CN105673936B - 管敷设船以及敷设管线的方法 - Google Patents

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Abstract

一种管敷设船(100)，包括从船向上延伸的管敷设塔(300)，所述塔包括第一下部部段(310)和第二上部部段(311)，第一下部部段(310)从近端向上延伸至在船的主甲板(103)上方的远端，第二上部部段(311)可动地安装在第一下部部段上，并且该塔具有：用于敷设管线P的第一管敷设构型，在第一管敷设构型中，上部部段(311)定位在下部部段(310)上方，在使用中，当管被敷设时，管从上部部段(311)通过至下部部段(310)；以及第二收存构型，在第二收存构型中，第二上部部段(311)相对于下部部段(310)运动并且塔(300)的总高度减少。

Description

管敷设船以及敷设管线的方法
本申请是申请日为2012年1月26日、国家申请号为201280006898.2(国际申请号为PCT/EP2012/051271)、发明名称为“管敷设船以及敷设管线的方法”的申请的分案申请。
背景技术
本发明涉及一种管敷设船以及一种敷设管线的方法。这种船和方法在与油气生产有关的海上工业中是特别有用的。
在海上工业中，由某些船完成的任务之一是通过S型敷设或通过J型敷设进行管线敷设。
在“S”型敷设中，管线以稍微倾斜于或不倾斜于水平线的角度离开船，在水中接受更陡峭的倾斜度并且随后在海床上返回大致水平的安置。管线中的张力常通过沿着管敷设路径安装在船上的一些列轨道张紧器支承。轨道张紧器支撑管线的重量并控制管线的通过。S型敷设在浅海的地方是优选的，在浅海处，管线在通向海床的过程中的自然路径仅仅以较浅角度倾斜。在文献WO 2006/085739和WO 2007/000609中示出了S型敷设装置的示例。
在“J”型敷设中，管线以陡峭或竖直的倾斜度离开船并且该倾斜稳定地减小直至管线大致水平地安置在海床上。J型敷设常常涉及到要使新的管线部段从大体水平的位置(沿着船的甲板)运动到竖直位置以便与安装在船上的J型敷设塔对准。新的管线部段的下端焊接至管线的上端，该管线通过靠近J型敷设塔的底部设置的固定夹具从船上悬吊并保持在适当位置中。一旦已经将管线的新部段添加到现有的管线上后，则释放固定夹具并将管线沿J型敷设塔向下降低。在该降低过程中，管线中的张力可通过动滑车(travellingblock)或轨道张紧器支承。随后，由固定夹具夹紧新加长的管线的上端(即，管线的新部段的上端)，而如果使用了动滑车，则使动滑车返回到其靠近J型塔的顶部的原始位置，并且重复该过程。J型敷设主要用于在深海(通常在深于1000m)中敷设管线。在文献WO 2009/153352和WO 2009/153354中示出了J型敷设装置的示例。
本发明的目的是提供一种改良的管敷设船以及一种改良的敷设管线的方法。
发明内容
根据第一方面，本发明提供一种管敷设船，包括从该船向上延伸的管敷设塔，该塔包括第一下部部段以及第二上部部段，第一下部部段从近端向上延伸至在船的主甲板上方的远端，第二上部部段可动地安装在第一下部部段上，并且该塔具有：用于敷设管线的第一管敷设构型，在第一管敷设构型中，上部部段定位在下部部段上方，并且，在使用中，当管被敷设时，管从上部部段通过至下部部段；以及第二收存构型，在第二收存构型中，第二上部部段相对于下部部段运动并且塔的总高度减少。
使上部部段能够相对于下部部段运动允许管敷设塔具有收存构型，在该收存构型中，塔的总高度减少。这允许为了运输收存管敷设塔。这使得塔(以及船)更稳定并且更不易受到阵风的伤害。这是因为塔的重心降低。它还减小结构疲劳的可能性。另外，通过减少塔的总高度，船更可能能够从桥或其他架空的障碍物下方经过。
更优选地，能够减少塔的高度，使得在收存构型中船从它的艏艉线的底部起的高度小于85m，优选地，近似小于81.5m。这是与在管敷设构型中船的近似125m的高度相比而言。
优选地，第二上部部段的第一端部枢转地连接至第一下部部段的远端，使得塔能够在第一管敷设构型和第二收存构型之间转换。使上部部段枢转地连接至下部部段允许塔通过枢转运动转换至收存构型以及从收存构型转换至其他构型。使第二上部部段连接至第一下部部段的远端使得当塔处于第二收存构型时大大减少塔的高度(大体减少至塔的下部部段的高度)。
更优选地，第二部分能够相对于第一部分枢转，使得当在第二收存构型中时，第二部段的第二端部能够向下枢转以便被支撑在船的甲板上。这允许塔的高度减少至近似为下部部段的高度。这使得塔高度能够大大地减少。这还使得上部部段被支撑在船的甲板上，这增加了塔和船的稳定性并且减少了由于风和波浪造成的第二上部部段的运动。
优选地，第一部分在它的近端以相对于船的主甲板的固定角度向外延伸。这意味着不需要提供用于改变第一部段的近端的角度的装置。这还使得第一部段的近端永久地定位在它的向上延伸位置，这意味着塔能够更牢固地安装至船。
更优选地，第一部段的近端为船的本体的一体部分。这使得船的本体的整体强度以及将塔固定至船的本体的整体强度均增强。
优选地，第一部段相对于船的主甲板以近似90度向上延伸。这允许塔将管线敷设到可能的最大深度。这还允许船能够做风标的运动，如后文描述的。
优选地，塔包括液压柱塞，该液压柱塞用于使上部部段相对于下部部段运动。该液压柱塞提供降低和升高塔的上部部段的安全且简单的方式。
优选地，塔包括锁定销，该锁定销用于将上部部段相对于下部部段固定在适当位置中。当不期望上部部段相对于下部部段运动时，锁定销确保上部部段不相对于下部部段运动。
优选地，塔的第一下部部段包括第一下部和第二上部，第一下部从近端向上延伸至在船的主甲板上方的远端，第二上部从第一下部的远端向上延伸并且可动地安装在第一下部上，其中，塔的第一下部部段具有：用于敷设管线的第一管敷设构型，在第一管敷设构型中，上部定位在下部上方，并且，在使用中，当管管被敷设时，管从上部通过至下部；以及第二低高度构型，在第二低高度构型中，上部相对于下部运动并且塔的下部部段的总高度减少。
使下部部段的上部能够相对于下部部段的下部运动允许管敷设塔具有低高度构型，在该低高度构型中，塔的总高度进一步减少为小于用于收存构型的总高度。通过进一步减少塔的总高度，船能够在更多的桥下方经过。低高度构型拟用于特殊地用于仅通过例如桥的障碍物。
更优选地，能够减少塔的高度，使得在低高度构型中，船从它的艏艉线的底部起的高度小于70m，优选地为近似67m。这允许船满足通过例如巴拿马运河(从巴尔博亚桥下通过)或从博斯普鲁斯大桥下通过时的高度需求。
更优选地，第二上部的第一端部枢转地连接至第一下部的远端，使得塔能够在第一管敷设构型和第二低高度构型之间转换。使上部枢转地连接至下部允许塔通过枢转运动转换至低高度构型或从低高度构型转换至其他构造。这能够通过用于收存构型的相同的装置实现。
优选地，当塔处于第二低高度构型中时，塔的上部部段与塔的下部部段的第二上部部段对准。这允许第二部段与下部部段的上部相对于彼此锁定，并且因此，有效地，仅仅塔的一个部分/部段需要运动。
优选地，在第二低高度构型中，塔的上部部段和塔的下部部段的第二上部近似平行于船的主甲板。这提供船的总高度的最大减少量。优选地，在第二低高度构型中，塔的上部部段和塔的下部部段的第二上部与塔的下部部段的下部近似成90度。
优选地，塔的下部部段包括液压柱塞，该液压柱塞用于使所述上部相对于所述下部运动。液压柱塞提供降低和升高塔的上部部段和下部的安全且简单的方式。
优选地，塔的下部部段包括锁定销，锁定销用于将下部部段的上部相对于下部部段的下部固定在适当位置中。在不期望上部相对于下部运动时，锁定销确保上部不相对于下部运动。
优选地，塔包括行进式夹具，其中，行进式夹具沿着塔的行进路径限于塔的下部部段。这意味着塔能够与行进式夹具的位置无关地转换至收存构造。优选地，行进式夹具沿着它的行进路径由绞盘系统升高和降低。
更优选地，塔包括用于产生行进式夹具的运动的绞盘系统，绞盘系统包括上部滑轮以及缆线，缆线连接至行进式夹具并且通过上部滑轮，其中，上部滑轮能够从塔的下部部段的上部运动至塔的下部部段的下部，使得当塔构型成低高度构型时，上部滑轮能够运动至塔的下部部段的下部。这允许塔容易地转换至低高度构型中。绞盘系统的绞盘可设置在塔上或设置在船上的其他位置。
优选地，下部部段的下部从艏艉线的底部起的高度为近似60m。当塔处于低高度构型中时，船的总高度还包括下部部段的上部的宽度(由于它枢转成与下部成90度)。因此，在低高度构型中船的高度将为67m。
优选地，下部部段的上部的高度为近似16m。在一个示例中，当塔处于收存构型中时，船的总高度包括下部部段的下部和上部的高度以及在上部的顶部上的焊接站的高度。焊接站具有5.5m的典型高度。因此，在该示例中在收存构型中的船的高度将为81.5m(60m+16m+5.5m)。
优选地，塔的上部部段的高度为近似49m。因此，在该示例中在管敷设构型中的船的高度将为125m(60m+16m+49m)。
优选地，在敷设操作过程中，管敷设塔固定在大体竖直的位置中。
优选地，管敷设船还包括单独的管柱段升降机，管柱段升降机用于将管柱段从塔的基部处的大体水平定向旋转至大体平行于塔的定向。
根据本发明的第二方面，还提供一种管敷设船，包括管敷设塔，该管敷设塔向上延伸至船的主甲板上方，船还包括管柱段升降机，管柱段升降机用于将管柱段从塔的基部处的大体水平定向旋转至大体平行于塔的定向，并且其中，管柱段升降机能够安装成沿着塔运动，使得管柱段升降机能够将管柱段旋转成大体平行于塔并且随后将管柱段向上提升。
这允许管柱段借助于将管柱段旋转成平行于塔的同一装备沿着塔向上提升。这使得将管柱段装载到塔上的操作更有效率。
优选地，管柱段升降机呈支撑梁的形式，使得在旋转阶段，当管柱段升降机的距离塔最近的第一端部沿着塔向上提升时，管柱段升降机朝向塔同时地平移。
更优选地，管柱段升降机能够在它的第一端部处安装成使得当第一端部从塔的基部沿着塔向上运动达到沿着塔的对应管柱段长度的高度时，管柱段旋转成大体平行于塔，并且随后，当第一端部沿着塔进一步向上运动时，管柱段沿着塔向上提升。这使得管柱段通过将管柱段升降机的第一端部沿着塔向上运动的动作而旋转和提升。
优选地，管柱段升降机的第一端部沿着塔进一步向上运动管柱段长度的至少一半的距离。更优选地，管柱段升降机的第一端部沿着塔进一步向上运动近似为管柱段的长度的距离。
更优选地，管柱段升降机的第一端部能够安装在绞盘系统上，使得能够沿着塔向上拉动第一端部。
优选地，第一端部能够安装在引导机构中，使得能够在第一端部沿着塔向上运动时引导第一端部。
优选地，管柱段升降机的第二端部能够安装在沿着船的甲板的引导机构中，使得能够在管柱段升降机旋转时引导第二端部。
更优选地，第二端部引导机构连结至第一端部引导机构，使得第二端部通过沿着船的甲板的第二端部引导机构引导至塔的基部并且随后通过第一端部引导机构沿着所述塔向上引导。这允许在管柱段旋转以及随后沿着塔向上提升时连续引导第二端部。
优选地，管柱段升降机包括在它的第二端部处的止动器，使得当管柱段升降机将管柱段沿着塔向上提升时，止动器提供用于管柱段的抵接部并且承受管柱段的很大比例的、并且更优选地为几乎所有的重量。
优选地，管柱段升降机设置有用于保持管柱段的一个或更多个夹具。更优选地，这些管柱段升降机夹具设计为使得它们不能够与塔上的用于保持管柱段的一个或更多个夹具同时打开。这防止管柱段从塔上掉落。优选地，管柱段升降机夹具和/或塔上的夹具由液压流体控制。更优选地管柱段升降机夹具和/或塔上的夹具设计为使得在自然状态下(例如，当存在液压流体回路中的阀的功率损耗时)，所述夹具保持闭合。
根据本发明的第三方面，还提供一种管敷设船，包括从船向上延伸的管敷设塔，塔包括：悬挂夹具组件，悬挂夹具组件设置在塔的下部区域，用以夹紧已经从船上部署的管线；行进式夹具，行进式夹具具有用于敷设管线的沿着塔的长度的行进路径；第一下部部段，第一下部部段从近端向上延伸至在船的主甲板上方的远端；以及第二上部部段，第二上部部段从第一下部部段向上延伸并且具有下部部段的长度的至少三分之一的长度；其中，行进式夹具的行进路径限于塔的下部部段。
应当理解，在本发明的第三方面中，塔的第二上部部段优选地可动地安装在塔的第一下部部段上，但塔的第一部段和第二部段彼此结合也在本发明的第三方面的范围内。优选地布置提供这样的构造：其中，塔的上部部段能够与行进式夹具的位置无关地相对于塔的下部部段运动。
优选地，行进式夹具沿着它的行进路径通过绞盘系统升高和降低。
优选地，塔包括另外的夹具，所述另外的夹具设置在塔的上部部段上的行进式夹具的行进路径上方。该另外的夹具允许将管柱段夹紧在行进式夹具的行进路径上方、例如将管柱段夹紧在塔的上部部段上的行进式夹具的行进路径上方。
优选地，塔包括设置在塔的上部部段上的三个对直夹具。这允许管柱段在行进式夹具的行进路径上方对直、例如在塔的上部部段上的行进式夹具的行进路径之上对直。
更优选地，对直夹具中的一个为摩擦夹具。
优选地，在塔的下部部段上设置有另外的夹具。这允许将管柱段或在塔的下部部段上的管线的端部保持在期望位置中、例如被保持在行进式夹具的行进路径上的期望位置中。
更优选地，在塔的下部部段上设置有另外的第二夹具。另外的第二夹具能够进一步保持管线的端部或管柱段。
优选地，悬挂夹具组件为固定的夹具组件，包括摩擦夹具和卡环夹具。
悬挂夹具组件可包括另外的夹具例如安全夹具。
优选地，塔具有足以容置首尾相连的两个管柱段的总长度。优选地，工作站设置在沿着塔向上的中途，优选地设置在塔的下部部段的顶部的区域中。还优选的是，工作站设置在塔的底部的区域中。在下文描述的本发明实施方式中，具有位于塔的底部的区域中的工作站以及位于沿着塔向上的中途处的另一工作站。工作站为使得正在形成的管线能够进行焊接和/或涂覆和/或检查的站。
在设置有两个工作站的情形中，它们优选地间隔开管柱段的长度。这样，两个管柱段的一个联结部能够在一个工作站进行检查或实施作业而它们的另一联结部能够在另一工作站进行检查或实施作业。优选地，工作站为由人工操纵的。
在塔包括第一下部部段和第二上部部段的情形中，优选地在第一下部部段的顶部的区域中具有工作站。
根据本发明的第四方面，还提供一种从管敷设船将管线敷设到海床上的方法，该方法包括以下步骤：从大体竖直的管敷设塔敷设管线；在管线离开船时使得该管线通过引导器，从而控制管线的曲率，该管线与船成一定倾斜度地离开引导器，使得该倾斜度的水平分量近似平行于敷设在海床上的管线的路径；根据海情调节船的定向，使得船的纵向轴线倾斜于海床上的管线的路径，以及在管线离开引导器时倾斜于管线的路径的水平分量，并且在大体平行于敷设在海床上的管线的路径的方向上驱动船。
通常，当从船对管线进行J型敷设时，船不得不定向在使得它的纵向轴线与敷设在海床上的管线的路径大体对准的方向上并且船在它朝向的方向上被推进。这使得船受到从一侧而来的、并且在如果不考虑管敷设时将希望船所对着的风或浪的影响。然而，根据本发明的第四方面的实施方式，船定向为使得它的纵向轴线倾斜于敷设在海床上的管线的路径，以便将风、海浪或其他海情考虑在内。尽管倾斜，但仍然引导管线沿着其水平分量与敷设在海床上的管线的路径近似平行的路径离开船。这通过提供大体竖直的管敷设塔以及允许管线在其离开塔时以多种方向中任一种进行弯曲而实现。而且，船优选地设置有推进系统，该推进系统能够将船在倾斜于船的纵向轴线的方向上推进。
优选地，管敷设塔固定在大体竖直位置中，但它具有可调节的倾斜度也在本发明的范围内。优选地，管线离开船时穿过的引导器全方位地包围管线并且优选地能够有效地绕管线的360度。
船的纵向轴线相对于管线的路径的优选的倾斜度依赖于海情和气候状况，但该倾斜角可能是相当大的。例如，塔可大于20度或者甚至大于45度。
根据本发明的第五方面，提供一种管敷设船，包括用于从船对管线进行S型敷设的管敷设设备，其中，船还包括用于从船对管线进行J型敷设的管敷设塔，管敷设塔在S型敷设的管敷设路径的上游部和下游部之间定位在沿着船的长度的中途处。这种船能够执行管线的S型敷设和管线的J型敷设两者，并且因此能够在各种深度的海水中敷设管线。S型敷设的管敷设路径的上游部可以是大体水平的并且下游部可向下倾斜。下游部可在船的第一端部的内侧的位置处进入海水中。管敷设塔可定位在S型敷设的管敷设路径的上游部与S型敷设的管敷设路径进入海水的位置之间。
优选地，管敷设塔相对于船的主甲板以近似90度的固定角度向上延伸。这允许塔将管线敷设到可能的最大深度。在J型敷设的管线竖直地离开船时，这还允许船能够做风标的运动。
优选地，管敷设塔定位至船的中心线的一侧。这允许S型敷设设备沿着船的中心线定位。
优选地，船的船体包括开口，该开口用以允许来自管敷设塔的管线通过船井进入水中。
优选地，管敷设船为单体船。
优选地，管敷设塔定位在船的长度的中间三分之一处。
优选地，管敷设船包括丢弃回收系统，其中，该丢弃回收系统能够既用于S型敷设设备又用于J型敷设塔。这意味着仅仅需要在船上安装一个共用的丢弃回收系统。这意味着，仅仅需要安装一个动力单元例如液压动力单元。这节省了船上的重量和空间。
根据本发明的第六方面，还提供一种敷设管线的方法，包括：从船对管线的一部分进行S型敷设；以及从船上的管敷设塔对管线的另一部分进行J型敷设，其中，管敷设塔在S型敷设的管敷设路径的上游部和下游部之间定位在沿着船的长度的中途处。该方法允许将管线敷设到各种深度的水中。
在S型敷设过程中，管敷设路径可包括大体水平的上游部以及向下倾斜的下游部。上游部可在船的第一端部的内侧的位置入水。
管敷设塔可以定位在沿着船的长度的中途处，优选地定位在S型敷设的管敷设路径的上游部和下游部之间。
在上文描述的本发明的任何方面中，优选地，管敷设塔能够支承正在进行敷设的管线中的2000吨的张力，并且更优选地，能够支承正在进行敷设的管线中的大于2000吨的张力。
在上文描述的本发明的任何方面中，优选地，塔包括第一下部部段和安装在第一下部部段上的第二上部部段，第一下部部段从近端向上延伸至在船的主甲板上方的远端，并且其中，正在进行敷设的管线中的张力由下部部段承受而不是由上部部段承受。这意味着上部部段能够设计为比下部部段承受更少的载荷并且能够因此具有更轻的构造。
优选地，第一部段的近端为船的本体的一体部分。
在与本申请具有相同的提交日的标题为“Clamp Assembly for Pipe-layingVessel and Method of Laying a Pipeline”的英国专利申请中描述并要求保护了在塔的上部部段上的行进式夹具的行进路径上方的摩擦对直夹具，所述英国专利申请的代理人索引号为“P015338GB”。所述申请的内容通过参引完全合并到本文。本申请的权利要求可结合在上述申请中公开的任何特征。特别地，可对本申请的权利要求进行修改以便包括与对直夹具有关的特征。
当然，应当理解，关于本发明的一个方面描述的特征可结合到本发明的其他方面中。例如，本发明的第一、第二和第三方面的特征能够全部结合并且实际上已经结合到实施本发明的并在下文中描述的船中，并且本发明的方法可结合参照本发明的设备描述的任何特征，反之亦然。
附图说明
现在将参照所附示意图仅以示例方式描述本发明的实施方式，附图中：
图1示出根据本发明实施方式的船的立体图；
图2a示出在图1的船上的在初始状态下的管敷设塔的侧视图；
图2b示出也是在初始状态下的管敷设塔的前视图；
图2c示出也是在初始状态下的塔的一部分的俯视图；
图3示出在图1的船的甲板上的柱段升降机的立体图；
图4a示出塔夹具组件的立体图；
图4b示出塔夹具组件的前视图；
图4c示出塔夹具组件的侧视图；
图4d示出塔夹具组件上的摩擦夹具的仰视图；
图5a示出塔夹具机构的立体图；
图5b示出塔夹具机构的一部分的立体图；
图6示出悬挂夹具组件的立体图；
图7示出大型物品装卸滑橇的立体图；
图8a示出图1的船上的在第一敷设步骤中的管敷设塔的侧视图；
图8b示出还是在第一敷设步骤中的塔的一部分的俯视图；
图9示出图1的船上的在第二敷设步骤中的管敷设塔的侧视图；
图10示出图1的船上的在第三敷设步骤中的管敷设塔的侧视图；
图11示出图1的船上的在第四敷设步骤中的管敷设塔的侧视图；
图12示出图1的船上的在第五敷设步骤中的管敷设塔的侧视图；
图13示出图1的船上的在第六敷设步骤中的管敷设塔的侧视图；
图14a示出图1的船上的在管敷设构型中的管敷设塔的侧视图；
图14b示出图1的船上的在运输/收存构型中的管敷设塔的侧视图；
图14c示出图1的船上的在低高度/过桥构型中的管敷设塔的侧视图；
图15示出图1的船和管线路径的俯视图。
具体实施方式
图1示出管敷设船100。船100具有船头端102以及船尾端101。称作艏艉线的船的底部由104标记。在船的甲板103上，在船尾端101处的为限定S型敷设设备200的各种斜坡。其他的S型敷设设备靠近船的船头设置，在WO 2008/107186中对其进行了更全面的描述，所述文献的内容通过参引合并到本文。在船尾端101处的为S形敷设开口202，该S形敷设开口202用以允许管线进入靠近船100的船尾的水中。船100还具有在沿着用于S型敷设的流水作业线的中途处以及在船的中间部分中的J型敷设塔300。
图2a和图2b示出J型塔300以及相关装备的更详细的示图。塔300从船的甲板103竖直向上地延伸。
塔的下方为在船的船体中的通向下面的水的开口302。该开口允许管线P从塔300通到水中。
在以下描述中，管线包括已部署的管线(其中，所讨论的管线包括已经焊接到一起并且大体离开船100部署到船100的艏艉线104下方的管柱段)。该已部署的管线由P标记。该管线还包括尚未部署并且仍然保持在船100上的管线。该管线包括已经或将要焊接到一起并且随后在适当时进行部署的一系列的管柱段PS、P1、P2、P3。
特别地，PS为已经在其底端焊接至已部署的管线P的管柱段。因此，管柱段PS部分地部署在艏艉线104下方并且部分地仍然在船100上。P1为焊接到PS的顶端并且保持在塔的下部部段310中的管柱段，P2为正保持在塔的上部部段311中并且将在适当时焊接至P1的顶部的管柱段，以及，P3为目前在柱段升降机中的管柱段，其将在适当时焊接至P2的顶部。
在开口302的侧部附接有凹槽320(有时称作J型托架(stinger))，其控制管线P在进入水中时的定向。凹槽320具有用以对管线P进行引导的各种辊。在S型敷设时，这些辊能够去除。所述辊还能够在凹槽中上下运动。凹槽320还用于防止被转移至凹槽320上方的悬挂夹具组件330的管线P向船施加侧向力。
在凹槽320上方并且仍在甲板103下方的为悬挂夹具组件330，其将参照图6更详细地描述。悬挂夹具组件330位于凹槽320附近。悬挂夹具组件330刚好位于海水水平面上方。
在悬挂夹具组件330上方为行进式夹具组件340，行进式夹具组件340安装在两个导轨342上。导轨342从悬挂夹具组件330上方通过开口302向上延伸穿过船100的甲板103并向上穿过J型敷设塔300，直至延伸到位于塔300上的位于大概中间高度处的焊接站500的刚好下方。
行进式夹具组件340包括摩擦夹具343，摩擦夹具343安装在导轨342上的滑行件(trolley)341上。滑行件341包括四个滑体(shoe)(每个角上各一个)，滑体345由轮构成并且用作用以引导行进式夹具组件340沿导轨342行进的侧引导件。在每个导轨的顶部均为具有滑轮346的上部滑车组(sheave block)344。通过使用缆线347，行进式夹具组件340能够沿导轨342上下运动，缆线347向上延伸通过这些滑轮并附接至行进式夹具组件340。每个上部滑车组344均能够沿导轨342上下滑动，使得滑轮346上的缆线347沿塔300向下收回至下部部段310的下部312。这确保了当塔转变为低高度/过桥构型(将参照图14c更详细地描述)时，这些缆线347位于塔的枢转点下方。
摩擦夹具343对直成使得它是沿着管敷设路径或轴线303的长度的。导轨342平行于该管敷设轴线303延伸。摩擦夹具343具有两个前部门(未示出)，这两个前部门能够打开以允许将包含大型物品的管柱段引入到该夹具中。另外，摩擦夹具343借助弹性安装件安装至滑行件341，以允许在大型物品引入过程中+/-1度的摆动。
在船的甲板103上，在塔300的一侧为涂覆站600。涂覆站600安装于在甲板103中的轨道601上运行的辊602上，以允许涂覆站600在与塔300的基部相邻的位置(工作位置)与稍微远离塔的基部的位置(贮存位置)之间运动。这允许行进式夹具组件340经过涂覆站600并且还允许大型物品经过。涂敷站在其贮存位置与其工作位置之间行进所用时间不超过20秒。
涂覆站600与焊接站500分开，并且与焊接站500处于不同高度。这允许在管柱段已经焊接至上方的管柱段后在其经过涂覆站600时(即，在管线P通过行进式夹具组件330进行敷设时)为管柱段进行涂覆。涂覆步骤和焊接步骤能够独立且并行地发生。涂覆站600还能够在管线P上执行非破坏性试验(NDT)，并且如果需要，还能够对任何有缺陷的焊接处进行修理或更换。
在塔300的另一侧为大型物品装卸滑橇(skid)700，这将参照图7更详细地描述。
在塔300的所述另一侧还有柱段升降机400。该柱段升降机安装在导轨405上，导轨405从塔300的基部沿着船的甲板103延伸，使得柱段升降机能够水平地容置在船的甲板103上。导轨405还沿着塔300的所述一侧的几乎整个长度向上延伸。柱段升降机400保持由三个接头(3J)构成的管柱段P3。当柱段升降机400在导轨405上沿着塔300向上升高时，管柱段P3与平行于管敷设轴线303的柱段轴线408对直。将结合图3更详细地描述柱段升降机。
现在将描述沿着塔300的长度方向设置的各种夹具和其他敷设装备。
从塔的顶部开始，设置有塔夹具组件800，塔夹具组件800包括铰接式摩擦对直夹具819。塔夹具组件800能够枢转从而使管柱段从柱段轴线408运动至管敷设轴线303。在图2a和图2b中，塔夹具组件示出为将在塔300的一侧处的管柱段P2夹紧在柱段轴线408与管敷设轴线303之间。将结合图4a至图4c更详细地描述塔夹具组件800。
沿塔进一步向下、在焊接站500的高度上方设置有塔臂371。塔臂371以与塔夹具组件800的摩擦对直夹具819相同的方式(与第一臂和第二臂)铰接。因此，当摩擦对直夹具819将管柱段P3的顶端从柱段轴线408转移至管敷设轴线303时，对塔臂371以相同的方式进行控制以引导管柱段P3的底部部分。以这样的方式，管柱段P3处于竖直状态并且能够与管敷设轴线303对直。
塔辊370设置于塔夹具组件800与塔臂371之间近似中间处并且设置于管敷设轴线303上。塔辊370能够绕管敷设轴线303上的管柱段P2打开或闭合。
在塔臂371上方设置有对直夹具机构352，并且将结合图5a和5b更详细地对其进行描述。
焊接站500设置有顶板502，顶板502上具有转盘503。转盘503设置有中央管开口(未示出)。因此，转盘允许焊接接头沿着管柱段的整个圆周设置。
该站将在其上方的管柱段(例如，P2)焊接至在其下方的管柱段(例如，P1)，此时，可认为在该站下方的管柱段是管线P的上端。焊接站500还执行非破坏性试验(NDT)以对管柱段进行检查。
对直夹具机构353设置在焊接站500的顶板502上。对直夹具机构353与在塔300上位于更高位置处的对直夹具机构352相同。
焊接站500设置有从焊接站向外延伸至柱段轴线408下面的安全露台550。安全露台550防止管柱段(P2)在从柱段轴线408转移至管敷设轴线303时掉落。
在焊接站500的底板501下面为另一夹具372。该夹具372用以将管线P保持在塔的下部部段310中的适当位置，该管线P包括先前焊接的管柱段P1。
在塔的下部部段310中还设置有类似的夹具373。该夹具373靠近塔的下部部段310的下部312的顶部设置。该夹具安装在可倾斜基部上，使得该夹具能够朝向管敷设轴线303倾斜或背离管敷设轴线303倾斜。由于夹具372能够运动离开管敷设轴线303，这允许行进式夹具组件340在管敷设轴线303上上下行进并且经过该夹具373。
图2a还示出枢转液压柱塞316，该枢转液压柱塞316用于使塔300倒下成运输和过桥构型。这将参照图14a至图14c更详细地描述。
图2c示出塔夹具组件800将管柱段保持在柱段轴线408上的平面图。该图还示出塔300的管敷设轴线303的位置。
图3示出在塔300的基部处的柱段升降机400。柱段升降机包括主梁结构体409，主梁结构体409具有沿着梁409的长度方向分布的三个夹具401、402、403。这些夹具401、402、403将管柱段P3保持在柱段升降机上。这些夹具为故障自动保护的并且设计为在例如不存在液压动力时保持闭合。这些夹具还设计为直到管柱段P3由塔夹具组件800和塔臂371夹紧时才打开，如将在后文中描述的。这些夹具设计为承受待使用的最重的管柱段的重量的10％的轴向载荷。
柱段升降机还在离塔300最远的第二端部处设置有滑体404。管柱段P3在柱段升降机400上时，滑体404为管柱段P3提供永久支撑并且设计为承受待使用的最重的管柱段的重量。主梁结构体409在其第一端部安装在移动滑行件406上。该移动滑行件在导轨405a上沿着塔300上下运行。还具有另外的导轨405b，导轨405b沿着船的甲板103背离塔的基部延伸并且为设置在柱段升降机400的第二端部上的辊提供引导。重要的是，导轨405b在塔300的基部处的区域处弯曲，从而在该区域中为柱段升降机400的第二端部提供支撑并且防止它被挤在塔的基部处的角中。
图4a、图4b、图4c和图4d示出在塔300的顶部处的塔夹具组件800的详细视图。塔夹具组件包括滑行件801，滑行件801在其四个角中的每一个上均具有辊804。辊804接合在两个平行的竖直导轨802中，从而使滑行件801能够在导轨802上上下运行+/-1800mm的距离。液压缸803连接至滑行件801的顶部以控制滑行件801在导轨802上的运动。液压缸803还用作重量补偿系统，用以准确地控制管柱段P2向管线P的接近，其中该管柱段P2将在焊接站500中连结于管线P。
在滑行件801上安装有框架805，使得框架805能够关于竖直轴线枢转。因此，框架805用作从滑行件801水平向外延伸的第一臂。第一臂805能够借助于两个液压缸(未示出)相对于滑行件801旋转。框架805在远端处包括竖直端杆，竖直端杆上安装有副臂809。副臂809包括套筒部分，套筒部分配合在端杆上以允许副臂809关于竖直端杆枢转。副臂能够借助于两个旋转致动器810、811相对于第一臂805旋转，旋转致动器810、811在套筒的任一端部处安装在端杆上。
枢转地安装的第一臂805和副臂809允许副臂809的远端从柱段轴线408枢转至管敷设轴线303。这意味着由塔夹具组件800保持的管柱段P2(如将在后文中描述的)能够从柱段轴线408转移至管敷设轴线303。它还允许管柱段P2在管敷设轴线303上与管线P对直，其中管线P在管柱段P2下面并且将与管柱段P2进行连结。
在副臂809的远端上为安装环813，该安装环813内为竖直延伸的内部对直夹具(ILUC)库框架820。安装环813枢转地安装在副臂809上从而关于第一水平轴线枢转运动，以及，库框架820枢转地安装在安装环813上从而关于垂直于第一水平轴线的第二水平轴线枢转运动。因此，这两个枢转安装件限定允许库框架820关于竖直轴线在任何方向上枢转的万向接头。通过固定至副臂809的限制环812，枢转被限制为约三度。此外，在该环812内部设置有能够收回的限制器，在未被收回时，该限制器防止库框架820的任何枢转。库框架820采用长形保持架的形式。在该保持架内为ILUC引导器823(图4b)，ILUC引导器823呈沿着保持架的纵向轴线延伸的长形管件的形式。引导器823具有与包含在引导器823中的ILUC 827相当的直径。引导器823通过万向节826附接至保持架内部。该万向节826允许引导器823在保持架内稍微地枢转。在引导器823的底端为斜面保护器824。斜面保护器824通过四个液压缸825绕管柱段P2的顶部安装。
另外，在引导器823的底部还有四个径向安全销828，径向安全销828能够向内和向外运动以防止ILUC 827穿过引导器823掉落。作为附加的/替代性的安全机构，可在ILUC827的顶端处安装安全销以将LIUC闭锁在引导器823的顶部。
在安装环813的下方为另外的环814，环814用于将可旋转摩擦夹具819安装在库框架820的下端处。在环814的下方设置有又另外的环817并且在环814与817之间设置有可旋转的套筒818。套筒818能够关于库框架820的纵向轴线旋转。绕套筒818的周围分布有6个径向缸815，径向缸815能够相对于纵向轴线在径向上向内和向外地运动。在每个缸815的内端处为摩擦垫816。径向缸815能够向内和向外地运动以允许这些摩擦垫816夹紧管柱段P2并支撑管柱段P2的重量。由于摩擦垫816能够向内和向外地运动，因此能够适应各种直径(从8英寸至36英寸的直径)的管柱段。如图4d中能够观察到的，摩擦垫816成形为与管柱段P2的外周的圆形形状相一致。套筒818能够关于纵向轴线旋转+/-190度以允许管柱段P2关于该轴线旋转至任何方位。这将抵消斜面(bevel)之间的间隙以及管柱段P2与它将接合的管线P之间的不圆度。
ILUC 827在它的顶端连接至绕ILUC绞盘轮821卷绕的缆线822。该绞盘轮安装在ILUC库框架820的顶部。绞盘轮821能够旋转以展开和收回缆线822，这使得ILUC穿过引导器823而降低和升高。通过完全地展开缆线822，ILUC 827能够穿过由摩擦夹具819保持的管柱段P2向下降低并降低至焊接站500的底板501的水平面。
摩擦夹具819和ILUC库框架820能够关于库框架的轴线彼此相对旋转，但不能以别的方式进行调节，使得当将夹具819夹紧到管柱段P2的顶部时，ILUC库框架自动地对准管柱段P2。此外，当在管柱段的对准过程中允许库框架和摩擦夹具关于竖直轴线枢转时，该对准得以保持。
塔夹具组件800还包括用于对管柱段P2进行感应加热的预热系统(未示出)。
在柱段升降机400上的夹具401、402、403以及在塔夹具组件800上的摩擦夹具819设计为使得它们不能够同时地打开。这防止管柱段P2掉落。这通过在塔夹具组件800上设置机械传感器辊而实现，该机械传感器辊检测何时将管柱段P2夹紧在摩擦夹具819中。当将管柱段P2保持在摩擦夹具819中时，机械传感器辊与轮抵接并且操作阀。这允许液压流体在各种流动路径中流动并且允许柱段升降机夹具401、402、403打开。重要的是，当不存在任何液压流时(即，在自然状态下)，夹具401、402、403保持闭合。
图5a和图5b示出对直夹具机构352(对直夹具机构353具有相同的设计)。对直夹具机构352包括桁架360，夹具自身安装在该桁架360上。夹具自身包括设置在桁架360内的主体361以及从主体361向外突出到桁架360外部的两个夹具指部362。
主体361的外边缘具有近似半圆形的凹口，该凹口用以容置管柱段的一个半部。两个夹具指部362枢转地安装在主体361上以便能够朝向彼此向内旋转。设置有液压缸366以致动夹具指部362。每个指部362具有向内弯曲的边缘，以便在闭合位置与主体361一起形成圆形孔。管柱段能够保持在该圆形孔中。主体361还包括两个辊并且每个指部均包括分别位于弯曲边缘处的一个辊。这四个辊365允许管柱段由夹具保持在某一水平位置而仍然允许管柱段通过该夹具竖直上下运动。
在桁架360上安装有辊363以允许桁架360关于塔300向前和向后地运动。夹具的主体361还设置有辊364以允许该夹具相对于桁架360侧向地运动。
图6示出悬挂夹具组件330。悬挂夹具组件330包括两个支撑导轨336，支撑导轨336支撑悬挂夹具台334。在悬挂夹具台334下方并且在两个支撑导轨336之间安装有安全夹具333。在安全夹具333的顶部并且在悬挂夹具台334的中间安装有摩擦夹具332。在摩擦夹具332上方设置有卡环夹具331。卡环(collar)夹具331、摩擦夹具332和安全夹具33都与管敷设轴线303对直。
由于悬挂夹具组件330在90％的时间内保持已部署的管线P的重量，因此悬挂夹具组件330为用于操纵管线P的主要部件。在其他的10％的时间内，该重量在敷设过程中由行进式夹具组件340保持。塔的下部部段310通过悬挂夹具组件330和行进式夹具组件340支承正在进行敷设的管线中的张力。该张力可近似为2000吨(tonnes)或更大。
在夹具331、332、333上的两个前部门(未示出)完全打开后能够收回悬管摩擦夹具332、卡环夹具331和安全夹具333。这为大型物品的通过清理开口302。
安全夹具333为具有2500T承载量(capacity)的摩擦夹具。它用作应急系统以在检测到管滑移时阻止该管。当致动安全夹具333时，不管是否会对管线或其涂层造成损坏，安全夹具333都压紧该管线P。安全夹具装配有钢垫以抓紧该管线P。
图7示出大型物品装卸滑橇700。滑橇700包括主框架结构体701和可倾斜框架702，可倾斜框架702枢转地连接至主框架结构体701的一个端部。可倾斜框架702能够从它搁置在主框架结构体701上的水平位置倾斜以及能够从它枢转至与主框架结构体701成90度的竖直位置倾斜。液压缸708连接至主框架结构体701以及可倾斜框架702以实现该枢转。主框架结构体701安装在辊703上，从而使滑橇700沿着在船的甲板103上的导轨朝向或背离在塔300的基部附近的大型物品装载位置滑动。通过连接杆705连接至主框架结构体701的移动系统704使得滑橇在这些导轨上运动。另外，还能够设置可去除导轨(未示出)以使滑橇700运动经过开口302到达在塔300的另一侧的贮存区。
可倾斜框架702设置有用于搁置大型物品的垫706。可倾斜框架702还具有一对大型物品滑体707，当可倾斜框架702为竖直时，大型物品滑体707支撑滑橇700上的大型物品的重量。还设置有液压锁711以将大型物品固定至可倾斜框架702。
另外，大型物品滑体707中的每一个均连接有液压缸709从而使滑体707相对于可倾斜框架702运动。这调节可倾斜框架702上的大型物品相对于塔300的竖直高度。而且，设置有另外的液压缸710用以使可倾斜框架702相对于主结构体701侧向地运动。这调节大型物品相对于塔300的侧向位置。
在使用中，管线通过使用塔300进行敷设。
已经描述过的图2a示出在初始状态下的塔300和有关装备。在此，管柱段P1位于塔的下部部段310上并且焊接至管柱段PS以及已部署的管线P。管柱段P2设置在塔的上部部段311上。该管柱段P2正由塔夹具组件800的摩擦夹具819以及塔臂371保持。ILUC 827已部分地部署并且向下定位在管柱段P2的长度的一半的位置。管柱段P2并不在管敷设轴线303上保持在管柱段P1正上方。而是，管柱段P2保持在柱段轴线408与管敷设轴线303之间的备用位置处。管柱段P3被夹紧至船的甲板103上的柱段升降机400。
在初始状态下，摩擦夹具343保持管柱段PS的顶部。悬挂夹具330打开。如图2a所示，在行进式夹具组件340从其行进路径的顶部运动至其行进路径的底部后，行进式夹具组件340刚将管线部署好。涂覆站600在其门打开的情况下离开塔的基部定位在其贮存位置。焊接站500的门打开。夹具372和373绕管柱段P1闭合以将它保持在适当位置中。塔辊370和对直夹具机构352和353打开。
图8a示出在“步骤1”的状态下的塔300以及有关装备。将描述从图2到该图的变化：
i)悬挂夹具绕管柱段PS闭合以承受在它下方的已部署的管线P的重量。一旦悬挂夹具承受该重量，则摩擦夹具343从管柱段PS释放。
ii)将柱段升降机400(具有管柱段P3)旋转成与塔300平行并且随后将其提升至塔300的上部部段311。
iii)塔夹具组件800的第一臂805和副臂809(以及对应的塔臂371)旋转以将管柱段P2送到管敷设轴线303上，如图8b中所示。
图9示出在“步骤2”状态下的塔300和有关装备。将描述从图8a到该图的变化：
i)柱段升降机400(具有管柱段P3)已经到达塔的上部部段311。
ii)焊接站500的门绕管柱段P1的上部区域以及管柱段P2的下部区域闭合。
iii)ILUC 827沿着管柱段P2进一步向下降低至管柱段P2和P1的连结处。
iv)使行进式夹具组件340开始沿着它的行进路径向上升高。
v)对直夹具机构352、353和塔辊370绕管柱段P2闭合。
vi)塔臂371从管柱段P2释放并且旋转回到备用位置。
vii)通过使用对直夹具机构352、353进行对直。摩擦夹具819和塔辊370跟随管柱段P2的运动并且为“从动”对直器具。如果需要，则摩擦夹具819旋转以匹配管柱段P1的上端与管柱段P2的下端的不圆度。该对直操作由焊接站500的操作员使用手持便携式操纵器完成。
viii)管柱段P1和P2的焊接在焊接站500内完成。
图10示出在“步骤3”状态下的塔300和有关装备。将描述从图9到该图的变化：
i)一旦行进式夹具组件340升高到涂覆站600的水平面上方，则涂覆站运动到它的与塔300的基部相邻的工作位置中。涂覆站600的门绕管柱段P1闭合。管柱段P1在涂覆站600中进行涂覆。
ii)行进式夹具组件340停在夹具373正下方。
iii)一旦管柱段P1和P2的焊接完成，则ILUC穿过管柱段P2升高至库框架820。
iv)向塔辊370供给能量，使得能够将管柱段P2保持在适当位置中。随后，释放摩擦夹具819并且旋转塔夹具组件800的第一臂805以及副臂809，使得摩擦夹具819旋转至备用位置。
图11示出在“步骤4”状态下的塔300和有关装备。将描述从图10到该图的变化：
i)将夹具373折叠到它的备用位置中并且使行进式夹具组件340朝向其行进路径的顶部升高经过夹具373。
ii)摩擦夹具819和塔臂371从备用位置运动并且绕柱段升降机400上的管柱段P3闭合。释放柱段升降机夹具401、402、403。
图12示出在“步骤5”状态下的塔300和有关装备。将描述从图11到该图的变化：
i)塔夹具组件800的第一臂805和副臂809(以及相应的塔臂371)进行旋转以将管柱段P3送到在安全露台550上方的备用位置中。
ii)ILUC 827穿过管柱段P3降低至沿着管柱段P3的长度方向的近似中间位置。
iii)柱段升降机400(不具有管柱段P3)沿着塔300向下往回降低至船100的甲板103。
iv)当行进式夹具组件340已经到达它的行进路径的顶部、位于焊接站500的正下方时，行进式夹具组件340绕管柱段P1的顶部区域夹紧。随后，行进式夹具组件340承受已部署的管线P以及管柱段PS和P1的重量。随后，释放悬挂夹具。
图13示出在“步骤6”状态下的塔300和有关装备。将描述从图12到该图的变化：
i)当在焊接站500的焊接完成时，焊接站的门打开。
ii)当在涂覆站600的涂覆完成时，涂覆站的门打开。随后，将涂覆站离开塔的基部收回到它的贮存位置。
ii)随后，降低行进式夹具组件340以部署管线。将行进式夹具组件340降低至它的行进路径的底部(如图2a中所示)。这将管柱段P1拉动到在图2a中由管柱段PS占据的位置中。它还将管柱段P2向下拉动到在图2a中由管柱段P1占据的位置。凹槽320在管线进行部署时引导该管线，并且在管线离开船并敷设到海床上时控制该管线的弯曲。
随后，塔300和有关装备再次返回到初始状态，准备好部署管线的另一管柱段。该退回至初始状态的过程如下完成：
i)当柱段升降机到达船100的甲板103时，新的管柱段(P4)被装载到柱段升降机400上。
ii)夹具373从它的备用位置运动到管敷设轴线303中。夹具373绕管柱段P2闭合。夹具372也绕管柱段P2闭合。
iii)对直夹具机构352、353和塔辊370打开。
能够观察到，在本发明的此实施方式中，塔311的顶部部段用于接收来自柱段升降机400的管柱段P3并且用于将该管柱段对直在管敷设路径303上。塔310的底部部段用于将管柱段P3、P2、P1与管线P焊接到一起并且通过使用行进式夹具组件340将已连结的管线P从底部部段310的顶部降低。
图14a至14c示出不同构型中的塔。塔包括下部部段310和上部部段311。
下部部段被再分为下部312和上部313。塔300的下部部段310的下部312形成为船100的剩余部分的一体结构性部分并且为船的船体的延伸部。这使塔300具有更大刚度并使得管柱段的对直更容易。下部312由两个沉箱腿构成，沉箱腿设置在管敷设轴线303以及开口302的任一侧。下部312包含夹具373。
上部313枢转地安装至下部312，如能够在图14c中观察到的。焊接站500设置在上部313的顶部上。焊接站500通过螺栓连接法兰保持在适当位置中。夹具372设置在焊接站500的底板501下方。对直夹具机构353设置在焊接站500的顶板502上。上部313还包含行进式夹具组件340的滑轮组344和塔臂371。
下部部段310的上部313仅在特殊情况下枢转(以便从低桥下方经过)并且因此通常用螺栓紧固在它的直立位置中。
上部部段311枢转地安装至下部部段310的上部313，如能够从图14b中观察到的。上部部段311包含对直夹具机构352、塔辊370以及塔夹具组件800。
枢转的液压柱塞316在315处枢转地连接至上部部段311的下部部分并且还连接至在塔300的下部部段310的下部312上的导轨上的滑行件317。这些导轨从塔的下部312的沉箱腿的下部区域延伸至塔300的下部312的顶部的上部区域。
塔300的顶部设置有抵接部314，抵接部314用于抵靠在船100的甲板103上的对应的抵接部107。
在图14a中，塔处于它的管敷设构型中，塔的所有部分/部段竖直地延伸。当处于该竖直(管敷设)构型中时，上部部段311通过液压锁定销(未示出)相对于下部部段310的上部313保持在适当位置中。船100的从艏艉线104到塔的最高点的高度h1为125m。
图14b示出为了运输而倒下的塔300。为了运输，还将柱段升降机400降低至船100的甲板103上。为了将塔转换到运输构型中，释放将上部部段311保持至下部部段310的上部312的液压锁定销，以允许上部部段311相对于塔310的下部部段310枢转。随后，滑行件317沿着轨道向下降低，使上部部段311向下枢转，使得塔的抵接部314抵靠船的抵接部107。船100的从艏艉线104到塔的最高点的高度h2为81.5m。
图14c示出为了经过例如低桥而倒下的塔300。为了从桥下经过，还将柱段升降机400降低至船100的甲板103上。为了将塔转换到过桥构型中，安装有行进式摩擦夹具343的滑轮组344在导轨342上降低至塔的下部部段310的下部312。这确保将与行进式夹具组件340相联的缆线347全部向下送到塔300上在塔的倒下过程中不运动的点。这意味着不需要为了让船100通过例如桥而拆除缆线索具347。去除将下部部段310的上部313保持至下部部段的下部312的螺栓，以允许上部313相对于下部312枢转。随后，滑行件317沿着导轨向下降低，使上部313向下枢转至水平位置。船100的从艏艉线104到塔的最高点的高度h3为67m。
如果需要放置大型物品，则大型物品装卸滑橇离开塔300的基部运动至装载位置。大型物品串(包括大型物品和上部延伸管段及下部延伸管管)放置在位于可倾斜框架702(处于它的水平位置)上的大型物品滑橇700上。这能够通过使用船100的主起重机完成。随后，通过液压锁711将大型物品锁定在适当位置中。随后，使滑橇700朝向塔300运动。随后，使可倾斜框架702倾斜为竖直的并且平行于塔300。随后，能够用各种液压缸709、710将大型物品与行进式夹具组件340对直。随后，将摩擦夹具343夹紧到大型物品上部延伸管段的上端上。随后，释放液压锁711。随后，将下部延伸管的下端焊接至在涂覆站中的管线P，并且随后使摩擦夹具343降低以部署大型物品。
如果需要丢弃正在进行敷设的管线P(在S型敷设或J型敷设过程中)，则这通过普通的丢弃回收系统(未示出)完成。随后，能够通过使用同一系统回收管线P。以这样的方式，不但能够丢弃/回收管线P，还能够通过使用普通的丢弃回收系统而从S型敷设方法转换成J型敷设方法(或从J型敷设方法转换成S型敷设方法)。典型的J型敷设深度为1000m或更深。然而，由于J型敷设塔300为竖直的(于是能够将管线敷设至更深的地方)，因此本发明的实施方式能够用在超过1500m的深度处。由于船100还设置了S型敷设装备，该S型敷设装备能够处理在不然则通过使用可倾斜的J型敷设塔完成的深度处进行的管敷设，因此不再需要可倾斜的J型敷设塔。
在图15中示出船的操作的另外的可能特征，其中，船示出为处于三种不同的定向100a、100b和100c。图15中的虚线示出敷设管线的路径。船100a的第一定向为完全常规的：船的纵向轴线平行于管敷设路径301；在普通的海情中，该定向是适当的。
然而，如果出现在箭头105a指示的方向上(垂直于路径301)的强劲的海浪时，则船能够采用第二定向100b，其中，船的纵向轴线几乎垂直于管敷设路径301，相对于路径301的垂线倾斜角度106a。在本发明的该特别的、极端的示例中，角度106a近似为22.5度。在该情形中，船几乎正对着海浪并且管线在它离开塔300时在横向于船的方向上进行引导。由于塔为竖直的并且凹槽320设置有以全360度围绕着穿过该凹槽的管线的辊，因此能够在管线离开船时沿着该路径引导管线。船仍然沿着平行于路径301的路径通过它的推进系统进行推进，该路径与船的纵向轴线成近似67.5度的倾斜。
现在可以理解，另一方面，如果在箭头105b指示的方向上(垂直于路径301，但与箭头105a指示的海浪处于相反方向)存在强劲的海浪，则船能够采用第三定向100c，其中，船的纵向轴线几乎垂直于管敷设路径301，相对于路径301的垂直线倾斜角度106b。在本发明的该特别的、极端的示例中，角度106b近似为22.5度。在该情形中，船几乎正对着海浪并且管线在离开塔300时在横向于船的方向上进行引导。船仍然沿着平行于路径301的路径通过它的推进系统进行推进，该路径与船的纵向轴线成近似67.5度的倾斜。
虽然已经参照具体实施方式描述并示出了本发明，但本领域普通技术人员将理解，本发明适用于未在本文中具体示出的许多不同的变型方案。
例如，上文描述的实施方式设计为用于由三个接头(3J)形成的敷设管柱段中。换言之，每个管柱段均由具有3种长度的管以某种方式焊接或预制作在一起而构成。该预制作通常在船上进行。典型的3J管柱段将近似为37.5m长。然而，其他实施方式可设计为用于敷设1J、2J、3J、4J或更多的管柱段。如将理解的，1J管柱段由具有单一长度的管构成。
在另一实施方式中，每个上部滑轮组344均可为固定的，并且，在该构型中，当塔转换成低高度/过桥构型时，能够从滑轮组344去除缆线347。
在前面的说明中，提到了具有已知的、明显的或可预见的等同物的整体物或元件，则这些等同物如同单独地陈述那样结合到本文。应当参照权利要求以确定本发明的实际范围，该实际范围应当理解为涵括任何的这些等同物。阅读者还应当理解，本发明的描述为优选的、有利的、便利的等等的整体物或特征是可选的，并且不限制独立权利要求的范围。而且，应当理解，这种可选的整体事物或特征虽然在本发明的一些实施方式中可能是有益的，但也可能不是理想的，并且因此可能不存在于其他实施方式中。

Claims (20)

1.一种管敷设船，包括管敷设塔，所述管敷设塔向上延伸至所述船的主甲板上方，所述船还包括管柱段升降机，所述管柱段升降机用于将管柱段从在所述塔的基部处的大体水平定向旋转至大体平行于所述塔的定向，并且其中，所述管柱段升降机能够安装成沿着所述塔运动，使得所述管柱段升降机能够将所述管柱段旋转成大体平行于所述塔并且随后将所述管柱段沿着所述塔向上提升，
其中，所述管柱段升降机呈支撑梁的形式，使得在旋转阶段，在所述管柱段升降机的距离所述塔最近的第一端部沿着所述塔被向上提升时，所述管柱段升降机朝向所述塔同时地平移，并且，
所述管柱段升降机能够在它的第一端部处安装成使得当所述第一端部从所述塔的所述基部沿着所述塔运动达到沿着所述塔的对应于所述管柱段长度的高度，所述管柱段被旋转成大体平行于所述塔，并且随后，当所述第一端部沿着所述塔进一步向上运动时，所述管柱段沿着所述塔向上提升，
其中，所述管柱段升降机的第二端部能够安装在沿着所述船的所述甲板的引导机构中，使得能够在旋转所述管柱段升降机时引导所述第二端部，
其中，所述第一端部能够安装在引导机构中，使得能够在所述第一端部沿着所述塔向上移动时引导所述第一端部，并且，所述第二端部引导机构连结至所述第一端部引导机构，使得所述第二端部由沿着所述船的所述甲板的所述第二端部引导机构引导至所述塔的所述基部并且随后由所述第一端部引导机构沿着所述塔向上引导。
2.根据权利要求1所述的船，其中，所述管柱段升降机的所述第一端部能够安装在绞盘系统上，使得能够沿着所述塔向上拉动所述第一端部。
3.根据权利要求1或2所述的船，其中，所述管柱段升降机包括在它的第二端部处的止动器，使得当所述管柱段升降机将管柱段沿着所述塔向上提升时，所述止动器提供用于所述管柱段的抵接部并且承受所述管柱段的很大比例的重量。
4.一种管敷设船，包括从所述船向上延伸的管敷设塔，所述塔包括：
-悬挂夹具组件，所述悬挂夹具组件设置在所述塔的下部区域，从而夹紧已经从所述船部署的管线；
-行进式夹具，所述行进式夹具具有用于敷设管线的沿着所述塔的长度的行进路径；
-第一下部部段，所述第一下部部段从近端向上延伸至在所述船的主甲板上方的远端；以及
-第二上部部段，所述第二上部部段从所述第一下部部段向上延伸并且具有所述下部部段的长度的至少三分之一的长度；
其中，所述行进式夹具的行进路径限于所述塔的所述下部部段，并且
其中，所述塔包括设置在所述塔的所述上部部段上的三个对直夹具。
5.根据权利要求4所述的船，其中，所述塔包括另外的夹具，所述另外的夹具设置在所述行进式夹具的所述行进路径上方，所述另外的夹具设置在所述塔的所述上部部段上。
6.根据权利要求4或5所述的船，其中，所述对直夹具中的一个为摩擦夹具。
7.根据权利要求4或5所述的船，其中，在所述塔的所述下部部段上设置有附加的第一夹具。
8.根据权利要求7所述的船，其中，在所述塔的所述下部部段上设置有附加的第二夹具。
9.根据权利要求4或5所述的船，其中，所述悬挂夹具组件为固定的夹具组件，所述固定的夹具组件包括：
-摩擦夹具；以及
-卡环夹具。
10.一种管敷设船，包括用于从船对管线进行S型敷设的管敷设设备，其中，所述船还包括用于从所述船对管线进行J型敷设的管敷设塔，所述管敷设塔在所述S型敷设的管敷设路径的上游部和下游部之间定位在沿着所述船的长度的中途，其中，所述管敷设塔以相对于所述船的主甲板近似90度的固定角度向上延伸。
11.一种管敷设船，包括用于从船对管线进行S型敷设的管敷设设备，其中，所述船还包括用于从所述船对管线进行J型敷设的管敷设塔，所述管敷设塔在所述S型敷设的管敷设路径的上游部和下游部之间定位在沿着所述船的长度的中途，其中，所述管敷设塔定位至所述船的中心线的一侧。
12.根据权利要求10或11所述的船，其中，所述船的船体包括开口，所述开口用以允许来自所述管敷设塔的管线通过船井进入水中。
13.根据权利要求10或11所述的船，其中，所述管敷设船为单体船。
14.根据权利要求10或11所述的船，其中，所述管敷设塔定位在所述船的长度的中间三分之一部分中。
15.根据权利要求10或11所述的船，其中，所述管敷设船包括丢弃回收系统，其中，所述丢弃回收系统能够用于所述S型敷设设备和所述J型敷设塔两者。
16.一种敷设管线的方法，包括：
-从根据权利要求10或权利要求11所述的船对所述管线的一部分进行S型敷设；以及
-从所述船上的管敷设塔对所述管线的另一部分进行J型敷设。
17.一种根据权利要求1或2所述的管敷设船，其中，所述管柱段升降机的第一端部沿着所述塔进一步向上运动所述管柱段长度的至少一半的距离。
18.根据权利要求17所述的管敷设船，其中，所述管柱段升降机的第一端部沿着所述塔进一步向上运动近似为所述管柱段的长度的距离。
19.一种根据权利要求3所述的管敷设船，其中，所述管柱段升降机的第一端部沿着所述塔进一步向上运动所述管柱段长度的至少一半的距离。
20.根据权利要求19所述的管敷设船，其中，所述管柱段升降机的第一端部沿着所述塔进一步向上运动近似为所述管柱段的长度的距离。
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