CN104024099A - 用于张紧尤其是系泊腿的链的设备和方法 - Google Patents

用于张紧尤其是系泊腿的链的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于一种张紧离岸船舶(3)和设施的锚定链(2)的设备(1)，所述锚定链尤其是系泊腿，所述设备包括承载连接器(10、11、13)的框架(5)，所述连接器用于将待张紧的链(2)的下部部分和上部部分(2B、2A)保持在一起。框架(5)进一步承载张紧机构(7)，所述张紧机构用于当设备(1)被浸没时将链的至少一部分(2A、2B)朝向链的其他部分(2A、2B)牵拉。

Description

用于张紧尤其是系泊腿的链的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于一种用于张紧锚定链的设备，所述锚定链尤其是离岸船舶(诸如FPSO)和设施(诸如石油钻机)的系泊腿，所述设备包括承载连接器的框架，所述连接器用于待张紧的链的下部部分和上部部分保持在一起。本发明进一步涉及一种用于张紧锚定链的方法。
背景技术
在US2006/060126中，解释了“移动式离岸钻井单元(MODU)、浮式生产平台(FPP)、SPAR以及类似船舶经常利用预设的悬链系泊缆索或预设的绷紧腿系泊缆索而系泊在离岸场所。通过下述方式来实现系泊：首先将多根预设的系泊缆索连接至待系泊的船舶，之后将预定的张力施加至每根系泊缆索。在此之前，必要的张力利用安装在待系泊的船舶上的绞车而施加至系泊缆索。”
US2006/060126公开了一种夹紧装置，所述夹紧装置设置在预设的悬链系泊缆索或预设的绷紧腿系泊缆索中任一个的远端部处。线缆或链悬吊件从待系泊的船舶延伸穿过夹紧装置。悬吊件的远端部连接至一缆，该缆延伸到安装在锚操作船舶上的绞车。绞车用于牵拉悬吊件穿过夹紧装置，直到将预定的张力施加在系泊缆索和悬吊件上。然后，致动夹紧装置以将悬吊件牢固地夹紧到系泊缆索上，与此同时保持预定张力。以这种方式，获得了将船舶适当地系泊在离岸地点处所必需的张力，而不需要使用正被系泊船舶上的系泊绞车。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于张紧链的设备，该设备不需要在任何表面船舶的甲板上的链张紧机构(诸如绞车)，和/或该设备可被重复使用，即用于张紧多于一条链。
为此目的，根据本发明的设备的特征在于，框架还承载张紧机构，所述张紧机构用于当设备被浸没时将链的至少一部分朝向链的其它部分牵拉。
因而，设备暂时形成链中的链环，并且不需要位于待系泊的船上或锚操作船舶上的张紧绞车或千斤顶。
在一个实施例中，用于链的下部部分和上部部分的连接器在保持过程中都可释放地接合链。因而，张紧设备可以从已张紧的链移除并(重新)用于张紧其他链。
在又一个实施例中，连接器中的至少一个包括链止动器，例如，通过弹簧和/或液压缸来操作的卡爪或卡爪对。
尽管张紧机构可以采取多种形式，诸如与至少一个链止动器组合的绞车，优选的是，张紧机构包括：一个或多个(例如两个平行的)千斤顶(诸如液压缸)；相对于所述一个或多个千斤顶的一个端部固定的第一链止动器；和相对于所述一个或多个千斤顶的另一个端部固定的第二链止动器。这样的机构可以保持结构紧凑并且构造成施加与链的下部部分和上部部分在一条直线上的牵拉力。
在一个实施例中，框架承载链操作机构，所述链操作机构特别是与驱动装置相关联的锚链轮，用于引导引入链远离张紧机构，以及优选用于在链中至少在操作机构与张紧机构之间产生预张力。
在又一个实施例中，框架承载：切割器，诸如刀片锯或金刚石线，用于将引入链与链的张紧部分分离开；对准和互连机构，用于将链的下部部分的端部和上部部分的端部对准和互连；以及优选的动力单元和控制器。因而，用于链张紧、链操作、链切割和将链的下部部分和上部部分的互连的所有工具都集成在可浸没且可重复使用的单个设备中。
在一个实施例中，链的上部部分和下部部分之一的端部包括可打开的链环，例如D型钩环。在另一个实施例中，链的端部通过永久的(例如焊接的)链环互连。
在一个更详细的实施例中，对准机构包括可移动的子框架和用于将链的上部部分的端部和下部部分的端部互连的互连装置，例如用于闭合D型钩环的销的液压缸。因此，在切割之后，链的端部可以相对于彼此移动、对准，以便于将端部互连和被互连。
本发明还涉及一种用于张紧锚定链的方法，所述锚定链特别是离岸船舶或设施的系泊腿，所述方法包括下述步骤：
将链的下部部分和上部部分可释放地连接到张紧设备(优选如上所述的设备)，张紧设备因而暂时形成链中的链环，以及
当张紧设备被浸没时，用张紧设备来张紧链的上部部分和下部部分。
在一个实施例中，通过将链的下部部分和上部部分朝向彼此牵拉而张紧链。
为完整起见，请注意下面的现有技术。
GB1457711涉及一种链牵引装置，其包括一对相对卡爪(GB1457711的图10和图17)，所述一对相对卡爪沿用于链(7)的十字形截面引导通道(6)相对可移动，并且可交替地操作以接合链，从而分别牵引并保持链。第一卡爪(17)枢接至固定的框架(1)，第二卡爪(10)枢接至板(26)，该板铰接至轭(9)，该轭沿导轨(8)可往复运动，导轨(8)与链引导通道平行且沿链引导通道(6)纵向延伸，通过液压柱塞(14)来实现往复运动。在轭行程的终点处，将卡爪17施加至链以支撑链，同时卡爪10缩回并且轭柱塞收回以准备下一个拖拉行程。
US2002/0084449涉及一种用于通过液压缸(5)卷入和松开链的设备，液压缸(5)借助于夹持装置(2)接合链(11，12)，并且将链提升或降低一给定距离。
从WO2011/091995获知一种类似设备。
WO2008/024527涉及一种位于锚操作船舶上的张紧设备，所述张紧设备用来将系泊张力施加到先导链，从而将系泊张力施加至固定在先导链与浮动结构之间的系泊缆索。
US6112691涉及一种用于系泊船只的阻尼器设备，该类型的阻尼器设备包括至少两个刚性元件(1，2)，每个刚性元件的一个端部可固定有系泊绳或链，所述刚性元件能够抵抗弹性本体(3)的作用而彼此相对地同轴移动，所述弹性本体包括由可弹性变形材料构成的至少一个构件(10)。阻尼器设备减小由船只的滚转运动而产生的应力。链或绳的张紧未公开于或未衍生于US6112691。阻尼器也不适于用于张紧链。
DE202007004526U1涉及一种吸收器，该吸收器的目的类似于US6112691的阻尼器设备，并且允许快速安装至钢缆、绳和缆索上。未提及链，也未提及适用于链中的吸收器。
附图说明
现在将参照附图更加详细地解释本发明，附图示意性地示出了根据本发明的设备和方法的实施例。
图1是用于系泊腿的海底张紧工具的第一实施例的透视图。
图2是用于系泊腿的海底张紧工具的第一实施例的侧视图。
图3A-3C是显示了张紧系泊腿的三个步骤的第二实施例的前视图。
图4是显示了切断链的引入部的第二实施例的透视图。
图5A和5B是显示了将链的张紧部分的互连的第二实施例的透视图。
图6是从一根已张紧的系泊缆索脱开接合之后不久的第二实施例的透视图。
相同元件或者执行基本相同功能的元件用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了用于张紧例如浮式生产、储存和卸载船舶3(FPSO)的系泊腿2的海底张紧工具1(STT)的第一实施例。系泊腿包括：借助于转节4附接至船舶3的顶部链或悬吊件2A；和借助于锚定板或桩(未示出，但本身已知)固定在海底的下部安装链2B。
STT1包括框架5，该框架在其顶端部承载用于悬吊件2A的链止动器6，以及承载张紧机构7，该张紧机构在这个例子中具有两个平行的液压缸，液压缸的下端部固定到框架5的下端部，而液压缸的上端部由轭9互连，该轭可滑动地安装在框架5内部。链止动器10在液压缸下面固定到框架5，而另一链止动器11安装在轭上。安装链2B被这两个链止动器10、11保持(参见图3A至3B)。在这个例子中，各链止动器6、10、11包括由液压缸10B、11B操作的枢转安装的一对卡爪10A、11A。该张紧机构的细节和操作显示在图3A至3C中并将参照图3A至3C来进行解释。
在图1中，系泊腿借助于D型钩环12已张紧并已完成，并且海底张紧工具1将要被移除。通常，优选的是，框架具有U形横截面，以便于引导链的上部部分和下部部分穿过STT，以及允许从已张紧且已完成的链移除STT。
图2示出了根据本发明的海底张力工具1的第二实施例。代替将链止动器作为悬吊件2A的连接器的是，第二实施例设置有液压操作销13。另外，除了上述元件外，它包括链操作机构、切割器和对准机构。
链操作机构包括所谓“锚链轮(wildcat)”14(图2和4)，所述锚链轮定位于轭9上方并且设置有液压马达15。锚链轮引导引入链远离张紧机构7，并在链中在操作机构与张紧机构之间产生预张力，以提供对引入链的链环位置的更好控制。
切割器(图4)包括刀片锯16，所述刀片锯由定位在轭9与锚链轮14之间的液压缸17操作。切割器简化了将引入链与安装链2B的张紧部分的分离。
对准机构(图5A和5B)包括用于容纳悬吊件2A的端部链环的子框架18，并且借助于液压缸19在框架5内可运动。在这个例子中，端部链环也是D型钩环12，并且子框架18设置有用于闭合D型钩环的液压缸20。
系泊缆索被如下地张紧。将海底张紧工具1(STT)定位在固定框架上，所述固定框架位于锚操作船舶(AHV)的甲板上。顶部链的端部和安装链的端部被带到AHV的甲板上。顶部链借助于液压操作销13固定到框架，而D型钩环12定位在子框架18中，其锁闭销与用于闭合D型钩环的液压缸20对准。在子框架18下方并且在锚链轮14上方，安装链2B被引导穿过链止动器10、11。
一旦将链部分2A、2B固定在STT1中，STF1例如借助于A型框架被提起，其安装线缆连接到框架5上的吊眼。与浮标附接的回收绳(未示出)连接到安装链2B的端部链环。安装链的引入部将从该浮标悬垂下来并且在系泊缆索已完成之后收回。STT被下降到海洋中、到达其张紧起始位置，例如距待系泊的船舶3为100米。
实际张紧开始时，上链止动器10和下链止动器11被关闭(图3A)，并且将预先确定的扭矩施加在锚链轮14上，从而产生链2B的预张紧并拉紧任何松弛。拉紧缸8移出(图3B)，通过链向上移动而推动下部链止动器10打开。引入链环沿锚链轮14移动到框架5的外侧。当例如两个链链环被拉入(图3C)，缸8返回到其初始位置(图3A)，重复该循环。
如果达到系泊缆索2所要求的张紧，缸8再次返回至其初始位置(图3A)，切割器16被激活并且向上移动以切割链(图4)。在已经切断安装链2B之后，引入部借助于锚链轮从STF移除，最终离SST一段距离自由悬挂在浮标下方。链操作子框架18移入，而D型钩环12放置成与安装链2B的端部链环对准(图5A和5B)。用于闭合D型钩环12的液压缸20被移出，从而推动D型钩环销穿过链并且将其连接到D型钩环的另一侧。
当完成连接时，张紧机构7中的缸8进一步移出一点，以便可以打开固定的链止动器10。然后，缸8再次移入，略微超过图3A中所示的初始位置，以得到D型钩环链的任何松弛。在整个链2现在被张紧的情况下，打开上链止动器11，从而从张紧设备移除负载。最后，打开上连接销13，将STT下降至低于系泊腿2，并且随后用于张紧和完成另外的系泊腿。
使用该设备，用于链张紧、链操作、链切割和将悬吊件和安装链互连的所有工具都集成在浸没的可重复使用的单个设备中。
本发明并不受限于上述实施例，其在权利要求的范围内可以按许多方式改变。

Claims (15)

1.一种用于张紧离岸船舶(3)和设施的锚定链(2)的设备(1)，所述锚定链特别是系泊腿，所述设备包括承载连接器(10、11、13)的框架(5)，所述连接器用于将待张紧的链(2)的下部部分和上部部分(2B、2A)保持在一起，其特征在于：框架(5)进一步承载张紧机构(7)，所述张紧机构用于当设备(1)被浸没时将链的至少一部分(2A、2B)朝向链的其他部分(2A、2B)牵拉。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，用于链(2)的下部部分和上部部分(2B、2A)的连接器(10、11、13)都可释放地接合链(2)。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其中，连接器(10、11、13)中的至少一个包括链止动器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，张紧机构(7)包括：一个或多个千斤顶(8)、相对于所述一个或多个千斤顶的一个端部固定的第一链止动器(10)和相对于所述一个或多个千斤顶的另一端部固定的第二链止动器(11)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，框架(5)承载链操作机构(14)，所述链操作机构用于引导引入链(2B)远离张紧机构(7)，以及优选在链(2B)中至少在链操作机构与张紧机构(14；7)之间产生预张力。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，框架(5)承载切割器(16，17)、对准机构和互连机构(18，19)以及优选的动力单元和控制器，所述切割器用于将所述引入链与链的张紧部分离开，所述对准机构和互连机构(18，19)用于将链(2)的下部部分和上部部分(2B、2A)的端部对准和互连。
7.根据权利要求6所述的设备(1)，其中，对准机构包括用于将链(2)的上部部分和下部部分(2A、2B)的端部对准的能移动的子框架(18)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，链(2)的上部部分和下部部分(2A、2B)之一的端部包括能打开的链环(12)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，所述设备在与连接器(10、11、13)脱开连接后能从已张紧的链(2)上移除，框架(5)优选地具有基本上U形的横截面。
10.一种用于张紧离岸船舶(3)或设施的锚定链(2)的方法，所述锚定链特别是系泊腿，所述方法包括如下步骤：
将链(2)的下部部分和上部部分(2B，2A)可释放地连接到张紧设备(1)，张紧设备(1)因而暂时形成链(2)中的链环，以及
当张紧设备(1)被浸没时，用张紧设备(1)张紧链(2)的上部部分和下部部分(2A、2B)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过将链(2)的上部部分和下部部分(2A、2B)朝向彼此牵拉而张紧链(2)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将张紧施加于链的引入部(2B)。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中，将链的引入部从链(2B)中切断。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其中，链(2)的上部部分和下部部分(2a、2B)在保持在设备(1)时是互连的。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的方法，其中，将设备(1)从已张紧的链(2)移除，并且随后将设备用于张紧其他链(2)。
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