CN102438888B - 可分离链式连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种与系泊腿一起使用的系泊腿连接器，该系泊腿从海底向上延伸以连接待系泊至海床的漂浮结构，其中系泊腿的分离和连接通过将在系泊腿方向上延伸的连接器的细长主体拉进和拉出来完成，该连接器具有锁定机构和挠性部件，锁定机构用于将系泊腿固定至待系泊的漂浮结构并防止在海床的方向上运动，挠性部件具有位于附接构件上方、连接器主体底部的双铰接轴线，连接器主体被接纳于壳体中，该壳体固定至待系泊的漂浮结构的一部分，其中锁定机构包括位于连接器的主体与壳体之间的引导装置以及从动件或定位销。

Description

可分离链式连接器
技术领域
本发明涉及一种与系泊腿(mooring leg)一起使用的系泊腿连接器，该系泊腿从海底向上延伸以连接待系泊至海床的漂浮结构，其中系泊腿的分离和连接通过将在系泊腿方向上延伸的连接器的细长主体拉进和拉出来完成，该连接器具有锁定机构和挠性部件，该锁定机构用于将系泊腿固定至待系泊的漂浮结构并防止在海床的方向上运动，该挠性部件具有位于附接构件上方、连接器主体底部的双铰接轴线(double articulation axis)，该连接器被接纳于固定至待系泊结构的一部分的壳体中。
本发明还涉及系泊腿连接器与待系泊至海床的漂浮结构的锁定和解锁的方法，所述连接器具有在系泊腿方向上延伸的细长主体、以及锁定机构，该锁定机构用于将系泊腿固定至待系泊的漂浮结构并防止在海床的方向上运动。
背景技术
在美国专利US6663320(由本申请人提交)中，公开了一种将锚线连接至到漂浮主体的锚线连接器，该连接器包括壳体、挠性顶部以及锁定机构，壳体具有两个互相垂直的枢轴，锁定机构用于允许锚线朝漂浮主体运动。这个专利中所描述的解决方案关注一种枢转连接器，其能够绕轴线枢转以使系泊线能够在径向平面上运动，而且还能绕垂直于该第一轴线的另一轴线枢转。因此限制了该链式部件中的弯曲疲劳并防止横向定向的连接上的疲劳失效。然而，通过固定管状构件并使连接装置从枢转装置脱离，能够进一步优化疲劳失效和疲劳磨损。
US4943188中公开了一种系链连接器(tether connector)，其包括固定至海底的第一构件和固定至系链下端的第二构件。提供了具有中心竖直轴线和水平突起部的环。还提供了同样具有中心竖直轴线的筒形托座，其包括主要引导件、竖直槽、次要引导件以及凹口。环和托座安装在构件上以允许在环和托座之间绕张力腿(tendon)的中心轴线的相对旋转。所提出的解决方案针对的是将系链固定至海底的托座机构，但这些方案并不理想，因为在干燥环境中不可能在不分离的情况下对铰接进行检查，进一步的维护操作也不容易。
本发明提出了一种解决方案，该解决方案能够具有能够容纳任何类型的系泊腿的链式连接器。根据本发明的系统的主要优势是无需潜水员就可操作的能力，并且在连接和分离期间均可操作。这种链式连接器能够通过简单的牵拉操作容易地分离，并且能够被带到供应船的甲板上。这种特性允许在干燥环境中容易地检查铰接而无需分离。通过去掉过多的链节，能够使链条重新张紧。此外，在供应船甲板上可能已受磨损影响的部件能够最终得到更换。与相对于标准连接器相关的总体尺寸和重量被减少，从而允许系泊的漂浮结构的浮力需求减少。
发明内容
本发明提供了一种与系泊腿一起使用的系泊腿连接器，该系泊腿从海底向上延伸以连接待系泊至海床的漂浮结构，其中系泊腿的分离和连接通过将在系泊腿方向上延伸的连接器的细长主体拉进和拉出来完成，该连接器具有锁定机构和挠性部件，锁定机构用于将系泊腿固定至待系泊的漂浮结构并防止在海床的方向上运动，挠性部件具有位于附接构件上方、连接器主体底部的双铰接轴线，连接器主体被接纳在壳体中，该壳体固定至待系泊的漂浮结构的一部分，锁定机构包括位于连接器的杆与壳体之间的凸轮或引导装置以及从动件或定位销的系统。本发明的另一目的是提供一种与系泊腿一起使用的系泊腿连接器，该系泊腿具有带轴线的上部，在此处链条从海底向上延伸，以连接集成或附接至待系泊至海床的漂浮结构的外壳内的转台的底部，所述连接器具有在系泊腿方向上延伸的细长主体和锁定机构，锁定机构用于将系泊腿固定至待系泊的漂浮结构并防止在海床的方向上运动，所述连接器被接纳在壳体中，该壳体集成至(或至少刚性地连接至)待系泊结构的一部分，其中连接器包括挠性部件，挠性部件具有位于附接构件上方、连接器主体底部的双铰接轴线，并且锁定机构是由位于连接器的杆与壳体之间的凸轮(或引导构件)和从动件(或定位销)构成的系统。
根据本发明的连接器包括设置有至少一个销的杆，该销将进入集成在壳体内侧的引导构件，以将壳体内侧的杆旋转至正确的对准位置并锁定该连接器。
本发明还提供了一种将系泊腿连接器锁定至待系泊至海床的漂浮结构的方法，该连接器具有在系泊腿方向上延伸的细长主体和锁定机构，该锁定机构用于将系泊腿固定至待系泊的漂浮结构并防止在海床的方向上运动，该方法包括以下步骤：
-将待系泊的漂浮结构引导至正确位置；
-收集附接在连接器的细长主体的上部的牵引链；
-牵拉牵引链穿过刚性固定至待系泊的漂浮结构的一部分的壳体，使得
-连接器的细长主体也被牵拉穿过壳体；
-连接器的杆被牵拉穿过壳体，设置在杆上的定位销自动进入集成在壳体内侧的引导装置；
-杆沿循引导装置移动和旋转；
-定位销进入引导装置内的止回位置；
-当销被锁定在引导装置中时，连接器主体被锁定并且牵拉被停止。
本发明的实施方式提供了一种使已系泊至海床的结构的系泊腿连接器与分离的方法，该连接器具有在系泊腿方向上延伸的细长主体和锁定机构，该锁定机构用于将系泊腿固定至待系泊的漂浮结构并防止在海床的方向上运动，该方法包括以下步骤：
-牵拉附接在细长主体的上部的牵引链，使得定位销能够通过已确定的槽进入引导装置，这将迫使连接器主体的杆旋转；
-通过旋转和移动杆，使定位销沿循壳体的凸轮系统运动，直至其离开壳体；
-将牵引链降下以完成分离并停止牵拉。
附图说明
下面将参考附图结合示例性实施方式进一步描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的链式连接器的透视图；
图2示出了根据本发明的连接器的横截面图；
图3示出了位于链式连接器主体接口中的负荷传感器；
图4a、4b和4c示出了根据本发明的链式连接器在连接前后的位置以及链式连接器壳体的展开图；
图5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g和5h示出了根据本发明的通过凸轮及凸轮从动件的系统连接链式连接器的不同步骤、以及在这些不同的步骤中链式连接器(定位销)关于托座(凸轮)的展开图的位置；以及
图6a、6b、6c、6d、6e、6f和6g示出了根据本发明的通过凸轮及凸轮从动件的系统分离链式连接器的不同步骤、以及在这些不同的步骤中链式连接器(定位销)关于托座(凸轮)的展开图的位置。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的链式连接器的透视图，并且图2示出了根据本发明的链式连接器的横截面图。在这些图中，清楚地看到，连接器具有接纳于在壳体9中的细长主体1，细长主体1具有用于附接牵引链14的宽头部3、以及朝底部4逐渐变大的管状中间部或杆2，所述底部包括扩大部5，扩大部5与具有双铰接的挠性下部6接合。双铰接允许系泊腿的上部连接作为统一关节(unijoint)枢转。根据本发明，铰接部位于附接有系泊腿8的附接件7上方的连接器主体的底部。挠性下部6的部分15(或转动主体)相对于部分16(或摆动主体)“转动(roll)”，部分16相对于杆2“摆动(pitch)”；杆2由壳体9的顶部上的保持环17支撑，壳体9集成至待系泊结构的链架(chaintable)内。
摆动铰接安装在专用的裙式支撑结构上，并且转动铰接集成在摆动主体16中，这使系统紧凑。摆动主体16的作用为允许链8与摆动方向上的张力对准，从而防止链的疲劳。摆动主体16因此相对于链式连接器的摆动轴线旋转。
轴通过锁定销(未示出)连接到转动和摆动铰接(摆动铰接用于下部轴、转动铰接用于上部轴)，锁定销位于铰接之间的接口处并且为低摩擦物品。
杆2允许获得所需的杠杆臂并且将上部链段8固定至连接器。杆2是链式连接器的中心件。其作用是转移系泊负荷并提供用于连接/分离链式连接器的系统。杆2被保持环17锁定在链架上。从图1清楚地看到，杆2设置有引导环18。引导环18(通过其直径及其形状)确保杆2在安装期间位于结构壳体9中心。引导环设置有定位销13，定位销13在链式连接器的连接和分离期间充当凸轮从动件。定位销13在连接和分离阶段驱动杆旋转。此外，从图2中清楚可见，杆2通过底部的紧配合保持在链引导器中。
连接器的细长主体1被接纳在壳体9的下承骨架(through bone)20中。在优选的实施方式中，壳体9集成或至少刚性地连接至待系泊结构的一部分。通过将壳体9刚性地连接至所述结构，并且在连接器主体1的底部设有枢转轴线，失效和疲劳磨损会非常有限。事实上，壳体限制杆2在切线方向上的运动并转移轴向张力(来自保持环17)。其还提供了凸轮21以在链式连接器的连接和分离期间驱动杆2旋转，并且圆锥形便于杆2在安装期间的进入。
保持环17是在垂直方向上锁定杆2并将负荷转移到用于监控锚线张力的负荷传感器的环状件。
根据本发明的一个实施方式的待系泊结构能够包括漂浮平台单元，该漂浮平台单元设置有系泊浮筒和系泊系统，该系泊系统具有总计四束、每束五条的系泊缆8，这意味着二十个链式连接器安装在系泊浮筒的底部的链架中(即，处于永久淹没位置)。这些链式连接器中的每个将配备有如图3所示的负荷传感器。二十根线缆中的每个的锚线张力通过结合位于链式连接器主体接口中的四个冗余负荷传感器进行监控，所以共有八十个负荷传感器。每个负荷传感器具有内部冗余并配备有两个连接器。系统是充分冗余的，这意味着一个传感器的丢失不会削减线张力的测量精度。这八十个负荷传感器通过四个插板(未示出)连接至漂浮平台单元。每个测压单元通过两条单独的线缆连接，这两条单独的线缆通过管道路由至系泊浮筒内并到达下部插板那半边。线缆通过连接器连接至插板的浮筒侧。每个插板配备有十个连接器，每个连接器适用于二十条线缆。两个连接器专用于链张力测量；一个连接器用于四个正在工作的负荷传感器，一个连接器用于四个内部冗余。
负荷值作为数字信号被传送。这些信号被连线至锚腿负荷监控系统。
所有的布线都必须具有高度耐受机械损伤并且能适用于危险环境的外护套。线缆的长度必须允许链式连接器中的测压单元与浮筒的下部插板之间的连接。
图4a、4b和4c示出了根据本发明的链式连接器在连接前后的位置以及链式连接器壳体9的展开图。其清楚地示出了集成在壳体9内侧的凸轮21。该凸轮驱动设置在杆2的引导环18上的定位销13(或从动件)。通过牵拉杆2(通过安装在待系泊结构上的绞车拉紧牵引链)，凸轮21使得杆2旋转直到销13前进到位。在这里拉力被释放并且系泊腿8被连接，宽头部3停留在保持环17上。
对于分离，连接器的杆2被再次牵拉，在由凸轮21驱动的杆2的另一次旋转之后，连接器的细长体1被释放。
表现为壳体9内侧的螺旋状斜坡的凸轮或引导装置21具有被设计为引导杆2的销13从而使杆2旋转以正确对准的形状。
图5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g和5h示出了根据本发明的通过凸轮21和凸轮从动件13的系统连接链式连接器的不同步骤、以及和链式连接器(定位销)在这些不同的步骤期间关于托座(凸轮)的展开图的位置。链式连接器仅通过将牵引链14拉进(从图5a至图5e中)和拉出(在图5f和图5g中)来连接。
在位置1中，链14牵拉分离的连接器。在位置2中，定位销(从动件)13与壳体9以及集成在壳体9内侧上的凸轮21的系统接触。定位销13沿循凸轮运动并且系统(链式连接器和系泊链8)向上移动和旋转直至位置3。在位置3与位置4之间，系统在不旋转的情况下向上移动并穿过保持环17的开口。从位置4到位置5，系统移动并旋转45°。在位置5中，开始拉出牵引链14并且系统在不旋转的情况下向下移动直至位置6。在位置6与最后的位置7之间，系统向下移动并旋转45°。在位置7中，连接器被连接。在连接期间，最大的旋转等于180°。
图6a、6b、6c、6d、6e、6f和6g示出了根据本发明的通过凸轮21和凸轮从动件13的系统无潜分离链式连接器的不同步骤、以及链式连接器(定位销)在这些不同的步骤期间关于托座(凸轮)的展开图的位置。链式连接器仅通过将牵引链14拉进(从图6a至图6c)和拉出(从图6d至图6f)来分离。
在位置1中，牵引链14牵拉已连接的链式连接器。在位置2中，定位销13与壳体9以及集成在壳体9内侧上的凸轮21的系统接触。系统(链式连接器和系泊链8)向上移动并旋转45°直至位置3。在位置3中，开始拉出牵引链14并且系统在不旋转的情况下向下移动直至位置6。在位置3与位置4之间，系统在不旋转的情况下向下移动。从位置4到位置5，系统向下移动并旋转45°。在位置5中，链式连接器被定向并能够穿过保持环17的开口。从位置5到位置6，系统在不旋转的情况下向下移动并且系泊链式连接器分离。在分离期间，最大的旋转等于90°。
根据上文公开的内容将对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实践进行任何改变和修改。相应地，本发明的范围应依照所附权利要求书所限定的实质来构造。

Claims (10)

1.一种与系泊腿(8)一起使用的系泊腿连接器，所述系泊腿(8)从海底向上延伸以连接待系泊至海床的漂浮结构，其中所述系泊腿的分离和连接通过将具有宽头部(3)且在系泊腿方向上延伸的细长的连接器主体(1)拉进和拉出来完成，所述系泊腿连接器具有锁定机构和挠性部件，所述锁定机构用于将所述系泊腿(8)固定至待系泊的所述漂浮结构并防止在所述海床的方向上运动，所述挠性部件具有位于附接构件(7)上方、所述连接器主体(1)底部的双铰接轴线，所述连接器主体(1)被接纳于壳体(9)中，所述壳体(9)固定至待系泊的所述漂浮结构的一部分，所述壳体(9)在上端处具有保持环(17)，所述保持环(17)具有开口，所述宽头部(3)能够穿过所述开口以第一定向超过所述壳体(9)向上延伸并以第二定向停留在所述开口上，其中所述锁定机构包括位于所述连接器主体(1)与所述壳体(9)之间的引导装置(21)以及从动件或定位销(13)，所述引导装置(21)以及从动件或定位销(13)用于所述连接器主体(1)在第一位置与第二位置之间的旋转。
2.如权利要求1所述的系泊腿连接器，其中所述系泊腿连接器包括杆(2)，所述杆(2)设置有定位销(13)，所述定位销(13)将与引导装置(21)接合，所述引导装置(21)集成在所述壳体(9)内侧并迫使所述杆(2)在所述壳体(9)内旋转至正确的对准位置并锁定所述连接器主体(1)。
3.根据权利要求1所述的系泊腿连接器，其中所述连接器主体(1)在被接纳于所述壳体(9)中时相对于被系泊的漂浮结构是固定的。
4.根据权利要求1所述的系泊腿连接器，其中牵引线(14)设置在所述连接器主体(1)的上部以将所述连接器主体(1)放置于所述壳体(9)中并且作用于所述连接器主体(1)以进行锁定和解锁。
5.根据权利要求2所述的系泊腿连接器，其中所述系泊腿连接器的锁定和解锁通过将附接至所述杆(2)的顶部的所述牵引线(14)拉进和拉出来实现。
6.根据权利要求1所述的系泊腿连接器，其中所述系泊腿连接器适于所述系泊腿(8)的重新张紧。
7.根据权利要求1所述的系泊腿连接器，其中所述系泊腿连接器设置有负荷监控设备。
8.根据权利要求7所述的系泊腿连接器，其中所述系泊腿连接器配备有至少一个负荷传感器。
9.根据前述权利要求1所述的系泊腿连接器，其中所述系泊腿连接器的连接器主体(1)包括筒形中间部，所述筒形中间部具有底部(4)，所述底部(4)包括扩大部(5)，所述扩大部(5)用于接合设置有双铰接的挠性下部(6)。
10.浮式平台单元，设置有系泊浮筒和系泊系统，所述系泊系统包括至少一束系泊线，其中对于每条系泊线，在所述系泊浮筒的底部的链架中都安装有根据前述权利要求中的任一项所述的系泊腿连接器。
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