CN109641639B

CN109641639B - 一种系泊设备

Info

Publication number: CN109641639B
Application number: CN201780052897.4A
Authority: CN
Inventors: 赵炳镐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2037-07-25
Also published as: EP3492367A4; WO2018021807A1; EP3492367A1; JP6755397B2; CN109641639A; JP2019523180A; US11001344B2; US20200223514A1

Abstract

根据本公开的系泊设备包括：壳体，其通过从船体降下而定位于海床上；插入到在壳体中形成的第一通孔中的打入桩，其被配置成从位于所述海床上的壳体出来，并且被埋入并固定于所述海床；和锚链，其被配置成当所述打入桩被埋入并固定于所述海床时，从在所述打入桩中形成的导向孔出来，并且向下移动穿过所述海床以增强所述打入桩的支撑力。

Description

一种系泊设备

技术领域

本发明涉及一种系泊设备，更具体地说，涉及一种用于将打入桩快速且稳定地固定于海床的系泊设备。

背景技术

通常，半潜式近海结构被称为用于在海上作业、例如钻井的结构。由于在垂直方向上相对较小地移动，半潜式近海结构具有即使在极端的海洋环境中也能被使用和操作的优点。

半潜式近海结构通过系泊缆系泊，以便不会由于海浪、潮流或潮汐而被移动。系泊缆被设置成连接位于海面上的近海结构与安装在海床上的倾斜的桩，因此施加到系泊缆的垂直载荷可被施加到桩上。

当根据各种海洋环境和工作条件，例如海浪、潮流、潮汐、海事结构的尺寸等，将大载荷施加到系泊缆上时，沿垂直方向施加到桩上的载荷的大小也增加。垂直载荷可能导致桩构件的微动，并且特别地，当产生诸如瞬时冲击的大载荷时，在垂直方向上产生大于土壤粘附摩擦力的力，因此埋入海床中的桩可能向上移动。

一旦桩从海床向上移动，由于不存在使桩降到地面的力，桩停留在向上移动至的位置，并且当桩反复地向上移动并停留时，桩最终失去支撑力，并因此发生桩从海床拔出的事故。

在这种情况下，结构从正确的位置脱离，并因此导致海事工程的效率降低、造成大量作业以及用于重新安装系泊设备的时间和成本过多的问题。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种系泊设备，包括：通过从船体降下而定位于海床上的壳体；插入到在所述壳体中形成的第一通孔中、配置成当所述壳体定位于所述海床上时从所述壳体出来、并且被埋入并固定于所述海床上的打入桩；和配置成当所述打入桩被埋入并固定于所述海床时从所述打入桩中形成的导向孔出来并且穿过所述海床的锚链。

本公开的另一方面提供一种系泊设备，包括：通过从船体降下而定位于海床上的第一壳体；连接到所述第一壳体的上部能够垂直移动的第二壳体；插入到在所述第一壳体中形成的第一通孔中，并且当所述第一壳体定位于所述海床上时被埋入并固定于所述海床的打入桩；和安装在所述第二壳体中定位于所述打入桩的正上方并且配置成按压所述打入桩的上部的致动器。

有益效果

当所述壳体从船体降下并定位于所述海床上时，致动器将打入桩按压插入壳体中并将所述打入桩固定于所述海床，因此根据本公开的所述系泊设备能够允许快速安装所述打入桩。

此外，与所述打入桩连接的锚链穿过海床径向地展开，所述打入桩被紧紧地拉入海床，因此根据本公开的所述系泊设备能够允许将所述打入桩牢固地固定于所述海床。

附图说明

图1是示出了根据本公开第一实施方案的系泊设备的整体结构的视图。

图2是示出了根据本公开第一实施方案的致动器按压打入桩的上部的状态的视图。

图3是示出了根据本公开第一实施方案的锚链穿过海床径向地展开的状态的视图。

图4是更详细地示出了根据本公开第一实施方案的锚链的结构的视图。

图5是示出了根据本公开第一实施方案的壳体和打入桩的内部结构的截面图。

图6是更详细地示出了根据本公开第一实施方案的打入桩通过锚链固定于海床的状态的视图。

图7是示出了根据本公开第二实施方案的系泊设备位于船体上的状态的视图。

图8是示出了根据本公开第二实施方案的系泊设备位于海床上的状态的视图。

图9和图10是示出了根据本公开第二实施方案的第二壳体通过升降轴向上移动的状态的视图。

图11是示意性地示出了根据本公开第二实施方案的系泊设备的内部结构的剖视图。

图12是示出了根据本公开第二实施方案的打入桩被埋入并固定于海床的状态的视图。

图13是示出了根据本公开第二实施方案的安装打入桩的操作完成的状态的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方案。应当注意，当对本申请文件中每个附图中的部件分配附图标记并且在不同的附图中示出有相同的部件时，只要可能，相同的附图标记分配给相同的部件。当描述本公开时，被认为不必要地模糊本公开的要旨的相关公知技术的详细描述将被省略。

如图1所示，根据本公开第一实施方案的系泊设备包括壳体100、打入桩200和锚链300。

当用于收集诸如原油、天然气等材料的船体10到达诸如浮式生产储卸油装置(FPSO)、浮式液体天然气设备等的海事结构被系泊的位置时，壳体100从船体10降下并定位于海床B上。

为此，在船体10中安装龙门起重机20。龙门起重机20通过线缆W与壳体100连接，以便当船体10到达预定位置时，通过展开线缆W而将壳体100降下至海床B。

此外，当完成下面描述的将打入桩200固定于海床B的操作时，龙门起重机20重绕线缆W以使壳体100返回到船体10。龙门起重机20可以连接到一对安装在船体10的上表面的轨道11以可滑动移动，并且龙门起重机20在船体10的上表面上水平移动。

打入桩200被插入到在壳体100中形成的第一通孔110中。将打入桩200插入第一通孔110中的操作可在船体10到达系泊海事结构的位置之后执行。即，当船体10到达系泊海事结构的位置时，安置在船体10上的打入桩200通过起重机等向上移动，并且可以被插入到第一通孔110中。

如上所述，当壳体100通过龙门起重机20定位于海床B上时，打入桩200从壳体100出来，并且被埋入并固定于海床B。

致动器400在壳体100中被安装在打入桩200的正上方，并按压定位于海床B上的打入桩200的上部，以使得打入桩200能够被埋入并固定于海床B。

具体地，当线缆W被龙门起重机20展开以使得打入桩200和壳体100定位于海床B上时，如图2所示，致动器400垂直向下按压打入桩200的上部以将打入桩200埋入并固定于海床B。

致动器400包括安装在壳体100中的气缸410和从气缸410垂直向下移动以按压打入桩200的上部的滑动器420。致动器400的结构不限于此，并且可以使用诸如液压锤等的各种设备。

如上所述，当打入桩200通过致动器400被埋入并固定于海床B时，如图3所示，锚链300从在打入桩200中形成的导向孔210(参见图1和2)出来，并穿过海床径向地展开。在这种情况下，锚链300在与打入桩200连接的同时穿过海床，因此当锚链300完全移开时，打入桩200被锚链300拉紧以被牢固地固定于海床B。

尽管打入桩200通过致动器400被埋入海床B中的数十米的深度，但是当通过连接打入桩200与海事结构的系泊缆将海事结构的数万吨载荷连续地施加到打入桩200时，特别地，当在海事结构随着潮流等摇摆而将垂直载荷连续地施加到打入桩200时，可能产生打入桩200被从海床B中拉出的问题。因此，额外地安装了与埋入海床B中并将从海床内部拉出的打入桩200连接的并穿过海床径向展开的锚链300，因此可以防止打入桩200从海床B中被拉出的事故。

锚链300可以容纳在打入桩200中，但是锚链300具有至少几十米的长度，并因此难以将锚链300容纳在打入桩200中。因此，如图1所示，锚链300的一端与打入桩200连接，而锚链300的另一端容纳在壳体100中形成的腔室120中并定位于导向孔210中。

在这种情况下，如图2所示，当打入桩200通过致动器400埋入海床B中时，即，当打入桩200在第一通孔110中垂直降下时，锚链300的一部分缓慢地从腔室120出来并定位于通孔110中。此外，如图3所示，当打入桩200被完全埋入并固定于海床B中，然后锚链300的一部分沿着导向孔210出来并穿过海床径向展开时，锚链300的保留在腔室120中的部分从腔室120出来。

如图4所示，锚链300包括：链条310，当容纳在腔室120中时，其一端与打入桩200连接、并且另一端定位于导向孔210中；钻头320，其安装在链条310的另一端，并使链条310的另一端向下移动深入海床；以及用于旋转钻头320的驱动电机340。在这种情况下，链条310被管等覆盖，以便在移动时不被损坏，并且用于向驱动电机340供电的电源装置121安装在腔室120中。电源装置121通过电源线与驱动电机340连接。

在这种情况下，四根锚链300被安装以稳定地保持打入桩200。如图5所示，容纳有锚链300的四个腔室120均形成于壳体100中，并且供各个锚链300穿过的四个导向孔形成于打入桩200中。

因此，当钻头320的运动完成时，如图6所示，链条310的一端与打入桩200连接的同时径向展开，以拉紧打入桩200，并因此打入桩200被牢固地固定于海床B。

同时，锚链300还包括安装在钻头320的后部的锚固包330，锚固包330在钻头320完全移开时填充有硬化材料。

当锚固包330填充有例如水泥等的硬化材料时，锚固包330膨胀以封闭由钻头320在海床中形成的孔。因此，在图6的状态下，当锚固包330填充有硬化材料时，与打入桩200连接的链条310不会通过该孔出来，即，链条310完全固定于海床，因此打入桩200更牢固地被固定于海床B。

如图4，储罐122安装在腔室120中，以将硬化材料供应到锚固包330。储罐122储存硬化材料，并当钻头320完全移开时，通过连接锚固包330与储罐122的供应管将硬化材料供应到锚固包330。

同时，如图1所示，多个第二通孔130形成于壳体100的外周部，并且支柱500形成于第二通孔130中并可垂直移动。

当壳体100定位于海床B上时，支柱500沿着第二通孔130的内部垂直地移动，以调节壳体100的高度，从而壳体100在海床B上保持水平。

当使用支柱500使壳体100在海床B上保持水平时，如上所述，由致动器400施加的压力被精确地施加到打入桩200，因此可以更快且更稳定地执行将打入桩200埋入并固定于海床B的操作。

导向凸部510从支柱500的纵向外表面突出，并且电机M被安装在壳体100的外周部上，以垂直移动导向凸部510。因此，当电机M垂直移动导向凸部510时，支柱500垂直移动。

当完成在海床B上执行的安装打入桩200的操作时，如上所述，壳体100通过龙门起重机20返回到船体10，因此，如图6所示，仅打入桩200被埋入海床B中。

在这种情况下，用于连接锚固包330与储罐122的供应管以及用于连接驱动电机340与电源装置121的电源线从锚固包330和驱动电机340分离，以便与壳体100一起返回。

下面将参照附图描述根据本公开第二实施方案的系泊设备。与上述第一实施方案相同的元件将用相同的附图标记表示。

图7是示出了根据本公开第二实施方案的系泊设备位于船体上的状态的视图，图8是示出了根据本公开第二实施方案的系泊设备位于海床上的状态的视图。

如图7和图8所示，根据本公开第二实施方案的系泊设备包括第一壳体101、第二壳体102、打入桩200和致动器400。

当用于收集诸如原油、天然气等物质的船体10到达系泊诸如FPSO、浮动液态天然气设施等的海事结构的位置时，第一壳体101从船体10降下并定位于海床B上，如图8所示。

以与第一实施方案的壳体100相同的方式，第一壳体101通过安装在船体10中的龙门起重机20降下至海床B，并且当完成将打入桩200固定于海床B的操作时返回到船体10。

第二壳体102连接至第一壳体101的上侧，与第一壳体101一起通过上述龙门起重机20降下至海床B，并且当将打入桩200固定于海床B的操作完成时，与第一壳体101一起返回到船体10。

第二壳体102安装于第一壳体101的上侧，并可垂直移动。第三通孔140形成于第一壳体101的中心，并且升降轴600安装于第三通孔140中，以使得升降轴的上端连接至第二壳体102。

升降轴600通过安装在第一壳体101中心的第一电机M1沿第三通孔140垂直移动，并允许第二壳体102向上和向下移动。

具体地，如图9和10所示，升降轴600通过第一电机M1沿着第三通孔140垂直向上移动，从而使第二壳体102向上移动，或者如图7所示，升降轴600沿着第三通孔140垂直向下移动，从而使第二壳体102向下移动。在这种情况下，当第二壳体102通过升降轴600向上移动时，第二壳体102与第一壳体101分离，或者相反，第二壳体102连接至第一壳体101的上部，如图7所示。

图11是示意性示出了根据本公开第二实施方案的系泊设备的内部结构的剖视图。

第一导向凸部610从升降轴600的纵向外表面突出，并且如图11所示，第一导向槽141形成于第三通孔140中，第一导向凸部610插入第一导向槽141中。在这种情况下，当升降轴600沿着第三通孔140垂直移动时，第一导向凸部610沿着第一导向槽141移动，因此升降轴600能够在垂直方向上更稳定地移动。

打入桩200插入到形成于第一壳体101中的第一通孔110中。多个第一通孔110可形成于第一壳体101中，在这种情况下，多个打入桩200可插入至多个第一通孔110中。当船体10到达系泊海事结构的位置时，并且当升降轴600如上所述向上移动第二壳体102时，执行将打入桩200插入第一通孔110中的操作。

具体地，如图9和图10所示，当升降轴600向上移动第二壳体102以使在第一壳体101中形成的第一通孔110打开时，容纳在船体10中的打入桩200由工人等移动到第一壳体101和第二壳体102之间的间隙，以使其下端定位于第一通孔110中。当第二壳体102降下时，打入桩200的上部通过第二壳体102被按压，然后打入桩200被插入到第一通孔110中。

致动器400被安装在第二壳体102中，并被定位于打入桩200的正上方，并且如在第一实施方案中所述，按压定位于海床B上的打入桩200的上部，以将打入桩200埋入并固定于海床B上。

在这种情况下，多个致动器400可以被安装在第二壳体102中，以同时按压多个打入桩200。

在这种情况下，如图12所示，多个致动器400可允许多个打入桩200同时被埋入并固定于海床B。

如在第一实施方案中所述，致动器400可包括固定地安装于第二壳体102中的气缸410和从气缸410垂直向下移动以按压打入桩200的上部的滑动器420。

同时，如在第一实施方案中所述，多个第二通孔130形成于第一壳体101的外周部，并且支柱500安装在第二通孔130中并可垂直移动。

如图8所示，当第一壳体101位于海床B上时，通过安装于第一壳体101的外周部上的第二电机M2，支柱500沿着第二通孔130垂直移动，以调节第一壳体101的高度，从而使第一壳体101在海床B上保持水平。

如图11所示，导向凸部510从支柱500的纵向外表面突出，导向槽131被安装在第二通孔130中，导向凸部510插入导向槽131中。

同时，如在第一实施方案中所述，当打入桩200被埋入并固定于海床B时，从打入桩200出来并穿过海床移动预定距离的锚链300被安装在打入桩200中。

锚链300与打入桩200连接的同时径向展开并拉紧打入桩200，从而使得打入桩200被牢固地固定于海床B。锚链300的结构与上述第一实施方案的结构相同，因此详细描述被省略。

当在海床B上安装打入桩200的操作彻底完成时，如上所述，第一壳体101和第二壳体102通过龙门起重机20返回到船体10，因此多个打入桩200以埋入状态被定位，如图13所示。

尽管未示出，但是用于系泊海事结构的系泊缆与打入桩200的上端连接。

尽管已经参照示例性实施方案具体描述了本公开，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。

因此，示例性实施方案应当仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。因此，本公开的范围不受实施方案限制。本公开的范围不是由本公开的详细描述限定，而是由所附权利要求限定，并且包括落入所附权利要求的范围内的所有修改和等同物。

Claims

1.一种系泊设备，包括：

壳体，其通过从船体降下而位于海床上；

打入桩，其插入到形成于所述壳体中的第一通孔，被配置成当所述壳体位于所述海床上时从所述壳体出来、并且被埋入并固定于所述海床；和

锚链，其被配置成当所述打入桩被埋入并固定于所述海床时，从形成于所述打入桩中的导向孔出来并穿过所述海床；

其中，所述锚链包括：

链条，其一端与所述打入桩连接、另一端位于所述导向孔中；及

钻头，安装在所述链条的所述另一端，所述链条容纳于形成于所述壳体中的腔室；

其中，所述系泊设备还包括驱动电机，被配置成使所述钻头旋转以使所述链条的所述另一端向下移动深入到所述海床。

2.如权利要求1所述的系泊设备，其中，

所述锚链配置有多个锚链，并且

所述多个锚链穿过所述海床径向地展开。

3.如权利要求1所述的系泊设备，其中，

所述锚链还包括安装在所述钻头后部的锚固包，

所述锚固包在所述钻头完全移开时，通过被硬化材料填充而膨胀。

4.如权利要求3所述的系泊设备，其中，用于将所述硬化材料供应到所述锚固包的储罐安装在所述腔室中。

5.如权利要求1所述的系泊设备，其中：

多个第二通孔形成于所述壳体的外周部；以及

每个所述第二通孔中安装有支柱，当所述壳体位于所述海床上时，所述支柱通过垂直移动来调节所述壳体的水平度。

6.如权利要求5所述的系泊设备，其中：

所述支柱具有从其纵向外表面突出的导向凸部；和

在所述壳体的外周部安装有用于使所述导向凸部垂直地移动的电机。

7.如权利要求1所述的系泊设备，其中，在所述壳体中安装有位于所述打入桩的正上方以按压所述打入桩的上部的致动器。

8.如权利要求7所述的系泊设备，其中，所述致动器包括：

气缸，固定地安装在所述壳体中；和

滑动器，被配置成通过从所述气缸垂直降下而按压所述打入桩的上部。

9.一种系泊设备，包括：

第一壳体，其通过从船体降下而位于海床上；

第二壳体，其连接到所述第一壳体的上部并能够垂直移动；

打入桩，其插入到形成于所述第一壳体中的第一通孔，并且当所述第一壳体位于所述海床上时埋入并固定于所述海床上；和

致动器，其安装在所述第二壳体中并位于所述打入桩的正上方，并且被配置成按压所述打入桩的上部；

其中，第三通孔形成于所述第一壳体的中心；以及

上端连接到所述第二壳体的升降轴被安装在所述第三通孔中并能够垂直移动。

10.如权利要求9所述的系泊设备，其中：

第一导向凸部从所述升降轴的纵向外表面突出；和

在所述第三通孔中形成有第一导向槽，所述第一导向凸部插入所述第一导向槽中。

11.如权利要求9所述的系泊设备，其中：

多个第二通孔形成于所述第一壳体的外周部；以及

在每个所述第二通孔中安装有支柱，所述支柱在所述第一壳体位于所述海床上时通过垂直移动来调节所述第一壳体的水平度。

12.如权利要求9所述的系泊设备，其中，

在所述打入桩中安装有多个锚链，

当所述打入桩被埋入并固定于所述海床时，所述多个锚链从所述打入桩出来并穿过所述海床移动预定距离。

13.如权利要求12所述的系泊设备，其中，所述锚链包括：

链条，其一端与所述打入桩连接；以及

钻头，其安装在所述链条的另一端，并且被配置成通过挖掘所述海床而使所述链条的所述另一端向下移动深入所述海床。

14.如权利要求13所述的系泊设备，其中，所述锚链还包括安装在所述钻头的后部的锚固包，所述锚固包通过被硬化材料填充而膨胀。