CN207740550U - 海上管道铺设系统、海上管道铺设船、管道装载器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种海上管道铺设系统，其适于被安装在船的一侧，并且包括：细长平台用于支撑海上管道，所述细长平台构造成绕至少一根轴线被动地枢转，其中所述至少一根轴线包括第一轴线，所述第一轴线大体上横向于所述细长平台纵向轴线的；和用于支撑所述细长平台的安装架，所述安装架构造成适于附接到所述船的所述一侧，其中，所述细长平台配置成适于在操作中绕第一轴线在第一方位和第二方位之间被动地枢转。本申请还涉及用于所述海上管道铺设系统的管道装载器和配备有所述海上管道铺设系统的海上管道铺设船。

Description

海上管道铺设系统、海上管道铺设船、管道装载器

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年4月20日提交的新加坡专利申请No.10201703274P 的优先权，该申请被以引用方式整体并入本申请用于全部目的。

技术领域

本申请涉及一种管道铺设系统和设备，特别是用于海上油气工业的管道铺设系统和设备。

背景技术

下面对本申请背景技术的讨论，仅仅意在便于理解本申请。应理解，这种讨论不意味着承认或认可所提及的任何材料在本申请的优先权日在任何司法管辖区中已被出版、已知或属于本领域技术人员的公知常识。

管件被用于传输和运送流体，包括但不限于气体和液体。管件和管件连接器可被结合到一起以产生管道。在海上油气工业中，各种方法以传统方式被使用以铺设海上管道。

用于在海上油气管道铺设船上组装大量管段的已知方法需要采用船上的笨重且复杂的组建设施，其中包括诸如搬运管件的输送机、焊接站、X射线设备和接头涂覆模块等设备。现场管道组装手段，称作前导铺管船组建，要求相对少的外部支撑。然而，由于要在船上提供笨重且复杂的组建设施，与部署所述船相关的成本是巨大的。此外，现有的管道铺设设置要么适用于深水铺设，要么适用于浅水铺设。没有现有设施既能用于深水管道铺设又能用于浅水管道铺设。

两种普通管道铺设方法为“S型铺设”和“J型铺设”方法。前一种方法典型地用于浅水管道铺设，后一种方法典型地用于深水管道铺设。在S型铺设方法中，被安装的管道的形状为“S”形，其中管件和管道以水平方位被组装，并且托管架被用于引导管道以便铺设在海床上。在J型铺设方法中，管道沿大致竖直方向送出，其中每个后续管段必须树立到大致竖直位置以便焊接到前面最后的部位上。其它方法包括牵拉/牵引方法和卷绕管件铺设方法。各种方法的使用取决于各种因素，例如物理和环境条件，设备的可用性，成本，水深，管道长度和直径，等等。然而没有方法能同时用于深水管道铺设和浅水管道铺设。

US 6,213,686B1和WO 2006/016798A1公开了深水管道铺设系统，其管件支撑件能够相对于它们所安装的船枢转。然而，这些系统必须主动操作以调节管道从管件支撑件送出的角度。管件支撑件的不正确和/或不精确的送出角度可能增大管道中的弯曲应力。另外，这些系统的设计限制了管件支撑件的方位，其中管件支撑件不能水平定向。这因而又将US 6,213,686B1和WO 2006/016798A1中的系统局限于深水管道铺设。

US 3,581,506公开了深水管道铺设船，其包括延伸经过铺设船船体的管件架支撑件，其中管件架支撑件能够沿任何方向从竖直方向自由转动有限的 (通常大约20°)。然而，管件架支撑件在铺设船中部的定位限制了支撑件的运动范围，这因此而使得铺设船的应用局限于深水，因为在浅水操作中，管件坡段是大致水平定向的并且要使用托管架。

因此，需要有更好的方案来减轻前面描述的问题。特别是，需要有改进的管道铺设系统和设备能够用于深水和浅水二者，特别是用于海上油气工业。

实用新型内容

本申请的目的是通过提供一种特别适用于海上油气工业的管道铺设系统和设备来解决和/或减轻现有技术中存在的问题，其中本申请的管道铺设系统和设备旨在既能用于深水也能用于浅水。

根据本申请的一个方面，提供了一种海上管道铺设系统，其适于被安装在船的一侧，所述海上管道铺设系统包括：用于支撑海上管道的细长平台，所述细长平台构造成绕至少一根轴线被动地枢转，其中所述至少一根轴线包括第一轴线，所述第一轴线大体上横向于所述细长平台的纵向轴线；和用于支撑所述细长平台的安装架，所述安装架构造成适于附接到所述船的所述一侧，其中，所述细长平台配置成适于在操作中绕第一轴线在第一方位和第二方位之间被动地枢转。

根据一种可行实施方式，在第一方位，所述细长平台相对于所述船的甲板成大约0°至大约45°，并且，在第二方位，所述细长平台相对于所述船的甲板成大于45°。

根据一种可行实施方式，在第一方位，所述细长平台大体上平行于所述船的甲板。

根据一种可行实施方式，在第二方位，所述细长平台相对于所述船的甲板成大于45°至大约90°。

根据一种可行实施方式，所述至少一根轴线包括大体上平行于重力方向的第二轴线，其中，所述细长平台还配置成适于在操作中绕第二轴线被动地枢转。

根据一种可行实施方式，所述第一轴线和第二轴线不相交。

根据一种可行实施方式，所述安装架包括支架和基座，其中所述支架适于连接到所述细长平台而形成第一轴线，并且所述基座适于附接到所述船的所述一侧。

根据一种可行实施方式，所述支架相对于所述基座绕第二轴线可枢转。

根据一种可行实施方式，所述基座包括截头部分，所述截头部分背对着所述船的所述一侧。

根据一种可行实施方式，所述截头部分形成斜面。

根据一种可行实施方式，所述基座具有大致半圆柱形形状。

根据一种可行实施方式，所述基座包括第一部分和第二部分，所述第一部分适于连接至所述支架，所述第二部分适于附接到所述船的所述一侧，并且，所述第一部分和所述支架相对于所述第二部分绕第二轴线可枢转。

根据一种可行实施方式，所述支架包括延长段，所述延长段配置成从所述船的所述一侧向远侧加长所述细长平台。

根据一种可行实施方式，在操作中所述细长平台相对于所述船的甲板绕第一轴线被动地枢转大约0°至大约90°范围内的角度。

根据一种可行实施方式，所述细长平台具有绕第二轴线–90°至90°范围内的枢转角度。

根据一种可行实施方式，所述海上管道铺设系统还包括至少一个管道装载器，管道装载器用于将管件接收和装载到所述细长平台以便与管道连接。

根据一种可行实施方式，所述至少一个管道装载器构造成可枢转地连接到所述细长平台，并且，管道装载器可操作而相对于所述细长平台关节式转动。

根据一种可行实施方式，管道装载器构造成在第一轴线处可枢转地连接到所述细长平台。

根据一种可行实施方式，管道装载器布置在所述细长平台的一侧。

根据一种可行实施方式，所述海上管道铺设系统包括两个管道装载器，管道装载器各自布置在所述细长平台的相反侧。

根据一种可行实施方式，所述两个管道装载器可操作而相对于彼此以交替的方式关节式转动。

根据一种可行实施方式，所述海上管道铺设系统包括至少一个束紧器，所述束紧器构造成可释放地接合管道并维持管道相对于所述细长平台基本静止。

根据一种可行实施方式，所述海上管道铺设系统还包括用于将管件连接到管道的管件连接站。

根据一种可行实施方式，所述海上管道铺设系统还包括至少一个导向件，所述导向件配置成沿着所述细长平台的表面引导管道和/或将被连接到管道的管件。

根据本申请的另一个方面，一种海上管道铺设船配备有根据本申请前述方面的海上管道铺设系统，所述海上管道铺设系统安装在船的前部。

根据本申请的另一个方面，一种管道装载器用于根据本申请前述方面的海上管道铺设系统，其特征在于，管道装载器构造成可枢转地连接到所述细长平台，并且，管道装载器可操作而相对于所述细长平台关节式转动。

根据一种可行实施方式，管道装载器包括至少两个朝向彼此成角度布置而形成槽的细长件，所述槽配置成支撑和约束至少一个管件。

根据本申请的管道铺设系统和设备既能用于深水也能用于浅水管道铺设。

附图说明

下面将参照附图而仅以示例方式描述本申请，附图仅用于展示的目的，因而不是按比例绘制的，在附图中：

图1提供了具有根据本申请的实施方式的管道铺设系统的船的透视图。

图2提供了具有根据本申请的实施方式的管道铺设系统的船的侧视图。

图3提供了具有根据本申请的另一实施方式的管道铺设系统的船的透视图。

图4和5提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的放大图。

图6示出了根据本申请的实施方式的细长平台。

图7至9示出了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的动作。

图10提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的侧视图。

图11提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的横截面图。

图12提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的透视截面图。

图13和14提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的透视图，示出了管道装载器的操作。

图15提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的侧视图，示出了管道装载器的操作。

图16至18提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的船的透视图和侧视图。

图19至24提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的放大透视图。

图25和26提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的侧视图。

图27提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的透视截面图。

图28至30提供了根据本申请的实施方式的管道铺设系统的透视图和侧视图，示出了管道装载器的操作。

具体实施方式

现在参照附图描述本申请的各种特定实施方式。这里使用的术语仅用于描述各特定实施方式的目的，而不意在限制本申请的范围。对所选择术语的其它定义可见于本申请的详细描述中，并且适用于整个申请文件。此外，除非另加定义，这里使用的所有技术和科学术语具有与本申请所述技术领域中的普通技术人员的常规理解相同的意义。在可能的情形下，在所有图中使用相同的附图标记以便清楚和一致。

在整个申请文件中，除非以其他方式要求，否则词语“包括”或其各种形式，将被理解为是指涵盖所提及的元素或元素的组，但不排除其它元素或元素的组。

此外，在整个申请文件中，除非以其他方式要求，否则词语“包含”或其各种形式，将被理解为是指涵盖所提及的元素或元素的组，但不排除其它元素或元素的组。

在整个申请文件中使用的术语“被动”和“被动地”可以与术语“自由”和“自由地”互换使用，并且具有本领域中的常规意义，即是指没有或省略了通过使用诸如电池和燃料等动力源实现的系统和/或其组成元件的主动操作。

在整个申请文件中使用的术语“枢转”、“可枢转”和“枢转地”包括但不限于“旋转”、“转动”、“可转动”和“转动地”。

本申请涉及管道铺设系统、设备和机构，其可以取代传统管道铺设方法、例如S型铺设和J型铺设方法，并且相对于这些方法具有优点。这种新的系统/方法在此被称作H型铺设或曲棍球棒型(Hockey-Stick)铺设系统/方法。

图1和2示出了根据本申请的实施方式的管道铺设系统110。管道铺设系统110可被安装在海上管道铺设船100上。船100包括前侧/前面部分101 和后侧/后面部分102。船桥104布置在后侧部分102处，而所述系统110被布置和安装在船100的前侧部分101处。取决于应用和要求，所述系统110 可以安装在船100的前侧和/或后侧部分处。船100还包括存储在甲板103上的管件191和用于将管件191传输到所述系统110上的吊机150。船100可以包括一个以上的甲板，并且管件191可以存储在船100的低层甲板中。

管道铺设系统110包括细长平台(elongate platform)111，用于支撑海上管道190和在操作中连接到管道190的管件191。细长平台111铰链式连接到船100的前侧部分101并且绕其枢转。前侧部分101包括缺口部分，在其中细长平台111铰链式被连接。在操作中，细长平台111能够在第一方位和第二方位之间被动地枢转。第一方位包含细长平台111大致平行于船100 的甲板103时的方位，例如在相对于甲板103成0°的角度，而第二方位包含细长平台111大致平行于重力方向时的方位，例如在相对于甲板103成90°的角度，当然可以理解，该角度可以超出90°，取决于船100的动作(例如俯仰)。优选地，在第一方位时，细长平台111处在相对于船100的甲板 103大约0°至大约45°，而在第二方位时，细长平台111处在相对于船100的甲板103大于45°，优选处在大于45°至大约90°。可理解，在第一方位，细长平台111可以认为是处在大致水平方位，而在第二方位，细长平台111可以认为是处在大致竖直方位。在各种实施方式中，细长平台111在操作中能够相对于船100的甲板103被动地枢转大约0°至大约90°范围内的角度。优选地，细长平台111绕大体上横向于(正交于)细长平台111的纵向轴线的轴线被动地枢转。所述系统110不包括主动枢转细长平台111的致动器。细长平台111相对于船100的甲板103和/或重力矢量方向的角度为管道190被铺设所引起的自然角度，并且可能受到多种因素的影响，包括但不限于管道 190的长度和重量、水深和作用于管道190的张力。借助于这种被动枢转机构，管道190可被铺设在浅水和深水二者中。细长平台111用于将管道190 下降到海床上。由于细长平台111本质上可枢转并且依照作用于它的力的方向占据任何角度，因此靠近船100的前侧部分101，细长平台111的纵向方向与管道190的纵向方向对齐。换言之，靠近放出/送出区域，细长平台111 与管道190的曲线对齐。结果，靠近该区域没有/仅有最小的管道190的弯曲，并且因此没有或仅有最小的应力作用于管道190。当船100行进时，细长平台111可以借助本领域已知的措施紧固，包括但不限于锁定、绑扎和临时焊接。

起始于在浅水中铺设管道190，船100和系统110可逐渐移动到深水。因此当管道190被铺设在浅水中时，细长平台111可以大致平行于船100的甲板103(当然可自由占据任何角度，取决于靠近前端101的管道190的自然弯曲)。当管道190被铺设在浅水中时，细长平台111可以相对于船100 的甲板103处在大约0°至大约45°范围内。这允许启动管道的安装，其中管件191放置在细长平台111上并且在预期地点连接而形成管道190。随着管道铺设操作朝向深水迁移/移动，细长平台111的倾斜度变得更加竖直并且在细长平台111的前端占据管道190的正切角度。当管道190被铺设在深水中时，细长平台111可以处在相对于船100的甲板103大于45°，优选大于45°至大约90°。由于在放出端(即细长平台111的在此管道190被送出的那个端部)细长平台111占据与管道190的曲线相切的角度，因此管道190中没有或仅有最小的应力，并且因此不需要用托管架来辅助实现管道190的容易弯曲和防止其结构受损。因此，细长平台111的能够占据任意角度的自由度使得其能够将管道190铺设于浅水以及深水二者中。

J型铺设方法仅适于在深水中操作，S型铺设方法仅适于在浅水中操作，而本申请的H型铺设系统和方法能够在范围从浅水至深水的任何类型的水深中操作，因为细长平台111能够自由占据任何便利的角度，取决于管道190 相对于船100的甲板103的角度。

细长平台111可以是大体平面的，如显示于图1和2，或者可以包括围绕管道190的框架或封罩部分。在各种实施方式中，细长平台111可以带有框架(例如桁架框架)或封罩结构。细长平台111包括一个或多个束紧器 140，用于将管道190张紧和约束在细长平台111上。束紧器140可释放地接合管道191并维持管道191相对于细长平台111基本静止。束紧器140能够被本领域中已知的机构操作，包括但不限于液压系统。在各种实施方式中，束紧器140是可移除的。在各种实施方式中，所述系统110包括一个以上的束紧器140，其中一个束紧器140可操作而约束管道190，而其它附加束紧器提供冗余度，即可以在主束紧器失效或经历维护的情况下被使用。在各种实施方式中，所述系统110包括布置在细长平台111上的一个或多个连接站 (未示出)，在此管件191被连接到管道190和/或连接到其它管件191。

根据显示于图3至15的本申请的另一实施方式，一种管道铺设系统210 可被安装在海上管道铺设船200上。船200包括前面/前侧部分201和后面/后侧部分202。船桥204布置在船200的后侧部分202处，而所述系统210被布置和安装在船200的前侧部分201处。取决于应用和要求，所述系统210 可以安装在船200的前侧和/或后侧部分处。船200还包括存储在甲板203上的管件291和用于将管件291传输到所述系统210上的吊机250。船200可以包括一个以上的甲板，并且管件291可以存储在船200的低层甲板中。

参看图4和5，管道铺设系统210包括细长平台211，用于支撑海上管道 290和在操作中连接到管道290的管件291。细长平台211借助轴230铰链式连接至安装架并被安装架支撑，安装架包括基座212和支架213。所述系统210可借助所述安装架被安装在船200的一侧上，在此基座212能够附接到船200的甲板203。基座212借助本领域已知的手段被附接至甲板203，包括但不限于焊接和铆接。细长平台211被连接到支架213，并且绕轴230沿着显示于图7的轴线A(第一轴线)可枢转/可旋转，该轴线大体上横向于(正交于)细长平台211的纵向轴线。在操作中，细长平台211能够绕轴线A在第一方位和第二方位之间被动地枢转。第一方位包含细长平台211大致平行于船200的甲板203时的方位，例如处在相对于甲板203成0°的角度，第二方位包含细长平台211大致平行于重力方向时的方位，例如处在相对于甲板 203成90°的角度，当然可以理解，该角度可以超出90°，取决于船200的动作(例如俯仰)。优选地，在第一方位时，细长平台211处在相对于船200 的甲板203大约0°至大约45°，而在第二方位时，细长平台211处在相对于船200的甲板203大于45°，优选大于45°至大约90°。可理解，在第一方位，细长平台211可以认为是处在大致水平方位，而在第二方位，细长平台 211可以认为是处在大致竖直方位。在各种实施方式中，在操作中细长平台 211能够相对于船200的甲板203枢转大约0°至大约90°范围内的角度。

支架213配置成与基座212耦合而形成轴线B(第二轴线)，如显示于图7，支架213和细长平台211能够绕该轴线枢转/旋转。在操作中，细长平台211和支架213绕轴线B被动地枢转/旋转。支架213相对于基座212绕轴线B借助本领域已知的手段，包括但不限于轴承，可枢转/可旋转。在各种实施方式中，细长平台211和支架213包括绕轴线B相对于垂直于轴线B的轴线、例如平行于甲板203中心纵向轴线的轴线枢转–90°至90°范围内的枢转角度。细长平台211可自由移动直到甲板203的边缘，该边缘阻止进一步的移动。可理解，支架213的高度取决于应用和要求，例如细长平台211的重量和尺寸。在各种实施方式中，支架213的高度足以允许细长平台211向其第二方位的自由运动。在参照图10和11的优选实施方式中，基座212包括空腔215，其接收支架213，并且支架213在其中枢转/旋转。空腔215由大致围绕支架213的壁216限定。壁216的一部分216a被截头。优选地，该截头部分216a形成斜面/倾斜。更优选地，所述基座具有大致半圆柱形形状。截头部分216a背对着船200上基座212被附接的那一侧。这允许在操作中细长平台211实现大致平行于重力方向的方位。如果没有所述截头部分216a，壁216将是连续的并且围绕支架213，因而会限制细长平台211向第二方位可枢转的程度。换言之，没有所述截头部分216a的话，在操作中细长平台 211将不能实现大致平行于重力方向的方位，因为壁216会作为止挡来限制细长平台211的第二方位。另外，当管道铺设系统210在深水中铺设管道时，细长平台211变得更加竖直，而如果没有截头部分216a，细长平台211 的底表面将抵靠在壁216上，从而经过长时间后，细长平台211和/或壁216 将彼此磨损，因而需要维护和修理。

系统210不包括用于枢转细长平台211的致动器。细长平台211相对于船200的甲板203和/或重力矢量方向绕轴线A和B的角度是管道290被铺设时所引起的自然角度，并且可能受到多种因素的影响，包括但不限于管道 290的长度和重量、水深和作用于管道290的张力。借助于绕轴线A和B的被动枢转机构，管道290可被铺设在浅水和深水二者中，因为轴线A和B的组合允许细长平台211以更大范围的方向和角度枢转。因此可以理解，轴线 A和B的组合使得细长平台211被认为能够绕一个以上的轴线枢转。如显示于图7，轴线A和B彼此相交。

细长平台211用于将管道290下降到海床上。由于细长平台211本质上可枢转并且依照作用于它的力的方向占据任何角度，因此靠近船200的前侧部分201，细长平台211的纵向方向与管道290的纵向方向对齐。换言之，靠近远离前侧部分201的放出/送出区域，细长平台211与管道290的曲线对齐。结果，靠近该区域管道290没有/仅有最小的弯曲，并且因此没有或仅有最小的应力作用于管道290。当船200行进时，细长平台211可以借助本领域已知的措施紧固，包括但不限于锁定、绑扎和临时焊接。

起始于在浅水中铺设管道290，船200和系统210可逐渐移动到深水。因此当管道290被铺设在浅水中时，细长平台211可以大致平行于船200的甲板203(当然可自由占据任何角度，取决于靠近前端201管道290的自然弯曲)。当管道290被铺设在浅水中时，细长平台211可以处在相对于船 200的甲板203大约0°至大约45°范围内。这允许启动管道的安装，其中管件291放置在细长平台211上并且在预期地点被连接而形成管道290。随着管道铺设操作朝向深水迁移/移动，细长平台211的倾斜度变得更加竖直，并且在细长平台211的前端占据管道290的正切角度。当管道290被铺设在深水中时，细长平台211可以处在相对于船200的甲板203大于45°，优选大于45°至大约90°。由于在放出端(即细长平台211的在此管道290被送出的那个端部)细长平台211占据与管道290的曲线相切的角度，因此管道290 中没有或仅有最小的应力，并且因此不需要用托管架来辅助实现管道290的容易弯曲和防止其结构受损。因此，细长平台211的能够占据任意角度的自由度使得其能够在浅水以及深水二者中铺设管道290。

J型铺设方法仅适于在深水中操作，S型铺设方法仅适于在浅水中操作，而本申请的H型铺设系统和方法能够在范围从浅水至深水的任何类型的水深中操作，因为细长平台211能够自由占据任何便利的角度，取决于管道290 相对于船200的甲板203的角度。

细长平台211可以是大体平面的，或者可以包括围绕管道290的框架或封罩部分。在各种实施方式中，细长平台211可以带有框架(例如桁架框架)或封罩结构。在显示于图6的优选实施方式中，细长平台211由两个细长平台半体形成，二者相对于细长平台211的纵向轴线分开。所述细长平台半体可以位于相同的平面内，即细长平台211是大体平面的，或者它们可以朝向彼此成角度布置而形成槽，用以在细长平台211上支撑和约束管道290 和管件291。如此使两个细长平台半体成角度可防止或最小化管道290和/或管件291从细长平台211的一侧滚落的可能性。可理解，细长平台211可以由两个以上的半体形成，并且可包括若干组合部件用以在细长平台211的表面上产生将管道290和管件291支撑在其上的弯曲部/槽，使得管道290和/或管件291被防止从细长平台211的一侧滚落。

显示于图6的两个细长的半体各自包括多个滚子214，所述滚子用作导向件以在远离船200的前侧部分201的送出端引导管道290离开所述系统 210，以便铺设到海床上。滚子214还用作导向件以引导管件291与管道290 连接。滚子214可以还用作导向件以防止管道290和/或管件291从细长平台 211的一侧滚落。取决于应用，滚子214可以在每个细长平台半体中具有不同的构造。可理解，本领域中的其它形式的导向机构可以用于本申请。

细长平台211包括一个或多个束紧器240，用于将管道290张紧和约束在细长平台211上。束紧器240可释放地接合管道291并维持管道291相对于细长平台211基本静止。束紧器240能够被本领域中已知的机构操作，包括但不限于液压系统。在各种实施方式中，束紧器240是可移除的。在各种实施方式中，所述系统210包括一个以上的束紧器240，其中一个束紧器240可操作而约束管道290，而其它附加束紧器提供冗余度，即可以在主束紧器失效或经历维护的情况下被使用。在各种实施方式中，所述系统210包括布置在细长平台211上的一个或多个连接站(未示出)，在此管件291被连接到管道290和/或连接到其它管件291。

管道铺设系统210包括管道装载器220a、220b，用于将管件291装载到细长平台211上以便连接到管道290。管道装载器220a、220b可考虑为“回转型装载器”或“前后移动装载器”，因为它们在操作期间具有相对于细长平台 211铰链关节式动作。管道装载器220a、220b是细长的结构，其能够接收管件291，例如从吊机250接收，并将管件291装载到细长平台211上。管道装载器220a、220b分别包括两个细长的加载半体，二者沿着它们的纵向轴线分开，其中所述两个细长的加载半体优选朝向彼此成角度布置而形成槽，用以在管道装载器220a、220b上支撑和约束所加载的管件291。将两个细长的加载半体如此排布，可防止或最小化所加载的管件291从管道装载器220a、 220b的一侧滚落的可能性。在各种实施方式中，每个管道装载器220a、220b 可以由两个以上的半体形成，并且可包括若干组合部件用以在每个管道装载器220a、220b的表面上产生将管291支撑在其上的弯曲部/槽，使得管件291 被防止从每个管道装载器220a、220b的一侧滚落。管道装载器220a、220b 优选具有相同的长度，当然可以理解，管道装载器220a可具有与管道装载器 220b不同的长度，以适应于管件291的不同长度。

管道装载器220a、220b布置在细长平台211的各侧(例如相反的左侧和右侧)，并且借助它们的端部之一在轴230处连接到细长平台211。管道装载器220a、220b因此与细长平台211共享相同的轴线A。管道装载器 220a、220b也能够绕轴线A枢转。在各种实施方式中，管道装载器220a、 220b在沿着其长度的另一部位被连接到细长平台211，并且不与细长平台 211共享相同的轴线A。在这样的实施方式中，管道装载器220a、220b绕平行于轴线A的轴线可枢转。然而，管道装载器220a、220b与细长平台211 上的连接点可以紧密靠近于轴230。可理解，管道装载器220a可以在与管道装载器220b向细长平台211的连接位置不同的位置连接到细长平台211。

在其它各种实施方式中，管道装载器220a、220b绕大致平行于重力方向的轴线、即横向于轴线A且平行于轴线B的轴线可枢转。在这样的实施方式中，管道装载器220a、220b和细长平台211共享相同的平面，在此管道装载器220a、220b可操作而枢转离开细长平台211的侧面。

参看图6、14和15，管道装载器220a、220b可操作而从装载位置(背对细长平台211且朝向甲板203)枢转到卸载位置(朝向细长平台211且背对甲板203)。在装载位置，管道装载器220a、220b不与细长平台211排齐，并且能够被装载管件291。在图15中，管道装载器220b位于装载位置。在卸载位置，管道装载器220a、220b与细长平台211大致排齐，并且管件291可被加载/转移到细长平台211上。在图6中，管道装载器220a位于卸载位置。管道装载器220a、220b在实际操作时间中不取决于细长平台211 相对于船200的角度，并且可以在操作期间具有变化的装载和卸载位置。例如，当细长平台211大体上平行于甲板203时，管道装载器220a、220b的装载和卸载位置可以相同，因为管道装载器220a、220b不能移动到低于甲板203(即低于该水平/平行方位)。在这样的方位，吊机250可以将管件直接加载到细长平台211上。

管道装载器220a、220b可操作而相对于细长平台211关节式转动，特别是，管道装载器220a、220b可借助本领域中已知的致动机构操作而在装载和卸载位置之间移动，致动机构包括但不限于液压系统和齿轮装置。管道装载器220a、220b可被认为是在操作期间主动枢转。在操作中，管道装载器 220a、220b能够相对于彼此交替，例如在某个时间点，管道装载器220a可以位于卸载位置，而管道装载器220b可以位于装载位置。管道装载器 220a、220b这种交替的前后运动足以且有效地提供管件291向细长平台211 的连续且一致的供应，以便与管道290连接。

船200可配备有高架吊机251，其有助于容易将管件291从储存架转移到吊机250和/或管道装载器220a、220b。

一旦一个管件291被加载到细长平台211上，其被朝向管道290致动以便与管道290连接。管道铺设系统210包括沿着细长平台211的长度的管件连接站(未示出)，用于将管件291连接至管道290。管件291可以借助本领域中已知的手段和机构连接到管道290，包括但不限于焊接。

根据显示于图16至30的本申请的另一实施方式，一种海上管道铺设系统310可被安装在海上管道铺设船300上。所述系统310优选在甲板303上安装到船300的船首。优选地，所述系统310安装在甲板303的突伸部分上 (例如见图17和24)。优选地，该突伸部分是有锥度的。船300包括前面/ 前侧部分301和后面/后侧部分302。船桥304布置在船300的后侧部分302 处，而所述系统310被布置和安装在船300的前侧部分301处。取决于应用和要求，所述系统310可以安装在船300的前侧和/或后侧部分。船300还包括存储在甲板303上的管件391和用于将管件391传输到所述系统310上的吊机350。船300可以包括一个以上的甲板，并且管件391可以存储在船300 的低层甲板中。

管道铺设系统310包括细长平台311，用于支撑海上管道390和在操作中连接到管道390的管件391。细长平台311借助轴330(图23)铰链式连接至安装架并被安装架支撑，安装架包括基座312和支架313。所述系统 310可借助所述安装架被安装在船300的一侧，在此所述基座312能够附接到船300的甲板303。基座312借助本领域已知的手段被附接至甲板303，包括但不限于焊接和铆接。细长平台311被连接到支架313并且绕轴330沿着显示于图23和24的轴线A(第一轴线)可枢转，该轴线大体上横向于(正交于)细长平台311的纵向轴线。在操作中，细长平台311能够在第一方位和第二方位之间绕轴线A被动地枢转。第一方位包含细长平台311大致平行于船300的甲板303时的方位，例如处在相对于甲板303成0°的角度，而第二方位包含细长平台311大致平行于重力方向时的方位，例如处在相对于甲板303成90°的角度，当然可以理解，该角度可以超出90°，取决于船300的动作(例如俯仰)。优选地，在第一方位时，细长平台311处在相对于船 300的甲板303大约0°至大约45°，而在第二方位时，细长平台311处在相对于船300的甲板303大于45°，优选大于45°至大约90°。可理解，在第一方位，细长平台311可以认为是处在大致水平方位，而在第二方位，细长平台 311可以认为是处在大致竖直方位。在各种实施方式中，在操作中细长平台 311能够相对于船300的甲板303枢转大约0°至大约90°范围内的角度。

基座312包括第一部分312a和第二部分312b。第一部分312a能连接到支架313，而第二部分312b能够附接到船300的甲板303。第一部分312a能借助本领域已知的手段连接到支架313，包括但不限于利用铆钉和焊接。第一部分312a配置成与第二部分312b耦合而形成轴线B(第二轴线)，如显示于图25和26，支架313、细长平台311和第一部分312a能够绕该轴线枢转/旋转。第二部分312b包括空腔，在其中第一部分312a支靠和枢转/旋转 (图27)。在操作中细长平台311、支架313和第一部分312a绕轴线B被动地枢转/旋转。第一部分312a借助本领域已知的手段，包括但不限于轴承，相对于第二部分312a绕轴线B可枢转/可旋转。在各种实施方式中，细长平台311、支架313和第一部分312a包括绕轴线B的相对于垂直于轴线B的轴线、例如平行于甲板303中心纵向轴线的轴线–90°至90°范围内的枢转角度。细长平台311可自由移动直到甲板303的边缘，该边缘阻止进一步的移动。

支架313包括延长段313a，其借助轴330连接到细长平台311。延长段 313a将细长平台311从船300的在其上安装海上管道铺设系统310的那一侧向远侧延长。该延长段313a增加了细长平台311绕轴线B的枢转角度。另外，从船300的所述一侧向远侧延长细长平台311，避免了限制细长平台 311可绕轴线A枢转的角度，即所述船的所述一侧不会作为止挡而限制细长平台311的第二方位。此外，当管道铺设系统310在深水中铺设管道时，细长平台311变得更加竖直，而没有延长段313a的话，细长平台311的底表面可能支靠在所述船的所述一侧，从而经过长时间后，细长平台311和/或船 300的所述一侧将彼此磨损，并且要求维护和修理。可理解，支架313的高度取决于应用和要求，例如细长平台311的重量和尺寸。在各种实施方式中，支架313的高度足以允许细长平台311向其第二方位的自由运动。

系统310不包括用于枢转细长平台311的致动器。细长平台311绕轴线 A和B相对于船300的甲板303和/或重力矢量方向的角度为管道390被铺设所引起的自然角度，并且可能受到多种因素的影响，包括但不限于管道390 的长度和重量、水深和作用于管道390的张力。借助于绕轴线A和B的被动枢转机构，管道390可被铺设在浅水和深水二者中，因为轴线A和B的组合允许细长平台311以更大范围的方向和角度枢转。因此可以理解，轴线A和 B的组合使得细长平台311被认为能够绕一个以上的轴线枢转。在图16至 30所示的实施方式中，轴线A和B不彼此相交。

细长平台311用于将管道390下降到海床上。由于细长平台311本质上可枢转并且依照作用于它的力的方向占据任何角度，因此靠近船300的前侧部分301，细长平台311的纵向方向与管道390的纵向方向对齐。换言之，细长平台311靠近远离前侧部分301的放出/送出区域与管道390的曲线对齐。结果，靠近该区域管道390没有/仅有最小的弯曲，并且因此没有或仅有最小的应力作用于管道390。当船300行进时，细长平台311可以借助本领域已知的措施紧固，包括但不限于锁定、绑扎和临时焊接。

起始于在浅水中铺设管道390，船300和系统310可逐渐移动到深水。因此当管道390被铺设在浅水中，细长平台311可以大致平行于船300的甲板303(当然可自由占据任何角度，取决于靠近前端301处管道390的自然弯曲)。当管道390被铺设在浅水中时，细长平台311可以处在相对于船 300的甲板303大约0°至大约45°范围内。这允许启动管道的安装，其中管件391放置在细长平台311上，并且在预期地点连接而形成管道390。随着管道铺设操作朝向深水迁移/移动，细长平台311的倾斜度变得更加竖直并且在细长平台311的前端处占据管道390的正切角度。当管道390被铺设在深水中时，细长平台311可以相对于船300的甲板303处在大于45°，优选大于45°至大约90°。由于在放出端(即细长平台311的在此管道390被送出的那个端部)细长平台311占据与管道390的曲线相切的角度，因此管道390 中没有或仅有最小的应力，并且因此不需要托管架来辅助实现管道390的容易弯曲和防止其结构受损。因此，细长平台311的能够占据任意角度的自由度使得其能够在浅水以及深水二者中铺设管道390。

J型铺设方法仅适于在深水中操作，S型铺设方法仅适于在浅水中操作，而本申请的H型铺设系统和方法能够在范围从浅水至深水的任何类型的水深中操作，因为细长平台311能够自由占据任何便利的角度，取决于管道390 相对于船300的甲板303的角度。

细长平台311可以是大体平面的，或者可以包括围绕管道390的框架或封罩部分。在各种实施方式中，细长平台311可以带有框架(例如桁架框架)或封罩结构。在显示于图22的优选实施方式中，细长平台311由两个细长平台半体形成，二者相对于纵向轴线的细长平台311分隔。所述细长平台半体可以位于相同的平面内，即细长平台311是大体平面的，或者它们可以朝向彼此成角度布置而形成将管道390和管件391支撑和约束在细长平台 311上的槽。将两个细长平台半体如此排布，可防止或最小化管道390和/或管件391从细长平台311的一侧滚落的可能性。可理解，细长平台311可以由两个以上的半体形成，并且可包括若干组合部件用以在细长平台311的表面上产生将管道390和管件391支撑在其上的弯曲部/槽，使得管道390和/或管件391被防止从细长平台311的一侧滚落。

显示于图22的两个细长的半体每个包括多个滚子314，所示滚子用作导向件以引导管道390在远离船300的前侧部分301的送出端离开所述系统 310，以便铺设到海床上。滚子314还用作导向件以引导管件391与管道390 的连接。滚子314还可以用作导向件以防止管道390和/或管件391从细长平台311的一侧滚落。取决于应用，滚子314可以在每个细长平台半体中具有不同的构造。可理解，本领域中的其它形式的导向机构可以用于本申请。

细长平台311包括一个或多个束紧器340，用于将管道390张紧和约束在细长平台311。束紧器340可释放地接合管道391并维持管道391相对于细长平台311基本静止。束紧器340能够被本领域中已知的机构操作，包括但不限于液压系统。在各种实施方式中，束紧器340是可移除的。在各种实施方式中，所述系统310包括一个以上的束紧器340，其中一个束紧器340 可操作而约束管道390，而其它附加束紧器提供冗余度，即可以在主束紧器失效或经历维护的情况下被使用。在各种实施方式中，所述系统310包括布置在细长平台311上的一个或多个连接站(未示出)，在此管件391被连接到管道390和/或连接到其它管件391。

管道铺设系统310包括管道装载器320a、320b，用于将管件391装载到细长平台311上以便连接到管道390。管道装载器320a、320b可考虑为“回转型装载器”或“前后移动装载器”，因为它们在操作期间相对于细长平台311 铰链关节式动作。管道装载器320a、320b是细长的结构，其能够接收管件 391，例如从吊机350接收，并将管件391装载到细长平台311上。管道装载器320a、320b每个包括两个细长的加载半体，二者沿着它们的纵向轴线分隔，其中所述两个细长的加载半体优选朝向彼此成角度布置而形成将所加载的管件391支撑和约束在管道装载器320a、320b上的槽。将两个细长的加载半体如此排布，可防止或最小化所加载的管件391从管道装载器320a、320b 的一侧滚落的可能性。在各种实施方式中，每个管道装载器320a、320b可以由两个以上的半体形成，并且可包括若干组合部件用以在每个管道装载器 320a、320b的表面上产生将管391支撑在其上的弯曲部/槽，使得管件391被防止从每个管道装载器320a、320b的一侧滚落。管道装载器320a、320b优选具有相同的长度，当然可以理解，管道装载器320a可具有与管道装载器 320b不同的长度，以适应于管件391的不同长度。

管道装载器320a、320b布置在细长平台311的各侧(例如相反的左侧和右侧)，并且借助它们的端部之一在轴330处连接到细长平台311。管道装载器320a、320b因此与细长平台311共享相同的轴线A。管道装载器 320a、320b也能够绕轴线A枢转。在各种实施方式中，管道装载器320a、 320b在沿着其长度的另一部位被连接到细长平台311，并且因此不与细长平台311共享相同的轴线A。在这样的实施方式中，管道装载器320a、320b绕平行于轴线A的轴线可枢转。然而，管道装载器320a、320b在细长平台311 上的连接点可以紧密靠近于轴330。可理解，管道装载器320a可以在与管道装载器320b向细长平台311的连接位置不同的位置连接到细长平台311。

在其它各种实施方式中，管道装载器320a、320b绕大致平行于重力方向的轴线、即横向于轴线A且平行于轴线B的轴线可枢转。在这样的实施方式中，管道装载器320a、320b和细长平台311共享相同的平面，在此管道装载器320a、320b可操作而枢转离开细长平台311的侧面。

参看图28至30，管道装载器320a、320b可操作而从装载位置(背对细长平台311且朝向甲板303)枢转到卸载位置(朝向细长平台311且被对甲板303)。在装载位置，管道装载器320a、320b不与细长平台311排齐且能够被装载管件391。在图30中，管道装载器320b位于装载位置。在卸载位置，管道装载器320a、320b与细长平台311大致排齐且管件391可被加载/ 转移到细长平台311上。在图30中，管道装载器320a朝向卸载位置移动。管道装载器320a、320b在实际操作时间中不取决于细长平台311相对于船 300的角度，并且可以在操作期间具有变化的装载和卸载位置。例如，当细长平台311大体上平行于甲板303时，管道装载器320a、320b的装载和卸载位置可以相同，因为管道装载器320a、320b不能移动到低于甲板303(即低于该水平/平行方位)。在这样的方位，吊机350可以将管件直接加载到细长平台311上。

管道装载器320a、320b可操作而相对于细长平台311关节式转动，特别是，管道装载器320a、320b可借助本领域中已知的致动机构操作而在装载和卸载位置之间移动，致动机构包括但不限于液压系统和齿轮装置。在操作期间管道装载器320a、320b可被认为是主动枢转。在操作中，管道装载器 320a、320b能够相对于彼此交替，例如在某个时间点，管道装载器320a可以位于卸载位置，而管道装载器320b可以位于装载位置。管道装载器 320a、320b的这种交替的前后运动足以且有效地提供管件391向细长平台 311的连续且一致的供应，以便与管道390连接。

船300可配备有高架吊机351，其有助于容易将管件391从储存架转移到吊机350和/或管道装载器320a、320b。

一旦一个管件391被加载到细长平台311上，其被朝向管道390致动以便与连接管道390。管道铺设系统310包括沿着细长平台311的长度的管件连接站(未示出)，用于将管件391连接至管道390。管件391可以借助本领域中已知的手段和机构连接到管道390，包括但不限于焊接。

本申请的系统和方法的优点包含但不限于下述各点：

·不需要托管架，因为管道不需要待弯曲的较大半径段。

·管道可被铺设在浅水和深水二者中，并且因此同一条船可被用于在浅水和深水二者中执行管道铺设。

·细长平台可配备有单一的管件连接站，在此可完成所有管件连接阶段。

·利用单一的吊机设备，更大长度的管件或一组已经结合的管件可被加载到细长平台上以便与管道结合，并且因此可实现更高的管道铺设速度。

·附接到细长平台侧面的管道装载器能够将管件连续供应到细长平台。

本领域技术人员可以理解，前面描述的各种特征的各种变型和组合，在不替换或取代它们的情况下，可以结合采用而形成落在本申请范围内的其它实施方式。特别是：

·在各种实施方式中，基座可以安装到除了船的甲板之外的船体大致竖直表面上，使得支架可以定向为允许细长平台绕第一轴线被动地枢转。

·在各种实施方式中，管道铺设系统不包括管道装载器，并且本领域中已知的其它形式的装载机构，例如吊机，被用于将管件加载到细长平台上。在其它各种实施方式中，只有一个管道装载器被使用，并且其可以与本领域中已知的其它形式的装载机构一起使用。

Claims (27)

1.一种海上管道铺设系统，其适于被安装在船的一侧，其特征在于，所述海上管道铺设系统包括：

用于支撑海上管道的细长平台，所述细长平台构造成绕至少一根轴线被动地枢转，其中所述至少一根轴线包括第一轴线，所述第一轴线大体上横向于所述细长平台的纵向轴线；和

用于支撑所述细长平台的安装架，所述安装架构造成适于附接到所述船的所述一侧，

其中，所述细长平台配置成适于在操作中绕第一轴线在第一方位和第二方位之间被动地枢转。

2.根据权利要求1所述的海上管道铺设系统，其特征在于，在第一方位，所述细长平台相对于所述船的甲板成大约0°至大约45°，并且，在第二方位，所述细长平台相对于所述船的甲板成大于45°。

3.根据权利要求1所述的海上管道铺设系统，其特征在于，在第一方位，所述细长平台大体上平行于所述船的甲板。

4.根据权利要求2所述的海上管道铺设系统，其特征在于，在第二方位，所述细长平台相对于所述船的甲板成大于45°至大约90°。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述至少一根轴线包括大体上平行于重力方向的第二轴线，其中，所述细长平台还配置成适于在操作中绕第二轴线被动地枢转。

6.根据权利要求5所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述第一轴线和第二轴线不相交。

7.根据权利要求6所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述安装架包括支架和基座，其中所述支架适于连接到所述细长平台而形成第一轴线，并且所述基座适于附接到所述船的所述一侧。

8.根据权利要求7所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述支架相对于所述基座绕第二轴线可枢转。

9.根据权利要求7或8所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述基座包括截头部分，所述截头部分背对着所述船的所述一侧。

10.根据权利要求9所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述截头部分形成斜面。

11.根据权利要求9所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述基座具有大致半圆柱形形状。

12.根据权利要求7所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述基座包括第一部分和第二部分，所述第一部分适于连接至所述支架，所述第二部分适于附接到所述船的所述一侧，并且，所述第一部分和所述支架相对于所述第二部分绕第二轴线可枢转。

13.根据权利要求12所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述支架包括延长段，所述延长段配置成从所述船的所述一侧向远侧加长所述细长平台。

14.根据权利要求2至4中任一项所述的海上管道铺设系统，其特征在于，在操作中所述细长平台相对于所述船的甲板绕第一轴线被动地枢转大约0°至大约90°范围内的角度。

15.根据权利要求5所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述细长平台具有绕第二轴线–90°至90°范围内的枢转角度。

16.根据权利要求1至4中任一项所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述海上管道铺设系统还包括至少一个管道装载器，管道装载器用于将管件接收和装载到所述细长平台以便与管道连接。

17.根据权利要求16所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述至少一个管道装载器构造成可枢转地连接到所述细长平台，并且，管道装载器可操作而相对于所述细长平台关节式转动。

18.根据权利要求17所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述管道装载器构造成在第一轴线处可枢转地连接到所述细长平台。

19.根据权利要求17或18所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述管道装载器布置在所述细长平台的一侧。

20.根据权利要求19所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述海上管道铺设系统包括两个管道装载器，所述管道装载器各自布置在所述细长平台的相反侧。

21.根据权利要求20所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述两个管道装载器可操作而相对于彼此以交替的方式关节式转动。

22.根据权利要求1至4中任一项所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述海上管道铺设系统包括至少一个束紧器，所述束紧器构造成可释放地接合管道并维持管道相对于所述细长平台基本静止。

23.根据权利要求1至4中任一项所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述海上管道铺设系统还包括用于将管件连接到管道的管件连接站。

24.根据权利要求1至4中任一项所述的海上管道铺设系统，其特征在于，所述海上管道铺设系统还包括至少一个导向件，所述导向件配置成沿着所述细长平台的表面引导管道和/或将被连接到管道的管件。

25.一种海上管道铺设船，其特征在于，配备有根据权利要求1至24中任一项所述的海上管道铺设系统，所述海上管道铺设系统安装在船的前部。

26.一种管道装载器，用于根据权利要求1至24中任一项所述的海上管道铺设系统，其特征在于，管道装载器构造成可枢转地连接到所述细长平台，并且，管道装载器可操作而相对于所述细长平台关节式转动。

27.根据权利要求26所述的管道装载器，其特征在于，所述管道装载器包括至少两个朝向彼此成角度布置而形成槽的细长件，所述槽配置成支撑和约束至少一个管件。