CN102417012B - 用于与fpso船体连接的浮子系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于与FPSO船体连接的浮子系统，包括浮子以及连接在浮子上的锚链和立管，浮子包括锥体部和底座，锥体部的下底面固定在所述底座上，浮子内设有一永久浮舱和一排水舱，排水舱的底部设有可以启闭的排水口，浮子的顶部设有与排水舱相连通的通气口，通气口通在浮子上浮进气时通过进气管与空气压缩机相连接，在浮子下沉排气时通过进气管与水面漂浮浮子相连。当排水舱充气时，浮子上浮；当排水舱进水时，浮子下沉，从而使浮子的升降控制更容易实现。锥体部的表面采用圆锥面与多边形平面的组合，在浮子与船体连接时，可以利用多边形平面实现快速定位防转，然后再将锥体部锁紧，从而使浮子与船体的连接更加方便快捷。

Description

用于与FPSO船体连接的浮子系统

技术领域

本发明涉及海洋油气设备领域，具体涉及一种可与FPSO船体相连接的浮子系统。

背景技术

FPSO(Floating production，storage，offloading unit)浮式生产储油卸油船具备生产、储油和卸油功能，是海洋石油开发的主要模式之一。目前随着我国油气资源消费的大幅增加，国家对油气资源需求也越来越大，有效、经济、快速的开发我国南海资源已迫在眉睫。由于南海环境相对比较恶力，传统的永久系泊方式已经不能适应南海的自然环境，新型的可解脱的系泊方式是发展的趋势，由被动承受转为主动防范。传统的可解脱FPSO，均采用转塔的形式，RTM(Riser Turrent Mooring)和BTM(Buoycant Turrent Mooring)，此转塔的缺点是：尺度比较小，系统比较复杂，制造成本高，价格极其昂贵，而且立管的数量和形式都受到限制。

中国发明专利申请200910305584.2公开了一种可解脱多点系泊圆环形浮式海洋平台，它包括船体、浮子、系泊索和立管，其中，浮子套接于船体内部，系泊索的两端分别与浮子的底部以及海底锚泊点相连，若干根立管的下端与海底水下油气生产设施相连，立管的上端经浮子的底部贯通至浮子顶部，并连接于浮子顶部接口处，所述的船体为圆环形结构，该船体的中心设有空心环形腔以固定浮子，空心环形腔为圆柱体结构的通道，该空心环形腔的内壁竖直均布若干卡板槽，卡板槽内设有可活动的楔形卡板，浮子上部为圆锥形结构，下部为圆盘形底座，该圆盘形底座的直径大于圆锥形结构的直径，所述浮子的外壁和楔形卡板上分别设有齿纹槽和锁紧齿纹，当楔形卡板与浮子外壁上的齿纹相咬合时，浮子与船体被锁定。浮子上浮时，利用高压泵排除浮子内部的压载水，使浮子产生浮力上浮；当船体与浮子解脱时，浮子内部注入压载水，并沉入安全水深。该专利申请公开的浮子系统，可以比较方便地实现与船体之间的连接与解脱，但是，在浮子与船体的连接与解脱过程中，如何实现浮子与船体的定位，避免浮子与船体之间的相对转动，以便于锁紧操作，如何更方便的控制浮子的上浮与下沉，仍然有待于进一步完善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种上浮和下沉更易控制、与船体的连接和解脱更加方便快捷的浮子系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于与FPS0船体连接的浮子系统，包括浮子以及连接在浮子上的锚链和立管，所述浮子包括锥体部和底座，锥体部的下底面固定在所述底座上，所述浮子内设有一永久浮舱和一排水舱，排水舱的底部设有可以启闭的排水口，浮子的顶部设有与排水舱相连通的通气口，所述通气口在浮子上浮进气时通过进气管与空气压缩机相连接，在浮子下沉排气时通过进气管与水面漂浮浮子相连。

优选地，所述底座为圆柱形。

优选地，所述永久浮舱设置在底座内，所述排水舱设置在永久浮舱的外围和锥体部的内腔中。

优选地，所述锥体部表面设有多条从顶部延伸到底部的橡胶防撞条。

优选地，所述锥体部由一个基体圆台构成，多个与基体圆台的轴线相平行的平面切割的基体圆台的底部，使锥体部的下底面呈正多边形。

进一步地，所述锥体部下底面的正多边形为所述基体圆台底圆的内接正多边形。

进一步地，所述锥体部基体圆台的锥面上设有多处定位齿槽。

优选地，所述浮子的锥体部由一个基体圆台构成，基体圆台顶部的部分锥面被削出多个平面，使锥体部的顶面呈正多边形。

进一步地，所述锥体部顶面的正多边形为所述基体圆台顶圆的内接正多边形。

进一步地，所述锥体部的表面设有多个与锥体部轴线相垂直的销孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、浮子中设置一永久浮舱和一排水舱，永久浮舱能够保证浮子下降到目标位置时，浮子受到的浮力与它受到的重力、锚链及立管向下的拉力刚好相平衡。排水舱经由通气口与压缩空气系统相连接，当排水舱从顶部充气时，排水舱内压载水通过浮子底端排水口排水，浮子受到浮力大于重力与立管系泊向下拉力之和，可以控制浮子上浮；当排水舱底部开口打开进水时，空气从浮子顶部气孔通过排气管排出，浮子受到的重力与立管系泊向下拉力之和大于浮子受到的浮力，可以控制浮子下沉。此套升降装置简单高效，无需复杂设备，从而使浮子的升降控制更容易在海洋环境中实现。2、浮子锥体部的表面采用圆锥面与多边形平面的组合，在浮子与船体连接时，可以利用多边形平面实现快速定位防转，然后再将锥体部锁紧，从而使浮子与船体的连接和解脱更加方便快捷。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明浮子系统的结构示意图。

图2是本发明一种浮子的立体结构示意图。

图3是图2所示浮子的俯视图。

图4是图2所示浮子与船体连接或解脱时的一种状态示意图。

图5是本发明另一种浮子的立体结构示意图。

图6是图5所示浮子的俯视图。

图7是图5所示浮子与船体连接或解脱时的一种状态示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种用于与FPS0船体连接的浮子系统包括浮子以及与浮子相连接的锚链33、立管34等，其中浮子包括一个锥体部21和一个底座22，锥体部21的下底面固定在底座22上。底座22内设有一永久浮舱29和一排水舱26，永久浮舱29是一个密闭的空腔，排水舱26设置在永久浮舱29的外围，锥体部21的内腔与底座相连通，共同构成排水舱26。排水舱26的底部设有可以启闭的排水口27，锥体部21的顶部设有与排水舱26相连通的通气口28，在浮子上浮进气时，通气口28通过进气管31与空气压缩机32相连接，空气压缩机32一般设置在水面30之上的船体甲板上。排水舱26内加压载水时，通气口28通过进气管与水面漂浮的浮子相连进行排气，浮子可沉入水面30以下。由于锚链33及立管34对浮子向下的拉力是随水深而变化的，而永久浮舱29的存在能够保证当浮子下降到目标位置时，浮子受到的浮力与它受到的重力、锚链及立管向下的拉力刚好相平衡，并停留在该深度上。

如图2所示，在本发明的一种实施例中，浮子的底座22为圆柱形，其锥体部21由一个基体圆台(截头圆锥)构成，基体圆台顶部的一部分锥面被削出多个平面25，使锥体部21的顶面呈正多边形(如图3所示)，在本实施例中为正六边形，且锥体部顶面的正六边形正好是所述基体圆台顶圆的内接正六边形，在图3中，虚线圆20表示基体圆台的顶圆。锥体部21靠近底部的表面上设有多个销孔23，销孔23的轴线与锥体部21轴线相垂直。锥体部21的表面还设有多条从顶部延伸到底部的橡胶防撞条24。

下面通过说明浮子与船体的连接过程，可以更清楚地理解上述各结构特征的功能和作用。

在浮子与船体连接之前，可通过水下机器人(ROV)将进气管与浮子顶部的通气口相连接。

结合图2、图4，当空气压缩机32通过进气管31向浮子排水舱内注入压缩空气时，排水舱的排水口开启排水，浮子在浮力的作用下上浮，通过拖船对船体10进行定位和调整，使浮子的锥体部21正好插入船体10上设置的锥形通孔内。当浮子的顶部与船体10的甲板平齐时，排水口关闭。船体锥形通孔内的滑块16可以向内滑动，将锥体部顶端的正多边形夹紧，实现初定位。然后，船体内的插销13也向内伸出，插入锥体部的销孔23中，进行锁紧，避免浮子与船体之间的上下窜动和旋转，从而实现浮子与船体的可靠连接。浮子解脱的过程则与上述过程相反，滑块16和插销13缩回，将浮子放松，然后浮子的排水口开启进水，使浮子下沉。

如图5所示，在本发明的第二种实施例中，浮子的底座22也为圆柱形，其锥体部21由一个基体圆台构成，多个与基体圆台的轴线相平行的平面25’切割的基体圆台的底部，使锥体部的下底面呈正多边形，如图6所示，在本实施例中为正六边形，且锥体部下底面的正六边形正好是所述基体圆台底圆的内接正六边形，在图6中，虚线圆20’表示基体圆台的底圆。锥体部21基体圆台的锥面上设有多处定位齿槽23’。锥体部21的表面也设有多条从顶部延伸到底部的橡胶防撞条24。

下面说明第二种实施例的浮子与船体的连接过程。

结合图5和图7，当浮子充气上浮时，通过拖船对船体10进行定位和调整，使浮子的锥体部21正好插入船体10上设置的锥形通孔内。橡胶防撞条24可以在浮子与船体碰撞时，起到缓冲作用。当浮子的顶部与船体10的甲板平齐时，排水口关闭。船体10锥形通孔的底部也设计成非圆形截面，正好与锥体部21底部的形状相适配，保证浮子不会发生相对转动，实现初定位。然后，船体内的齿板13’向内伸出，插入锥体部21的表面的定位齿槽23’中，进行锁紧，避免浮子与船体之间的上下窜动和旋转，从而实现浮子与船体的可靠连接。浮子解脱的过程则与上述过程相反，齿板13’缩回，将浮子放松，然后浮子的排水口开启进水，使浮子下沉。下沉至指定设计深度时，达到新的浮力-重力平衡，排水口关闭，而船体10则可被拖船拖至安全海域。

Claims (7)

1.一种用于与FPSO船体连接的浮子系统，包括浮子以及连接在浮子上的锚链和立管，所述浮子包括锥体部和底座，锥体部的下底面固定在所述底座上，其特征是，所述浮子内设有一永久浮舱和一排水舱，排水舱的底部设有可以启闭的排水口，浮子的顶部设有与排水舱相连通的通气口，所述通气口在浮子上浮进气时通过进气管与空气压缩机相连接，在浮子下沉排气时通过进气管与水面漂浮浮子相连, 所述锥体部由一个基体圆台构成，多个与基体圆台的轴线相平行的平面切割的基体圆台的底部，使锥体部的下底面呈正多边形。

2.根据权利要求1所述的浮子系统，其特征是，所述底座为圆柱形。

3.根据权利要求1所述的浮子系统，其特征是，所述永久浮舱设置在底座内，所述排水舱设置在永久浮舱的外围和锥体部的内腔中。

4.根据权利要求1所述的浮子系统，其特征是，所述锥体部表面设有多条从顶部延伸到底部的橡胶防撞条。

5.根据权利要求1所述的浮子系统，其特征是，所述锥体部基体圆台的锥面上设有多处定位齿槽。

6.根据权利要求1所述的浮子系统，其特征是，所述浮子的锥体部由一个基体圆台构成，基体圆台顶部的部分锥面被削出多个平面，使锥体部的顶面呈正多边形。

7.根据权利要求6所述的浮子系统，其特征是，所述锥体部的表面设有多个与锥体部轴线相垂直的销孔。

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