CN1422233A - 载荷传送系统 - Google Patents

Abstract

一种用于提升和移动重型载荷的系统，尤其用于海上平台的安装和拆卸，该系统包括多个用来安装在浮动结构(2)上的提升装置(1)，所述浮动结构在使用期间漂浮在所要提升的载荷(26)旁边的大量水(4)的表面(3)上。每个提升装置(1)包括：杠杆臂组件，它具有从一共同的安装点(8)沿着相反方向伸出的第一臂(6)和第二臂(7)，所述第一臂在其自由端处具有用来接合载荷(26)的提升点；至少一个第一容器(12)，该容器在靠近所述提升点(11)的位置处与所述第一臂(6)连接，并且该容器用来容纳和排出可流动介质，并且用来浸没在大量水(4)中；以及至少一个第二容器(19)，它悬挂在所述第二臂(7)的自由端处。所述容器(12，19)的内部通过管道装置(21)相连，并且设有用来快速通过管道装置(21)将第一容器(12)中的介质传送到第二容器(19)的装置(22)。

Description

载荷传送系统

本发明涉及一种用于提升和移动重型载荷的系统，其特别用于海上平台的安装和拆卸，该系统包括多个设置成安装在浮动结构上的提升装置，所述浮动结构在使用期间漂浮在所要提升的载荷旁边的大量水的表面上。

在现有技术中已知多种系统和装置用来在海上平台的安装和拆卸期间提升重型部件。在这方面所采用的传统方法通常基于使用海上起重船或者重型提升船。在这种典型的操作中，起重船将位于平台附近并且以预定的顺序提升平台的各个部件。

还知道有许多系统或装置被设计用来在单个操作中提升平台的整个上面部分或甲板。作为在开始时所述类型的这种系统被称为“Versatruss”提升系统。该系统是一种双驳船提升系统，该建立在两条驳船的基础上，这两条驳船位于距离所要提升的结构的两个相对侧面适当间隔的位置处，并且它们相互连接，且可以通过绞盘装置用巨大的力而彼此相向地拖动。在每条驳船上设有许多沿着载荷方向向内并向上倾斜的提升梁，并且使这些提升梁与载荷接合。将这两条驳船彼此相向地拖动，从而使得提升梁的倾斜角度随着这两条驳船之间的距离减小而增加，从而使得载荷在这两条驳船之间的区域中升起，然后这两条驳船形成一种双体船结构。

这种公知的系统基于定制的提升梁，因此它们必须专门制作或者适用于每种提升操作。另外，该系统只限于用在相对平静而没有特别大的波浪的水中，因为在这里涉及重达20000吨的提升力，并且因此出现非常大的力。由于该系统没有任何升沉补偿，所以大的波浪很容易对设备造成严重的损坏或毁坏。

在该领域中另一种公知的装置是所谓的“海上穿梭船”。这是一种基于用于操作协助的拖船的U形无人驾驶的海上船。在平台结构的安装或拆卸期间，该船受到压载，从而它被浸没并且围绕着甲板或平台的上面部分，然后去掉压载物，从而该结构上升。通常的“海上穿梭船”可以为150m长、80米宽、60米高，其重量大约为12000吨。因此，在这里涉及一种大结构。该结构的优点在于，它在被浸没的情况下非常稳定，以与可半浸没结构或“半浸没”的方式相同。但是，该原理需要在应用地点处具有相应的深度。

实际上，基于半浸没原理或基于两条呈双体船结构形式相连的船的迄今为止所知的方案都将面临许多严重的问题。在半浸没的情况下，一个主要问题是将压舱物搬出到该半浸没结构与所要提升物体接触时所花费的时间，以及进行提升所花费的时间。所涉及的问题自然与由波浪作用而导致的浮动物体所受到的垂荡动作有关。

如上所述，半浸没方式将相对稳定并且受到波浪的影响相对较小。但是，假定波浪具有影响，当浮动结构碰到所要提升的物体时，运动中的惯性力将必须被吸收。如果这种浮动结构(12000吨)进行1米的垂荡运动，并且在从波谷上升的途中撞到平台甲板的话，则可以想象可能产生的严重后果。

可能碰到的第二个问题在于，当使用半浸没方案或双船体系统时，不能在一个波浪周期内完成提升到安全高度的目的。其结果可以是载荷(平台甲板)在它提升的基础上回到原位，从而造成损坏或可能丢失整个提升物，或者在安装期间由于错误的“定时”而导致出现加速。

与这种提升操作相关的另一个问题是与平台甲板上的重量分布相关的控制的不确定性。在早些时候，建造过程没有任何适当的文献记载和控制，也没有对完全有文献记载的平台的随后改进。这会导致忽视平台甲板的重心，因此为了考虑该因素，则不能准备该浮动结构的受控卸压舱物。其结果是可能倾斜提升，或者更糟糕的是不能进行提升。

为此，本发明的一个目的在于提供一种系统，该系统具有相当大的提升功率以及内在的升沉补偿，其中该系统可以控制在整个提升操作期间传递给提升物体的力，并且在一个波浪周期内可以完成到安全高度的提升，因此，该系统适用于提升非常重的载荷，同时操作可靠。

本发明的第二个目的在于提供一种系统，该系统成本低并且基于模块化，因此使得可以在必要时将几个提升装置连接在一起。

为了实现上述目的，根据本发明，提供一种如前所述类型的系统，其中，每个提升装置包括：杠杆臂组件，它具有从一共同的安装点沿着相反的方向伸出的第一和第二臂，所述第一臂在其自由端处具有用来接合载荷的提升点；至少一个第一容器，该容器在靠近所述提升点的位置处与所述第一臂连接，并且该容器设置用来容纳和排出可流动介质，并且用来浸没在大量水中；以及至少一个第二容器，它悬挂在所述第二臂的自由端处，该容器的内部通过管道装置连接，并且设有用来通过管道装置快速地将第一容器中的介质传送到第二容器的装置。

根据本发明的系统可以节约成本，因为它基于使用以现有驳船或其它合适的可以雇佣的船只的形式的浮动结构。提升装置将预先建造好并且模块化，从而使得该系统很容易输送到将要进行提升操作的地方。用于提升平台的典型系统将由呈双体船结构形式的两条驳船构成，在每条驳船上具有两个或多个提升装置。优选的是，可以设置一种具有多个液压缸的液压辅助系统，这些液压缸连接在相应的杠杆臂组件和浮动结构之间，用来确保相互作用的杠杆臂平行且均匀地提升，因此使得该提升能够以受控的方式进行。

通过使用一个或多个以所述方式部分浸没的容器来使浮动结构结合有相当大的负载能力，从而可以获得稳定性好和提升功率大等优点，因此，使得在水中的运动最小并且提升功率最大。通过借助来自杠杆臂组件的一个端部处的局部浸没的容器的重量传递以所述的方式传递力，从而在容器不断下沉时可以获得积极的升沉补偿，尤其是一种逐渐的升沉补偿。

现在将结合实施例并参照附图对本发明进行更详细地说明，在这些附图中：

图1为根据本发明的系统的示意性侧视图；

图2和3分别为根据本发明的系统的一个实施例的侧视图和顶视图；

图4为图2-3的系统的透视图，其中已经将提升装置带到将要通过该系统提升的平台的一部分的旁边。

在这些附图中，在不同附图中的相应的部件和元件由相同的参考标号来表示。

图1中的示意图显示出根据本发明的一系统，其中提升装置1安装在以在大量水4的表面3上浮动的驳船2形式呈现的浮动结构上。提升装置包括杠杆臂组件5，它具有从支撑结构9中的一共同安装点8沿着相反方向伸出的第一臂6和第二臂7，所述支撑结构优选位于驳船2的甲板10的中央，优选的是，安装点8的转动轴线位于穿过驳船的纵向中心线的垂直平面中。由此该系统将载荷向下输送到驳船的中心，或者传送到所采用的浮动结构的中心，从而不会引起在浮动结构上出现任何翻滚运动。

第一臂6在其自由端处设有用于与在所要提升的结构上的相应或互补的提升点啮合的提升点11。

该装置还包括有第一容器或箱子12，该容器通过载荷传递部分13在靠近在该臂自由端处的提升点11的位置14处(或者可能或多或少与提升点重合)与第一臂12连接。容器12具有用来容纳所要求量的流动介质(例如水或者可能是合适的泥浆)的内部空间。该容器设有用来提供介质的上入口装置15，如前所述，容器部分浸没在大量水4中，因此它受到相应浮力的影响。该容器可沿着驳船2的相邻外侧垂直移动。为了控制该容器的运动，在容器和驳船的所述外侧之间安装有引导装置，该引导装置以导轨16、17和中间辊18的形式示出。

容器12优选设计有横断面减小的上面部分，这样在其浸没状态下，它在波浪区域中具有相对较少的吃水线区域。这将有助于以与部分浸没的物体(或者半浸没)类似的方式增加在水中运动的稳定性。

该装置还包括第二容器或箱子19，它在第二臂7的自由端处悬挂在悬挂位置20上。第二容器19的内部通过管道装置21与第一容器12的内部连接，用来将第一容器12的介质传送到第二容器19，或者反之亦然。该系统要求快速传送所涉及的介质或液体，并且这可以通过压缩气体或另一种合适的高压气体来很好地实现。为此，该容器在其上端处与具有相关的存储容器的压缩机组件22连接，用来用压缩气体(或高压气体)向容器的内部施加压力。该压缩机组件必须具有足够的容量，以确保在几秒钟内传送所涉及的介质量(例如大约为400吨)。如果所采用的介质为水，通过适当的出口23从该容器中将在提升操作期间转移到第二容器19中的水排出。代替压缩机系统，可以采用适当的泵送系统。

如图1中所示，在驳船2的甲板10和杠杆臂组件的第二臂7之间连接有液压缸/活塞组件24。该组件24代表一种辅助系统，它尤其可以在几个提升装置并排布置在驳船上并且并联工作的时候作用。通过所述组件24在提升操作期间的适当作用，在第二臂7上可以实现一种相应向下指向的附加提升力，以及在提升点11中的相应附加提升力。这在所要提升的载荷的重量分布不均衡的情况下是必要的，以便实现平行的提升运动和受控的提升。

液压辅助系统24还可以设置成确定杠杆臂的转角，由此在进行提升操作期间控制提升点11的适当的提升高度。作为一个可选方案，辅助系统可以连接在第一臂6和驳船甲板10之间，以便在所述臂上施加所要求的附加力。

当用目前的系统进行提升操作时，驳船2如此定位，以使得提升点11保持位于所要提升的载荷的相应提升点的下面。首先，容器12将填充有适当的介质，该介质的重量对应于由处在浸没位置上的容器所转移的水3中的水量，因此，杠杆臂组件5处于平衡状态。当驳船处于正确位置时，在容器12中的至少一部分介质(例如水)迅速传送到位于杠杆臂组件的第二端部处的容器19上。如果要传送例如400吨的水量，假定杠杆臂比率为1∶1，则这将导致在提升点11上出现相应的向上指向的力。由于容器12仍然和从前一样基本上浸没，所以尽管实现了提升运动，但是除了所述400吨的提升力之外还出现了浮力，因此总提升力为800吨。

通过采用除了1∶1以外的适当的杠杆臂比率，可以实现在提升力中的相应增加。这可以通过第二臂7的适当延伸(即不用减小第一臂6的长度)来实现，从而可以实现和以前相同的提升高度。

由于杠杆臂绕着转动轴线8进行转动运动，所以在臂6的端部处的提升点11将绕着转动轴线沿着圆形路径运动。尽管这涉及大约20-30m的相对较大半径的圆，也有必要补偿提升点11的垂直运动的小偏差。这可以以各种方法来实现，例如可通过在提升点和在所要提升的载荷上的互补提升点之间啮合的足够公差实现。提升点11可以在臂6上进行有限的运动(纵向或转动)。

在图2-4中显示出在实践中所采用的根据本发明的系统的一个实施例。

如这些图所示，在该实施例中，杠杆臂组件5由一桁架结构构成，该结构基本上在驳船2的外面延伸(位于其每个侧面)，并且杠杆臂组件的臂6、7延伸跨过驳船的纵向方向。在该实施例中设有一组三个第一容器12，这些容器安装在与载荷传递部分13连接的支撑框架25上。导承架26安装在驳船2的相邻外侧上，并且与适当的导向元件相连，该导向元件例如为与安装在相应容器12上并沿着它延伸的相应垂直导轨27接合的辊子(没有详细显示出)，从而使得容器能够进行必要的垂直运动。

这里，第二容器19采用大型方箱形式，其垂直运动由引导装置以与容器12类似的方式控制。在这里，导向装置由安装在驳船2的相邻外侧上的框架28构成，并且该框架安装在垂直导轨29上，以便控制适当的导向元件30使箱子19进行垂直运动。

如图2和4所示，在容器12和箱子19之间的管道装置21设有柔性部分31，以便容器12进行垂直运动。

适合用在根据本发明的系统中的驳船通常可以采用如下尺寸，其长度为97m、宽度为27m、并且高度为6m。尽管在该系统的所示实施例中采用了驳船，但是在其它情况下也可以适当地采用另一种类型的船只、设备或可半浸没式结构。根据本发明用于该系统的典型结构可以包括在驳船2上并排设置的两个提升装置1，驳船适合设置在将要由该系统提升的平台部分32的一个侧面处，如在图4中所示一样。一个未在图4中示出的附加驳船将以类似的方式位于平台部分26的相对侧面上，并且将设有以类似的方式并排设在驳船上的两个提升装置1。所述提升操作可以与上述类似的方式进行，提升装置的提升点与在平台的角部处的相应提升点(未示出)连接。例如，在平台部分具有不均衡重量分布并从而在各个角部区域中具有不同的重量的情况下，可以设有与上述辅助系统24类似的液压辅助系统，并且该系统将按照要求促动，

如从前面说明书中可以了解到的一样，根据本发明的系统具有许多独特且优选的特征。这些可以概括如下：

该系统没有传送比所要提升的物体所允许的更大的载荷(这取决于在第一和第二容器中的液体量以及浸没的容器的浮力)。该力从一开始接触时就施加直到提升结束。该系统可以自调节，因为提升物体由总是平衡的杠杆臂抓住。如果浮动结构由于波浪影响而进行向上运动，则在应用位置处的杠杆臂将让路同时仍然能够传送与在第一和第二容器之间的重量/浮力比率相对应的力。

由于上述原因并且由于部分浸没的容器所以可以实现升沉补偿。

在一个波浪周期中可以将提升进行到安全高度。(安全高度将由提升速度和波浪周期之间的比率所确定，因此避免了提升物体和支撑底座在开始提升之后出现碰撞)。该系统能够实现这一点的原因在于以下事实，即由使液体在容器之间移动所获得的双重效果以及最初装有液体的这些容器部分浸没在水中，并且通过气体或泵在给定时间内移动足够量的液体。

该系统考虑到这样的事实，即提升物体的中心不必位于中心处，因此在提升期间会出现倾斜的危险。这是由以下事实实现的，通过容器中的液体，从而可以确定这些臂夹住提升物体上的提升点所应该施加的力，以便将提升物体保持在水平位置。

即使波浪的作用影响了该浮动结构，该系统也能够将该提升物体保持在大致水平的位置上。这是基于以下事实，即无论什么时候都可以保持由波浪力影响杠杆臂的力以及由提升物体通过杠杆臂影响臂的力的平衡。

通过设置在所要提升物体以及该物体所要提升离开的底座之间的测力计来调节在各个杠杆臂上的容器之间的液体传送控制，因此能够连续地测量出通过臂施加在提升物体上的力，由此还可以控制物体在水平位置的提升。

Claims (8)

1.一种用于提升和移动重型载荷的系统，尤其用于整个或部分海洋装置的安装和拆卸，该系统包括多个用来安装在浮动结构(2)上的提升装置(1)，所述浮动结构(2)在使用期间位于所要提升的载荷(26)旁边，其特征在于，

每个提升装置(1)包括：杠杆臂组件(5)，它具有从一共同的安装点(8)沿着相反方向伸出的第一臂(6)和第二臂(7)，所述第一臂(6)在其自由端处具有用来接合载荷(26)的提升点(11)；

至少一个第一容器(12)，该容器在靠近所述提升点(11)的位置处与所述第一臂(6)连接，并且该容器设置成用来容纳和排出可流动介质，并且用来浸没在大量水(4)中；

至少一个第二容器(19)，它悬挂在所述第二臂(7)的自由端处；

所述容器(12，19)的内部通过传送装置(21)相连。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，设有用来通过传送装置(21)在第一容器(12)和第二容器(19)之间传送介质的装置(22)。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，通过压缩机组件(22)用压缩空气对第一容器(12)的内部施加压力，以进行介质的传送。

4.如权利要求1或3所述的系统，其特征在于，在容器和所述浮动结构(2)的相邻外侧之间设有用于使容器(12)进行垂直运动的导向装置(16、17、18)。

5.如权利要求1-4中任何一项所述的系统，其特征在于，在杠杆臂组件(5)的第二臂(7)和浮动结构(2)之间设有用来在所述第二臂(7)上施加力的液压缸/活塞组件(24)。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述液压缸/活塞组件(24)用来确定杠杆臂(6、7)的转角，并且由此确定出提升点(11)的提升高度。

7.如前面权利要求中的一个或多个所述的系统，其特征在于，该系统包括多个浮动结构(2)，这些结构在使用期间每一个都位于所要提升的载荷(26)的两个相对侧面中的一个上。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，该系统包括四个提升装置(1)，它们两两并排地安装在相应的驳船(2)上，该装置的提升点(11)用来与所要提升的载荷(26)的相应角部接合。

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