CN102630211B - 升降设备 - Google Patents

Abstract

一种多用途的升降设备（2），其用在具有甲板（22）的浮动船只（1）上，该升降设备（2）包括：待被安装在船只（1）上的负载支承结构（6）；主升降机构（8），其用于在船只（1）的甲板（22）上方抬升和降低物体，该主升降机构（8）包括：i.至少一个主升降绞盘（15、16）；ii.被所述负载支承结构（6）支撑的上部缆索滑轮组（23）；该上部缆索滑轮组包括多个滑轮；iii.包括多个滑轮的活动缆索滑轮组（24），该活动缆索滑轮组（24）具有物体连接设备，以用于可释放地将物体连接至活动缆索滑轮组（24）；iv.与所述至少一个主升降绞盘（15、16）相关联的主升降缆索（17），该主升降缆索（17）以多重下垂构型的方式越过上部缆索滑轮组（23）的多个滑轮和活动滑轮组（24）的多个滑轮，从而所述活动缆索滑轮组（24）通过利用所述至少一个主升降绞盘（15、16）而能够相对于所述负载支承结构（6）进行移动；与所述主升降缆索（17）相关联的主升降升沉补偿机构（19、20、26），其用于抑制所述船只（1）的海况所引发的运动在被所述主升降缆索（17）所支撑的物体上的影响。本文还公开了一种具有欠载保护气缸（19）和过载保护气缸（20）的升降设备。

Description

升降设备

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的一种多用途的升降设备。本发明还涉及一种用于将物体降低到深水安装地点的方法。

本发明的第二方面涉及根据权利要求19的前序部分的一种包括升沉补偿机构的升降设备。

背景技术

从现有技术中已知了多用途的升降设备，它们典型地用在钻探船只、铺管船只和采油平台上。

例如，文献WO02/18742公开了一种钻探井架，也被称为多用途塔台。这种钻探井架典型地安装在钻探船只上，以用于在海床中进行钻探，例如用于探油或者探气。这种特定的钻探井架在其顶部侧上具有第一和第二火线内的第一和第二升降装置，以用于在井架的纵向方向上操控诸如钻柱的物体。

利用固定在钻柱端部上的钻探工具来从船只上执行钻探作业。所述钻柱被多个升降机构的其中一个支撑，更加具体而言是被推车支撑，该推车可移动地连接到所述钻探井架并且被升降缆索支撑。

每个升降机构都具有升沉补偿系统。这种升沉补偿系统是大体已知的。利用升沉补偿系统来对由于风、起浪等等所导致的轮船相对于海床而产生的移动进行补偿。通过该升沉补偿系统，升降机构可以在在钻探井架的组装期间或者在钻探期间保持推车的位置并由此保持钻柱的端部的位置相对于海床大致恒定。

除了操控诸如钻柱的物体之外，通过海上勘探，还需要从深海安装地点提升物体以及将物体降低到深海安装地点，所述物体例如防喷器（BOP）、BOP堆叠模块、采油树（X-mas trees）和海底管汇。

为此，所述船只可以具有深水升降的起重机，该深水升降的起重机包括深水升降机构。然而，额外的起重机需要额外的甲板空间，该甲板空间在浮动船只上是有限的。并且，所述起重机对船只增加了额外的重量。

发明内容

发明目的

本发明的第一方面的目的是提供一种多用途的升降设备，其中完全消除了上述缺点，或者极大程度地减少了上述缺点。特别而言，本发明的第一方面的目的是提供一种改进的，优选的为紧凑的并且低成本的多用途升降设备。

根据本发明的第一方面的再一目的是提供一种改进的，优选的为低成本的方法来将物体降低到深水安装地点。

本发明的第二方面的目的是提供一种改进的升沉补偿机构，优选的是一种低成本和/或紧凑的升沉补偿机构。

发明简述

为了实现这些目的，根据本发明的第一方面，提供了一种根据权利要求1的多用途升降设备和根据权利要求16的方法。

根据权利要求1的多用途升降设备被设计成用在具有甲板的浮动船只上。例如，钻探船只、铺管船或采油平台上。

该多用途升降设备包括负载支承结构、包含了主升降缆索的主升降机构、升沉补偿机构、和包含了深水升降缆索的深水升降机构。

通过提供了具有深水升降设备的多用途升降设备，不再需要单独的起重机来将物体降低到深水中。这节省了空间和重量。

并且，设置了升沉补偿机构，且该升沉补偿机构与主升降缆索相关联，其用来抑制船只的移动在被所述主升降缆索支撑的物体上的影响。因此，主升降机构可以将被主升降缆索支撑的物体和/或推车的位置保持为相对于海床大致恒定。

该多用途升降设备还包括可释放的联接机构，以用于使得主升降缆索和深水升降缆索互相连接。该可释放的联接机构被设计为使得主升降缆索和深水升降缆索互相连接，从而与主升降缆索相关联的升沉补偿机构能够与深水升降缆索结合起来进行操作。

当利用深水升降缆索将物体降落到深水安装地点或者从深水安装地点将物体抬升的时候，这是特别有用的。当没有提供升沉补偿的时候，轮船的竖直移动可能会导致物体撞击到深水安装地点，从而损坏了物体和/或该安装地点。

通过根据本发明的多用途升降设备，提供了单一的升沉补偿机构，该单一的升沉补偿机构是主升降机构的一部分并且能够在利用主升降机构对物体进行抬升或降低的时候进行使用以及在利用深水升降机构（更加特别而言，利用深水升降机构的深水升降缆索）来对物体进行抬升或降低的时候进行使用。

由于对于深水升降机构来说不再需要单独的升沉补偿，因此升降设备能够被设计为相对紧凑。并且，仅仅利用一个而不是两个升沉补偿机构节省了成本和空间。

观察到，所述主升降机构典型地包括升降缆索，该升降缆索在固定到负载支承结构的缆索滑轮组和活动缆索滑轮组之间被配置成多重下垂布置，所述活动缆索滑轮组具有钩子以用来连接到待被支撑的物体上。所述主升降缆索在上部缆索滑轮组和可移动缆索滑轮组之间被环绕多次，从而物体的负载被分配到多条缆线上。

深水升降机构典型地包括用来支撑物体的单一缆索。对于深水升降机构来说，避免了使用多条缆索或者环圈缆索。当在很深的深度下进行操作的时候，长缆线缠在一起和/或互相损坏的危险太大。为了使得深水升降机构能够支撑重型物体，该深水升降缆索相对较粗并且因此较为刚硬。因此，在深水缆索中越过滑轮行进而使得缆索弯曲，这导致了缆索的过度磨损。

带有根据本发明第一方面的升降设备的深水升降缆索沿着从深水升降绞盘处到负载支承结构所支撑的顶部滑轮的路径行进。深水升降缆索的这个路径与主升降升沉补偿机构不相同。因此，深水升降缆索并不与升沉补偿系统的滑轮相接触，这减少了深水升降缆索的磨损。

在优选实施方案当中，所述主升降机构包括用来支撑可释放的联接机构的推车，该推车连接到主升降机构的活动缆索滑轮组，并且可以活动地联接到负载支承结构，从而该推车能够利用主升降机构而相对于负载支承结构进行竖直移动。

通过被自由悬挂的活动滑轮组支撑的可释放的联接装置，存在的风险是该联接装置由于船只的升沉而相对于负载支承结构进行摇摆。所述推车将可释放的联接机构相对于负载支承结构的移动限制为竖直方向上的移动。因此它防止了联接装置相对于负载支承结构的摆动，并便利了主升降缆索和深水升降缆索的互相连接。

在进一步的优选实施方案中，所述推车具有导向装置，例如圆形的导向开口，以用于在深水升降缆索正在支撑物体的时候对该深水升降缆索进行导向，该导向装置相对于所述可释放的联接机构来对深水升降缆索进行定位。因此，限制了该深水升降缆索相对于可释放的联接机构的运动，例如由船只运动引起的运动。这便利了主升降缆索和深水升降缆索进行互相连接。

在优选实施方案中，用来使得主升降缆索和深水升降缆索进行互相连接的所述可释放的联接机构包括摩擦装置来接合所述深水升降缆索。利用摩擦来接合深水升降缆索允许了对升降缆索进行简单和直接的接合方式，并且允许了在随机位置下接合所述缆索。在替代实施方案当中，深水升降缆索可以具有多个连接眼，该多个连接眼沿着缆索的长度呈一定间隔布置。

优选地，所述摩擦装置包括摩擦夹紧机构，例如液压夹具。可替代地，所述摩擦机构包括在推车或者活动滑轮组内的优选为锥形的导向开口以及一个或多个楔形件，以用于将缆索夹紧在导向开口内。导向开口和楔形件的组合提供了用于将主升降缆索和深水升降缆索互相连接的相对简单并因此可靠且低成本的方案。

在再一优选实施方案当中，深水缆索被负载支承结构可移动地进行支撑，从而深水升降缆索的从顶部滑轮向下悬挂的部段（也称为深水升降缆索的自由悬挂部段）能够在第一位置和第二位置之间在水平方向上相对于主升降缆索进行移动。在该第一位置下，深水升降缆索的自由悬挂部段定位为与主升降缆索相隔一定距离。在该第二位置下，深水升降缆索的自由悬挂端部靠近主升降缆索来定位，从而使其能够互相连接。

当深水缆索位于第一位置的时候，主升降装置用于在物体和/或主升降缆索并未与深水缆索纠缠在一起的情况下对该物体进行抬升和降低。当深水缆索处在第二位置的时候，使用主升降装置来支撑该深水缆索。在优选实施方案当中，深水升降装置当也被定位在第一位置的时候可以进行操作。

根据本发明第一方面的升降设备是包括主升降机构（可能的话是一个以上的主升降机构）的多用途升降设备，该升降机构优选地被适配成在安装了升降设备的船只甲板的上方抬升物体。并且，设置了深水升降机构，其被适配成将物体降低到深水中，优选地降低到超过200m的深度，优选地降低到1km的深度，更加优选地降低到2.5km甚至更深的深度。

并且，所述主升降机构优选地被适配成支撑重达400公吨或以上的物体，并且深水升降机构优选地被适配成支撑重达300公吨的物体。根据本发明的深水升降机构适合于深水中所有类型的活动，例如基盘安装、井口安装、钻孔器安装等等。

本发明的第一方面还涉及根据权利要求16的方法，其用于将物体从浮动船只降低到深水安装地点，其中使用了多用途升降设备。

该多用途升降设备包括主升降机构，以用于将物体从水面附近进行抬升和降低，优选地用于在将船只甲板上方将物体进行抬升和降低。

该主升降机构还包括与主升降缆索相关联的升沉补偿机构，以用于抑制由于升沉和海浪击打所导致的船只的移动在被主升降缆索支撑的物体上的影响。

该多用途升降设备还包括深水升降机构，以用于将物体抬升或降低到深水安装地点，优选地为抬升或降低到1km或者更深的深度下的安装地点。

所述深水升降机构包括深水升降绞盘和相关联的深水升降缆索。该深水升降缆索沿着从深水升降绞盘到被升降设备的负载支承结构所支撑的顶部滑轮的路径行进。该深水升降缆索的路径与主升降升沉补偿机构不相同。

所述多用途升降设备还包括可释放的联接机构，以用于使得主升降缆索和深水升降缆索互相连接，从而与主升降缆索相关联的升沉补偿机构能够结合深水升降缆索而进行操作。

在该方法中，所述升降设备利用深水升降机构而用来将物体从靠近水面的位置处朝着靠近深水安装地点的中间水下位置进行降低。

接着，将深水升降缆索和主升降缆索互相连接，并且物体的负载从深水升降机构传递到主升降机构。

随后，利用主升降机构和深水升降缆索的部段将物体从中间水下位置朝着水下安装地点进行降低并且将物体降落到该深水安装地点。在对物体进行降低和降落的时候，主升降机构的升沉补偿机构对船只相对于深水安装地点的移动进行了补偿。

因此，与主升降设备相关联的升沉补偿机构还可以结合了被深水升降缆索支撑的负载来进行使用。因此，仅仅需要一个升沉补偿机构，这节省了空间和重量。

并且，深水升降缆索的路径与主升降升沉补偿机构不相同。因此，被深水缆索支撑的物体可以得到升沉补偿，而深水升降缆索并未在升沉补偿设备的滑轮上进行导向。这降低了深水升降缆索的磨损。

在根据本发明的优选方法当中，物体通过连接缆索而待被连接到深水安装地点。优选地，当物体定位在中间水下位置的时候进行该连接。与所述安装地点所处的深度（该深度典型地为1000米或者更深）相比较，这个位置相对靠近于深水安装地点，优选地在距离安装地点50米的距离内。

在该方法中，利用连接缆索和相关联的绞盘而使得被升降设备支撑的物体朝着深水安装地点被拉动，随后降落到该深水安装地点。除了升沉补偿之外，连接缆索中的张力进一步地限制了由于船只在海浪上的移动所引起的物体的竖直移动。将物体朝着安装地点的拉动结合了利用升沉补偿机构，这减少了由于轮船的竖直移动而引起的被支撑物体的移动。因此，物体能够以更加受控的方式降落到深水安装点或者从深水安装地点被抬升。

根据本发明的第二方面，提供了根据权利要求19的升降设备。该升降设备包括带有升降缆索的升降机构、至少一个相关联的升降绞盘和用来提供主动和被动升沉补偿的升沉补偿机构。

该升沉补偿机构包括电子系统以用来检测升沉并且用来驱动所述至少一个绞盘来提供主动升沉补偿。该升沉补偿机构还包括欠载保护气缸和/或过载保护气缸。根据本发明的第二方面，欠载保护气缸和/或过载保护气缸被适配成在保护模式和升沉补偿模式之间进行转换，在所述保护模式下，这些气缸分别保护升降机构免受欠载或者过载，在所述升沉补偿模式下，所述气缸定位在中间位置，从而提供被动升沉补偿。

当升沉补偿机构提供了主动升沉补偿的时候，电子系统驱动所述至少一个绞盘来提供升沉补偿。所述气缸被设定在保护模式。

当升沉补偿机构提供了被动升沉补偿的时候，通过气缸来实现被动升沉补偿，其被设置在升沉补偿模式下。

因此，与公知的升沉补偿机构（其包括仅仅能够提供保护或者仅仅提供升沉补偿的专用气缸）相比较，该升沉补偿机构需要更少的气缸。因此，根据本发明第二方面的升沉补偿机构与公知的升沉补偿系统相比较为紧凑。

本发明的两个方面的进一步的优点、实施方案和详细阐述将会从所附的权利要求和从以下描述中变得显而易见，其中本发明参考了附图来基于多个示例性实施方案而进行了示例和阐述。

本领域技术人员将会理解，本发明的第一和第二方面可以用在单一的升降设备中。

附图说明

图1显示了船只的截面的示意性侧视图，该船只具有对物体进行支撑的根据本发明第一方面的多用途升降设备；

图1a显示了图1的细节；

图2显示了图1中的多用途升降设备，其中仅仅描绘了深水升降机构，深水缆索对物体进行支撑；

图3显示了图2中的多用途升降设备，其中用于深水升降缆索的缆索张紧器正在工作；

图4显示了图1中的多用途升降设备，其中仅仅描绘了主升降机构和深水升降缆索的部段，该深水缆索支撑了物体；

图5显示了图4中的多用途升降设备，其中正在运行主动升沉补偿；

图6显示了正在运行过载保护的图4中的多用途升降设备；

图7显示了正在运行欠载保护的图4中的多用途升降设备；

图8显示了根据本发明的替代性的多用途升降设备；

图9显示了根本发明第二方面的处于主动升沉补偿模式下并带有过载和欠载保护的升沉补偿系统；

图10显示了在被动升沉补偿模式下的图9中的升沉补偿；

图11显示了替代性的升沉补偿机构；

图12显示了替代性的推车的特写视图。

具体实施方式

图1在根据本发明的钻探塔台2的具体实施方案中显示了具有多用途升降设备的船只1的截面的侧视图。在海上工业中使用了钻探塔台以用来从用于在海床中进行钻探的浮动结构中支撑钻柱。图1中描绘的船只1具有甲板22和圆井甲板3。圆井甲板是浮动结构的船体中的开口，以用于提供到达海洋的入口。

在所示的实施方案当中，钻探塔台2位于靠近圆井甲板3的甲板22上。在替代实施方案当中，升降设备还可以安装在没有圆井甲板的船只或者浮动结构上，例如沿着船只或者浮动结构的船体的侧面定位。

钻探塔台2包括负载支承结构，在具体实施方案中为井架6。井架6的顶部侧是通过井架栏7来形成的。该井架6包括主升降机构8和深水升降机构9。

通过该特定的钻探塔台，所述主升降机构用来从多个分离的管道元件中形成了钻柱，并且用来支撑该钻柱以用于钻探到海床内。

深水升降机构用来将物体降低到深水安装地点以及从深水安装地点进行抬升，例如用来将采油树或海底管汇降低到井内。图1显示了通过圆井甲板将物体4降低到深水安装地点（在本实例中为海床5）的深水升降机构。

图2显示了来自图1中的钻探塔台，其中仅仅描绘了深水升降机构9。该深水升降机构包括深水升降绞盘10、相关的深水升降缆索11以及物体连接设备（图中未示），例如钩子，以用于可释放地将物体4连接到深水升降缆索11。

根据本发明的升降设备包括深水升降缆索，该深水升降缆索沿着从深水升降绞盘到负载支承结构所支撑的顶部滑轮的路径行进，深水升降缆索从该顶部滑轮处进行悬吊以用于支撑负载，并且该深水升降缆索的路径与主升降升沉补偿机构不相同。

在所示的具体实施方案当中，深水升降绞盘10包括存储升降绞盘13A和摩擦升降绞盘13B。存储升降绞盘13A用来存储深水升降缆索11。摩擦升降绞盘13B支撑了深水升降缆索11的自由悬挂端的重量并支撑了连接到该缆索的物体4。摩擦升降绞盘13B用来对深水升降缆索11和被支撑的物体4进行抬升或降低。

通过缆索滑轮12，从包括存储升降绞盘13A和摩擦升降绞盘13B的深水升降绞盘13处到负载支承结构的井架栏7的顶部滑轮412来对深水升降缆索11进行导向。深水升降缆索11从顶部滑轮412起进行悬吊以用于支撑负载。缆索的部段，也称为自由悬挂部段，向下悬吊到圆井甲板3当中。

在替代实施方案当中，存储升降绞盘13A和摩擦升降绞盘13B整合到一个深水升降绞盘当中，其用来支撑深水升降缆索的自由悬挂端的负载和被该缆索支撑的任何物体，以及用来对所述缆索和所述物体进行抬升和降低。在以下的描述中，术语“深水升降绞盘”应当被理解为涵盖了包括摩擦升降绞盘和存储升降绞盘的实施方案以及具有单一升降绞盘的实施方案。

图2中所示的深水升降机构还包括缆索张紧器14，以用于防止缆索中出现松弛。缆索张紧器典型地包括被滑轮支撑的重物，其接合了被导向的缆索。该重物向下拉动缆索因此保持了缆索中的张力。

例如在深水升降缆索支撑物体的同时船只1在向下方向上移动的时候，深水缆索内的张力暂时下降。这种张力的下降可能导致深水缆索从滑轮中变松。当张力复原时，深水升降缆索可以最终靠近滑轮并且被卡住。

图3显示了与图2中的位置相比在向下方向上移动的船只1，这可能使得深水缆索11中缺乏张力。然而，缆索张紧器14在向下方向上移动，因此保持了缆索11中的张力，防止了缆索11从滑轮12、412中变松。

缆索张紧器在本领域中是公知的，因此不在本文中进行进一步的详述。

图4显示了来自图1中的多用途升降装置或者钻探塔台。在图4中仅仅描绘了用来在船只的甲板上方对物体进行抬升和降低的主升降机构8。从深水升降机构9处，仅仅显示了深水升降缆索11的自由悬挂部段的一部分。

在所示的具体实施方案当中，主升降机构8包括与第一主升降绞盘15和第二主升降绞盘16相关联的主升降缆索17。每个升降绞盘15、16与主升降缆索17的端部连接。在替代实施方案当中，主升降机构可以只包括一个主升降绞盘或者三个或更多个主升降绞盘。

主升降机构8还包括在船只1的甲板22上方被负载支承结构2支撑的上部滑轮组23，以及活动滑轮组24，该活动滑轮组24在优选实施方案中被显示为对推车18进行支撑。

两个滑轮组23、24都包括多个滑轮，其平行于附图的平面而定位（因此在图4中未显示）。主升降缆索17在多重下垂构型当中通过上部缆索滑轮组23的滑轮和活动滑轮组24的滑轮而被导向，从而可移动的滑轮组可以通过利用其中一个主升降绞盘15、16而相对于负载支承结构或者井架2来进行移动。

活动缆索滑轮组24包括物体连接设备，以用于可释放地将物体连接到活动缆索滑轮组。在所示的实施方案当中，该活动缆索滑轮组连接到推车18，该推车18具有物体连接设备（图中未示）。

推车18能够位移地联接到井架6。被导向的推车可以利用主升降缆索而沿着井架6移动，因此例如可以支撑钻柱或者将物体抬升到圆井甲板中或者抬升到圆井甲板之外。

图13显示了能够位移地联接到井架406的替代推车418的特写。该推车包括可释放的联接机构425，以用于使得主升降缆索417和深水升降缆索411互相连接。

该被导向的推车418可以利用主升降缆索411而沿着井架406移动，该主升降缆索411在井架栏7上绕圈，从而所述推车通过第一组滑轮440和第二组滑轮441而在深水升降缆索和可释放的联接结构的相对的侧面上被支撑。当可释放的联接机构夹紧深水升降缆索从而使得深水升降缆索411与主升降缆索417互相连接的时候，被深水升降缆索支撑的物体的负载通过推车而被传递到主升降缆索。由于所述推车被支撑在可释放的联接机构的相对的侧面上，因此负载被主升降缆索更加均等地进行支撑，从而避免推车结构中产生过大的扭矩，并防止推车在顺时针方向发生倾倒。

在所示的优选实施方案中观察到，推车418还具有物体连接设备419以用于可释放地连接物体，例如用来支撑并驱动钻柱（图中未示）的顶部驱动器404。在所示的优选实施方案中，物体连接设备419与第一组滑轮440对齐，从而被物体连接设备支撑的负载最优化地传递到主升降缆索，而并未引起使得推车倾倒的扭矩。

图4中所示的主升降机构8还包括与主升降缆索17相关联的升沉补偿机构，其用于抑制由于升沉和海浪击打所导致的船只的移动在主升降缆索17所支撑的物体4上的影响。

在该具体实施方案中所示的升沉补偿机构被设计成提供主动和被动升沉补偿。该升沉补偿系统包括具有多个传感器（图中未示）以用来检测升沉的电子系统26。电子系统26被设计为驱动所述主升降绞盘，以对船只相对于主升降缆索所支撑的负载（更加具体而言是相对于被推车18支撑的负载）的至少一部分竖直移动进行主动抑制。

所述升沉补偿机构还具有欠载保护器19和过载保护器20，以用于在主动升沉补偿期间保护升降机构。欠载保护器和过载保护器都设置为液压缸的形式，其每一者都支撑缆索滑轮。主升降缆索17在这些滑轮上受到导向，从而所述气缸能够通过缆索滑轮而将力作用到缆索上。

欠载保护是用来防止例如由于升降缆索中张力的突然损失所导致的损坏。例如，当由于负载断开连接而导致主升降缆索内的张力突然下降的时候，张力的释放可能会导致升降缆索变得松弛并且从一个或多个缆索滑轮中变松。当主升降缆索随后再被加载的时候，缆索可能会卡死在缆索滑轮旁边，从而损坏了升降机构。

所示的欠载保护是通过气缸形成的。在通常条件下，主升降缆索作用在气缸上的力足够将气缸杆保持在延伸状态。当主升降缆索中的张力下降的时候，气缸施加在气缸杆上的力足以在气缸中拉出，防止了缆索从滑轮中变松。

与欠载保护一样，所示的过载保护也是由气缸形成的。与欠载保护相对照的是，气缸杆在通常条件下处在完全缩回的状态。只有主升降缆索的力超过了阈值的时候其才将会延伸，这防止了缆索中的张力变得太高而损害了升降机构。

升沉补偿系统还具有控制设备27，其用来控制所述欠载保护气缸和过载保护气缸。该控制设备被适配成在保护模式和升沉补偿模式之间对气缸进行转换，在所述保护模式下，这些气缸分别保护升降机构免受欠载或者过载，在所述升沉补偿模式下，所述气缸提供了被动升沉补偿。在欠载和过载模式下，气缸定位在完全延伸和完全缩回的位置，并且在被动升沉补偿模式下，每个气缸定位在中间位置。

优选地，所述控制设备被配备成通过改变气缸中的压力来改变气缸的位置。在这种实施方案当中，与升沉补偿设备中常用的方式一样，储气罐被连接到升沉补偿气缸。并且，存在压力控制设备来调节气体压力。

因此，通过该所示的优选的升沉补偿机构，气缸可以从过载和欠载保护模式中转换成被动升沉补偿模式。在被动升沉补偿模式中，气缸杆被定位在缩回状态和延伸状态之间。

根据本发明的主升降机构8还包括可释放的联接机构25，以用于使得主升降缆索17和深水升降缆索11互相连接。通过这种方式，可以利用包含了升沉补偿机构的主升降机构来使得被深水升降缆索支撑的物体能够进行抬升和降低。

在所示的优选实施方案当中，可释放的联接机构25是推车18的一部分。深水缆索11通过推车18和活动缆索滑轮组24而连接到主升降缆索17。在可选的实施方案当中，该可释放的联接结构是活动缆索滑轮组24的一部分。

优选地，推车和/或活动滑轮组具有导向装置，例如圆形导向开口，其用于在深水升降缆索正在支撑物体的时候对该深水升降缆索进行导向。所述导向装置使得深水升降缆索相对于可释放的联接机构进行定位，从而便于主升降缆索和深水升降缆索互相连接。

在所示的优选实施方案当中，推车具有锥形的开口或通孔（图中未示），其定位成与深水缆索的自由悬挂端对齐。这样，所述缆索可以通过孔而降低到水中。

当水深升降缆索将要连接到主升降缆索的时候，将翼片（wigs）定位在通孔的壁和深水升降缆索的壁之间。为了释放深水升降缆索，将翼片移除。在该实施方案当中，导向装置或者通孔是可释放的联接机构的一部分。

根据本发明的并且在图1-7中所示的多用途升降设备因此包括两种类型的升降机构，每一种都具有特定的功能和一个升沉补偿机构。

第一升降机构是主升降机构，其用于将负载提升到圆井甲板内或者提升出圆井甲板之外以及在船只的甲板上方提升负载，而且还用来支撑例如从船只延伸到海床的钻柱。

第二升降机构是深水升降机构，其用于将负载抬升和降低到深水中，例如用来将井栏放置在海床上。

升沉补偿机构是主升降机构的一部分。然而，通过连接主升降缆索和深水升降缆索，当利用深水升降机构来抬升或降低物体时还可以使用该升沉补偿机构。

当利用深水升降机构来降低物体的时候，这些物体可以设置在船只的甲板上。所述物体连接到深水升降缆索，通过圆井甲板而被深水升降机构从船只的甲板处被提升并随后降低到水下安装地点。升沉补偿仅仅在轨迹的最后几米是必要的。

诸如基盘的大型物体将典型地设在水下位置。例如，专用于运输大型物体的船只将会利用用于在水面附近抬升和降低物体的主升降式起重机而将基盘降低到水中。该物体随后降低到近表面区域的第一中间水下位置，优选地从水面到50米深度的范围内。优选地，该位置位于被称作“海浪作用影响区域”以下的深度，从而在该位置下海浪作用不会显著地影响物体的稳定性。

随后，将深海升降缆索互连到所述物体上，该物体接着通过运输船只的升降式起重机而进一步被降低到第二中间水下位置，在该第二中间水下位置中，物体被深水升降缆索完全支撑。接着，运输船只上的升降式起重机的升降缆索被断开连接，从而物体只连接到深水升降缆索。

该第二中间位置优选地仍然在近表面区域，从而与典型地位于1000米或者更深的深度下的深水安装地点的位置相比较，所述物体仍然非常靠近表面。

接着，利用深水升降装置而从第二中间水下位置进一步地将物体降低到靠近深水安装地点的第三中间水下位置。

因此，物体从近表面区域到近安装地点区域被降低了例如1000米或更多的距离，该近安装地点区域优选地是从安装地点在向上方向上大约50米的距离范围。

在大多数情况下，物体将要降落在固着于土地上的结构的安装地点上，或设置降落在海床本身上。在其他情形中，所述物体需要在特定深度下被支撑，从而它可以例如联接到固着于土地上的结构的侧面。为了使物体平滑并且精确地降低和/或定位，应当使用升沉补偿。

当物体处在第三中间水下位置的时候，停止了降低并且深水升降缆索连接到主升降机构，或者在所示的具体情形中，连接到主升降机构的推车上。图1中显示了这种情况。图4更加详细地显示了相同的情况。为了清晰表示的原因，仅仅描绘了主升降装置以及对负载进行支撑的深水升降缆索的一部分。

在主升降缆索连接到推车之后，将该推车进行抬升以将物体的重量从深水绞盘（或者在该具体情形中从深水摩擦绞盘）传递到主升降绞盘。当物体被主升降机构支撑的时候，启动了升沉补偿。

图5显示了主动升沉补偿，其与图4中所示的位置相比较对于正在向下方向上移动的船只进行了补偿。电子控制系统登记了船只在向下方向上的移动。响应于该移动，电子系统对支撑主升降缆索的绞盘进行驱动，从而使其逆时针转动，并且吸收主升降缆索从而将物体保持在恒定深度下。

当船只在向上方向上移动的时候，电子系统在相反方向上驱动绞盘。

该主动升沉补偿使得主升降机构所支撑的物体在受控的速度下进行抬升或降低。因此，物体在恒定速度下从第三中间水下位置降低到深水安装地点，在本情形中为海床。这防止了物体撞击到海床中并受到损坏。

观察到，物体仍然被深水升降缆索的部段支撑着。然而，深水升降缆索的这个部段的负载和物体已知是被主升降绞盘所支撑。为了允许主升降绞盘将物体降低到海床，所述深水升降机构放松了深水升降缆索。该深水缆索优选地是与主升降机构的降低速度相一致的速度下被放出，从而不对物体进行支撑的深水缆索中的张力保持为恒定。

当物体降低到海床上的时候，优选地，所述升沉补偿机构从主动升沉补偿改变为被动升沉补偿。在所示的优选实施方案当中，这是通过控制设备27将气缸从保护模式转换为被动升沉补偿模式而实现的。在该模式中，气缸的杆定位在半延伸位置下。在该模式下，气缸补偿了由于船只相对于定位在海床上的物体而进行上下移动所导致的主升降缆索中的张力的减小或者增加，并且主升降绞盘并未提供升沉补偿。

图6和图7中显示了这种情况，其中两个气缸都进行延伸和缩回从而当船只分别向上移动（图6所示）和向下移动（图7所示）的时候将主升降缆索中的张力保持为大致正常。

接下来，可以再次将物体抬升到表面。在这种情形下，将会以相反的顺序执行前述步骤。首先主动利用升沉防止来从安装地点对物体进行抬升。当它从安装地点被抬升经过一定距离的时候，消除了物体撞击到侧面的风险，则将升沉补偿关闭。接下来，将深水升降缆索从主升降缆索中断开连接，并且利用深水升降机构将物体从近安装地点区域抬升到近表面区域。

当将物体留在海床上的时候，将深水升降缆索断开并且随后进行回收。优选地，利用主动升沉补偿来对其进行抬升，从而他不会撞击到物体。当缆索从物体中脱离的时候，关闭主动升沉补偿，深水缆索从主升降缆索中断开并且利用深水升降机构将其回收。

观察到，本发明的第一方面可以用于不同类型的起重机或者升降设备。例如，图8显示了根据本发明的升降式起重机102。该升降式起重机102具有负载支承结构，该负载支承结构呈现大致中空的竖直管柱106的形式，其通过脚部安装到船只的甲板122上。该升降式起重机102还具有起重臂101。环形的支承结构103在竖直管柱周围延伸并且导引并承载起重臂连接构件，从而该起重臂连接构件以及起重臂能够绕管柱转动。

在所示的具体实施方案当中，起重臂连接构件形成了大致水平的枢转轴线，从而起重臂还能够上下枢转。为了使得起重臂上下枢转，设置了包括起重臂绞盘和起重臂升降缆索的顶部机构。

并且，该升降式起重机包括主升降机构108，其包括主升降绞盘115和主升降缆索117；深水升降机构109，其包括深水升降绞盘110和相关联的深水升降缆索111。主升降绞盘115位于起重机的脚部并且深水升降绞盘110位于船只的船体内。

主升降缆索117和深水升降缆索111沿着井架106顶部的缆索滑轮以及起重臂101内的缆索滑轮而被导向，所述缆索滑轮用于支撑与井架106相隔一定距离的主升降缆索的自由悬挂部段和深水升降缆索。对主升降缆索进行支撑的起重臂中的滑轮形成了上部缆索滑轮组23。该起重臂至少在船只的甲板22上方的20米处支撑了上部缆索滑轮组123。主升降缆索117通过上部缆索滑轮组23的多个滑轮和活动缆索滑轮组124的多个滑轮而以多重下垂构型的方式被导向。

所述活动缆索滑轮组具有呈钩子形式的物体连接设备126，以用于可释放地将物体连接到活动缆索滑轮组124。

在所示的实施方案当中，深水升降缆索111被顶部缆索滑轮支撑，该顶部缆索滑轮安装在可移动地联接到起重臂的推车118上。起重机还具有驱动器（图中未示），以用于使得推车沿着起重臂进行移动。因此，深水升降缆索被负载支承结构（更加具体来说是被推车118）可移动地支撑。

深水升降缆索的自由悬挂部段从顶部滑轮中向下悬挂，该自由悬挂部段能够在第一位置和第二位置之间在水平方向上相对于主升降缆索进行移动。在图8用实线所示的第一位置下，深水升降缆索的自由悬挂部段定位成与主升降缆索相隔一定距离。在图8虚线所示的第二位置下，深水升降缆索的自由悬挂端靠近主升降缆索定位，从而它们能够互相连接。

主升降机构108还包括与主升降缆索相关联的升沉补偿机构127，其用于抑制船只的移动在被主升降缆索117支撑的物体上的影响。在所示的实施方案当中，升沉补偿机构位于井架106内。

根据本发明，主升降机构的升沉补偿机构还可以与深水升降机构一起使用。因此，在图8中所示的实施方案当中，活动缆索滑轮组124具有可释放的联接机构24，以用于在深水升降缆索11处在第二位置下的时候使得主升降缆索17和深水升降缆索11互相连接。

从俯视图来观察的话，活动滑轮组还具有U形的导向开口，以用于当深水升降缆索移动到第二位置的时候容纳该深水升降缆索。在该位置下，深水升降缆索可以用来抬升和降低物体。当对物体进行抬升或降低的时候，深水缆索经过处在固定位置下的活动缆索滑轮组中的该开口而行进。

当深水升降装置所支撑的负载需要升沉补偿的时候，位于活动滑轮组上的可释放的联接机构接合了深水升降缆索，从而深水升降缆索和主升降缆索互相连接。接下来，主升降机构用来支撑深水升降缆索的重量和物体，并且用来对物体进行抬升和降低。当深水缆索的负载和物体被主升降机构支撑的时候，升沉补偿机构能够提供升沉补偿。

根据本发明的第一方面，还提供了一种将物体从浮动船只降低到深水安装地点的方法，在该方法中使用了多用途升降设备，优选地是如上所述的多用途升降设备。

该升降设备包括主升降机构、深水升降机构和可释放的联接机构。

主升降机构被设计为用来在水面附近抬升和降低物体，优选地在船只的甲板上方抬升和降低物体。该主升降机构因此优选地能够将物体从水中的位置抬升到船只的甲板上方的位置。

主升降机构包括至少一个主升降绞盘、与至少一个主升降绞盘相关联的主升降缆索、以及连接机构，以用于将物体可释放地连接到主升降缆索。

主升降机构还包括与主升降缆索相关联的升沉补偿机构，其用来抑制由于升沉和海浪击打所导致的船只的移动在主升降缆索所支撑的物体上的影响。

深水升降机构被设计为用来将物体抬升和降低到深水安装地点，优选地抬升和降低到深度为1公里或者更深的安装地点。

深水升降机构包括深水升降绞盘、相关联的深水升降缆索、用于将物体可释放地连接到深水升降缆索的物体连接设备。

深水升降缆索沿着从深水升降绞盘到升降设备的负载支承结构所支撑的顶部滑轮的路径行进，深水升降缆索从该顶部滑轮处被悬吊以用于支撑负载。深水升降缆索的路径与主升降升沉补偿机构不相同。

升降设备还包括可释放的联接机构，其被设计为用来使得主升降缆索和深水升降缆索互相连接，从而与主升降缆索相关联的升沉补偿机构能够与深水升降缆索相结合进行操作，这是所述方法所包括的。

所述方法涉及将物体从水面附近的位置处降低到靠近水下安装地点的中间水下位置，优选地在所述深水安装地点的50米内。对于该轨迹的第一部分，使用了深水升降绞盘和相关联的深水升降缆索。

在将物体降落到深水安装地点之前，深水缆索与主升降缆索互相连接。接下来，深水缆索的负载和被支撑的物体从深水升降装置（所述深水升降装置特别是深水升降绞盘，或者如果有的话是深水摩擦绞盘）传递到了主升降装置（该主升降装置特别是主升降绞盘）。通过放松额外的深水缆索或者通过放松主升降缆索或者通过其二者的结合来将负载从深水机构移动到主升降机构。

在优选实施方案中，升沉补偿被设计为使得它能够被关闭，在该条件下不提供升沉补偿，并且可以被打开，在该条件下升沉补偿机构提供了升沉补偿。当主升降机构的升沉补偿机构是这种设计的时候，优选地，当主升降缆索和深水缆索连接起来的时候关闭升沉补偿机构，并且在深水升降缆索和被支撑的物体的负载传递到主升降机构（特别是传递到主升降绞盘）之后打开升沉补偿机构。

接下来，利用主升降绞盘将物体从中间水下位置降低到水下安装地点。由于物体和将该物体连接到主升降缆索（特别是连接到可释放的联接机构）的深水缆索的部段被主升降绞盘支撑，因此可以利用主升降升沉补偿机构来提供升沉补偿。

在降低物体并且将物体降低到深水安装地点的时候，主升降机构的升沉补偿机构用来补偿船只相对于深水安装地点的移动。

在优选实施方案中，升沉补偿机构被设计用来提供主动升沉补偿和被动升沉补偿。当使用了这种升沉补偿机构的时候，优选地在降低物体的同时提供主动升沉补偿。当物体降落在深水安装地点的时候，所述升沉补偿机构从主动升沉补偿转换到被动升沉补偿。

因此，所述方法允许对物体在深水安装地点上进行精确定位。并且，它允许了仅仅使用与主升降机构和深水升降机构相结合的单一的升沉补偿机构。这节省了空间、重量和金钱。

该方法适合于所有类型的活动，例如基盘安装、井架栏安装、钻孔器安装等等。

在根据本发明的进一步的优选方法中，在降落物体之前，物体连接到安装地点，从而进一步地消除了船只的升沉在被升降设备支撑的物体的位置上的影响。例如通过将绞盘焊接到深水安装地点的结构上或者通过将连接缆索固定到海床上（例如通过利用锚），绞盘或者连接缆索被连接到了安装地点。

该方法涉及优选地当物体定位在中间水下位置的时候，通过与绞盘相关联的连接缆索而将物体连接到深水安装地点。

当物体被主升降机构和深水升降缆索支撑的时候，连接缆索通过绞盘而被张紧，从而在大致竖直的方向上在物体上施加了力。该连接缆索的张紧在主升降缆索上施加了力，从而抵抗了升沉补偿机构所施加的力。

由于连接缆索的张紧，物体被拉动到深水安装地点并降落到该深水安装地点。

可选地，除了连接缆索的张紧之外，通过释放了被动升沉补偿并且/或者在保持了连接缆索的张力的同时降低了主升降缆索，从而对物体进行降低。

除了利用主升降机构的升沉补偿机构之外，通过将物体连接到深水安装地点来补偿升沉的方法在对物体进行很大深度的降低的时候是特别适合的。

根据本发明的第二方面，提供了用在浮动船只上的升降设备。该升降设备包括待被安装在船只上的负载支承结构、用来抬升和降低物体的升降机构、用来可释放地将物体连接到升降缆索的物体连接设备（优选地为钩子）、以及升沉补偿机构。

该升降机构包括至少一个升降绞盘和与该至少一个升降绞盘相关联的升降缆索。

该升沉补偿机构与升降缆索相关联，以用于抑制由于海浪击打和升沉所导致的船只的移动在主升降缆索所支撑的物体上的影响。该升沉补偿机构包括电子系统，以用来检测升沉并且驱动该至少一个升降绞盘，从而提供主动升沉补偿。

所述升沉补偿机构还包括欠载保护气缸和/或过载保护气缸。

所述欠载保护气缸支撑了对升降缆索进行导向的缆索滑轮，从而能够在升降缆索上施加力。欠载保护器定位在大致延伸的位置，从而保护升降机构免受欠载或者松弛。

过载保护气缸支撑了对升降缆索进行导向的缆索滑轮，从而能够在升降缆索上施加力。该过载保护气缸定位在大致缩回的位置，从而保护升降机构免受过载。

升降机构优选地包括电子系统，以用来检测升沉并且驱动该至少一个升降绞盘，从而提供主动升沉补偿。

该升降机构还包括控制设备27，其用于控制欠载保护气缸和/或过载保护气缸，该控制设备被适配成在保护模式和升沉补偿模式之间转换每个气缸19、20，在所述保护模式下，所述气缸分别保护升降机构免受过载或者欠载，在所述升沉补偿模式下，每个气缸定位在中间位置，从而提供了被动升沉补偿。

优选地，所述控制设备被配备成通过改变气缸中的压力来改变气缸的位置。在这种实施方案当中，正如升沉补偿设备中的惯例那样，将储气罐连接到升沉补偿气缸。并且，存在压力控制设备来调节气体压力。

因此，欠载保护气缸和/或过载保护气缸被适配成在保护模式和升沉补偿模式之间转换。当升沉补偿机构提供了主动升沉补偿的时候，气缸被设置成保护模式，从而保护升降机构免受欠载或者过载。

当升沉补偿机构提供了被动升沉补偿的时候，气缸被设置成升沉补偿模式，其中气缸杆处在半缩回、半延伸的位置（当并未补偿的时候）。

在优选实施方案当中，所述气缸在过载保护模式和欠载保护模式之间转换。因此，能够仅仅利用该一种类型的气缸就构成了提供了主动和被动升沉补偿的完整的升沉补偿系统。利用有限类型的气缸意味着手头需要保存较少的替换气缸。并且，制造单一类型的气缸比制造两种或者甚至三种不同类型气缸的花费要少。因此，利用这些多模式气缸使得操作成本更低且生产成本更低。

图9示意性地显示了根据本发明第二方面的升沉补偿系统201。为了清晰的原因，并未显示升降设备的所有元件。

升沉补偿系统201包括升降缆索217，该升降缆索217的两端都连接到升降绞盘215、216。提供了电子系统226来检测升沉并且驱动所述升降绞盘，从而能够进行主动升沉补偿。

通过安装在负载支承结构上的滑轮228而在气缸219、220的多个滑轮上来导向升降缆索217。

还通过负载支承结构所支撑的上部缆索滑轮组23（图中未示）的多个滑轮230、以及活动滑轮组24（图中未示）的多个滑轮231而以多重下垂构型132的方式来导向升降缆索217。活动缆索滑轮组24能够利用至少一个主升降绞盘15、16相对于负载支承结构6进行移动，并且移动到上部缆索滑轮组。

在图9中，气缸219、220被设定在欠载和过载保护模式下。欠载保护气缸219定位在大致延伸的位置，过载保护气缸定位在大致缩回的位置。

所述升沉补偿机构还包括控制设备27，其用于控制欠载保护气缸和过载保护气缸，该控制设备被适配成在保护模式和升沉补偿模式之间转换每个气缸219、220，在所述保护模式下，所述气缸分别保护升降机构免受过载或者欠载，在所述升沉补偿模式下，每个气缸定位在中间位置，从而提供了被动升沉补偿。

图10显示了图9中的升沉补偿机构，其中气缸处在被动升沉补偿模式下，从而升沉补偿机构能够提供被动升沉补偿。在该构型当中，两个气缸都处在半延伸位置。

优选地，通过改变气缸内的内部压力而在多个操作模式之间来对气缸进行转换。优选地，所述控制设备被配备成通过改变气缸中的压力来改变气缸的位置。在这种实施方案当中，正如升沉补偿设备中的惯例那样，将储气罐连接到升沉补偿气缸。并且，存在压力控制设备来调节气体压力。

在图11中所示的优选实施方案当中，一个或多个气缸具有驱动器233，以用来使得气缸杆在气缸内移动，该驱动器受到电子系统234的控制，从而通过将力作用在气缸的气缸杆上而提供了主动升沉补偿。该驱动器通过至少两个滑轮所导向的缆索而连接到气缸杆。

在这种升降机构当中，优选地，一个或多个气缸提供了大约80%的升沉补偿，并且其中，结合了连接到气缸的升沉补偿驱动器的电子系统提供了大约20%的升沉补偿。

根据本发明第一方面的多用途升降设备包括两种类型的升降机构，每一种都具有特定的功能。第一升降机构是主升降机构，其用于将负载抬升到圆井甲板内或者抬升到圆井甲板之外，以及在船只的甲板上方来抬升负载，并且用来支撑例如从船只延伸到海床的钻柱。第二升降机构是深水升降机构，其用于在深水中抬升和降低负载，例如用于将井栏放置到海床上。两种类型的升降机构都结合在一个支撑结构中，例如井架或者塔台。并且，升降机构和/或升沉补偿机构可以位于负载支承结构内，或者例如位于船只的船体内或者甲板上，其中负载支承结构安装在该甲板上。

在图1-7所示的具体实施方案当中，活动缆索滑轮组连接到推车。该推车具有导向件来导向深水升降缆索，该导向件还是可释放的联接机构的一部分，在该情形中可释放的联接机构是夹紧机构，其用于将主升降缆索与深水升降缆索连接在一起。所述推车还具有物体连接设备，以用于将推车连接到物体，因此通过活动滑轮组将物体连接到主升降缆索。因此，可以利用主升降绞盘来对物体进行抬升或降低。

在替代实施方案当中，导向件、可释放的联接机构和物体连接设备可以分布成其它构型。例如，导向件和可释放的联接机构可以是活动滑轮组的一部分，而物体连接设备是推车的一部分。

可替代地，这三个部件可以是活动滑轮组的一部分。在这种构型当中，不存在推车或者活动滑轮组可以可释放地连接到推车。通过将活动滑轮组从推车中脱离连接，可以增大主升降机构的工作范围。

在进一步的实施方案当中，推车或者活动滑轮组具有可释放的联接机构，其还可以用于将物体连接设备连接到各自的推车或者缆索滑轮组。例如，可释放的联接机构是用来夹紧深水升降缆索的液压夹具，该夹具还用于保持物体连接设备，例如钩子。

在进一步的实施方案当中，可释放的联接机构和物体连接设备可以被整合在一个设备中，例如用于夹紧深水升降缆索并用于夹紧将要通过主升降机构提升或降低的物体的夹具。

在图8所示的实施方案中，主升降缆索和深水升降缆索都被起重臂支撑。深水缆索被支撑在可移动的推车上，从而它能够在第一位置和第二位置之间相对于主升降缆索而在箭头所示的水平方向上移动。

在替代实施方案当中，仅仅是深水升降缆索沿着图8所示的实施方案的线条被起重臂支撑，并且主升降缆索沿着图1-7中所示的线条被负载支承结构支撑。在这种实施方案当中，深水升降缆索可以通过使起重臂枢转而相对于主升降缆索移动。

在图中所示的具体实施方案当中，负载支承结构被具体化成了钻探塔台或起重机的井架。然而，负载支承结构可以具有多种形状和尺寸。例如，负载支承结构可以是框架结构或者主要为封闭的结构，例如塔台或者井架。

在根据本发明的优选实施方案当中，升降设备具有活动缆索滑轮组，并且可选地具有连接到活动缆索滑轮组的推车，该推车具有夹紧或摩擦机构，其接合了深水升降缆索并对其进行保持。可替代地，主升降缆索可以具有项圈或者止挡件以用来与推车进行相互作用，从而所述项圈被推车支撑。还可以使用适于用来连接主升降缆索和推车的替代的机构。

在图1-7中所示的优选实施方案当中，可释放的联接机构25是推车18的一部分。在替代实施方案当中，可释放的联接机构是活动缆索滑轮组的一部分，或者是单独的元件，其能够被定位成直接接合主升降缆索和深水缆索。

观察到，通过包括了被导向的推车的升降设备，可以被提供到主升降装置的升沉补偿所跨过的距离是通过对推车进行支撑的导向件的导向长度以及待被补偿的升沉所确定的。例如，当推车的导向件延伸越过50米轨迹的时候，且待被补偿的升沉是2米，则用来提供升沉补偿的最大轨迹是48米。因此，主升降缆索和深水升降缆索应当仅仅在深水安装地点的剩余距离小于48米的时候进行连接。

在本文中，以下的词语应当按照所表示的那样进行解释。

浮动船只可以是任何类型的船只，例如钻探船只或者诸如采油平台的浮动平台。

深水表示海上区域，其中水深超过大约200米，在大陆架边缘上的近似水深。

深水安装地点是诸如基盘或者其他结构的地点、或者是海床，其深度超过200m，优选地深度超过1km，优选地深度超过2.5km。

水面附近可以是水面上方和/或下方，优选地在水面上方100m高度和水面下方深达100m深度之间。

升降缆索，优选的是由钢缆线制成的缆索。优选地，深水升降缆索是连续的钢缆线缆索，其优选地通过夹紧机构（优选地为液压夹具）而连接到推车。

自由悬挂部段是从负载支承结构向下悬吊的缆索的一部分，其用于支撑物体连接设备，例如钩子。

夹紧机构例如包括夹具，该夹具被液压缸或者气动气缸驱动，或者包括导向开口，其设计用于容纳楔形件，以将缆索夹紧在开口内。

气缸、液压缸或者气动气缸包括气缸杆，该气缸杆可移动地被支撑在气缸体内。所述杆可以在完全缩回位置和延伸位置之间移动，在所述完全缩回位置下，气缸杆大致定位在气缸体内，在延伸位置下，所述气缸杆大致定位在汽缸体外侧。并且，气缸可以在中间位置下移动，其中气缸杆大致在缩回位置和延伸位置之间的半程处。

Claims (23)

1.一种多用途的升降设备(2)，其用在具有甲板(22)的浮动船只(1)上，该升降设备(2)包括： 

-待被安装在所述船只(1)上的负载支承结构(6)； 

-主升降机构(8)，其用于在所述船只(1)的甲板(22)上方抬升和降低物体，该主升降机构(8)包括： 

i.至少一个主升降绞盘(15、16)； 

ii.被所述负载支承结构(6)支撑的上部缆索滑轮组(23)；该上部缆索滑轮组包括多个滑轮； 

iii.包括多个滑轮的活动缆索滑轮组(24)，该活动缆索滑轮组(24)具有物体连接设备，以用于可释放地将物体连接至所述活动缆索滑轮组(24)； 

iv.与所述至少一个主升降绞盘(15、16)相关联的主升降缆索(17)，该主升降缆索(17)以多重下垂构型的方式越过所述上部缆索滑轮组(23)的多个滑轮和所述活动缆索滑轮组(24)的多个滑轮，从而所述活动缆索滑轮组(24)通过利用所述至少一个主升降绞盘(15、16)而能够相对于所述负载支承结构(6)进行移动； 

-与所述主升降缆索(17)相关联的主升降升沉补偿机构(19、20、26)，其用于抑制所述船只(1)的海况所引发的运动在被所述主升降缆索(17)所支撑的物体上的影响； 

其特征在于，所述多用途的升降设备(2)还包括： 

-深水升降机构(9)，其用于将物体(4)抬升或降低到深水中的安装地点(5)，该深水升降机构(9)包括： 

i.深水升降绞盘(10、13A、13B)； 

ii.深水升降缆索(11)，该深水升降缆索沿着从所述深水升降绞盘到被所述负载支承结构(6、7)支撑的顶部滑轮(12)的路径行进，所述深水升降缆索(11)从该顶部滑轮(12)处被悬吊，以用于对负载进行支撑，并且所述深水升降缆索(11)的路径与所述主升降升沉补偿机构(19、20、26)不相同； 

iii.物体连接设备(11a)，其用于可释放地将物体(4)连接到所述深水升降缆索(11)；以及 

-可释放的联接机构(25)，其被适配成选择性地使得所述主升降缆索(17)和所述深水升降缆索(11)互相连接，从而与所述主升降缆索(17)相关联的所述主升降升沉补偿机构(18、19、26)能够与所述深水升降缆索(11)相结合来进行操作。 

2.根据权利要求1所述的升降设备，其中所述主升降机构(8)包括推车(18)， 该推车(18)支撑所述可释放的联接机构(25)，该推车(18)连接至所述主升降机构(8)的活动缆索滑轮组(24)，并且能够移动地联接到所述负载支承结构(6)，从而该推车(18)能够利用所述主升降机构(8)而相对于所述负载支承结构(6)进行移动。 

3.根据权利要求2所述的升降设备，其中所述推车(18)具有导向装置，以用于在所述深水升降缆索(11)正在支撑物体(4)的时候对该深水升降缆索(11)进行导向，所述导向装置被适配成相对于所述可释放的联接机构(25)来对所述深水升降缆索(11)进行定位，以便于所述主升降缆索(17)和所述深水升降缆索(11)互相连接。 

4.根据权利要求1所述的升降设备，其中所述可释放的联接机构(25)包括接合在所述深水升降缆索(11)上的摩擦设备。 

5.根据权利要求1所述的升降设备，其中所述深水升降缆索(11)能够移动地被所述负载支承结构支撑，从而能够在水平方向上在第一位置和第二位置之间相对于所述联接机构(25)来移动所述深水升降缆索的自由悬挂部段，在该第一位置下，所述深水升降缆索的自由悬挂部段定位为与所述联接机构(25)相隔一定距离，在所述第二位置下，所述深水升降缆索的自由悬挂端部定位为使其能够互相连接。 

6.根据权利要求1所述的升降设备，其中所述主升降机构(8)被适配成支撑重达400公吨或者更重的物体，并且其中所述深水升降机构(9)被适配成支撑重达300公吨的物体。 

7.根据权利要求1所述的升降设备，其中所述深水升降机构(9)被适配成将物体降低到至少1km的深度。 

8.根据权利要求1所述的升降设备，其中所述负载支承结构是起重机(102)，该起重机(102)包括能够回转的起重臂，该能够回转的起重臂支撑所述主升降缆索的多重下垂构型和所述深水升降缆索的自由悬挂部段，所述主升降缆索和深水升降缆索从其被绞合处向上穿过所述升降设备的井架而延伸到可转动的顶部缆索滑轮组件，并且从其被绞合处延伸到被起重臂支撑的各自的缆索滑轮组件。 

9.根据权利要求1所述的升降设备，其中所述负载支承结构是钻塔。 

10.根据权利要求1所述的升降设备，其中所述主升降升沉补偿机构包括至 少一个气缸(19、20)，该气缸(19、20)支撑对所述主升降缆索(17)进行导向的缆索滑轮，从而能够在所述主升降缆索上施加力。 

11.根据权利要求1所述的升降设备，其中所述主升降升沉补偿机构包括： 

电子系统(26)，该电子系统(26)被适配成对升沉进行检测并且驱动一个或多个主升降绞盘(15、16)，从而提供主动升沉补偿； 

欠载保护气缸(20)，该欠载保护气缸(20)支撑对所述主升降缆索(17)进行导向的缆索滑轮，从而能够在所述主升降缆索上施加力，所述气缸(20)通常定位在延伸位置，从而保护所述主升降机构免受欠载或者松弛； 

以及/或者过载保护气缸(19)，该过载保护气缸(19)支撑对所述主升降缆索(17)进行导向的缆索滑轮，从而能够在所述主升降缆索上施加力，所述气缸(19)通常定位在缩回位置，从而保护所述主升降机构免受过载。 

12.根据权利要求11所述的升降设备，还包括控制设备(27)，以用于控制欠载保护气缸(19)和/或过载保护气缸(20)，该控制设备被适配成在保护模式和升沉补偿模式之间转换这些气缸(19、20)，在所述保护模式下，这些气缸(19、20)分别保护所述主升降机构(8)免受欠载或者过载，在所述升沉补偿模式下，每个气缸(18、19)定位在中间位置，从而提供被动升沉补偿。 

13.根据权利要求11所述的升降设备，其中所述一个或多个气缸(19、20)具有外部驱动器(33)，该外部驱动器(33)被适配成使得气缸杆在气缸内移动，该外部驱动器受到所述电子系统的控制，从而通过使所述气缸杆在气缸内移动而提供主动升沉补偿。 

14.根据权利要求13所述的升降设备，其中所述一个或多个气缸(19、20)提供大约80％的升沉补偿，并且其中，与连接到所述气缸的所述外部驱动器相结合的所述电子系统提供大约20％的升沉补偿。 

15.一种浮动船只，其包括根据权利要求1所述的多用途的升降设备。 

16.一种方法，用来将物体从浮动船只降低到深水安装地点，其中利用了多用途升降设备，该升降设备包括： 

-负载支承结构； 

-主升降机构，其用于在水面附近对物体进行抬升或降低，该主升降机构包括： 

i.至少一个主升降绞盘； 

ii.与所述至少一个主升降绞盘相关联的主升降缆索； 

iii.联接机构，其用于可释放地将物体连接到所述主升降缆索； 

-与所述主升降缆索相关联的主升降升沉补偿机构，其用于抑制由于升沉和海浪击打所导致的所述船只的运动在被所述主升降缆索支撑的物体上的影响； 

-深水升降机构，其用于将物体抬升或降低到深水安装地点，该深水升降机构包括： 

i.深水升降绞盘； 

ii.深水升降缆索，该深水升降缆索沿着从所述深水升降绞盘到被所述负载支承结构(6)支撑的顶部滑轮的路径行进，所述深水升降缆索从该顶部滑轮处被悬吊，以用于对负载进行支撑，并且所述深水升降缆索的路径与所述主升降升沉补偿机构不相同；以及 

iii.联接机构，其用于可释放地将物体连接到所述深水升降缆索； 

-可释放的联接机构，其用于使得所述主升降缆索和所述深水升降缆索互相连接，从而与所述主升降缆索相关联的所述升沉补偿机构能够与所述深水升降缆索相结合来进行操作，所述方法包括： 

-利用所述深水升降绞盘和相关联的深水升降缆索来支撑物体，从水面附近的位置处将物体降低到靠近水下安装地点的中间水下位置； 

-将所述深水升降缆索和所述主升降缆索互相连接，以将深水升降缆索的路径与所述主升降升沉补偿机构区分开； 

-将物体的负载从所述深水升降绞盘传递至所述主升降绞盘，并且利用该主升降绞盘来使得相关联的主升降缆索和深水升降缆索支撑该物体； 

-利用所述主升降绞盘将所述物体从所述中间水下位置降低到水下安装地点； 

-利用与所述主升降机构相关联的升沉补偿机构，以用于抑制由于升沉和海浪击打所导致的船只的移动在被所述深水升降缆索支撑的物体上的影响，同时降低所述物体并且将该物体降落到所述深水安装地点上。 

17.根据权利要求16所述的方法，该方法还包括： 

-通过与绞盘相关联的连接缆索而将所述物体连接到所述深水安装地点； 

-当所述物体被所述主升降机构和深水升降缆索支撑的时候，利用绞盘来使得连接缆索张紧，从而在大致竖直的方向上在该物体上施加力， 

-利用连接缆索和相关联的绞盘将物体拉动到所述深水安装地点，并且将物体降落到该深水安装地点。 

18.根据权利要求16所述的方法，其利用了根据权利要求1至11中的一项或多项所述的多用途的升降设备。 

19.根据权利要求1所述的升降设备，其中所述升沉补偿机构包括： 

-电子系统，所述电子系统用来检测升沉并且用来驱动所述至少一个升降绞盘 来提供主动升沉补偿； 

-欠载保护气缸(19)，该欠载保护气缸(19)支撑对所述升降缆索进行导向的缆索滑轮，从而能够在所述升降缆索上施加力，所述气缸通常定位在延伸位置，从而保护所述升降机构免受欠载或者松弛； 

和/或过载保护气缸(20)，该过载保护气缸(20)支撑对所述升降缆索进行导向的缆索滑轮，从而能够在所述升降缆索上施加力，该气缸通常定位在缩回位置，从而保护所述升降机构免受过载； 

-控制设备(27)，该控制设备(27)用于控制所述欠载保护气缸和/或所述过载保护气缸，该控制设备被适配成在如下模式之间对每个气缸(19、20)进行转换： 

保护模式，在所述保护模式下，当所述升沉补偿机构使用电子系统提供主动升沉补偿时，每个气缸定位在延伸或缩回的位置以分别保护升降机构免受欠载或者过载，和 

升沉补偿模式，在所述升沉补偿模式下，当所述升沉补偿机构使用气缸提供被动升沉补偿时，每个气缸定位在中间位置，从而提供被动升沉补偿。 

20.根据权利要求19所述的升降设备，其中一个或多个气缸(19、20)具有外部驱动器(33)，该外部驱动器(33)被用来使得所述气缸的气缸杆进行移动，该外部驱动器受到所述电子系统的控制，从而通过在所述气缸的气缸杆上施加力而提供主动升沉补偿。 

21.根据权利要求20所述的升降设备，其中所述设备包括电子系统，以用于检测升沉并且用来驱动所述至少一个升降绞盘来提供主动升沉补偿，并且其中所述一个或多个气缸提供大约80％的升沉补偿，并且其中，与连接到所述气缸的所述外部驱动器相结合的所述电子系统提供大约20％的升沉补偿。 

22.一种浮动船只，其具有根据权利要求19所述的升降设备。 

23.一种方法，用于从浮动船只中执行海上钻探活动，其中使用了安装在所述船只上的根据权利要求1或权利要求19所述的升降设备，并且其中，在利用连接到转动顶部驱动器并且被所述转动顶部驱动器进行驱动的钻柱来执行钻探的时候，该转动顶部驱动器从所述升降设备处进行悬吊。