CN107074325B - 用于船舶的系泊组件的下部轴承 - Google Patents

Abstract

一种用于船舶的系泊组件，包括：月池，该月池有壳体；转塔，该转塔位于所述月池中，并通过上部轴承组件和下部轴承组件而安装于其中，以便旋转；系泊索缆，该系泊索缆附接在转塔的下部部分上。下部轴承组件包括：刚性内部轴承环，该刚性内部轴承环附接在转塔的所述下部部分上；外部轴承环，该外部轴承环附接在月池的壳体上；多个沿周向间隔开的轴承块体，这些轴承块体位于内部轴承环和外部轴承环之间。安装装置用于保持轴承块体的相对于外部轴承环的基本固定位置。该安装装置用于允许轴承块体执行相对于外部轴承环的调整运动，以便采取一位置，在该位置中，在轴承块体和外部轴承环之间产生负载传递，而在外部轴承环内的应力集中最小，且较大部分的负载传递直接在轴承块体和外部轴承环之间产生，而并不通过安装装置。

Description

用于船舶的系泊组件的下部轴承

本发明涉及一种用于船舶的系泊组件，它包括：在所述船舶中的月池，该月池有壳体；转塔，该转塔位于所述月池中，并通过上部轴承组件和下部轴承组件而安装于其中，以便环绕转塔旋转轴线相对于所述月池旋转；以及系泊索缆，该系泊索缆附接在转塔的下部部分上，其中，下部轴承组件包括：刚性内部轴承环，该刚性内部轴承环附接在转塔的所述下部部分上；外部轴承环，该外部轴承环附接在月池的壳体上；多个沿周向间隔开的轴承块体，这些轴承块体位于内部轴承环和外部轴承环之间，用于保证在内部和外部轴承环之间的负载传递；以及安装装置，该安装装置与所述轴承块体配合，用于相对于外部轴承环而保持轴承块体的基本固定位置。

除了系泊索缆(该系泊索缆例如可以包括系泊链)之外，立管(例如用于油或天然气)以及其它设备(例如钻井设备)也可以附接在转塔的下部部分上。转塔使得船舶能够响应变化的外部条件(例如风、波浪和水流)而旋转(风向标)，而不会使系泊索缆和立管脱开。通常，上部轴承(有时也称为主轴承)传递大部分竖直力(该竖直力的主要部分是重力和加速力，由于转塔、系泊索缆和立管的重量而产生)。下部轴承主要负责在转塔和船舶之间传递径向负载(该径向负载的主要部分是系泊和立管负载)。

系泊组件的轴承块体由于提供了安装装置而相对于外部轴承环有基本静止的位置。在现有技术的系泊组件中，轴承块体容纳或固定在安装件中，该安装件附接在外部轴承环上，这样，在内部轴承环和外部轴承环之间的相应轴承力主要通过这些安装件来传递。不过，这可能导致不利的情况，其中，应力集中在外部轴承环的、这些安装件附接于其上的位置处。

本发明的目的是提供一种上述类型的改进的系泊组件。

根据本发明，系泊组件的特征在于：安装装置设计成用于允许轴承块体执行相对于外部轴承环的调整运动，以便采取一位置，在该位置中，在轴承块体和外部轴承环之间产生负载传递，而在外部轴承环内的应力集中最小，且较大部分的负载传递直接在轴承块体和外部轴承环之间产生，而并不被引导通过安装装置。

将轴承块体安装在外部轴承环上的现有技术方式导致轴承块体与外部轴承环的相对静止连接，而根据本发明的、将轴承块体附接在外部轴承环上的方式产生了更动态的连接，这使得轴承块体能够相对于外部轴承环而校正(调整)它的位置，这样，能够产生负载传递，且没有在外部轴承环中的不合适的应力集中。而且，安装装置对于负载传递并不起到较大作用，这时该负载传递直接在内部和外部轴承环之间进行，这也有助于减少在外部轴承环中的应力集中。通过本发明获得的其它优点可以涉及减少焊接和机械加工，避免凹穴机械加工，并减少了在制造中的干船坞时间，同时保持可检查性和可替换性。

在根据本发明的系泊组件的一个实施例中，各轴承块体有外部面，该外部面直接与外部轴承环的内部面接合，且轴承块体至少在一侧与外部轴承环有枢转连接。该枢转连接允许调整运动，而在轴承块体的所述外部面和外部轴承环的内部面之间的直接接合能够获得直接的负载传递。

具体地说，在这样的实施例中，所述枢转连接可以包括枢转部件，该枢转部件的第一端与轴承块体的所述一侧连接，相对的第二端与附接在外部轴承环上的枢轴可枢转地连接。枢转部件可以以多种不同方式来实施，例如杆或板。

在系泊组件的另一实施例中，所述枢转连接包括柔性部件，该柔性部件的第一端与轴承块体的所述一侧连接，相对的第二端附接在外部轴承环上。

在这样的实施例中，柔性部件确定了枢转连接，而并不提供实际的枢轴。通常，柔性部件与轴承块体的连接以及与外部轴承环的连接将是刚性的(可以直接或间接地进行)。柔性部件的柔性确定了“枢转”。

可以设想，柔性部件是柔性板。例如，柔性板可以由弹簧钢材料、橡胶材料、合成材料或者具有天然弹性的材料(例如具有有限厚度的钢)来制造。

在一个实施例中，柔性部件的所述相对的第二端附接在外伸架上，该外伸架从外部轴承环向内凸出。这提供了柔性部件与外部轴承环的间接连接，这可以允许很容易地安装和拆卸。

在系泊组件的特定实施例中，轴承块体的与外部轴承环有枢转连接的所述一侧是轴承块体的上侧。因此，轴承块体从枢转连接向下延伸，这增加了轴承块体的位置的稳定性。

不过，也可以是这样：轴承块体的两个相对侧有与外部轴承环的枢转连接。这种实施例也导致轴承块体的非常稳定位置，但是通常使得轴承块体的安装或拆卸的处理(例如用于维护)更复杂。通常，在这样的实施例中，枢转连接也将允许一些平移，用于能够进行合适的调整运动。

根据不同实施例，所述两个相对侧可以是朝向周向方向的侧(具有的优点是更容易安装和拆卸，因为很容易从月池内和从下部轴承组件上方接近两侧，但是该实施例可能与希望使得相邻轴承块体沿周向方向彼此靠近相矛盾)，或者可以是朝向上和朝向下的侧(使得相邻轴承块体能够定位成彼此靠近，但是通常使得安装和拆卸更复杂)。

当安装装置(例如枢转连接)可调节时，轴承块体的位置可以在安装过程中尽可能地调节，以使得所需的调整运动(如由安装装置所允许的那样)可以减至最小。

在根据本发明的系泊组件的一个实施例中，轴承块体有与内部轴承环的外表面接合的内表面以及与外部轴承环的内表面接合的外表面，其中，在轴承块体的内表面和内部轴承环的外表面之间的摩擦系数小于在轴承块体的外表面和外部轴承环的内表面之间的摩擦系数。

因此能够保证，在转塔在月池中旋转的过程中，在轴承块体试图相对于外部轴承环滑动(这将导致在安装装置上的负载)之前，将在轴承块体和内部轴承环之间产生滑动(其中，摩擦力最低)。因此，防止周向负载作用在安装装置上，或者至少将周向负载减至最小。

优选是，内部轴承环至少有用于接触轴承块体的外表面，该外表面由耐腐蚀的硬材料来制造，例如具有

覆层的钢(或类似材料)，从而导致摩擦系数较低。但是其它部件的其它表面也可以以类似方式来实现。

在一个实施例中，轴承块体有分别用于与内部和外部轴承环接触的内表面和外表面，且至少外表面由具有相对较低E模量的材料(例如合成材料)来制造。轴承块体的内表面和外表面都能够由这样的材料来制造。

尽管轴承块体可以完全由这种材料来制造，但是在另一实施例中，轴承块体有金属芯，优选是钢芯。

在根据本发明的系泊组件的特定实施例中，转塔为柔性的，以便相对于转塔旋转轴线而弯曲，且与外部轴承环连接的壳体部分为柔性的，以便允许外部轴承环相对于月池而运动，而外部轴承环自身为柔性的。

转塔的柔性导致这样的情况，其中，径向力主要将由下部轴承来传递(因此，形成的较大力矩并不或几乎不传递给上部轴承，该较大力矩通常将需要增加该上部轴承的尺寸-因此非常重)。转塔自身和周围/支承结构也能够由更低的总重量来构成。外部轴承环相对于月池的允许的运动(因此相对于船舶的运动)与外部轴承环的相对较大柔性一起允许船舶由于变形而成椭圆(例如，在本领域中称为“翘曲”和“凹变”)。由于根据本发明的轴承块体能够调整运动，因此，外部轴承环产生的变形不会对轴承块体能够在内部和外部轴承环之间有效传递负载的能力产生不利影响。外部轴承环的柔性还改进了与轴承块体的正确接合。

转塔在它的下部部分处可以包括刚性柱形板，系泊索缆附接在该刚性柱形板上，且在该刚性柱形板的外周处提供有内部轴承环或形成为内部轴承环。

这样的下部板(在相应领域中，该下部板也称为链平台)提供了用于内部轴承环的非常稳定的刚性的形状。

在优选实施例中，在外部轴承环和轴承块体之间的接合更弹性，并提供了比在内部轴承环和轴承块体之间的接合更高的摩擦系数。

下面将参考附图介绍本发明，附图中：

图1示意表示了现有技术的系泊组件的剖视图；

图2表示了根据本发明第一实施例的系泊组件的一部分的径向剖视图；

图3是根据图2中的III的视图；

图4表示了安装轴承块体的方式；

图5-8示意地局部地表示了根据本发明的可选实施例。

在图1中，示意表示了本发明类型的、用于船舶的系泊组件的基本结构。这种系泊结构包括在船舶2中的月池1，该月池1有壳体3。在实际实施例中，这样的月池1例如可以有在5和25米之间的直径。转塔4定位在所述月池1内。转塔4在它的上部部分处包括转台5(或类似结构)，该转台与上部主轴承组件6配合，这样，转塔4能够相对于所述月池1(和船舶2)环绕转塔旋转轴线7旋转。

如自身已知的那样，转台5(或在转塔的上部部分处的其它结构)可以承载其它元件，例如旋转接头、提升设备等。上部主轴承组件6通常将承载由转塔4和与其连接并由其承载的部件的大部分重量和产生的轴向(竖直)力。

下部轴承组件8设置于转塔4的下部部分处，该下部轴承组件8通常将在转塔4和月池1的壳体3(船舶2)之间传递径向负载(主要来自于系泊和立管)。转塔4能够有一定柔性，以便相对于转塔旋转轴线7而弯曲。

而且，系泊索缆9(例如链)附接在转塔4的下部部分或链平台10上(并延伸至系泊点，例如在海底)。所述链平台10通常也将支承立管11，油或天然气通过该立管而传递给船舶2或从该船舶2传送。当然，这样的立管11将向上沿转塔4朝着上部设备(例如上述旋转接头)进一步延伸，但是这并没有在图中表示，因为它是本领域已知的，且与理解本发明并不相关。还有，其它设备(例如钻井设备)也可以由链平台10来支承。

下部轴承组件8基本上包括：刚性内部轴承环12，该内部轴承环12附接在链平台10上；外部轴承环13，该外部轴承环13附接在月池1的壳体3上；以及多个沿周向间隔开的轴承块体14，这些轴承块体14位于内部和外部轴承环12、13之间，用于保证在内部和外部轴承环之间的负载传递。内部轴承环12可以至少有用于接触轴承块体14的外表面，该外表面由耐腐蚀的硬材料来制造，例如具有

覆层的钢(或类似材料)，从而导致较低的摩擦系数。

由于特定的构造措施(例如，在船舶结构16中的切口15紧邻外部轴承环13)，壳体3的、与外部轴承环13连接的部分3’是柔性的，用于允许外部轴承环13相对于月池1进行有限运动。而且，外部轴承环13自身为柔性的，用于允许它采取非圆形形状。

安装装置在图1中未示出，但是将参考后面的附图进一步介绍，该安装装置与轴承块体14配合，以便相对于外部轴承环13保持该轴承块体14的基本固定位置。这些安装装置是现有技术，但是根据本发明而具有特定设计。

在图2和3中表示了这种安装装置的第一实施例。轴承块体14在它的上侧包括板17，该板17的上端与枢轴18可枢转地连接，该枢轴18由外伸架19来支承，该外伸架19附接在外部轴承环13上并从该外部轴承环13向内凸出。因此，这些安装装置设计成允许轴承块体14相对于外部轴承环13进行调整(settling)运动，以便采取这样的位置，在该位置中，在轴承块体14和外部轴承环13之间进行负载传递(而且在外部轴承环13中有最小的应力集中)。

应当知道，尽管这种调整运动在这里是某种枢转运动的结果，但是也可以设想，这种调整运动是其它类型的运动的结果，例如平移(例如由相应的平移机构来提供)。

如由图2中清楚可见，轴承块体14设有外部面，该外部面与外部轴承环13的内部面直接接合。因此，较大部分的负载传递直接在轴承块体14和外部轴承环13之间进行，而并不通过安装装置(板17、枢轴18和外伸架19)。

应当知道，板17也可以由其它部件代替，例如杆。

轴承块体14有：内部板20(例如由合成材料或其它轴承材料来制造)，该内部板20有朝向内的表面，用于与内部轴承环12的外表面接合(如上所述，该外表面可以由耐腐蚀的硬材料来制造，例如具有

覆层的钢(或类似材料)，从而导致较低的摩擦系数)；以及外部板21(例如也由弹性材料来制造)，该外部板21有朝向外的表面，该表面与外部轴承环13的内表面接合。优选是，在内部板20的内表面和内部轴承环12的外表面之间的摩擦系数小于在外部板21的外表面和外部轴承环13的内表面之间的摩擦系数。

在图2所示的实施例中，芯22(例如由金属制造，例如钢)位于内部板20和外部板21之间。在另一实施例(未示出)中，这样的芯22可以省略。

图4表示了轴承块体14的安装方法的实例。枢轴18由两个可移动的销18’来限定。在销18’彼此相向移动的位置中(见轴承块体14’)，将轴承块体降低至两个外伸架19之间(例如使用提升机构的提升索缆23，该提升机构可以在月池1的更高高度处附接在壳体3上)。一旦降低并处于在外伸架19之间的正确位置，使销18’相互远离地移动并固定(例如由轴承块体14”的销18”所示)。

图5非常示意地表示了不同实施例，其中，在轴承块体14和外部轴承环13(或者附近的壳体部分3’)之间的可运动连接(该可运动连接允许调整)包括柔性部件24，例如柔性板，该柔性部件的第一端(这里是下端)与轴承块体14的上侧连接，该柔性部件24的相对的第二端(这里是上端)附接在外部轴承环13上(直接附接或者如这里所示通过另外的部件进行附接，例如外伸架25和壳体部分3’)。

图6和7表示了两个不同实施例，其中，轴承块体14的两个相对侧部(不仅仅是一侧部)都提供有安装装置26，用于提供与外部轴承环13的可运动连接。在图6中，所述相对侧部是朝向上和朝向下的侧部，而在图7中，所述相对侧部是朝向圆周方向的侧部。安装装置26可以有不同实施例。

最后，图8示意表示安装装置(或者可运动连接)可调节的可能性。在所示实施例中，轴承块体14附接在板17上，该板17可以绕枢轴18枢转，该枢轴18支承在外伸架19中。如由定位螺钉27示意表示，枢轴18的位置和/或方位可以变化(应当指出，这种定位设置可以沿任意方向进行，不过，本视图基本表示了沿竖直方向设置)。在枢轴18和(因此)轴承块体14已经到达所需位置之后，可以进行(半)永久性的闭紧，例如使用闭紧材料，如商标名为Chockfast

的环氧树脂。当然，轴承块体14的这种调节也可以通过安装装置的其它实施例来执行。

本发明并不局限于前面所述的实施例，它可以在由附后的权利要求确定的本发明范围内进行广泛变化。因此，尽管轴承块体介绍为由外部轴承环来承载，但是也可以设想它们由紧邻外部轴承环的壳体部分来承载。而且，尽管相对于包括月池的船舶来限定本发明，但是它的原理和范围也应用于不提供传统月池的情况(其中，船舶包括延伸部分，该延伸部分以与这种月池类似的方式起作用)。最后，应当指出，本发明还将覆盖这样的实施例，其中，内部环起作用，并提供有外部环的功能特征，如上所述，反之亦然(因此，在功能上互换)。因此，在这些实施例中，安装装置可以设计成用于允许轴承块体执行相对于内部轴承环的调整运动，以便采取一位置，在该位置中，在轴承块体和内部轴承环之间产生负载传递(且在内部轴承环内的应力集中最小)，且较大部分的负载传递直接在轴承块体和内部轴承环之间产生而并不通过安装装置。而且，在这些实施例中，在内部轴承环和轴承块体之间的接合可以更弹性，且与在外部轴承环和轴承块体之间的接合相比提供更高的摩擦系数。

Claims (19)

1.一种用于船舶的系泊组件，包括：在所述船舶中的月池，该月池有壳体；转塔，该转塔位于所述月池中，并通过上部轴承组件和下部轴承组件而安装于所述月池中，以便环绕转塔旋转轴线相对于所述月池旋转；以及系泊索缆，该系泊索缆附接在转塔的下部部分上，其中，下部轴承组件包括：刚性内部轴承环，该刚性内部轴承环附接在转塔的所述下部部分上；外部轴承环，该外部轴承环附接在月池的壳体上；多个沿周向间隔开的轴承块体，这些轴承块体位于内部轴承环和外部轴承环之间，用于在内部轴承环和外部轴承环之间传递负载，其中每个轴承块体相对于内部轴承环和外部轴承环是不可旋转的，并且每个轴承块体具有内表面和分开的、不同的、相对面向的外表面，每个轴承块体的内表面仅仅直接接合内部轴承环的外表面，每个轴承块体的外表面仅仅直接接合外部轴承环的内表面；以及安装装置，该安装装置与所述轴承块体配合，被构造成用于相对于外部轴承环而保持所述轴承块体的基本固定位置，其中该安装装置构造成用于允许轴承块体相对于外部轴承环而执行调整运动，以便采取一位置，在该位置中，在轴承块体的分开的、不同的、相对面向的外表面和外部轴承环的内表面之间产生负载传递而在外部轴承环内的应力集中最小，且较大部分的负载传递直接在轴承块体的分开的、不同的、相对面向的外表面和外部轴承环的内表面之间产生而并不通过安装装置，并且其中每个轴承块体至少在一侧部与外部轴承环进行枢转连接，其中每个轴承块体的枢轴与延伸穿过轴承块体的转塔旋转轴线的半径正交。

2.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：所述枢转连接包括枢转部件，该枢转部件的第一端与轴承块体的所述侧部连接，相对的第二端与附接在外部轴承环上的枢轴可枢转地连接。

3.根据权利要求2所述的系泊组件，其中：枢转部件是杆或板。

4.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：所述枢转连接包括一部件，该部件的第一端与轴承块体的所述侧部连接，相对的第二端不可枢转地附接在外部轴承环上，并且该部件足够柔性以允许轴承块体的调整运动。

5.根据权利要求4所述的系泊组件，其中：该部件是板。

6.根据权利要求4所述的系泊组件，其中：该部件的所述相对的第二端附接在外伸架上，该外伸架从外部轴承环向内凸出。

7.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：轴承块体的与外部轴承环枢转连接的所述侧部是轴承块体的上侧部。

8.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：轴承块体的两个相对侧部与外部轴承环进行枢转连接。

9.根据权利要求8所述的系泊组件，其中：所述两个相对侧部是朝向周向方向的侧部，或者是朝向上和朝向下的侧部。

10.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：安装装置是可调节的。

11.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：在轴承块体的内表面和内部轴承环的外表面之间的摩擦系数小于在轴承块体的外表面和外部轴承环的内表面之间的摩擦系数。

12.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：内部轴承环至少具有用于接触所述轴承块体的内表面的外表面，该外表面由耐腐蚀的材料来制造。

13.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：至少轴承块体的所述外表面由合成材料来制造。

14.根据权利要求13所述的系泊组件，其中：轴承块体的内表面和外表面由合成材料制造。

15.根据权利要求13所述的系泊组件，其中：轴承块体有金属芯。

16.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：转塔是柔性的，被构造成允许相对于转塔旋转轴线而弯曲，与外部轴承环连接的壳体部分是柔性的，被构造成允许外部轴承环相对于月池运动，其中外部轴承环是柔性的，以呈现非圆形形状。

17.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：转塔在它的下部部分处包括柱形板，系泊索缆附接在该柱形板上，且在该柱形板的外周处设有内部轴承环或成形为内部轴承环。

18.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：在外部轴承环和轴承块体之间的接合比在内部轴承环和轴承块体之间的接合更弹性，并提供了比在内部轴承环和轴承块体之间的接合更高的摩擦系数。

19.根据权利要求1所述的系泊组件，其中：内部轴承环和外部轴承环在功能上互换。

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