CN103842702B - 涉及管敷设的改进 - Google Patents

Abstract

用于在元件的海底敷设过程中以平行级联布置夹紧细长元件（14，28）的装置（126）包括相对的往复运动卡爪（128），其迫使夹子段围绕细长元件到一起以组装向细长元件施加夹紧力的级联夹子。

Description

涉及管敷设的改进

技术领域

本发明涉及用于在离岸操作期间，例如在管敷设期间的‘级联’布置中，接合两个以上平行的管、电缆或其它细长元件的系统。本发明包含接合设备和装置以及用于将这些接合设备适配到管、电缆或其它细长元件上以及管、电缆或其它细长元件之间的方法。

背景技术

通常期望的是沿着相同的海底路线来安装两个以上的细长元件，诸如用于承载碳氢化合物的大直径的主管以及用于承载用于生产碳氢化合物的水、气体或化学物质的小直径的辅管。

虽然在本说明书中管用作实施例，但是元件无需为用于承载流体的管，而是可以为用于运载电力或数据的电缆。辅元件经常具有比主元件小得多的直径(典型地<20cm)，但是在广义上元件之间的尺寸差对于本发明不是至关重要的。

在诸如管或电缆的元件沿着相同路线的情况下，同时安装元件是有益的。这通常是通过级联技术来实现的，即，一个或多个辅助元件通过一系列夹子附接到管敷设用船上的主要元件上，并且随后元件一起平行地朝向海底下水。

级联管道的安装涉及到将辅管放卷到管敷设用船上。主管也可以卷轴-敷设布置放卷，但是其可制造在管敷设用船上，例如在S敷设操作中。

图1中示意性示出的典型的卷轴-敷设船10装配有用于展开主管14的存储和展开卷轴12，并且具有能够以各种敷设角展开一系列产品的可调节敷设坡道16，敷设角可从大约20°至90°至水平。敷设坡道16的倾斜是通过在其中敷设管道的水的深度以及通过管道的特性诸如其直径和硬度来确定的。

在卷轴12的下游接连处，敷设坡道16承载了：用于引导主管14的引导斜槽18；用于拉直主管14的管拉直器20；用于将主管14夹持在铰接轨道之间的轨道式张紧器22；以及无论何时张紧器22释放主管14都夹紧主管14的定位夹子24。可以使用可动夹子替代轨道式张紧器22；除非上下文要求，否则本说明书中提到的张紧器应当视为包括可动夹子。

如图2所示，当以级联模式操作时，级联卷轴26能够装配到船10上，用于借助主管14展开诸如辅管28的辅元件。在该模式下，级联斜槽30引导辅管28，并且辅管28与主管14对准，使得辅管28与张紧器22下游的主管14平行。辅管28随后位于主管14的纵向中心线的正上方，或者当主管14垂直时在主管14的纵向中心线的正后方。辅管28随后准备好在张紧器22和定位夹子24之间的敷设坡道15上被夹紧到庇护所32中的工作平台处的主管14上。

实际上，附加的拉直器可用于级联斜槽30下游的辅管28，但是为清晰起见从图2中省略了该附加的拉直器。而且，辅管28可经过附加的张紧器，但是该张紧器不是必需的并且同样为清晰起见省略了该张紧器。

在现有技术的级联布置中，已知的是辅管28在与主管对准之前完全围绕张紧器22转向。这使得在不使辅管过度弯曲的情况下很难对准辅管28或者需要附加的拉直，除非在张紧器22的下方存在大的且不利的间隙。沉重的张紧器22应当尽可能低地安装到敷设坡道16上以辅助船10的稳定性。

授予Willis(受让人：Stolt Comex Seaway Ltd.)的美国专利5975802具体地公开了一种已知的级联布置，包括在主管和辅管经过其相应的斜槽且使其到一起用于夹紧时主管和辅管的路径之间的关系。在美国专利5975802中所示的实施例中，主管在管敷设船上被制造并且辅管从卷轴放卷，但是本领域技术人员清楚地知道，可通过增加用于主管的存储和展开卷轴来卷绕两个管，如图2所示。美国专利5975802的内容通过引用合并于本文中，作为本发明的技术背景。

图3所示的已知的级联夹子34在主管14和辅管28之间采用了橡胶或聚氨酯制成的锥形鞍状块36。块36具有定形为适配主管14的截面曲率的凹形底面以及用于环绕和固持辅管28的孔。块36为两个部分，当组装到一起时，两个部分限定孔且围绕辅管28。

在使用时，块36的两个部分围绕辅管28组装以将辅管28固持在孔中。然后，通过环绕主管14和块36的张紧的平行周向带子38将固持辅管28的块36附接到主管14上。带子38在保持辅管28与主管14平行且略微间隔开的同时将块36的两个部分保持在一起。

对夹子34的耐用要求高。块36和带子38必须承受将管道从管敷设船10下放到海底的应力。如果不使用附加的张紧器，块36和带子38还需要承受将辅管28从级联卷轴26拉离的负荷。此后，块36和带子38必须继续将辅管28固持在主管14上以获得管道通常至少二十年的寿命，而无需管14、28之间的显著的相对运动。

在诸如图2中示意性地显示或如美国专利5975802中具体描述的管敷设船10上的级联操作过程中，在敷设坡道16上靠近管14、28的位于张紧器22下游的位置处需要人工干预，以定位、对准和手动地夹紧管14、28。特别地，必须通过在敷设坡道16上的约束空间中操作的工人将一系列夹子34组装和装配到管14、28上，敷设坡道16陡峭地倾斜并且将随着管敷设船10漂浮在波上而倾伏。安全和精度的考虑使得需要在实施夹子安装过程的同时减小管14、28相对于船10的直线行驶速度，或者间断地完全停止管敷设运动。

因此，级联操作是劳动密集型且低效的，不仅是劳力成本低效，而且船运时间低效，每天通常价值大约US$300,000。在级联模式下的管敷设速率小于每小时500m，并且可能如每小时300-400m那样小。这小于不使用级联的卷轴-敷设操作的典型速度，并且因此使得在站台的船运时间几乎加倍并且因此大幅提高了管敷设期间的船运成本。还显而易见的是，如果管敷设船必须在站台上大约四天而不是两天，则极可能遭遇将破坏管敷设操作或者迫使操作暂时放弃的天气状况，这再次可能大幅增加时间和成本。

如果在级联模式下将管敷设速度提高至接近不使用级联的管敷设的典型速度，则成本节约将是极大的。当然，重要的是在不使安全性受损的情况下实现节约。

针对该背景，设计了本发明。

发明概述

本发明涉及将两个半壳级联垫紧固到主元件和辅元件，将两个元件夹紧在一起。随着使垫到一起，通过啮合在匹配垫中的相对孔中的倒钩来紧固垫。

因此，本发明涉及用于在元件的海底敷设过程中以平行级联布置夹紧细长元件的装置，所述装置包括相对的往复运动卡爪，所述相对的往复运动卡爪迫使夹子段围绕所述细长元件到一起以组装向所述细长元件施加夹紧力的级联夹子。

每个卡爪具有用于容纳相应的夹子段的空腔。所述空腔可具有至少两个挤压表面，所述至少两个挤压表面用于向所述空腔中的夹子段的分离位置施加组装力。所述挤压表面适当地基本上相对于所述卡爪的往复运动方向正交地延伸。所述空腔优选地被定形在所述挤压表面之间以为向所述细长元件施加夹紧力的夹子段的向外偏转提供间隙。

有益的是，空腔具有具有能够与所述夹子段的对应固位形成物啮合的固位形成物，所述固位形成物优选地能够沿大致平行于所述元件的方向释放。

在所述细长元件能够在夹紧期间相对于所述装置沿下放方向纵向地移动的情况下，所述空腔优选地是开边的以允许组装的夹子沿所述下放方向随所述细长元件一起从所述卡爪中移出。至少一个固持棘爪适当地设置以用于将夹子段保持在空腔中直到该夹子段已组装到夹子中。例如，所述固持棘爪可被偏置到固持位置以将所述夹子段保持在所述空腔中并且能够克服该偏置而移动到释放位置从而从所述空腔中释放所述夹子段。在每个夹子段具有被定形为部分地围绕细长元件中的相应一个细长元件延伸的两个以上大致平行的相互间隔的凹部的情况下，所述装置被有益地布置成向凹部的一侧以及随后向凹部的另一侧施加组装力。

所述装置还可包括位于所述卡爪的下游以紧固最初由所述卡爪组装的夹子段的啮合的紧固装置。优选地，所述紧固装置被布置成在所述凹部之间施加紧固力。所述紧固装置适当地包括箍缩件，所述夹子的至少部分在离开所述卡爪之后通过所述箍缩件，所述箍缩件可以由夹送轮限定，所述夹子的至少部分在离开所述卡爪之后被迫使到达所述夹送轮之间。

在所述细长元件能够沿下放方向相对于所述装置纵向地移动的情况下，所述卡爪优选地由在夹紧期间沿所述下放方向可运动的滑架支撑。所述滑架能够在夹紧期间沿所述下放方向在啮合行程中且在夹紧之后与所述下放方向相反地在返回行程中往复地运动。而且，随着所述滑架在夹紧期间沿所述下放方向运动，所述卡爪有益地能够相对于所述滑架沿所述下放方向运动。在该情况下，随着所述卡爪相对于所述滑架沿所述下放方向运动，所述卡爪能够在会聚路径上朝向彼此运动。还可能的是，通过楔形部件能够使所述卡爪朝向彼此运动，所述楔形部件能够相对于所述滑架纵向地运动，或者通过在所述滑架和所述卡爪之间作用的执行器能够使所述卡爪相对于所述滑架运动。

本发明包含在元件的海底敷设过程中以平行级联布置夹紧细长元件的方法，所述方法包括迫使多个夹子段围绕所述细长元件到一起以组装级联夹子，所述级联夹子向所述细长元件施加夹紧力。

可以在不同的时刻在所述夹子段的不同位置处向所述夹子段局部地施加组装力。例如，在每个夹子段具有被定形为部分地围绕细长元件中的相应一个细长元件延伸的两个以上大致平行的相互间隔的凹部的情况下，所述方法适当地包括向凹部的一侧以及随后向凹部的另一侧施加组装力。在允许在夹紧细长元件时夹子段在中央弓弯且随后在凹部之间施加力以将夹子段的中央区域推到一起从而强化细长元件的夹紧的同时，可以将组装力施加到凹部的外侧以将夹子段的端部推到一起。

在迫使夹子段一起围绕细长元件的同时，可允许所述夹子段与所述细长元件一起沿下放方向移动。

附图说明

为描述技术现状，已经参考附图的图1至图3，其中：

图1是典型的卷轴-敷设船的示意性侧视图；

图2是适于级联管敷设的卷轴-敷设船的示意性侧视图；以及

图3是依照现有技术的通过块和带子接合的主管和辅管的立体图。

为易于理解本发明，现在通过实施例的方式参考其余附图，其中：

图4是依照本发明的第一实施例的级联块的一对段的立体图；

图5是图4的段中之一的侧视图；

图6是图5的段的前视图；

图7是依照本发明的第二实施例的级联块的一对段的立体图；

图8是依照本发明的第一实施例的级联块组装且在级联管上使用的立体图；

图9是在级联管上使用的图8的级联块中之一的端视图；

图10至14是用于图4至9中所示的段的倒钩变型例的侧视图；

图15至17是涉及本发明的原型级联块的测试夹紧操作的立体图；

图18a至18d是依照本发明的用于将本发明的级联块应用于主管和辅管的装置的局部示意性，示出了装置的操作序列；

图19和图20是示出图18a至18d中所示的装置的两个操作步骤的示意性剖视图；

图21是依照本发明的用于将本发明的级联块应用于主管和辅管的可选装置的示意性侧视图；以及

图22和图23是依照本发明的用于将本发明的级联块应用于主管和辅管的可选装置的示意性立体图。

发明详述

现在将参考所附的表1，表1列出了通过在尼龙606的测试‘橡胶圆盘(puck)’上提供的孔中的干涉配合对于测试中的各种倒钩轮廓的推入和拉出负荷。

表1

首先参考附图的图4，依照本发明的第一实施例的级联块40包括两个相同段42形式的垫。使段42关于对称的中央二等分纵向平面以面对面关系在一起。这形成了具有数字8截面的块40，其围绕且定位诸如管的主元件和辅元件，如将要说明的。

现在将参考图5和图6，图5和图6示出了段42中的一个段，段42的内侧包括其曲率轴线彼此平行的两个近似半圆柱形凹部，即，较大的主凹部44和较小的辅凹部46。凹部44、46由基本上位于中央二等分纵向平面上的中央大致长方形面48分开。两个另外的长方形面50、52在段42的相对端处基本上位于相同平面上，下方面50位于主凹部44的外侧，并且上方面52位于辅凹部46的外侧。凹部44、46的曲率轴线与中央二等分纵向平面平行且略微超过中央二等分纵向平面。

如图9将显示的，选择主凹部44和辅凹部46的曲率半径以与主管14和辅管28的外径对应。当选择曲率半径时，可做出公差以便随着凹部44、46的壁弹性地支承主管14和辅管28而向它们施加夹紧负荷而使段42在块40组装过程中屈曲。

段42的每个面48、50、52具有从面48、50、52正交地伸出的纵向偏移的倒钩54。倒钩54与设定在面48、50、52中的通孔56纵向地间隔开。孔56和倒钩54关于面48、50、52的纵向中心对称地布置。倒钩54和孔56的布置使得，当两个段42面对面对准而组装到块40中时，每个段42的倒钩54与相对的段42的孔56对准。因此，当段42围绕主管14和辅管28或其它元件被挤压在一起时，倒钩54进入相对的孔56，从而形成具有数字8截面的块40。

段42是由诸如聚酰胺或聚氨酯的铸造或注塑成型的塑料材料制成的并且倒钩54是由钢制成的，但是其它材料是可能的。段42可在插入或插出成型过程中围绕倒钩54成型，或者倒钩54可啮合在预成型段42中设置的安装孔58中。在倒钩54和安装孔58之间可存在例如带螺纹的啮合。可替代地，在倒钩54和安装孔58之间可存在干涉配合，干涉配合的强度可通过为倒钩54的根部加肋件、加螺纹或以其它方式加纹理以便容纳在安装孔58中来提高。

如图4中最佳所示，在本发明的该实施例中，每个段42的外侧具有位于平行平面中的一体纵向间隔开的肋件60。主凹部44和辅凹部46的平滑的、平坦的表面将夹紧负荷散布到由块40耦合的产物上，并且使得段42和产物之间的接触面积最大化从而确保均匀的接触压力分布。

图4和图5最佳地示出了，每个段42的外侧包括作为主凹部44的外侧的第一凸形部分圆柱形成物62。第一形成物62的曲率半径在与主凹部44相同的曲率轴线上定中心。第一形成物62在其下端处终止于分别包含设定在平行安装孔58中的孔56和倒钩54的纵向间隔的块状区域64中的下方面50的后面。肋件60从第一形成物62的上方延伸到块状区域64之间。

第二凸形部分圆柱形成物66位于辅凹部46的外侧上。第二形成物66的曲率半径在与辅凹部46相同的曲率轴线上定中心。纵向间隔的块状区域68各自从中央面48的后面延伸到上方面52的后面。那些块状区域68中的一个包含两个孔56；另一个包含设定到平行的安装孔58中的两个倒钩54。肋件60在块状区域68之间的第二形成物62上方延伸。

肋件60通过最小的材料使用量加固了段42，同时保持一些有益的顺从性。肋件60还抵制了段42的脱膜后变形。块状区域64、68经由倒钩54和孔56增加了段42之间的键槽接口处的强度。块状区域64、68确保足够的材料围绕倒钩孔56；它们还提供与块40的中央纵向平面平行的平坦外表面，适于在块40组装过程中向段42施加向内的负荷。

纵向凹槽70布置在每个段42的上侧72和下侧74上，每个纵向凹槽与下方面50和上方面52平行地延伸且略微间隔开。凹槽70是用于在段42围绕主管14和辅管28或其它元件挤压在一起来组装块40之前将段42保持在组装机器中的固位特征。

在段42的边缘和角部上采用倒角和半径以使应力集中最小化，并且还确保用于在例如组装机器的仓斗和组装辊中自动处置的适当的引入线。

在图7所示的本发明的第二实施例中，级联块76包括两个相同的段78，每个段均具有布置在主凹部82和辅凹部84内的纵向间隔开的平行肋件80。在主凹部82的外侧上的第一凸形部分圆柱形成物86和在辅凹部84的外侧上的第二凸形部分圆柱形成物88基本上是平滑的。该变型例具有如下益处：内部肋件80改善了对由块76耦合的产物夹持；它们通过增加每单位面积的夹紧压力来增强摩擦，并且通过局部地开键槽到产物的涂层中来形成机械接口。

第二实施例的段78还具有在中央面92中的块状区域和下方面94中的块状区域之间的袋状刻槽90，以减少材料使用而不会显著地降低强度。类似的刻槽96布置在下面94的外侧上的块状区域之间。

第二实施例的诸如倒钩54和凹槽70的其它特征在功能上对应于第一实施例的那些；相似的标记用于相似的特征。

附图的图8示出了第一实施例的段42，其围绕主管14和辅管28以面对面关系压在一起从而以级联布置组装用来连接和分开管14、28的块40。第二实施例的段74将以相同方式起作用。在块40组装过程中，管14、28可连续地移动或者可以间断地保持固定。

在每个面上的倒钩54的远侧端最初定位在相对的段42的配对面中的孔56中。按图8中所示的箭头P施加到块状区域64、68的平坦外表面上的向内的压力随后随着倒钩54被挤压而更深地进入孔56中而迫使段42到一起。

如图9中的组装后的块的剖视图中最佳显示的，相对段42的半圆柱形主凹部44形成了用于主管14的基本圆形的封闭物，并且相对的段42的半圆柱形辅凹部46形成了用于辅管28的基本圆形的封闭物。辅管28与主管14间隔开中央面48的高度。

当段42完全被挤压到一起时，面48、50、52和相对段42的其配对部分之间的接触不是至关重要的。实际上，有益的是，面48、50、52中的至少一个在组装时保持略微间隔开，因为如果夹紧的管14、28的两侧上的面48、50、52凑到一起，则将不会有附加的夹紧力施加到在段42之间夹紧的该管14、28上。

段42的弹性有助于确保在主管14和辅管28周围的滑动配合以及向管14、28连续施加夹紧力。这有助于避免块40相对于管14、28移动以有利于级联管道的工作寿命，无论是沿着管14、28轴向的或围绕管14、28的周向的。其还有助于避免管14、28之间的相对运动，诸如超过由块40预定的间距的分开。

可以容易地测量插入力和插入运动以推导出存在足够的阻力以阻止段42的分开，否则段42的分开将会由于倒钩54从孔56中退出而导致块40的松开或未预期的拆卸。诸如下文讨论的测试结果可用于开发将确保阻止段42的分开的足够阻力的用于插入力和插入运动的目标。

在组装之后，块40通过如图8所示管14、28从右到左的上船或下放运动而在下游被运载，允许从前一块40上游的另一段42组装下一块40。

本发明的块适于在大型自动互过程中进行组装，以获得速度、夹紧强度和安全性的益处。有益地，无需用带子环绕主管和辅管，因此避免了难以自动化且赋予非可预测的夹紧强度的笨拙且耗时的操作。相反，使段作为两个半部从管的相对侧凑到一起并且通过可预测的和易于验证的结果以简单的压配合操作坚稳地组装到一起。

现在转移到附图的图10至14中的倒钩变型例，这些图示出了可用于修正插入力和退回力的许多轮廓的一些实施例。

图10至13中的每个倒钩变型例54A至54D具有三个部分：位于近侧端处的根部98；位于远侧端处的缩窄对准部100；以及位于根部98和对准部100之间的柄部102。图14中的倒钩变型例54E仅具有位于近侧端处的根部98和位于远侧端处的柄部102，但是柄部102的远侧端略微成锥形以帮助与段42、74的孔56对准。

每个倒钩54A至54E的根部98适于啮合在段42、74的安装孔54内。如之前所提到的，根部98可以为带螺纹的或者以其它方式加以纹理的；参见例如图14的倒钩54E的带肋件的根部98。还可能的是，段42、74成型在根部98的周围，倒钩54A至54E的其余部分从模制件突出。

位于每个倒钩54A至54D的远侧端处和倒钩54E的锥形远侧端处的缩窄对准部100有助于在向内的压力通过将倒钩54A至54E更深地推挤进入孔56中而迫使段42、74在一起之前将倒钩54A至54E定位和对准在相对的段42、74的配对面中的孔56中。

倒钩54A至54E在其柄部102的轮廓上有区别，这用于确定当啮合在相对的段42、74的孔56中时确定插入力和退回力。

图10的倒钩54A的柄部102具有用于干涉配合在孔56内的平坦的圆柱形表面。图11至14的倒钩54B至54E的柄部102被定形或加纹理以加强孔56内的干涉配合。测试表明，这种定形或加纹理是有益的并且对于实现可接受的拉出负荷是必要的。

图11和图12的倒钩54B和54C的柄部102分别各自具有带肋件或带脊件的表面，其包括沿柄部102均等间隔的周向的、径向伸出的脊件或肋件104。每个肋件104都具有朝向远侧的截头锥形的坡道表面106和与柄部102的其它圆柱形表面正交的朝向近侧的台肩108。坡道表面106与倒钩54B、54C的纵轴线成标定的30°角，并且每个肋件104的高度为大约0.5mm，作为标定的12mm的总柄直径的部分。有益地，通过坡道表面106和台肩108传递的方向性增加了拉出负荷，而不会在相同程度上增加推入负荷。

倒钩54B和54C在肋件104的节距上有差别，图11的倒钩54B的肋件104比图12的倒钩54C的肋件更宽地间隔。例如，倒钩54B的肋件104的节距可以为5mm，并且倒钩54C的肋件104的节距可以为3mm。

图13的倒钩54D的柄部102是带螺纹的轮廓的实施例，在该情况下为每英寸(25.4mm)具有例如十二、十六或二十个螺纹的美国锯齿螺纹110。其它螺纹和节距是可能的，诸如M12×1.75。带螺纹的柄部102不用于与孔56的螺纹啮合，而是仅用作提高倒钩54D和孔56之间的推入配合的强度的易于制造的高夹持性纹理。

图14的倒钩54E具有与图11和图12的倒钩54B和54C相似的在其柄部102上的带肋件的轮廓，在该情况下在肋件104之间具有3mm的节距，类似于倒钩54C。倒钩54E的根部98还具有在肋件104之间具有与柄部102相同的节距的带肋件的轮廓，但是具有方向相反的肋件104的坡道表面106和台肩108。因此，倒钩54E关于在其纵向中点处的横向平面对称。

用于柄部102的可能的可选轮廓包括环形柄轮廓、具有螺旋或扭转形式的钢筋轮廓，以及滚花终饰件。然而，已经发现钢筋和滚花具有不期望的高推入负荷和低拉出负荷的组合。

图10至图14中所示的倒钩54A至54E的轮廓以及上述的可选轮廓已经通过推入和拉出代表段42、74的模制主体的尼龙6-6的柱形圆截面橡胶圆盘状测试件中的孔而进行了测试。孔轴向地延伸贯通橡胶圆盘，并且因此居中地布置在橡胶圆盘的圆形面上。在测试中使用跨圆形面30mm直径和60mm直径的橡胶圆盘来复现在段42、74的不同区域中围绕倒钩的不同量的塑料材料。30mm直径的橡胶圆盘为50mm厚，并且60mm直径的橡胶圆盘为60mm厚。

倒钩54A至54E被推入橡胶圆盘，直到其柄部102完全啮合，使近侧根部98从橡胶圆盘突出。在各情况下记录峰值推入负荷。然后，通过经由其突出的根部98施加的拉伸负荷将倒钩54A至54E从橡胶圆盘中拉出。在各情况下记录峰值拉出负荷。

这些测试的结果列于所附的表1中。表现最佳的倒钩轮廓为带肋的倒钩54C和54E，在如图12和图14所示的肋件104之间具有3mm的节距，以及带螺纹的倒钩54D，其具有如图13所示的每英寸(25.4mm)有二十个螺纹的美国锯齿螺纹110。图12的带肋件的倒钩54C具有比图13的带螺纹的倒钩54D更好的结果，但是带肋件的倒钩54C具有作为制造成本可能大于标准螺纹轮廓的非标准轮廓的缺点。

测试了尼龙6-6的各种替代物，包括由Nylacast Ltd提供的Aquanyl(尼龙6和尼龙12的共聚物)以及由LUC Group提供的LUCPREEN-DT 75D(聚氨酯产品)。所有商标都是经证实的。这些仅为实现了有利测试结果的材料的实施例；其它材料是可能的。对于材料选择的关键考量为：成本；重量；在固定位置处足够大体积的材料；对公差的灵敏度；安装简易性；与组装机器的交互；以及与在级联布置中夹紧的管或其它细长产品的交互。

现在转移到附图的图15至图17，这些图示出了涉及到本发明的原型段112的测试夹紧程序。原型段112是由尼龙6-6研磨而不模制的，并且它们缺少之前实施例的加固肋件60、80。而且，主管14和辅管28并排布置以用于测试目的，而如引言中提到的，在现场操作中辅管28通常位于主管14的正上方和/或正后方。

在图15至图17中，主管14和辅管28平行地延伸通过环绕的刚性框架114。下方段112面朝上，通过框架114底部的负荷承载间隔件116支承在各端处。相互间隔的管14、28容纳在下方段112的相应的主凹部44和辅凹部46内。

上方段112面朝下地布置在下方段112的上方。上方段112的主凹部44和辅凹部46分别位于主管14和辅管28之上。每个段112的倒钩54容纳在另一段112的相对的孔56内。

作用于框架114的交叉构件120的底侧的每个具有标定的10Te容量的一对液压千斤顶118经由钢板122向上方段112施加负荷。随着倒钩54前进到孔56中，这迫使上方段112与下方段112更紧密啮合，最终将管14、28夹紧在段112之间。千斤顶118和板122可以沿着交叉构件120的底侧横向地移动以向上方段112的不同部分施加局部化的力。

图15示出了一个千斤顶118向上方段112的位于上方段112的辅凹部46的外侧的端部局部地施加力。这施加了与段112的相对的上方面52对准的压缩负荷。另一千斤顶118同时向上方段112的位于上方段的主凹部44外侧的另一端部局部地施加力。这施加了与段112的相对的下方面50对准的压缩负荷。

相反，图16示出了向内侧移动而向上方段112的位于其辅凹部46内侧的中央部分局部地施加力的首次提到的千斤顶118及其板122。这在其主凹部44和辅凹部46之间施加了与段112的相对的中央面48对准的压缩负荷。

图17示出了还可以在段112的全部三对相对的面处，即中央面48、下方面50和上方面52处同时施加压缩负荷。这是利用一个千斤顶118下方的较宽的板124桥接上方段112的辅凹部46以及因此在中央面48和上方面52之间分配来自该千斤顶118的负荷来实现的。再有，另一千斤顶118同时向上方段112的位于上方段112的主凹部44外侧的另一端部局部地施加力。这施加了与段112的相对的下方面50对准的压缩负荷。

这些测试程序已经显示出了在夹紧过程中沿着段112移动力施加位置的一些益处。如图15所示首先将段112的端部区域挤压在一起以将段112相对于彼此定位，此后另外的压力实现帮助将段112相对于管14、28定位的轻力度夹紧是有优势的。这使得段112沿其长度弯曲，由于其中央面48的倒钩54抵制插入到相对的孔56中而略微弓弯。随后施加与如图16所示的中央面48对准的力将段112的中部挤压在一起，拉直了弯曲，并且强化了管14、28上的夹紧负荷。

图18a至18d、图19和图20示出了用于保持和分配段42以及用于围绕主管14和辅管28由这些段42组装块40的装置126。图18a至18d仅示出了装置126的一半，而图19和图20示出了整个装置126。在图18a至18d中以垂直取向示出了管14、28，但是如之前所说明的其路径可以其它角度倾斜。图19和图20是在装置126的上游和下游部分处的水平截面。

装置126包括相对的往复运动卡爪128，每个往复运动卡爪128都具有空腔130，空腔130定形为容纳段42，其凹部44、46朝向相对的卡爪128的空腔130中的段42面向空腔130。装置126还包括位于卡爪128下游的夹送轮132，夹送轮132与段42的中央面48对准。夹送轮132在与管14、28正交的平面中关于平行轴线相对旋转。如将要说明的，具有位于卡爪128下游的夹送轮132的这种布置实现了两步骤啮合操作，发现这种操作在如图15至图17中所示的测试中是有益的，在连续的步骤中向段42的不同部分施加压缩负荷。

通过双重作用的液压执行器134来驱动卡爪128的相对的往复运动。执行器134延伸以在组装行程中将卡爪128推向彼此，这迫使段42到一起而形成围绕管14、28的块40。当执行器134在返回行程中退回时，它们将卡爪128拉离组装后的块40，并且随后通过管14、28的上船或下放运动向下游运载块40。然后，在卡爪装载步骤中从堆136为卡爪128装载新的段42，并且组装行程再次开始，以在与前一块40的上游间隔适当距离的位置处组装另一块40。

如图19所示，通过啮合段42的端部中的凹槽70的空腔130端部中的脊件138的形式的闩锁形成物将段42保持在卡爪128中。段42的弹性允许凹槽70与脊件138分离从而在块40组装时脱离空腔130，但是由卡爪128保持直到该点。当段42在组装行程中夹持管14、28时，凹槽70和脊件138的方向允许段42开始滑出卡爪128，以使管14、28能够随着块40施加到它们而连续地移动。而且，凹槽70和脊件138的方向允许段42的供给源保持在堆126中，如图18a至18d所示，并且在卡爪装载步骤中使堆136中所保持的段42在重力作用下滑动或者被向下驱动而与关联的卡爪128啮合。

图19还示出了每个空腔130在与面48、50、52对准的位置处与关联的段42紧密地配合。这在倒钩54被驱动到那些面48、50、52中的相对孔56中的位置处局部地施加压缩负荷。在与主凹部44和辅凹部46对应的部分圆柱形形成物62、66周围提供间隙，从而允许当段42向管14、28施加夹紧力时段42在负荷作用下偏转。

空腔130被定形为优选地向段42的端部区域施加压力，这首先将相对的段42相对于彼此定位并且然后向管14、28施加轻的夹紧压力。这有助于将相对的段42相对于管14、28定位以便在所得到的块40上进一步操作。在该情况下，空腔130被定形为随着其中央面48的倒钩54抵制插入到相对的孔56中而适应段42的略微弓弯。结果，当块40退出卡爪128且在管14、28下游承载时，段42不完全地彼此啮合。相反，通过将段42挤压在位于卡爪128下游的夹送轮132之间来完成段42的啮合。

通过借助其上夹紧有夹送轮132的管14、28的移动在夹送轮132之间驱动具有部分啮合的段42的块40，在该情况下夹送轮132可以仅为空转轮和自由轮。可替代地，夹送轮132中的一个或两个可被驱动以驱动它们之间的块40。夹送轮132与其中央面48对准地将段42的中部挤压在一起并且强化管14、28上的夹紧负荷。管14、28和附接的块40现在准备就绪以下放到海中。

图18a至18d示出了固持棘爪140，固持棘爪140将段42保持在卡爪128的空腔130中，直到段42已经与相对的段42啮合从而将块40组装在管14、28的周围。固持棘爪140包括附接到卡爪128的柔性瓣片，柔性瓣片在如图18a所示的组装行程之前借助其弹性是平坦且水平的，将段42支撑在卡爪128的空腔130和存储于上方的段42的堆136中。图18b示出了组装行程，其中段42已借助卡爪128前进以啮合相对的段42(在该视图中未显示)并且因此夹持管14、28。现在，段42必须随管14、28一起移动并且因此退出卡爪128的空腔130。固持棘爪140向下屈曲以允许段42在如图18d所示弹性地很快恢复到水平之前如图18b和18c中所示通过，因为刚刚组装的块40遇到夹送轮132而完成其段42的啮合。

本发明的装置可采取其它形式；在附图的图21至图23中示出了这种装置的另外三个实施例。在各情况下，相对的卡爪142在连接杆144上相对于管14、28的移动方向正交地移动以将相对的段42驱动在一起而形成围绕管14、28的块40。卡爪142由围绕管14、28的往复运动的滑架框146支撑，这允许段42随着管14、28继续沿上船或下放方向运动而啮合。

在啮合行程中，滑架框146沿管14、28的移动方向从开始位置向下运动，而卡爪142一起移动而啮合段42。一旦段42啮合而在啮合行程底部形成块40，卡爪142分离而释放块40，并且滑架框146与管14、28的移动方向相反地在返回行程中移动回到开始位置。

由于卡爪142所保持的段42夹持移动的管14、28，滑架框146可以在啮合行程中被动地移动。可替代地，滑架框146在啮合行程中的移动可通过诸如向下作用的液压执行器(未显示)的驱动装置来驱动。在返回行程中滑架框146的移动由在滑架框146下方的压缩作用的弹簧148来驱动或辅助；诸如液压执行器的其它驱动装置当然是可能的。

卡爪142可布置成完全地啮合段42以完成块40，或者在滑架框146下游的另一强化装置是可能的，例如具有类似于上文所述的装置126中所描述的一对夹送轮。为清晰起见，图21至图23中已经省略了这种另外的强化装置。类似地，类似于图18a至18d中所示的固持棘爪可应用于卡爪142以将段42保持在卡爪142的空腔中，直到相对的段42已彼此啮合而形成围绕管14、28的块40。

图21至图23中所示的实施例在如何驱动卡爪142而相对于滑架框146移动方面有差别。

图21中所示的装置150采用了相对的楔形表面152、156来将卡爪142驱动到一起。具体地，卡爪142的外面具有向内且向上渐细的楔形表面152，并且滑架框146承载具有向外且向下渐细的互补楔形表面156的楔形块154。通过一个或多个液压执行器158相对于滑架框146向下驱动楔形块154，以通过楔形表面152、156的滑动凸轮作用迫使卡爪142到一起。

弹簧或其它驱动装置(未显示)可用于在啮合行程结束时将卡爪142推开，或者在楔形块154和卡爪142之间存在机械联接以便随着通过执行器158使楔形块154相对于滑架框146被向上拉动而将卡爪142拉开。

图22中所示的装置160将卡爪142安装到与滑架框146固定的会聚坡道杆162上，会聚坡道杆162成对平行地布置在每个卡爪142上，每对坡道杆162向内且向下倾斜。液压执行器158将卡爪142沿着坡道杆162相对于滑架框146向下驱动以在啮合行程期间迫使卡爪142到一起。执行器158适当地双重作用以在返回行程期间沿着坡道杆162向上拉回卡爪142，分开卡爪142以准备另一段142的插入。

图22的装置160具有如下益处：卡爪142能够在啮合行程期间进一步移动，这使得管敷设速度最大化。这是因为，在滑架框146自身沿管14、28的移动方向移动时，卡爪142沿管14、28的移动方向相对于滑架框146移动。

图23示出了装置164，其中卡爪142仅安装以便沿着与管14、28的移动方向正交的方向相对于滑架框146往复运动。通过相应的双重作用的液压执行器158来驱动卡爪142的往复运动。还可能的是，经由副框架(未显示)将卡爪142和执行器158安装到滑架框146上，容许卡爪142和执行器158相对于滑架框146纵向运动，以使得在啮合行程期间卡爪142沿管14、28的运动方向的运动最大化。

Claims (20)

1.用于在元件的海底敷设过程中以平行级联布置夹紧细长元件的装置，所述装置包括相对的往复运动卡爪，所述相对的往复运动卡爪在组装行程中朝着彼此相对于元件的下放方向正交运动而且在返回行程中退回，每个卡爪具有定形成用于容纳夹子段的空腔，每个卡爪被布置成迫使夹子段围绕所述细长元件到一起以组装向所述细长元件施加夹紧力的级联夹子；其中，每个卡爪的所述空腔具有至少两个挤压表面，所述至少两个挤压表面用于向所述空腔中的夹子段的分离位置施加组装力；这些位置处于夹子段的容纳至少一个细长元件的部分的任意一侧；而且其中，所述卡爪由滑架支撑，所述滑架能够在夹紧期间沿所述下放方向在啮合行程中且在夹紧之后与所述下放方向相反地在返回行程中往复地运动。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述挤压表面基本上相对于所述卡爪的往复运动方向正交地延伸。

3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述空腔被定形在所述挤压表面之间以为向所述细长元件施加夹紧力的夹子段的向外偏转提供间隙。

4.如权利要求1或2所述的装置，其中所述空腔具有能够与所述夹子段的对应固位形成物啮合的固位形成物。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述空腔和/或所述夹子段的的所述固位形成物能够沿大致平行于所述元件的方向释放。

6.如权利要求1或2所述的装置，其中所述细长元件能够在夹紧期间相对于所述装置沿下放方向纵向地移动，并且所述空腔是开边的以允许组装的夹子沿所述下放方向随所述细长元件一起从所述卡爪中移出。

7.如权利要求6所述的装置，并且具有用于将夹子段保持在空腔中直到该夹子段已组装到夹子中的至少一个固持棘爪。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述固持棘爪被偏置到固持位置以将所述夹子段保持在所述空腔中并且能够克服该偏置而移动到释放位置从而从所述空腔中释放所述夹子段。

9.如权利要求1或2所述的装置，其中，每个夹子段具有被定形为部分地围绕细长元件中的相应一个细长元件延伸的两个以上大致平行的相互间隔的凹部，并且所述装置被布置成向凹部的一侧以及随后向凹部的另一侧施加组装力。

10.如权利要求1或2所述的装置，还包括位于所述卡爪的下游以紧固最初由所述卡爪组装的夹子段的啮合的紧固装置。

11.如权利要求9所述的装置，还包括位于所述卡爪的下游以紧固最初由所述卡爪组装的夹子段的啮合的紧固装置。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述紧固装置被布置成在所述凹部之间施加紧固力。

13.如权利要求10所述的装置，其中，所述紧固装置包括箍缩件，所述夹子的至少部分在离开所述卡爪之后通过所述箍缩件。

14.如权利要求1所述的装置，其中，随着所述滑架在夹紧期间沿所述下放方向运动，所述卡爪能够相对于所述滑架沿所述下放方向运动。

15.在元件的海底敷设过程中以平行级联布置夹紧细长元件的方法，所述方法包括通过在与所述细长元件的下放方向正交的方向上在夹子段的不同位置处向所述夹子段局部地施加组装力，迫使多个夹子段围绕所述细长元件到一起以组装级联夹子，所述级联夹子向所述细长元件施加夹紧力，其中这些位置处于夹子段的容纳至少一个细长元件的部分的任意一侧；而且所述方法还包括：在迫使夹子段一起围绕细长元件的同时，允许所述夹子段与所述细长元件一起沿下放方向移动。

16.如权利要求15所述的方法，包括：在不同的时刻在所述夹子段的不同位置处向所述夹子段局部地施加组装力。

17.如权利要求16所述的方法，其中，每个夹子段具有被定形为部分地围绕细长元件中的相应一个细长元件延伸的两个以上大致平行的相互间隔的凹部，所述方法包括向凹部的一侧以及随后向凹部的另一侧施加组装力。

18.如权利要求17所述的方法，包括：在允许在夹紧细长元件时夹子段在中央弓弯且随后在凹部之间施加力以将夹子段的中央区域推到一起从而强化细长元件的夹紧的同时，将组装力施加到凹部的外侧以将夹子段的端部推到一起。

19.一种包括用于海底敷设的级联布置的两个以上细长元件的产品，通过如权利要求1至14中任一项所限定的装置来实现，或者通过如权利要求15至18中任一项所限定的方法来实现。

20.装配有如权利要求1至14中任一项所限定的装置或操作如权利要求15至18中任一项所限定的方法的敷设用船。