CN107635867B - 用于将系泊绳连接至浮动结构的系泊绳连接器组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于将系泊绳(2)连接至浮动结构(3)的系泊绳连接器组件(1)，该组件包括：‑可连接至浮动结构的管状壳体(4)，该管状壳体(4)具有下壳体端(5)和带有内圆周(7)的上壳体端(6)；沿着连接器轴(X)延伸的连接器本体(8)，连接器本体(8)具有上连接器本体端(9)和连接至系泊绳的下连接器本体端(10)；‑可旋转地布置在连接器本体上的、可围绕连接器本体和连接器轴(X)自由地旋转的引导体(11)，引导体(11)包括在引导体外表面上的第一旋转装置(12)以及在上引导体端处具有外圆周(14)的引导部分(13)；以及布置在管状壳体的内表面上的、布置成用于接合第一旋转装置的第二旋转装置(15)。
Description
技术领域
本发明涉及将系泊绳连接至诸如船舶的浮动结构的系泊绳连接器组件，具体地，浮动结构为具有内部转塔系泊系统或外部转塔系泊系统的近海船舶，以及涉及包括一个或多个这种连接器组件的浮动结构，以及用于将系泊绳连接至浮动结构的方法。
背景技术
这种系泊绳连接器组件从例如US 8.683.935 B2、EP 2.414.217 Al或等同的专利公开文件WO 2010/112603 Al、EP 2.154.059 Al、WO 2013/124717 Al、US 6.409.428 B1或WO 2006/041904 Al中已知。
WO 2010/112603 Al描述了一种系泊柱连接器，该系泊柱连接器用于与从海底向上延伸的系泊柱一起使用，以将浮动结构连接至海底。系泊柱的断开和连接通过将在系泊柱方向上延伸的连接器本体拉入和拉出来完成。连接器本体接纳在壳体中，该壳体固定至待系泊的结构。闩锁机构设置有位于连接器的本体与壳体之间的引导装置和定向销，以向连接器本体和壳体提供相对于彼此的合适定向，从而建立连接。
WO 2010/112603 Al的系泊柱连接器的缺点在于，在连接期间，系泊柱在闩锁机构上施加所谓的“恢复力矩”，从而防碍连接操作，具体地，防碍连接器本体与壳体的合适的旋转对准。另外，在连接之后，系泊柱中可存在剩余转矩，这导致系泊柱和/或系泊绳连接器组件的使用寿命较短。
因而，本发明的目的是提供一种系泊绳连接器组件，在该系泊绳连接器组件中，消除了或至少最小化恢复力矩对连接过程的影响。
本发明的另一目的在于提供一种系泊绳连接器组件，其中，改进了系泊绳的使用寿命。
发明内容
对此，根据本发明，提供了一种用于将系泊绳连接至浮动结构的系泊绳连接器组件，该组件包括：
-可连接至浮动结构的管状壳体，该管状壳体具有下壳体端和带有内圆周的上壳体端，
-沿着连接器轴延伸的连接器本体，连接器本体具有上连接器本体端和连接至系泊绳的下连接器本体端，
-可旋转地布置在连接器本体上以能够围绕连接器本体和连接器轴自由旋转的引导体，该引导体包括在引导体的外表面上的第一旋转装置以及在上引导体端处具有外圆周的引导部分，
-布置在管状壳体的内表面上的、布置成用于接合第一旋转装置的第二旋转装置，其中，在第一断开状态，第一旋转装置和第二旋转装置脱离接合，并且内圆周和外圆周配置成允许引导部分的外圆周在浮动结构的方向上沿着连接器轴移动穿过内圆周，从而进入第二断开状态；在第二断开状态，引导部分的外圆周在浮动结构的方向上沿着连接器轴移动穿过内圆周，以及第一旋转装置和第二旋转装置彼此接合并配置成：当在引导体上施加轴向力时，使得引导体围绕连接器轴相对于管状壳体和连接器本体旋转，从而进入连接状态；在连接状态，第一旋转装置和第二旋转装置配置成相对于彼此锁定，以及内圆周和外圆周配置成防止引导部分的外圆周在远离浮动结构的方向上沿着连接器轴移动穿过内圆周。
由于第一旋转装置通常为凸轮形式，包括于引导体，能够围绕连接器本体并且因而围绕系泊绳(或绳、柱等)自由旋转，因此会防止将施加在系泊绳上的任何扭矩传递至系泊绳连接器组件，具体地，防止将施加在系泊绳上的任何扭矩传递到系泊绳连接器组件的管状壳体。同时，抵消系泊绳围绕连接器轴的扭转，使得链式连接具有较长的使用寿命。另外，防止系泊绳上的“恢复力矩”干扰连接过程，即，防止引起第一旋转装置相对于第二旋转装置的不希望的旋转。
在该专利申请的上下文中，“上端”和“下端”分别用于指示引导体/连接器本体/系泊绳等的端部，“上端”和“下端”分别面向浮动结构和海底。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，内圆周包括径向向内延伸的突出部，以及外圆周包括径向向外延伸的突出部，其中，在第一断开状态，向内延伸的突出部和向外延伸的突出部配置成沿着连接器轴未对准，以在当在浮动结构的方向上将轴向力施加在引导体上时，允许向外延伸的突出部沿着连接器轴移动穿过向内延伸的突出部，从而进入第二断开状态；以及在连接状态，向内延伸的突出部和向外延伸的突出部配置成沿着连接器轴对齐，以在当在远离浮动结构的方向上将轴向力施加在引导体上时，防止向外延伸的突出部沿着连接器轴移动穿过向内延伸的突出部。因而，向内延伸的突出部和向外延伸的突出部方便地用于在引导体与壳体之间传递轴向力，以将浮动结构系泊至海底。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，向内延伸的突出部和/或向外延伸的突出部分别在沿着内圆周、外圆周的圆周方向上均匀地间隔开，以允许在连接状态均匀地将力从向内延伸的突出部分布至向外延伸的突出部以及从向外延伸的突出部分布至向内延伸的突出部。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，向内延伸的突出部和/或向外延伸的突出部的数量为4至8个，优选为6个。因而，可实现精确引导，以引导径向向外的突出部朝向浮动结构流畅地穿过径向向内延伸的突出部。上述数量也证明为是最优的，以在突出部之间产生足够大的有效接触表面，从而吸收轴向力。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，第一旋转装置包括向外突出的锯齿形图案，以及第二旋转装置包括布置成用于接合锯齿形图案的一个或多个向内突出的定向销，其中，在第二断开状态，锯齿形图案配置成当在引导体上施加轴向力时，允许定向销沿着连接器轴移动到锯齿形图案中以及从锯齿形图案中移出，并且允许定向销沿着锯齿形图案围绕连接器轴旋转；以及在连接状态，锯齿形图案配置成锁定定向销，从而防止定向销沿着锯齿形图案以及沿着连接器轴旋转。锯齿形图案和定向销的这种组合从现有技术基本已知，诸如，美国专利公开文件8.683.935B2。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，定向销在圆周方向上沿着管状壳体均匀地间隔开，以防止定向销中的一个与其它定向销相比承受不对称的负载。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，定向销包括一个或多个径向相对的定向销的两个组，以进一步协助提供壳体相对于引导体的合适的、对称的旋转。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，每个相对的定向销的组包括沿着连接器轴间隔开的两个定向销，其中，下定位销布置为移动到锯齿形图案中并锁定在锯齿形图案中。上定向销可用于提供例如沿着壳体的内表面的附加引导。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，上壳体端设置有径向向外突出的凸缘，以用于引导部分在连接状态位于凸缘上。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，下壳体端设置有锥形凸缘，以有助于引导体和连接器本体在浮动结构的方向上进入到管状壳体中。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，下引导体端设置有接触管状壳体的径向支承体，以向管状壳体传递径向系泊绳力，具体地在连接状态。
实施方式涉及上述系泊绳连接器组件，其中，枢转布置部布置在下连接器本体端处，连接至系泊绳，枢转布置部允许系泊绳围绕垂直于所述连接器轴的第一旋转轴相对于下连接器本体端的第一相对旋转，以及系泊绳围绕垂直于连接器轴和第一旋转轴的第二旋转轴的第二相对旋转。因而，由于该枢转配置，所以防止系泊绳的相应的旋转运动转化为由系泊绳连接器组件以其它方式吸收的力矩。
本发明的另一方面涉及浮动结构，该浮动结构包括上述连接器组件中的一个或多个。
具体地，提供上述浮动结构，其中，一个或多个连接器组件连接至浮标系泊系统的链台，诸如内部转塔系泊系统或外部转塔系泊系统。
本发明的另一方面涉及用于使用上述系泊绳连接器组件将系泊绳连接至浮动结构的方法，该方法包括以下步骤：
使用连接至连接器本体的上端的拉入绳，在轴向方向上朝向浮动结构通过管状壳体(4)牵拉连接器本体和引导体，从而进入第二断开状态，其中，第一旋转装置接合第二旋转装置，以及引导部分的外圆周移动穿过内圆周；以及
使用拉入绳在引导体上施加轴向力，以使得第一旋转装置和第二旋转装置相对彼此旋转，直至第一旋转装置和第二旋转装置相对于彼此锁定，以及内圆周和外圆周防止引导部分的外圆周在远离浮动结构的方向上沿着连接器轴移动穿过内圆周。
附图说明
通过非限制性示例的方式，参照附图来详细描述根据本发明的系泊绳连接器组件的实施方式。在附图中：
图1示出引导体的示意性立体图；
图2示出管状壳体的示意性立体图；
图3示出处于第一断开状态的系泊绳连接器组件；
图4示出处于第二断开状态的系泊绳连接器组件；以及
图5示出处于连接状态的系泊绳连接器组件。
具体实施方式
以下将结合图1至图5进行讨论。根据本发明，图4和图5示出了组装的系泊绳连接器组件1，该组装的系泊绳连接器组件1用于将链2形式的系泊绳2连接至浮动结构3(如图1和图3中所示)。链2还可以是系泊柱、钢丝、复合绳等。在组装状态下，组件1包括连接至浮动结构3的管状壳体4(请参见图2)，该管状壳体4具有下壳体端5和带有内圆周7的上壳体端6。组件1还包括例如杆形式的连接器本体8，连接器本体8沿着连接器轴X延伸，具有上连接器本体端9和连接至系泊绳2的下连接器本体端10。另外，引导体11设置成旋转地布置在连接器本体8上，从而能够围绕连接器本体8和连接器轴X旋转。该特征对于在连接期间和连接之后防止不希望的链转矩非常重要。第一旋转装置12设置在引导体11的外表面上，并且引导体11包括引导部分13，该引导部分13具有在上引导体端处的外圆周14。如图4和图5所示，第二旋转装置15布置在管状壳体4的内表面上，布置成用于接合第一旋转装置12。
在第一断开状态，如图3所示，第一旋转装置12和第二旋转装置15分离，以及内圆周7和外圆周14配置成允许引导部分13的外圆周14在浮动结构3的方向上沿着连接器轴X移动穿过内圆周7，从而进入如图4所示的第二断开状态。在第二断开状态，引导部分13的外圆周14在浮动结构3的方向上沿着连接器轴X移动穿过内圆周7，以及第一旋转装置12和第二旋转装置15彼此接合并配置成：当具体地通过诸如链的拉入绳27在引导体11上施加轴向力时，使得引导体11围绕连接器轴X(并且有效地，围绕连接器本体8)相对于管状壳体4旋转，从而进入到如图5所示的连接状态。在连接状态，第一旋转装置12和第二旋转装置15配置成相对于彼此锁定，以及内圆周7和外圆周15配置成防止引导部分13的外圆周15在远离浮动结构3(即，朝向海底)的方向上沿着连接器轴X移动穿过内圆周7。
如图1所示，内圆周7包括径向向内延伸的突出部16，以及外圆周14包括径向向外延伸的突出部17。其中，在第一断开状态，向内延伸的突出部16和向外延伸的突出部17配置成沿着连接器轴X未对准，以在当在浮动结构3的方向上将轴向力施加于引导体11上时，允许向外延伸的突出部17沿着连接器轴X移动穿过向内延伸的突出部16，从而进入第二断开状态(通过分别匹配在径向相邻的突出部16与突出部17之间限定的凹口)。在连接状态，向内延伸的突出部16和向外延伸的突出部17配置成沿着连接器轴X对齐，以在当在远离浮动结构3的方向上将轴向力施加在引导体11上时，防止向外延伸的突出部17沿着连接器轴X移动穿过向内延伸的突出部16(即，向内突出部16和向外突出部17邻接)。向内延伸的突出部16和/或向外延伸的突出部17在分别沿内圆周7、外圆周14的圆周方向均匀地间隔开。如图所示，向内延伸的突出部16和/或向外延伸的突出部17的数量可以是4至8个，优选为6个。第一旋转装置12包括向外突出的锯齿形图案18，以及第二旋转装置15包括布置成用于接合锯齿形图案18的一个或多个向内突出的定向销19。定向销19通过锯齿形图案18的上部区域中的适当的竖直入口“进入”锯齿形图案18。在第二断开状态，锯齿形图案18配置成：当在引导体11上施加轴向力时，允许定向销19沿着连接器轴X移动到锯齿形图案18中以及从锯齿形图案18中移出，并且允许定向销19沿着锯齿形图案18围绕连接器轴X旋转。在连接状态，锯齿形图案18配置成锁定定向销19，从而防止定向销19沿着锯齿形图案18以及沿着连接器轴X旋转。定向销19在圆周方向上沿着管状壳体4均匀地间隔开。定向销19包括一个或多个径向相对的定向销19的两个组20、组21。每个相对的定向销19的组20、组21均包括沿着连接器轴X间隔开的两个定向销19。下定向销22布置为移动到锯齿形图案18中，并且锁定在锯齿形图案18中。上壳体端6设置有径向向外突出的凸缘23。下壳体端5设置有锥形凸缘24，以有助于引导体11和连接器本体8在浮动结构3的方向上进入到管状壳体4中。下引导体端设置有接触管状壳体4的蝶形径向支承体25，以向管状壳体4传递径向系泊绳3的力。
枢转布置部26布置在下连接器本体端10处，连接至系泊绳3。枢转布置部26允许系泊绳3围绕垂直于连接器轴X的第一旋转轴Y相对于下连接器本体端10的第一相对旋转，以及系泊绳3围绕垂直于连接器轴X和第一旋转轴Y的第二旋转轴Z的第二相对旋转。
关联的浮动结构3可包括上述连接器组件1中的一个或多个，例如连接至浮标系泊系统的链台。
为了提供壳体4(以及因而浮动结构3)与引导体11之间的连接，可执行以下步骤：将拉入绳27连接至连接器本体11的上端9，以在轴向方向上通过管状壳体4朝向浮动结构3牵拉连接器本体8和引导体11，从而进入第二断开状态，其中，第一旋转装置12接合第二旋转装置15，以及引导部分13的外圆周14移动穿过内圆周7。然后，使用拉入绳27在引导体11上施加轴向力，以使得第一旋转装置12和第二旋转装置15相对彼此旋转，直至第一旋转装置12和第二旋转装置15相对于彼此锁定，以及内圆周7和外圆周14防止引导部分13的外圆周14在远离浮动结构3方向上，即在朝向海底的方向上沿着连接器轴X移动穿过内圆周7。
因而，已参照上面讨论的实施方式描述了本发明。应当认识到的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，实施方式易受本领域技术人员公知的各种修改和替代形式影响。因此，尽管描述了具体实施方式，但是这些实施方式仅为示例，且不对本发明的范围构成限制。
附图标记的说明
1.系泊绳连接器组件
2.系泊绳(链)
3.浮动结构
4.管状壳体
5.下壳体端
6.上壳体端
7.上壳体端的内圆周
8.连接器本体
9.上连接器本体端
10.下连接器本体端
11.引导体
12.第一旋转装置
13.引导部分
14.上引导体端的外圆周
15.第二旋转装置
16.径向向内延伸的突出部
17.径向向外延伸的突出部
18.锯齿形图案
19.定向销
20.第一组定向销
21.第二组定向销
22.下定向销
23.径向向外突出的凸缘
24.下壳体端处的锥形凸缘
25.径向支承体
26.枢转布置部
27.拉入绳
X＝连接器轴
Y＝垂直于X的旋转轴
Z＝垂直于Y和Z的旋转轴
Claims (16)
1.用于将系泊绳(2)连接至浮动结构(3)的系泊绳连接器组件(1)，包括：
-管状壳体(4)，可连接至所述浮动结构，具有下壳体端(5)和带有内圆周(7)的上壳体端(6)其中，所述内圆周包括径向向内延伸的突出部(16)；
-连接器本体(8)，沿着连接器轴(X)延伸，具有上连接器本体端(9)和连接至所述系泊绳的下连接器本体端(10)；
-引导体(11)，可旋转地布置在所述连接器本体上，以能够围绕所述连接器本体和所述连接器轴(X)自由旋转，所述引导体(11)包括位于所述引导体的外表面上的第一旋转装置(12)以及在上引导体端处具有外圆周(14)的引导部分(13)，其中所述外圆周包括径向向外延伸的突出部(17)，所述径向向外延伸的突出部与所述第一旋转装置间隔开；-第二旋转装置，布置在所述管状壳体(4)的内表面上，并且在所述径向向内延伸的突出部(16)与所述下壳体端(5)之间布置成用于接合所述第一旋转装置(12)，其中，在第一断开状态中，所述径向向内延伸的突出部和所述径向向外延伸的突出部配置成沿着所述连接器轴(X)未对准，以在当在所述浮动结构的方向上将轴向力施加在所述引导体(11)上时，允许所述径向向外延伸的突出部(17)沿着所述连接器轴(X)移动穿过所述径向向内延伸的突出部(16)，从而进入所述第二断开状态，并且其中，在所述第一断开状态中，所述第一旋转装置(12)和所述第二旋转装置脱离接合，并且所述内圆周和所述外圆周配置成允许所述引导部分(13)的所述外圆周在所述浮动结构的方向上沿着所述连接器轴(X)移动穿过所述内圆周，从而进入所述第二断开状态，
在所述第二断开状态，在上引导体端处的、所述引导部分(13)的所述外圆周(14)在所述浮动结构的方向上沿着所述连接器轴(X)移动穿过所述上壳体端(6)的所述内圆周(7)，以及所述第一旋转装置(12)和所述第二旋转装置彼此接合并配置成：当在所述引导体(11)上施加轴向力时，使得所述引导体(11)围绕所述连接器轴(X)相对于所述管状壳体(4)和所述连接器本体(8)旋转，从而进入连接状态，在所述连接状态，所述第一旋转装置(12)和所述第二旋转装置配置成相对于彼此锁定，以及所述内圆周和所述外圆周配置成防止所述引导部分(13)的所述外圆周在远离所述浮动结构的方向上沿着所述连接器轴(X)移动穿过所述内圆周，
其中，在所述连接状态中，所述径向向内延伸的突出部和所述径向向外延伸的突出部配置成沿着所述连接器轴(X)对齐，以在当在远离所述浮动结构的方向上将轴向力施加在所述引导体(11)上时，防止所述径向向外延伸的突出部(17)沿着所述连接器轴(X)移动穿过所述径向向内延伸的突出部(16)。
2.根据权利要求1所述的系泊绳连接器组件，其中，所述径向向内延伸的突出部和/或所述径向向外延伸的突出部在分别沿着所述内圆周、所述外圆周的圆周方向上均匀地间隔开。
3.根据权利要求1所述的系泊绳连接器组件，其中，所述径向向内延伸的突出部和/或所述径向向外延伸的突出部的数量为4至8个。
4.根据权利要求1所述的系泊绳连接器组件，其中，所述第一旋转装置包括向外突出的锯齿形图案(18)，以及所述第二旋转装置包括布置成用于接合所述锯齿形图案的一个或多个向内突出的定向销(19)，其中，
在所述第二断开状态，所述锯齿形图案配置成：当在所述引导体上施加轴向力时，允许所述定向销沿着所述连接器轴(X)移动到所述锯齿形图案中以及从所述锯齿形图案中移出，并且允许所述定向销沿着所述锯齿形图案围绕所述连接器轴(X)旋转，以及
在所述连接状态，所述锯齿形图案配置成锁定所述定向销，从而防止所述定向销沿着所述锯齿形图案以及沿着所述连接器轴(X)旋转。
5.根据权利要求4所述的系泊绳连接器组件，其中，所述定向销在圆周方向上沿着所述管状壳体均匀地间隔开。
6.根据权利要求5所述的系泊绳连接器组件，其中，所述定向销包括一个或多个径向相对的定向销的两个组。
7.根据权利要求6所述的系泊绳连接器组件，其中，每个相对的定向销的组包括沿着所述连接器轴(X)间隔开的两个定向销，其中，下定位销(22)布置为移动到所述锯齿形图案中并锁定在所述锯齿形图案中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系泊绳连接器组件，其中，所述上壳体端设置有径向向外突出的凸缘(23)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的系泊绳连接器组件，其中，所述下壳体端设置有锥形凸缘(24)，以有助于所述引导体和连接器本体在所述浮动结构的方向上进入到所述管状壳体中。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的系泊绳连接器组件，其中，下引导体端设置有接触所述管状壳体的径向支承体(25)，以向所述管状壳体传递径向系泊绳力。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的系泊绳连接器组件，其中，枢转布置部(26)布置在所述下连接器本体端处，连接至所述系泊绳，所述枢转布置部允许所述系泊绳围绕垂直于所述连接器轴(X)的第一旋转轴(Y)相对于所述下连接器本体端的第一相对旋转，以及所述系泊绳围绕垂直于所述连接器轴(X)和所述第一旋转轴(Y)的第二旋转轴(Z)的第二相对旋转。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的系泊绳连接器组件，其中，所述第一旋转装置设置成凸轮的形式。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的系泊绳连接器组件，其中，在所述连接状态，所述连接器本体能够围绕所述连接器轴相对于所述管状壳体旋转。
14.浮动结构(3)，包括一个或多个根据权利要求1至7中任一项所述的系泊绳连接器组件(1)。
15.根据权利要求14所述的浮动结构，其中，所述一个或多个系泊绳连接器组件连接至浮标系泊系统的链台。
16.用于使用根据权利要求1至13中任一项所述的系泊绳连接器组件(1)将系泊绳(2)连接至浮动结构(3)的方法，包括以下步骤：
-使用连接至所述连接器本体(8)的上端的拉入绳(27)，以在轴向方向上朝向所述浮动结构牵拉所述连接器本体(8)和所述引导体(11)通过所述管状壳体(4)，从而进入到所述第二断开状态，其中，所述第一旋转装置(12)接合所述第二旋转装置，并且所述引导部分(13)的所述外圆周移动穿过所述内圆周；以及
-使用所述拉入绳(27)在所述引导体(11)上施加轴向力，以使得所述第一旋转装置(12)和所述第二旋转装置相对彼此旋转，直到所述第一旋转装置(12)和所述第二旋转装置相对于彼此锁定，并且所述内圆周和所述外圆周防止所述引导部分(13)的所述外圆周在远离所述浮动结构的方向上沿着所述连接器轴(X)移动穿过所述内圆周。
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