专利名称：弯头加强件的制作方法
如独立权利要求1前序部分公开的那样，本发明涉及一种弯头加强件，该弯头加强件环绕于细长的且基本上呈圆筒形的物体，例如柔性的管或缆，从海底设施向水面的船舶延伸，以及在船舶的连接部分与管的端部构件或端部凸缘相连接。
相关的现有技术的实例可以参照美国专利Nos.3252192、5161828和5439323，其中′828号专利似乎最接近于本发明。这篇文件描述了在水下加强连接部分的结构。然而，此种加强构件固定于每一各自的连接部件的固定凸缘上，并且此种加强构件未设置任何类似本发明中的夹具。
当今，海上石油的生产是在极大的海洋深度中进行的，柔性的管和缆/供应联系管，通常分别指立管和供应联系管，一般用于输送液体和气体，以及用于输送能量和传输信号。此种柔性的管和供应联系管典型的将水面上的船舶(例如FPSO(浮式生产储油系统)，采油平台，钻井装置或浮动装置)与井口或其它的海底设施连接起来。
由于船舶和洋流的运动，管和供应联系管会承受可能导致疲劳特性的机械应力。尤其是临近水面船舶的连接部分的区域，这些区域是薄弱处。为避免了连接部分的损坏或疲劳，通常在管或供应联系管的端部连接点的后方直接安装弯头加强件。这些弯头加强件通常的结构是略有锥度的圆筒形管。材料通常是诸如聚氨酯的弹性材料。此种类型的弯头加强件毫无疑问具有局限性和缺点●弯头加强件必须在安装端部凸缘(或端部连接件)之前，安装在管或供应联系管上。这在后勤和运输方面都是缺点。
●当弯头加强件需要更换时，必须切割管或供应联系管。这就产生了额外的工作和大量的成本。
●致密的弯头加强件环绕着输送高温液体(石油)的管，会产生绝热效应。这会导致局部区域的高温，从而既有损于管的材料，也有损于弯头加强件自身的材料。
本发明的目标是解决现有技术中存在的问题，并且获得上文述及类型的弯头加强件，其特征在于弯头加强件提供了多个基本上为圆筒形的内侧夹具，内侧夹具的外表面内设置容纳弹簧杆件的轴向凹槽，内侧夹具环绕着管，以及提供了多个基本上为圆筒形的外侧夹具，外侧夹具的内表面内设置容纳弹簧杆件的轴向凹槽，当外侧夹具环绕内侧夹具装配时，内、外侧夹具的凹槽相互对应，多个夹具在临近端部构件的位置彼此之间相互间隔设置，弹簧杆件固定于管或设置在缆上的接头的端部构件或凸缘上，并且沿着管或缆的轴向延伸，穿过内、外侧夹具的凹槽，以及外侧夹具固定于内侧夹具，并且相对于内侧夹具和管或缆用于锁定弹簧杆件。
本发明有益的实施例将在从属权利要求中公开。
在根据本发明的弯头加强件中，弹簧杆件所使用的合适材料例如可以是钛或纤维增强塑料。此处给出以下优点●弯头加强件可以在安装端部凸缘(或端部连接件)之后进行安装。
●可以在不切割管或供应联系管的情况下，移除弯头加强件或更换零部件。
●弯头加强件不会在管周围形成绝热罩。
●通过改变弹簧杆件的数量、尺寸、材料或长度，弯头加强件的刚度或特性可以进行调节。
以下参照附图对本发明进行说明，其中
图1是安装在柔性管上的根据本发明的弯头加强件的透视图；图2-5分别是内侧夹具、外侧夹具和弹簧杆件的透视图，弹簧杆件设置在内侧夹具上，内侧夹具环绕着柔性管，以及弯头加强件通过外侧夹具上的辅助装置充分固定。
尽管本发明示例性的实施例是针对用于柔性管的弯头加强件，但是用于供应联系管的构思也基本上是相同的，只是在端部(端部凸缘)的连接件有所不同。
在图1中，附图标记1表示柔性管2(例如立管)的端部构件或端部凸缘。附图标记3表示弹簧杆件，4是弹簧杆件3的紧固件，5是内侧夹具，6是外侧夹具，7是弯头加强件自身，以及12是后部区域或端部圆锥。图2和3分别显示了位于内侧夹具5上的用于弹簧杆件的外侧凹槽8和位于外侧夹具6上的用于弹簧杆件3的内侧凹槽8。
当提供弯头加强件7时，必须在管2上安装端部构件1，以便通过弯头加强件7对管2进行保护。端部构件1以通常的方式紧固于管2。后部区域或端部圆锥12固定在管2上，优选是离端部构件1一定距离。后部区域12可以包括端部锥体(朝向端部构件1具有圆筒形的边缘区域)，并提供用于容纳/环绕弹簧杆件3的端部的开口，弹簧杆件3突出于安装在管2上的弯头加强件7的固定夹具5和6，并且距离端部构件1最远。因此，后部区域的功能首先是保护或屏蔽它们的端部，使得它们不能突出，以至于在管内产生问题或者钩住其它的部件，或者弹簧杆件3的端部碰撞或损坏诸如其它的管或类似的其它部件，并且能够赋予弯头加强件7更为流线型的末端。用于弹簧杆件3的整体紧固件4提供在端部构件1内。弹簧杆件优选是圆形的杆件，由钛或纤维增强塑料制成，诸如碳纤维或玻璃纤维增强塑料，或其它适合的材料或合金。紧固件4由附图标记4表示，通过提供端部构件1的孔进行设置，形成正对端部构件1的圆锥部，并且在通过孔的部分设置螺纹部，使得螺纹与锁定螺母结合。如果将纤维增强塑料或类似的材料用于制造弹簧杆件3，可以相应的提供具有钢制护套或类似物的杆件端部，以便提供端部构件1所需要的紧固。提供了多个基本上为圆筒形的内侧夹具围绕管2进行设置，内侧夹具的外表面内设置用于容纳弹簧杆件的轴向凹槽。在这些内侧夹具之上以相似的方式设置外侧夹具6，具有与内侧轴向凹槽相对应的用于容纳弹簧杆件3的凹槽。夹具5和6可以由任何合适的材料制造，并且优选由两个或更多的部分组合而成，以便提供圆筒状外形。首先安装内侧夹具5。在它们安装完毕后，固定弹簧杆件3。外侧夹具6固定于内侧夹具5的外侧，并相对于内侧夹具5和管2对弹簧杆件3进行锁定。对外侧夹具6提供适当的紧固装置，在图3中标记为紧固带11，使得它们在定位处得到完全地紧固。
当管2与弯头加强件7弯曲时，弹簧杆件3相对于夹具5和6轴向滑动。为确保弹簧杆件3与夹具5和6之间具有最小的摩擦，可以使用适当的衬里材料(未显示)，设置于夹具5和6与弹簧杆件3之间。
通过改变弹簧杆件3的数量，可以调整弯头加强件7的刚度。进一步，弹簧杆件3的尺寸、材料和长度的选择也是非常重要的。相似的，各夹具5、6之间轴向间距的设定可以改变，例如通过设置相对于其它的杆件较短的一些杆件，刚度也可以减小。通过在同组中使用不同材料的杆件3，弯头加强件7的特性或刚度也会受到影响。
可能会希望监测弯头加强件7的运动和角位移。例如，这样能够用于获得管2(或缆)自身的指征，以估计或预测弯头加强件7的寿命，并记录诸如事故负荷之类的极限负荷。为监测此类状况，有必要在弹簧杆件3中的一部分杆件上安装传感器。应变仪可以用于金属制成的弹簧杆件3上，同时，与实际的弹簧杆件3结合为一体的光学纤维器件可以用于纤维增强塑料和复合材料。来自于传感器的信号通过遥测线缆传送至水面上的船舶。
根据本发明的弯头加强件7可以提供任何适当的长度，但是弹簧杆件3典型的长度范围为4至10米。夹具5和6可以任何适当的材料提供，不同的尺寸根据它们环绕的物体的尺寸确定，并且所使用的弹簧杆件的数量也可以根据需要进行选择。
权利要求
1.一种弯头加强件(7)，所述的弯头加强件(7)环绕于细长的且基本上呈圆筒形的物体，例如柔性的管(2)或缆，从海底设施向水面的船舶延伸，以及在船舶的连接部分与管的端部构件(1)或端部凸缘相连接，其特征在于所述的弯头加强件(7)由多个基本上为圆筒形的内侧夹具(5)提供，所述的内侧夹具的外表面内设置用于容纳弹簧杆件(3)的轴向凹槽(8)，所述的内侧夹具(5)环绕着所述的管(2)，以及提供了多个基本上为圆筒形的外侧夹具(6)，所述的外侧夹具的内表面内设置用于容纳所述的弹簧杆件(3)的轴向凹槽(8)，当所述的外侧夹具(6)环绕所述的内侧夹具(5)装配时，所述的内、外侧夹具(5、6)内的所述的凹槽(8)相互对应，多个夹具(5、6)在临近所述的端部构件(1)的位置彼此之间相互间隔设置，所述的弹簧杆件(3)固定(4)于所述的管(2)或设置在缆上的接头的所述的端部构件(1)或凸缘上，并且沿着所述的管(2)或缆的轴向延伸，穿过所述的内、外侧夹具(5、6)的所述的凹槽(8)，以及所述的外侧夹具(6)固定于所述的内侧夹具(5)，并且相对于所述的内侧夹具(5)和所述的管(2)或缆用于锁定所述的弹簧杆件(3)。
2.如权利要求1所公开的弯头加强件，其特征在于所述的弹簧杆件(3)由适当的弹性材料制成，包括金属、金属合金、复合材料或纤维增强塑料。
3.如权利要求2所公开的弯头加强件，其特征在于所述的金属是钛，或所述的材料是碳纤维或玻璃纤维增强塑料。
4.如权利要求1-3之一所公开的弯头加强件，其特征在于在离所述的端部构件(1)的一定距离提供环绕着所述的管(2)或缆的后部区域和端部锥体(12)，所述的端部锥体(12)位于朝向所述的端部构件(1)的圆筒形的边缘区域，并提供用于容纳自由突出的所述的弹簧杆件(3)的端部的开口。
5.如权利要求1-4之一所公开的弯头加强件，其特征在于所述的内侧夹具和/或外侧夹具(5、6)通过可组装的各部分进行提供，使得能够环绕物体。
6.如权利要求4或5所公开的弯头加强件，其特征在于所述的端部锥体(12)由各部分构成。
7.如权利要求1-6之一所公开的弯头加强件，其特征在于在一根或更多的所述的件(3)上设置传感器，以便监测弯头加强件(7)的运动和角位移。
8.如权利要求9所公开的弯头加强件，其特征在于所述的传感器是应变仪，或与所述的弹簧杆件(3)自身结合为一体的光学纤维器件。
9.如权利要求1-8之一所公开的弯头加强件，其特征在于所述的外侧夹具(6)由适当的紧固装置进行固定，例如紧固带或锁定带(11)。
10.如权利要求1-9之一所公开的弯头加强件，其特征在于所述的弹簧杆件(3)具有相同或不同的长度，和/或相同或不同的材料用于一个和所述的相同的弯头加强件(7)内的所述的弹簧杆件(3)。
全文摘要
一种弯头加强件(7)，所述的弯头加强件(7)环绕于细长的且基本上呈圆筒形的物体，例如柔性的管(2)或缆，从海底设施向水面的船舶延伸，以及在船舶的连接部分与管的端部构件(1)或端部凸缘相连接，其特征在于所述的弯头加强件(7)提供了多个基本上为圆筒形的内侧夹具(5)，所述的内侧夹具的外表面内设置用于容纳弹簧杆件(3)的轴向凹槽(8)，所述的内侧夹具(5)环绕着所述的管(2)，以及提供了多个基本上为圆筒形的外侧夹具(6)，所述的外侧夹具的内表面内设置用于容纳所述的弹簧杆件(3)的轴向凹槽(8)，当所述的外侧夹具(6)环绕所述的内侧夹具(5)装配时，所述的内、外侧夹具(5、6)内的所述的凹槽(8)相互对应，多个夹具(5、6)在临近所述的端部构件(1)的位置彼此之间相互间隔设置，所述的弹簧杆件(3)固定(4)于所述的管(2)或设置在缆上的接头的所述的端部构件(1)或凸缘上，并且沿着所述的管(2)或缆的轴向延伸，穿过所述的内、外侧夹具的所述的凹槽(8)，以及所述的外侧夹具(6)固定于所述的内侧夹具(5)，并且相对于所述的内侧夹具(5)和所述的管(2)或缆用于锁定所述的弹簧杆件(3)。
文档编号E21BGK101035962SQ200580032240
公开日2007年9月12日 申请日期2005年9月19日 优先权日2004年9月23日
发明者E·戈多伊, J·埃格兰德 申请人:海洋海底集团有限公司