CN109153430A - 转塔组件 - Google Patents

Abstract

一种用于船舶的转塔组件，包括限定在船舶中的船井和可旋转地安装在所述船井中的转塔结构。转塔结构包括借助主轴承可旋转地安装在所述船井中的转塔台和由环绕轴壁限定的中空转塔轴，其中转塔轴具有连接到转塔台的上轴端、从转塔台向下延伸的大体上圆柱形轴部和设置有用于与下轴承协作的装置的下轴端。上轴端的轴壁包括环绕圆柱形轴部的变宽部并限定圆周冠部，其中，从所述圆周冠部开始，上轴端的轴壁朝向上轴端连接到转塔台的位置向下延伸。

Description

转塔组件

技术领域

本发明涉及一种用于船舶的转塔组件(turret assembly)，包括限定在船舶中的船井(moonpool)和可旋转地安装在所述船井中的转塔结构，其中，转塔结构包括借助主轴承可旋转地安装在所述船井中的转塔台和由环绕轴壁限定的中空转塔轴，该转塔轴具有连接到转塔台的上轴端、从转塔台向下延伸的大体上圆柱形(cylindrical，柱形)的轴部和设置有用于与下轴承协作的下部装置的下轴端。

背景技术

这种转塔组件允许船舶围绕转塔结构随风向改变方位，该转塔结构在其下端(通常在船舶部分的下端，可能在船舶的龙骨的高度附近)设置有用于系泊(mooring)和/或用于支撑立管和脐带(umbilical)的下部装置(诸如链台或例如可拆卸的浮标)，上述立管和脐带用于(例如)输送气体、流体、电力和信号。主轴承限定船井(船舶)与转塔结构(转塔台)之间的连接并且其功能主要是将系泊、立管和惯性载荷从转塔台转移到船舶中，同时允许船舶随风向改变方位。转塔台可支撑转动台或过程歧管(process manifold)，这对于这种转塔组件通常是已知的。

下轴承的功能是限制主轴承上的水平力和轴中的弯矩等。下轴承通常且有意地沿水平方向传递力。下轴承可以是具有几毫米的初始间隙(还称为“余隙”或“游隙”)的滑动轴承类型，允许船舶在不“挤压(pinching)”或不过度“挤压”转塔的情况下变形(“舯垂”和“舯拱”)等。余隙还可因下轴承部件的磨损而随着使用时间出现。

余隙将链台与船舶分离并且因此链台上的任何水平载荷沿转塔轴向上行进到主轴承。这在转塔轴中产生弯矩并在主轴承上产生额外载荷，两者均可能是大量的。这些影响在很大程度上受到下轴承的封闭(发生在转塔轴已充分弯曲使得链台封闭与船舶的间隙时)的限制。此外，水平载荷的增加将大体上通过下轴承从链台传递到船舶中。

存在多个选项用于促进下轴承的封闭并减小给定游隙内的自由动作，诸如减小下轴承间隙的尺寸、采用下轴承的替代设计、在安装转塔期间将链台抵靠船舶预压缩(用于消除初始自由游隙)以及使用具有比钢更小的杨氏模量的结构元件(例如橡胶)。

发明内容

鉴于上文，本发明的目的是提供一种改进的转塔组件，其中转塔轴的柔性增加，使得转塔轴更容易弯曲并且因此更容易封闭下轴承，限制转塔轴或主轴承中的过大载荷。

根据本发明，转塔组件的特征在于上轴端的轴壁包括环绕圆柱形轴部并限定圆周冠部的变宽部，其中，从所述圆周冠部开始，上轴端的轴壁朝向上轴端连接到转塔台的位置向下延伸。

现有发明提供了增加转塔轴的有效长度并因此增加转塔轴的柔性的方式。这种增加后的有效长度和增加后的柔性的结果是下轴承在较小载荷下就已经封闭。

本发明可以在多个实施例中实施。因此，在一个实施例中，上轴端的轴壁大体上限定半圆环形状。

在另一实施例中，上轴部端的轴壁大体上限定回转的椭圆形状。这意味着，如在上轴部的截面中见到的，所述壁限定椭圆的至少一部分。

在一个实施例中，在圆周冠部与转塔台之间的轴壁的至少一部分竖直地延伸，以限定大体上细长的圆柱形轴壁部分。这产生了结构上简单、但有效的设计。

作为替代方案，在圆周冠部与转塔台之间的轴壁的至少一部分向外倾斜地延伸以限定变宽的轴壁部分，或向内倾斜地延伸以限定变窄的轴壁部分。

在另一实施例中，从圆柱形轴部与上轴端之间的连接开始，轴壁水平地延伸，以限定环形圆周冠部。在这种实施例中，上轴端具有平坦的冠部并且还可限定正方形或矩形形状的截面。

在这种实施例中，在所述环形圆周冠部处设置扭转箱状结构或固体块也是可能的。这提供了用于影响转塔轴的属性和行为的额外装置。

在又一实施例中，转塔台包括上表面和下表面，其中，通道被设置成在所述上表面与下表面之间延伸，转塔轴延伸通过该通道(在转塔轴的圆柱形轴部不接触转塔台的情况下)，并且其中，上轴端的圆周冠部位于转塔台的所述上表面上方的高度(level)处。然而，作为替代方案，可以设想转塔台包括上表面和下表面，其中，凹部被设置成从上轴端所位于的下表面向上延伸，并且其中，上轴端的圆周冠部位于所述上表面与所述下表面之间的高度处。在后一种情况中，所述凹部在上表面下方具有封闭的上端也是可能的，其结果是转塔台的上表面可在没有任何间断的开口的情况下实施。

此外，可以设想上轴端的轴壁的至少一部分可具有比轴壁的其余部分更大的厚度。这种特征还可用于确定转塔轴的(特别是上轴端的)行为。

在这种实施例中，具有不同厚度的轴壁部分之间的过渡可以是对称的(在壁的两侧相同)或不对称的(在壁的两侧不同或仅在壁的一侧)。

设置在下轴端并用于与下轴承协作的装置可限定用于支撑锚定线或系泊线等的链台。该链台还可支撑立管和脐带。

通常，由于转塔轴的(有效)长度被延长，因此具有根据本发明的设计的转塔轴比现有设计更灵活。考虑到转塔的侧向刚度取决于转塔轴长度的立方并且考虑到额外的转塔轴长度相对于现有技术设计的长度是显著的，在转塔轴的柔性方面的增益很大。

本发明的设计为所述上轴端到转塔台的附接件提供了额外的柔性。例如，下部装置(诸如链台)处的水平载荷将圆周冠部处的上端的最初水平的平面朝向倾斜位置旋转。因此，转塔轴将“以一角度开始(start under angle)”。即使该角度是小的，由于转塔轴的长度，该角度对下部装置(例如，链台)的水平位移具有显著影响，并且因此对转塔轴的柔性具有显著影响。

附图说明

在下文中，将参照附图阐述本发明，其中：

图1a以示意方式示出了现有技术的转塔组件的剖视图；

图1b以示意方式示出了另一现有技术的转塔组件的剖视图；

图2以示意方式示出了根据本发明的转塔组件的第一实施例的一部分的剖视图；

图3至图8以示意方式示出了根据本发明的转塔组件的替代实施例的部分的剖视图。

具体实施方式

现有技术的用于船舶的转塔组件在图1a中示意性地表示。该转塔组件包括限定在船舶2中的船井1和可旋转地安装在所述船井1中的转塔结构3。转塔结构3包括转塔台4，该转塔台借助上主轴承5围绕竖直轴线6可旋转地安装在所述船井1中(使得船舶2可围绕转塔结构3随风向改变方位)。转塔台4还可以是所谓转动台的一部分，或者这种转动台(由虚线7示意性示出)可被定位在转塔台4的顶部上。

转塔结构3还包括由环绕轴壁9限定的中空转塔轴8。转塔轴8的上轴端10连接到转塔台4并且一大体上圆柱形轴部从转塔台4向下延伸。

应注意，圆柱形轴部不一定要具有圆形截面，其他截面形状(例如，六边形或其他多边形)也是可能的。圆柱形轴可在一个或更多个区段或整体上是圆锥形的，并可包括在其长度上的直径和厚度的变化。

下轴端11设置有用于支撑锚定线或锚定链13和立管14等的链台12。链台12具有用于与被定位在船井1的内表面17上或并入船井1的内表面17中的下轴承16协作的外圆周表面15。本身还已知的是，下轴承16可装配到船井1和链台12或船井1上的多个部分和链台12上的其他多个部分，且其间具有所述的间隙。

众所周知，在不存在或仅存在小的作用在链台12上的水平载荷时，链台12的圆周表面15和下轴承16隔开小的间隙(下轴承“打开”)。然而，在这种水平载荷产生(例如，由作用在锚定线13上的系泊载荷引起)时，转塔轴8将弯曲，直到圆周表面15的大部分接合下轴承16(下轴承“封闭”)。

将理解的是，一旦圆周表面15通过下轴承16接合船井1，那么转塔轴8(特别是作用在上轴端10处的力矩)和主轴承5上的载荷降低。因此，本发明的主要目的是修改转塔组件的设计，使得转塔轴8可更容易地占据下轴承封闭的位置，而不需要作用在链台12上的大的水平载荷(并且因此也不会在上轴端10处产生大的应力(力矩)以及在主轴承5中产生载荷)。

图1b示出了另一现有技术的转塔组件的局部剖视图。在该布局中，转塔台4被减小为将上轴端10连接到主轴承5的凸缘。类似的部件具有与图1a相同的附图标记。

图2示意性示出了根据本发明的转塔组件的实施例的一部分。其仅示出转塔台4的一部分和具有转塔轴的上轴端10的转塔轴8的一部分。上轴端10的轴壁9’包括环绕转塔轴8的圆柱形轴部的变宽部。该变宽部限定圆周冠部20。从所述圆周冠部20开始，上轴端10的轴壁9’朝向上轴端10连接到转塔台4的位置向下延伸。在该实施例中，转塔轴8的圆柱形轴部与上轴端10之间的连接由虚线19示意性地指示。在示出的实施例中，上轴端10的轴壁9’大体上限定“半圆环形状”。内部尺寸可使得人可以进入。

此外，可以看到，在圆周冠部20与转塔台4之间的轴壁9’的下部竖直地延伸，以限定大体上细长的圆柱形轴壁部分9”。然而，这并非在所有实施例中是必须的，并且可取决于特定情况(对于所描述的许多设计细节也是如此)。

图2还示出了在该实施例中上轴端10的轴壁的至少一部分9’可具有比轴壁的其余部分9、9”(例如，具有厚度t₁)更大的厚度t₂。具有不同厚度的轴壁部分之间的过渡可以是对称的(诸如在壁部分9’与9”之间)或不对称的(诸如在壁部分9’与9之间)。

转塔台4包括上表面21和下表面22，并且通道23被设置成在所述上表面与所述下表面之间延伸，转塔轴8在不接合转塔台4的情况下延伸通过该通道23。上轴端10的圆周冠部20位于转塔台4的所述上表面21上方的高度处。

上轴端10的形状和位置可以以多种方式改变。在图3至图8中示出一些示例性的实施例，与图2相比，这些实施例都仅示出了剖视图的大约一半。

在图3中示出的实施例中，在圆周冠部20与转塔台4之间的轴壁9’的一部分向外倾斜地延伸，以限定变宽的轴壁部分。

在图4中示出的实施例中，在圆周冠部20与转塔台4之间的轴壁9’的一部分向内倾斜地延伸，以限定变窄的轴壁部分。

在图5中，上轴端10的轴壁9’的连接到转塔轴8的圆柱形轴部的壁9的部分向外倾斜地延伸(但也可具有另一取向)。

应注意的是，尽管在图2至图5中，上轴端10限定具有恒定半径的圆环的一部分(如在截面中所见)，其也可具有局部变化的不同半径和其他形状(例如，圆锥形)。

在根据图6的转塔组件的实施例中，转塔台4包括上表面21和下表面22，其中，凹部24被设置为从下表面22向上延伸并在上表面21下方具有闭合的上端。上轴端10位于所述凹部24中。在该实施例中，上轴端10的圆周冠部20位于所述上表面21与所述下表面22之间的高度处。在这种实施例中，上表面21可(或可不)在转塔台4的整个范围内不间断地延伸(除了出于其他目的的任何孔或凹部)。

图7和图8示出了上轴端10不限定“半圆环”形状(如图2至图6所示由线形的上冠部20限定)但为正方形或矩形形状设计的实施例。在这些实施例中，限定平面的环形圆周冠部20。这种设计还可与轴壁的一些部分的其他位置和形状结合(例如，具有如图3至图5所示的倾斜的壁部分)。平面冠部20还可具有倾斜的位置。

在图7中，在所述环形圆周冠部20处设置扭转箱状结构25，而在图8中，在所述环形圆周冠部20处设置固体块26，只要适合最佳结构需求即可。

在图7中，扭转箱状结构的上壁还可由水平延伸的轴壁的一部分组成。在图8中，这种单独的水平延伸的轴壁并不真实存在，但可考虑集成到固体块26中。但在未示出的另一实施例中，固体块26可位于这种轴壁下方。

本发明不限于上述实施例，其可在由所附权利要求书所限定的本发明的范围内进行广泛变化。

Claims (15)

1.一种用于船舶的转塔组件，包括限定在所述船舶中的船井和能旋转地安装在所述船井中的转塔结构，其中，所述转塔结构包括：转塔台，所述转塔台借助主轴承能旋转地安装在所述船井中；以及中空转塔轴，所述中空转塔轴由环绕轴壁限定，所述转塔轴具有连接到所述转塔台的上轴端、从所述转塔台向下延伸的大体上圆柱形轴部和设置有用于与下轴承协作的装置的下轴端，其特征在于，所述上轴端的轴壁包括环绕所述圆柱形轴部并限定圆周冠部的变宽部，其中，从所述圆周冠部开始，所述上轴端的轴壁朝向所述上轴端连接到所述转塔台的位置向下延伸。

2.根据权利要求1所述的转塔组件，其中，所述上轴端的轴壁大体上限定半圆环形状。

3.根据权利要求1所述的转塔组件，其中，所述上轴部端的轴壁大体上限定回转的椭圆形状。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的转塔组件，其中，在所述圆周冠部与所述转塔台之间的所述轴壁的至少一部分竖直地延伸，以限定大体上细长的圆柱形轴壁部分。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的转塔组件，其中，在所述圆周冠部与所述转塔台之间的所述轴壁的至少一部分向外倾斜地延伸，以限定变宽的轴壁部分。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的转塔组件，其中，在所述圆周冠部与所述转塔台之间的所述轴壁的至少一部分向内倾斜地延伸，以限定变窄的轴壁部分。

7.根据权利要求1所述的转塔组件，其中，从所述圆柱形轴部与所述上轴端之间的连接开始，所述轴壁水平地延伸，以限定环形圆周冠部。

8.根据权利要求7所述的转塔组件，其中，在所述环形圆周冠部处设置扭转箱状结构。

9.根据权利要求7所述的转塔组件，其中，在所述环形圆周冠部处设置固体块。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的转塔组件，其中，所述转塔台包括上表面和下表面，其中，一通道被设置成在所述上表面与所述下表面之间延伸，所述转塔轴延伸通过该通道，并且其中，所述上轴端的圆周冠部位于所述转塔台的所述上表面上方的高度处。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的转塔组件，其中，所述转塔台包括上表面和下表面，其中，一凹部被设置成从所述上轴端所位于的所述下表面向上延伸，并且其中，所述上轴端的圆周冠部位于所述上表面与所述下表面之间的高度处。

12.根据权利要求11所述的转塔组件，其中，所述凹部在所述上表面下方具有封闭的上端。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的转塔组件，其中，所述上轴端的轴壁的至少一部分具有比所述轴壁的其余部分更大的厚度。

14.根据权利要求13所述的转塔组件，其中，具有不同厚度的轴壁部分之间的过渡是对称的或不对称的。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的转塔组件，其中，设置在所述下轴端处并用于与下轴承协作的装置限定用于支撑锚定线或锚定链等的链台。