專利名稱：從船只鋪設細長物體的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用于在海上從船只鋪設細長物體所使用的設備和方法。更具體地，本發明涉及細長物體(比如剛性管道、柔性管道、提升器、流送管、管線、臍帶式線和纜繩)的鋪設。
背景技術：
本領域的現有技術包括W003/004915 (Stocksti 11)，其描述了帶有船體和支撐管道卷軸的甲板區域的管線鋪設船只。提供管道接頭儲存區域一用于容納多個管道接頭。在甲板上緊鄰所述卷軸提供一個或多個管線焊接站，所述管線焊接站定位成將管道的接頭接合在一起，從而形成能夠在所選擇的卷軸上纏繞起來的細長管線。提供塔架以用來當所述管線從所述卷軸展開時引導管線，并且所述塔架包括彎曲控制器、矯直器和張緊器。所述張緊器承載海床和船只之間的管線的重量。所述塔架能夠定位在船尾以便從所述船體的船尾放出所述管線，以及定位在船中部以便穿過豎直船體開口(所謂的“月池”)來放出所述管線。本領域的現有技術還包括US5346333(Maloberti等人),其描述了通過在從至少一艘供應船只到所述鋪設船只的鋪設地點連續地展開所述管道而在洋底鋪設柔性管道的船只，其中所述柔性管道從所述供應船只逐漸地被傳送到位于所述鋪設船只上的儲存裝置。所述鋪設船只和所述供應船只裝備有用于儲存柔性管道的裝置。所述鋪設船只包括動態定位裝置、柔性管狀導管的儲存卷軸、以及定位在月池上方并尤其是具有半徑控制器和張緊器的塔架。所述半徑控制器(引導裝置)包括可能使柔性管狀導管在所述塔架中朝向所述張緊器采取豎直路徑的斜槽。所述張緊器放置在所述斜槽以下，例如兩個張緊器串聯地安裝在近似直角平行六面體形的形狀的塔架上。所述張緊器豎直地放置在所述斜槽的“下游”和工作臺的“上游”。當所述張緊器懸掛在所述船只和洋底之間時，所述張緊器支撐柔性管狀導管的重量。所述張緊器包括多個軌道(履帶)，其在所述管狀導管上施加拉緊力。所述張緊器軌道的同時 前進在所述管狀導管上施加了拉緊力，從而使所述管狀導管降低到海床成為可能。現有技術的船只依靠在塔架中的多個張緊器之間的相互作用以及同步化，以便控制鋪設過程。在更大的海洋深度處的操作需要更多的張緊器保持動力，這轉而需要鋪設船只上的更大和更高的塔架。本申請人已設計和實施了本發明以克服現有技術的缺點并獲得進一步的優點。

發明內容
本發明在主要權利要求中提出和表征，而在從屬權利要求中描述本發明的其他特征。因此本發明提供了一種用于從漂浮船只送進細長物體并且將所述細長物體的第一部分懸掛在所述船只下的水體中的設備，其特征在于，在所述船只上可旋轉地支撐的柱形本體，并且所述柱形本體包括用于控制所述柱形本體的旋轉的驅動裝置；所述柱形本體進一步包括用于所述細長物體的卷繞區域(spooling-on area)和放開區域(spooling-offarea)，以及用于與所述細長物體的至少一部分直接地或者經由多個支撐件相互作用的柱形接觸表面；所述接觸表面配置為支撐所述第一部分；以及包括用于待卷繞到所述柱形本體上的所述細長物體的第一張緊器裝置，其中所述第一張緊器裝置在所述船只上布置在卷繞區域和用于所述細長物體的儲存區域之間。在一個實施例中，所述接觸表面在所述柱形本體的軸向方向延伸了一段距離，該距離的大小允許多圈細長物體圍繞所述接觸表面纏繞。在一個實施例中，所述設備進一步包括用于待從所述柱形本體放開的所述細長物體的第二張緊器裝置，所述第二張緊器裝置在所述船只上接近所述放開區域布置。所述第二張緊器裝置可以在所述柱形本體的軸向方向上可移動。所述接觸表面可以包括增強摩擦的材料。在一個實施例中，所述柱形本體的旋轉軸基本上是水平的。在一個實施例中，導向設備靠近所述接觸表面的至少部分布置所述船只上，所述導向設備布置且配置為控制細長物體沿所述柱形本體的軸向方向在所述卷繞區域和所述放開區域之間的移動。所述導向設備可以包括用于圍繞所述接觸表面的每一圈細長物體單獨的導向裝置。在一個實施例中，所述導向設備包括用于圍繞所述接觸表面的多圈細長物體中的至少一些圈的單獨的導槽。在一個實施例中，所述導向裝置包括從所述接觸表面在一段距離內延伸的導向葉片。所述導向裝置可以包括摩擦力減少裝置。在一個實施例中，所述導向裝置包括提升裝置，其用于提升所述細長物體的經 過導向裝置的那部分從而從所述接觸表面離開，并且隨后允許所述細長物體恢復與所述接觸表面的接觸。所述導向葉片布置且配置為使得，即使所述柱形件“向后”旋轉，即處在纏繞或收回模式的情況下，所述導向葉片也實現它們的導向功能。可替換地，所述導向單元可以逆轉。在一個實施例中，所述設備包括用于所述細長物體的牽引裝置，所述牽引裝置圍繞所述柱形本體間隔地布置。在一個實施例中，所述牽引裝置包括可釋放地布置在所述接觸表面上的多個脊部，因而當所述設備操作時，所述細長物體的外部結構的至少部分在經過所述脊部時發生彈性變形。在一個實施例中，所述脊部平行于所述柱形本體的旋轉軸線布置。在另一個實施例中，所述脊部以與所述柱形本體的旋轉軸線呈斜交角的方式布置。在一個實施例中，所述接觸表面包括圍繞所述柱形本體的周向布置的多個接納件(receptacle)，所述接納件配置為可釋放地接收用于所述細長物體的多個支撐件。每個支撐件都配置為支撐所述細長物體的至少一部分。在一個實施例中，多個支撐件彼此連接以便形成圍繞所述柱形本體纏繞了許多圈的環形帶。優選地，所述設備進一步包括用于所述環形帶的第一和第二導向漏斗，所述導向漏斗布置為靠近所述柱形本體并且與所述柱形本體隔開一軸向距離，因而所述環形帶被臨時地提升離開柱形本體并且在其再次附接至所述柱形本體以前沿所述柱形本體的軸向方向移動。
在一個實施例中，所述設備包括多個支撐件，其配置為布置在所述表面上并且為所述細長物體提供支撐。所述支撐件以首尾相接的關系連接，以便形成圍繞所述柱形本體纏繞多圈的環形帶，并且所述設備進一步包括脫離區段(take-off section),其中所述環形帶的一部分被所述導向結構臨時地提升離開所述表面，并在所述柱形本體的軸向方向移動，并且被帶回到所述表面。可旋轉的導向裝置與所述表面相關地布置，并且配置為當所述柱形本體旋轉時在所述軸向方向上推動所述環形帶的一部分；并且所述導向裝置布置在所述脫離區段的區域中。在一個實施例中，每個支撐件均包括用于支撐所述細長物體的至少一部分的V-型輪廓。在一個實施例中，其中所述卷繞區域和所述放開區域在所述柱形本體的旋轉軸線的相同側。本發明也提供了用于鋪設細長物體的船只，其包括船體和甲板，并且進一步地，其特征在于，可旋轉地支撐在所述船只上的柱形本體，并且所述船只包括用于控制所述柱形本體的旋轉的驅動裝置；所述柱形本體進一步包括用于所述細長物體的卷繞區域和放開區域，以及用于與所述細長物體的至少一部分相互作用的柱形接觸表面；所述接觸表面配置為用以支撐所述第一部分。在一個實施例中，所述船只包括甲板開口，第一部分穿過該甲板開口，所述第一部分由所述柱形本體懸掛。所述船只有利地包括根據本發明的設備。在一個實施例中，所述船只包括靠近第一張緊器布置的對準和半徑控制單元。有利地，所述船只在所述卷繞區域的上游包括用于所述細長物體的多個部分的多個儲存卷軸的儲存區域。本發明也提供了從船只鋪設 細長物體的方法，其包括以下步驟:a)圍繞可旋轉地支撐在所述船只上的柱形本體來布置所述細長物體的區段；b)將所述細長物體的第一部分送進到所述船只下面的水體中，并且通過所述柱形本體懸掛所述第一部分；以及c)使所述柱形本體旋轉以便將所述細長物體下降進入水體中。在一個實施例中，步驟包括將所述細長物體圍繞所述柱形本體上的柱形接觸表面
纏繞許多圈。在所述方法的一個實施例中，所述細長物體從所述船只上的甲板區域上的多個儲存卷軸的其中之一放開，并且在沒有中間儲存的情況下卷繞到所述柱形本體上。在一個實施例中，支架(cradle)的環形帶圍繞所述柱形本體纏繞了許多圈，從而為所述細長物體提供了支撐。在一個實施例中，所述方法包括在脫離區段處將所述環形帶臨時地從所述柱形本體移開。在一個實施例中，所述方法進一步包括使用導向設備以便實現所述細長物體的纏繞在所述接觸表面上的部分的受控運動，所述運動沿所述柱形件的軸向方向并且在所述柱形本體的每一轉都增加，增量對應于所述細長物體的橫向尺寸，比如外徑。與現有技術相比，本發明實現了更大的靈活性，因為可以直接使用管道儲存卷軸；沒有必要在部署以前將所述柔性管道轉移到船上卷筒或卷軸。根據本發明的柱形件使得不需要現有技術的鋪設船只中必需的高塔架。與現有技術的具有多個張緊器的高塔架相比，單個單元柱形件布置是有利的。根據本發明的柱形件和導向設備也有利于將細長物體從水體中吊起并且送進到所述鋪設船只的過程，即與所述鋪設程序相反的過程。


從參照附圖作為非限制性實例給出的實施例的優選形式中，本發明的這些和其他特征將會是清楚的，附圖中:圖1和圖2分別示出根據本發明的安裝船舶的實施例的側視圖和平面圖；圖3和圖4示出根據本發明的柱形件的實施例的透視圖；圖5示出圖3和圖4所示的柱形件實施例的正視圖；圖6示出根據本發明的柱形件支撐結構和導向單元的實施例的透視圖；圖7示出根據本發明的導向單元的透視圖；圖8和圖9分別示出圖7所示的導向單元的一部分的透視圖和平面圖；圖10示出根據本發明的柱形件支撐結構和導向單元的實施例的平面圖；圖11和圖12分別示出用于細長物體的對準和半徑控制單元的實施例的透視圖和平面圖；圖13和圖14分別示出導向單元的替換實施例的透視圖和平面圖；圖15示出導向單元的另一實施例的透視圖；圖16示出根據本發明的柱形件的透視圖，其中示出了布置在接觸表面上的牽引力增強脊部；圖17示出具有多個脊部的接觸表面的一部分的示意圖；圖18和圖19示出了表示在所述柱形件上的脊部的相應定向的原理性示意圖；圖20示出柱形件的正視圖，其中示出了用于所述細長物體的導向的另一實施例；圖21示出圖20中所示的柱形件的部分的示意側視圖，其中示出了支架接納件；圖22示出安裝有支架的類似于圖21的視圖。圖23示出安裝有支架的圖20和圖21中所示的實施例的透視圖；圖24示出圖23中所示的部分“B”的放大視圖；圖25示出類似于圖23所示的視圖，而且示出了在所述柱形件上的細長物體；圖26示出圖25中所示的部分“C”的放大視圖；圖27示出支架的環形帶和相應的導向結構的透視圖，其處在與圖23所示的配置相當的配置中，但是未示出所述柱形件及輔助設備；圖28示出圖27所示的實施例的側視圖；圖29示出兩個互相連接的支架的透視圖；圖30a-圖30d示出不同形狀的支架的透視圖；圖31a-圖31c分別示出所述導向結構的透視圖、側視圖和頂視圖；圖32示出在卷筒上的支架的另一實施例的透視圖；圖33示出圖32所示的支架的特寫圖；圖34示出提升 器內部的不同分層的概略截面圖，并且所述提升器是在支架中；圖35a、圖35b、圖35c分別示出所述支架的實施例的透視圖、底視圖和正視圖，其中圖35a和圖35b是部分透明的以便示出內部槽道和附接線路；圖35d示出所述支架的再一實施例的頂視圖；圖35e示出在圖38中以“E”標記的截面的放大視圖；圖35f示出在圖35e中以“K”標記的截面的放大視圖；圖35g示出用于支架的帶的連接配置的示意草圖；圖36示出經由支架的帶的實施例支撐所述管道的柱形本體或卷筒的透視圖；圖37示出與圖36所示的相同實施例的透視圖；圖38和圖39示出圖36所示的支架的帶的不同透視圖；圖40示出圖38和圖39中所示的配置的頂視圖；圖41示出圖37所示的卷筒和支架的帶的截面圖；圖42示出在圖41中以“D”標記的區域的放大視
圖43和圖44分別示出本發明的另一實施例的安裝船只的側視圖和頂視圖；圖45示出與圖43和圖44所示的本發明的實施例相關聯的卷繞/放開區域的透視圖；圖46示出圖43-圖45所示的實施例的配置的示意頂視圖；以及圖47示出又一配置的示意側視圖。
具體實施例方式本領域的技術人員將會知道柔性管道和剛性管道之間的差別。雖然柔性管道具有相對短的沒有塑性變形的最小彎曲半徑(例如約為幾米)，但是剛性管道具有相對大的沒有塑性變形的最小彎曲半徑(例如約為幾十米)。雖然本說明書涉及一般性術語“柔性管道”，但是應當明白的是，這種術語不僅覆蓋真正的柔性管狀管道，而且覆蓋鋪設船只可能必須要鋪設的柔性提升器、臍帶式線和柔性纜繩。本領域的技術人員將會明白，本發明也適用于剛性管道的安裝，并且在這種情況下可能需要反向彎曲的矯直機。圖1和圖2示出將柔性管道6部署進入水體W的安裝船只、或管道鋪設船只2。所述柔性管道的部分6a通過所述鋪設船只懸掛并延伸進入所述水體，而且隨著鋪設過程的進展而延伸到下面的海床上(未示出)。推進單元(推進器)I控制所述船只的運動，這經常由本領域中已知的動態定位裝置所控制。柔性管道6穿過船只船體3的月池5以大致豎直的定向被送入所述水體。所懸掛的柔性管道6a的最大重量可以是相當大的(尤其是取決于水深)，例如約為300到500公噸。柱形件(下文中也稱為卷筒)10由水平軸11可旋轉地支撐，或支撐在所述卷筒的邊緣以及安置在船只的下部甲板4上的支撐結構12上。柱形件直徑可以是約為5到30米，或者更大。參考標號30表示導向單元,其在以下描述。在示出的實施例中，柔性管道6儲存在多個卷軸7上，所述卷軸放置在船只的下部甲板4上。在圖1和圖2中，在前側右舷卷軸7a上的柔性管道被送入到對準和半徑控制單元8中，在柔性管道進入柱形件10的柱形件卷繞區域P以前其穿過后側張緊器20。在示出的實施例中，在柔性管道6在放開區域U處離開所述柱形件并接著經由可選的前側張緊器21從所述船只離開，進而穿過月池5并且進入水體之前，所述柔性管道在所述柱形體周圍卷繞三圈。后側張緊器20和前側張緊器21是本領域中公知的類型。雖然后側張緊器20經示出處在相對更接近柱形件10的位置中，但是應當明白的是，所述后側張緊器能在所述船只上放置在更遠船尾位置處，這樣更靠近所述儲存卷軸。還可以構想具有更多個張緊器，在每一行儲存卷軸的前方都有一個張緊器。可選的前側張緊器21可在旁側移置(即在柱形件的軸向方向上移置)以便與所述柔性管道對準。當前側右舷卷軸7a騰空時，所述線圈鋪設暫時停止，同時在所鄰近的前側中間卷軸7b上的柔性管道的前端連接到正在部署的柔性管道的末端。以類似的方式接近并連接在連續的卷軸上的柔性管道。在所述后側卷軸上的柔性管道的線路到達對準和半徑控制單元8,所述對準和半徑控制單元在所述前側卷軸上方,例如在支柱上或在上部甲板7a上。這樣確保了高度的靈活性和實質上連續的操作。為了確保所述柔性管道以筆直的、呈線性的方式進入張緊器20和柱形件10，即使所述管道從不是與所述柱形件對準的儲存卷軸(例如卷軸7a)放開，對準和半徑控制單元8也包括對準斜槽41和半徑控制斜槽42。這些細節由圖11和圖12示出。圖1也示出可選的輪或履帶23a、23b，它們可以抵靠所述管道偏壓，并因此在管道破裂情況中充當安全特征。還有，在所述放開區域中可以可選地包含矯直器；在圖1中所述矯直器示出為在所述管道的一個側上的輪24a以及在所述管道的另一側上的偏壓的(例如彈簧加荷的或通過液壓偏壓的)輪24b。這些部件在本領域中是已知的，并且適用于剛性管道，比如盤繞的管材。現在參考圖3、圖4和圖5，卷軸10包括具有柱形接觸表面18、多個輪輻15和側壁(或法蘭)14的柱形本體。所述柱形件經由輪軸11可旋轉地支撐，所述輪軸11進而由放置在所述船只上的結構件12可旋轉地支撐。所述柱形件的旋轉由電機和傳動裝置控制，它們在本領域中是公知的(在圖2中以參考標號17示意地示出)，并因此在此沒有示出或討論。柱形件的替換實施例(例如參見圖36，將會在以后討論)是所謂的“基于獨輪車的”卷筒，其中所述卷筒不是由中心軸支撐，而是經由沿著所述柱形件輪緣的多個輥子支撐。所述柱形件的旋轉在這種情況下將會由齒輪齒條式傳動裝置控制。

對于所述設備的操作所需要的控制線、液壓儲存器和線路類似地也是已知的，并因此在此沒有示出和討論。參考標號16指示梯子、走道和通路平臺。沿所述柱形件的軸向方向的寬度a大于柔性管道6的直徑d乘以柔性管道的完整圈數的數量，并且允許所述柔性管道進入和退出所述柱形件。例如，在圖5所示的實施例中，寬度a大于所述柔性管道的直徑d的四倍，因而在所述柱形件上的柔性管道整個長度都與接觸表面18接觸。因此在本實施例中，延伸進入水中的柔性管道的部分6a在很大程度上通過柱形件10、通過在所述柔性管道表面和所述柱形件的接觸表面18之間的摩擦力來懸掛，所述接觸表面有利地是由增強切向摩擦力而不是軸向(旁側)摩擦力的材料和/或結構件所覆蓋。需要的柔性管道的圈數(纏繞數量)是由例如柔性管道表面性質、接觸表面性質和鋪設深度所決定的。因此，在所述柱形件的這個實施例中，柔性管道的懸掛部分6a的重量在很大程度上是由所述柱形件承受的，并且在后側部件6b中僅有少量且可管控的載荷。因此，柱形件10使得不需要現有技術的張緊器塔架。在本實施例中，所述管道鋪設過程(B卩，所述柔性管道的展開)可以主要由所述柱形件的旋轉、由前述柱形件電機17的受控操作來控制。后側張緊器20確保了在所述柔性管道的后側部件6b中存在著預張力，以便確保在柔性管道和所述接觸表面之間的粘附力。所述卷線過程可以通過以下步驟執行，首先將引導線(例如金屬線，未示出)連接到在所述儲存卷軸的其中之一(例如前側卷軸7a)上的柔性管道的自由端，接著使所述引導線的自由端延伸穿過對準和半徑控制單元8以及后側張緊器20，并且在卷繞區域P中進入所述卷軸的柱形本體。所述引導線接著在放開區域U中在離開所述柱形件之前圍繞所述柱形件接觸表面纏繞了需要的圈數，并且可選地，如上所述，所述自由端可以穿過前側張緊器21被送進。接著，所述引導線操作以便拉動所述柔性管道穿過相同的路線(即圍繞所述柱形件)并穿過前側拉緊器21。對于在從所述柱形件拉出的所述柔性管道的部分中施加預張力直到該部分(即，懸掛的部分6a)足夠長(且沉重)以便在所述柱形件上提供充分的張力而言，可選的前側張緊器21在鋪設過程的這個初始階段可能是有用的。然而，在這種初始階段，類似的預張力可以由附接至所述柔性管道自由端的配重塊(未示出)提供。為了控制柔性管道6的在任一給定時刻都在柱形件10上的部件，本發明提供了導向單元30，在示出的實施例中所述導向單元布置在柱形件支撐結構12上，位于柱形件10下面(參見圖2-圖5)。現在將會更加詳細地描述這種導向單元，特別是參考圖6-圖10。在示出的實施例中，導向單元30包括連接到框架36的多個導向葉片32，所述多個導向葉片連接到所述支撐結構(并因此連接到所述船只的船體)。導向葉片32從柱形接觸表面18朝向在一段距離內延伸，并且具有的曲率類似于柱形件10的曲率。相鄰的導向葉片32在它們之間限定了槽道33，并且所述導向葉片在它們之間以一定距離布置，以使得每個槽道足夠寬以便接納一個柔性管道直徑d(參見圖5)以及更寬的端接部(end termination)(未示出)。因此所述導向葉片的表面變得與所述柔性管道的一部分接觸，并且操作以便在旁側將該部分推壓在所述柱形件上。所述導向葉片的表面優選地是具有低摩擦力的材料的，比如拋光鋼材、xzylan涂層、聚氨酯涂層或類似的材料或涂層。可選地，在由圖15所示的替換實施例中，所述導向葉片的表面包括輥子35，因而進一步減少了所述摩擦力。導向葉片32布置成相對于彼此是平行的，但是相對于所述柱形件的旋轉平面(即垂直于所述柱形件的旋轉軸線A-A的平面(參見圖10)是不平行的。因此，這組導向葉片32相對于柱形件10呈螺旋 角(或“螺紋角”)α (>0° )，從而確保了柔性管道的在任一給定的時刻都在所述柱形件上的部分以受控方式沿旁側(即在所述柱形件的軸向方向上)移動。所述導向葉片還相對于所述豎直軸線(未示出)具有傾角，以便補償施加在所述管道上的力矩。所述導向單元確保了對于所述柱形件的每一轉所述柔性管道(以及它的端接部和接頭)均在柱形件10上沿旁側移動。在實際應用中，導向單元30包括兩個類似的模件3(V (參見圖8和圖9)，從而允許導向單元在已經安裝的柱形件10以下裝配和拆卸。圖13和圖14示出所述導向單元的另一實施例，其中多個輥子35在相鄰的導向葉片之間布置，并跨過槽道33。因此，柔性管道6被推壓進入槽道35并且在由所述導向單元覆蓋的區域中被有效地拉離所述接觸表面。因此，當所述柔性管道沿旁側移動時，所述柔性管道被提升離開所述接觸表面，并且在該操作中經受非常少的摩擦。現在參考圖16-圖19，通過在接觸表面18上添加多個脊部19可以增強所述柱形件的牽引性質。所述脊部在所述接觸表面上以規則間隔布置，從而創建了連續的脊部和谷部的陣列，并且所述脊部可以包括任何合適的材料，以便在所述柔性管道的外部覆蓋物中提供臨時性變形；這在圖17中示意地示出。脊部19的形狀設置為以便在所述外部覆蓋物中僅提供臨時性彈性變形，并不會損壞這種外部覆蓋物或所述管道的任何其他部件。在一種配置中，脊部19布置為與柱形件軸線A-A平行，如圖18所示。參考圖19，脊部19也可以布置為相對于所述柱形件軸線具有斜角β。在這種后面的配置中，斜角β是優選的，以便每個脊部19垂直于導向葉片32定向，以便當切向摩擦增加時不會增加徑向摩擦。圖19示出了這種原理，并因此僅示出一個脊部19和一個導向葉片32(虛線)。為了示出該原理，所述角度(α和β )在圖19中也被放大了 ；在實際應用中，這些角度十分小。所述脊部以使得它們可容易地拆除的方式附接，例如以螺栓或類似的緊固件附接。現在將會參考圖20到圖31c描述根據本發明的設備的另一實施例。如圖20和圖21所示，接觸表面18包括多個壁或分隔件52，所述壁或分隔件在端部法蘭14之間徑向地和軸向地擴展。分隔件52因此限定了隔室54，所述隔室用作對于單獨的支架55的接納件。支架55配置為用于支撐所述柔性管道的相應部分(在以下討論)。圖22示出了支架55是如何在相應的接納件中布置并且經由連接件56相互連接。每個支架配置為使得其抵接分隔件52。圖23示出多個支架55如何經由前述(優選地柔性的)連接件56聯接在一起，以便形成圍繞所述柱形件纏繞了許多圈的環形帶。因此，在該附圖中，對于柱形件周邊的大部分，四個支架55在每個接納件54內部彼此相鄰放置(沿軸向方向并排放置)。在每個接納件內部，所述支架在所述軸向方向上彼此抵接，并且抵接分隔件52。因此，所述分隔件防止了所述支架沿所述切向方向的移動。在所述柱形件的下部，所述環形帶被從所述柱形件提升離開，以便(沿所述軸向方向)移動，每個接納件54包括并排的三個支架。圖25和圖26示出柔性管道6是如何圍繞柱形件10布置并由支架55支撐的。由所述柱形件支撐的柔·性管道6的部分因此由所述支架靜態地支撐。沿旁側的(即在所述軸向方向上)摩擦由所述支架承受，并且在所述柔性管道在所述柱形件上沿軸向方向移動時，所述柔性管道沒有扭曲。圖30a-圖30d示出所述支架的管道支撐區域如何可以成形為適合可應用的柔性管道的直徑和外部表面。所述管道支撐區域優選地包括波狀件61，以便提高所述支架和所述柔性管道之間的牽引力(摩擦力)。由圖30a示出的支架的外部尺寸是約為I=IOOcnuw=60cm。然而，本發明并不局限于這種尺寸。在圖30d示出的實施例中，所述支架包括插入部分63和承座62。由所述柱形表面支撐的所述支架的部件(在插入件、支架和/或承座下面)優選地包括低摩擦力的材料。圖27和圖28示出支架55的環形帶59如何圍繞所述柱形件(在圖27中未示出)纏繞多次。在下部區域中，環形帶59被從所述柱形件提升起來并且經過第一導向漏斗57a，接著在導向單元30'下面被對角地傳送，并且所述環形帶在再次進入所述柱形件以前在與該環形帶被提升起來的位置相對的一側進入第二導向漏斗57b。導向漏斗57a、57b附接至導向單元30'(也參見圖23和圖25)。圖29示出支架55如何通過優選地是柔性的連接件55 (皮帶或類似物)互相連接。所述連接件的目的是將成系列的支架聯接在一起并且保持為環形帶，當所述帶從所述柱形件被提升起來時也是如此(如以上參考圖27和圖28所描述的)。當所述支架在所述接納件中就位并且為所述柔性管道提供了支撐時，在這些連接件中沒有拉緊力。圖31a-圖31c示出導向單元3(V如何包括兩個導向葉片30，在所述環形帶的路徑的每側上各有一個導向葉片。如上所述，雖然支架55的環形帶59就操作的角度來說是優選的形式，但應當明白的是，所述支架反而可以在所述柱形件正在轉動時例如在卷繞區域P中被手動地放置進所述接納件中，因此對所述柔性管道提供了與上述相同的支撐。在這種情況下，當所述支架達到所述放開區域U時，它們將會從所述接納件落處并且可以被收集以便再次使用。現在將會參考圖32-圖35c描述根據本發明的設備的另一實施例。在本實施例中，接觸表面18'是平滑的，并且不具有如上所述的分隔件。一系列單獨的支架55'配置為用來支撐柔性管道6的相應部分并且經由彈性金屬線71或類似物相互連接，因此形成了圍繞所述柱形件纏繞了許多圈的環形帶，這類似于上述環形帶配置。提升器典型地由同心的區段構建，在其間有低摩擦力層。重要的是，所述外殼/外層相對于下面的載荷承載層沒有被拉離或移動。隨著在所述卷軸上朝向所述出口行進的過程中所述提升器中張力的增加，所述延伸物增加。因而，有利的是，使所述提升器或它的支撐件能夠抵靠所述卷軸接觸表面滑動，以便避免在所述提升器中的內部滑動。參考圖34，在內部提升器區段81和外部提升器區段82之間的摩擦力可以是極其低的。另一方面，難以減少在所述支架下側和所述卷軸表面之間的摩擦，因為它們暴露于污染物中，比如沙粒等。因此，每個支架55'的確有利地包括“V”形的輪廓，S卩，在兩個脊部84之間具有谷部83，與正交于所述徑向載荷Fr定向的表面相比，這增加了摩擦力。極其重要的是，在支架和卷軸表面18'之間的總摩擦力比在所述提升器中的內部摩擦更低，其包含由于所述V-形形狀而產生的額外力。也能夠使得在支架55'和接觸表面18'(卷軸滾筒)之間的摩擦極其低，但是沒有必要像由于所述V-形形狀而產生的所述提升器的內部摩擦那樣低。在提升器區段81、82之間的內部摩擦系數取決于所述接觸壓力。典型地，壓力的增加減少了所述摩擦系數。設計原則是，在支架55'的下側的材料64和所述卷軸的接觸表面18'之間的摩擦系數具有同等的相關性，因而伴隨的是總是在內部摩擦力以下而沒有變得不必要地低的需要。這確保了所述支架在接觸表面18'上滑動并且提升器區段81、82相對于彼此沒有滑動。圖35a-圖35c示出了具有側面板72a、72b的支架55"的實施例，所述側面板相對于彼此偏移，以便一個側面板72a在一個(X+)縱向方向上延伸得最遠并且另一側面板72b在相反的(X—)方向延伸得最遠。這種呈斜角形的支架允許通過上述的導向葉片32、槽道和輥子實現的非扭曲性的導向。導向葉片32 (參見例如圖7-圖9)傾向于沿所述卷軸上的軸向方向推倒所述支架，而且抵靠所述支架的側部引入摩擦，因而傾向于使得所述支架扭曲。這種對于扭曲的傾向性通過設置相對扭矩的斜角形狀而減少。當支架55"聯接在一起時，所述形狀也使所述支架的運動穩定。最前面的轉角73可以是圓形的或裝備有輥子(未示出)。輥子也可以應用在所述支架的側部上。圖35d示出具有側面板72c、72d的支架55’ ’ ’的又一實施例，所述側面板在縱向(X)方向上是對稱的。當多個支架55’’’如圖35e中所示的(其是圖38中的區域“E”的放大圖)連接時，可以 看出這種配置的優點。對于以首尾相連的關系連接的支架55’’’，突出端部74以插頭和承座的配置由相鄰支架的凹進端部75接納。這為也橫向地(在所述卷軸上旁側)、在支架的相鄰帶之間以這種方式以首尾相連的關系連接的支架提供了穩定的連接。在所述支架之間的連接線/繩索71必須是彈性的(或具有彈性的連接)，以便允許所述支架跟隨所述提升器的延伸而前進。所述彈性繩索優選地在所述支架的相對的端部處連接，以便具有最大長度和柔韌性。緊鄰的一對支架與另一對彈性繩索71連接，所述另一對彈性繩索緊鄰先前的連接件(如驅動鏈條)定位。這在圖35b中示出，其中第一對繩索71a連接支架55" a和55" b，而第二對彈性繩索71b連接支架55 " b和55" C。這種連接原理優選地使用在所有支架實施例55'、55"、55’’’上。所述原理在圖35g的示意圖中示出，其中參考標號55*總體上表示支架。每個支架具有第一對內部探孔76a和第二對內部探孔76b。所述探孔中的每一個均具有開口端和封閉端。彈簧77在該封閉端連接到支架主體。所述支架以首尾相連的關系布置，以使得相鄰支架的開口端彼此面對，并且金屬線71a、71b在相對的彈簧77之間連接(參見圖35g)。支架的環形帶的柔性因此由彈簧的硬度和金屬線的彈性決定。可選地，彈性墊78可以設置在所述支架之間，以便吸收在所述支架之間的沖擊負載。圖36示出由結構件12支撐的卷筒10。電機85經由嵌齒輪(未示出)連接到在卷軸10上的帶齒輪緣86，因而可以控制所述卷筒的旋轉。管道6圍繞所述卷筒盤繞了許多圈，但是由如上所述的支架55'、55"、55' / /的帶87支撐，所述帶由平滑表面18'支撐。圖36也示出了后側管道部分6b和前側管道部分6a，它們由如上所述的卷筒(或柱形件)支撐。所述環形帶的“脫離區域”(即，支架的帶在一個軸向端處從所述卷筒被提升起來并且轉移到所述卷筒的另一軸向端的區域)在附圖中以“T”來標識。在所述脫離區域T中，所述帶由結構件57c、57d (僅以虛線示出)引導，所述結構件例如類似于上述導向漏斗57a、57b。這些導向結構件在圖37-圖42中未示出。圖37示出與圖36相同的實施例，但是是從不同的視角示出，并且移除了所述支撐結構件。圖38與圖37類似，且圖39與圖36類似，但是在圖38和圖39中，所述管道和所述卷筒已經移除，以便示出內部導向機構。兩個帶導向件90a、90b布置在所述帶的相對側上，所述帶導向件包括輥輪88a、88b并且抵靠在所述卷筒結構上的輪緣14。所述帶導向件(其是楔形的)和輥輪88a、88b用來沿軸向方向朝向在另一側上的輪緣來推動所述帶。圖40示出這種實施例的頂視圖。圖41和圖42示出帶導向件90a、90b具有怎樣的低輪廓從而使大型的物體(比如管道接頭端接件93)經過。現在參考圖43-圖45，它示出了替換的卷繞配置。在本實施例中，卷筒10已經放置在月池5的前方，以致管道6在與其放開(U)的相同側上卷繞在所述卷筒(P)上。這種設置就操作的角度來說是方便的，因為當所述管道進入所述卷軸時以及當所述管道離開所述卷軸時，以及穿過水平張緊器20送進時，位于操作室4b內的操作員都對所述管道具有視覺控制。在示出的實施例中，所述管道儲存在水平儲存滾筒22上并且經由張緊器20傳送到卷筒10。

圖46示出所述管道僅圍繞所述卷筒纏繞一次的配置。圖47示出所述管道僅經過所述卷筒的配置，并且其沒有如上所述地圍繞所述卷筒纏繞。雖然本發明的裝置這些使用比所述多圈纏繞的配置在更大程度上依賴后側張緊器20，但是本發明的裝置具有的優點在于，圍繞所述卷筒僅纏繞一次的環形帶87'，因此使得不需要如上所述的脫離和轉移所述帶的裝置。雖然已經參考柔性管道描述了本發明，但是應當明白的是，本發明同樣適用于處理其他柔性物品，比如系泊纜線、金屬線和鏈條、纜繩以及剛性管道。雖然在將細長物體部署進水中的情況下描述了本發明，并且在本說明書中使用了術語“卷繞區域”和“放開區域”，本領域中的技術人員將會明白，本發明同樣適用于收回細長物體的操作，即反轉所述柱形件的旋轉。雖然本說明書涉及穿過月池5被送入水中的柔性管道，但是本發明同樣適用于所述管道越過所述船只上的側 部或它的船尾被送入水中的船只配置。
權利要求
1.一種用于從漂浮的船只(2)送進細長物體(6)并且將所述細長物體的第一部分(6a)懸掛在所述船只下面的水體中的設備，其特征在于， 可旋轉地支撐在所述船只上的柱形本體(10)，所述柱形本體包括用于控制所述柱形本體的旋轉的驅動裝置(17 ;85、86);所述柱形本體(10)進一步包括用于所述細長物體的卷繞區域(P)和放開區域(U)，以及用于與所述細長物體(6)的至少一部分直接地或經由多個支撐件(55;55' ;55" ;55'")相互作用的柱形接觸表面(18 ; 18");所述接觸表面(18 ;18")配置為支撐所述第一部分(6a)，并且所述設備包括用于所述細長物體的第一拉緊器裝置(20)，所述第一拉緊器裝置在所述船只上布置在所述卷繞區域(P)與用于所述細長物體的儲存區域(4)之間。
2.根據前述權利要求中任一項所述的設備，進一步包括用于所述細長物體的第二拉緊器裝置(21 )，所述第二拉緊器裝置在所述船只上靠近所述放開區域(U)布置。
3.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中，所述柱形本體的旋轉軸線是基本上水平的。
4.根據前述權利要求中任一項所述的設備，進一步包括導向設備(30;30' ;88;90a、90b)，所述導向設備在所述船只上靠近所述接觸表面的至少一部分布置，并且所述導向設備布置和配置為用于控制所述細長物體沿柱形本體軸向方向在所述卷繞區域與所述放開區域之間的運動。
5.根據權利要求4所述的設備，其中，所述導向設備(30)包括用于圍繞所述接觸表面的所述細長物體的每一圈的單獨的 導向裝置(32 ；34 ;35)。
6.根據權利要求4或5所述的設備，其中，所述導向裝置與所述柱形本體的旋轉平面不平行地布置并因此呈與零度不同的螺旋角(α )。
7.根據權利要求4-6中任一項所述的設備，所述導向裝置包括提升裝置(34)，所述提升裝置用于將所述細長物體的經過所述導向裝置的部分從所述接觸表面提升離開，并且隨后允許所述細長物體恢復與所述接觸表面的接觸。
8.根據前述權利要求中任一項所述的設備，進一步包括用于所述細長物體的牽引裝置(19)，所述牽引裝置圍繞所述柱形本體(10)間隔布置。
9.根據權利要求8所述的設備，其中，所述牽引裝置包括多個脊部(19)，所述多個脊部可釋放地布置在所述接觸表面(18)上，因而當所述設備操作時，所述細長物體的外部結構的至少一部分在經過所述脊部時發生彈性變形。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的設備，其中，所述接觸表面(18)包括多個接納件(54)，所述多個接納件圍繞所述柱形本體(10)的周邊布置，所述接納件(54)配置為可釋放地接納用于所述細長物體的多個支撐件(55 )。
11.根據權利要求10中任一項所述的設備，其中，多個支撐件(55)互相連接，以便形成圍繞所述柱形本體纏繞了許多圈的環形帶(59 )。
12.根據權利要求11所述的設備，進一步包括用于所述環形帶(59)的第一導向漏斗(57a)和第二導向漏斗(57b)，所述導向漏斗靠近所述柱形本體布置并且與所述柱形本體分開一軸向距離，因而所述環形帶被臨時性地從柱形本體提升，并且在所述環形帶再次附接至所述柱形本體以前在所述柱形本體的軸向方向上運動。
13.根據權利要求1-4中任一項所述的設備，進一步包括多個支撐件(55';55"；55" ' ;55*)，所述多個支撐件配置為布置在所述表面(18)上并且用于為所述細長物體提供支撐。
14.根據權利要求13的所述的設備，其中，所述支撐件以首尾相連的關系連接，以便形成圍繞所述柱形本體纏繞的環形帶(87 )。
15.根據權利要求14的所述的設備，進一步包括脫離節段(T)，其中所述環形帶的一部分通過導向結構(90a、90b)被臨時性地從所述表面提升，并在所述柱形本體的軸向方向上移動，并且被帶回到所述表面；所述導向結構件(90a、90b)具有使大型物體能夠經過的低輪廓。
16.根據權利要求13-15中任一項所述的設備，其中，每個支撐件均包括用于支撐所述細長物體的至少一部分的V-型輪廓(83、84)。
17.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中，所述卷繞區域(P)和所述放開區域(U)在所述柱形本體(10)的旋轉軸線的同一側。
18.一種用于鋪設細長物體(6)的船只(2)，所述船只包括船體(3)和甲板(4)，并且進一步地，其特征在于， 可旋轉地支撐在所述船只上的柱形本體(10)，所述柱形本體包括用于控制所述柱形本體的旋轉的驅動裝置(17 ;85、86);所述柱形本體(10)進一步包括用于所述細長物體的卷繞區域(P)和放開區域(U)，以及用于與所述細長物體(6)的至少一部分相互作用的柱形接觸表面(18)。
19.根據權利要求18所述的船只，進一步包括根據權利要求1-17所述的設備。
20.根據權利要求19所述的船只，進一步包括在所述卷繞區域(P)上游的、用于所述細長物體的部分的多個儲存卷軸(7、7a、7b )的儲存區域。
21.一種從船只(2)鋪設細長物體(6)的方法，包括以下步驟: a)圍繞可旋轉地支撐在所述船只上的柱形本體(10)布置所述細長物體的節段； b)將所述細長物體的第一部分(6a)送進至所述船只下面的水體中，并且通過所述柱形本體和張緊器懸掛所述第一部分；以及 c)使所述柱形本體旋轉并且操作所述張緊器以使所述細長物體下降至水中。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，步驟包括使所述細長物體圍繞所述柱形本體上的柱形接觸表面(18)纏繞一圈或多圈。
23.根據權利要求21或22所述的方法，其中，所述細長物體從所述船只上的甲板區域上的多個儲存卷軸(7a、7b、7)的其中之一放開，并且在沒有中間儲存的情況下卷繞至所述柱形本體上。
24.根據權利要求21-23中任一項所述的方法，進一步包括使用導向設備(30)以實現所述細長物體的纏繞在所述接觸表面(18)上的部分的受控運動，該運動沿所述柱形件的軸向方向(A-A)并且在所述柱形本體的每一轉均增加，增量與所述細長物體的橫向尺寸對應，所述橫向齒輪比如為外徑。
25.根據權利要求21-24中任一項所述的方法，其中，支架(55';55")的環形帶(59)圍繞所述柱形本體纏繞了許多圈，從而為所述細長物體提供支撐。
26.根據權利要求25所述的方法，進一步包括在脫離節段(T)處將所述環形帶從所述柱形本體臨時性地移除。
全文摘要
本發明涉及一種用于從漂浮的船只送進細長物體(6)并且將所述細長物體的第一部分(6a)懸掛在所述船只下面的水體中的設備，其包括可旋轉地支撐在所述船只上的柱形本體(10)和用于控制所述柱形本體的旋轉的驅動裝置(85、86)。所述柱形本體(10)進一步包括用于所述細長物體的卷繞區域(P)和放開區域(U)，以及用于與所述細長物體(6)的至少一部分相互作用的柱形接觸表面(18)；所述接觸表面(18)配置為用以支撐所述第一部分(6a)。
文檔編號B63B35/03GK103249979SQ201180047823
公開日2013年8月14日 申請日期2011年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者羅伯特·豪根, 約翰·彼得·施瓦茨, 斯特納·德倫, 貢納爾·博爾克斯喬·海羅 申請人:康斯伯格石油與天然氣科技有限公司