CN115956048A - 可分离的系泊系统 - Google Patents

Abstract

一种用于海上半潜式浮动结构的可分离的系泊系统。可分离的浮标具有多个系泊索，该多个系泊索包括在系泊链与浮标之间的浮标链。系泊链和浮标链经由三通系泊连接器连接，其中，第三连接件被配置为将系泊连接器拉至结构上的系泊点。在第一配置中，浮标被分离并且支撑待被拉入以用于在浅部处恢复的系泊链。在第二配置中，经由系泊连接器拉入系泊索，由此向结构提供展开的系泊件，其中，浮标链作为悬链线留在浮标与系泊点之间。

Description

可分离的系泊系统

技术领域

本发明涉及用于海上半潜式浮动结构的系泊系统，并且特别地，但不排他地，涉及用于浮动海上风力涡轮机的可分离的系泊系统。

背景技术

风力是公认的且大量使用的可再生能源。现在正在为风力涡轮机寻找海上位置，因为可以获得更高的风能产量并且与位于岸上的那些相比存在更少的空间限制。第一海上风力涡轮机形成在埋藏在海床中的单桩地基上。开发了护套(jacket)的使用，这些护套是建造的类似于典型地搁置在四个桩上的钢的格栅结构的地基，因为它们相对于在更大深度处的地基的尺寸以及特定类型的地表下岩石是更稳健的。与护套相比，为了接近更深的水并降低建造成本，现在使用浮动海上风力涡轮机(FOWT)。

预期FOWT在其使用寿命中必须在多个点处分离。这特别是由于涡轮机的尺寸和高度增加，使得机舱水平处的运动更大，使海上的主要修理复杂化。由于对于被固定至海床的自升式起重船来说水常常太深，并且因此必须使用浮动起重船，因此这变得更加费力。浮动起重机的起重机顶端处的运动显著大于自升式起重船。当涡轮机附接至护套时，由于护套锚固并固定至海床，所以这种运动显著更少或者可忽略。

图1a至图1c示出了多柱半潜式FOWT在其展开的系泊件上的典型布置的现有技术。图1a示出了连接至系泊索20a的半潜式平台4，系泊索20a连接至海床上的锚固件。这种展开的系泊件使每个系泊索单独地连接至设备的保持在固定航向上的每个转角。为了清楚起见，仅示出了三个系泊索；然而，在设计中，通常需要多达六至九个系泊索。动态电力缆线立管10被示出为具有浮标12的惰波轮廓。图1b以正视图示出了该布置。

细节1c为用于使用绞车13从柱的顶部拉入系泊索的典型布置，该绞车13围绕滑轮14转向并且穿过半潜式平台上的母连接布置15。绞车连接至系泊连接器16的端部，并且当完全接合时，绞车绳索分离。

存在可用作现有技术的一系列类型的系泊连接器；因此示出的设计仅用于说明。

这种布置不仅在半潜式平台中而且在一系列其他系泊浮动结构和船舶中是典型的。

这些布置的缺点是，分离和重新连接海上FOWT是长的且昂贵的操作，因为它们典型地具有三至九个的系泊索以及典型地两个动态电力缆线。系泊索与电力缆线系统的连接涉及将每个索的端部单独地定位、测量、提升、以及连接至FOWT。在此期间，FOWT将必须通过牵引船来保持在位。钩挂(hook-up)可能是长的且困难的过程，尤其是在深水中或如果该区域被平台、船或其他浮动结构及其系泊件所拥挤。在完成系泊钩挂之后执行动态电力缆线的拉入，并且缆线钩挂本身可以具有较长的持续时间，伴随有损坏的风险。

其他浮动船(诸如船舶等)使用为单点系泊(SPM)的转塔系泊系统，其中，系泊索到达中心点，船舶经由转环围绕该中心点旋转。转塔系泊系统通常用于较严苛的环境中，其中，系泊系统上的负载可以通过允许船偏转或迎着向风侧来减小。US2007/0264889披露了一种可分离的水下转塔浮标，该浮标为船提供单点系泊(SPM)。浮标在半径上具有系泊连接点，该半径显著小于船的宽度并且远小于船的长度，并且浮标被拉入并且固定至船。转塔对地静止，由于响应于风、波浪和水流的旋转，船围绕该转塔随风向改变方位。

WO2016069636披露了一种用于FOWT的可分离连接浮标系统。在这个系统中，电力缆线由浮标支撑，而系泊索以标准展开的系泊布置连接，其与浮标分离并且单独地连接至每个柱。这种布置的缺点是，这个或这些电力缆线必须在该可分离的浮标分离时将该可分离的浮标保持在位，但是不被该浮标运动损坏。此外，由于缆绳的重量，浮标在深水中可以变得非常大并且在海上作业中呈现限制。

由于半潜式浮动结构的每个拐角可以分开50m至150m，因此使用具有如此大尺寸的潜水转塔浮标是不实际的。当前的可分离的转塔浮标设计将仅连接到半潜式平台上的单个点，并且因此非对称结构很可能围绕这个点旋转，从而将系泊件和缆线围绕彼此扭曲，除非结合有转环，这显著增加了成本和复杂性。如果结合有转环，则半潜式平台随风向改变方位从而与位于涡轮机机舱上的转环发生干涉，以使叶片转向最佳航向。

因此，本发明的目的是提供一种用于海上半潜式浮动结构的可分离的系泊系统，其消除或减轻现有技术的一个或更多个缺点。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于海上半潜式浮动结构的可分离系泊系统，包括：

浮标，其包括连接结构以及与结构分离的器件；

多个系泊索；

每个系泊索包括系泊链，该系泊链具有连接至海床上的锚固件的第一端；

至少一个系泊索还包括浮标链，该浮标链的第一端经由系泊连接器连接至系泊链的第二端，并且浮标链的第二端连接至浮标；

其中，在使用中：在第一配置中，浮标与结构分离，并且浮标链支撑系泊链，从而防止系泊连接器接触海床；以及

在第二配置中，浮标连接至结构，并且系泊链经由系泊连接器被拉入至结构上的系泊点以张紧系泊链，由此向该结构提供展开的系泊件，其中，浮标链处于悬链线的形式。

以此方式，可以从围绕结构的系泊点以与展开的系泊件相同的模式来布置系泊链，其优点是每个系泊链也被附接至可分离的浮标并且因此仅需要从浅水的深度拉入。虽然使用术语链，但是应理解的是，其可以表示绳索、缆线或线绳元件或者构成标准系泊索的一部分的任何元件。

优选地，用于使可分离的浮标与结构连接和分离的器件是不可旋转的。以此方式，系泊系统防止结构发生随风向改变方位并且比其他转塔浮标系统更便宜。

优选地，在该第二配置中，从浮标的不超过一侧施加浮标上的系泊张力。在存在浮标链的情况下，没有张力从系泊索施加到浮标，因为张力替代地被施加到系泊点。在实施例中，所有系泊索均包括浮标链。以此方式，不存在施加至浮标的系泊张力。

可以存在至少一个系泊索，其中，该系泊件的第二端直接连接至浮标，这个系泊索向浮标提供系泊张力。优选地，在浮标上仅存在一个此类系泊索。可替代地，可以存在多个此类系泊索，但是它们仅在一侧上全部连接至浮标。以此方式，系泊张力从第一方向被施加到浮标。多个此类系泊索可以位于浮标的一侧上并且在小于180度的弧上提供系泊张力。更优选地，弧小于或等于130度。弧可以小于或等于90度。弧可以小于或等于45度。优选地，存在两个仅包括系泊链的系泊索。环境力仅经由浮标的一侧上的系泊件作用在浮标上。

优选地，系泊连接器是三通连接器，其提供到系泊链的第一连接件、到浮标链的第二连接件以及用于连结到结构上的系泊点的第三连接件。

在实施例中，第三连接件提供配合连接器，以用于连接至绞车或其他类似的拉入装置。以此方式，第三连接件与现有技术的装置相同，以在第二配置中连接和拉入系泊索。用于第三连接件的系泊链和连接器可以与垂直于第一连接件和第三连接件的第二连接件共线。可替代地，每个连接件提供枢轴，使得配合连接器将根据施加在每个连接件处的张力来占据位置。以此方式，可以通过已知的装置来拉动系泊索。

还包括浮标链的至少一个系泊索可以进一步包括第二系泊链，第二系泊链具有连接至海床上的锚固件的第一端以及连接至系泊连接器的第二端。此外，至少一个系泊索还包括浮标链，可以进一步包括第三系泊链，第三系泊链具有连接至海床上的锚固件的第一端以及连接至系泊连接器的第二端。以此方式，单个浮标链和系泊连接器可以用于将多个系泊链拉入至系泊点。应了解的是，系泊连接器将分别是四通连接器或五通连接器。

多于一个的系泊链可连接至海床上的单个锚固件。以此方式，来自单个锚固件的系泊索可以位于结构上的不同系泊点处。

在使用中，浮标在第一配置和第二配置两者中均完全浸没。浮标可以连接至结构的下侧。下侧可以是龙骨。以此方式，浮标可以被认为是位于结构下方并且连接到结构的任何柱基部或中心点的插接件。浮标将具有比该结构的尺寸小得多的尺寸。可替代地，在使用中，浮标可以在第一配置和第二配置两者中均部分地浸没。浮标可以夹持至结构的侧面上。浮标可以夹持到结构的柱上。单个柱、桅杆浮动结构特别适合于夹持到侧面上的浮标。以此方式，浮标在分离时总是刺穿水面，使得当结构浮出以用于系泊时可以容易地识别它。浮标在水中的位置可以通过针对重量和海深计算的系泊索的长度或通过浮标的压舱来控制。

优选地，浮标链比系泊链更轻。可以为浮标链选择较轻的量规链，因为当结构被系泊时它们不承载张力。

优选地，浮标还包括用于缆线的连接件。缆线可用于传输电力或通信信号。浮标还可以包括用于立管的连接件。柔性立管可用于输送流体或气体。以此方式，电力缆线和/或立管可在内部钩挂到结构上的内部件或顶侧设施。更优选地，在浮标上提供歧管。以此方式，当浮标分离时，可以实现两个或更多个立管之间的连续性。这对于浮动海上风力应用是特别有利的，否则当缆线的端部分开一段距离地铺设在海床上时在电路中存在断裂。

优选地，浮动半潜式结构是多柱浮动半潜式结构。以此方式，系泊点可以位于每个柱上，尽管一个柱可以替代地具有连接到其上的浮标。然而，可考虑具有大尺寸以引起随风向改变方位的任何浮动结构，例如船、轮船、驳船或桅杆。优选地，浮动半潜式结构还支撑风力涡轮机。

可能有多个浮标附接至浮动半潜式结构，存在浮标链将浮标连接在一起。以此方式，如果横跨结构需要缆绳/动态立管，浮标可以被布置在任何位置处，其中浮标在处于第一配置时保持相对位置。

根据本发明的第二方面，提供了一种系泊海上半潜式浮动结构的方法，包括以下步骤：

提供根据第一方面的可分离的系泊系统；

将浮标连接至结构；

将系泊连接器拉入结构上的系泊点以张紧系泊索的每个系泊索上的系泊链，该系泊索还包括浮标链；

以及由此使系泊索围绕结构展开。

方法可以包括完全浸没或部分浸没浮标。在步骤(b)中，浮标可以被连接至结构的下侧或者被夹持至结构的一侧。

方法可包括将可分离的系泊系统与海上半潜式浮动结构分离的进一步的步骤。分离的步骤可以包括通过使用绞车或现有技术中已知的其他方法降低系泊索和浮标而以受控的方式释放可分离的系泊系统。替代地，分离的步骤可以包括通过紧急释放方法来释放可分离的系泊系统，其中，系泊连接器和浮标在重力下落入平衡深度。这具有显著的优势，系泊系统能够快速地分离，但是系泊件、浮标以及线缆仍处于准备好进行有效的重新连接的安全配置中。

附图说明

在以下描述中，附图不一定按比例绘制。本发明的某些特征可以按比例或稍微示意性的形式放大地示出，并且为了清楚和简洁起见，可以不示出常规元件的一些细节。应当充分认识到，下文讨论的实施例的不同教导和特征可以单独地或以任何合适的组合来使用以产生期望的结果。

因此，附图和描述本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。此外，本文中使用的术语和措辞仅用于描述性目的，而不应被解释为对保护范围的限制。

现在将参考附图仅通过举例的方式描述本发明的不同实施例，在附图中：

图1a、图1b和图1c是根据现有技术的用于海上半潜式浮动结构的系泊系统的图示；

图2a、图2b和图2c是根据本发明的实施例的、以第二配置示出的用于海上半潜式浮动结构的系泊系统的图示；

图3a、图3b和图3c是根据本发明的实施例的、以第一配置示出的图2a、图2b和图2c的系泊系统的图示；

图4a至图4f示出了将图2a至图2c的系泊系统从第一配置连接至第二配置中的步骤；

图5a、图5b、图5c和图5d示出了图2a、图2b和图2c的系泊系统中的浮标；

图6a和图6b是根据本发明的进一步的实施例的、以第二配置示出的用于海上半潜式浮动结构的系泊系统的图示；

图7a至图7e示出了根据本发明的实施例的系泊系统的进一步的实施例；

图8a、图8b和图8c示出了根据本发明的实施例的系泊系统的仍进一步的实施例；

图9a和图9b示出了根据本发明的实施例的系泊系统的又进一步的实施例；

图10a、10b和10c展示了根据本发明的实施例的具有连接至结构的侧面的浮标的单柱半潜式结构；以及

图11a和图11b是根据本发明实施例的用于海上半潜式驳船形浮动结构的系泊系统的图示。

具体实施方式

首先参见根据本发明的实施例的图2a至图2c，其展示了系泊系统，系泊系统总体上由附图标记11表示，其连接至海上半潜式浮动结构4，系统11包括浮标24以及具有浮标链22b、22c的系泊索20a至22c。

在图2中，海上半潜式浮动结构4为三柱半潜式结构，其坐落漂浮在海中，打断了水线2。尽管示出了三柱半潜式结构，但海上半潜式浮动结构可以是支撑风力涡轮机6的任何浮动结构。多柱半潜式平台典型地如现有技术图1a至图1c中所示进行选择。浮标24连接至半潜式平台4的外部柱的下侧或龙骨，并且系泊索20a至20c经由浮标24连接至半潜式平台4。

图2a示出了与图1a至图1c的现有技术相似的布置，其中涡轮机6、半潜式平台4以及系泊索20a至20c的尺寸相同。在平面图中，除了附加的系泊索或“浮标索”之外，几乎没有明显的差异，我们将称系泊索或“浮标索”为在半潜式平台4下面的浮标链22b和22c。系泊索20a是系泊链，其在第一端处锚固至海床21并且在第二端处连接至浮标24。系泊索20a在本领域中是已知的，并且虽然称为系泊链，但其可为用于在系泊系统中锚固的链、绳索、线绳或者任何其他类似的索。系泊索20b、20c也是系泊链，其在第一端处也锚固至海床21。在第二端处，它们连接至系泊连接器18，系泊连接器18进而连接至浮标链22b、22c。再次，虽然被称为系泊件或浮标链，但是这些可以是用于在系泊系统中锚固的链、缆绳、绳索、线绳或任何其他类似的索。浮标链22b、22c的另一端连接至浮标24。系泊连接器18是三通连接器，因为除了连接至系泊链20b、22c以及浮标链22b、22c之外还具有如现有技术的连接，该连接用于使用绞车13从柱的顶部拉入系泊索，围绕滑轮14转向并且穿过在系泊点25b、25c处的半潜式平台4上的母连接装置15。

图2b示出了相同布置的正视图，其中，系泊索20a连接至可分离的浮标24，该可分离的浮标24连接在一个柱中的半潜式平台的龙骨中。系泊索20b、20c在系泊点25b、25c处连接至半潜式平台；然而，附加的浮标索22b被示出为从浮标延伸到半潜式平台上的、用于主系泊索的连接点或系泊点25b、25c。

细节2c示出了系泊连接器18是具有用于“浮标索”或浮标链22b、22c的连接的不同设计。绞车、滑轮和母连接器的拉入装置基本上不变，其中连接器18与结构上的系泊点处的接收器匹配。系泊链20将通过连接器装置15/18承担半潜式平台上环境负载，并且浮标链22b、22c将以松弛悬链配置悬置至浮标24。在该图中，浮标链被示出为小于系泊链，因为其在使用中不承担大的环境负载。

浮标24容易地与半潜式船体连接/分离并且支撑在水中较深的系泊件20和电力缆线10；但是通过控制半潜式平台4的航向避免了对旋转的要求。此外，当浮标被拉入该结构的龙骨中时，如果该浮标的顶部的高度高于水位，或者内部隔室可以被制成防水的，电力缆线可以连接至结构的电气系统而无需动态电力缆线的任何处理，这是显著的安全改进连同成本降低。

当连接至结构4时，浮标24从有限的方向弧传送系泊负载，通常仅从连接在该弧内的系泊索20b、20c传送系泊负载。因此，浮标24仅经历来自一个方向的系泊张力，即，系泊索20a直接连接至海床21。当系泊链20b、20c经由系泊连接器18被拉入至结构4上的系泊点25b、25c时，索20b、20c上的系泊负载由结构4直接承受，浮标链22b、22c是冗余的。随着系泊链20b、20c被拉入以张紧系泊索20a至20c，半潜式平台4以与现有技术(图1a至图1c)相同的展开系泊布置被系泊。

系泊20b、20c和浮标链22b、22c将是在每个区段之间具有连接件的连续索，每个区段本身在系泊点25b、25c处连接至半潜式平台4中。

图3展示了在半潜式平台4到达之前或离开之后处于浸没状态中的现在分离的浮标24的布置。分离的浮标24可以视为系泊系统11的第一配置，并且连接至结构4的浮标24(如图2a至图2c中所示)视为第二配置。

图3a以平面图示出了第一配置处于分离状态的布置，其中具有浮标24和系泊索20a至20c。系泊索20b、20c经由“浮标索”连接至浮标，即，经由浮标链22b、22c以及系泊连接器18b、18c连接至浮标。

图3b以正视图示出了该布置，其示出了浮标24较深地下降到水中以避免经过船的龙骨。系泊索20b与浮标索22b处于类似的悬链线中，并且因此该布置在水中是稳定的，而不必将任何系泊索或电力缆线降低到海床21。

细节3c示出了连接器18在系泊悬链线中处于其分离状态并且从其连接定向旋转大约90度。通过使系泊链20b、20c和浮标链20b、20c与系泊连接器18的连接是枢转连接，因此每个可以相对于另一个旋转，系泊连接器18可以旋转以改变在连接之件间的角度。浮标链22被示出为较小的规格，因为它仅承担系泊索20的重量以及在可分离的浮标24上的海底环境力。通过减小浮标链尺寸，这还减小了可分离的浮标24所要求的浮力，从而进一步降低了成本。

因此，浮标24在断开时通过直接连接在浮标20a上或者经由短“浮标”链22b、22c支撑而允许支撑所有系泊索20a至20c，当半潜式平台4完全连接时该短“浮标”链22b、22c是冗余的。

当从半潜式平台断开时，通过将附加长度的“浮标链”引入系泊索链中，由于更低的预张力，将系泊索和电力缆线保持在水中所需的浮力减小。

现在参考附图的图4a至图4f，其示出了浮标24被拉入半潜式平台4中并且每个系泊索20b、20c连接至结构以实现永久系泊状态的典型程序。图4a至图4f示出了将浮标24和系泊索20a至20c连接至半潜式平台4的方法。为了清楚起见，未示出动态立管10并且在草图中仅示出了两个系泊索；然而，在存在多于两个系泊索(例如，3、6、8、9、12、15或16个)的情况下，通常使用相同的方法。

图4a示出了在半潜式平台4下方的浮标24，该浮标24在柱之一上具有绞车34，其中绞车绳索穿过该柱并且在龙骨下方连接至浮标24。系泊索20a连接至海床锚固件和浮标。系泊索20b经由系泊连接器18b连接至海床锚固件并且连接至浮标链22b。浮标链22b连接至浮标24。为了支撑连接操作，将支撑船30定位在附近，支撑船30具有后备的远程操作运载工具(ROV)32。

图4b示出了被拉入半潜式平台4中的浮标24。系泊索20a现在处于稍微较高的张力下并经由浮标24连接至半潜式平台4。

图4c示出了重新定位的绞车34以允许将系泊件拉入半潜式平台中。绞车绳索36已从绞车降低到系泊连接器18b的附近。来自支撑船30的ROV 32用于将绞车绳索连接至系泊连接器18b，以允许拉入至半潜式平台4。

图4d示出了连接至系泊连接器18b的绞车绳索36以及开始拉入至半潜式平台4。随着绞车绳索36被拉入，系泊索20b中的张力增大并且浮标链22b中的张力减小。此时，系泊连接器18b的角度变得更加竖直。即，它从图3c中所示的位置移动到图2c中所示的位置。

图4e示出了接近其最终位置的系泊连接器18b。此时，张力大部分位于系泊索20b和拉入的绞车绳索36上，浮标链22b悬置松弛。此时，系泊连接器18a的角度已经超过竖直方向并且接近其最终连接角度。这种布置的关键特征之一在于，系泊连接器18b的角度可以相对于拉动的索相对容易地定向，从而使得不仅绞车绳索更容易连接海底，而且避免了必须使锚固件操纵船以高力推进以辅助连接。这显著减少了对高张力和船舶位置的依赖，并且在降低操作中的风险和消耗燃料方面具有显著优势。

图4f示出了系泊连接器18b，其被拉入半潜式平台中并且在系泊点25b处接合，准备将拉入的绞车绳索分离。现在，可将绞车绳索和绞车重新定位至其他系泊绳索以实现连接。在完成系泊索的钩挂时，动态立管(多个动态立管)可在结构内从浮标的顶部到最终位置被短距离拉入，或者在没有任何进一步拉入的情况下连接船上系统，因此完成系泊和立管的钩挂。

本发明的系统和方法有利地示出了系泊索和立管可以替代地从浅水深度拉入。因此，拉入操作相对较短，并且不需要从海床拾取，从海床拾取可能是漫长的过程，伴随有系泊索扭绞的风险、受限的导航、以及与其他海底基础设施保持间隙。因此，所需的绞车尺寸和绳索长度小得多。

与从海床拾取每个系泊索相比，负载转移更加渐进且可控制。所有系泊索已经在张力下大致在最终方位上没有扭曲并且离开海床，这允许船在其航向上执行拉入的更大自由度以用于操作。通常它必须对拉入位置是严格的。

在完成系泊钩挂之后，已经连接到浮标上的缆线或立管可以钩挂在内部并且钩挂在顶侧设施。缆线可传输电力、通信信号等，而立管可传输流体、气体或其他缆线。

应意识到的是，系泊系统11能够被分离，使得该布置从第二配置(见图2a至图2c)返回至第一配置(见图3a至图3c)。这种分离能够通过以本领域技术人员已知的方法控制绞车的释放来实现。然而，在本发明中，存在通过从系泊系统的连接器远程释放缆线/立管和系泊设备来使系泊系统11成为紧急/超速与系统分离的机会。系泊索和浮标的突然释放将导致系泊索在重力作用下落入水中的平衡位置，成为第一配置的布置，而没有任何机械下降装置。

在最小限度的船移动以及最小限度的或没有将长系泊索搬运至海床/从海床搬运的情况下，钩挂和断开操作显著更短且更安全，从而降低钩挂和断开FOWT的风险和成本。

现在参见图5a至图5d，展示了可分离浮标的实施例，示出了在与半潜式平台的龙骨分离时的系泊索和动态立管/电力缆线的配置。

图5a展示了来自上述的可分离的浮标，其中，六条系泊索展示了如何在相邻的浮标链22c至22f之间典型地实现间隙。浮标24是圆形的，具有缩短的圆锥形体。因为在大约120度的弧上的较大直径浮标24具有附加浮力，以便向仅包括系泊链的较重系泊索20a、20b给予附加浮力，并且给予用于浮标链22c、22f的附接点。系泊索20a、20b的系泊链直接连接至浮标结构。用于22c、22d的浮标链与22e、22f共同被进一步间隔开以便使碰撞的风险最小化。

图5b以立体图示出了浮标，其中，动态立管10进入具有弯曲加强件28的浮标24的下侧以控制曲率，动态立管10穿过浮标24到达上部区段，其中动态立管可以在I形管26的顶部悬置下来。图5c从下方展示了浮标24、动态立管10和系泊索20a、20b以及浮标链22c至22f。

图5d以横截面示出了浮标，由此两个立管10a、10b进入两个I形管26a、26b，以在歧管装置17中单独连接至第三立管10c而连接在一起。第三立管10c与浮标24之间的连接是通过连接器19实现的，该连接器19通常被预期是防水密封件以便在浮标降低到水中时保护立管10c。因此，立管10a、10b内的电力缆线或流体缆线具有连接性，并且避免在部署或分离期间的断裂。尽管示出了两个立管10a、10b，但是应认识到的是，对于任何数量的立管和电力或流体缆线，可通过歧管17进行类似的连接。

图6展示了可替代的实施例，其中，浮标24连接至半潜式平台5的中央柱的下侧或龙骨，并且所有系泊索20a至20c经由浮标24连接至半潜式平台5。图6a从上方示出了半潜式平台5以及图6b示出完全具有系泊系统11的侧立面。浮标24连接到至半潜式平台的中央柱7，并且因此在紧挨着风力涡轮机6的下方(这有助于电力缆线10的连接)，对于系泊索连接件而言不是期望的位置。因此，系泊索20a至20c均具有浮标链22a至22c并且被拉入至偏远的柱上的系泊点，如本文中之前参照图4a至图4f所描述的。当浮标24连接至浮动结构5时，浮标链22a至22c处于最小张力下。在分离状态中，浮标链将经由连接器支撑系泊索，如图3a至图3c所示。在这个实施例中，不存在从任何方向施加至浮标24的系泊张力。

图7a至图7e展示了这样的布置，由此2个系泊索连接至单个浮标链和系泊连接器。

图7a和图7e示出了根据本发明进一步的实施例的处于第一配置的系泊系统的布置。在这个布置中，多对系泊链20b、20e以及20c、20f在系泊连接器18处相互接合。在这方面，每对还分别共享单个浮标链22b、22c。这种布置减少了系泊连接器和浮标链的数量并且进一步减少了系统的钩挂时间。虽然示出了连接至每个系泊连接器的两个系泊链，但是可以具有三个或更多个系泊链。在任何连接器上还可以有不同数量的系泊链。

图7b和图7c展示了使用系泊连接器18b的可替代设计的系泊链20b、20e与系泊连接器的接合点的布置的典型细节，该系泊连接器18b包括三联体23，该三联体23允许系泊链的移动的多个独立平面。图7d展示了与图7c相同的布置和视图，示出了系泊连接器18被拉至结构4上的系泊点25。

现在参见图8a至图8c，展示了根据本发明进一步的实施例的、使用多个浮标以实现快速钩挂和分离的系泊系统的两个可替代实施例。当缆线/立管需要进入半潜式平台上的不同柱时，这些布置可以是优选的。

图8a示出了由三个浮标链22a、22b和22c连接在一起的三个可分离的浮标24a、24b、24c的平面视图。每个浮标还具有连接至海床锚固件的系泊链20a、20b、20c。在该实施例中，系泊点在可替代浮标上。浮标链略微长于每个浮标之间的距离，以便当连接至半潜式平台时，浮标链保持松弛，但是当所有浮标分离时，浮标链将浮标保持在水下的阵列中，从而抵抗系泊索中的张力的水平分量。

图8b以正视图展示了连接布置，其中浮标链22b松弛悬置在浮标24a与24b之间。该视图在半潜式平台的其他两个正视图上相同。

图8c展示了仅使用两个浮标，其中浮标24c的位置被两个浮标链22b、22c与系泊链20c之间的连接件所替代，该连接件可以是如图3中所展示的系泊连接器。在该图示中，仅示出了三个系泊索，如果使用更多数量(诸如六个等)，则20e、20f系泊索可分别直接连接至浮标24b、24a。

这些附加浮标可避免在系泊索已经连接至结构时拉入系泊索的需要。当两根电力缆线离开半潜式平台上的不同位置时，一个以上浮标的这种使用是特别有利的。

图9a和图9b示出了可替代的系泊布局，其允许两个系泊链20a、20b；20c、20d；20e、20f分别共用一个锚固件40a、40b、40c，以及在多个FOWT的情况下，示出了允许进一步的四个系泊链的布置，如由连接至其他FOWT的两对系泊20g、20h示出的。

系泊系统11在附接到每个柱的系泊链20a、20b；20c、20d；20e、20f之间具有广角度，并且因此该系泊连接器18可以连接至单个的系泊链或者连接至两个相邻的系泊链20a、20f，如图9b中所展示的。这种布置在使锚固件的安装成本最小化的方面表现出非常高的效率，而且将钩挂持续时间和风险降低至显著更低的水平。

图10a、图10b和图10c展示了单个柱浮动结构42，该结构可以被称为桅杆，其中浮标44可替代地连接至柱的侧面。在这种布置中，浮标是“马蹄形”的以允许该结构被操纵到位并且浮标被机械地附接至结构。浮标到侧面的连接原理可以类似于用于半潜式多柱结构的原理。由于结构的吃水，优选的安全特征是浮标具有穿透水面以识别其位置和桅杆的进入点的区段46。不存在竖直地拉入浮标的要求，因为它主要是浮标与结构之间的水平连接，尽管浮标的一些压舱能力是谨慎的以允许浮标的调阻和吃水的精细调节。

图10b展示了电力缆线10连接至浮标44并且通过竖直管46上升到水面上方。这避免了必须竖直地拉动电力缆线并且允许在水线上方的干燥部中的连接。诸如灯和形状件等的导航辅助设备被期望在管的顶部上以向其他海面用户通知海底障碍。

图10c展示了浮标延伸到水线上方的可替代布置。这种布置将允许浮标和结构配对过程的密切视觉观察，从而改进连接和分离操作的安全性。

系泊索20a至20f被示出为连接至浮标，使得结构上的负载通过浮标传递。可替代地，系泊索可以被拉到具有如图2c或图7d中所展示的系泊连接器和浮标链布置的船体连接件上。到船体的这个系泊点可以在浮标上方或下方。

图10b展示了示出的附接至浮标上方的结构的系泊连接器25c、25d，其中浮标链22c、22d竖直地悬置并且松弛。

图10c展示了系泊连接器25b，该系泊连接器25b被示出为附接至浮标下方的结构，其中浮标链22b竖直地悬置并且松弛。这种布置具有以下结构优点，当环境加载系泊索20b时，在浮标与桅杆之间存在最小的分离力，并且当环境加载系泊索20c、20b时，存在将桅杆推入浮标中的力。

图11a至图11b示出了浮标24连接至驳船5的侧部的可替代实施例，其中系泊索20a直接连接至浮标。系泊索20b、20c使用连接器25a、25b连接至结构，并且因此分别使用浮标链22a、22b连接至浮标。在这种配置中，立管10可以在表面甲板水平处连接；然而，能同样地实现下侧连接，如图2所示。

本发明的主要优点在于，其提供了用于海上半潜式结构的可分离系泊系统，该系统将“转塔”式浮标的便利性与期望的固定航向展开系泊配置相结合。

本发明的进一步的优点是，浮标(浮标能够支撑电力缆线)不具有任何转动或旋转轴承，并且不承担环境负载或仅仅承担一侧的负载。此外，如果浮标被拉入其中的内部组件可以被制成不透水的或在外部水位之上，并且电或流体连续性可以被提供在每个立管或缆线之间，该布置可以被设计为不存在海底缆线的直接处理。

本发明的仍进一步的优点是，通过使系泊索悬挂离开海底浮标，而使连接器顺时针旋转约90度以便以期望的角度呈现，该海底浮标可以经由系泊索的上部部分中的连接器而被拉入半潜式结构中的位置中，该连接器通过向上拉入配合连接器中。因此，拉入操作不需要支撑拖船费力地推动以帮助拉入，而是逐渐且更加受控地完成拉入。

发明的又进一步的优点在于，系泊系统的布局通过远程控制释放系泊索和浮标而适于其自身快速分离，降低了对船上人员的需求，但是仍将系泊件、浮标和立管准备好用于迅速重新连接。

Claims (24)

1.一种用于海上半潜式浮动结构的可分离的系泊系统，包括：

浮标，所述浮标包括连接所述结构以及与所述结构分离的器件；

多个系泊索；

每个系泊索包括系泊链，所述系泊链具有连接至海床上的锚固件的第一端；

至少一个系泊索还包括浮标链，所述浮标链的第一端经由系泊连接器连接至所述系泊链的第二端，并且所述浮标链的第二端连接至所述浮标；

其中，在使用中：在第一配置中，所述浮标与所述结构分离，并且所述浮标链支撑所述系泊链，从而防止所述系泊连接器接触所述海床；以及

在第二配置中，所述浮标连接至所述结构，并且所述系泊链经由所述系泊连接器被拉入至所述结构上的系泊点以张紧所述系泊链，由此向所述结构提供展开，其中，所述浮标链是悬链线。

2.根据权利要求1所述的可分离的系泊系统，其中，在所述第二配置中，所述浮标上的系泊张力在不多于一个的方向被施加。

3.根据权利要求1或2所述的可分离的系泊系统，其中，在至少一个系泊索中，所述系泊链的第二端直接连接至所述浮标，并且所述至少一个系泊索位于所述浮标的一侧上使得所述系泊索从一侧向所述浮标提供系泊张力。

4.根据权利要求1或2所述的可分离的系泊系统，其中，所有的所述系泊索均包括浮标链。

5.根据前述权利要求中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，所述系泊连接器是三通连接器，所述三通连接器提供到所述系泊链的第一连接件、到所述浮标链的第二连接件以及用于连接到所述结构上的所述系泊点的第三连接件。

6.根据权利要求5所述的可分离的系泊系统，其中，所述第三连接件提供配合连接器，以用于连接至绞车或其他类似的拉入装置。

7.根据权利要求5所述的可分离的系泊系统，其中，每个连接件提供枢轴，使得所述配合连接器将根据施加在每个连接件处的张力来占据位置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，所述至少一个系泊索还包括浮标链，所述至少一个系泊索进一步包括第二系泊链，所述第二系泊链具有连接至所述海床上的另一个锚固件的第一端以及连接至所述系泊连接器的第二端。

9.根据前述权利要求中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，多于一个的系泊链连接至所述海床上的单独的锚固件。

10.根据前述权利要求中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，所述浮标在所述第一配置和所述第二配置两者中均完全浸没。

11.根据权利要求10所述的可分离的系泊系统，其中，所述浮标连接至所述结构的下侧。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，所述浮标在所述第一配置和所述第二配置两者中均部分地浸没。

13.根据权利要求12所述的可脱离连接的系泊系统，其中，所述浮标夹持在所述结构的侧部上。

14.根据前述权利要求中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，所述浮标链比所述系泊链更轻。

15.根据前述权利要求中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，所述浮标还包括用于电力缆线的连接件或用于输送流体或气体的任何柔性立管。

16.根据权利要求15所述的可分离的系泊系统，其中，歧管装置设置为所述浮标的一部分，以当与所述结构分离时允许两个或更多个立管之间的电连接或流体连接。

17.根据前述权利要求中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，所述浮动半潜式结构为多柱浮动半潜式结构。

18.根据前述权利要求中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，所述浮动半潜式结构支撑风力涡轮机。

19.根据前述权利要求中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，所述浮动半潜式结构为单柱浮动半潜式结构。

20.根据前述权利要求中任一项所述的可分离的系泊系统，其中，存在附接至所述浮动半潜式结构的多个浮标，存在将多对所述浮标连接在一起的浮标链。

21.根据权利要求19所述的可分离的系泊系统，其中，所述系泊索在所述单柱浮动半潜式结构进入所述浮标的本体的侧部上永久地连接至所述浮标。

22.一种系泊海上半潜式浮动结构的方法，包括以下步骤：

(a)提供根据权利要求1至21中任一项所述的可分离的系泊系统；

(b)将所述浮标连接至所述结构；

(c)将系泊连接器拉入所述结构上的系泊点以张紧所述系泊索中的每个系泊索上的系泊链，所述系泊索还包括浮标链；以及

(d)由此使所述系泊索围绕所述结构展开。

23.根据权利要求22所述的系泊海上半潜式浮动结构的方法，其中，所述方法包括使所述可分离的系泊系统与所述海上半潜式浮动结构分离的进一步的步骤。

24.根据权利要求23所述的系泊海上半潜式浮动结构的方法，其中，分离所述可分离的系泊系统的所述进一步的步骤是通过释放所述系泊索和所述浮标以在重力作用下落入水中的平衡位置。

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