CN103154566B - 用于系泊缆绳的自对准索节 - Google Patents

Abstract

首要用于被安装在用于活动的庞大元件的锚固系统的系泊缆绳的端部索节，所述索节包括：索节主体(12)，所述主体具有内部腔室(14)，所述内部腔室包括系泊缆绳(22)的导向室(34)、中间段部(18)和用于接纳和锁定系泊缆绳(22)的股线的端部的固定接收件(20)；和与要锚固的活动的庞大元件的联接机构(30，30')，所述联接机构定位在索节主体(12)上，以限定索节主体(12)的枢转轴(32)，所述枢转轴经过中间段部(18)。索节在锚固系统，特别是近海环境的锚固系统中的使用保证索节与其所配备给的缆绳，在锚固系统所经受的多种运动时的自然的自对准。

Description

用于系泊缆绳的自对准索节

技术领域

本发明涉及系泊缆绳的领域，特别地涉及在海上环境所使用的系泊缆绳。本发明更为特别地涉及用于系泊索的缆绳的一种端部索节，特别是用于锚固海上石油勘探系统的浮式庞大元件的近海系泊链类型的缆绳，不过并不局限于此。

背景技术

在沿海岸的海上环境的谓之“近海的”的石油勘探领域中，使用系泊缆绳，也被称为系泊链，用作具有非常强的牵引能力的连接件，用于锚固浮式庞大元件，如近海平台、装油浮筒、或甚至上升到海面的柱式系统没水层台（SPAR，升降塔系统）。

经常布置在在要锚固的浮式活动的庞大元件处汇集的锚固系统上的系泊缆绳，通过其端部索节（与连接构件相连或不相连）一方面连接到锚固在海底上的固定装置上，和另一方面连接到要锚固的浮式元件上。

可以注意到，这类系泊索的长度可能超过千米。这种基准长度此外将必定在以后的年份中延长，这是由于海底勘探会向越来越深的水中延伸。

在这类系泊索的每个端部上锚固的锚固系统的多种连接件和组件因此应能够耐抗由海浪、洋流、风力或甚至近海设备本身的不同勘探应力所产生的显著的重复应力和作用力。近海系泊链事实上参与海浪的运动，使得耐疲劳性特别是变成一种关键要求，不仅在牵拉上，也在弯曲上，特别地在缆绳从其端部索节出离处。

已知配有端部索节的常见系泊索，索节是连接叉、提环（anse）或甚至绳环类型的。这类索节基本上由一中空主体构成，中空主体的整体形状是截锥形的，形成一固定接收件，且在其最宽的端部处负持锚耳（或腹板），锚耳钻有一镗孔，所述镗孔用于接纳连接轴或用于与要锚固的系统进行连接的椭圆形提环。通过其底切形状，固定接收件具有锁定的作用和为此接纳系泊缆绳的一端部，所述系泊缆绳的股线在由铸造材料填充前预先张开呈束状，所述铸造材料在凝固后使缆绳和索节最终固连在一起。

在不同的锚固系统中，空中的不过更为特别地海下的，系泊索经受源自由要锚固的运动物体所经受的应力和因此产生的运动的交替牵拉或重复弯曲的循环。锚固系统和构成锚固系统的基于缆绳的系泊索从而应被设计和实施以考虑这些使用条件。需要的是，特别地，避免在刚好位于其端部索节出口的系泊缆绳部分处的重复弯曲应力的任何集中。

如在前文已指出的，为了与要锚固的运动物体或系泊索端部的锚定物进行连接，给现有的锚固系统配备的缆绳的端部索节在与缆绳入口相对的边侧在外侧包括联接机构，所述联接机构保证索节在要锚固的元件上的枢转固定。从而实施一种枢转联接，所述枢转联接在锚固系统所经受的不同应力的作用下，允许索节围绕正交于索节的纵向轴的一轴的交替转动运动。然而会注意到的是，通过这类索节，缆绳自由地从索节出离，刚好或者与嵌接在固定接收件中的绳线的展开束的足部隔开相对短的距离。不过，通过力矩效应，索节的重量足以带动索节围绕其枢转轴的局部转动运动，从而给予位于固定接收件出口的缆绳部分以寄生的弯曲应力。

为了消除这种弊端，已知地限制在索节出口的缆绳中引起的寄生的弯曲应力，同时通过一加固件对缆绳进行保护。

缆绳的弯曲刚度越小，或构成缆绳的材料的性能越好，如在新型的高强度钢制缆绳的情形中，或在由钢丝和合成材料制成的、或甚至由纯合成材料制成的复合缆绳的情形中，安装这类设备越重要。

用于允许索节与缆绳进行自对准的这类加固件，典型地呈围绕索节出口的缆绳安装的套筒的形式并且其刚度和厚度将随着远离索节递减。一般性地以刚度和硬度合适的塑料材料制成的加固件，其挠性从而从其大底部向其顶端增大，从而允许减小，不过仅仅是减小，在其端部索节出口的缆绳的有时显得严重的寄生弯曲的风险。

发明内容

本发明的主要目的确切地说在于提出一种新型自对准端部索节，用于构成可能在使用过程中经受强烈的周期性几何形状和应力变化的锚固系统的系泊索的缆绳。

为此，本发明的第一对象在于一种自对准索节，所述索节用于被安装在用于活动的庞大元件的锚固系统的系泊缆绳的端部，所述索节包括：

－索节主体，所述索节主体具有内部腔室，所述内部腔室包括系泊缆绳的导向室、中间段部和用于接纳和锁定系泊缆绳的股线的端部的固定接收件，和

－与要锚固的活动的庞大元件联接的联接机构，所述联接机构定位在索节主体上，以限定索节主体的枢转轴，所述枢转轴经过索节的中间段部。

因此，可以理解的是，本发明的实施的首要作用在于强迫索节持续地保持与其所负持的缆绳成直线。这种结果主要源自在索节主体内部存在缆绳的导向室，所述导向室实际上借助于与缆绳相接触的其内部壁起内部加固件的作用，如以保持壳体的方式。

此外，与导向室形状互补的保持套筒可插置在导向室中，以接纳系泊缆绳。出于索节对缆绳的可能的不同直径的匹配性的实际原因，可以理解的是，有利地设置比要导向的缆绳宽的导向室，以能够根据需要插置形状可匹配的这类校准保持套筒。

在一优选实施方式中，索节的重心G位于中间段部处，和从而位于其枢转轴附近，甚至位于该枢转轴上或在枢转轴和导向室的开端之间。索节相对于其所连接的元件的枢转轴从而最接近位于在锚固系统内在使用时由缆绳所传递的牵引力在索节上的应用点。这样，通过给予围绕其枢转轴的本有转动运动，避免在索节本身处施加的任何“杠杆臂”效应。

索节在起缆绳上的这种强制对准从而允许索节容易地随循在缆绳所参与的锚固系统内在使用时在缆绳上所引起的运动，和从而显著地减小，甚至消除在索节出口的缆绳的寄生的弯曲现象，比根据现有技术构建的从外侧配备给端部索节的单一加固件更佳。

本发明的第二对象还在于一种近海系泊缆绳，所述系泊缆绳在至少一其端部配有根据本发明的自对准索节，缆绳配有密封套，所述密封套包围基于钢或合成材料或刚和合成材料的组合的绳线组件。

本发明在该领域中的实施允许极大地减小，甚至消除在其端部索节出口的系泊缆绳的寄生的弯曲应力，所述系泊缆绳由钢丝、钢和合成材料的复合组件、或甚至仅仅合成材料构成。

这类自对准索节当然适于配备给金属缆绳的端部，所述金属缆绳通常在多种锚固系统或系泊系统中进行使用，所述锚固系统或系泊系统通常在近海石油勘探范围中使用。然而，这类自对准索节在由钢和合成材料绞线构成的，或仅仅由合成材料绞线构成的复合缆绳的情形中显得甚至是更有利的，这类缆绳的弯曲刚度明显小于单纯由钢丝绞线组成的缆绳的弯曲刚度。

优选地，联接机构包括一对轴颈，所述轴颈垂直于索节的纵向轴延伸。这类轴颈允许枢转连接，例如通过接合在设置在要锚固的运动物体上或系泊索的端部的固定点上的具有对应直径的槽座中，例如呈卡口箍 的形状。

索节的联接机构也可呈环或圆形镗孔的形状，设置在要锚固的运动物体上或系泊索的端部的固定点上的轴颈接合在联接机构中。

接纳来自被准备以进行固定的缆绳的端部的绳线束的固定接收件可以是允许缆绳固定和卡紧在索节中的任何形状。优选的是，固定接收件是截锥形的。

根据一优选实施变型，在固定接收件之前的导向室包括与可构成固定接收件的喇叭口相反的喇叭口形段部。赋予索节主体的内部腔室以呈沙漏形的整体形状（即相反的两圆锥通过一圆柱形区域在顶端汇集的形状）的这种布置，允许方便索节在保持套筒的导向室中的放置和拆卸，保持套筒优选地是刚性的，与导向室的内部型面进行配合，以保持缆绳。分开固定接收件和导向室的中间段部从而具有相对于这两个部分在直径上缩窄的段部。

安装在导向室的出口的简易装配圈允许使该套筒在其运行位置中保持不动。

除了其作为加固件的第一作用，该套筒保护缆绳与索节的金属主体接触。套筒还用于吸收在从端部索节离开时仍存在的缆绳的轻微残余偏差。

在一优选实施方式中，套筒的刚度和厚度随着远离中间段部递减。套筒从而具有随着接近索节的出口增大的挠性。

本发明的对象还在于一种系泊缆绳，所述系泊缆绳的至少一端部配有如根据本发明所限定的一索节，缆绳优选地被包覆和由金属的、合成材料或这些材料的组合制成的绳线构成。

附图说明

本发明的其它方面、特征和优点将在以下参照唯一附图给出的一实施方式的说明中更为清晰地显示出来，附图以沿着其轴向对称面的纵向剖视图示出本发明的一自对准索节。

具体实施方式

示出安装在系泊缆绳22的端部上的索节10，主要包括中空的索节主体12，优选地以金属制成，例如以锻造钢、铸造钢或机加工钢制成。该轴向对称的主体12，沿着其纵向轴16呈伸长形的形状。在该实施方式中，主体具有内部腔室14，所述内部腔室在其端部是打开的，呈“沙漏”的整体形状，包括在纵向轴16上对齐的三个相继的部分，按顺序三个相继的部分是：

－缆绳22的导向室34，保持套筒36插置在该导向室中，

－中间段部18，和

－接纳缆绳22的端部的固定接收件20。

固定接收件20这里是截锥形的，被实施以远离沿着纵向轴16缩窄的中间段部18开口扩大。

缩窄的中间段部18这里是这样一中段部，索节10的重心G位于该中段部。从而特别有利的是，设置使得索节主体12在该区域中配备有索节10的与要锚固的元件联接的联接机构，这里是轴颈30和30'。

导向室34在中间段部18的另一侧向上游延长固定接收件20。配有套筒36的该导向室34，紧密地贴合其所接纳的缆绳22的端部，以履行其作为缆绳的加固件的作用。

根据多种锚固应用，特别是在海上环境（或近海环境），系泊缆绳22常见地可由单根绳线构成的股线扭绞呈螺旋形的组件，或由包围在密封套24中的绞线26形成。这些单根绳线，或这些绞线本身由钢、合成材料制或复合材料（钢和合成材料）制成的绳线形成。

可以注意到，其直径比内部腔室14的直径小的中间段部18，具有与覆有保护罩24的缆绳22的外径相兼容的直径。

索节10在缆绳22的端部上的固定以如下方式实施：一旦缆绳在端部是剥脱的，索节10被布置在通过展开缆绳22的股线26的端部制成的线束上。从而通过腔室14的上部使熔融金属或合成材料28流入形成固定接收件的腔室20中，通过用底切作用获得一楔紧圆锥的方法，所述熔融金属或合成材料在凝固和/或硬化后使缆绳和索节最终固连在一起。

为了允许在要锚固的元件上进行固定，索节10包括联接机构，所述联接机构能够与设置在要锚固的元件上的相应联接部件配合，要锚固的元件通常是浮式运动物体，如近海石油平台或装油浮筒，不过其也可以是缆绳的另一端部，海底锚定物等...。

这些联接机构通常被设计以保证枢转连接，优选地无间隙地或以最优间隙地枢转连接，根据锚固系统所经受的不同作用力，允许索节与索节插置于其上的缆绳的永久自对准。

在这里所描述的实施变型中，这些联接机构由相反的两轴颈30和30'构成，以使得其公共转动轴32与索节10的纵向轴16正交并限定索节的枢转轴。要锚固的运动物体从而包括阴式类型的联接部件，例如轴颈接合于其中的卡口箍。

优选的是，索节10的联接机构30、30'被布置在索节主体12上，以使得其转动轴32在中间段部18处在固定接收件20的底部附近经过。

实际上，并参照本变型，可以注意到，当枢转轴32穿过在附图上以R指示的索节的中间段部——即在固定接收件20的底部和导向室34的开端之间延伸的一区域——时，获得联接机构30、30'的灵敏定位作用。

优选地，索节10将被设计以使得其重心G位于该区域R中，从而最接近枢转轴32，这用以获得一种随遇平衡，或来自于其围绕枢转轴32转动时的准随遇平衡。

再次着重指出的有利特征是导向室34的喇叭口形状，所述导向室在与固定接收件20相反的边侧位于中间段部18的延长部分中。中间段部18从而在该喇叭口形状的导向室34上打开，导向室这里是截锥形的，不过也可采用其它的形状，其有利地借助于存在以添加的塑料材料制成的套筒36，允许在中间区域18后的一定距离上对缆绳进行导向保持和保护。

套筒36被插入喇叭口形的腔室34中，并且其形状与腔室的形状是互补的。在索节10固定于其缆绳22上后，以优选地是刚性的塑料材料制成的该套筒36变成围绕缆绳布置的保持套筒。从而允许吸收可能在索节出口仍存在的缆绳的偏差，和避免、或极大地限制直接地在中间区域18处的弯曲。用于套筒36的合适的材料可以特别是各种等级的聚氨酯。

套筒36这里通过保持环38被保持在导向室34中，保持环通过螺钉的冠形件39固定在主体12上。

尽管没有示意出，可在中间段部18处围绕缆绳22设置一环形密封垫圈。

此外，可通过例如接合在在缆绳的保护罩24中实施的环形凹槽中的保持环或环形夹，将缆绳22的保护罩24在索节10中锁定就位。

不言自明的是，本发明并不局限于所涉及的实施例，而是在其主要技术特征被遵循的范围内，本发明覆盖多种变型和等同技术方案。

在其中期望保证缆绳与其一个或多个端部索节直接自然自对准以最小化由位于索节出口的缆绳所经受的寄生的弯曲应力和经常应被过早废弃的情形中，本发明的应用范围覆盖任何系泊索。

Claims (3)

1.自对准索节(10)，所述自对准索节用于安装在系泊缆绳(22)的端部，所述系泊缆绳用于活动的庞大元件的锚固系统，所述自对准索节(10)包括：

－索节主体(12)，所述索节主体具有内部腔室(14)，所述内部腔室包括所述系泊缆绳(22)的导向室(34)、中间段部(18)和用于接纳和锁定所述系泊缆绳(22)的股线的端部的固定接收件(20)，和

－与要锚固的所述活动的庞大元件联接的联接机构(30，30')，所述联接机构定位在所述索节主体(12)上，以限定所述索节主体(12)的枢转轴(32)，所述枢转轴经过所述中间段部(18)，其中，所述自对准索节的重心(G)位于所述中间段部(18)处，并且所述自对准索节的枢转轴经过所述自对准索节(10)的重心(G)。

2.根据权利要求1所述的自对准索节(10)，其特征在于，所述自对准索节还包括保持套筒(36)，所述保持套筒插置在所述导向室(34)中并且所述保持套筒的形状与所述导向室的形状互补，所述保持套筒(36)用于包围所述系泊缆绳(22)。

3.近海的系泊缆绳(22)，所述系泊缆绳在至少一其端部配有根据权利要求1或2所述的自对准索节(10)，所述系泊缆绳(22)设有密封套(24)，所述密封套包围基于钢或合成材料或钢和合成材料的组合的绳线组件(26)。