已经插入第一开口20中时，端件28和半潜水式单元26就可附接到彼此上。优选的是，端件28固定到附接到半潜水式单元26上，例如，借助于焊接。此外，端件28优选为固定地附接到机身10上，且如果可能的话，还附接到甲板结构24上。

当单元26处于如图5中所示的浮动状态下时，例如，紧接端件28插入第一开口20中之后，端件28就可附接到半潜水式单元26上。然而，在本发明的优选实施例中，半潜水式单元26在端件28附接到单元26上之前升高，即，单元26的吃水深度减小。图6中示出了优选实施例的这种实施方式。如果端件28在单元处于如图6中所示的浮动状态下时附接到半潜水式单元26上，则诸如焊接的附接程序就可在干燥环境下执行，干燥环境通常会提供更为快速和高效的附接程序。

图7示出了可用于本发明的构造方法的机身10的另一实施方式的侧视图。如可从图7中发现的那样，机身10包括至少部分地界定第一开口20的桁架组件30。桁架组件30增加了附加的结构刚度，而不会对机身10增加任何较大的静水力学刚度。本领域的技术人员可理解到的是，通过引入桁架组件30获得的机身10特征的上述变化例如在执行本发明的构造方法时可为有用的，例如，在机身10的偏斜和/或升高和降低机身的能力这方面有用。利用包括如图7中所示的机身10的半潜水式单元26，端件(图7中未示出)优选为附接到桁架组件30的内部上。

为了获得如图7中所示的有浮力(或至少不受气候影响)的从机身10的第一浮块12延伸至第二浮块14的侧壁，桁架组件30就优选为在端件28已经插入第一开口20中且附接到桁架组件30上之后与环境水密封。优选的是，这种密封可通过将密封设备附接到桁架组件30上来获得。图8中示出了这种密封设备的实例，其中，该密封设备包括四个钢板32′，32″，34′和34″。各个钢板32′，32″，34′和34″均定位在桁架组件上或上方的适当位置上，且附接到机身10和端件28上。优选的是，图8中所示的密封设备还包括适于定位在端件28的各侧且适于覆盖定位在端件28下方的部分桁架组件30的另外两个板件(图8中未示出)。

最后，图9示出了可用于执行本发明的构造方法的另一机身10。如可从图9中发现的那样，这里示出的机身10包括环形浮筒36和四个大致垂直延伸的柱体38，40，42和44，其中，各个柱体均连接到环形浮筒36上。如可从图9中理解到的那样，机身10具有四个开口46，48，50和52，且各个开口均适于收容端件(图9中未示出)。优选的是，当基于图9中所示的机身10的半潜水式单元的所有四个开口都已经设有端件时，就获得了具有连续的外壁的半潜水式单元，即，该单元为所谓的环壁型。

应当理解的是，本发明不限于上文所述和附图中所示的实施例。相反，本领域的技术人员将理解到的是，一些改变和修改可在所附权利要求的范围内执行。

Claims (15)

1.一种构造包括侧壁的半潜水式单元(26)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

-将机身(10)放置到水体中，所述机身(10)包括用于收容端件(28)的开口(20)，所述端件(28)构成所述侧壁的至少一部分，

-将所述机身(10)沉降到所述水体中，

-将所述甲板结构(24)连接至所述机身(10)以形成半潜水式单元(26)，

其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

-使所述端件(28)浮动到所述开口(20)中，以及

-将所述端件(20)附接至所述半潜水式单元(26)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：在所述甲板结构(24)已连接至所述机身(10)之后升高所述半潜水式单元(26)，以便于所述端件(28)的所述浮动进入。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：在所述端件(28)已插入所述开口(20)中之后升高所述半潜水式单元(26)，以便可在所述水体的静水平面上方执行将所述端件(28)附接至所述半潜水式单元(26)的所述步骤。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的方法，其特征在于，所述端件(28)有浮力，使得所述端件(28)可自浮动到所述开口(20)中，优选地，将所述端件牵引到所述开口(20)中。

5.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述机身(10)包括至少部分地界定所述开口(20)的桁架组件(30)，以及将所述端件(28)附接至所述半潜水式单元(26)的所述步骤继而又包括以下步骤：

-将所述端件(28)附接到所述桁架组件(30)上，以及

-通过将密封设备附接到所述桁架组件(30)上来使所述桁架组件(30)与环境水密封，所述密封设备优选为包括例如钢板的板件。

6.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述机身(10)包括用于将所述端件(28)引导到所述开口(20)中的引导装置，以及使所述端件(28)浮动到所述开口(20)中的所述步骤继而又包括使用所述引导装置将所述端件(28)引导到所述开口(20)中的步骤。

7.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，将所述端件(28)附接到所述半潜水式结构(26)上的所述步骤继而又包括以下步骤：将所述端件(28)附接到所述机身(10)上，以及将所述端件(28)附接到所述甲板结构(24)上。

8.一种用于构造包括侧壁的半潜水式单元的套件，其中，所述套件包括

-包含开口(20)的机身(10)，以及

-甲板结构(24)，

其特征在于，所述套件还包括适于构成所述侧壁的至少一部分的端件(28)，所述端件(28)还适于浮动到所述开口(20)中和附接到所述机身(10)上。

9.根据权利要求8所述的套件，其特征在于，所述机身(10)包括用于将所述端件(28)引导到所述开口(20)中的装置。

10.根据权利要求8或9所述的套件，其特征在于，所述机身(10)包括至少部分地界定所述开口(20)的桁架组件(30)。

11.根据权利要求8至10中任何一项所述的套件，其特征在于，所述机身(10)包括沿纵向延伸的第一浮块(12)和第二浮块(14)，其中，所述第一浮块(12)和所述第二浮块(14)中的各个均适于延伸穿过水体的静水平面，其中，所述第一浮块(12)和所述第二浮块(14)借助于大致沿横向延伸的桥接设备(16，18)彼此连接，其中，所述第一浮块(12)的至少一部分、所述第二浮块(14)的至少一部分和所述桥接设备(16，18)的至少一部分至少部分地界定所述开口(20)。

12.根据权利要求8至11中任何一项所述的套件，其特征在于，所述端件(28)包括结构槽体，如压舱水槽。

13.根据权利要求8至12中任何一项所述的套件，其特征在于，所述机身(10)包括适于储存液化天然气的槽体。

14.根据权利要求8至13中任何一项所述的套件，其特征在于，所述套件包括多个端件(28)，以使得所述侧壁界定封闭区域。

15.一种根据依照权利要求1至7中任何一项所述方法构造的且/或由根据权利要求8至14中任何一项所述套件构造的半潜水式单元。

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