专利名称：用于向船只输送烃类的旋转塔系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于向船只输送烃类的旋转塔系统，包括一从船只的底部延伸到其甲板的输送结构，该结构在其底部与多个立管和用于锚定船只的锚链联接，在其上端与位于船只甲板上的可旋转联接装置联接，该结构包括相对于船只独立安装并借助于一中间联接单元相互联接的底部和上部旋转体。
以前公知的上述类型的旋转塔系统包括一形成连续刚性圆筒体的旋转塔或转动架，该旋转塔或转动架基本上跨船只的全部深度或高度延伸，即基本上从船只的底部延伸到甲板。众所周知将这些旋转塔系统设置在船只的外侧，例如船头或船尾，或者设置在船只内部。在已知系统中该连续刚性旋转塔从一底部链台和一底部轴承系统向上延伸到一具有流体输送旋转体装置的上部轴承系统。该旋转塔形成一相对较重的结构，需要强力起重机来安装，旋转塔的刚度要求与底部和上部轴承系统严格对准，这会增加制造和安装中的成本。
本发明的目的是提供一种旋转塔系统，该旋转塔系统被分成尺寸和重量都减小的较小的结构部件，并使高预制装配程度成为可能，同时还减小了与轴承装置对准的要求。
为实现上述目的，提供一种前言所述类型的旋转塔系统，根据本发明，该系统的特征在于，底部旋转体在其中心区域借助于一铰接轴承联接而联接到联接单元的下端，该铰接轴承联接允许发生角偏移并能够吸收径向和/或轴向力。
在一有利实施例中，上部旋转体也在其中心区域借助于一铰接轴承联接件联接到联接单元的上端，该铰接轴承联接件允许发生角偏移，还能够吸收径向和/或轴向力。
系统的联接单元可适当地是一为立管和用于控制电缆(控制管缆)的导引管提供空间的中空柱。
通过以所述方式分开旋转塔系统，获得了许多优点。
首先，旋转塔的高度/尺寸减小了，因而安装的起重重量和起重高度减小了。该方案还提供了高度预制装配的可能性，和由造船厂自己的起重机吊运的可能性，而不必叫起重船。
其次，由于中间柱可吸收在操作过程中当载荷状态和温度条件发生变化时可能产生的对准倾斜，对于上下轴承装置对准的要求降低了。
另外，立管可在旋转体中向下处端部连接，并可通过在旋转体中设置安全或截止阀来提高系统的安全性。该旋转体允许导引管有一大角度来端部连接立管。当在水深较浅的区域中使用刚性立管时，这是非常适合的。
下面参照附图结合示例性实施例对本发明作进一步描述，其中
图1和2分别表示一船只的侧视图和平面图，其中根据本发明的一旋转塔系统设置在船只的外侧；图3以竖直于船只纵轴线的一剖面表示图1-2中旋转塔系统的示意性竖直剖面图；图4表示一与图3相似的视图，但其中该系统安装在船只内部；图5表示一互相联接底部旋转体和联接立柱的结构的实施例的剖面图；图6表示图3和4中旋转塔系统底部的放大剖视图；图7表示图3和4中系统上部的放大视图；图8表示本发明旋转塔系统一附加实施例的示意性竖直剖视图；图9表示图8中系统上部的一略微放大的视图；图10表示图8中系统底部的一略微放大的视图；图11表示本发明系统中底部支承结构一部分的示意性透视图，以及将支承结构连接到船体上的剪切板。
附图中，不同实施例中对应的部件和元件用相似的参考数字表示(可能加一撇号)。
图1和2分别示出船只1的侧视图和平面图，其中根据本发明的一转动架或旋转塔系统2设置在船只的外侧，在图示情况下具体地位于船只前端右舷侧。该系统建造用于从一海底储层借助于海中立管将烃类(油或气)输送到位于船甲板上的旋转联接装置(旋转体)，然后从旋转联接装置输送到船上的储罐。该系统包括一从船1底部3向上延伸到其甲板4的输送结构，该输送结构被分成一底部旋转塔或旋转体5和一旋转盘6形式的上部旋转体，该底部旋转体与该上部旋转体借助于一中间联接单元7旋转地固定地相互联接。在其底部，底部旋转体5联接到一所谓的链台8上，该链台8上紧固有多个用于锚定船只的锚链9。
图3示出图1-2中旋转塔系统的放大侧视图，其中以竖直于船只1纵轴线的一剖面竖直剖视出该系统。
如图所示，底部旋转体5和旋转盘6分别单独安装在相应的环形支承结构10和11中，这些环形支承结构10和11分别通过各竖直和水平剪切板13和14及15和16刚性联接到船侧12。竖直剪切板13将来自锚定系统和立管的竖直力从底部旋转体5和支承结构10传递到船侧12。剪切板适当地设置成与船1有一较长的联接，以便尽可能多地将载荷分配到已经设置在船内部的载荷吸收结构。水平剪切板14将支承结构10联接到船体上，从而传递来自旋转体的水平力。与用于旋转盘6的支承结构11联接的竖直和水平剪切板15、16以相应的方式工作。
底部旋转体5以常规方式通过一由图3中轴承17表示的一径向轴承和一轴向轴承支承和安装在支承结构10中。如结合图7进一步描述的，上部旋转体或旋转盘6通过一轴承18安装在支承结构11中，并携带一管系统19形式的输送系统和一旋转体单元20。
通过链台8和旋转体5携带有多个用于拉入各海中立管22的导引管21，还有用于拉入相应的控制管缆24的一个或多个导引管23。立管22终止于旋转体5中，可能还配设有在旋转体中的截流阀(未示出)。
所示实施例中位于底部旋转体5和旋转盘6之间的联接单元7由一中空柱构成，该中空柱用于容纳并保护立管和用于控制管缆的导引管免受周围环境的影响。因而，通过该柱，携带着导引管和/或从旋转体5中的终止的立管22向上升到在旋转盘6上的管系统19的立管25及用于控制管缆24的导引管26。立管通过弯曲部27被携带到柱7中，而控制管缆24被直接拉入导引管26中，以便不需要联接件而被连续向上携带到其终止的甲板4。导引管26在其底端形成有一喇叭口，以利于控制管缆的拉入。
在柱7的底端分别通过铰接轴承联接件30、31与旋转体5和旋转盘6联接，如结合图5-7进一步说明的，该铰接轴承联接件30、31允许发生角偏移并吸收径向及可能的轴向力。其中一个铰接轴承联接件，最好是最上面一个，可被设置成只吸收径向力。
另外，还设有分别在柱7与旋转体5和旋转盘6之间进行旋转固定联接的装置。附图中未示出的这些装置的每个例如可包括一支架，该支架安装在柱的上和下端并作用于或与一安装在旋转体顶部和旋转盘底侧的保持元件适当地配合。
图4以与图3对应的视图示出本发明的旋转塔系统，但其中该系统安装在船1内部，更具体地是安装在在船的底部3和甲板4之间延伸的贯穿空间(月形开口)32中。所示的系统实施例对应于图3中的实施例，因此进一步的描述是多余的。要注意的只是，该图还示出一架设经过盘34和35到达一未示出的绞盘车的线33，该绞盘车在将立管拉入旋转体5中时使用。
图5中以剖视图示出用于在底部旋转体5和联接柱7之间进行联接的结构的实施例。如图所示，柱7在其底部末端是一锥形件38，该锥形件38变成通过一径向轴承40联接到旋转体5上的圆筒形管件39。轴承是静止的，并适当地由一弹性体材料制造，该弹性体材料易于吸收柱7与旋转体5之间相对的轴向运动和角偏移。一细长结构件41，在所示情况下是一细管，与柱7的轴线同轴放置，并与管件39同心，使得该管件以适当的间隙环绕结构件或管41。该间隙的作用是提高柱与旋转体之间联接的灵活性。
细管41从一设置在旋转体5中的底座42向上延伸到位于锥形件38上方一定距离处的设置在柱7中的一水平支承结构43。这里，旋转体中的该底座由旋转体的底部构成，但也可以设置在旋转体中的一更高的高度。结构件41的作用主要是在旋转体5与柱7之间提供一种轴向的刚性联接，该联接吸收了向上和向下的力，但同时是柔性的，允许上述的运动和偏移。
所示实施例中的径向轴承40安装在一轴承箱44中，该轴承箱44适当地固定在旋转体中，更具体地是固定在其上部顶板或盖板45中，管件39与轴承箱旋转地固定联接。该旋转固定联接是这样提供的，管件39的底端沿圆周设有轴向齿46，该轴向齿46与在轴承箱底部从一管件环绕孔向内伸出的互补齿47啮合。所示的结构代表了将旋转运动从旋转体5传递到柱7和旋转盘6的几种可能方法中的一种。在传递旋转运动的同时，还允许在齿之间有相对竖直运动。
如将要理解的，用于传递旋转运动的该方案代表了前述柱支架和安装在旋转体顶部的相配合的保持元件这种结构的一个替换方案。
轴承40和旋转装置46、47这种结构的作用是在旋转体与柱之间形成一简单联接，其中这种结构可作为系统联接单元的一部分安装在柱上。该方案的另一优点在于，有利地具有密配合以减少径向运动的轴承40，将能够在车间中安装在柱上，而不是在外部船坞中。
图3和4中所示，图6中还以放大视图示意性示出的旋转体5与柱7之间的互相联接的结构，代表了一种比图5中所示更简单，且抗弯刚度也略大的联接。同样在该实施例中，柱7在其底端具有一锥形件38，但该件在这里变成一细结构件50，该细结构件50是在旋转体5中向下延伸的管的形式，底端由旋转体中的一底座支承，更具体地由其底部结构51支承。在其上端与柱7形成刚性联接的管50，可在柱中向上延伸，并在上端以与图5中实施例对应的方式紧固到立柱中的一横向基座上。
为了对管50进行径向固位，将其上端安装在一径向轴承52中，该径向轴承52配装在旋转体5的盖板45中。该轴承同样适当地由例如弹性体材料制造，该材料易于使柱相对于旋转体的盖板产生角度变化，但可吸收柱7与旋转体5之间的剪切力。同样在该实施例中，细管50还传递旋转体与柱之间的张力和压缩力。
图7示出图3和4中的旋转塔系统的上部，即柱7上部的剖视图，及其与承载管系统19和旋转体单元20的旋转盘6的相互联接。
如图所示，柱在其上端具有一变成锥形柱件54的锥形过渡件53。该柱件54安装在一径向轴承55中，该径向轴承55与旋转盘6中的中心孔56成一直线装配。轴承55可适当地以对应于轴承40和52的方式由弹性体材料或橡胶制成。该轴承可以与图5中轴承箱44相似的方式装入一轴承箱(未示出)中，然后将轴承箱紧固到旋转盘6的底侧。该轴承箱可以对应于轴承箱44的方式设置，使其吸收径向力和旋转力，但不吸收轴向力。
轴承结构的作用是将径向力从柱传递到旋转盘，但同时允许在柱7与旋转盘6之间有小的角偏移和小的轴向移动。轴承54放置在与轴承18相同的高度在这里是一优点，轴承18用于将旋转盘安装在支承结构11上，这样轴承18中的力矩显著减小。这对于能够使用简单的滚珠轴承是很重要的。该联接的作用同样是在带有相关设备的柱部件7与带有管系统19和装到旋转盘部件上的旋转体单元20的旋转盘部件6之间形成简单的组合联接。在与底部旋转体5组装之前，将柱部件运输到相关造船厂或船坞之前将径向轴承55装配到枢轴54上是相当有利的。该结构的另一个作用是能够在旋转盘及其支承结构装配后，通过调节角度方向和轴向位置而调节柱的上部安装。
如图所示，立管25已经从柱7穿过旋转盘6被携带上来，并联接到位于旋转盘上侧的截止阀57上。管系统19以常规方式在截止阀57与旋转体单元20上相对于旋转盘静止的部分之间形成适当的联接。
图8-10中示意性示出本发明系统的一可替换实施例。该实施例中，旋转盘6’固定地联接到柱7’的上端。图3中所示位于柱7上部与旋转盘6之间的轴承31已经由直接放置在支承结构11’上的轴承31’代替。因而省略了图3中作为组合的轴向和径向轴承的轴承18。轴承31’是一径向轴承。支承结构11’现在变得更轻了，因为它将只将径向力从柱7’传递到船只1。轴承31’还变得比轴承30轻。当要安装到旋转盘6’上的设备重量较小时，该方案特别有利。
柱7’在其底端安装在一吸收轴向和径向力的柔性、弹性体基的轴承58中。该轴承包括一对分别设置在柱7’端部上和旋转体5’中的相对的、部分球形的表面59、60，及一中间橡胶零件(未示出)。在该轴承的中心装有一吸收向上力的杆61。在柱底端与旋转体之间设有多个保持支架62，用于将扭矩从旋转体5’向上传递到柱7’和可旋转联接装置(旋转体单元)20’。
在图8的实施例中，立管22联接到通过旋转体5’携带的刚性立管延伸部63上，立管延伸部联接到装在柱7’外部的立管部分64上。该立管部分从紧固到柱上端的悬挂支架65悬垂，并联接到管件66上，该管件66与旋转体单元20’中的相关管路联接。
如将理解的，该实施例产生了比图3中实施例更简单的装配。
图11分别示出图8中示意性示出的一部分支承结构10’以及用于吸收竖直和水平力的剪切板13’、14’结构的透视图。该实施例中设有一随支承结构10’的外缘的弧形板67，从而在支承结构与剪切板之间形成力传递联接。弧形板在安装到船1的船体上之前与支承结构装配在一起，因而该联接可快速装配。如所建议的，设有一对倾斜支杆68，该支杆68对于减小对船体与剪切联接件13’、14’之间的联接的力矩作用作出了相当大的贡献。
如上所述，柱与旋转体和旋转盘的联接可通过多种不同方式完成。上述方案仅构成如何获得最佳联接特性的例子，即柱的轴向支承的轴向刚度，径向联接中的轴向柔度，从而可进行轴向相对移动，径向平面中的径向刚度，以及在拉力和压力下平面外的旋转自由度。
权利要求
1.一种用于向船只输送烃类的旋转塔系统，包括一从船只(1)的底部延伸到其甲板(4)的输送结构，该结构在其底部与多个立管(22)和用于锚定船只(1)的锚链(9)联接，在其上端与位于船只(1)甲板上的可旋转联接装置(20)联接，该结构包括相对于船只(1)独立安装并借助于一中间联接单元(7)相互联接的底部和上部旋转体(5，6)，其特征在于，该底部旋转体(5)在其中心区域借助于一铰接轴承联接件(31)联接到联接单元(7)的底端，该铰接轴承联接件(31)允许发生角偏移，还能够吸收径向和/或轴向力。
2.根据权利要求1所述的旋转塔系统，其特征在于，上部旋转体(6)也在其中心区域借助于一铰接轴承联接件(31)联接到联接单元(7)的上端，该铰接轴承联接件(31)允许发生角偏移，还能够吸收径向和/或轴向力。
3.根据权利要求1或2所述的旋转塔系统，其特征在于，联接单元(7)是一为立管(25)和用于控制管缆(24)的导引管(26)提供空间的中空柱。
4.根据权利要求3所述的旋转塔系统，其特征在于，柱(7)在其底端具有一变成一圆筒形管件(39)的过渡部分(38)，该管件(39)借助于一静止轴承(40)联接到该底部旋转体(5)上，该管件(39)以一间隙环绕一细长结构件(41)，该细长结构件(41)在其底端由旋转体(5)中的一底座(42)支承，在其上端由柱(7)中的一支承结构(43)支承。
5.根据权利要求4所述的旋转塔系统，其特征在于，该轴承(40)装在一固定在旋转体(5)中的轴承箱(44)中，该管件(39)被旋转地固定地联接到该轴承箱(44)上。
6.根据权利要求5所述的旋转塔系统，其特征在于，该旋转固定联接是这样设置的，管件(39)的底端形成有多个轴向齿(46)，该多个轴向齿(46)与设置在轴承箱(44)中的互补齿(47)啮合。
7.根据权利要求3所述的旋转塔系统，其特征在于，柱(7)在其底端具有一变成一细结构件(50)的过渡部分(38)，该细结构件(50)具有一由底部旋转体(5)中的一底座(51)支承的底端，并具有一通过一径向轴承(52)支承在旋转体(5)中的上端。
8.根据权利要求4-7之一所述的旋转塔系统，其特征在于，静止轴承(40，相应的52)由弹性体材料制造。
9.根据权利要求3-8之一所述的旋转塔系统，其特征在于，立柱(7)在其上端变成一柱(54)，该柱(54)安装在一对中地装在上部旋转体(6)中的径向轴承(55)中。
10.根据权利要求9所述的旋转塔系统，其特征在于，上部旋转体(6)安装在轴承装置(18)中，该轴承装置(18)设置在与用于柱的上部柱(54)的轴承(55)相同的高度。
11.根据权利要求1所述的旋转塔系统，其特征在于，该联接单元是一柱，该柱在其上端与上部旋转体刚性联接，在其下端借助于一吸收径向和轴向力的柔性轴承而旋转固定地联接到底部旋转体上。
12.根据前述权利要求中的一项所述的旋转塔系统，其特征在于，它设置在船只(1)的外侧，用于上部和底部旋转体(5，相应的6)的轴承装置(17，18)设置在支承结构(10，相应的11)中，该支承结构(10，相应的11)借助于各竖直和水平剪切板(13，14，相应的15，16)而刚性联接到船只侧部(12)。
全文摘要
一种用于向船只输送烃类的旋转塔系统,包括一从船只(1)的底部(3)延伸到其甲板(4)的输送结构,该结构在其底部与多个立管(22)和用于锚定船只(1)的锚链(9)联接,在其上端与位于船只(1)甲板上的可旋转联接装置(20)联接。该结构包括相对于船只(1)独立安装并借助于一中间联接单元(7)相互联接的底部和上部旋转体(5,相应的6)。该底部(5),可能还有上部旋转体(6),在其中心区域借助于一铰接轴承联接件(30,相应的31)联接到联接单元(7)的相邻端,该铰接轴承联接件允许角偏移,还能够吸收径向和/或轴向力。
文档编号B63B35/44GK1423606SQ00818352
公开日2003年6月11日 申请日期2000年1月13日 优先权日2000年1月13日
发明者西格蒙德·阿斯克斯塔德 申请人:斯塔特石油公开有限公司