CN115087779A - 导管锚固件 - Google Patents

Abstract

所公开的是导管锚固件、包括导管锚固件的离岸系统以及部署方法。导管锚固件包括适用于附接至导管的基部部段、以及从该基部部段延伸的导管导引件。在使用中，动态导管沿着由锚固件所限定的动态导管路径范围经由导管导引件延伸。导管导引件包括朝向动态导管路径范围定向的凸形弯曲保护表面区域，该凸形弯曲保护表面区域在使用中防止动态导管过度弯曲。

Description

导管锚固件

技术领域

本发明涉及导管锚固件。更特别地，本发明涉及结合有导管导引件以保护导管免于过度弯曲的导管锚固件。

背景技术

离岸操作通常需要用于通讯目的的电导管或电线缆，以在海床(或相当于淡水)与浮动在表面上的船之间传递数据。替代性地，在油或气体操作中可能需要将液体或气体从海床传送至表面的导管、比如流动管线。一般地，这样的导管(通常被称为“立管(riser)”)连接至浮动在海的表面上的船或平台，并锚固至海床以防止这些导管在海床上的任何不需要的运动。

浮动式船或平台通常锚固至海床。然而，船仍可能由于波浪、风和涌流等而移动。与海床和船连通的任何导管(比如电导管或电线缆或管状件等)通常在导管的延伸穿过水柱的动态部分中以一定松弛量而锚固，以确保在船在导管的锚固件的极限内移动时导管将不会断裂。动态导管部分以期望的方式延伸至导管的锚固至海床的固定部分或静态部分。

由于船的运动，任何这样的动态导管可能经受高的动态负载并且通常发生故障。一种常见的故障模式是由导管的过度弯曲、即超出导管的最小弯曲半径而引起的。发生过度弯曲的常见位置是在动态导管部分从锚固件延伸的位置处或者动态导管部分从锚固件延伸的位置附近。

由于浮动式船的相当大的运动和偏移，过度弯曲是与浮动式海洋能源应用有关的特别值得关注的问题。因此，动态导管必须能够以大的角度范围远离海床处的锚固点引出并且能够抵抗过度弯曲。

防止过度弯曲的常规策略包括使用增强护套或过量长度的动态导管。动态导管部分相对于静态导管部分的正确取向也可以减少过度弯曲损坏的可能性，然而，这些方法实施起来可能花费大或者技术上有问题，并且过度弯曲损坏可能仍会发生。

因此，仍然需要在海底应用中改进动态导管弯曲保护。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种导管锚固件，该导管锚固件包括：

基部部段；以及

导管导引件，该导管导引件从基部部段延伸；

其中，基部部段包括导管附接件，该导管附接件用于将静态导管部分固定至基部部段；

其中，导管锚固件限定了动态导管路径范围，该动态导管路径范围可由从导管附接件经由导管导引件向远端延伸的动态导管部分在使用中获得；并且

其中，导管导引件包括凸形弯曲保护表面区域，该凸形弯曲保护表面区域朝向动态导管路径范围定向并且从导管附接件向远端定向；并且凸形弯曲保护表面区域至少部分地围绕动态导管路径范围延伸。

在使用中，沿着海床延伸的导管附接至锚固件的导管附接件。静态导管部分从导管附接件(通常搁置在海床上)向近端延伸并且动态导管部分从静态导管部分沿着动态导管路径范围在大体相反的方向上向远端延伸(并且向上延伸至水体的表面上的船或设备)。

动态导管部分从导管附接件沿着动态导管路径范围经由导管导引件向远端延伸。弯曲保护表面区域限定了动态导管路径范围的远离导管附接件的至少一部分。

在使用中，当动态导管部分移动时(由于水柱中的运动以及/或者表面处的设备的运动)，由于动态导管部分邻接凸形弯曲保护表面区域并且围绕弯曲保护表面区域有效地“卷绕”，因此该动态导管部分受保护而免于过度弯曲。

沿着动态导管路径范围在导管附接件与导管导引件之间的距离也可以被选定成在紧邻导管附接件的远端的区域中避免过度弯曲。

给定的导管将具有最小弯曲半径；即，导管在不损坏的情况下能够容许的最大曲率。最小弯曲半径对应于下述圆的半径：该圆具有具备最大容许曲率的圆周。最小弯曲半径可以包括安全公差并且可以是制造商指定的或者是由规章要求确定的。

因此，凸形弯曲保护表面区域的沿着动态导管路径范围的所有部分的曲率半径可以被选定成等于或大于将与锚固件一起使用的动态导管部分的最小弯曲半径。

另一好处是导管锚固件提供了安装精度——包括锚固件的取向——的更大公差，这是因为动态导管部分能够在某种程度上抵靠弯曲保护表面区域弯曲回到动态导管部分自身上，而不会超过动态导管部分的最大容许曲率。

当在本文中提及动态导管路径范围时，提及的是向远端远离导管附接件的路径范围，在使用中，动态导管的远端部分能够处于该路径范围内。动态导管路径范围将至少部分地围绕动态导管轴线延伸；动态导管轴线是沿着从导管附接件向远端延伸的理想地成直线的导管的假想的轴线。

弯曲保护表面区域可以部分地或完全地围绕动态导管路径范围延伸(因此限定了围绕动态导管路径范围的孔，动态导管部分在使用中延伸穿过该孔)。

例如，在一些实施方式中，当导管锚固件搁置在海床上时，动态导管轴线大体沿着海床延伸。因此，在这样的实施方式中，虽然路径范围将随着距导管附接件的距离向各侧且远离海床发散，但是动态导管路径范围将从导管附接件大体沿着海床向远端延伸。在这样的实施方式中，弯曲保护表面区域可以在动态导管路径范围的上方延伸并且向动态导管路径范围的每一侧延伸。

在其他实施方式中，当导管锚固件搁置在海床上时，动态导管轴线延伸远离海床，例如通常垂直于海床(即向上)延伸，并且因此动态导管路径范围也大体延伸远离海床。在使用中，动态导管轴线能够从海床以其他角度延伸，比如以锐角延伸。

在一些这样的实施方式中，弯曲保护表面区域可以完全围绕动态导管路径范围延伸。

弯曲保护凸形表面区域可以与锚固件的诸如基部部段的其他部分或海床结合而限定围绕动态导管路径范围的孔。

弯曲保护表面区域并且因此动态导管路径范围可以相对于动态导管轴线对称。

凸形弯曲保护表面区域可以为下述动态导管部分提供弯曲保护：该动态导管部分沿着动态导管路径范围延伸通过至少约90度或者至少约180度。

凸形弯曲保护表面区域可以为下述动态导管部分提供弯曲保护：该动态导管部分沿着动态导管路径范围延伸通过约45度至270度、或者约45度至200度、或者约60度至180度、或者约90度至270度；这取决于特定应用的要求。

也就是说，在沿着动态导管轴线截取的横截面中，该弯曲保护表面或每个弯曲保护表面可以包括下述弧线(例如圆形的、椭圆形或抛物线形弧线或其结合)或曲线：该弧线或曲线延伸通过至少90度、或至少180度；或者延伸通过任何其他角度范围，这取决于特定应用的要求。

凸形弯曲保护表面区域可以包括单个凸形弯曲保护表面(即没有中断)或多个表面。

弯曲保护表面区域可以由框架限定，比如由棒或管的框架限定。

凸形弯曲保护表面区域可以包括多于一个的凸形弯曲保护表面部段。弯曲保护表面部段可以是大体连续的表面，或者可以由框架限定。

在一些实施方式中，凹形弯曲保护表面区域形成为导管导引件的壳体或外表面的一部分，如下文更详细地公开的。

所述弯曲保护表面部段可以具有与另一所述弯曲保护表面部段不同的曲率，然而，在一些实施方式中，每个弯曲保护凸形表面部段的曲率相同。

弯曲保护表面区域的曲率、或者弯曲保护表面区域的所述弯曲保护表面部段的曲率在沿着动态导管轴线的横截面中可以围绕动态导管轴线变化。例如，如在下文更详细地公开的，导管导引件可以包括由围绕动态导管路径范围设置的、与动态导管轴线正交定向的多段管状件制成的部段。随着距动态导管轴线的距离，在沿着动态导管轴线的横截面中，椭圆度将因此必然地增加。

虽然可以使用各种曲率(例如部分椭圆的、抛物面状的等)，但是所述凸形弯曲保护表面部段或每个所述凸形弯曲保护表面部段可以方便地具有基本上部分圆形的横截面。

部分圆形的横截面能够方便地由诸如管道或管状件之类的圆柱形部件制造。

弯曲保护表面区域可以包括两个、三个、四个或更多个具有部分圆形横截面的表面部段。导管导引件可以例如由围绕动态导管路径范围的端部对端部连结的两段、三段、四段或更多段管状件构造成。

在一些实施方式中，弯曲保护表面区域包括围绕动态导管路径范围的三个侧部的三个部分圆柱形的表面部段。第四侧部可以由基部部段限定，在使用中由海床限定，或者可以是敞开的。

在一些实施方式中，弯曲保护表面区域包括四个部分圆柱形的表面部段，这四个部分圆柱形的表面部段限定了围绕动态导管路径范围的具有大体正方形或矩形对称的孔。

诸如三角形、多边形等的其他几何结构也是可能的。

凸形弯曲保护表面区域可以包括部分环面状表面部段。部分环面状表面部段可以与动态导管轴线同轴，并且因此具有沿着动态导管轴线的部分圆形的横截面。

部分环面状表面部段可以部分地围绕动态导管路径范围延伸，或者完全围绕动态导管路径范围延伸。

导管导引件可以包括大体环面状结构。

凸形弯曲保护表面区域可以包括限定了凹形锥体的部分内表面的表面部段；即，为“喇叭状”。该部分内表面可以是圆形基部凹形锥体、或椭圆形基部凸形锥体或多边形基部凸形锥体。

凹形弯曲保护表面区域可以由结构框架支承，该结构框架可以在导管导引件的内部。

将理解的是，导管导引件可以包括除了凸形弯曲保护表面区域之外的表面区域。弯曲保护表面区域可以延伸至下述表面区域：所述表面区域相对于动态导管路径范围向近端定向，并且因此在使用中所述表面区域不会为动态导管提供弯曲保护。例如，管状构件可以仅围绕管状构件圆周的一部分限定弯曲保护表面区域。

锚固件可以适于被压载。

基部部段可以包括适用于将压载重物搁置或固定至锚固件的位置。基部部段的至少一部分可以是中空结构，并且适于填充有压载材料。

导管导引件可以至少部分地起到对锚固件进行压载的作用。例如，导管导引件可以是中空结构并且适于填充有压载材料。导管导引件可以由压载材料的块、比如金属块机加工或铸造而成。

锚固件(例如基部部段)还可以包括锚钩，该锚钩用于将锚固件固定至海床。

替代性地，或附加地，螺杆、桩等可以用于将锚固件固定至海床。

导管锚固件可以限定静态导管路径范围。静态导管路径范围可以包括如关于动态导管路径范围所讨论的一个或更多个特征部，静态导管路径范围从导管附接件向近端延伸，这可以有助于防止静态导管在安装期间损坏。

导管附接件可以包括用于将导管固定至基部部段的夹持件、带状物等。导管附接件可以至少部分地限定静态导管路径范围。

导管附接件可以包括与导管、比如单独的动态导管和静态导管连结的装置。

导管附接件可以包括拼接箱，该拼接箱用于连结电线缆、光纤等。导管附接件可以包括用于将管状件联接在一起的装置，例如在本领域中众所周知的装置。

导管附接件可以包括用于附接至静态导管的近端端部、以及用于附接至动态导管的远端端部。近端端部和远端端部各自可以包括适用于连结至相应导管的装置。

导管附接件的近端端部和远端端部可以是同轴的(例如与动态导管轴线对准)。导管附接件的近端端部和远端端部可以彼此成一角度，例如是垂直的。

导管附接件可以包括在导管附接件的近端端部与远端端部之间延伸的中间导管部分。例如，中间部分可以包括下述一段管状件：该段管状件适于在远端端部处附接至动态管状件并且在近端端部处附接至静态管状件。中间部分可以包括下述一段线缆和/或纤维：该段线缆和/或纤维适于在每个端部处联接至相应的动态线缆和/或纤维以及静态线缆和/或纤维。

在其中导管附接件包括将动态导管连结至静态导管的装置(直接地，例如在导管附接件包括拼接箱的情况下，或者间接地，例如在导管附接件适于在导管附接件的远端端部处附接至动态导管的情况下)的实施方式中，导管附接件可以包括应变释放装置，该应变释放装置适于将附接的动态导管上的拉伸应变释放。

在一些实施方式中，动态导管可以包括铠装层(比如已知的例如用于电线缆或光导纤维的铠装层)。导管附接件可以构造成附接至铠装层并接收经由铠装层传送的应变。例如，动态导管的近端端部处或动态导管的近端端部附近的铠装层可以张开成提供下述凸缘部分：该凸缘部分将被夹持抵靠导管附接件的远端端部或被夹持至静态线缆的对应的凸缘部分。

在替代性实施方式中，呈管状立管形式的动态导管可以在动态导管的近端端部处包括凸缘部分(例如，凸缘)。

因此，应变释放装置可以包括夹持装置，该夹持装置用于将该凸缘布置结构或每个凸缘布置结构夹持至应变释放装置或者夹持在应变释放装置之间。

应变释放装置可以更好地传送拉伸应变，该拉伸应变原本可能会作用成使动态导管脱离。

导管附接件可以包括弯曲加强件，该弯曲加强件从导管附接件的远端端部延伸，并且在一些实施方式中该弯曲加强件从导管附接件的近端端部延伸，该弯曲加强件用于对延伸穿过弯曲加强件或固定至弯曲加强件的导管的弯曲提供附加的抵抗力。

弯曲加强件可以是用于导管部分的护套或覆盖件(例如编织材料或弹性材料)，以抵抗弯曲。弯曲加强件可以有利地抵抗导管部分的例如由于导管压缩而产生的过度弯曲。

虽然可能存在弯曲加强件，但是由于弯曲加强件接近弯曲保护表面区域，与传统设备的动态线缆部分与静态线缆部分之间需要的弯曲应变相比，本发明降低了这样的弯曲加强件需要承受的潜在弯曲应变。因此，弯曲加强件可以制造得更小、更轻并且成本更低。

弯曲加强件可以沿着动态导管路径范围从导管附接件延伸至导管导引件，并且在一些实施方式中至少部分地延伸穿过导管导引件。

导管锚固件可以包括用于附接应变释放线的固定件。导管锚固件可以包括在一个端部处联接至固定件的应变释放线。应变线可以在其另一端部处设置有用于固定至动态导管部分的装置，比如夹持件或套环。

在使用中，应变释放线可以在一个端部处固定至锚固件并且在另一端部处固定至导管锚固件远端的动态导管部分上或周围的导管固定点。

在应变释放线自身处于张紧状态之前，应变释放线的长度限制或防止动态导管在导管固定点与导管附接件之间变得张紧。因此，应变释放线防止过度的力直接施加至导管附接件。这在导管附接件包括如本文中所公开的用以连接导管的装置的情况下是特别有利的。这种应变释放方式可以在除上述应变释放装置之外使用、或者替代上述应变释放装置使用。

应变释放线在使用时还可以有助于引导动态线缆部分的弯曲部远离锚固件并且向上进入水柱中。

固定件可以位于线缆锚固件的任何部分处，但是方便地位于基部部段上。

导管锚固件可以具有任何合适的结构。例如，基部可以由桁架、管状件、棒状件或梁等构造成。基部部段可以适于在海床上提供稳定的平台，并且在一些实施方式中大体平坦的平台。基部部段可以例如包括一个或更多个长形梁，其中，导管导引件和导管附接件安装在所述长形梁上。

导管导引件可以直接附接至基部或者由支承框架与基部间隔开。

导管导引件可以具有整体结构或者自身由梁、棒状件、管状件等的框架构造成。

导管锚固件的一个或更多个部分(比如导管导引件和/或基部部段的至少一部分)可以是中空结构，该中空结构用于接纳如本文中所公开的压载材料。

根据本发明的第二方面，提供了一种离岸系统，该离岸系统包括：

在水体的表面上的设备；

根据本发明的第一方面的导管锚固件；以及

导管；该导管包括动态导管部分和静态导管部分；

其中，导管附接至导管锚固件的导管附接件，其中，静态导管部分从导管附接件的近端延伸至导管附接件，并且动态导管部分从导管附接件沿着动态导管路径范围、经由导管导引件、并且穿过水柱向远端延伸至表面设备。

动态导管部分可以具有最小弯曲半径。

凸形弯曲保护表面区域的沿着动态导管路径范围的所有部分的曲率半径可以等于或大于动态导管部分的最小弯曲半径。

导管锚固件可以位于海床上。导管锚固件的基部部段可以搁置在海床上。

静态导管部分可以沿着海床延伸至导管锚固件。

动态导管路径范围可以从导管附接件最初大体沿着海床向远端延伸(然而，将理解的是，动态导管路径范围内的路径的范围将随着距导管附接件的距离而增加)。

动态导管路径范围可以从导管附接件向远端延伸，最初大体远离海床向远端延伸，例如大体向上(当锚固件水平时，基本上竖向地)延伸。

导管附接件可以包括应变释放装置，比如夹持装置。导管可以包括在导管附接件处联接在一起、或者如本文中所公开的各自联接至导管附接件的动态导管和静态导管。

动态导管(以及可选地静态导管)可以包括凸缘部分(比如铠装层的张开部分)。凸缘部分或多个凸缘部分可以被夹持至夹持装置或者夹持在夹持装置之间。

水体的表面上的设备可以包括浮动式船。在一些实施方式中，该设备可以包括静态平台比如固定至海床的石油钻塔、风力涡轮机或潮汐涡轮机。

浮动式船可以经由至少一个锚固线缆(所指的锚固线缆包括编织线缆、系泊链等)锚固至海床。

锚固线缆确保船被保持在水表面上的大体固定的位置中，但是将必要地允许船的一些运动。导管锚固件适于防止动态线缆部分由于船在水表面上的运动而过度弯曲。

船可以是离岸生产船，比如浮动式水力电流发电机。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于从水体的表面上的设备部署根据第一方面的导管锚固件的方法，该方法包括：

将导管附接至导管附接件；以及

将导管锚固件降低至海床，由此当导管锚固件搁置在海床上时，导管的静态导管部分从导管附接件的近端延伸至导管附接件，并且动态导管部分从导管附接件沿着动态导管路径范围、经由导管导引件、并且穿过水柱向远端延伸至设备表面。

该方法可以包括将动态导管连接至导管附接件。

将动态导管附接至附接件可以包括使动态导管的端部经由导管导引件行进至导管附接件。

该方法可以包括使动态导管的端部行进穿过由导管导引件的弯曲保护表面区域所限定的孔。

该方法可以包括将弯曲加强件应用于线缆、特别是动态线缆。

该方法可以包括将静态导管连接至导管附接件。

将理解的是，静态导管与动态导管的连接由此提供了具有动态导管部分和静态导管部分的所述导管。

动态导管和静态导管的连接可以在水体的表面上的设备处进行；并且在导管锚固件降低至海床之前进行。替代性地，可以在锚固件已经降低之后在海床上建立一次或两次连接。

该方法可以包括为动态线缆部分提供拉伸应变释放。该方法可以例如包括在导管锚固件与导管锚固件的远端的动态线缆部分之间连接应变释放线。

导管附接件可以包括应变释放装置，比如夹持装置，并且该方法可以包括将应变释放装置附接至所述动态导管的凸缘部分。该方法可以包括形成动态导管的凸缘部分，例如通过使动态导管的铠装层的位于动态导管的近端端部处或在动态导管的近端端部附近的一部分张开而形成动态导管的凸缘部分。

当在设备处建立与静态线缆的连接时，该方法可以包括将静态线缆的端部从海床收回。

静态线缆可以例如是诸如配电网络或流体分配管线之类的较大导管网络的支线。

该方法可以包括对导管锚固件进行压载。压载可以在海床上进行，例如通过将一个或更多个压载重物放置在导管锚固件的本体部段上(压载重物可以从设备降低至海床)。

替代性地或附加地，对锚固件进行压载可以在设备处进行。例如，在一些实施方式中，导管导引件和/或基部部段的至少一部分可以是中空结构，并且该方法可以包括用压载材料对该中空部分或每个中空部分进行填充，该压载材料比如为沙子或颗粒金属(例如铅或钢粒或者废料碎片等)。

该方法可以包括将锚固件销接、桩接或螺栓连接至海床。

该方法可以包括将锚固件降低至海床以及随后在海床上将锚固件重新定位或重新对准。

本发明不限于海洋应用并且也可以用于包括湖、河流、河口等在内的任何水体。因此本文中提及的“海床”应当被认为适用于任何这种水体的床并且因此可与“河床”、“湖床”等互换。

诸如“上方”、“下方”以及“至…的侧部”或“侧向地”之类的术语是指当导管锚固件搁置在水平海床上时的取向，并且不应当被解释为排除与锚固件的其他取向相关的这些特征。

本文中提及的“近端”和“远端”以及类似术语是根据沿着静态导管部分朝向导管锚固件的线缆附接件的参照系得到的。也就是说，导管的附接至导管锚固件的静态导管部分从导管锚固件向近端延伸，并且导管的动态导管部分从导管锚固件向远端延伸。

参照导管或导管部分(包括线缆、管状件或光纤等)，术语“静态”和“动态”描述了导管或导管部分在海床上附接至导管锚固件时的特性。

预期的是，本文中所公开的与本发明的一个方面相关的可选特征对应于本发明的任何其他方面的可选特征。因此，本文中公开的与装置的功能、结构或特征部的用途相关的内容应当被理解为对应于本文中所公开的方法的步骤，并且本文中关于方法的公开内容应当被理解为还涵盖具有执行这种方法所需的这些特征部的装置。

附图说明

现在参照以下附图描述示例实施方式，在附图中：

图1是导管锚固件的实施方式的立体图。

图2是图1中的导管锚固件的侧视图。

图3是图2和图3中的导管锚固件的横截面侧视图，示出了静态导管部分以及沿着由导管锚固件限定的动态导管路径范围延伸的动态导管部分。

图4是附接有压载重物的导管锚固件的另一实施方式的立体图。

图5是图4的导管锚固件的横截面侧视图。

图6a和图6b示出了包括导管锚固件的离岸系统。

图7a至图7c示出了应变释放装置。

具体实施方式

图1、图2和图3示出了导管锚固件100。导管锚固件100具有基部部段102以及从基部部段延伸的导管导引件104。基部部段102包括导管附接件106，导管附接件106用于将导管108固定至基部部段102。导管108包括静态导管部分108a和动态导管部分108b。

在所示出的示例中，动态部分和静态部分是附接至导管附接件的相应端部的单独的动态导管和静态导管(在下文中进一步详细地描述)，但是在替代性实施方式中，导管108是连续的。

动态导管部分108b在使用中从导管附接件106穿过水柱向远端延伸至水表面上的船，而静态导管部分108a沿着海床向近端延伸，通常延伸至出口管线、或配电网络等。关于导管附接件106的近端取向和远端取向在图中分别由标记为P和D的箭头图示。

线缆锚固件100限定了动态导管路径范围，该动态导管路径范围从导管附接件106经由导管导引件104向远端延伸，导管导引件104结合了动态导管108b能够遵循的所有路径，如图3中由虚线路径110a～110d所图示的。将理解的是，在所示出的实施方式中，动态导管路径范围也侧向地发散。

图3中也图示了假想的动态导管轴线A，动态导管轴线A从导管附接件106的远端端部成直线地延伸，通常在正常使用中沿着海床延伸。动态导管路径范围围绕轴线A侧向对称地延伸且发散。

导管导引件包括凸形弯曲保护表面区域112，凸形弯曲保护表面区域112朝向动态导管路径范围定向并且也相对于导管附接件106向远端定向。导管导引件104的近端面105不会例如形成弯曲保护表面区域112的一部分，因为近端面105相对于导管附接件向近端定向。

凸形弯曲保护表面区域112具有曲率半径，在所示出的实施方式中，该曲率半径略微超过动态导管108b的最小弯曲半径，并且由此防止动态导管108具有低于动态导管108的最小弯曲半径的曲率。

导管导引件104由端部对端部正交连接的三个管状弯曲保护表面结构104a、104b和104c构造成。管状结构各自包括具有部分圆形横截面的部分圆柱形表面，从而为通过约180度的曲率的动态导管108b提供弯曲保护。

在其他实施方式中，弯曲保护表面区域可以包括其他曲率，如本文中所公开的。

导管导引件104、并且更特别地弯曲保护表面区域112在使用中在动态导管路径范围的上方延伸并且向动态导管路径范围的每一侧延伸。动态导管路径范围部分地由基部部段102和海床围绕动态导管的圆周的剩余部分界定。基部部段102和凸形弯曲保护表面112一起限定了在使用中供动态导管108b延伸穿过的孔120。

导管附接件106在这个实施方式中包括“拼接箱”，该拼接箱在拼接箱的近端端部处具有用于连接至静态导管108a的导管连接器106a，并且在拼接箱的远端端部处具有用于连接至动态导管108b的导管连接器106b。

所示出的实施方式用于配电线缆的连接，并且导管附接件也提供了在连接器106a与连接器106b之间延伸的中间导管部分。

从导管附接件106的远端端部延伸有呈弹性护套的形式的弯曲加强件114。如图1中示出的，在使用中，动态线缆108被引入穿过弯曲加强件。弯曲加强件114部分地延伸到由弯曲保护表面区域112所限定的动态线缆路径范围的区域中。虽然弯曲加强件114在图中被示出为沿着轴线A延伸，但是在使用中，弯曲加强件114将在动态导管路径范围的界限内与动态导管108一起弯曲。

在替代性实施方式中，弯曲加强件在连接至锚固件之前直接应用于动态导管部分，或者弯曲加强件可以完全省去。

基部部段102由梁102a、102b、102c和102d构造并提供了稳定的平台以在使用中搁置在海床上。另外，围绕周缘的梁102a～102c可以在锚固件被部署之后通过压载重物、比如混凝土块等被压下或压载。

在所示出的实施方式中，导管导引件104是中空结构并且也可以填充有压载材料。在替代性实施方式中(未示出)，导管导引件可以被铸造或机加工为实心块，或由敞开的框架形成。导管锚固件的结构和压载能够根据预期的部署方式而改变。例如，在一些情况中，可能优选的是，锚固件不被压载在表面处，而是被压载至海床或以其他方式销接或螺栓连接至海床。在其他情况中，比如在部署后较难以进入的较深的水中，可能优选的是，锚固件被压载在表面处。

为了部署锚固件100，静态导管108a从海床收回(例如浮动)，并且动态导管108b设置在表面设备、比如船上。线缆108a和线缆108b连接至导管附接件106的相应端部。特别地，动态线缆108a经由导管导引件104被引入穿过孔120，在这个实施方式中被引入到线缆加强件114中。

导管导引件的中空部分(未示出)然后填充有压载材料、比如金属球粒并且锚固件被部署至海床。

与其他可能的方式相比，弯曲保护表面区域为锚固件的最终取向提供了更大的公差度。

图4和图5示出了导管锚固件200的另一示例。与导管锚固件100共有的特征被提供有增加了100的类似附图标记。

锚固件200包括基部部段202，并且基部部段202通过框架203安装有导管导引件204。

导管导引件由端部对端部正交连接的四个管状弯曲保护表面结构204a、204b、204c和204d构造成，以限定穿过导管导引件204的孔220。因此，凸形弯曲保护表面区域212完全围绕动态线缆路径范围(动态线缆路径范围的轴线A在图中标记出)延伸。

在这个实例中，导管附接件包括90度弯曲，使得近端线缆208a在使用中沿着海床延伸至近端端部206a，并且远端线缆部分远离海床大致竖向穿过孔220离开远端端部206b。因此，动态线缆路径范围最初从导管附接件206大致竖向地向远端延伸。这个取向与完全围绕动态导管路径范围延伸的凸形弯曲保护表面区域212一起使得动态线缆路径范围从附接件206的远端端部206b以360度发散，如图5中示出的示例路径210a～210d所图示的。

弯曲保护的度数也在90度与180度之间(即远离轴线A)延伸以允许动态导管108b弯曲回到其自身上并且如果需要的话，搁置在海床上。

在替代性实施方式中(未示出)，线缆导引件104可以是侧部敞开的(例如大体U形的)并且仅在动态导管路径范围的一部分周围提供弯曲保护。这样的实施方式可以在一些情况下、例如当在海床处进行附接时提供更方便的导管附接。

在图4中还可见的是基部部段202上的压载重物222。压载重物可以在部署之前被添加在水表面处或者添加在海床上。

图6a和图6b示意性图示了根据本发明的导管锚固件的应用。图6a和图6b示出了包括水体的表面301上的设备的离岸系统，该设备在所示出的示例中为浮动式潮汐发电机(水流电力发电机)300，该发电机包括吊舱302和用于从流动水获取能量的转子304。

发电机300经由锚固线306以常规方式进行锚固。为了适应潮汐变化、天气条件(汹涌的海浪、涌流等)以及由于经由转子304所传递的负载而经历的公称俯仰和侧倾，锚固线必须提供有一定松弛度，进而允许船300相对于海床的一些运动。

发电机300经由海床303上的静态电线缆308a连接至配电系统。静态线缆308a是向前连接至海床线缆网络(未示出)的支线。静态线缆308a连接至如上所述的锚固件100的导管附接件106。

动态线缆308b从发电机300穿过水柱延伸至锚固件100。动态线缆连接至如上所述的导管附接件106的远端端部，并且从导管附接件106的远端端部沿着动态线缆路径范围经由导管导引件104向远端延伸。

随着发电机300在表面上移动(例如在如图6a中的向右侧流动条件与如图6b中的向左侧流动条件之间)，由动态线缆308b倾向于弯曲的角度将变化。潮汐和由发电机300经历的其他环境条件也可以在某种程度上被穿过水柱延伸的动态线缆308b所经历，从而也导致动态线缆308b的路径的变化。

尽管，针对某些条件，比如图6a中示出的高流动条件(其中，动态线缆被推动至下述路径：在该路径中，动态线缆以相对小的角度从锚固件100向远端延伸)，锚固件可以相对最优地定位，但是该位置在其他时候可能不是最优的。例如，如图6b中示出的，发电机300已经进一步移动到锚固件100上方，并且动态线缆308b抵靠线缆导引件104弯曲回到其自身上。在这样的情况下，凸形弯曲保护表面区域102防止过度弯曲、疲劳以及可能以其他方式发生的潜在断裂。

可以提供用于动态导管部分的附加的拉伸应变释放装置，比如本文中所公开的应变释放线。图7a至图7c图示了经由动态导管的凸缘部分提供应变释放。

动态导管408b可以采取铠装线缆、铠装光纤等的形式，具有内芯部450(比如电线缆或线缆束、光纤束等)以及外铠装层452，外铠装层452通常呈一个或更多个螺旋卷绕的编织物的形式。

在动态线缆408b的近端端部454处，铠装层的近端部分452a能够向外张开以形成凸缘部分456。

近端端部454然后附接至导管附接件的远端端部406b，使得动态导管408b的凸缘部分456抵靠导管附接件的远端端部处的凸缘407。凸缘部分可以然后通过螺栓460被夹持在凸缘407与套环458之间，如图7c中示出的。

施加至动态导管408b的张力由此经由铠装层452和应变释放装置407、456、458和460传送至导管附接件。内芯部450至少在某种程度上与这样的拉伸应力隔离。

虽然已经公开了各种示例性实施方式，但是应当理解的是，在不背离所附权利要求的范围的情况下，可以对本文中公开的阀和本文中公开的方法做出变型、改型和组合。

Claims (33)

1.一种导管锚固件，包括：

基部部段；以及

导管导引件，所述导管导引件从所述基部部段延伸；

其中，所述基部部段包括导管附接件，所述导管附接件用于将静态导管部分固定至所述基部部段；

其中，所述导管锚固件限定有动态导管路径范围，所述动态导管路径范围能够由从所述导管附接件经由所述导管导引件向远端延伸的动态导管部分在使用中获得；并且

其中，所述导管导引件包括凸形弯曲保护表面区域，所述凸形弯曲保护表面区域朝向所述动态导管路径范围定向并且从所述导管附接件向远端定向；并且所述凸形弯曲保护表面区域至少部分地围绕所述动态导管路径范围延伸。

2.根据权利要求1所述的导管锚固件，所述导管锚固件用于与具有最小弯曲半径的动态导管部分一起使用，其中，所述凸形弯曲保护表面区域的沿着所述动态导管路径范围的所有部分的曲率半径等于或大于所述动态导管部分的所述最小弯曲半径。

3.根据权利要求1或2所述的导管锚固件，其中，当所述导管锚固件搁置在海床上时，所述动态导管路径范围从所述导管附接件大体沿着所述海床向远端延伸。

4.根据权利要求3所述的导管锚固件，其中，当所述导管锚固件搁置在所述海床上时，所述弯曲保护表面区域在所述动态导管路径范围的上方延伸并且向所述动态导管路径范围的每一侧延伸。

5.根据权利要求1或2所述的导管锚固件，其中，当所述导管锚固件搁置在海床上时，所述动态导管路径范围从所述导管附接件大体远离所述海床向远端延伸。

6.根据权利要求5所述的导管锚固件，其中，当所述导管锚固件搁置在所述海床上时，所述弯曲保护表面区域完全围绕所述动态导管路径范围延伸并且限定有围绕所述动态导管路径范围的孔，所述动态导管部分在使用中延伸穿过所述孔。

7.根据任一前述权利要求所述的导管锚固件，其中，所述凸形弯曲保护表面区域为沿着所述动态导管路径范围延伸通过至少约90度或者至少约180度的所述动态导管部分提供弯曲保护。

8.根据任一前述权利要求所述的导管锚固件，其中，所述凸形弯曲保护表面区域包括多于一个的凸形弯曲保护表面部段。

9.根据任一前述权利要求所述的导管锚固件，其中，所述凸形弯曲保护表面部段或每个凸形弯曲保护表面部段具有基本上部分圆形的横截面。

10.根据权利要求9所述的导管锚固件，其中，所述弯曲保护表面区域包括由围绕所述动态导管路径范围的端部对端部连结的两段、三段、四段或更多段管状件构造成的两个、三个、四个或更多个具有部分圆形的横截面的凸形弯曲保护表面部段。

11.根据权利要求10所述的导管锚固件，其中，所述弯曲保护表面区域包括围绕所述动态导管路径范围的三个侧部的三个部分圆柱形的表面部段。

12.根据权利要求11所述的导管锚固件，其中，当所述导管锚固件搁置在海床上时，所述动态导管路径范围从所述导管附接件大体沿着所述海床向远端延伸，其中，所述基部部段或所述海床限定所述动态导管路径范围的第四侧部。

13.根据权利要求10所述的导管锚固件，其中，当所述导管锚固件搁置在海床上时，所述动态导管路径范围从所述导管附接件大体远离所述海床向远端延伸，并且其中，所述弯曲保护表面区域包括四个部分圆柱形的表面部段，所述四个部分圆柱形的表面部段限定有围绕所述动态导管路径范围的大体具有正方形或矩形对称的孔。

14.根据任一前述权利要求所述的导管锚固件，其中，所述锚固件适于被压载。

15.根据权利要求14所述的导管锚固件，其中，所述基部部段包括适用于将压载重物搁置或固定至所述锚固件的位置，并且/或者其中，所述基部部段和/或所述导管导引件的至少一部分是中空结构并且适于填充有压载材料。

16.根据任一前述权利要求所述的导管锚固件，其中，所述导管附接件包括连结单独的动态导管和静态导管的装置。

17.根据权利要求16所述的导管锚固件，其中，所述导管附接件包括用于附接至静态导管的近端端部、以及用于附接至动态导管的远端端部。

18.根据权利要求17所述的导管锚固件，其中，所述导管附接件的所述近端端部和所述远端端部是同轴的，或者其中，所述导管附接件的所述近端端部和所述远端端部彼此成一角度，可选地是垂直的。

19.根据权利要求16至18中的任一项所述的导管锚固件，其中，所述导管附接件还包括应变释放装置。

20.根据权利要求19所述的导管锚固件，其中，所述应变释放装置包括夹持装置，所述夹持装置用于夹持至动态导管的近端端部处或动态导管的近端端部附近的凸缘布置结构。

21.根据任一前述权利要求所述的导管锚固件，其中，所述导管附接件包括从所述导管附接件的远端端部延伸的弯曲加强件。

22.根据权利要求21所述的导管锚固件，其中，所述弯曲加强件从所述导管附接件沿着所述动态导管路径范围延伸至所述导管导引件并且可选地至少部分地延伸穿过所述导管导引件。

23.根据权利要求22所述的导管锚固件，还包括固定件，所述固定件用于附接应变释放线，并且可选地，所述固定件用于附接在一个端部处联接至所述固定件的应变释放线。

24.一种离岸系统，包括：

在水体的表面上的设备；

根据任一前述权利要求所述的导管锚固件；以及

导管；所述导管包括动态导管部分和静态导管部分；

其中，所述导管附接至所述导管锚固件的所述导管附接件，其中，所述静态导管部分从所述导管附接件的近端延伸至所述导管附接件，并且所述动态导管部分从所述导管附接件沿着所述动态导管路径范围、经由所述导管导引件、并且穿过水柱向远端延伸至所述表面设备。

25.根据权利要求24所述的离岸系统，其中，所述动态导管部分包括最小弯曲半径并且所述凸形弯曲保护表面区域的沿着所述动态导管路径范围的所有部分的曲率半径等于或大于所述动态导管部分的所述最小弯曲半径。

26.根据权利要求24或25所述的离岸系统，其中，所述水体的所述表面上的所述设备包括浮动式船。

27.根据权利要求25所述的离岸系统，其中，所述浮动式船为浮动式水力电流发电机。

28.一种用于从水体的表面上的设备部署根据权利要求1至23中的任一项所述的导管锚固件的方法，所述方法包括：

将导管附接至所述导管附接件；以及

将所述导管锚固件降低至海床，由此当所述导管锚固件搁置在所述海床上时，所述导管的静态导管部分从所述导管附接件的近端延伸至所述导管附接件，并且所述动态导管部分从所述导管附接件沿着所述动态导管路径范围、经由所述导管导引件、并且穿过水柱向远端延伸至所述表面设备。

29.根据权利要求28所述的方法，包括通过使动态导管的端部经由所述导管导引件行进至所述导管附接件而将所述动态导管连接至所述导管附接件。

30.根据权利要求29所述的方法，包括将静态导管连接至所述导管附接件。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述动态导管与所述静态导管的连接在所述水体的所述表面上的所述设备处进行；在所述导管锚固件降低至所述海床之前进行。

32.根据权利要求29至31中的任一项所述的方法，其中，所述导管附接件包括应变释放装置，比如夹持装置，并且其中，所述方法包括将所述应变释放装置附接至所述动态导管的凸缘部分。

33.根据权利要求32所述的方法，包括在所述动态导管的近端端部处或在所述动态导管的近端端部附近形成所述动态导管的凸缘部分。

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