CN110316318A - 水下张紧器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下张紧器及其使用方法，该张紧器包括：外部框架、止链装置、带槽滑轮、下端锚链和上端锚链，所述的外部框架一端设有第一孔眼和带槽滑轮，另一端设有导链孔和止链装置，且所述下端锚链连接于所述第一孔眼上，所述上端锚链穿过导链孔，经过止链装置后，在带槽滑轮的引导下转向；在水下工作的所述止链装置的松开和锁死，能够控制上端锚链在所述导链孔及带槽滑轮的移动和静止，采用安装船辅助水下张紧器实现系泊线张紧，不需要在浮式生产储卸油船的甲板上安装锚机、提升器等设备，基本建设费用少，不需要设置锚链舱，节省了甲板空间，也不需要人员在浮式生产储卸油船上操作张紧设备，节省了人工成本。

Description

水下张紧器及其使用方法

技术领域

本发明涉及浮式结构物多点系泊系统张紧领域，具体而言，尤其涉及一种水下张紧器及其使用方法。

背景技术

随着海洋油气资源开发速度加快，以浮式生产储卸油船(FPSO)为代表的浮式生产系统颇受市场青睐，而系泊系统是FPSO的关键设施之一，系泊系统的作用就是有效的限制浮式平台的运动响应，使平台在合适的水域面积内达到工程要求，如立管的设计要求以及工作条件的保障等。

大多数船型FPSO采用的是多点系泊系统，传统的系泊系统张紧方法是使用安装在FPSO甲板上的锚机、绞车和提升器等设备来进行张紧，一套典型的张紧装置包括固定式锚机、止链器、导链器、液压动力单元及锚链舱，这样的一套装置购置费用很高，却一般只在安装期间使用，此后在船上停留若干年而不使用，除了资源浪费外，如果不经常维护保养，设备会受到腐蚀作用，下次使用时可能会出现卡阻的问题，另一个问题是重量和甲板空间，甲板空间通常是有限的，这样一套设备占据太多宝贵的甲板空间，并且甲板上的重量过大也会影响船舶稳定性，此外，每次重新张紧时都需要船上人员操作张紧设备，耗费人力物力。

发明内容

根据上述提出传统的系泊系统张紧设备费用昂贵、占有太多甲板空间、需要经常维修保养等技术问题，而提出一种水下张紧器及其使用方法。本发明利用水下张紧器在水下对系泊缆张紧，替代传统多点系泊系统所采用的锚机、提升器等张紧装置，空出更多甲板空间，节省了锚机等昂贵的购买费用，不需要太多的维修保养。

本发明采用的技术手段如下：

一种水下张紧器，包括：外部框架、止链装置、带槽滑轮、下端锚链和上端锚链，所述的外部框架一端设有第一孔眼和带槽滑轮，另一端设有导链孔和止链装置，且所述下端锚链连接于所述第一孔眼上，所述上端锚链穿过导链孔，经过止链装置后，在带槽滑轮的引导下转向；在水下工作的所述止链装置的松开和锁死，能够控制上端锚链在所述导链孔及带槽滑轮的移动和静止。

进一步地，所述的止链装置包括止链臂、弹簧、操作臂、第一固定销和第二固定销，所述第一固定销和第二固定销间隔设置于所述导链孔侧的外部框架上，且所述第一固定销和第二固定销间形成的间隙供所述上端锚链穿过；所述的止链臂通过销轴安装于所述外部框架上，且所述销轴上安装有逆时针扭转的弹簧，使所述止链臂在常态下顶靠在所述第一固定销和第二固定销上，锁死所述上端锚链；所述销轴上设有控制所述止链臂上转向的操作臂，使所述操作臂转动后，所述止链臂远离所述第一固定销和第二固定销，松开所述上端锚链。

进一步地，所述下端锚链底端通过链绳接头连接有聚酯缆，所述聚酯缆底部安装有锚。

进一步地，安装状态下，所述上端锚链上端连接于浮式生产储卸油船的第二孔眼上，所述上端锚链下端连接于安装船的绞车上，且所述安装船上下放有用于观察及操作的水下机器人；工作状态下，所述上端锚链上端连接于浮式生产储卸油船的第二孔眼上，所述上端锚链下端连接于第二浮力球上。

进一步地，所述带槽滑轮通过滑轮轴安装于所述外部框架上。

进一步地，所述带槽滑轮为五槽滑轮。

进一步地，所述锚为吸力锚、拖曳贯穿锚、法向承力锚或动力贯入锚。

进一步地，所述下端锚链和聚酯缆形成下端系泊缆。

本发明还公开了一种上述水下张紧器的使用方法，包括以下步骤：

安装船在浮式生产储卸油船就位前到达指定海域，将锚、下端锚链和聚酯缆安装连接，在下端锚链顶端系上浮力球。

浮式生产储卸油船就位后，安装船将放置在安装船上的上端锚链与浮式生产储卸油船上的第二孔眼相连，所述第二孔眼上带有用于检测系泊缆上张力变化情况的张力测量设备如应变计，随后安装船远离浮式生产储卸油船，找到浮力球后将下端锚链与安装船上携带的水下张紧器上第一孔眼相连，上端锚链穿过水下张紧器的导链孔以及带槽滑轮后与安装船上的绞车端缆绳相连，之后把水下张紧器再放入海里，安装船上携带的水下机器人同时下放观察水下张紧器的运行情况，水下机器人通过操作止链装置上的操作臂，使止链臂打开，上端锚链自由活动，安装船上的绞车动作，收紧上端锚链，当上端锚链上张力达到预设值后，止链装置正常工作，阻止上端锚链运动，系泊缆保持预定的张力。

最后水下机器人断开辅助缆绳，在上端锚链自由端装上浮力球。

重复以上步骤将浮式生产储卸油船的多条系泊线张紧。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用安装船辅助水下张紧器实现系泊线张紧，不需要在浮式生产储卸油船的甲板上安装锚机、提升器等设备，基本建设费用少。

2、不需要设置锚链舱，节省了甲板空间，也不需要人员在浮式生产储卸油船上操作张紧设备，节省了人工成本。

3、浮式生产储卸油船减少张紧辅助设备，负重减少，增加了其有效载荷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明水下张紧器的结构示意图。

图2为本发明水下张紧器应用的锚预布置图。

图3为本发明水下张紧器应用的安装示意图。

图4为本发明水下张紧器应用的正常工作示意图。

其中：1、外部框架，2、下端锚链，3、第一孔眼，4、滑轮轴，5、带槽滑轮，6、止链装置，7、止链臂，8、操作臂，9、第一固定销，10、上端锚链，11、第二固定销，12、导链孔，13、安装船(AHV)，14、锚，15、链绳接头，16、聚酯缆，17、第一浮力球，18、水下张紧器，19、第二浮力球，20、浮式生产储卸油船(FPSO)，21、绞车，22、水下机器人(ROV)，23、第二孔眼。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种水下张紧器18，包括：起支撑、定位作用的外部框架1、用于制止锚链运动的止链装置6、起转向作用的带槽滑轮5、下端锚链2和上端锚链10，所述的外部框架1一端设有第一孔眼3和带槽滑轮5，另一端设有导链孔12和止链装置6，且所述下端锚链2连接于所述第一孔眼3上，所述上端锚链10穿过导链孔12，经过止链装置6后，在带槽滑轮5的引导下转向；所述外部框架1、带槽滑轮5、止链装置6工作时处于水下，完全被水浸没；在水下工作的所述止链装置6的松开和锁死，能够控制上端锚链10在所述导链孔12及带槽滑轮5的移动和静止。

在本发明的实施方式中，所述的止链装置6包括止链臂7、弹簧、操作臂8、第一固定销9和第二固定销11，所述第一固定销9和第二固定销11间隔设置于所述导链孔12侧的外部框架1上，且所述第一固定销9和第二固定销11间形成的间隙供所述上端锚链10穿过；所述的止链臂7通过销轴安装于所述外部框架1上，且所述销轴上安装有逆时针扭转的弹簧，使所述止链臂7在常态下顶靠在所述第一固定销9和第二固定销11上，锁死所述上端锚链10；所述销轴上设有控制所述止链臂7上转向的操作臂8，使所述操作臂8转动后，所述止链臂7远离所述第一固定销9和第二固定销11，松开所述上端锚链10。所述弹簧作用使所述止链臂7正常工作时处于制止上端锚链10运动的状态，通过操纵操作臂8可使止链臂7打开，此时锚链10可自由运动，图1中箭头表示止链臂7可运动的方向。

在本发明的实施方式中，所述下端锚链2底端通过链绳接头15连接有聚酯缆16，所述聚酯缆16底部安装有锚14，实现系泊缆底部安装，所述下端锚链2和聚酯缆16形成下端系泊缆。

在本发明的实施方式中，安装状态下，所述上端锚链10上端连接于浮式生产储卸油船20的第二孔眼23上，所述上端锚链10下端连接于安装船13的绞车21上，且所述安装船13上下放有用于观察及操作的水下机器人22，如图3所示。工作状态下，所述上端锚链10上端连接于浮式生产储卸油船20的第二孔眼23上，所述上端锚链10下端连接于第二浮力球19上，如图4所示。

在本发明的实施方式中，所述带槽滑轮5通过滑轮轴4安装于所述外部框架1上。优选的，所述带槽滑轮5为五槽滑轮，当然，在本发明的其他实施方式中，所述带槽滑轮5还可以是为四槽滑轮或六槽滑轮，其槽数设置，根据锚链的尺寸及水下张紧器18的尺寸进行调整。

在本发明的实施方式中，所述锚14为吸力锚、拖曳贯穿锚、法向承力锚或动力贯入锚等，用于实现底部的锚固。

如图1至图4所示，一种上述水下张紧器18的使用方法，包括以下步骤：

安装船13(AHV，anchor handling vessel)在浮式生产储卸油船(FPSO)20就位前到达指定海域，将锚14、下端锚链2和聚酯缆16安装连接，在下端锚链2顶端系上第一浮力球17，下端系泊缆包括聚酯缆16和锚链2两部分，两部分之间用H型链绳接头15连接，在下端系泊缆顶端2系上浮力球17方便寻找，如图2所示。

浮式生产储卸油船20就位后，安装船13将放置在安装船13上的上端锚链10与浮式生产储卸油船20上的第二孔眼23相连，所述第二孔眼23上带有用于检测系泊缆上张力变化情况的张力测量设备如应变计，随后安装船13远离浮式生产储卸油船20，找到浮力球17后将下端锚链2与安装船13上携带的水下张紧器18上第一孔眼3相连，上端锚链10穿过水下张紧器18的导链孔12以及带槽滑轮5后与安装船13上的绞车21端缆绳相连，之后把水下张紧器18再放入海里，安装船13上携带的水下机器人(ROV，Remotely Operated Vehicle)22同时下放观察水下张紧器18的运行情况，优选的，此处的水下机器人22可以采用法国ECA集团的H1000型号产品，根据需要它可以模块化配置不同的机械臂和液压工具，能完成水下观察、检测和轻量工作，水下机器人22通过操作止链装置6上的操作臂8，使止链臂7打开，上端锚链10自由活动，安装船13上的绞车21动作，收紧上端锚链10，当上端锚链10上张力达到预设值后，止链装置6正常工作，阻止上端锚链10运动，系泊缆保持预定的张力。

最后水下机器人22断开辅助缆绳，在上端锚链10自由端装上第二浮力球19，以方便今后进行系泊缆张力、长度调整。

重复以上步骤将浮式生产储卸油船20的多条系泊线张紧。

本发明所述的水下张紧器及其使用方法，可替代传统浮式生产储卸油船(FPSO，Floating Production Storage and Offloading vessel)等浮式结构物多点系泊系统所采用的锚机、提升器等张紧装置，空出更多甲板空间，节省了锚机等昂贵的购买费用，不需要太多的维修保养。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种水下张紧器，其特征在于，包括：外部框架、止链装置、带槽滑轮、下端锚链和上端锚链，所述的外部框架一端设有第一孔眼和带槽滑轮，另一端设有导链孔和止链装置，且所述下端锚链连接于所述第一孔眼上，所述上端锚链穿过导链孔，经过止链装置后，在带槽滑轮的引导下转向；

在水下工作的所述止链装置的松开和锁死，能够控制上端锚链在所述导链孔及带槽滑轮的移动和静止。

2.根据权利要求1所述的水下张紧器，其特征在于，

所述的止链装置包括止链臂、弹簧、操作臂、第一固定销和第二固定销，所述第一固定销和第二固定销间隔设置于所述导链孔侧的外部框架上，且所述第一固定销和第二固定销间形成的间隙供所述上端锚链穿过；

所述的止链臂通过销轴安装于所述外部框架上，且所述销轴上安装有逆时针扭转的弹簧，使所述止链臂在常态下顶靠在所述第一固定销和第二固定销上，锁死所述上端锚链；

所述销轴上设有控制所述止链臂上转向的操作臂，使所述操作臂转动后，所述止链臂远离所述第一固定销和第二固定销，松开所述上端锚链。

3.根据权利要求1或2所述的水下张紧器，其特征在于，

所述下端锚链底端通过链绳接头连接有聚酯缆，所述聚酯缆底部安装有锚。

4.根据权利要求3所述的水下张紧器，其特征在于，

安装状态下，所述上端锚链上端连接于浮式生产储卸油船的第二孔眼上，所述上端锚链下端连接于安装船的绞车上，且所述安装船上下放有用于观察及操作的水下机器人；

工作状态下，所述上端锚链上端连接于浮式生产储卸油船的第二孔眼上，所述上端锚链下端连接于第二浮力球上。

5.根据权利要求1或2所述的水下张紧器，其特征在于，

所述带槽滑轮通过滑轮轴安装于所述外部框架上。

6.根据权利要求5所述的水下张紧器，其特征在于，

所述带槽滑轮为五槽滑轮。

7.根据权利要求3所述的水下张紧器，其特征在于，

所述锚为吸力锚、拖曳贯穿锚、法向承力锚或动力贯入锚。

8.根据权利要求3所述的水下张紧器，其特征在于，

所述下端锚链和聚酯缆形成下端系泊缆。

9.一种上述权利要求4所述的水下张紧器的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

安装船在浮式生产储卸油船就位前到达指定海域，将锚、下端锚链和聚酯缆安装连接，在下端锚链顶端系上第一浮力球；

浮式生产储卸油船就位后，安装船将放置在安装船上的上端锚链与浮式生产储卸油船上的第二孔眼相连，所述第二孔眼上带有用于检测系泊缆上张力变化情况的张力测量设备如应变计，随后安装船远离浮式生产储卸油船，找到浮力球后将下端锚链与安装船上携带的水下张紧器上第一孔眼相连，上端锚链穿过水下张紧器的导链孔以及带槽滑轮后与安装船上的绞车端缆绳相连，之后把水下张紧器再放入海里，安装船上携带的水下机器人同时下放观察水下张紧器的运行情况，水下机器人通过操作止链装置上的操作臂，使止链臂打开，上端锚链自由活动，安装船上的绞车动作，收紧上端锚链，当上端锚链上张力达到预设值后，止链装置正常工作，阻止上端锚链运动，系泊缆保持预定的张力；

最后水下机器人断开辅助缆绳，在上端锚链自由端装上浮力球；

重复以上步骤将浮式生产储卸油船的多条系泊线张紧。