专利名称：管道或电缆的制造或水下敷设方法
技术领域：
本发明与管道或电缆的制造及水下敷设的方法有关，方法包括在岸上制造需要长度的管道或电缆，绕在轴盘上，将轴盘运输，在船上设置一个施放坡道，在船前进时放出管道或电缆。
管道可以是单管道，或是“管道缆”，其中有若干管道拧成螺旋。也可以是有导管和电缆的复合缆。
假如希望能在长距离上敷设管道成品，便需要较长时间来生产管道，并必须估计到轴盘有相当大的尺寸，轴盘及管道的重量可预期达到5，000顿级或以上。
当前从轴盘敷设管道是用特殊船舶进行，小型管道有时用单元化的设备进行敷设，需要时将该设备放在敷设船上，从而不敷设管道时船舶可用作其他用途。较大较长的管道要求有固定安装的敷设设备及轴盘，就是在岸上制造管道时，船舶便需停止运转。
本发明的一个目的，是提出一种上述的方法，使生产设备及敷设船舶可最佳化使用。因为本发明提出将管道绕在轴盘上，而轴盘安装在岸上的轴盘架上，需要时，通过将轴盘滑到栈桥之类上，以备向船上装载，栈桥和船有水平的搭接配合，通过轴盘架及船上的支承件之间的相对垂直移动，将轴盘架放到船上。如有需要，可通过滑动将放在支承件上的轴盘架，滑动到需要的船舶位置上锁定。
同时可将轴盘架及施放坡道滑移到船上。
通过将船舶减载，可使之作适当的垂直运动。于是可将支承件设计为船上的永久部件。在加载和减载中，便可立刻考虑船的水线的差异(栈桥高度)。
轴盘架在船中的支承件，适合为在传送位置和轴盘架理想位置之间的一个滑道。并且滑道如果是向轴盘架理想位置倾斜的话则更有利。滑道的优点很明显，因为可将轴盘架直接滑到其理想位置。
船舶有分开的船尾则有利，就是可在船尾形成一个垂直开口，宽度与栈桥适合。当需将绕有导管的轴盘向船上装载时，使栈桥插入船尾的开口中，从而取得栈桥和船舶之间的水平搭接配合。将轴盘架移到栈桥上，然后利用轴盘架和船舶之间的相对垂直移动，将其转移到船上。
用上述方法转移，可取得的优点是将整个轴盘的重量在船上的支承件上平均分布，而在正常的滑动时，重量逐渐转移。用普通的滑动方法，重量如此大时，将涉及相当多的问题，熟悉本行业者都清楚知道这点。
本发明还涉及一种船舶，用于将绕在轴盘上的导管在海底敷设，轴盘放在船上，在船舶行进的同时，将导管放出。船舶的特点为从其尾部开始的后体部中有一个垂直开口，并有滑道沿开口的纵向边设置，该滑道向前延伸到轴盘在船上放置的区域中。这种船只可和一个栈桥之类装置配合，栈桥宽度相当于船尾开口，从而船舶和栈桥可互相配合，并可将绕有导管的轴盘，按上述方法载到船上。船舶可以设装备和装置，当不用于敷设管道时，可适合作其他用途，从而可将船只作最佳化使用。
滑道向下倾斜到轴盘在船上放置的区域则有利。将轴盘垂直下降到最后高度也是可行的。
本发明还涉及岸上的一个生产导管的基地，导管绕在安装在轴盘架上的一个轴盘上。陆上基地的特点为有一个栈桥之类装置，有轴盘架的滑道沿栈桥纵向伸展，该栈桥宽度的设计为和船舶尾部的容纳轴盘架的垂直开口配合，滑道向着栈桥倾斜则更有利。
本发明还涉及轴盘架及轴盘的一种独特设计，特征在于轴盘的每一端有一个大圆轨，放在轴盘架的弧形支座中。
此外，本发明涉及一种独特的用以敷设绕在轴盘上的导管或电缆，或需要时向轴盘上回卷的坡道装置，坡道装置在和新方法和新颖船舶配合方面有特殊的发展，但也有独立的发明价值。
坡道装置中有一条坡道，其底部的安装使之可绕一个水平轴线旋转。该坡道用于在将导管或电缆卷绕或放出时支承导管或电缆，上部用枢轴安装的支承件支承。本发明的坡道装置的特点，是其结构有一个设有轴承套的轨道的支座，每一轴承套有驱动机构，将轴承套沿其相应的轨道移动，该坡道的底部安装在一个跨接件上，围绕与支持导管或电缆的坡道表面垂直的轴旋轴，该跨接件围绕两相对轴承套的水平轴旋转，轴承套可在支承轨上滑动，该支承件在其最下面的区域中，可绕另两相对的轴承套的水平轴线旋转，此外，坡道装置的特点为支承件有一个弧形滑道，其圆弧中心在该旋转坡道的与该坡道支承表面垂直的轴线内，用适当的滑履将该坡道在该滑轨上支承，有一个驱动装置，将坡道沿坡道及滑道之间的滑道推送。
这种坡道的特殊处在于其结构简单。这设备可作整体运输，例如用一台吊车，或在适当的支承件上滑动，在上述船中滑动时，支承件非常重要，坡道的斜度可以按需要调节，同时，由于坡道本身可相对于其支承件移动，便可简化坡道的调节，例如在放管道时的调节。
坡道的其他特点将在权利要求中陈述。
对本发明将参照附图在下文中作较详细的说明，附图内容如下
图1为海底敷设管道制造厂的简略示意图，导管绕在轴盘上，然后转移到敷设船上;
图2，3，4及5显示将图1中有管道绕卷的轴盘转移的各步骤;
图6为图1中制造厂一部分的栈桥的概略剖视图，其中有与栈桥对接的敷设船;
图7及8分别为图1中制造厂一部分的栈桥的侧视及俯视图，显示相关的轴盘及轴盘架;
图9及10分别为敷设船退后与栈桥配合的侧视及俯视图;
图11及12分别为与图9及10相似的但轴盘及轴盘已转移到船中的需要位置上的侧视及俯视图;
图13为带有轴盘的轴盘架透视图;
图14为安装在轴盘架中的轴盘的剖视图;
图15为沿图14ⅩⅤ-ⅩⅤ线的剖视图，显示敷设船的一部分;
图16为图4所示船舶的透视图，其中有一个轴盘架和与其连接的施放坡道;
图17为一举例说明怎样将管道从轴盘下方施放的透视图;
图18为本发明的新型施放坡道装置简化透视图;
图19为图18所示施放坡道上部的剖视图;
图20为施放坡道及其支承件连接区域的剖视图;
图21为图20中显示的同一区域的俯视图;
图22为该区域的辅助前视图。
图1显示本发明的陆上厂房。在1处将标准长度的管道向一个厂房供给，进入厂房2，完成管段的制造，将该管段送至3处作控制及水力试验，然后送入中间库存4。在厂房5中将管段相互焊接。在厂房6中对其中作精加工(如加绝缘层及加铠装等)。
这工厂不仅适合生产单管道，而且特别适合于生产所谓的管道缆，其中有若干分别的管道集成一束，形成7处的复合件。
在8处，将管道7(由若干螺旋拧缠的管道形成)通过用于将管道绕在轴盘9上的装置。轴盘9安装在轴盘架10上。该轴盘架10放在向栈桥12继续延伸的滑道11上。
船13建造时设有垂直通过船尾的开口14，将船后退，使栈桥12插入船尾开口14。在船13上设滑道15，沿该船尾开口的两侧伸展。关于这点参看图6，该图显示栈桥及船的部分剖视图。明显可见船13的吃水较深，因而滑道15低于栈桥12上的滑道11。轴盘架10也在图6所示，假定轴盘架在滑道上前进，达到栈桥的一个位置上，图1中则轴盘架还未到达栈桥上。在这点上应注意到，如有需要，可将带卷绕导管的轴盘，滑向一侧存放，同时将管道绕在一个新轴盘上。
在图2中船13退向栈桥12。船13如上述，有为一垂直开通的裂口的船尾开口，参见图5。船尾开口14向前的长度以实际需要为定。原则上，船尾开口必须有适当的长度，容纳与轴盘架10长度对应的栈桥长度，以利于转移，但是船尾开口14可稍延长，例如，如果要求在轴盘朝向船首的一侧，从轴盘上放下管道作敷设，也就是从轴盘的下方放管道。这在图17中有简单示意。作这类敷设时，显然不能使用在前方扩大的尾部开口，而需有一个分别的竖井。
在图2中仅示尾部开口14中左侧的滑道15，但显然在尾部开口右舷侧也有相应的滑道15，见图5，滑道15向前下方倾斜，如图所示。在图3中，船13向后退，栈桥12在其尾部开口14中。在图3中轴盘架10仍在栈桥上。
在图4中，带轴盘的轴盘架已转移到船上。这是通过将轴盘架10带轴盘9向外滑到栈桥12上而实现，然后将船13减载，将其后体升高，承受轴盘架10及轴盘9的重量，于是将带轴盘的轴盘架10停放在船只的滑道15上。轴盘架10可在滑道15上滑到要求的位置上，在图示例子中约在船体的中央，如图5所示。然后用适当方式将轴盘架在船上固定。
用以转移带轴盘和缠绕的管道的轴盘架的方法，在图7-12中有较详细的示意，下文中将参照上述附图及图6说明。在图7及8中，显示最后卷绕阶段中的轴盘9。如上述，轴盘9用轴盘架10支持。栈桥从码头上伸出。栈桥设轴盘架10用的滑道11。
在图9及10中，船13向码头后退，如上所述，栈桥12插入船尾开口14中。将带轴盘9的轴盘架10滑到栈桥12上，状况如图6所示。现在便可将船减载，浮起后体，船上的滑道15便将和轴盘架10配合承载。轴盘架10可在船上的滑道15上进一步向前滑，达到其最终位置上，如图11及12所示。然后用适当的方法，将轴盘架10紧固，船便准备出发。
如上文所述，轴盘架和轴盘有其本身的发明价值。轴盘9如图13所示，每一端有一个大圆轨结构20，放在轴盘架10的弧形支座21中，在图示的实施例中两者间有辊子22。轴盘架为焊接钢板的箱形结构。
在支座21里的辊子22上的支承，在图14及15中有较详细的显示。每一辊子22用设在支座21上的两个轴承座23及24支承，其方式图未示出。轴盘9的圆腹板20靠在辊子上。显然不用辊子还可以用其他支承器件，例如用滑动轴承。在船13上安放侧支承辊子25。辊子25在侧向上保护轴盘9。
图18为施放坡道26的透视图，专为用于上面揭示的船舶而设计，但显然很容易改装后用在别的船上。施放坡道26作成可移动的组件，主要有支座27，由桁架结构组成的坡道主体28，并有坡道28的支撑件29。
施放坡道28底部在30处用枢轴安装在箱形梁31上，旋转轴30在坡道28的支撑平面垂直方向上伸展，因此坡道可按双箭头A方向摆动，箱形梁31通过坚固的枢轴32，可在轴承套33，34中摆动。由枢轴32形成的旋转轴为水平方向，和旋转轴线30垂直。坡道28于是可按双箭头B的方向转动。
每一轴承套33，34设螺母件(未示出)，分别和螺杆35及36配合。每一螺杆35，36用适当的电机37，38驱动。在支座27的前方设有相应的轴承套39，40，支撑件29用坚固的轴销41，42安装。每一轴承套有一个未示的螺母件，和螺杆43及44配合，分别由电机45，46驱动。
支撑件29用轴销41，42安装在轴承套39，40中，支撑件29向上伸，支撑相连的倾斜坡道28。在支撑件39的最上部是一个弯曲的滑道47。滑道的圆弧中心是坡道28的旋转轴销30。坡道28用适当的滑履48支持，在滑道47上滑动(图19)。滑道47用若干铰链板49(参看图20)在支撑件29顶部铰接。
滑道47上安装螺杆驱动装置50(图21)。该螺杆驱动装置50主要有两个螺杆52，53，用电机51带动，各和一个安装在坡道28上的螺母件54，55配合。螺杆52，53用电机51通过适当的万向接头56，57驱动。螺杆52，53的自由端在固定于滑道47上的适当转承架58，59中旋转。
整个坡道装置26可以分别移动，例如借助于吊车，或将支座27在适当的基础上滑动。坡道28及其支撑件29，可利用螺杆35，36，43，44将其沿支座27移动。假如全部螺杆同向驱动，便可将坡道28带支撑件作为一体移动，而不改变坡道28及支撑件29之间的任何角度。操纵一对螺杆35，36或43，44，或用不同速度、或向相反方向操纵两对螺杆，便可改变坡道28的斜度。
坡道28可用螺杆驱动装置50，按双箭头A所示的方向上转动。这种转动有利于使坡道28，即坡道上设置的将由轴盘放出或收回的导管拉紧或调节的装置(未示)，根据轴盘上的导管的位置作调节。
最好可以按双箭头B所示调节坡道28，以调节另外的参数，尤其是海的深度。对坡道28的斜度调节后，有需要时，可将坡道固定，以释放螺杆驱动装置上的压力。固定时可用已知的适当装置进行，例如可用坚固的机械锁件，甚至可暂时将轴承套和支承件焊接。
为防止扭曲，将分别的轴承套33，34及39，40互相分别用桁架件60及70连接。
在坡道28的顶部，在其弧形部分上安装一个辊子轨道61，并设图中未示的辊子，辊子的旋转轴线在坡道28的支承平面中，即与箱形梁31旋转轴32形成的轴线平行。此外，辊子轨道有侧向支持的辊子，与坡道垂直。图22显示通过辊子轨道61的区域的剖视图，有支承辊62和放出导管(未示出)的侧向支承辊63，64。
如上所述，可在坡道28上设置必要的作拉紧和调节的装置。这装置为熟悉本行业者所熟知，故不作说明。
权利要求
1.一种生产导管或电缆并将其在水下敷设的方法，包括生产所需长度的导管或电缆，向轴盘上卷绕，将轴盘运输，并将轴盘装载到船上，当船只行进时，将导管或电缆从轴盘上施放，其特征在于向轴盘(9)上的卷绕，是当轴盘安装在岸上的轴盘架(10)上时进行，将上面卷绕导管的轴盘，在需要的时候，通过将轴盘架(10)，向栈桥(12)之类上面滑送而向船(13)上输送，栈桥(12)的水平面和有正确压载的船只(13)有搭接的位置配合，达到一个位置，使轴盘架(10)通过轴盘架(10)和支承装置(15)之间相对垂直移动，将轴盘架(10)由船只(13)承载，如有需要，将靠在支承装置(15)上的轴盘架(10)滑到船的所需位置并在那儿固定。
2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于轴盘架(10)和施放坡道(26)在船上共同滑动。
3.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于上述的相对垂直移动是通过减轻船只(13)的压载而实现的。
4.如权利要求1，2或3中所述的方法，其特征在于用滑道(15)，作为轴盘架在船上的转换位置和支承架在船上的所需位置之间的支承装置。
5.如权利要求4中所述的方法，其特征在于滑道(15)向船上的轴盘架的所需位置向下倾斜。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于船(13)的后体，有从船尾开始的与栈桥(12)的宽度相适应的一个垂直开口(14)。
7.一种用于敷设海底导管的船舶，导管卷绕在船上的一个轴盘上，船前进时将该导管从轴盘上放出，其特征在于在船(13)的后体中，有一个从船尾开始的垂直开口(14)，一条滑道(15)沿开口(14)的纵侧向设置，该滑道(15)向前延伸到轴盘(9)在船上定位的区域内。
8.如权利要求7中所述的船舶，其特征在于滑轨(15)向轴盘(9)在船上的位置下斜。
9.一个生产管道的岸上基地，其中导管绕在轴盘架支持的轴盘上，其特征在于有用于轴盘架(10)的滑道(11)的栈桥(12)之类，在栈桥的伸出的方向上延伸，该栈桥的宽度适合于船(13)的垂直尾部开口(14)，船用于接受带绕有导管的轴盘的轴盘架。
10.如权利要求9中所述的岸上基地，其特征在于滑道(11)向栈桥方向倾斜。
11.一种有旋转轴盘的轴盘架，轴盘用于卷绕管道，以备以后从该轴盘上放出在海底敷设，其特征在于轴盘(9)的两侧各有一个大圆轨(20)，支靠在轴盘架的弧形支座(21)中，并有适当的轴承装置(22)的中间装置。
12.一种用于将管道或电缆在轴盘上放出或卷绕的坡道，包括有一个坡道(28)，其底部绕水平轴(32)旋转，而上部由旋转支撑件(29)支撑，其特征在于有一个支座(27)，和支座(27)上的轴承套(33，34;39，40)的轨道，将轴承套沿该轨道移动的轴承套驱动装置(37，35，38，36;45，43，46，44)，坡道(28)的底部在跨接件(31)上围绕与坡道(28)的管道或电缆的支承表面垂直的轴(30)旋转，跨接件(31)绕两相对轴承套(33，34)之间的水平轴(32)旋转，轴承套(33，34)可在该滑道上滑动，支撑件(29)的最底部绕另两轴承套(39，42)间的水平轴(41，42)旋转，由于支撑件(29)设有弧形滑道(47)，其圆弧中心在坡道的该旋转轴(30)中，坡道的该转轴(30)和坡道(28)的支承平面垂直，该坡道(28)通过适当的滑履(48)，靠在该滑道(47)上，有驱动装置(50)将坡道(28)沿设在坡道(28)及滑道(47)之间的滑道上推送。
13.如权利要求12中所述的坡道组件，其特征在于将坡道(28)沿滑道推送的驱动装置(50)设计为螺杆驱动装置。
14.如权利要求12或13中所述的坡道组件，其特征在于将轴承套驱动装置设计为螺杆驱动装置。
15.如权利要求12-14中任何一项所述的坡道组件，其特征在于将滑道(47)用铰链板(49)在支撑件(29)上安装。
全文摘要
本发明与管道或电缆的生产及水下敷设方法有关，包括生产适当长度的管道或电缆，将其绕在轴盘上，这时轴盘安装在岸上的轴盘架中。在需要时将卷绕管道的轴盘，通过轴盘架在栈桥上的滑行而送到船上，栈桥有水平面和有正确压载的船舶搭接配合，可通过轴盘架和船上的支承装置间的垂直运动而由船只承载轴盘架。然后需要时轴盘架在支承装置上滑到船上所需位置并固定。本发明还揭示了执行这种方法的船舶。并有新颖的从轴盘上卷绕或施放管道的坡道组件。
文档编号F16L1/20GK1030972SQ88104718
公开日1989年2月8日 申请日期1988年7月26日 优先权日1987年7月27日
发明者拉格纳·博尼斯, 比扬·金登姆, 哈里·艾伯特森 申请人:克瓦纳尔海底工程承建公司