线内机械断开装置的制造方法
【专利说明】线内机械断开装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本正规的美国专利申请出于所有目的要求2012年4月25日提交的美国临时专利申请号61/638262的优先权。
[0003]背景
[0004]在各种设置中，所希望的是能够迅速断开一个受拉构件。例如，在海洋环境中，各种类型的锚固船只是通过将船只连接到海底上或海底中的锚上的锚固缆线而被固持在适当位置。各种操作情况可能要求船只从锚上迅速释放，包括但不限于北极钻探中的冰漂移物回避、用于灾难中海底介入的船只偏移等。优选地，这种释放可以是通过使船只从锚断开，而不是通过使用第二船只从海底回收锚和关联的锚固设备来完成，后者是耗费时间的。当船只被锚固或系结到桩、平台或类似结构上时，发生类似情况。此外，该释放可以优选是由机械装置在锚固缆线受拉的同时完成。
[0005]其他非海洋和非锚固设置可以从线内机械断开装置收益，包括但不限于用于将物体栓系到适当位置以便在构造过程中支撑结构的受拉构件。
[0006]发明概述
[0007]使体现本发明的原理的线内机械断开装置(在此有时称为“断开装置”)放置在一个受拉构件中作为该受拉构件中的一个元件，该元件可以是在锚点与正固定在适当位置中的物体(例如，一个浮动船只，其可以是一个钻探船或任何其他船只)之间的一条锚固缆线。虽然本发明可广泛应用在海洋和非海洋环境中并且用于除锚固外的各种目的，但出于说明性目的，将结合一种海洋锚固设置来描述本发明，即，将一个船只锚固到海底上或海底中的一个锚上或锚固到其他某个锚点(桩、平台、码头等)。
[0008]在这种设置中，断开装置充当从船只到锚的整体锚固缆线中的一个元件，并且提供用于断开锚固缆线的一个机械装置。
[0009]该断开装置包括铰接在一起、可旋转的一对杠杆臂构件。这些杠杆臂构件是在第一位置与第二位置之间可旋转的。在该第一位置中，这些杠杆臂构件被旋转到一个“关闭”位置并且由用于使这些杠杆臂构件固持在第一关闭位置中的一个装置固持在该位置中，该装置可以是通过多个对齐孔插入这些杠杆臂构件中的一个剪切销；可替代地，可以使用一个球和棘爪或其他安排。一个顶部连接件或受保持构件是由一对狭槽捕获，每个杠杆臂构件中一个狭槽，从而在这些杠杆臂构件处于这个第一位置中时形成一个孔。该受保持构件进而被连接到一条锚固缆线上，该锚固缆线可以是从断开装置一直到正被锚固的船只或其他浮动结构延伸的上部锚固缆线部段。锚固缆线的剩余部分或下部部段使断开装置与锚点或地基相连接；典型地，一个销和卸扣提供用于杠杆臂构件的可旋转连接件和用于将断开装置连接到下部锚固缆线部段上的装置。一个销和卸扣还可以包括该受保持构件，其中销被捕获在所描述的狭槽中。
[0010]在一个实施例中，杠杆臂构件包括两个横向延伸的杠杆臂，从而形成一个力接收轮廓。当例如通过将断开装置拉入一个释放构件如一个表面导缆器槽轮(surfacefairlead sheave)中，或通过由一个钩、套环、环或类似装置(“跟踪器”装置)在海底施加的力来将力施加到这些杠杆臂上时，剪切销进行剪切，并且这些杠杆臂旋转到一个第二位置，从而使狭槽分离并允许受保持构件从杠杆臂构件上脱离。锚固缆线因此被断开。
[0011]在另一个实施例中，这些杠杆臂构件的力接收轮廓优选在接合释放构件(如表面导缆器槽轮或在海底施加力的跟踪器装置)的表面上形成一种“V形的”形状。在这个实施例中，断开装置优选进一步包括一个圆柱形定中心装置，该圆柱形定中心装置被设置在受保持构件以及锚固缆线的从断开装置到正被锚固的结构的部段(上部锚固缆线部段)周围。定中心装置优选地在一端、也就是在紧靠着杠杆臂构件的“V形”形状的力接收轮廓的那一端具有一个基部轮廓，该基部轮廓可以是一个部分锥形部段。优选地，由这些杠杆臂构件形成的力接收轮廓的角度与该定中心装置的部分锥形下端的角度是大致相等的，以便在这两个件之间形成一个就位的结构安排。定中心装置的另一端优选包括防止定中心装置滑出锚固缆线的一个顶板、和一个弹性缓冲器表面。当断开装置被拉入一个释放构件(如一个表面导缆器槽轮)中时，定中心装置的一端接触该槽轮，并将力转移到另一个、部分锥形下端并且随后转移到杠杆臂构件的力接收轮廓，从而迫使它们分开、破坏剪切销并且打开断开装置。类似地，在一个海底断开过程中，海底力转移装置(钩、套环、环或类似装置，即“跟踪器”装置)接触断开装置并将力施加到定中心装置(不论直接施加到力接收轮廓还是首先施加到定中心装置)，从而如前所述打开断开装置。定中心装置实现力到杠杆臂构件的转移，同时避免在受保持构件(和/或关联部件)接触表面导缆器槽轮、跟踪器装置或其他装置的过程中出现问题并且避免干扰与杠杆臂构件的接触(并因此干扰该装置的释放)。本发明进一步包括以触发或释放断开装置的不同方式使用该断开装置的方法。
[0012]附图简要说明
[0013]图1和图2对应地示出体现本发明原理的一个线内机械断开装置的一个实施例的等轴视图和如视图。
[0014]图3、图4和图5对应地示出断开装置的一个实施例连同示例性关联索具五金件(rigging hardware) 一起的等轴视图、侧视图和前视图。
[0015]图6和图7示出对应地在通过一个海底装置断开之前和之后的断开装置的一个实施例的视图。
[0016]图8和图9示出对应地在通过将断开装置拉入一个表面导缆器滑轮中来断开之前和之后的断开装置的一个实施例的视图。
[0017]图10和图11对应地示出断开装置的另一个实施例的透视图和前视图。
[0018]图12和图13对应地示出图10和图11的实施例连同关联索具五金件一起的透视图和如视图。
[0019]图14和图15示出定中心装置的透视图和侧视图。
[0020]图16至图18示出断开装置的一个实施例连同处于适当位置的定中心装置以及示例性关联索具五金件一起的不同视图。
[0021]图19和图20是一种触发或断开该断开装置的模式的详细视图，该模式称为“介入触发”过程或方法。
[0022]图21和图22是一种触发或断开该断开装置的模式的详细视图，该模式称为“主动绞动”过程或方法。
[0023]图23至图27示出一种主动绞动触发或断开过程或方法中的不同步骤。
[0024]图28至图34示出一种介入触发或断开过程或方法中的不同步骤。
[0025]当前优选实施方式的说明
[0026]虽然不同实施例在本发明的范围内是可能的，但可以结合附图来描述当前优选实施例中的一些。如上所指出，虽然本发明可广泛应用于其中所希望的是具有断开一个受拉构件的一个快速装置的任何设置，但仅出于说明性目的，将描述其在一种海洋环境中对于船只锚固的使用。应理解，除了船只的锚固外，断开装置还可以用于连接两个船只(通过将这两个船只置于连接缆线或缆索中)或用于将一个或多个船只连接到一个码头、平台或其他固定结构上。本发明的范围意图涵盖这些设置的全部。该设备为海上钻井船只或其他锚固船只提供一种更为可靠的方式，以便在紧急情况中迅速断开该船只的拉紧的锚固缆线。这允许通过断开该船只的锚固缆线，而不是使用常规的抛锚方法从第二船只中回收这些锚固缆线来使锚固船只迅速偏离位置。
[0027]设备的一个实施例
[0028]线内机械断开装置10(图1和图2)是一种用于在海洋锚固系统中使用的机械操作的锚固缆线断开机构，有时称为“迅速释放装置”。将断开装置10安置在一条锚固缆线中在一个所希望的位置处，其中锚固缆线的上部部段从断开装置延伸到船只，并且下部部段从断开装置延伸到锚。图6和图7示出断开装置在一条锚固缆线中的一个示例性放置。
[0029]参照图1至图5，断开装置10包括两个杠杆臂构件20和30，这两个杠杆臂构件是由插入穿过杠杆臂构件20和30中的配合孔50的一个销40或类似装置(螺栓、卸扣等)可旋转地连接。优选地，销40可以包括一个卸扣60的一部分(如在图3至图5中可以看出)，这提供用于使断开装置10连接到锚固缆线的下部部段上的一个装置。如图可以看出，在优选实施例中，杠杆臂构件20和30互锁并且围绕底部枢轴孔50旋转。当这些杠杆臂构件处于一个第一位置中时，杠杆臂构件20和30中的配合狭槽22和32形成一个保持孔100，如图1、图2中所示。当处于一个第一或关闭位置中时，由杠杆臂构件20和30中的多个对齐孔形成中心孔80，如图1和图2中所示。
[0030]提供了用于使杠杆臂构件固持在第一关闭位置中的一个装置。在一个当前优选实施例中，该装置包括一个剪切销70，该剪切销如图1和图2中可以看出被插入中心孔80中，以便使杠杆臂构件20和30固持在一个第一或关闭位置中(如图1至图5中所示)并且防止在搬运和安装过程中过早释放。为了将杠杆臂构件20和30旋转到一个第二打开位置，必须破坏剪切销70，并且必须克服不同部件之间的任何摩擦(不论通过海面下介入还是绞动，如结合图5至图9所描述)。应理解，用于使杠杆臂构件固持在第一关闭位置中的该装置可以呈现其他结构形式，包括但不限于一个球和棘爪或本领域已知的其他装置。
[0031]断开的一个示例性使用可以参照图3、图4和图5进行描述。首先通过使杠杆臂构件2