CN105658514B - 系泊装置和用于该系泊装置的轭 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于系泊、装载及卸载船舶的装置，其包括连接至海底的结构以及用于使船舶连接至该结构的Y形轭，该结构包括适于固定连接至海底的固定内部元件和与内部元件可旋转地紧固的外部元件，外部元件具有用于固定轭的连接器，其中轭设置有纵摇接合件和横摇接合件以允许第一腿部和第二腿部沿轭的纵轴线相对于纵摇接合件旋转，其中纵摇接合件将轭的第一端部或轭的共同端部固定至外部元件的连接器，横摇接合件定位在纵摇接合件与第一腿部和第二腿部之间。

Description

系泊装置和用于该系泊装置的轭

技术领域

本发明涉及一种用于系泊、装载及卸载船舶的装置，其包括连接至海底的结构以及用于将船舶连接至该结构的Y形轭，该Y形轭具有第一轭臂和第二轭臂，该结构包括适用于固定地连接至海底的固定底部元件和与底部元件可旋转地紧固的顶部元件，该元件具有用于固定轭的接收部，其中轭设置有纵摇接合件和横摇接合件以允许轭臂沿轭的纵轴线相对于纵摇接合件旋转，其中纵摇接合件使轭顶端固定至顶部元件的接收部，横摇接合件定位在纵摇接合件与第一轭臂和第二轭臂之间。

背景技术

根据本发明的系泊装置通常用于将FPSO型船舶系泊在系泊位置处。船舶将通过连接至船头的一些软管和系泊柱而连接至系泊装置。

用于传递流体的软管(包括用于传递电力和信号的线缆)将从船舶伸出并悬挂为朝向根据本发明的系泊装置的顶部的悬链。系泊装置是局部对地静止(geo-stationary)的，其中系泊装置包括待固定至海底的底部元件。系泊装置还包括可旋转地连接至所述底部元件的顶部元件。顶部元件设置有表现为接收部形式的连接装置以允许将轭连接至顶部元件。

用于将船舶连接至外部元件的连接器的轭大体具有Y形形式。轭顶端适于连接至顶部元件。两个臂从该轭顶端在船舶的方向上延伸，这些轭臂形成Y形轭的V形部分。

该装置适于允许顶部元件和所连接的轭围绕对地静止的底部元件旋转。通过船舶连接至轭，该装置允许船舶相对于海底成为风向标。

在引言中描述的系泊装置在现有技术中是公知的。例如在文献US 6,932,015中公开了该系泊装置。

在现有技术中通常使用的系泊装置包括用于将轭连接至顶部元件的纵摇接合件。此外，它们具有用于允许轭臂相对于纵摇接合件旋转的横摇接合件。根据现有技术的系泊装置的横摇接合件通常设置有滚轴支承。

滚轴支承适用于经受相对大的力并且通常提供较长的使用寿命。然而，对于在引言中描述的系泊装置，用于横摇接合件的滚轴支承的特定应用可能导致不便。关于滚轴支承应用的主要缺陷在于，由于不良接入和缺乏润滑而导致滚轴支承会缺少维护。

系泊装置中的横摇接合件的不常用支承方向会发生润滑问题。这个方向的影响是滚轴和滚道可能没有适当地润滑。此外，由于使用系泊装置之处的恶劣环境，以及碎片、水侵入和存在外来颗粒的积累可能加快对滚轴和滚道的损坏。

本发明的目的在于避免与根据现有技术的系泊装置相关的一些问题。

发明内容

一种用于系泊、装载及卸载船舶的装置，包括连接至海底的结构以及用于使船舶连接至该结构且具有第一臂和第二臂的Y形轭，该结构包括适用于固定地连接至海底的固定底部元件和与底部元件可旋转地紧固的顶部元件，顶部元件通过轭顶端纵摇接合和横摇接合连接至轭以允许轭臂沿轭的纵轴线相对于纵摇接合旋转，轭顶端纵摇接合定位在可转动件与轭顶端之间，并且横摇接合定位在纵摇接合与第一轭臂和第二轭臂之间，横摇接合包括围绕彼此可旋转地固定的第一接合元件和第二接合元件，其中通过摩擦衬垫使第一接合元件和第二接合元件连接。

根据发明的可行实施方式，横摇接合的第一接合元件刚性连接至轭顶端，以及其中，横摇接合的第二接合元件刚性连接至第一轭臂和第二轭臂。

根据发明的可行实施方式，横摇接合的第一接合元件和第二接合元件至少通过用于传递径向力的第一组摩擦衬垫和用于传递轴向力的第二组摩擦衬垫彼此连接。

根据发明的可行实施方式，第一横摇接合元件和第二横摇接合元件大体是圆锥形的。

根据优选实施方式，轭的纵摇接合件和轭的横摇接合件结合成一个组件。

根据优选实施方式，摩擦衬垫适用于在无需停机的情况下在原地一次移除和更换一个。

根据第二方面，本发明涉及适用于根据本发明的系泊装置的轭。

根据第三方面，本发明涉及适用于根据本发明的轭的横摇接合件。

附图说明

-图1示出根据现有技术的软轭式系泊***，

-图2示出根据现有技术的包括Y形轭的系泊装置，

-图3立体地示出在本发明的第一实施方式中的系泊装置中使用的Y形轭的顶端，

-图4以允许看到轭顶端内部的视图示出根据图3的Y形轭的顶端，

-图5示出根据图3和图4的Y形轭顶端的剖视图，

-图6示出根据图3-图5的用于横摇接合件中的摩擦元件的位置的进一步细节，

-图7示出具有可移除衬套壳体的用于轭顶端的可替代纵摇接合件，以及

-图8示出在根据本发明的系泊装置中使用的Y形轭顶端的第二实施方式的剖视图。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的典型软轭式系泊***。该软轭式系泊***用于将浮动结构1(诸如船舶)系泊至固定在海底上的结构101。被固定的结构101包括可旋转地连接至顶部结构102的底部元件。顶部元件102可通过旋转轴相对于底部元件101旋转。顶部元件102设置有可转动件2以连接Y形轭。Y形轭设置有连接至至少一个压载配重61的第一轭臂11和第二轭臂12。浮动结构1通过第一系泊腿部41和第二系泊腿部41’连接至压载配重61。系泊腿部41、41’和轭铰链地互连。

系泊腿部41、41’在其上端处经由接合接头21、21’连接至支撑结构21，接合接头21、21’允许系泊腿部41、41’围绕水平横轴线和水平纵轴线旋转。

图2示出根据现有技术的、用于将Y形轭顶端连接至可转动件的装置。在图2中，为了更好地理解视图，元件的一部分被切去。

图2示出了轭10的顶端与可转动件2之间的连接。可转动件2将是顶部元件的一部分，其中顶部元件围绕固定至对地静止的底部元件的竖直轴是可旋转的。Y形轭10包括中间元件15。该中间元件15在轭顶端处(在图2的左侧)通过滚轴支承16与轭10的部分18连接。部分18通过轭10的两个腿部(未示出)的端部部分的连接而形成。在使用中，两个轭臂(未示出)在船舶的方向上从部分18延伸。

滚轴支承16通过螺钉17固定在元件15与部分18之间。滚轴支承16包括用于在轴向上传递力的两组滚轴元件以及用于传递径向力的一组滚轴元件。中间元件15的第二端(图2的右侧)包括用于与可转动件2纵摇接合(pitch articulation)的杆3。

滚轴支承16提供部分18在一侧刚性固定至轭10的两臂与在另一侧固定至部分15之间的横摇接合(roll articulation)，其中部分15包括与可转动件2的纵摇接合。滚轴支承16由此允许轭10相对于轭10的纵轴线旋转。

在轭顶端连接至可转动件2且轭臂连接至船舶的同时，通过杆3的纵摇接合和通过滚轴支承16的横摇接合的存在将允许轭10的轭臂(未示出)的充分自由度，以跟随被系泊的船舶的任意横摇和纵摇运动。由于顶部元件与底部元件之间的可旋转紧固，所述船舶还能够围绕对地静止的元件成为风向标。

现场试验已揭示了根据图2的装置可能引起不便。问题之一与滚轴支承16的使用有关，由于不良接入和缺乏润滑，滚轴支承16在使用中可能出现缺少维护的情况。几乎竖直的不常用的支承方向会发生润滑问题。这意味着由于重力影响使润滑剂向支承腔的下侧移动而导致滚轴支承的顶部滚轴/滚道可能没有适当地润滑。

此外，碎片、水侵入以及外来颗粒在支承腔底侧处的积累可能加快该位置处滚轴/滚道的损坏。缺乏连续或完整运行还会影响这种滚轴支承16的疲劳承受能力。在需要更换滚轴支承16的情况下，系泊轭10应从可转动件2完全断开连接。仅在系泊轭10断开连接之后，滚轴支承才可以维修或更换。

本发明的目的是为了避免与现有技术有关的上述问题。为了实现该目的提出了在图3中所示的可替换装置。

在图3中，示出了在发明的装置中使用的轭20的第一实施方式。图3示出了元件11、12，其中第一臂和第二臂(未示出)连接至元件11、12。元件11、12固定至圆锥形外部40的外侧。外部40可旋转地围绕内部41固定(在图4中见细节)，其中内部41具有与外部40类似的圆锥形状。

圆锥内部元件41连接至杆30。杆30用于形成轭20与顶部元件(未示出)的接收部之间的接合。

圆锥元件40和41可旋转地固定。这意味着元件40和41一起为轭20提供横摇接合。

为了允许元件40与41的相对旋转，使用了摩擦衬垫50和51。摩擦衬垫50用来在径向方向上传递力，并且摩擦衬垫51用来在轴向方向上传递力。在图4中可更清楚地看到摩擦衬垫50和摩擦衬垫51的定位。

图4示出了元件11和12与外部圆锥元件40之间的连接。此外，图4示出在圆锥元件40内存在圆锥元件41。设置第一组摩擦衬垫50来传递被施加在系泊轭20上的径向力。通过使用环形元件60固定第一组摩擦衬垫50，其中环形元件60固定在内部圆锥元件41的、与纵摇杆相对的端部面上。

在内部圆锥元件41的相对侧上设置其他组摩擦衬垫50。在图5中可以更清楚地看到摩擦衬垫50在圆锥元件40和41的两端上的精确定位。

图4示出第一组摩擦衬垫51被设置为靠近内部圆锥元件41的纵摇端以接触外部圆锥元件40的相应部分的内部。类似地，通过第二组活动衬垫51在它们的相对端部处将圆锥元件40、41的两部分彼此连接。

第一圆锥元件40和第二圆锥元件41与各组活动衬垫50和51的设置允许在元件40和41之间传递轴向力和径向力。这将允许轭20具有横摇接合，以使得轭20相对于轭的纵向轴线旋转。各组活动衬垫50和51的使用允许横摇接合，因为摩擦衬垫允许元件40和41在无需润滑的情况下相对于彼此运动的事实，该横摇接合基本不需要维护。

根据本发明的装置的另一方面在于，摩擦衬垫50和51可一次移除和更换一个。在某一时间，为了保护横摇接合的正常功能，可以移除和更换摩擦衬垫50、51。例如更换每一其他摩擦衬垫而保持中间的摩擦衬垫是有利的。可以在原地进行摩擦衬垫的移除和更换。这意味着更换摩擦衬垫不需要停机。此外，更换摩擦衬垫不需要繁重的工具，也不需要沉重的升降机和其他昂贵且大体积的设备。

摩擦衬垫50、51例如是Xytex456型摩擦衬垫。该摩擦衬垫无需维护，耐磨且适用于海上应用。用于摩擦衬垫50和51的衬垫腔通常是闭合且水密的。这意味着降低了颗粒进入的风险。无需打开或拆除横摇接合的任何元件的情况下，通过控制接合的对准(同心性)可以监测单个衬垫50、51的磨损。衬垫50、51可以例如由诸如铬镍铁合金Inconel625的耐腐蚀覆盖物形成。正常支承压力下的磨损率可以在0.003mm/km范围内。在整个***寿命期间预期磨损不应超过几毫米。磨损几个毫米一般是可接受的。因此，所选衬垫50、51适于满足整个***要求的设计寿命。

在图5中，示出根据图3和图4的轭20的剖视图。图5示出在圆锥元件40和圆锥元件41的两端存在用于轴向力的第一组摩擦元件51和第二组摩擦元件51。此外，在圆锥元件40和41的相对端部上的摩擦元件50是可见的，以用于传递径向力。

图6提供了圆锥元件40和41之间的摩擦元件50和51在圆锥的具有最小直径端部处定位的详细视图。

在图7中，示出纵摇接合件的替换方式。纵摇接合件设置有可移除衬套壳体，以允许容易在原地更换衬套。

在图8中，示出根据本发明的系泊装置中使用的轭120的第二实施方式。图8仅示出Y形轭120的顶端部分。参考标号111、112表示轭120的轭臂的端部(未示出)。两个臂的顶端部分111、112刚性地连接在一起，并且形成用于两个臂的一个组合端，部分118。部分118通过螺钉116连接至提供纵摇接合和横摇接合的中间元件115。经由摩擦衬垫150和151提供横摇接合，其中摩擦衬垫150在中间部分115与元件130之间传递径向力，摩擦衬垫151在部分118与元件130之间传递轴向力。

元件130设置有两个相对的延伸部，以允许元件130形成与元件131结合的纵摇接合。在使用中，通过元件115和118形成的轭端部将能够提供轭相对于中间元件130的自由旋转。元件130本身还能够在轭与顶部元件中的可转动件之间提供纵摇接合。

如图8所示，因为构成横摇接合件的不同元件的特定配置，仅使用单组摩擦衬垫150。根据图8，不必将在第一组摩擦衬垫或第二组摩擦衬垫之间传递径向力的功能拆分。然而，轴向力的传递必然需要两组摩擦衬垫151。

Claims (6)

1.一种用于系泊、装载及卸载船舶的系泊装置，包括：

连接至海底的结构和用于将所述船舶连接至所述结构的Y形轭，

所述Y形轭具有第一轭臂和第二轭臂，所述结构包括适于固定地连接至所述海底的固定的底部元件和与所述底部元件可旋转地紧固的顶部元件，所述顶部元件通过轭顶端的纵摇接合件和横摇接合件连接至所述轭，以允许所述第一轭臂和第二轭臂沿所述轭的纵轴线相对于所述纵摇接合件旋转，其中所述纵摇接合件定位在可转动件与所述轭顶端之间，所述横摇接合件定位在所述纵摇接合件与所述第一轭臂和所述第二轭臂之间，所述横摇接合件包括沿所述轭的纵轴线围绕彼此可旋转地固定的第一外部接合元件和第二内部接合元件，其中所述第一外部接合元件和第二内部接合元件是圆锥形的并且通过定位在所述第一外部接合元件和所述第二内部接合元件之间的摩擦衬垫连接，其中所述摩擦衬垫中的第一组布置成用于传递所述第一外部接合元件和所述第二内部接合元件之间的径向力，以及所述摩擦衬垫中的第二组置成用于传递所述第一外部接合元件和所述第二内部接合元件之间的轴向力，其中第一组所述摩擦衬垫设置在圆锥形的所述接合元件的相对端以用于传递径向力，以及第二组所述摩擦衬垫设置在圆锥形的所述接合元件的相对端以用于传递轴向力。

2.根据权利要求1所述的系泊装置，其中，所述横摇接合件的所述第一外部接合元件刚性连接至所述轭顶端，以及所述横摇接合件的所述第二内部接合元件刚性连接至所述第一轭臂和所述第二轭臂。

3.根据权利要求1或2所述的系泊装置，其中，所述轭的所述纵摇接合件和所述横摇接合件结合成一个组件。

4.根据权利要求1或2所述的系泊装置，其中，所述摩擦衬垫适用于在无需停机的情况下在原地一次移除和更换一个。

5.适用于根据前述权利要求中的任一项所述的系泊装置的轭。

6.适用于根据权利要求5所述的轭的横摇接合件。