专利名称：用于海上设施的管道配置结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于海上设施、例如海上风轮机或石油钻塔的管道配置结构。本发
明的管道配置结构优选适合于保持一个或多根缆。更特别地讲，本发明涉及这样一种管道配 置结构，所述管道配置结构对设置在管道配置结构中的缆、管等提供改善的保护。而且，本发 明涉及一种包括这种管道配置结构的海上设施以及一种将缆安装在海上设施上的方法。
背景技术：
海上设施例如海上风轮机和石油钻塔通常需要在其上安装缆例如电缆和/或管。 缆可用于向和/或从该设施供送电能，或者用于向和/或从该设施传送电信号，且管例如可 用于将油从该设施输送走。特别地，缆可借助于所谓的J型管安装在海上设施上。J型管是 具有J形即具有设置在管的端部附近的弯曲部分的管。J型管可以以使它大致顺着海上设 施的塔结构的方式安装在海上设施上，且使弯曲部分设置在海床处或海床附近。因此，设置 在J型管中的缆将在大致顺着海床的方向上从J型管露出，因此容易将缆埋入海床中，以防 止它们受到过往的船只例如拖网渔船等引起的磨损和损坏。 然而，难以确保J型管的弯曲部分定位在海床处或海床附近，这是因为非常难以 预测水面与海床之间的准确距离。这其中的原因有安装在海床中的结构可在结构周围产生 冲刷坑。是否产生了这种冲刷坑以及可能的冲刷坑的尺寸是不可预测的，且尺寸甚至可随 时间变化。因此，即使水面与海床之间的准确距离已事先被测量，但在测量时刻与安装J型 管和/或将缆安装在J型管中的时刻之间该距离可能已经发生了变化。因此，即使小心谨 慎，也存在使从J型管的弯曲部分显露出的缆从J型管自由地悬垂。这可能会损坏缆，其中 的原因有缆可相对于J型管的端部移动，以及J型管的端部和海床之间的相应产生的距离 而使得相当大部分的缆不可埋入海床中。这是非常不利的。 而且，如上所述，将缆安装在J型管中通常需要利用潜水员。这是困难的、危险的、 麻烦的和昂贵的。 之前已经有人试图解决上述至少一些问题。因此，EP1616377公开了一种用于缆 和导管的保护装置。该保护装置可安装在J型管的端部处，且它包括多个管元件，每个管元 件通过将两个管半体接合在一起形成。管区段接合到彼此，以便以这种方式形成用于容纳 缆或导管的管，使得它们能够相对彼此枢转。这使得容纳在管中的缆或导管可弯曲，最大弯 曲半径由两个相邻的管区段之间允许的枢转运动限定和限制。而且，在EP1616377中公开 的J型管可包括伸縮功能，所述伸縮功能使得J型管的长度可被调节以确保J型管的弯曲 部分设置在海床处。 在EP1616377中公开的伸縮装置机械上相当复杂，因此制造起来相当昂贵。而且， 存在伸縮功能例如由于腐蚀或由于进入管的部分中的沉积物或沙而卡住失效的危险。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于海上设施的管道配置结构，所述管道配置结构制造和操作简单。 本发明的另一目的是提供一种用于海上设施的管道配置结构，所述管道配置结构能够可靠地操作。 本发明的又一 目的是提供一种用于海上设施的管道配置结构，与现有技术的管道配置结构相比，所述管道配置结构为设置在管道配置结构中的缆提供了改善的保护。
本发明的还一目的是提供一种海上设施，例如海上风轮机，其与现有技术的海上设施相比，为安装在海上设施上的缆提供了改善的保护。 本发明的另一目的是提供一种以这种方式将缆安装在海上设施上的方法，使得沉积物和沙在安装过程中不会导入环绕着缆的管道配置结构中。 本发明的还一目的是提供一种以这种方式将缆安装在海上设施上的方法，使得与现有技术的方法相比降低了潜水员的使用。 根据本发明的第一方面，上述和其他目的通过提供一种用于海上设施的管道配置
结构完成，所述管道配置结构包括-具有弯曲部分的第一管段；-第二管段，所述第二管段是大致刚性的；-接头部分，所述接头部分将第二管段与第一管段的弯曲部分互连起来，从而，可使所述管段相对彼此枢转。 海上设施优选是海上风轮机，但它也可以是石油钻塔或其他合适类型的海上设施。这将在下面进行进一步的描述。 在这种情况下，术语"管道配置结构"应被解释为是指，一种包括一个或多个管或管段的配置结构。管道配置结构优选适于保持应连接到海上设施的缆、线和/或管等。
根据本发明的管道配置结构包括借助于接头部分互连的两个管段。因此，两个管段允许相对彼此枢转。第一管段包括弯曲部分，因此可有利地是上述的J型管或形成J型管的一部分。第二管段是大致刚性的，即它能够保持其形状，因此能够保护设置在管道配置结构内的缆或其他物件。 当管道配置结构安装在海上设施上时，第一管段优选以使它沿着由海上设施限定的纵向延伸的方式安装在海上设施上，且使弯曲部分设置在海床处或海床附近。在管道配置结构保持缆的情况下，缆从海上设施的位于水面之上的一部分经由接头部分延伸经过第一管段和第二管段。在第一管段被理想定位的情况下，即在弯曲部分紧邻海床设置的情况下，假如第二管段是大致直的，则基本上第二管段的整个长度可沿着海床设置，且在与接头部分相反设置的端部处从第二管段露出的缆可容易地埋入海床中，以提供保护。另一方面，在第一管段的弯曲部分远离海床设置的情况下，例如由于存在冲刷坑，则第二管段允许借助于接头部分相对于第一管段枢转。相应地，重力将第二管段向下拉动，直到它的一部分抵靠海床，可能情况下直到抵靠位于冲刷坑内的海床部分。因此，否则会在第一管段的端部与海床之间自由悬垂的缆的一部分由刚性的第二管段保护。因此，缆在不需要复杂的机械结构的情况下得到了保护。 而且，当使用根据本发明的第一方面的管道配置结构时，不再需要第一管段的弯曲部分邻接海床设置。相应地，不需要知道到海床的准确距离，且不必调节第一管段的弯曲部分的位置。这使得第一管段可预先安装在海上设施上，即它可在海上设施安装在其期望工作的海上位置之前安装在海上设施上。这减轻了海上需要进行的工作，且因为这比在岸上进行相应的工作要困难得多且昂贵得多，从而，安装海上设施所涉及的费用可得到明显降低。而且，不必提供复杂的机械配置结构例如伸縮装置来确保第一管段的弯曲部分的正确定位。这降低了制造费用，且避免了由于这种定位装置的卡住所引起的管道配置结构的故障。最后，潜水员的使用需要得到降低，从而明显降低了安装费用。 管道配置结构还可包括柔性管，所述柔性管连接到第二管段的一个端部处，所述
端部与连接到接头部分的端部相反地设置。因此，为从第二管段露出的缆或类似物提供了
更进一步的保护。然而，柔性管使得缆或类似物的该部分可弯曲，且这在缆或类似物要导入
到管道配置结构中时是有利的。柔性管可有利地连同缆或类似物埋入海床中。 接头部分可包括二维铰链，即，仅能够绕着单一枢转轴线枢转的铰链。根据本实施
例，第一管段和第二管段之间的相对的枢转运动限于绕着所述枢转轴线的运动。枢转轴线
优选大致水平设置，以使得第二管段如上所述地科由于重力而运动。 作为一种替代方式，接头部分可包括球形接头。在这种情况下，第一管段和第二管段允许以更自由的方式、例如在垂直方向上以及水平方向上相对彼此移动。这具有的优点是，在使用海船的情况下将缆安装在管道配置结构中的过程中，海船相对于第一管段的弯曲部分的方向的准确位置不是严格的。因此，海船可在考虑到其他方面、例如风向、风速和流向等情况下进行定位。 作为另一替代方式，接头部分可包括柔性管件。根据该实施例，第一管段和第二管段还允许相对彼此相对自由地移动。 可选地，接头部分可以是或包括其他任何合适的接头或铰链，只要第一管段和第二管段允许相对彼此枢转即可。 如上所述，第一管段可优选是J型管或形成J型管的一部分。可选地，第一管段可以是设有弯曲部分的其他任何合适类型的管或形成该管的一部分。 管道配置结构还可包括设置在管段的内部中的至少一根缆。所述缆中的至少一根缆可以是电力电缆，例如用于向海上设施供电或将在海上风轮机中产生的电能输送到岸上电网。 可选地或附加地，管道配置结构可包括一个或多个线和/或一个或多个管，例如
用于将油从石油钻塔传送到岸上工厂或用于将流体例如液压流体输送到海上设施。 第二管段可以在由第一管段的弯曲部限定的平面上实质上是非弯曲的。根据该实
施例，第二管段在由第一管段的弯曲部限定的平面上限定出大致直的线。 然而，第二管段可在其他平面上是弯曲的，例如在与由第一管段的弯曲部限定的
平面大致垂直的平面上。 根据本发明的第二方面，上述和其他目的通过提供这样一种海上设施实现，所述海上设施包括安装在海床处的塔结构和根据本发明的第一方面的管道配置结构，所述管道配置结构的至少一部分安装在塔结构上。 海上设施可有利地是风轮机。可选地，海上设施可以是其他任何合适类型的海上设施，例如石油钻塔。 根据本发明的第三方面，上述和其他目的通过提供一种将缆安装在海上设施上的方法实现，所述方法包括以下步骤
6
-提供管道配置结构，所述管道配置结构包括具有弯曲部分的第一管段、大致刚
性的第二管段、将第一管段与第二管段互连起来的接头部分、以及连接到第二管段的一个
端部处的柔性管，所述端部与连接到接头部分的端部相反地设置，所述管道配置结构的至
少一部分安装海上设施上；以及-经由柔性管将缆插入管道配置结构中， 其中，插入缆的步骤在由海床限定的水平面之上执行。 应当指出，本领域技术人员很容易理解，结合本发明的第一方面描述的任何特征也可与本发明的第二和第三方面组合，结合本发明的第二方面描述的任何特征也可与本发明的第一和第三方面组合，结合本发明的第三方面描述的任何特征也可与本发明的第一和第二方面组合。 根据本发明的第三方面，缆利用实质上根据本发明的第一方面的管道配置结构安装在海上设施上。管道配置结构的至少一部分、优选第一管段的至少一部分安装在海上设施上，例如如上所述。 缆经由柔性管插入管道配置结构中，且柔性管的柔性使得管的进入开口可被操纵到所需位置。因此，进入开口可设置在由海床限定的水平面之上的水平面上，因此，插入缆的步骤在由海床限定的水平面之上执行。如果缆在海床处或海床附近的水平面上插入管道配置结构中，则存在沙和/或沉积物随缆导入管道配置结构中的危险。这是非常不利的，因为它会阻止缆在管道配置结构中滑动，以及因为它可损坏缆和/或管道配置结构。因此，优点在于，插入缆的步骤在由海床限定的水平面之上进行。 优选地，插入缆的步骤在由水面限定的水平面之上进行。因此，进一步避免了明显高于海床的水中包含的沉积物或异物随缆导入管道配置结构中。还避免了海水在插入缆的过程中导入管道配置结构中。最终，缆可在完全不需要使用潜水员的情况下插入管道配置结构中。 所述方法还可包括将柔性管定位在漂浮设施上或漂浮设施附近的步骤，且插入缆
的步骤可从漂浮设施上进行。缆以及安装缆的职员优选位于漂浮设施上。漂浮设施可以是
海船，例如适于将缆从岸上位置运送到海上设施的位置处的舟艇或驳船。 插入缆的步骤可包括以下步骤-将引拉线导入管道配置结构中；以及-借助于引拉线将缆拉入管道配置结构中。 本方法还可包括将柔性管埋入海床中的步骤。根据本实施例，当插入缆的步骤已经完成时，柔性管优选下降到沿着海床的位置。当柔性管已下降到该位置时，它可连同缆埋入到海床中。 可选地或附加地，所述方法还可包括以下步骤-将第一管段安装在海上设施上；以及-枢转接头部分，直到第二管段的至少一部分接触海床。 因此，缆得到保护，即使冲刷坑已形成在海上设施的根基处。这已经在上面进行了描述。
下面，参看附图更详细地描述本发明，附图包括
图1是在插入缆之前的根据本发明的一个实施例的管道配置结构的示意图； 图2是在插入缆的过程中的图1的管道配置结构的示意图； 图3是在插入缆之后的图1和2的管道配置结构的示意图；以及 图4示出了根据本发明的一个实施例的管道配置结构在具有冲刷坑的海上设施
处的使用。
具体实施例方式
图1是根据本发明的一个实施例的管道配置结构1的示意图。管道配置结构1包括成J型管的形式、即具有弯曲部分3的第一管段2 ;大致刚性的第二管段4 ;以及柔性管
5。第一管段2和第二管段4经由接头部分6连接，从而第一管段2和第二管段4允许相对彼此枢转。这将在下面进行进一步解释。 第一管段2安装在用于海上设施、例如海上风轮机的塔结构7上。第一管段2安装成使它延伸到水面8的水平面之上，且安装成使弯曲部分3设置在海床9附近。
在图1中，柔性管5被巻绕起来。因此，这意味着，缆还未插入管道配置结构1中。
图2示出了图1的管道配置结构1。然而，在图2中，柔性管5已被展开，且柔性管5的端部定位在漂浮船只10、例如舟艇或驳船上。还可以看出，接头部分6已相对于图1所示的状态被枢转，从而，第二管段4已被向着海床9稍微降低。 缆(未示出)可经由柔性管5从船只10插入管道配置结构1中。如上所述，这可有利地通过将引拉线导入管道配置结构1中、然后经由引拉线将缆拉入管道配置结构1中进行。 有利的是，柔性管5的端部定位在船只10上，这是因为以上述方式可相对容易地从船只10插入缆，而不必借助于潜水员和/或可远程操作的操作工具(ROV)从海床处的位置将缆导入管道配置结构l中。这还显著地降低了安装成本。而且，在水面8之上导入缆可防止沙、沉积物、海水等随缆进入到管道配置结构1中。这已经在上面进行了描述。
图3示出了图l和2的管道配置结构1。在图3中，缆11已导入管道配置结构1中，且船只已从该地点移除。接头部分6已被进一步枢转，且第二管段4此时沿着海床9躺放。如上所述，柔性管5以及缆11已被埋入到海床9中，以保护缆11。
图4示出了与图1-3中所示的类似的管道配置结构l，因此，类似的部件以相同的附图标记表示。因此，在此将不再提供对各个部件的详细描述。图4的管道配置结构1被示为处于这种状态下柔性管5已被埋入海床9中，即处于与图3所示的对应的状态下。
在图4中，第一管段2借助于承载结构12加装到海上设施的塔结构7上。缆11和管道配置结构1已经以大致如在上面参看图1-3描述的方式安装。然而，在图4中，冲刷坑13形成在塔结构7附近的区域。因此，在第一管段2的弯曲部分3与海床9之间具有间隙。因此，如上面参看图2和3所述，当接头部分6枢转以降低第二管段4时，枢转运动一直持续到第二管段4的连接到柔性管5的端部14抵靠着海床9为止。从图4可清楚地看出，冲刷坑13具有的作用是，端部14是抵靠在海床9上的第二管段4的唯一部分。然而，第二管段4保护缆11的设置在第二管段4内的部分，否则所述部分就会自由悬垂和暴露。而且，确保缆11连同柔性管5从缆11从第二管段4显露的点处埋入海床9中。接头部分6确保端部14抵靠在海底9上，即使冲刷坑7非常深或延伸到远离塔结构7的位置处。这是非常有利的，因为对缆11提供了高度的保护，而不需要复杂的机械结构。
权利要求
一种用于海上设施的管道配置结构(1)，所述管道配置结构(1)包括-具有弯曲部分(3)的第一管段(2)；-第二管段(4)，所述第二管段(4)是大致刚性的；-接头部分(6)，所述接头部分(6)将第二管段(4)与第一管段(2)的弯曲部分(3)互连起来，从而，可使所述管段(2，4)相对彼此枢转。
2. 如权利要求l所述的管道配置结构(l)，其特征在于，它还包括柔性管(5)，所述柔性 管(5)连接到第二管段(4)的一个端部处，所述端部与连接到接头部分(6)的端部相反地 设置。
3. 如权利要求1或2所述的管道配置结构(l)，其特征在于，接头部分(6)包括两维铰 链。
4. 如权利要求1或2所述的管道配置结构(l)，其特征在于，接头部分(6)包括球形接头。
5. 如权利要求1或2所述的管道配置结构(l)，其特征在于，接头部分(6)包括柔性管件。
6. 如前面权利要求中任一所述的管道配置结构(l)，其特征在于，第一管段(2)是J型 管或形成J型管的一部分。
7. 如前面权利要求中任一所述的管道配置结构(l)，其特征在于，它还包括设置在管 段(2，4)的内部中的至少一根缆(11)。
8. 如权利要求7所述的管道配置结构(l)，其特征在于，所述缆(11)中的至少一根是 电力电缆。
9. 如前面权利要求中任一所述的管道配置结构(l)，其特征在于，第二管段(4)在由第 一管段(2)的弯曲部限定的平面上实质上是非弯曲的。
10. —种海上设施，包括安装在海床(9)处的塔结构(7)和根据前面权利要求中任一 所述的管道配置结构(l)，所述管道配置结构(1)的至少一部分安装在塔结构(7)上。
11. 如权利要求10所述的海上设施，其特征在于，所述海上设施是风轮机。
12. —种将缆(11)安装在海上设施上的方法，所述方法包括以下步骤 -提供管道配置结构(l)，所述管道配置结构(1)包括具有弯曲部分(3)的第一管段(2)、大致刚性的第二管段(4)、将第一管段(2)与第二管段(4)互连起来的接头部分(6)、 以及连接到第二管段(4)的一个端部处的柔性管(5)，所述端部与连接到接头部分(6)的端 部相反地设置，所述管道配置结构(1)的至少一部分安装海上设施上；以及 -经由柔性管(5)将缆(11)插入管道配置结构(1)中， 其中，插入缆(11)的步骤在由海床(9)限定的水平面之上执行。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，插入缆(11)的步骤在由水面(8)限定的 水平面之上执行。
14. 如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，它还包括将柔性管(5)定位在漂浮 设施上或漂浮设施附近的步骤，其中，插入缆(11)的步骤从漂浮设施上执行。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述漂浮设施是海船(10)。
16. 如权利要求12-15中任一所述的方法，其特征在于，插入缆(11)的步骤包括以下步骤-将引拉线导入管道配置结构(1)中；以及 -借助于引拉线将缆(11)拉入管道配置结构(1)中。
17. 如权利要求12-16中任一所述的方法，其特征在于，它还包括将柔性管(5)埋入海 床(9)中的步骤。
18. 如权利要求12-17中任一所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤 -将第一管段(2)安装在海上设施上；以及-枢转接头部分(6)，直到第二管段(4)的至少一部分接触海床(9)。
全文摘要
一种用于海上设施例如风轮机的管道配置结构(1)，包括具有弯曲部分(3)的第一管段(2)，例如J型管；大致刚性的第二管段(4)；以及接头部分(6)、例如铰链，其将第二管段(4)和第一管段(2)的弯曲部分(3)互连起来。接头部分(6)可使管段(2，4)相对彼此枢转。当冲刷坑(13)出现在海上设施处时，缆(11)可安全、容易地安装在管道配置结构(1)中，而不需使用或仅很少使用潜水员，即使J型管的开口由于冲刷坑(13)定位在远离海床(9)的位置处。而且，公开了一种包括这种管道配置结构(1)的海上设施和一种将缆(11)安装在海上设施上的方法。根据本方法，缆(11)在由海床(9)限定的水平面之上、优选在水面(8)之上被插入管道配置结构(1)中。
文档编号H02G9/06GK101715622SQ200780053318
公开日2010年5月26日 申请日期2007年6月11日 优先权日2007年6月11日
发明者A·瑟-延森 申请人:维斯塔斯风力系统集团公司