CN102084166B - 海中管道安装系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于将附件(232)安装在要铺设到海底的管道(231)上的方法，包括如下步骤：从塔的第1位置将管道下水沿对应于塔投放线的管道下水轨线入海，在第1位置塔相对垂线成α角，停止管道下水，和放开在悬吊组件(10，110，210，710)中的已下水管道，将附件定位在塔投放线中，将附件连接到悬吊组件中的已下水管道和连接到至少一根抛投和回收(A&R)缆索(13，113，213，713，813)，从A&R系统(11，111)悬挂附件和已下水管道，使悬吊组件与已下水管道脱离，枢转管道下水塔到附件下水位置，在该位置塔相对垂线成Y角，该Y角显著地与A角不同，从而产生足够大的管道下水轨线，以便用A&R系统使附件和已下水管道继续下水，通过A&R系统下降带有已下水管道的附件。

Description

海中管道安装系统和方法
技术领域
本发明的第1方面涉及将附件安装在要铺设到海底的管道上的一种方法，其中利用海中管道安装系统铺设离岸管道，该系统包括：
●船，
●有限定塔投放线的管道铺设设备的管道下水塔，该塔是可枢转地安装在所述船上和适合用于在塔的第1位置沿着塔的投放线将管道下水进入海中，在塔的第1位置该塔相对垂线成α角，
●支持在投放线下部的悬吊吊夹具组件，用于夹持和支持先前已下水管道的重量，
●抛投和回收(A&R)系统，包括装设在投放线上面位置的至少一根A&R缆索和有一个或多个滑轮的滑轮装置，
●附件操作装置，用于将附件设置在投放线中悬吊吊夹具组件和抛投及回收滑轮装置之间。
背景技术
这样的海中管道安装系统在先有技术中是众所周知的，优选地用于铺设离岸管道和/或安装海底取油立管。这样的系统包括一艘有船头和船尾的船舶，该船可以适合执行绞车铺管方法，铺设刚性或柔性的管道，但也可适合执行起重机铺管方法。
该系统还包括管道下水塔，它有限定塔投放线的管道铺设设备，将该塔可以枢转地安装在所述的船上。该塔适合在其第1位置向海底的方向在投放线中将管道下水，塔在第1位置相对垂线成一角度α。当利用该塔进行绞车铺管操作时管道铺设设备可以包括张紧装置；和当利用该塔进行起重机铺管操作时还可以包括焊接站和校直工具。还有，管道铺设设备可以包括各种夹具如装设在悬吊吊夹具组件(以下简称悬吊组件)中的该组件的夹钳。
常将这样的塔设置在该船的通海阱(moonpool)附近或通海阱上面，或者在另一个合适的位置，如在该船的船尾。一般来说这里术语塔指的是在该船上竖立的结构，和可被设计成例如绞车铺管的坡道。另一种可供选择的或另外还有，该塔可由A型构架组成。
将悬吊组件支持在投放线的下部以便支持先前下水的管道。可以允许这样的悬吊组件与下水的管道啮合，如通过夹持。在一个可能的实施例中，悬吊组件由该船支持并包括相关的悬吊组件枢转机构以便使悬吊组件与该塔一起枢转或独立了该塔枢转。在另一个可供选择的实施例中，由管道下水塔支持悬吊组件和该组件与该塔可以一起枢转。
该管道下水塔支持抛投和回收(A&R)系统，该系统包括至少一根A&R缆索和有一个或多个A&R滑轮的滑轮装置。可以使用这样的A&R系统下降已下水的管道、附件、或装有附件的已下水管道。这样的附件的实例是各种管道终端设备(PLET)和连接器。优选地，将A&R滑轮装置装设在管道下水塔的上面位置，从而使附件可以定位在滑轮装置的下面。
可以将附件存放在甲板区或另一种是在驳船上。通过附件操作装置将这样的附件放置在投放线中在悬吊组件和抛投及回收的滑轮结构之间。可由起重机，如海上桅式起重机或转向吊杆起重机将附件传送给附件操作装置，或通过在A&R系统中的A&R缆索。也可以使附件操作装置可滑动地进入投放线中。
发明内容
本发明第1方面的目的在于提供用于将附件安装到要铺设到海底的管道上的一种改进的方法，或至少是另一种可供选择的方法。
按照本发明第1方面的方法包括如下各步骤：
●从该塔第1位置将管道下水沿对应塔投放线的管道下水轨线入海，在第1位置该塔相对垂线成α角，
●停止管道下水，和放开在悬吊组件中已下水的管道，
●将附件放置在塔的投放线中，
●将附件连接到悬吊组件中已下水的管道和连接到至少一根A&R缆索，
●从A&R系统悬挂该附件和已下水的管道，
●使悬吊组件脱离已下水管道，
●枢转管道下水塔到附件下水位置，在该位置塔相对垂线成γ角，而γ角显著不同于α角，从而产生足够大的管道下水轨线以便使带有A&R系统的附件和已下水的管道继续下水，
●用A&R系统下降带有已下水管道的附件。
这种方式，使从A&R系统悬挂的附件和已下水的管道与塔保持一定的距离。从A&R系统悬挂附件和已下水管道的这条线可以称为A&R线。枢转管道下水塔离开将附件安装在管道上的管道下水轨线，有利于下降附件。塔的投放线与管道下水轨线成一角度，可能是(γ-α)角，该角优选地超过7°和更优选地超过15°，从而产生足够大的管道下水轨线以便使带A&R系统的附件和已下水管道入海。当在塔投放线中现有的空间受限制时和要装卸大的附件时这是特别有利的。枢转管道下水塔越多，A&R线与塔的投放线就离得越远。另一个优点可以是，不需要从投放线拆除管道铺设设备，如通过移动或通过分离。在优选的实施例中，相对小的附件可以在塔投放线中在管道下水轨线内下水，而将塔枢转到附件下水位置用于使相对大的附件下水。在优选的实施例中，A&R线可伸展大大超过船头或船尾，或者超过舷梯。大的，超尺寸的附件如PLET，它不适合装在管道下水塔的各腿之间或坡道上，因而可以在远处的下水轨线即A&R线处安装。
优选地，当附件包括管道终端部分，按照本发明第1方面的方法还包括如下各步骤：
●用A&R缆索将附件和已下水管道下水入海直到管道终端部分到达悬吊组件位置的相同高度，
●枢转管道下水塔从附件下水位置回到第1位置，在附件下水位置该塔相对垂线成γ角而在第1位置该塔相对垂线成α角，从而使管道下水轨线重新与塔的投放线一致，
●使管道终端部分与悬吊组件啮合，
●使A&R缆索与附件分离。
在按照本发明第1方面的优选实施例中，塔包括在第1位置与铺设管道时船运动的预定方向成锐角α，其特征在于枢转塔到塔的附件下水位置包括较小的锐角γ或较大的锐角γ，从而使塔的投放线与管道下水轨线成一角度优选地成(γ-α)角，从而产生足够大的管道下水轨线以便使带A&R系统的附件和已下水管道下水入海。
另一种是，塔包括在第1位置与铺设管道时船运动的预定方向成钝角α，其特征在于枢转塔到塔的附件下水位置包括较小的钝角γ或较大的钝角γ，从而使塔的投放线在与管道下水轨线成(γ-α)角。
在还有另一个实施例中，塔包括在第1位置与铺设管道时船运动的预定方向成锐角α，其特征在于枢转塔到塔的附件下水位置包括一个钝角γ。
类似地，在还有另一个可选择的实施例中，塔包括在第1位置与铺设管道时船运动的预定方向成钝角α，其特征在于枢转塔到塔的附件下水位置包括一个锐角γ。
本发明的第2方面涉及用于铺设离岸管道的海中管道安装系统，优选地用于铺设海中管道和/或安装海底取油立管。这样的系统包括船，该船可以适合执行绞车铺管方法，铺设刚性或柔性的管道，但也可适合执行起重机铺管方法。
该系统还包括管道下水塔，该塔有限定塔投放线的管道铺设设备，将该塔围绕枢轴可枢转地安装在所述船上。该塔适合在其第1位置向海底方向在投放线中将管道下水，塔在第1位置相对垂线成α角。当利用该塔进行绞车铺管操作时管道铺设设备可以包括张紧装置，和当利用该塔进行起重机铺管操作时还可以包括焊接站和校直工具。还有，管道铺设设备可以包括各种夹具如装设在悬吊组件中的该组件的夹钳。
常将这样的塔设置在该船的通海阱附近或通海阱上面，或者在另一个合适的位置，如在该船的船尾。一般来说这里术语塔指的是在该船上竖立的结构，和可被设计成例如绞车铺管的坡道。另一种可供选择的或另外还有，该塔可由A型构架组成。
按照本发明第2方面的海中管道安装系统还包括工作站，该站包括由支持构架支持的工作平台和工作人员可以进入去执行检查操作等，将该工作站支持在管道下水塔的下部。该工作站还可以包括焊接设备用于焊接各管段互相连接或焊接到附件。
还有，海中管道安装系统包括由支持构架支持在塔投放线下部的悬吊组件，用于夹持和支持先前下水的管道的重量。
本发明第2方面的目的在于提供一种改进的海底铺管系统，或者至少是另一种可供选择的系统。
按照本发明的第2方面支持构架可以沿着装设在管道下水塔下部的支持构架导轨滑动，该支持构架导轨基本上垂直于塔的转轴和基本上垂直于塔的投放线，从而使工作平台和悬吊组件可以滑动进入和滑动离开塔的投放线。
因此，本发明的第2方面提供一种系统，它能将工作平台设置在塔投放线中，当将工作平台设置在塔投放线中时几乎能或整个360°检查塔投放线中的管道。工作平台可以包括在工作平台的塔投放线侧的一根槽以便当将工作平台设置在塔投放线中时接纳在塔投放线中的管道。这使工作人员更容易从不同方向去接近管道。
例如当管道中的附件或增厚部分必须通过工作站时能将工作平台设置在塔投放线之外是有利的。因而将工作平台设置在塔投放线外面，使工作平台不会妨碍附件或增厚部分。
优选地，将平行于塔转轴的平台转轴装设在支持构架和工作平台之间，从而使工作平台可以装有万向接头保持独立于塔位置的水平状态。将管道下水塔围绕枢轴可枢转地安装并相对该船可以取许多位置，在正常操作期间也可以改变船的位置。为了在检查操作期间跨过工作平台自然地运动，需要设置工作平台基本上水平并与塔的位置无关。平台的枢轴允许这种独立的运动。通过优选地包括气缸或大齿轮和马达的万向接头机构可以获得工作平台相对塔的相对运动。也可以想象使工作平台相对塔枢转的其他万向接头机构。
在一个实施例，工作平台包括两个平台部分，在两部分之间装设平行于塔转轴的回转轴，从而使最靠近塔投放线的平台部分可以转回以便空出塔投放线周围的区域。该优点是，对相对大的工作平台和用工作平台沿着支持构架导轨相对很小的移动，可以清空出围绕塔投放线的足够区域，因为最靠近塔投放线的平台部分可以回转回来。
优选地回转轴与平台转轴一致，但是也可将回转轴设置在平台转轴和最靠近塔投放线的平台部分的自由端之间。
如果最靠近塔投放线的平台部分包括从工作台的自由端伸展到回转轴的一条沟，那么该平台部分被分成两部分，各部分可以互相独立地回转。
在一个实施例中，海中管道安装系统还包括抛投和回收(A&R)系统，它包括由管道下水塔支持的至少1根A&R缆索和有一个或多个滑轮的滑轮结构。
优选地，支持构架还支持一个或多个A&R滑轮，从而使由支持构架支持的一个或多个滑轮可滑动地进入和离开塔投放线。由支持构架支持的各滑轮可以引导A&R缆索，当塔是在倾斜位置时这是特别有利的。
支持构架的可动性能适合由支持构架支持的一个或多个滑轮的位置，从而使一个或多个滑轮的位置能适应由一个或多个滑轮引导的至少一根A&R缆索的位置。因此，取决于塔的角度，A&R缆索可以通过由支持构架支持的滑轮的两侧。
本发明的第3方面涉及一种用于铺设离岸管道的海中管道安装系统，优选地用于铺设离岸管道和/或安装海底取油立管。这样的系统包括船，该船可以适合执行绞车铺管方法，铺设刚性或柔性的管道，但也可适合执行起重机铺管方法。
该系统还包括管道下水塔，它有限定塔投放线的管道铺设设备，将该塔围绕枢轴可枢转地安装在所述船上。该塔适合在其第1位置向海底方向在投放线中将管道下水，塔在第1位置相对垂线成一角度α。当利用该塔进行绞车铺管操作时管道铺设设备可以包括张装设备；和当利用该塔进行起重机铺管操作时还可以包括焊接站和校直工具。还有，管道铺设设备可以包括各种夹具如装设在悬吊组件中的悬吊组件夹钳。
常将这样的塔设置在该船的通海阱附近或通海阱上面，或者在另一个合适的位置，如在该船的船尾。一般来说这里术语塔指的是在该船上竖立的结构，和可被设计成例如绞车铺管的坡道。另一种可供选择的或另外还有，该塔可由A型构架组成。
还有，该系统包括抛投和回收(A&R)系统，它包括由管道下水塔支持的至少一根A&R缆索和有一个或多个滑轮的滑轮装置。大多数常规的海中管道安装系统在管道下水塔的上面位置装设整个A&R滑轮装置。仅在管道下水塔的上面位置装设滑轮的缺点是这可能造成A&R缆索沿着坡道或船的边缘被擦伤，或者，当管道下水轨线通过通海阱，沿着通海阱的边缘，甚至有小的偏离导前角和侧向导前角的时候都有可能被擦伤。
还有，该海中管道安装系统包括在塔的投放线下部由支持构架支持的悬吊组件，用于夹持和支持先前下水管道的重量。
本发明第3方面的目的在于提供一种改进的海底铺管系统，或者至少是另一种可供选择的系统。
按照本发明的第3方面由支持构架支持悬吊组件和有滑轮转轴基本上平行于塔的转轴的一个或多个滑轮，支持构架可以沿着装设在管道下水塔下部的支持构架导轨滑动，该导轨基本上垂直于塔的转轴也基本上垂直于塔的投放线，从而使由支持构架支持的一个或多个滑轮和悬吊组件可滑动进入和离开塔的投放线。
装设在塔下部的一个或多个滑轮沿着管道下水塔从上部A&R滑轮引导缆索的构造允许将A&R钢索限制在管道下水塔的下部而不是其上部，大大增加了船舶的稳定性。优选地，装设在塔的上部和装设在塔的下部的滑轮之间的距离是能将附件设置在这些滑轮之间。
由支持构架支持一个或多个滑轮的优点是滑轮可以运动进入和离开塔的投放线，能使管道中的附件或增厚部分通过。
因为管道下水塔可以相对垂线枢转正的或负的两种角度，所以它能有利地引导至少一根A&R缆索到塔的两种角度。按照本发明的第3方面的优选实施例这是可能的，其特征在于由支持构架支持的滑轮中至少一个适合在滑轮的相反两侧引导至少一根A&R缆索，和支持构架在由滑轮的第1侧引导至少一根A&R缆索的位置和由滑轮的相反侧引导至少一根A&R缆索的另一个位置之间可以滑动。
在一个实施例中，由支持构架支持的滑轮中至少一个在基本上平行于塔转轴的方向上是可以移动的。用这种方式，可将至少一个可动的滑轮与A&R缆索对齐，但也可以故意错开以便能通过该A&R缆索，然后再对齐，从而在A&R缆索的另一侧引导该A&R缆索。
在另一个实施例中，支持构架支持两个滑轮，其中至少一个在基本上平行于塔的转轴方向上是可动的，从而使A&R系统可从单下降系统调节成双下降系统，在单下降系统中将可动的滑轮设置在单根A&R缆索附近以便引导这单根A&R缆索，而在双下降系统中将两个滑轮设置在两根A&R缆索附近以便引导这两根A&R缆索。
支持构架还可以支持工作人员可以进入的工作平台以便执行检查操作等，从而使工作平台可滑动地进入和离开塔的投放线。
例如当管道中的附件或增厚部分必须通过工作站时能将工作平台设置在塔投放线之外是有利的。因而将工作平台设置在塔投放线外面，使工作平台不会妨碍附件或增厚部分。
优选地，将平行于塔转轴的平台转轴装设在支持构架和工作平台之间，从而使工作平台可以装有万向接头保持独立于塔位置的水平状态。将管道下水塔围绕枢轴可枢转地安装并相对该船可以取许多位置，在正常操作期间也可以改变船的位置。为了在检查操作期间跨过工作平台自然地运动，需要设置工作平台基本上水平并与塔的位置无关。平台的枢轴允许这种独立的运动。优选地通过包括气缸或大齿轮和马达的万向接头机构可以获得工作平台相对塔的相对运动。也可以想象使工作平台相对塔枢转的其他万向接头机构。
在一个实施例中，工作平台包括两个平台部分，在两部分之间装设平行于塔转轴的回转轴，从而使最靠近塔投放线的平台部分可以转回以便空出塔投放线周围的区域。该优点是，对相对大的工作平台和用工作平台沿着支持构架导轨相对很小的移动，可以清空出围绕塔投放线的足够区域，因为最靠近塔投放线的平台部分可以回转回来。
优选地回转轴与平台转轴一致，但是也可将回转轴设置在平台转轴和最靠近塔投放线的平台部分的自由端之间。
如果最靠近塔投放线的平台部分包括从工作台的自由端伸展到回转轴的一条沟，那么该平台部分被分成两部分，各部分可以互相独立地回转。
本发明的第4方面涉及海中管道安装的领域，特别是用于铺设离岸管道和/或安装海底取油立管，所述系统至少适合执行绞车铺管的方法。按照本发明第4方面的系统可以适合用绞车铺管方法铺设柔性的管道但也可铺设刚性的管道。特别是按照本发明第4方面的系统适合铺设的管道是钢的，总直径范围在5-100cm，优选地在10-50cm和最大塑料弯矩为5000kNm(千牛顿米)，优选地为3000kNm。
从先前技术已知用于按照绞车铺管方法铺设海中管道的绞车铺管船舶。这些船舶一般装备一个或多个存储绞车用于存储要安装的管道。这样的绞车可以存储几百吨的管道，如3500公吨。
该船舶还装备管道下水塔，该塔包括限定投放线的管道铺设设备，将该塔可枢转地安装在所述船上和适合用于在第1位置从存储绞车向海底方向通过投放线将管道下水，塔在第1位置相对垂线成α角。管道的实际轨线也称作管道的下水轨线，在下水时它与投放线一致。
角α可以是这样，该塔包括与船的甲板成锐角或另一种是成钝角。可以枢转塔以便在铺管期间与船的运动方向包括锐角或钝角。可以沿着船的纵轴枢转塔或者另一种是垂直于船的纵轴枢转塔，如坚持在该处的情况。
可将这样的塔设置在该船的通海阱附近或通海阱上面，或在任何其他合适的位置，如在该船的船尾、或在船头，或在一个侧边部分。一般来说这里塔的术语指的是在该船上竖立的结构，和可被设计成例如绞车铺管的坡道。另一种可供选择的或另外还有，该塔可由A型构架组成。
这样的海中管道安装系统的管道铺设设备包括装设在所述塔上提升位置的管道导轨，它提供弯曲的路径引导所述管道从绞车到所述塔的投放线中。已知的管道导轨包括大直径的管道导引轮或者半圆形的导轨结构，如装设滚轮或链条。这样的管道导轨有时称为对中器。
在已知的绞车铺管系统中管道铺设设备还包括一个或多个管道张紧装置，通常是两个但还知道有一个或三个的型式，它们由塔支持在管道导轨下面的不同高度上。
在通用的设计中每个管道张紧装置有张紧装置机架和多个轨道(也称作链轨)，通常是由所述张紧装置机架支持的3个或4个轨道。该轨道适合与管道啮合和支持下水管道的至少部分重量。在实践中可以设计单个张紧装置支持大于50吨的管道重量，而大于100吨的张紧装置能力，甚至高至450吨也不是不常见。
将轨道用可移动的方式安装在所述张紧装置机架上以便允许调节在各轨道之间的间隙用于容纳不同的管道直径。
本发明的目的在于提供一种改进的海底铺管系统，或者至少是另一种可供选择的系统。
本发明提供按照它第4方面的海中管道安装的一种系统，在该系统中管道下水塔可枢转到第2位置，在第2位置塔相对垂线成角度β，β角与α角相反，在第2位置管道也可从存储绞车下水进入到海中。
因此，按照本发明的第4方面在塔的第1位置该塔可以倾斜在垂线下的一个角度范围内，允许管道在塔的许多位置中下水。倾斜角α可以在0到70°之间的范围内，更优选的在0到15°之间，因而0°的倾斜角对应于管道下水塔的垂直取向。在第2位置该塔可以倾斜在垂线之下的一个角度范围内，与第1位置相反。
因此，当枢转设置在该船边缘(船头、船尾或船的一侧)的塔以便在第1位置包括与甲板成锐角，那么在第2位置该塔包括与甲板成钝角。类似地，该塔可以在第1位置包括与甲板成钝角，而在第2位置成锐角。在优选的实施例中，将管道下水塔设置在该船的船尾并可以从相对船头倾斜65°的位置枢转到第2位置，在第2位置该塔是向后偏斜并成15°角伸展在船尾上。
在优选的实施例中，在第1位置枢转塔使其在铺管期间与该船运动的前进方向包括一锐角，而在第2位置在铺管期间与该船运动的前进方向包括一钝角。
因而本发明允许在船的向前运动和向后运动时都可铺设管道。当只有很小的空间，如靠近现有的海上装置时这可能是特别有利的。这也可以防止不必要的操纵船舶。在管道铺设操作中通常由操作人员给定绞车的速度，而张紧装置跟随绞车的速度以便保持恒定的向后拉力。这由控制系统控制。向后铺管操作允许该船在铺设管道的同时向后行驶到平台，当它到达平台时可以相对容易地将管道移交给平台。
可将悬吊组件支持在投放线中张紧装置之下以便支持先前下水的管道。可以允许这样的悬吊组件与已下水的管道啮合，优选地通过夹持。在一个可能的实施例中，由船舶支持悬吊组件和悬吊组件包括相关的悬吊组件枢转机构以便使悬吊组件与塔一起枢转或独立于塔枢转。在一个代替的实施例中，由管道下水塔支持悬吊组件和悬吊组件可与塔一起枢转。
在一个特殊的实施例中，设计张紧装置机架相对常规的管道直径有加大的尺寸，从而可以增加轨道之间的间隙到很大的尺寸，这就允许装配在管道(终端上)或在管道中的附件如在柔性管道终端上或在管道中的连接器通过。这样的连接器是体积大的和有基本上大于管道的直径，如有直径大于1米的柔性离岸管道的连接器。因此，该张紧装置可以允许连接装置通过同时保持拉力。当连接装置已经通过张紧装置时，驱动悬吊组件。拆除终端连接，可能包括由于管道连接造成的不精确的校直而必须拆除的几米管道，和将各管道终端焊接在一起。
通常管道下水塔还支持抛投和回收(A&R)系统，它包括一根或多根A&R缆索和有一个或多个滑轮的滑轮装置。可以使用这样的A&R滑轮装置下降已下水的管道、附件、或装有附件的已下水管道。这样的附件的实例是管道终端设备(PLET)和连接器。优选地，在管道下水塔的上面位置装设A&R滑轮装置，从而使附件可以定位在滑轮装置之下。
用于铺设刚性管道的管道下水塔的一个优选实施例还装有半径控制器和/或一个或多个校直器轨道用于调节在一个或多个滑轮上游某位置的刚性管道。
有起重机是优选的，优选地在甲板上装设海上桅式吊机用于执行在甲板上的各种操作，以及吊离和吊到船上。这样的起重机的工作能力可以是几百吨。在各优选的实施例中，使用起重机来移动大的物体到管道下水轨线。
本发明的第5方面涉及一种海中管道安装系统，优选地用于铺设海中的管道和/或安装海底取油立管。这样一种系统包括船，该船可以适合执行绞车铺管方法，铺设刚性或柔性的管道，但也可适合执行起重机铺管方法。
该系统还包括管道下水塔，它有限定塔投放线的管道铺设设备，将该塔可枢转地安装在所述船上。该塔适合在其第1位置向海底的方向在投放线中将管道下水，塔在第1位置相对垂线成一角度α。在塔的第1位置该塔可以倾斜在垂线下一个角度范围内，允许在塔的许多位置使管道下水。倾斜角α可以在0到70°之间的范围内，更优选地是在0到15°之间，而倾斜角为零对应于管道下水塔的垂直取向。
当利用该塔进行绞车铺管操作时管道铺设设备可以包括张紧装置；和当利用该塔进行起重机铺管操作时还可以包括焊接站和校直工具。还有，管道铺设设备可以包括各种夹具如装设在悬吊组件中的该组件夹钳。
常将这样的塔设置在该船的通海阱附近或通海阱上面，或者在另一个合适的位置，如在该船的船尾。一般来说，这里术语塔指的是在该船上竖立的结构，和可被设计成例如绞车铺管的坡道。另一种可供选择的或另外还有，该塔可由A型构架组成。
管道下水塔支持抛投和回收(A&R)系统，该系统包括至少一根A&R缆索和有一个或多个滑轮的滑轮装置。可以使用这样的A&R滑轮装置下降已下水的管道、附件、或装有附件的已下水管道。这样的附件的实例是管道终端设备(PLET)和连接器。在管道下水塔的上面位置装设至少一个A&R滑轮，允许在甲板上装卸大的物件。最常规的海中管道安装系统在管道下水塔的上面位置装设整个滑轮装置，从而使附件可定位在滑轮装置之下。另一种是，将整个A&R滑轮装置设置在塔的中间位置，或者完全不由管道下水塔支持。
本发明第5方面的目的在于提供一种改进的海底铺管系统，或至少是另一种可供选择的系统。
本发明提供按照它的第5方面涉及的抛投和回收滑轮装置，其特征在于将A&R滑轮装置的一个或多个滑轮装设在管道下水塔的上面位置，而将A&R滑轮装置的一个或多个其他滑轮装设在A&R的台车上，该车由管道下水塔支持并可以基本上平行于塔投放线运动。优选地在管道下水塔装设A&R台车的轨道，A&R台车可以沿着它运动。
使A&R滑轮装置的一个或多个滑轮装设在管道下水塔的上面位置，这样附件就可定位在滑轮装置之下，因而在甲板上有可能装卸大的物件。
最常规的海中管道安装系统在管道下水塔的上面位置装设整个A&R滑轮装置，从而可将附件定位在滑轮装置之下。但是，这将造成A&R缆索沿着坡道或船的边缘被擦伤，或者，当管道下水轨线通过通海阱，沿着通海阱的边缘，甚至有小的偏离导前角和侧向导前角的时候都有可能被擦伤。
为了防止这种情况，按照本发明的第5方面装设A&R台车，它从上面的A&R滑轮沿着管道下水塔引导缆索。台车能将A&R钢缆限制在管道下水塔的较低位置而不是在上面位置，显著地增加了船的稳定性。
优选地，可将台车锁定在它的最低位置，例如用锁钉，以便取得全部的A&R偏离导前和侧向导前力。
在一个优选的实施例中，装设有恒定张力控制(移动补偿)的A&R台车绞车以便使A&R台车沿着管道下水塔运动。这样有恒定张力控制的专用绞车优选地完全补偿船舶的平移。这可能在同时使用两个A&R绞车的装置中是特别有利的，因此将绞车中一个的缆索穿入平衡滑轮并与第2绞车的缆索连接。通过在顶部滑轮中使用脉冲计数器可以同步操作各绞车。有恒定张力控制的A&R台车将保持与平衡块的接触。另一种是，由与A&R滑轮装置相连的A&R提升机使A&R台车上下运动，由于台车的重量和滑轮的效率减小了A&R提升机的工作能力。
在按照本发明第5方面的优选实施例中，管道下水塔可以枢转到第2位置，在第2位置塔相对垂线成角度β，β角与α角相反，在第2位置管道也可从存储绞车下水进入到海中。在第2位置该塔可以倾斜在垂线下的一个角度范围内，与第一位置相反。
因此，当枢转设置在该船边缘(船头、船尾或船的一侧)的塔以便在第1位置包括与甲板成锐角，那么在第2位置该塔包括与甲板成钝角。类似地，该塔可以在第1位置包括与甲板成钝角，而在第2位置成锐角。在优选的实施例中，将管道下水塔设置在该船的船尾并可以从相对船头倾斜65°的位置枢转到第2位置，在第2位置该塔是向后倾斜并成15°角伸展在船尾上。
在按照本发明第5方面的一个优选实施例中，海中管道安装还包括用于夹持和支持先前下水的管道重量的悬吊组件，该组件被支持在A&R台车最低位置之下。
本发明的第6方面涉及一种海中管道安装系统，优选地用于铺设离岸管道和/或安装海底取油立管。这样的系统包括一艘有船头和船尾的船舶，该船可以适合执行绞车铺管方法，铺设刚性或柔性的管道，但也可适合执行起重机铺管方法。
该系统还包括管道下水塔，它有限定塔投放线的管道铺设设备，将该塔可枢转地安装在所述的船上。该塔适合在其第1位置向海底的方向在投放线中将管道下水，塔在第1位置相对垂线成一角度α。当利用该塔进行绞车铺管操作时管道铺设设备可以包括张紧装置；和当利用该塔进行起重机铺管操作时还可以包括焊接站和校直工具。还有，管道铺设设备可以包括各种夹具如装设在悬吊组件中的该组件夹钳。
常将这样的塔设置在该船的通海阱附近或通海阱上面，或者在另一个合适的位置，如在该船的船尾。一般来说这里术语塔指的是在该船上竖立的结构，和可被设计成例如绞车铺管的坡道。另一种可供选择的或另外还有，该塔可由A型构架组成。
将悬吊组件支持在投放线的下部以便支持先前下水的管道。可以允许这样的悬吊组件与下水的管道啮合，如通过夹持。在一个可能的实施例中，悬吊组件由该船支持并包括相关的悬吊组件枢转机构以便使悬吊组件与该塔一起枢转或独立于该塔枢转。在另一个可供选择的实施例中，由管道下水塔支持悬吊组件和该组件与该塔可以一起枢转。
该管道下水塔支持抛投和回收(A&R)系统，该系统包括至少一根A&R缆索和有一个或多个A&R滑轮的滑轮装置。可以使用这样的A&R系统下降已下水的管道、附件、或装有附件的已下水管道。这样的附件的实例是各种管道终端设备(PLET)和连接器。优选地，将A&R滑轮装置装设在管道下水塔的上面位置，从而使附件可以定位在滑轮装置的下面。
本发明第6方面的目的在于提供一种改进的海底铺管系统，或至少是另一种可供选择的系统。本发明进一步的目的在于提供改进的管道安装方法。
按照本发明的第6方面将A&R系统安装在塔上基本上与管道铺设设备相反，从而使它限定的A&R线离塔投放线较远和与投放线相反。还有，按照本发明的第6方面由悬吊组件移动机构可使悬吊组件从它在塔投放线中的位置移动到在A&R线中的位置。
这就允许A&R系统远离投放线操作。当在塔的投放线中现有的空间有限，和要装卸大的附件时这就特别有利。优选地，A&R线伸展远远超过该船的船头或船尾，或者超过舷梯。观察到在塔投放线和A&R线之间至少产生几分米的距离。大的，超尺寸的附件如PLET，例如它不适合装在管道下水塔的各腿之间或坡道上，因而可以在远处的下水轨线，即A&R线处安装。因为将附件装配在管道上是优选的方法，所以必须将下水的管道转移到A&R线中，通过悬吊组件移动机构使带有下水管道的悬吊组件移动达到转移的目的。因此，管道下水的轨线从塔的投放线移动到A&R线。
在按照本发明第6方面的一个优选实施例中，可以枢转管道下水塔到第2位置，在该位置塔相对垂线成β角，β角与α角相反，在第2位置管道也可从存储绞车下水进入海中。在第2位置该塔可以倾斜在垂线下一个角度范围内，与第1位置相反。
因此，当枢转设置在该船边缘(船头、船尾或船的一侧)的塔以便在第1位置包括与甲板成锐角，那么在第2位置该塔包括与甲板成钝角。类似地，该塔可以在第1位置包括与甲板成钝角，而在第2位置成锐角。在优选的实施例中，将管道下水塔设置在该船的船尾并可以从相对船头倾斜65°的位置枢转到第2位置，在第2位置该塔是向后倾斜并成15°角伸展在船尾上。
组合本发明第4和第6方面的优点是，有可能通过改变管道下水塔的倾斜角来变化A&R线。这种方式，可使A&R线和已经用于管道下水的塔投放线之间的距离增加到几米。枢转管道下水塔可使A&R线伸展远远超过船的船尾，有利于A&R操作如在该船的船尾上面下降附件，从而使附件可以很容易通过该船的船尾。
可将附件存储在甲板区或另一种是在驳船上。可将这样的附件放置在A&R线中，如通过起重机或附件操作装置，或通过将附件安装在可以在轨道上滑动的特殊的货架上，或者通过这些方法的组合。可由起重机，如海上桅式起重机或转向吊杆起重机，或通过在A&R系统中的A&R缆索，将附件传送给附件操作装置。也可以使附件操作装置可滑动地进入A&R线中。
优选地，在将附件放置在A&R线中之后，使附件与由悬吊组件支持的已下水管道校直，如使用附件操作装置或使用专门的校直工具(LUT)，在此之后可将它焊接到已下水的管道。另一种是，可将PLET连接在还未下水的尾管。
按照一个优选的实施例，该A&R系统包括两个滑轮和两条缆索，一条缆索穿入管道下水轨线而另一条穿入A&R线。这有利于在两个投放线中合理的A&R工作能力。
优选地悬吊组件移动机构包括一对基本平行于甲板的轨道，该轨道也基本平行于在铺管期间船舶运动的计划方向，沿着轨道可将悬吊组件从塔投放线平移到A&R线。优选地装设如气缸这样的驱动机构，尽管也可想象代替的驱动机构。
对这样的管道安装船来说有一种起重机是优选的，优选地将海上桅式起重机装设在甲板上用于在甲板上执行各种操作，以及从该船和到该船的装卸。这种起重机的工作能力可以是几百吨。在优选的实施例中，使用起重机将大的物件移动到管道下水轨线。
在一个优选的实施例中，按照本发明第6方面的海底铺管系统还包括抛投和回收滑轮装置，将该装置的一个或多个滑轮装设在管道下水塔的上面位置，而将A&R滑轮装置的一个或多个其他滑轮装设在A&R台车上，台车由管道下水塔支持并可以基本平行于塔的投放线运动。这个实施例还从上面相对本发明第5方面列举的优点中进一步得到益处。
上述按照本发明第6方面的海中管道安装系统适合用于示范性的A&R附件装卸操作，在操作中将附件安装在管道上，该方法包括如下步骤：
●从塔的第1位置将在塔投放线中的管道下水进入海中，在第1位置塔相对垂线成一角度α，
●停止管道下水，放开在悬吊组件中的下水管道，
●通过悬吊组件移动机构使带下水管道的悬吊组件从它在塔投放线中的位置移动到在A&R线中的位置，
●将附件定位在A&R线中，
●将附件连接到在悬吊组件中的下水管道和连接到至少一根A&R缆索，
●从A&R系统悬挂附件和已下水管道，
●使悬吊组件脱离已下水管道，
●通过悬吊组件移动机构使悬吊组件从它在A&R线中的位置移动到塔投放线中的位置，
●由A&R系统下降带下水管道的附件。
在优选的实施例中，管道下水塔或按照本发明第6方面的海中管道安装系统的管道下水塔可以枢转到第2位置，在该位置塔相对垂线成β角，β角与α角相反，在第2位置也可将管道下水进入海中。
组合本发明第4和第6方面的优点是，有可能通过改变管道下水塔的倾斜角来变化A&R线。这种方式，可使A&R线和已经用于管道下水的塔投放线之间的距离增加到几米。枢转管道下水塔可使A&R线伸展远远超过船的船尾，有利于A&R操作如在该船的船尾上面下降附件，从而使附件可以很容易地通过该船的船尾。
照这样，按照本发明第4和第6方面的海中管道安装系统适合用于示范性的A&R附件装卸操作，在该操作中将附件安装在管道上，该方法包括如下步骤：
●从塔的第1位置将在塔投放线中的管道下水进入海中，在第1位置塔相对垂线成α角，
●停止管道下水，和放开在悬吊组件中的已下水管道，
●枢转管道下水塔到第2位置，在该位置该塔相对垂线成β角，
●通过悬吊组件移动机构将带下水管道的悬吊组件从它在塔投放线中的位置移动到在A&R线中的位置，
●将附件定位在A&R线中，
●将附件连接到在悬吊组件中的已下水管道和连接到至少一根A&R缆索，
●从A&R系统悬挂附件和已下水的管道，
●使悬吊组件脱离已下水管道，
●通过悬吊组件移动机构使悬吊组件从它的在A&R线中的位置移动到塔投放线中的位置，
●由A&R系统下降带下水管道的附件。
当附件已经通过船的船尾时可将该塔转回并可在已修改的A&R线中进一步将附件下降到海底，该A&R线已经与塔一起枢转。现在可以抛投带PLET的下水管道以便获得管道或管路新的器材。
优选地，该附件装有管道终端部分。然后，当附件已经通过船的船尾时悬吊组件使附件处于放开模式。带有悬挂的附件，可能是连接在下水管道的PLET的悬吊组件，可以接着从A&R线转移到塔投放线。然后上面的方法接着下列的步骤：
●用A&R缆索将附件和已下水管道下水入海直到管道终端部分到达悬吊组件位置的相同高度，
●通过悬吊组件移动机构将悬吊组件从它在塔投放线中的位置移动到在A&R线中的位置，
●使管道终端部分与悬吊组件啮合，
●使A&R缆索与附件分离。
现在，附件和已下水的管道由在A&R线中的悬吊组件支持。接着可以将悬吊组件移回到它在塔投放线中的位置，在那里将另一根管道连接到管道终端部分和继续进行铺管。
按照本发明第4和第6方面的海中管道安装系统还适合将已下水的管道从第1海中管道安装系统转移给包括绞车和缆索的第2海中系统。这样的方法优选地包括如下步骤：
●从塔的第1位置使管道的下水入海，在该位置该塔相对垂线成α角，
●停止管道下水，和放开在悬吊组件中的已下水管道，
●枢转管道下水塔到第2位置，在该位置该塔相对垂线成β角，
●将至少一根A&R缆索和第2海中系统的缆索两者都连接到已下水的管道，
●从A&R系统悬挂已下水的管道，
●使悬吊组件脱离已下水管道，
●通过至少一根A&R缆索使已下水管道继续入海直到第2海中系统的缆索绷紧，
●使至少一根A&R缆索脱离已下水的管道和由第2海中系统的绞车支持已下水的管道。
本发明的第7方面涉及将已下水管道从第1海中管道安装系统转移到包括绞车和缆索的第2海中系统的一种方法。
第1海中管道安装系统包括：
●船，
●有限定塔投放线的管道铺设设备的管道下水塔，该塔是可枢转地安装在所述船上和适合用于在塔的第1位置沿着投放线使管道下水进入海中，在塔的第1位置该塔相对垂线成α角和特征在于管道下水塔可枢转到第2位置，在该位置该塔相对垂线成β角，β角与α角相反，在第2位置也能将管道下水进入海中，
●将悬吊组件支持在投放线的下部用于夹持和支持先前下水的管道的重量，
●抛投和回收(A&R)系统包括装设在投放线中上面位置的至少一根A&R缆索和有一个或多个滑轮的滑轮装置。
这样的海中管道安装系统在先有技术中是众所周知的，优选地用于铺设离岸管道和/或安装海底取油立管。这样的系统包括一艘有船头和船尾的船舶，该船可以适合执行绞车铺管方法，铺设刚性或柔性的管道，但也可适合执行起重机铺管方法。
该系统还包括管道下水塔，该塔有限定塔投放线的管道铺设设备，将该塔可枢转地安装在所述的船上。当利用该塔进行绞车铺管操作时管道铺设设备可以包括张紧装置；和当利用该塔进行起重机铺管操作时还可以包括焊接站和校直工具。还有，管道铺设设备可以包括各种夹具如装设在悬吊组件中的该组件的夹钳。
常将这样的塔设置在该船的通海阱附近或通海阱上面，或者在另一个合适的位置，如在该船的船尾。一般来说这里术语塔指的是在该船上竖立的结构，和可被设计成例如绞车铺管的坡道。另一种可供选择的或另外还有，该塔可由A型构架组成。
将悬吊组件支持在投放线的下部以便支持先前下水的管道。可允许这样的悬吊组件与下水的管道啮合，如通过夹持。在一个可能的实施例中，悬吊组件是由船支持和包括相关的悬吊组件枢转机构以便使悬吊组件与该塔一起枢转或独立于塔枢转。在另一个代替的实施例中，悬吊组件由管道下水塔支持并可与该塔一起枢转。
该管道下水塔支持抛投和回收(A&R)系统，该系统包括至少一根A&R缆索和有一个或多个A&R滑轮的滑轮装置。可以使用这样的A&R系统下降已下水的管道、附件、或装有附件的已下水管道。这样的附件的实例是各种管道终端设备(PLET)和连接器。优选地，将A&R滑轮装置装设在管道下水塔的上面位置，从而使附件可定位在滑轮装置的下面。
本发明第7方面的目的在于提供用于将已下水的管道从第1海中管道安装系统转移给包括绞车和缆索的第2海中系统的一种改进的方法，或者至少是另一种可供选择的方法。
按照本发明第7方面的方法包括如下步骤：
●从塔的第1位置将管道下水进入海中，在第1位置该塔相对垂线成α角，
●停止管道下水，和放开在悬吊组件中的已下水管道，
●枢转管道下水塔到第2位置，在该位置该塔相对垂线成β角，
●连接至少一根A&R缆索和一根第2海中系统的缆索两者到已下水的管道，
●从A&R系统悬挂已下水的管道，
●使悬吊组件与已下水的管道脱离，
●通过至少一根A&R缆索使已下水的管道入海直到第2海中系统的缆索绷紧，
●将至少一根A&R缆索脱离已下水管道和由第2海中系统的绞车支持已下水的管道。
在转移体积大和/或重量重的管道和附件时这样的方法是特别有用的。
对本发明所属技术领域的普通技术人员来说将很清楚，本发明的各个方面可以分别实现和/或用所有可能的组合形式实现。
附图说明
参考各图将更详细地解释本发明，各图是：
图1a-1e示意地表示按照本发明第1方面用于执行安装附件的方法的海中管道安装系统；
图2a-2b示意地表示按照本发明第1方面用于安装附件的替换的方法；
图3a-3b示意地表示按照本发明第1方面用于安装附件的第2个替换的方法；
图4a-4b示意地表示按照本发明第1方面用于安装附件的第3个替换的方法；
图5a-5d表示按照本发明第2方面的海中管道安装系统的细节；
图6a-6c表示按照本发明第3方面的海底管管道安装系统的细节；
图7a-7c示意地表示按照本发明第3方面的海中管道安装系统其他的细节；
图8表示按照本发明第4、第5和第6方面绞车铺管安装的侧视图；
图9表示按照本发明第4方面的在3个位置中的图8的绞车铺管安装；
图10表示图8的绞车铺管安装的后视图；
图11表示至少适合用于按照本发明第7方面的绞车铺管方法的浮动船的船尾；
图12a-12e表示按照图11的浮动船的船尾部分。
具体实施方式
图1a表示用于铺设离岸管道的海中管道安装系统，它包括有船身201的船202，适合执行按照本发明第1方面的方法。在船身201中将通海阱235装设在船202的船尾。在通海阱235上方设置有限定塔投放线(tower firing line)204的管道铺设设备的管道下水塔206。将塔206可枢转地安装在所述船202上，并适合在塔206的第1位置X将管道231沿着塔投放线204下水进入海中，塔206在第1位置相对垂线成α角。可调节的连接臂207调整并维持塔206的倾斜角。
海中管道安装系统还包括支持在塔投放线204下部的悬吊组件(hang off module)210，它用于夹持和支持先前下水管道231的重量。在这个实施例中，悬吊组件210可以与塔206一起枢转。
装设的抛投和回收(A&R)系统包括设置在塔投放线204上面位置的A&R缆索213和有一个或多个滑轮的滑轮装置212。在图1a中，A&R缆索213与塔的投放线204对齐。
海中管道安装系统还包括附件操作装置用于将附件232放置在塔投放线204中悬吊组件210和A&R滑轮装置212之间。为了清楚起见，在图1a-1e中省略了这个附件操作装置。
图1a表示附件232，这里包括两个管道终端部分233和234。可将管道终端部分233和234连接在先前下水的管道231或其他管段。在正常操作期间，海中管道安装系统从塔206相对垂线的第1位置将管道231下水，在对应塔投放线204的管道下水轨线中入海。为了将附件232安装到管道231上，停止管道231下水，和已下水的管道231是在悬吊组件210中的放开模式，如在图1a中所示。
在图1a-1e中没有表示的附件操作装置接着将带管道终端部分233和234的附件232放置在塔投放线204中悬吊组件210和A&R滑轮装置212之间，如在图1b中所示。在这个实施例中，这样放置带管道终端部分233和234的附件232，使管道终端部分234邻接管道231。带管道终端部分233和234的附件232反转取向也是可能的。在这个实施例中，将管道终端部分234连接到在悬吊组件210中的已下水管道231而将管道终端部分233连接到A&R缆索213。也可以想象将没有管道终端部分233和234的附件232安装到管道231上。在那种情况下，将附件232直接连接到管道231和将A&R缆索213也是直接连接到附件232。
现在用力拉动A&R缆索213直到A&R缆索绷紧，和从A&R系统悬挂带管道终端部分233和234的附件232和管道231。这就能省去从悬吊组件210卸下已下水管道231。
在图1c中，已经调整连接臂207从而使塔206枢转到附件下水位置Y，在该位置塔206相对垂线成γ角。认为在塔的这个位置管道231仍保持在成α角的下水轨线如在图1c中所示。在这个实施例中，在塔206的塔投放线204与管道231之间的夹角是γ-α。但是，由于枢转到附件下水位置和/或船202的运动，在管道231和垂线之间的角度可能不同造成在塔投放线204和管道231之间不同的夹角。对附件232的下水重要的是γ角要与α角显著不同，从而使产生的管道下水轨线对带管道终端部分233和234的附件232是足够大和用A&R系统下水的管道231与塔206有一定的距离。当在塔的投放线204中现有的空间有限和要装卸大的不能通过悬吊组件210的附件时这是特别有利的。
在图1d中，由A&R系统将带管道终端部分233和234的附件232与管道231一起下水进入海中。附件232离开悬吊组件210一段距离通过它并经过通海阱235下降。可以想象连接着附件232和管道终端部分233和234的管道231后来被抛投和回收。另一种是，如在图1d中所示，带管道终端部分233和234的附件和管道231由A&R缆索213下水直到管道终端233到达与悬吊组件210的位置相同的高度。
然后调整连接臂207从而使管道下水塔206转回到第1位置X，在该位置塔206相对垂线成α角，因而使管道231的轨线重新与塔的投放线204一致，如在图1e中所示。允许管道终端部分233与悬吊组件210啮合，从而使带管道终端部分233和234的附件和管道231从悬吊组件210悬挂。现在可使A&R缆索213与管道终端部分233脱离以便允许将新的管段连接到管道终端部分233。
在图1a-1e所示的方法中，将塔206从朝船202的船头相对垂线成锐角α的第1位置转到在船202的船头方向附件下水位置Y，在该位置塔206朝船202的船头相对垂线有较小的锐角γ。
但是，可以有许多变化。
图2a和2b表示船302没有通海阱，在船302的船尾装有管道下水塔306。在图2a中表示塔306的第1位置X’，它离开船302的船头相对垂线有α角。图2b表示附件下水位置Y’，其中塔306朝船302的船头相对垂线有γ角。
图3a和3b表示对于管道下水塔的两个位置X和Y的另一种变化。图3a表示船402装有管道下水塔406，在第1位置X”塔406朝船402的船头相对垂线有α角。图3b表示所述的塔406在附件下水位置Y”，其中塔406相对垂线基本上没有γ角而是基本上垂直定位。
在相对管道下水塔的两个位置X和Y还有另一种变化中，图4a表示船502装有管道下水塔506，在第1位置X”’塔506离开船502船头相对垂线有α角。图4b表示所述塔506在附件下水位置Y”’，其中塔506进一步离开船502的船头相对垂线有γ角。
可以想象可以有更多的变化如将塔设置在船的一侧的实施例。这种海中管道安装系统的灵活性允许该系统适应管道下水轨线的角度也能在只有极小的空间时使管道上的附件下水。
还有，可以想象在图1-4中所示的方法及各种变型也可以使管道下水塔的X和Y位置有相对垂线成钝角而不是所示的锐角。锐角和钝角的组合也是可能的。
在图5a到5d中表示按照本发明第2方面用于铺设离岸管道的海中管道安装系统的一部分。
按照本发明第2方面的海中管道安装系统包括船，但它没有表示在图5a-5d的任一张图中。该系统还包括连接在所述船上的管道下水塔606，在图5a-5d中仅表示该塔的下部。管道下水塔606包括限定塔投放线604的管道铺设设备。将塔606围绕塔的转轴可枢转地安装在所述船上，该塔适合至少在塔606的第1位置在塔投放线604中将管道631下水到海中，在第1位置该塔相对垂线成α角，如在图5b中所示。
该海中管道安装系统还包括支持在管道下水塔606下部的工作站660，工作站660包括由在图5a中所示的支持构架663支持的工作平台661。这个工作平台661是工作人员662可以进入的(见图5b)以便执行检查操作等。
还有，该海中管道安装系统包括由在塔投放线604下部中的支持构架663支持的悬吊组件(未表示)，用于夹持和支持先前下水管道631的重量。
工作站660还包括基本上垂直于塔转轴和基本上垂直于塔投放线604的支持构架导轨(670)，支持构架663可以沿着导轨滑动，从而使工作平台661和悬吊组件可滑动地进入和离开塔投放线604，如在图5a和5b中箭头T所指。
图5a表示将工作平台661设置在塔投放线604之外的某位置。用这种方式，使工作平台661不会影响附件或管道631的增厚部分的通过。
图5b表示将工作平台661设置在塔投放线604中的某位置。如所见那样，工作人员662可以通过工作平台661走近管道631。在这个实施例中，工作平台661是水平定位的，从而使工作人员662可以围绕工作平台661自然地行走。
图5c和5d表示管道下水塔606相对垂线的其他角度，分别是在图5c中塔606的基本垂直位置和在图5d中与图5b的α角相反的某角度。还有在这些位置中工作平台保持在水平位置。这是可能的，因为在台车663和工作平台661之间装设平行于塔转轴的平台转轴664。这能使工作平台661装有万向接头从而独立于塔606的位置保持在水平状态。优选地通过包括气缸或者马达的大齿轮的万向接头机构可以获得工作平台661相对塔606的相对运动。
图5a还表示工作平台661包括两个平台部分661a和661b，在它们之间装设平行于塔转轴的回转轴，从而使最靠近塔投放线604的平台部分661b可以转回以便当工作平台661是在塔投放线661之外的位置时空出围绕塔投放线604的区域。在这个实施例中回转轴与平台轴664一致。还可以想象回转轴位于其他地方，如在平台轴664和平台部分661b终端之间。
图6a-6c表示用于铺设离岸管道的海底管线安装系统的一部分，该系统包括船(未表示)和管道下水塔(也没有表示)。如在图6a中所示，该塔包括限定塔投放线704的管道铺设设备，将该塔围绕塔的转轴可枢转地安装在所述船上并可适合在塔的第1位置在塔投放线704中将管道(未表示)下水入海，塔在第1位置相对垂线成α角。倾斜角α可以在0到70°之间的范围内，更优选地在0到15°之间，因而倾斜角为0°对应于管道下水塔在垂直方向。在图6a-6c中，将该塔定位在基本垂直位置其α角为0°
该系统还包括抛投和回收(A&R)系统，A&R系统包括由管道下水塔支持的至少一根A&R缆索713和有一个或多个滑轮的滑轮装置。在这个实施例中由支持构架763支持两个滑轮770、771。支持构架763可以沿着装设在管道下水塔下部中的支持构架导轨(740)滑动，该导轨是基本垂直于塔的转轴和基本垂直于塔投放线704，从而使两个滑轮770、771可滑动进入和离开塔投放线704。
还有，图6a表示将悬吊组件710支持在塔投放线704的下部中用于夹持和支持先前下水的管道。在这个实施例中没有表示由支持构架763支持悬吊组件710，从而使悬吊组件710与滑轮770、771一起可滑动进入和离开塔投放线704。
滑轮770相对支持构架763是不可运动的和它只可以围绕基本平行于塔转轴的它自身滑轮转轴741枢转。另一方面，通过机构772支持构架763是可动地支持滑轮771，从而使滑轮771在基本平行于塔转轴的方向上可以移动。滑轮771在图6a中与A&R缆索713对齐以便引导A&R缆索713。
在图6a中，支持构架位于工作站760中。这个工作站760还包括也由支持构架763支持的工作平台761，从而使工作平台761可滑动地进入和离开塔投放线704。工作人员可以进入工作平台761以便执行检查操作等。
在支持构架763和工作平台761之间装设平行于塔转轴的平台转轴764，从而使工作平台761可以装有万向接头独立于塔的位置保持基本水平位置。通过例如包括气缸或大齿轮和马达的(未表示)万向接头机构获得这种在工作平台761和塔之间的相对运动。
还有，工作平台761包括两个平台部分761a和761b，在它们之间装设平行于塔转轴的回转轴，从而使最靠近塔投放线704的平台部分761b可以转回以便空出围绕塔投放线704的区域。在这个实施例中，回转轴与平台转轴764一致。还可以想象使回转轴位于平台转轴764和平台部分761b的终端之间。
在平台部分761b中设置槽767以便接纳A&R缆索713或管道和能够有几乎360度的检查区域。
支持构架763可以滑动进入和离开塔投放线704的优点是，在要通过附件或管道增厚部分的情况下，可以移动支持构架763以便清空围绕塔投放线704的区域，从而使工作平台761、悬吊组件710和滑轮770和771不会影响附件或管道增厚部分的通过。
在图6b中，表示图6a系统的另一种构形。A&R系统已经采用双下降系统和包括两条缆索713a和713b。用这种方式，使由A&R系统悬挂的负荷可以均分到两根A&R缆索713a和713b上因而可以悬挂更重的负荷。两根A&R缆索713a和713b互相连接并穿过平衡滑轮773。
支持构架763已经滑入到某位置，在该位置A&R缆索713a和713b由滑轮770和771的与图6a中所示滑轮771的相反侧引导。还有，滑轮771已经在基本上平行于塔转轴的方向上移动，以便与A&R缆索713b对齐。优选地，A&R缆索713a和713b相对塔投放线704是对称地设置。
图6c表示在双下降系统中设置的滑轮770和771，从而使滑轮770引导A&R缆索713a和滑轮771引导缆索713b。在图6c中支持构架763已经滑动从而使两个滑轮770和771在图6b中所示滑轮的相反侧引导A&R缆索713a和713b。
图7a表示另一种支持构架863，它可动地支持两个滑轮870和871，它们用于按照本发明第3方面铺设海中管道的海中管道安装系统。
用滑轮870和871从A&R系统引导抛投和回收(A&R)缆索。在管道下水塔的下部中支持该支持构架，下水塔包括限定塔投放线的管道铺设设备和用于枢转该塔的塔转轴。支持构架863可以沿着基本上垂直于塔转轴和基本上垂直于塔投放线的支持构架导轨(未表示)滑动，如由箭头T’所示。滑轮870和871分别通过机构874和872由支持构架863支持。这些机构874和872允许滑轮870和871基本上平行于塔转轴移动。通过气缸875和876的驱动获得这种运动。
在这个实施例中，支持构架863还包括焊接站880，它使该海中管道安装系统特别适合用于想重机铺管方法。
图7a表示滑轮870和871设置在一根缆索导引的位置，其中滑轮870与A&R缆索813对齐。在这种一根缆索导引位置，滑轮870引导A&R缆索813。也有可能在滑轮870的另一侧引导A&R缆索813。需要哪一侧引导取决于塔的角度。
机构874和872装有导块890和对应的导块气缸891以便移动该导块。导块890可以在两个位置之间移动，在一个位置滑轮870和871可以接纳A&R缆索，而在另一个位置将A&R缆索锁定在滑轮870或871与导块890之间。移动导块890和机构874和872的其他方法也是可能的。
在图7b中，用气缸875和876移动滑轮870和871到双下降A&R系统，其中滑轮870和871引导对称设置的两根A&R缆索813a和813b。在滑轮870、871的另一侧上两个滑轮870、871引导A&R缆索也是可能的。
用7c表示某个位置其中两个滑轮870和871没有与A&R缆索813a和813b对齐。在一个可能的方案中，现在支持构架863可以移动到左边。用这种方式，滑轮870和871通过A&R缆索813a和813b。当滑轮870和871已经通过A&R缆索813a和813b时，可将滑轮870和871移回到在图7b中所示的两根缆索引导位置，但差别是现在滑轮870和871是在A&R缆索的另一侧。通过气缸891可将导块890移动到滑轮的右侧以便锁定A&R缆索813a和813b。
在图8中表示至少适合执行绞车铺管方法的浮动船2的船尾，它包括按照本发明第4、第5和第6方面的特点。该船装有管道下水塔6，将该塔6通过绞链部件8可枢转地连接在船2，限定基本水平的转轴。通过连接臂7和调节器8可以调整和保持塔6的倾斜角。该塔包括限定投放线4的管道铺设设备，沿着投放线至少在塔的第1位置可使管道下水，在第1位置该塔相对垂线成一角度。
靠近塔6的顶部安装管道引导轮3或其他引导结构，该引导轮用于从存储绞车(这里未表示)沿着塔6引导管道到投放线4。在正常绞车铺管操作期间从所述引导轮3管道连续地在所述投放线4中朝海底方向(未表示)伸展。
在表示的实施例中，在塔6上的铺管设备包括在引导轮3下游的两个张紧装置5。在所示实施例中在下张紧装置5的下面装设平台17。在上张紧装置5和引导轮3之间装设管道校直机9和管道定心装置19。在这个实施例中在塔6的顶部装设转向吊杆起重机18。
在表示的实施例中直接从船2的船身支持悬吊组件10。可以设想将所述悬吊组件安装在塔6的下端。悬吊组件10适合支持先前已下水管道的重量。
将抛投和回收(A&R)系统11装设在管道下水塔6中，这里将它安装在塔的上面位置。该A&R系统11包括多个滑轮12和多根A&R缆索13。由装设在船2的A&R绞车14操作A&R系统11。多余的A&R缆索可被存储在船2中的A&R存储器15中并通过滑轮16引导到绞车14。
在表示的实施例中，装设可选的起重机20。这起重机在图10的后视图中清楚可见，在图中由转向吊杆起重机20夹持管段30在投放线4中。也可使用这样的起重机20进行附件的装卸，如用于将附件定位在塔的投放线中。
按照本发明的第4方面，管道下水塔6可在第1位置和第2位置之间枢转，在第1位置设置塔6相对垂线倾斜α角而在第2位置设置塔6相对垂线倾斜β角，β角与α角相反，该塔6允许管道在极端和中间两个位置下水。
在图9中按照本发明的第4方面表示图8的绞车铺管安装在3个不同的位置：在倾斜位置A塔6相对船头倾斜并相对垂线成α角，在位置B设置塔6垂直于船2，因而有垂直的取向，和在第3位置C设置塔6相对船尾倾斜并相对垂线成β角。在图8和9中表示的绞车铺管安装的实施例中，由船2支持悬吊组件10。通过相关的这里用气缸实施的悬吊组件枢转机构21该悬吊组件可与塔6一起枢转。
按照本发明的第5方面在台车25上装设A&R滑轮装置11的滑轮112，该台车25是由管道下水塔6支持并在所示实施例中通过轨道26可以基本上平行于塔投放线4移动。在这个实施例中给A&R缆索13装设水下索具钩27，它装有平衡滑轮。
在A&R线23中装设可选的尾管控制滚轮28，它可以引导从管道引导轮3悬挂的要下水的尾管。通过转轴29可将这些尾管控制滚轮28枢转到A&R线23之外。在图8和9中，指出在A&R线23之内和之外的两个位置。
按照本发明的第6方面滑轮装置11从限定A&R线23的管道下水管6伸展到离塔投放线4较远和相反的地方。悬吊组件10可以沿着悬吊组件轨道24从在投放线4中的位置(如在图8中所示)移动到在A&R线23中的位置(未表示)。
在图11中表示至少按照本发明的第7方面浮动船102的船尾。所示的船102至少适合执行绞车铺管的方法。该船装有管道下水塔106，该塔106通过绞链部件108可枢转地连接在船102上，铰链限定基本水平的转轴。该塔包括限定投放线104的管道铺设设备，沿着投放线至少从塔的第1位置可将管道下水，塔在第1位置相对垂线成一角度。当塔106不操作时，可将塔106朝船102枢转，以便静置在塔支持141上。
接近塔106的顶部安装管道引导轮103或其他引导结构，该引导轮用于从存储绞车142引导管道沿着塔106到投放线104。在表示的实施例中，在塔106上的管道铺设设备包括在引导轮103下游的两个张紧装置105。在正常的绞车铺管操作期间管道连续地从存储绞车142伸展到所述引导轮103，和在所述投放线104中从所述引导轮103伸展到张紧装置105。
在所示的实施例中直接从船102的船身支持悬吊组件110。可以设想将所述悬吊组件安装在塔106的下端。悬吊组件110适合支持先前已下水管道131的重量。悬吊组件110包括枢转机构以便使悬吊组件与塔106一起枢转或独立于塔枢转。该枢转机构包括气缸121以便枢转悬吊组件110。
在管道下水塔106中装设抛投和回收(A&R)系统111。A&R系统111包括滑轮212和A&R缆索113。在这个实施例中在缆索113上装设A&R水下索具钩127。按照本发明的第6方面将滑轮212安装在管道下水塔106的上面位置，离塔投放线104较远和与投放线相反以便组成A&R线123。但是，为了执行按照本发明第7方面的方法，不需要特殊的A&R线。
在这个实施例中将A&R水下索具钩127连接在起重滑车(未表示)，按照第5方面在图11中该起重滑车与台车125啮合。为了执行按照本发明第7方面的方法也不需要台车125。A&R缆索113伸展在起重滑车(未表示)和A&R绞车(未表示)之间。由塔106可运动地支持台车125，从而使台车125可沿着塔106上下运动。当起重滑车与台车125啮合时，允许A&R水下索具钩127基本平行于塔106与台车125一起运动。
按照本发明的第7方面，管道下水塔106可在第1位置和第2位置之间枢转，在第1位置塔106相对垂线(未表示)成α角倾斜定位，在第2位置塔106相对垂线成β角倾斜定位，β角与α角相反。在图11中将塔106设置在第2位置。
按照本发明的第7方面，可将图11的已下水管道131从船102转移到如在图12a-12e中所示的第2海中系统150。可以想象第2海中系统150是平台、船舶或其他管道安装系统。
在正常绞车铺管操作期间，优选地是从塔106的第1位置将管道131下水入海，如在图9中所示塔106在第1位置相对垂线成α角。为了开始从船102将管道131转移到第2海中系统150；停止管道131的下水并使已下水管道131在与塔106对齐的悬吊组件110中为放开模式，如在图12a中所示。接着，将管道下水塔106转到第2位置，在该位置塔相对垂线成β角。这个位置表示在图12a中和允许船102向后运动并接近第2海中系统150。
按照本发明的第6方面，在这个实施例中的悬吊组件110可以沿着悬吊组件轨道124从在投放线104中的位置(如在图12a中所示)移动到在A&R线123中的位置(如在图12a中所示)。这允许A&R系统150离开投放线104远距离操作。例如当在塔投放线104中的空间有限而要装卸大的附件(未表示)时这是有利的。当A&R线123基本上与投放线104一致时下面描述的步骤也是可能的。因而，移动悬吊组件110不再是转移管道131到第2海中系统150的必要步骤。
在图12b中，A&R水下索具钩127已经沿着A&R线123向下运动。将索具钩127连接到与台车125啮合的起重滑车(未表示)。台车125沿着A&R线123引导由A&R缆索113悬挂的有索具钩127的起重滑车。
在图12c中，连接缆索155将管道131连接到A&R水下索具钩127，第2海中系统150的缆索151将管道131连接到第2海中系统150。以第2海中系统150的缆索151是松驰的方式进行这项工作。
在这个实施例中，首先起动A&R绞车从而使A&R缆索拉紧和从A&R系统悬挂管道131。然后允许起重滑车(未表示)与台车125脱离，和使悬吊组件110与管道131脱离。
在图12d中，悬吊组件110已经沿着悬吊组件轨道124移动，从它在A&R线123中位置通过它在投放线104中位置(如在图12a中所示)移动到超过投放线104的静止位置。在这个静止位置使气缸121伸出从而使悬吊组件110与垂线成一角度，该角与塔同垂线形成的角度相反，主要是为了适应悬吊组件对船102表面的取向。用这种方式，悬吊组件110在塔106下面的区域产生一定的空间。
将A&R缆索113放松使管道131下水直到第2缆索151绷紧。
在图12e中从第1缆索155脱开A&R水下索具钩127和现在管道131只连接在第2海中系统150。现在可由A&R绞车(未表示)索引A&R缆索113。虽然没有表示，但如果需要也可由第2海中系统150牵引第2缆索151去吊挂管道131。

Claims (8)

1.用于将附件安装到要铺设到海底的管道上的方法，所述附件包括位于其底部的第一管道终端部分和位于其顶部的第二管道终端部分，所述方法包括步骤：
利用海中管道安装系统铺设离岸管道，该海中管道安装系统包括：
●船，
●具有限定塔投放线的管道铺设设备的管道下水塔，该塔是可枢转地安装在所述船上和适合用于在塔的第一位置沿着塔投放线将管道下水进入海中，在塔的第一位置该塔相对垂线成α角，
●支持在塔投放线下部的悬吊组件，用于在塔投放线中夹持和支持先前已下水管道的重量，
●抛投和回收系统，包括装设在塔投放线上面位置的至少一根抛投和回收缆索和有一个或多个滑轮的滑轮装置，所述一个或多个滑轮由所述管道下水塔支承，
●附件操作装置，用于将附件设置在塔投放线中悬吊组件和抛投及回收滑轮装置之间，
从该塔相对垂线成α角的该塔第一位置将管道沿对应塔投放线的管道下水轨线下水进入海中，
停止管道下水，和放开在悬吊组件中的已下水管道，
将附件放置在塔投放线中，
之后将附件底部的第一管道终端部分连接到悬吊组件中已下水的管道和将附件顶部的第二管道终端部分直接连接到至少一根抛投和回收缆索，
之后从抛投和回收系统悬挂该附件和已下水的管道，
之后使悬吊组件脱离已下水管道，
之后枢转管道下水塔到附件下水位置，在该位置塔相对垂线成γ角，γ角显著不同于α角，从而产生距离悬吊组件一距离并相对于塔投放线成角度(γ-α)延伸的管道下水轨线，该管道下水轨线足够大以便利用抛投和回收系统使附件和已下水的管道入水，以及
之后通过抛投和回收系统下降带有已下水管道的附件。
2.按照权利要求1所述的用于将附件安装在管道中的方法，其特征在于该附件包括管道终端部分，该方法还包括如下各步骤：
用抛投和回收缆索将附件和已下水管道入海直到管道终端部分到达悬吊组件位置的相同高度，
枢转管道下水塔从附件下水位置回到第1位置，在附件下水位置该塔相对垂线成γ角而在第1位置该塔相对垂线成α角，从而使管道下水轨线重新与塔投放线一致，
使管道终端部分与悬吊组件啮合，以及
使抛投和回收缆索与附件分离。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于在第1位置该塔包括在管道铺设时与该船的预定运动方向成锐角α，和其中将塔枢转到塔的附件下水位置中比锐角α较小的锐角γ或比锐角α较大的锐角γ。
4.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，在第1位置该塔包括在管道铺设时与该船的预定运动方向成钝角α，和其中将塔枢转到塔的附件下水位置中比钝角α较小的钝角γ或比钝角α较大的钝角γ。
5.按照先前权利要求1或2所述的方法，其特征在于将塔设置在船中通海阱上面。
6.按照先前权利要求1或2所述的方法，其特征在于将塔设置在该船的船尾。
7.按照先前权利要求1或2所述的方法，其中悬吊组件是由管道下水塔支持，并可与该塔一起枢转。
8.按照先前权利要求1或2所述的方法，其中悬吊组件是由该船支持，并通过悬吊组件枢转机构可与管道下水塔一起枢转。
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