CN102448809A - 分步式cam系泊系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种系泊系统，包括船舶以及伸长系泊柱，该系泊柱具有上端和下端，该上端连接至位于船舶上的突出于船头的臂，该下端通过锚绳连接至海床，其中臂能够绕横向轴线枢转。

Description

分步式CAM系泊系统
本发明涉及用于在海中系泊船舶的离岸系统，其包括：船舶；系泊柱，具有高度并具有上端和下端；枢转臂，将所述系泊柱的上端联接至所述船舶以允许系泊柱相对于船舶绕一对水平轴线旋转；多条重型链，具有联接至所述系泊柱的下端的上端，所述重型链以松弛的悬链曲线(catenary curve)的方式延伸至海底并提供使船舶在连接时保持系泊所需的恢复力；系泊柱不附接至任何浮体，该系统本身是可浮的并且在底部承受链的重量并限制链的漂移。 
背景技术
碳氢化合物能够通过各种类型的离岸终端从海底管线(诸如通往海下井的管线)转移至海面上的油轮。在极端环境状况下，诸如在存在冰块侵入和猛烈暴风的情况下，希望使油轮能够脱离终端以驶离，同时大量终端沉浸于海面下相当深以远离大量极端环境状况。一种能够在这些状况下使用的离岸终端包括具有下端的立管，该下端例如通过一组悬链松弛地锚固于海底。这些链保持立管深入水下但高于海底，并使立管能够容易地提升至船舶。这种系统的改进有助于立管顶部与船舶的连接并以最小成本提供改进的系泊，故具有相当大的价值。 
来自第4,645,467号美国专利的已知系统描述了一种离岸结构，这种离岸结构包括由链松弛地锚固的立管，并有助于锚固的动力。在可拆卸的立管中，立管能够被提升，直至其绝大部分高度都延伸出海面，并且立管具有加重的下端以提供更好的系泊动力。该重物可包括悬挂于立管下端的配重块。 
另一专利Re32,578描述了一种系泊系统，其包括漂浮装置、用于锚固漂浮装置的链，所述链连接至能够绕附接至漂浮装置的臂上的竖直轴线旋转的主体。导管从海底穿过该主体朝漂浮装置延伸。该专利更具体地关注以下改进：臂刚性地附接到漂浮装置，以及该主体包括 本身可浮的浮筒，该浮筒能够通过快速连接联接件与该臂连接或分离，快速连接联接件包括可释放的锁定装置。 
本发明描述了在船舶通过其系泊臂连接至系泊柱期间系泊柱的两步式提升。在连接期间，这种两级提升具有使绞盘设备的尺寸和刚度均最小化的优势。如果这种提升完全由绞盘设备(绞盘、线、滑轮等)进行，那么这个设备将很大且对连接设备的几何形状、物理结构和成本带来不利影响。在不使用低张力绞盘设备的情况下进行初始提升，可使部件保持很小并使提升绳具有更低的张力和刚度，这使得初始连接变得容易。根据本发明的结构连接能够处理大型负载，因而系泊臂上的液压提升系统被设计为将配重铰接式系泊具(CAM)提升至其高度张紧的系泊工作位置。 
发明内容
本发明的目的是提供一种用于系泊船舶的离岸系统，其中在系泊柱与船舶的连接完成之后，仅利用枢转臂来实现重型链和系泊柱的提升。 
因此本发明的另一目的是提供一种上述类型的系统，其成本低并且还适于用在比根据现有技术的相应系统更浅的水深下。 
根据本发明，该离岸系泊系统提供了枢转臂和系泊设置，其中臂的降下和系泊柱的提升很轻松，且不需要使用昂贵和大尺寸的绞盘。 
此外，在根据本发明的配置中，臂被安装以允许其从船内位置移动至其突出于船舶的船头之外的工作位置，因而防止部件悬挂于船头之上并防止可能在运送中部分地由甲板涌浪冲击造成的损坏。 
本发明的新颖特征通过所附的权利要求书中特质提出。当结合附图阅读时，本发明将通过以下说明中更好地理解。 
附图说明
图1a和1b示出系泊臂收缩机构的详细视图； 
图2示出根据本发明的系泊臂收缩机构的一个可能实施方式的三维视图；以及 
图3至6示出根据本发明的在连接过程的不同步骤中的系统。 
具体实施方式
图1a和1b示出了根据本发明的系统的俯视图。根据本发明，系泊臂1水平地安装在船舶5上并位于允许系泊臂向前移动至其工作位置的转向架轮/轨上，如图1b所示，工作位置突出于船舶的船头之外。在图1a中，臂1被收起并且不突出于船舶的船头15之外，这样可防止部件悬挂于船头之上并防止可能在运送中部分地由甲板涌浪冲击造成的损坏。 
图2示出了根据本发明的系泊臂收缩机构的一个可能实施方式的三维视图。在所示的实施方式中，使用了用于使臂1收缩和伸展的齿条与齿轮驱动系统17，18。齿轮系统的齿条的齿17沿臂1的长度设置，而带齿的链轮18设置在箱3上。齿轮由液压或电动机驱动。齿条和齿轮限制臂1因船舶的动态运动而导致的加速。臂的滑动通过放置于箱形结构3内的摩擦垫2来完成。箱3将还充当枢转系统以使臂1绕轴线16上下枢转。箱3铰接于两个带有轴(未示出)的支撑件19上。 
臂1在重载液压汽缸4的动作下绕轴线16枢转。当臂到达上部位置时，机械锁定系统被促动以释放汽缸4中的液压力。当运行期间发生故障时，汽缸4设置有机械故障防护系统。可收缩的臂1的管道的连接将使用能够向侧面收缩和伸展的套管件(spool piece)来完成。当臂被伸展，套管件将伸展并使用灰锁(graylock)连接到臂上的导出绳。 
为了操作该系统，船舶5航行至突出于水平面之上的系泊柱8附近并且船舶停下并保持静止。图3示出了船舶5，此时系泊臂1沿甲板上的轨道6向前移动并穿过船舶的船头中的门，直至臂1突出于船头15之外预定距离。臂上的导出绳位于臂的内侧以避免关于滑动箱系统的问题。 
图4示出当船舶5与系泊柱8接触时的第一连接步骤。系泊柱8是配重铰接式系泊具(CAM)，其包括伸长结构的立管柱，该立管柱竖直地漂浮于水中，并且其上端突出于水面之上并且其下端通过处于 悬链配置的系泊链9紧固于海床。在操作中，系统的第一部分通过具有铰接接头的机械连接器7连接至系泊柱8，以允许被系泊船舶随风向改变方位以及船舶5的起伏、倾斜、颠簸、摆动和摇晃动作。 
管道系统10设置在臂1和系泊柱8上以允许天然气(或其它产品)从船舶的储罐转移至海床管线并到达海岸，或者从海床管线转移至船舶内。 
拾取绳(pick-up line)从系泊臂1的外端降下以(通过工作船)连接至预先附接至CAM柱的顶部的绳11。随后使用船舶甲板处的液压柱塞使系泊臂1向下旋转，以使得臂1的外端靠近系泊柱的顶部。 
图5进一步示出当拉入拾取绳以提升系泊柱顶部12以与机械连接器7接触以及将系泊臂1与系泊柱8连接在一起时的步骤。在不使用低张力绞盘设备13进行初始提升的情况下，可使部件保持很小并使提升绳具有低张力需求。 
这种低张力需求导致更软的绳，更软的绳更容易拉伸并在柱8与船舶5之间的相对运动变得一致的情况下更好地避免系泊柱8的初始提升的物理过程所带来的绳抓载荷。当通过绳朝着连接器7提升柱8时，现在的协调运动允许低冲击性的结构连接。 
图6示出了船舶与系泊柱之间的连接的最终步骤。在这个实施方式中，清楚地示出系泊臂1向上旋转至较高位置(不止是回到水平面)而且船舶现在安全地系泊至系泊柱8上。该结构连接能够处理大型负载，因而系泊臂1上的液压提升系统被设计为将柱提升至其高度张紧的系泊操作位置。 
这是当从海底提升系泊链时增加提升绳的张力的最终步骤。因此重型链提供了系泊柱功能所需的恢复力。 
系泊臂1的管道系统10与系泊柱8相连，产品随后可以转移进(或转移出)船舶5。 
为了使系泊系统的两个部分在货物转移之后分离，管道系统首先被冲洗干净并分离。然后系泊臂枢转回其较低的水平位置，随后机械连接器被释放。船舶从系泊点移开。 
在紧急情况下，系泊柱8和管道10能够从工作系泊位置快速地分 离并释放。 
此外，为了应付碰撞，柱8需要具有沿其全部长度的水密隔间。水密隔间可通过栓接法兰入口进入，并且法兰之间具有垫圈。 
防护系统可绕柱8的顶部安装以允许支撑船舶系泊至柱上并有助于人工干预和维护。 
根据前面公开的内容，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 (7)

1.系泊系统，包括船舶(5)以及伸长系泊柱(10)，所述系泊柱(10)具有上端(12)和下端，所述上端(12)连接至位于所述船舶(5)上的突出于船头(15)的臂(1)，所述下端通过锚绳(9)连接至海床，其中所述臂(1)能够绕横向轴线(16)枢转。
2.根据权利要求1所述的系泊系统，其中所述臂(1)包括移位部件(2，3)，所述移位部件(2，3)用于使所述臂在所述船舶的长度方向上移动于收缩位置与系泊位置之间，在所述收缩位置上，所述臂(1)的至少较大部分延伸于船内，在所述系泊位置上，所述臂(1)从所述船头(15)突出于船外。
3.根据权利要求1或2所述的系泊系统，其中所述臂(1)能够相对于水平面在向上的方向上沿轴线(16)枢转。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系泊系统，其中所述臂(1)能够通过齿轮系统(17，18)在长度方向上位移。
5.根据权利要求4所述的用于系泊船舶(5)的系泊系统，所述系泊柱能够相对于所述船舶绕一对水平轴线枢转；多条链具有联接至所述系泊柱的下端的上端，所述链以悬链曲线的方式延伸至海底并提供使所述船舶在连接时保持系泊所需的恢复力；所述系泊柱不附接至任何浮体，所述柱本身是可浮的并且在底部承受链的重量并限制所述链的漂移，其中在所述系泊柱与所述船舶连接之后，仅利用枢转臂来实现所述链和所述系泊柱的提升，所述臂的枢转能够施加所需的张力。
6.根据权利要求2所述的用于系泊船舶的系泊系统，其中枢转臂还是可收缩的，从而其能够向前移动至其突出于所述船舶的船头之外的工作位置并向后移动以使其在运输期间不突出于所述船舶的船头之外。
7.用于在海上系泊船舶的方法，包括：船舶(5)；系泊柱(10)，具有高度并具有上端(12)和下端；枢转臂(1)，将所述系泊柱的上端联接至所述船舶以允许所述系泊柱相对于所述船舶绕一对水平轴线枢转；多条链(9)，具有联接至所述系泊柱的下端的上端，重型链以悬链曲线的方式延伸至海底并提供使所述船舶在连接时保持系泊所需的恢复力；所述系泊柱的下半部分不附接至具有比所述重型链的负浮力更大的正浮力的任何浮体，所述方法包括以下步骤：
-使所述船舶行驶至所述系泊柱的上端突出于水面之上的位置；
-使所述船舶停下并保持静止；
-使所述枢转臂沿长度方向移动直至所述臂突出于所述船头之外预定距离；
-从所述系泊臂的外端降下拾取绳以连接至通过拉入绳预先附接至所述伸长系泊柱的顶部的引绳；
-利用所述船舶的甲板处的液压柱塞使所述枢转臂绕轴线(16)向下旋转以使所述臂的外端靠近所述伸长系泊柱的上部的顶部；
-拉入所述拾取绳以提起所述系泊柱的顶部以与机械连接器接触，直至所述枢转臂和所述系泊柱连接在一起，其中
-在连接之后，所述枢转臂向上旋转至对所述系泊柱和所述链施加张力的水平位置，以将所述船舶系泊至所述系泊柱，并且其中
-将所述臂的管道系统与浮筒元件相连并通过所述管道系统将产品转移进所述船舶/或将产品转移出所述船舶。
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