CN85107519A - 船舶系留系统及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明方法为在船(V)的甲板(D)和船底(P)间装一直井(W)。船底下围绕着井装有下伸的下支承环(L)，用以支承下转塔(A)。井中有连接下转塔的中转塔(B)。上支承环(U)围着井被装在甲板上。上转塔(C)连着中转塔，上中下三转塔总成被上支承环支承引导，也被下支承环引导。有链(42)及绞车(56)的链箱(58)装在上转塔上，可把固定在海床的链通过上中下三转塔自由地收入放出。

Description

本发明关于在船舶上安装和使用的一种系留装置。

离岸的石油生产由于离开岸太远或位于偏远的地区，使得在海床上设置油管把从离岸油井中生产的石油直接泵到岸上贮运为不切实际。在这种情况下生产出来的石油一般都直接用短的油管泵给一艘系留住的专用船，如一艘运油船，作为一个运出前的临时油库。把一艘船系留在离岸海域并保持一段时期有很多问题，包括对系留区风景的予测。希望系留系统能让船只迎风转向，这样，船只能经常朝向主要的海流和风向。因为要在产油的系留区考虑到暴风的可能，所以一般说来不宜用传统的船锚和系具来作长时期系留，而必需改用大尺寸的锚具。较适宜于离岸船只的系留系统应能允许船只转向，在船上装有可旋转的装置使船在转向时继续装油/气。

在系留离岸船只时保持高度准确的固定位置很重要。相对于海床保持准确固定位置的重要性是明显的，当考虑离岸钻探及其需要时，钻杆应该是相对固定地能随时抵抗海洋引起的剪力。从海底井中生产出来的碳氢化合物也需要采油船有一个定点以免柔性的垂直输油管受到太大的张力。

转向就是经常旋转船头的方向，这也是一个问题，因为对于传统的多个锚的系留系统来说船头转向时要把各相应的锚链收短放长是困难的。

因为用多锚系留系统来改变船头方向有种种困难，先有的系留系统采用一个装在中央的旋架，它从船底整个地伸出甲板。锚链就系在旋架上。当需要转向时，船只可以沿着系留旋架有效地转到所需的朝向，旋架对于系锚和海床是固定的。这些系留系统的典型例子如美国专利第3，279，404;3，602，175;3，440，671;3，552，343;3，620，181;3，605，668;3，590，407;3，279，404;和3，774，562。

甲板上的系留系统有传统外形的一个从甲板通过到船底的大井，由于这井的尺寸大，船的结构必须特别施工以适应这井的尺寸。要想把一个甲板上的转塔形系留系统装在一艘现存的船上时，由于井的尺寸太大，在施工前必须对每艘船进行计算。对一艘现存的油船在其中央部分改装一个大口经井所需作的设计和施工可能达到不能接受的费用和拖延交船日期。由于要做一个通过甲板和船底的井很大，所以所需的设计施工量也很大，例如要有9.104公尺至18.208公尺的直径的孔才能把系留装置放进船内。在船壳上有如此大的开口，使油船的纵向壳体强度大为削弱，通常需要显著的改造来达到管理部门所规定的强度。此外，施工和设计所需的相当长的时间有时使这只油船没法采用这个设计。在这些情况下，整个设计工作就白费了，因为这种设计是为某艘船定做的专用设计。

由于转塔形设计只能是对某已知船做的，一种通用设计包含几种折衷数据想迎合各种不同的系留缆径和竖管尺寸，将会受到很大的限制，除非这种标准件设计是按照最坏设想作的保守的设计。最后，由于转塔形系留系统必须为每艘船专门设计，在计划的开始阶段无法从船厂询明实价，因为他们事先不知道现存船只的壳体结构以及系留系统如何配装于这个结构。

因此，本发明的装置和方法按需要作出一套数种不同的设计，可用于任何货船，油船，钻油船，半潜装置或液化天然气/液化石油气船，用于所能碰到的环境条件。这一套设计的应用范围很广，可用于各种尺寸的油船，例如50，000载重吨到300，000载重吨，和航行于各种不同的环境下，如浪高9.104公尺到27.312公尺，用于不同的水深，如30.48公尺到914.4公尺。这一套设计将适用于各种类型的船只，如贮油货船，现存的或设计中的钻油船和浮动工厂等等。

一套设计用以改装在现存的或新建的船上，无需作基本结构的重新设计，包括一个相对瘦小的中央部分或中央转塔部分，能通过主甲板上的小孔插进船中。本发明的中央转塔部分的直径在3.048公尺左右，比较起来，先有设计是9.104公尺到18.208公尺和以上。因此，一套设计适用于改装现存船只，只需在船只上开通一个小孔，因此可以比先有技术快得多地完成设计，模型试验和施工。施工和模型试验的费用很低，从新设计到投产的准备期因工程量少而相应缩短。

本发明提供一种装在船上的系留系统及其安装的方法。此方法包括在船上构筑一个从甲板通到船底的直井。井下端的支承环连接在船底的下面。下端的转塔部分主要被下支承环所支承。中间转塔部分位于井中，和下转塔部分相连。围绕着井的上支承环装在甲板上。上转塔部分连接着中间转塔部分，装在最上面，上中下三个转塔部分被上下两个支承环所支承。链箱包括链和绞车被装在上转塔部分以便从上方随意放出或卷入链条，中间和下部的转塔部分用来使链条连接海床。

图1是通过船上井的中线的剖面图。

图2是另一种链条施放系统实施例部分剖视图。

图3是图1中滚子的详图。

图4是图1中沿4-4线切去部分后的平面图。

图5是图1中沿5-5线切去部分后的平面图。

在优先实施例中，系留系统H及其安装方法显示在图1中。图1中示出通过船V及其甲板D和船底P的剖视图。船底P按已知的形式处于船的最下部。本发明的装置被安装成既穿过甲板D上的孔也穿过船底P的孔。一系列的舱板G组成一个基本上垂直的井W从甲板D穿到船底P。

系留系统H包括一个下转塔部分A，一个中间转塔部分B和一个上转塔部分C。本发明的系留系统H更包括一个下支承环L和一个上支承环U。系留装置M被连接在上转塔部分C以便通过系留系统H把系留链条42收进放出，这在下面还要讲到。

见图1，下转塔部分A是用结构钢制的构件，呈环形。下转塔部分A有一个弧形表面10，其直径远远大于井W。下转塔部分A更包括一个中央开口44，它的横截面大致等于井W并且基本上与井W装成同心。下转塔部分A更包括多个滑轮40（图1和5）以配合系留链索42使它们通过下转塔部分A。这些滑轮40沿着开口44的外周分布使每个滑轮靠近一根链管46的一端。

虽然井W可以有长方形或正方形的横截面，井W采用了圆的外表面12也不违反本发明的精神。下支承环L有一个弧形的支承面14，其直径大于外表面10。

见图1和3，下支承环L有多个下滚子装置16被布置在固定的间距上和有弹性地装在弧形支承面14上。弧形支承面14被牢固地装在其位置上，为了防止扭曲变形，用适当的结构支撑件18连接在船V的底部P上。图3示出下滚子装置16的弹性安装的详细情况。每个下滚子装置16有一对滚柱20，一起装在共同的轴22上。用一个合适的支架24支撑着轴22使它离开安装板26。安装板26的背面28还包括一个开口的壳30，壳30有矩形，正方或圆的横截面。在下滚子装置16中，弧形支承面14起固定面F的作用，在这个面上被装了弹性件32。多个螺栓34穿过安装板26进入弧形支承面14。螺栓34的头部36起着滚子装置16径向限位作用。在相对方向，弹性件32吸收下转塔部分A传到滚柱20上来的振动。一个锁紧螺母（未示出）可被锁紧在每个螺栓34上以防止螺栓34从固定面F（在下滚子装置16的情况中就是弧形支承面14）松出来。滚子装置16的每一对滚柱被布置成沿着固定面F的圆周相隔三至五度。

被弹性地安装的下滚子装置16靠在磨耗面38上，该磨耗面38被装在下转塔部分A上。

中间转塔部分B包括一组链管46，每条系留链索42穿过一根链管46。中间转塔部分B还包括至少一根立管48。立管48被布置成基本上和中间转塔部分B中的链管46平行。中间转塔部分B被布置成基本上在井W内从下转塔部分A延伸至上转塔部分C。中间转塔部分B被牢固地连接在靠近船V底部P的下转塔部分A上。链管46和立管48从下转塔部分A穿过中间转塔部分B延伸至上转塔部分C，其方向基本上平行于井W的纵轴。

中间转塔部分B被连接到甲板D附近的上转塔部分C。上转塔部分C是一个环形构件其外径比井W大。上转塔部分C有一个中央开口79（图4）其尺寸和井W大致相同并和它同心。一个圆形结构的支撑件60（图1）被连接于甲板D并围绕着甲板D上的井W的开口。上转塔部分C的底面62有一个圆形耐磨板64，并基本上和圆形结构的支撑件60同心。止推滚柱66被弹性地间隔地装在圆形结构的支撑件60上。图3示出止推滚柱66的安装详情。在此，图3中的固定面F相应于圆形结构的支撑件60。止推滚子66可沿着圆形结构的支撑件60按三至五度间隔分布，然而采用其他的间距也不违反本发明的精神。

上支承环U除了包括圆形支撑件60和止推滚柱66以外，还包括多个围绕井W的周界分布并靠近各止推滚子装置66的各个支座68。每个支座68大致上呈L形并有一个垂直的内支承表面70和一个水平向下的支承表面72。因此，每个支座装置68包括一个垂直支承面70和一个水平支承面72组成的滚柱支承结构用于上抬的滚柱装置74及水平的滚柱装置76。上抬的滚柱装置74包括多个各自连接到支座68的水平支承表面72上的弹性安装的滚柱。因此，每对组成滚柱装置74的滚柱如图3所示的结构，并如图3所示那样被弹性地安装到水平支承面72上。上抬滚柱装置74的每对滚柱被布置在每对组成止推滚柱装置66的滚柱之上。上转塔部分C的上表面78包括一个具有大致上圆形截面的支承板80。上抬滚柱装置74就搁在此连接上转塔部分C的支承板80上。

每个支座68有一个装有侧向滚柱装置76的垂直支承面70。侧向滚柱装置76有一个按照图3所示弹性地安装在每个垂直支承面70上的单个滚柱。虽然单个侧向滚柱被示出连接到每个垂直支承面。应该理解的是有共同轴的多个滚柱也能被采用而不违反本发明的精神。侧面滚柱装置76搁在上转塔部分C上的支承板82上。支座68被装在甲板D上，被布置在围绕井W的外周相隔六至八度，但也能采用其他的布置而不违反本发明的精神。

系留装置M位于上转塔部分C的上面，可以通过滑轮50，穿过链管46，通过滑轮40把系留链索42收入放出，这样就可以用系留链索42把船V固定在海床上。

也可以像图2所示那样，取消滑轮50，链管46可有一弯曲部分52，它的纵轴指向辊轮54的切线，辊轮54是系留装置M的一部分。如图4所示，每根系留链索42有其合适的驱动部分56用以收入放出。驱动部分56包括机械装置（未示出）以按需要收入放出系留链索。系留链索从驱动部分56伸出，通过滑轮54，穿入链管46如图1或2所示。位于船甲板上的液压系统（未示出）能被用来开动驱动部分56，或者用其他的动力源，图1中所示的每个链箱58上装有驱动部分56，按需要用辊轮54来收入系留链系42。

因此，当下转塔部分A，中间转塔部分B和上转塔部分C这些装置按图1所示那样被连接到船V上时，船V可以按天气情况和潮汐力以井W的中心线为轴自由地转向。尤其重要的是，当船V以井W的垂直中心线为轴旋转时，下转塔部分A，中间转塔部分B和上转塔部分C都保持固定不动。由上中下三个部分A，B，C所组成的系留系统H承受的由风，浪，洋流和其他气象情况包括潮汐作用所产生的力，通过以井W为圆心，基本上呈圆形固定在海床上的系留链索42传出。通过系留链索42的力被传到下滚柱装置16，止推滚柱装置66，上抬滚柱装置74和侧向滚柱装置76。下滚柱装置16抵受由系留链索42加在下转塔部分A上的基本上垂直于井W纵向中心线的水平力。同样地，侧向滚柱装置76抵受由系留链索42加在上转塔部分C上的基本上垂直于井W纵向中心线的力。波浪作用及其他情况所产生的作用在上转塔部分C上抬力被上抬滚柱装置74所抵受。上抬滚柱装置74抵受大致上平行于井W纵向中心线的由船底P向甲板D的作用在上转塔部分C上的力，而止推滚柱装置66抵受相反方向作用在系留系统H上的力。如图1和5中所示，滑轮40把系留链索42上的力传给下转塔部分A。

当把本发明的系留系统H装好，把系留链索42固定在船V下的海床上时，下转塔部分A，中间转塔部分B和上转塔部分C这些装置就相对于海床在水平方向固定了。船V可以井W的中心线自由转向。由于海底井生产所连接的立管48的需要，限制水平方向的运动甚至垂直方向的运动。这类海底连接管道（未示出）只具有很小的柔性。因此，维持船只和海底井的相对位置不变是很重要的。

海底井生产出来的液体通过海底生产管道（未示出）导向立管48，工作于相当高的压力下。在立管48的上端装有一个铰接头84，允许在基本上固定的立管48和移动的甲板D之间有一个硬性管子连接。把铰链头放在上转塔部分C上比放在传统使用的浮筒上要好，这样如果铰接头84需要维修的话就方便得多。此外，由于海底井的生产压力很高，包含几条生产管道的系统会需要特别重的铰接头，这就限制了使用浮筒来连接生产船只。

把本发明的系留系统H安装到一只有从甲板D通到船底P的井W的船或货船上去时，下支承环L被连接在船底P的下面86上。下支承环L被这样安放，它围绕着井，并从船底向下延伸。然后把下转塔部分A装好，它大致上在下支承环L中。中间转塔部分B被装在井W中并与下转塔部分A连接。圆形结构的支撑件60被装在甲板D上。止推滚柱装置66被弹性地装在圆形结构的支撑件60上。上转塔部分C被放下至止推滚柱装置66上，并与中间转塔部分B连接。包含侧向滚柱装置76和上抬滚柱装置74的支座68被装在甲板D上使上抬滚柱装置74，水平滚柱装置76可以和上转塔部分C接触。包含链箱58的，各自具有驱动部分56以驱动每根链索42的系留装置M，被装在上转塔部分C上。铰接头84被装在立管48上面，能引导液体，允许在基本上固定的立管48和移动的甲板D之间有硬性的管连接。下转塔部分A能在下支承环L中作暂时性的支持直至中间和上转塔部分B和C各自连接到相应部分，此时，整个系留系统H的装置就搁在上支承环U的止推滚柱66上。

把下支承环L装在船底P下面和把上支承环U装在甲板D上这就允许在船V上开一个相对地小的井W。同时，相对大直径的支承就可被采用于下滚柱装置16，止推滚柱装置66，上抬滚柱装置74和侧向滚柱装置76上。由于采用了一个相对地小的井W。它的直径可以小至3.048公尺，而先有技术的是9.104至18.208公尺，因此系留系统H可简单地改装于现存船只上不需要对其结构作基本分析和重新设计。通常改装一艘现存船只的时间是很紧的，如果需要基本上重新设计过，整个计划的生存性就成问题了。本发明的系留系统H使得船坞能对船只的改装迅速报出实价。因为不必要对此改装船只上有这个相对地小的井W来作根本性的重新设计或结构评价。此外，由于把下支承环L放在船底P的下面，下滚柱装置16很容易被潜水员接近作必要的修理。由于采用了予制工艺，为一指定船只的实际改装时间大大减少，因为井W所需的小尺寸开口使干坞工作期大大缩短。

本发明的叙述已如上面说过的那样用图和解释表示清楚了，各种在尺寸，形状和材料上的改变以及所画出的结构细节上的改变可以不违反本发明的精神而得出。

Claims (10)

1、一种在一艘从船(V)甲板(D)到船(V)底(P)之间有一个垂直井(W)的船(V)上安装一个系留系统(H)的改进方法，其特征为：

把一个下支承环(L)连接到该船底(P)的下面，该下支承环(L)围绕着该井(W)，

把一个下转塔部分(A)装在该下支承环(L)中，该下转塔部分(A)呈环形并在垂直于该井(W)的纵轴的平面内比该井(W)有较大的横截面，

把一个中间转塔部分(B)放在该井(W)中，

把该中间转塔部分(B)和该下转塔部分(A)相连，

把上支承环(U)和甲板相连，使该上支承环围绕该井(W)，

把一个上转塔部分(C)和该中间转塔部分(B)相连，该上转塔部分(C)呈环形并在垂直于该井(W)的纵轴的平面内比该井(W)有较大的横截面，因而该上(C)中(B)下(A)三个转塔部分的总成被该上支持环(U)所支承和引导，也被该下支承环(L)所引导。

2、按权利要求1中的方法，在安装该下支承环（L）时还包括下列步骤：

把一个下滚柱装置（16）装在该下转塔部分（A）上，和该下支承环（L）的弧形表面（14）接触以抵受从大致垂直于该井（W）纵轴方向加于该下转塔部分（A）的力。

3、按权利要求2中的方法，还包括下列步骤：

把该下滚柱装置（16）弹性地装在该下转塔部分（A）上。

4、按权利要求2中的方法，在安装该下滚柱装置（16）时还包括下列步骤：

把滚柱（20）沿着该下转塔部分（A）外周表面按一定的间隔弹性地安装。

5、按权利要求4中的方法，在连接该上支承环（U）时还包括下列步骤：

在安装滚柱支撑结构（60）时，把各个支座（68）布置在圆周上各自隔开一定距离，每个支座（68）有基本上垂直的支承面（70）和水平的支承面（72），在把该上转塔部分（C）连接到该中间转塔部分（B）上去以后，再把该滚柱支撑结构（60）装到该甲板（D）上去。

6、按权利要求5中的方法，在连接该上支承环（U）时还包括下列步骤：

把止推滚柱（66）按一定的间隔分别地弹性安装在连接该甲板（D）并围绕该井（W）的圆形结构的支撑件（60）上，和该上转塔部分（C）接触，以传递沿着从该船（V）的甲板（D）到船底（P）的方向，大致上平行于该井（W）纵轴的，作用于该上转塔部分（C）的载荷。

7、按权利要求6中的方法，还包括下列步骤：

把上抬滚柱（74）弹性地安装在该支座（68）的每一个水平支承面（72）上，使该上抬滚柱（74）和该上转塔部分（C）接触，以抵受沿着从该船（V）的船底（P）到该甲板（D）的方向，大致上平行于该井（W）纵轴的，作用于该上转塔部分（C）的力。

在每个该支座（68）的每个垂直支承面（70）上弹性地安装一个侧向滚柱（76），使每个滚柱（76）和该上转塔部分（C）接触，以抵受沿着垂直于该井（W）纵轴方向作用于该上转塔部分（C）的力。

8、用于船只一种船只的系留系统，其有甲板（D），船底（P），有一个井（W）从该甲板（D）基本上垂直地通到船的水线下的船底（P），本改进的特征为：

下支承装置（L）围绕着该井（W），并自船底（P）向下延伸，该下支承装置（L）连接着该船（V）的船底（P），

一个下转塔部分（A）可旋转地装在该船底（P）下面的下支承装置（L）上，该下转塔部分（A）呈环形，并在大致上垂直于该井（W）纵轴的平面中有比该井（W）更大的横截面，

一个中间转塔部分（B）连接着该下转塔部分（A）的上部，并被布置在该井（W）中，该中间转塔部分（B）在垂直于该井（W）纵轴的平面中有比该下转塔部分（A）小的宽度，

一个上转塔部分（C）连接着该中间转塔部分（B），并被布置在该船（V）的该甲板（D）上，该上转塔部分（C）呈环形，并在垂直于该井（W）纵轴的平面中有比该井（W）更大的横截面，

系留装置（M）从该上转塔部分（C）延伸，通过该中间（B）和下（A）转塔部分，用以把该船（V）锚定于水底，

上支承装置（U）被装在该甲板（D）上围绕着该井（W），用以支持和引导该上（C）中（B）下（A）转塔部分总成，以抵受由该系留装置（M）传给该总成的力。

9、按权利要求8中的船只系留系统，该上支承装置（U）还包括：

被各自地弹性地安装在该甲板（D）上，并被以固定空间隔布置以与该上转塔部分（C）接触来承受该上（C）中（B）下（A）转塔部分的重量，和抵受沿着朝向水底，基本上平行于该井（W）纵轴方向，由系留装置（M）传来的力的止推滚柱（66）。

10、按权利要求9中的船只系留系统，该上支承装置（U）还包括：

多个连接该甲板（D）的支承支撑支座（68），每个支座（68）靠近一个该各自被弹性地安装的止推滚柱（66），每一个该支座（68）有一个垂直（70）和一个水平（72）的支承安装表面，

每一个该支座（68）的至少一个水平支承安装表面（72）上，被弹性地装有上抬滚柱（74），该上抬滚柱（74）与该上转塔部分（C）接触，以抵受沿着大致上平行于该井（W）纵轴方向，作用于该下（A）中（B）上（C）转塔部分上的上抬力，

每一个该支座（68）的至少一个垂直支承表面（70）上，被弹性地装有侧向滚柱（76），和该上转塔部分（C）接触以抵受该系留装置（M）沿着大致上垂直于该井（W）纵轴方向传给该上转塔部分（C）的力。

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