专利名称:海洋结构物拖运和下水用的铰接式驳船的制作方法
本发明涉及一种运输和/或下水重型结构的驳船，所说的重型结构比如象近海石油钻井平台导管架，本发明特别是关于一种铰接式驳船和增加这种驳船承载和下水能力的方法。
近海石油钻井平台的导管架是长大的管状格构架，导管架从海底延伸至平台甲板，内装有导管，其上装有若干甲板模块。导管架在岸上预先制好后，装到一条下水驳船上，装运是让导管架沿岸上的滑道滑行到驳船甲板上的滑道而实现的。
下水驳船一般是一种平底平甲板驳船，它有一个很大的而且畅通的甲板面，用于承载导管架。用支撑材把导管架暂时焊接固定到驳船上，然后运送到安装现场。下水驳船上装有可使导管架滑入水中的倾斜机构。在安装现场，切断支撑材，用千斤顶顶导管架，使其沿滑道滑行，直到其重心恰好位于倾斜机构上，这时导管架就可从倾斜机构上滑入水中。
下水驳船必须精心设计成能承受由导管架的重量引起的巨大负荷，下水应力以及驳船航行中所受的力。为了增加下水驳船的载重量，以使其能装运更重的结构，就必须对驳船进行永久性的改造。这种改造可以是增加永久性的舷旁突出台，进行甲板结构加强，以及增加驳船长度。这些附加结构的安装和拆卸既耗费劳力和时间，又非常昂贵。
本发明的一个目的是通过快速而且廉价地联接和拆开一条或多条驳船而提供一种可变载重量的驳船。
本发明的第二个目的是提供一种铰接式驳船，它能够用于大型结构物的运输和下水，在这些结构运输和下水过程中产生的剪切力可通过铰链从一条驳船传递到另一条驳船，但产生的弯曲力矩不能传递。
本发明的第三个目的是考虑结构物的重心与驳船的相对位置，用重力下水方法把大型的能漂浮的结构物从驳船上卸下。
本发明的另一个目的是提供一种驳船和一种下水机构，能够承受下水过程中产生的巨大的力。
根据本发明的最佳实施例，一个拖运用和下水用驳船组是由首尾相连并铰接在一起的一条主驳船和一条副驳船组成。每一驳船均有大体平坦的甲板，其上装有纵向的滑道。一支承件用铰链联接到副驳船的不与主驳船联接的另一端区，该支承件与滑道布置在同一直线上。驳船组上还装有千斤顶装置，用它来使长大的结构物相对于驳船组移动，以进行下水;在下水过程中该驳船组的两驳船相对于其铰链联接装置转动。
图1是根据本发明建造的一条下水驳船的简略平面图，其局部剖开。
图2是图1所示下水驳船的侧视图。
图3是一局部侧视图，表示根据本发明把两艘驳船连接在一起时的情形。
图4是一放大的侧视图，表示本发明的铰链装置。
图5是沿图4中5-5线的剖视图。
图6是另一种铰接式驳船的简略平面图。
图7是图6所示的驳船的侧视图。
图8是部分省去的侧视图，表示图6中两艘驳船之间铰接在一起时的情形。
图9是局部省去的详图，表示主驳船和副驳船之间的铰链连接结构。
图10是沿图9中10-10线剖切的剖视图，其中部分省去。
图11是沿图6中11-11线剖切的剖视图，其中部分省去。
图12是摇臂的侧视图。
图13是沿图12中13-13线剖切的剖视图，其中有部分省去。
图14是表示导管架放在驳船上拖运时导管架和驳船之间相对位置的侧视图。
图15是表示在导管架被千斤顶顶动一段距离后导管架和驳船之间相对位置的侧视图，其中有部分省去。
图16是表示导管架开始滑离滑道时导管架和驳船之间相对位置的侧视图，其中有部分省去。
图17是表示导管架沿摇臂滑动时导管架和驳船之间相对位置的侧视图，其中部分省去。
图18是表示导管架已完成下水并水平浮在水上时的侧视图，其中部分省去。图19是表示导管架处于直立位置的侧视图，其中部分省去。
下面来看各附图，其中相同或相似的部分都采用同一标号。图1中表示的下水驳船10用于钻井平台的导管架之类预制构件(图中未画出)的运输和下水。
下水驳船10由两个串联联接的部分组成，即一条副驳船12和一条主驳船11，驳船12的船头与驳船11的船尾联接在一起(联接后还能拆开)，其联接方式将在后面叙述。
主驳船11是一条普通的平底、平甲板驳船，上面原有的倾斜机构(即所谓摇臂)已拆除，摇臂一般安装在驳船的一个端部，用它将导管架倾斜后从甲板13滑入水中。现在在主驳船11的一端固定安装一段下水滑道14以代替原来的摇臂。
副驳船12上装有一对摇臂15和16，这对摇臂装在驳船12的甲板17远离主驳船11的端部，也就是装在驳船12的尾部。
下水驳船10上装有一对滑道18和19，这两条滑道装在甲板13、17上，沿甲板的长度方向纵向延伸。滑道18、19上设有使导管架滑上和滑出驳船的装置。摇臂15、16分别与滑道18、19在纵方向对齐。
如图3所示，副驳船12船首的上端部分叠置在主驳船11船尾的下端部分之上。增设的下水滑道14的长度比原来摇臂的长度短，因此它不会碰到或超出主驳船11的尾部，从而副驳船12的船头可自由地沿一弧线转动，而不会碰到主驳船。
主驳船11和副驳船12在它们的联接端相互可联接，也可拆开;联接是通过沿联接端横向间隔一定距离设置的一系列铰链实现的。
每一铰链30由几组支架板组成，在本文中叫做垫板孔眼组件31和32。垫板孔眼组件31联接到主驳船11的联接端上，并嵌入两垫板孔眼组件32之间，组件32联接到副驳船12的联接端上。如图4和图5清楚所示，每一垫板孔眼组件31、32是由三块在纵向和垂直方向延伸的支架板33组成，这三块支架板在横向间隔一定距离，并通过一厚壁管套34相互联接，管套34穿过每一支架板33上的通孔46。管套34可利用焊接分别与垫板孔眼组件31或32的每一块支架板33联接。每一铰链30的三个管套34都可端对端地在轴向对齐。支架板33最好分别联接在驳船11、12的底部36和37上，并垂直向上延伸，沿支架板的长度方向，在其边缘的每一边都进行连续垂直焊接，当驳船相互联接时支架板的外端与对面的驳船有一定间隔。垫板孔眼组件31和32各自的支架板33的最外端覆盖一块弧形面板38或39，面板38或39把支架板33相互联接起来。每一铰链31和32横向最外端的支架板33最好与各自驳船的舱壁板35对齐，并焊接在一起，从而可增强它们与各自驳船11和12的联接。
驳船11和12通过插入通孔46中的铰链销子43相互联接起来，使它们之间可以随着水的波动而相对转动，水的波动可用熟知的浮力控制法来减弱。可以预见，允许驳船之间作这样的旋转运动，虽然不可能完全取消摇臂，但可以大大地减小摇臂的尺寸。
每一铰链30有一液压传动装置40，它包括缸体41和与活塞(图中未表示出)整体连接的活塞杆42，活塞可滑动地装入缸体内。活塞杆42与一个铰链销子43纵向连接，铰链销子43可缩回到一个筒形壳体44内，筒形壳体44与邻近的一个管套34端对端地联接。活塞杆42可使铰链销子43往复运动，以便销子可轴向插入或从铰链30的垫板孔眼组件31和32各自的管套34中抽出，从而将驳船11和12相互联接起来或分开。液压传动装置40通过座板45固定联接到驳船12上;但传动装置40也可以固定在驳船11上。
使用本发明的下水驳船10由一条长约650英尺、宽约170英尺的主驳船11和与其相联接的一条长约350英尺、下水端的宽度约250英尺的副驳船12组成;驳船11和12的型深约为40英尺。联接装置包括八个横向间隔分布的铰链，每个铰链都包括有长约12英尺、厚2英寸的支架板，每个管套的外直径为18英寸，内直径为12.25英寸，长度为25英寸，可容纳外直径为12英寸的销子。静力计算表明，这样一个活动联接结构能承受约35，700千磅的剪切力，相当于在装载一个1，600英尺长，75，000吨重的导管架时形成的最大剪切力17，000千磅的两倍以上。这样尺寸的导管架至今尚未造出。驳船在装载75，000吨结构时最大吃水为19英尺。如果驳船11和12之间的联接是刚性的，静力计算表明，联接处的弯矩为9，500，000千磅·英尺，大约是普通驳船所能承受弯矩的两倍。然而，设置铰链30后，副驳船12就可以绕铰链销子43转动，而此时铰链处的弯矩为零。由此，本发明的结构增大了驳船的载重量，使得驳船能装载的导管架比原先驳船能装载的导管架大很多，且不需要对驳船进行加长改建和加固。本发明为驳船提供了可靠的联接和分离结构，当不需要进行大型导管架的运输和下水时，两条驳船可以拆开，作为单独的下水驳船使用。
安装在驳船上的本发明的铰链构件可以有各种长度，以便将不同的驳船联接起来，以获得较大或较小的总船长。
现在来看图6和图7，这两张图表示了另一种铰链式拖运和下水用驳船组100的最佳实施例，驳船组由主驳船102和副驳船104组成，通过铰链联接装置106把主驳船102的船尾与副驳船104的船首联接在一起。滑道108延伸在驳船102和驳船104的甲板之上;由于驳船102和驳船104是铰接在一起的，滑道108并不延伸过铰链联接装置106。滑道108还有两条升高导轨110，由升高导轨来支承将从铰链式驳船100上下水的结构物。摇臂112布置得与滑道108成一直线，摇臂是由枢轴联接到副驳船104的尾部。如图中所示，摇臂112的上表面与导轨110的顶面相平，以使结构物能沿滑道108自由滑动。在两根导轨110之间设有轨道114，轨道只延伸在驳船102和驳船104的部分长度范围内。轨道114支承千斤顶116，千斤顶可顶动结构物使其沿着导轨110移动，直到结构物开始靠其自重沿滑道108滑动为止，其情形后面还要介绍。
千斤顶116上还装有顶架118，顶架从轨道114伸到导轨110。顶架118是靠固定在轨道114上的前卡钳和后卡钳(图中未画出)沿轨道114移动的。这些卡钳交替地收紧和放松它们的在轨道114上的夹头，起动联接它们的一个液压缸，以交替地使它们在一起和分离开，从而使顶架118逐段地沿着轨道114移动。这些卡钳也是靠液压缸来动作的，因为顶动结构物使其在滑道108上移动需要很大的力。
轨道114仅延伸在驳船102和驳船104的部分长度范围内，不过可以在铰链联接装置106上面加装一段轨道(图中未画出)，以使这些轨道联接起来。此外，为了便于把大型结构装上铰链式驳船100，千斤顶可移到临近摇臂112处，并可顶移到主驳船102的首部。
下面来看图8、图9和图10，铰链120固定在驳船102和104的甲板和底面之间，铰链120是由若干个支架板122和124组成，它们分别固定联接到驳船102和驳船104上，可绕销126转动。如图中所示，支架板124固定在主驳船102的尾突出部128上，该突出部的上表面130与主驳船102的甲板成一定角度。对于副驳船104，由支架板124固定到其船首部132的下侧面上。与铰链销子43相似，销126由油缸134使之从支架板122和124中抽出或插入，从而把驳船102和驳船104按需要拆开或联接在一起。驳船102和驳船104之间的铰链联接装置106由数量众多的铰链组成，其总数大体为14个，这些铰链沿这些驳船的宽度方向间隔排列。
由于在驳船102和驳船104之间装设有铰链联接装置106，大型结构物装上驳船、运输和下水过程中产生的剪切刀可通过联接装置106传递;但钢结构装上驳船、运输和下水过程中产生的巨大的弯曲力矩不会通过联接装置传递。因此，铰接式驳船100就不需建造得能承受巨大的弯曲力矩，从而可减小驳船的深度和建造成本。例如，为装运长度约1，500英尺的平台支承导管架，主驳船102的长度范围大体为650英尺，副驳船104的长度范围大体为400英尺，两条驳船的深度大体约为40英尺。相反，如果使用一条其总长相当于驳船102和104的驳船来支持、运输和下水与上相同的导管架，则该驳船深度将达55英尺左右，远大于上述两驳船的深度，其原因在于在驳船的中部产生巨大的弯曲力矩。
下面来看图11，图中表示滑道108的导轨110的结构。导轨110下面由装在驳船102和104的甲板之上的支承构件136支持;支承构件136一般是一种与长导轨110成直角摆放的结构件，支承构件之间沿每一导轨110的中心间隔距离大体为45英尺到120英尺。导轨110的上表面138加工成光滑的，面上一般还涂一层聚四氟乙烯塑料或其它润滑材料，以便于结构物在滑道108上滑动。导轨110的上表面138两侧的台肩140使结构物始终搁在导轨110上，不会偏离。
下面看图12和图13，图中摇臂112是用枢轴联接到副驳船104的尾部。摇臂112可绕销子(图中未表示出)转动，销子穿过开孔142。采用这种枢轴联接方式可以使摇臂112在下水过程中至少自由地转动90°或其它所需角度。摇臂112的内部装有用来系拉和支承摇臂112的扶强材144，销开孔142穿过这些扶强材。如图所示，加强材144又由装在开孔142周围的板146加强，以进一步提高强度和耐久性。
下面来看图14、图15、图16、图17和图18，这些图表示了导管架148从铰接式驳船100上下水的过程。如图14所示，导管架148装上铰接式驳船100并固定好，导管架148的重心150在主驳船102之上，导管架的一部分向后伸到副驳船104之上。然后把导管架148和铰接驳船100拖到所需的地方，把固定在铰接驳船100上的导管架148松开，用千斤顶116把导管架顶着沿滑道108移动。要知道导管架148是用中空的管件制造的，对其中部份管件作密封处理以保持水密，但有选择地使部份管件不作密封处理，以使该导管架的浮力控制在一定范围内。而在导管架下水的过程中，使全部管件密封，以使浮力尽可能大。在有些情况下，把密封的某些管件逐步打开，使导管架逐渐移到预定的位置。
使导管架148向前顶的过程持续进行，直到导管架148由于重力的作用而开始滑离驳船100(参见图15)。在导管架148的重心150接近或移过铰链联接装置106的情况下导管架通常就开始滑离驳船。在导管架148沿导轨108滑动时，由于负荷传递到驳船104，副驳船104相对于主驳船102转动。如图16所示，在导管架下水过程中，特别是当导管架148的重心150通过铰链联接装置106时，副驳船104就部分甚至全部浸入水中。前面已提到，导管架148的浮力在下水过程中也起支承导管架148的作用。
下面来看图17，此时导管架148的重心150已移过摇臂112，使副驳船和摇臂转动，浮力进一步支承导管架148，一直到导管架脱开副驳船。就这样，对导管架148的支承逐渐地由驳船100转到了导管架自身的浮力，这个过程取决于导管架148滑离铰接式驳船100的速度。随着下水过程进展，副驳船104相对于主驳船102转动，而摇臂112相对于副驳船104转动(参见图17)。这一直持续到导管架148完成下水(见图18);在这之后铰接式驳船100重新浮在水面之上。此时导管架148一般侧浮在水面上，但正如前面所说，可以使导管架管结构的某些部分浸水，从而移动导管架的重心150，调整它的浮力，使导管架按要求固立在海底上(图19)。调整导管架148的浮力的过程不属于导管架下水过程的一部分，而铰接式驳船100仅与导管架的下水有关。在完成下水之后，铰接式驳船100拖回岸边;如果需要副驳船104可以在岸边与主副船102拆开。
可以设想，如果导管架148(或任何要拖运的结构物)远长于副驳船104和主驳船102的总长，就可以使用把驳船102和104联接在一起的类似方式向铰接式驳船100联接上更多的副驳船，使这些驳船的总长度足能装运所要拖运的结构物。在装上和拖运的过程中，所拖运的结构物(在本例中是导管架148)，对这些用铰链联接的驳船起一种加强作用，使各驳船排成一直线。
上面结合本发明具体实施例的附图对本申请的发明原理进行了介绍，应当看到在本发明原理范围内还可有许多具体的实施例。
权利要求
1.用作长大结构物拖运和下水用的铰接式驳船，它包括如下部分一条长的主驳船，其上有第一联接区和比较平坦的甲板；一条长的副驳船，其上有能与上述第一联接区相匹配的第二联接区和比较平坦的甲板；若干用来铰接上述第一，第二联接区的联接装置；一条固定在上述主、副驳船的甲板之上的纵向滑道；一组用铰链联接到上述副驳船的非联接区端上的支承件，此支承件在纵向与上述滑道成一直线；用来顶动上述长大结构物沿上述铰接式驳船移动的千斤顶装置，在移动过程中副驳船相对于主驳船转动，支承件相对于副驳船转动。
2.权项1提出的铰接式驳船，其中滑道至少由两条以上有光滑表面的导轨组成。
3.权项2提出的铰接式驳船，其中各导轨相互是平行的。
4.权项2提出的铰接式驳船，其中导轨仅延伸在主驳船和副驳船的部分甲板上。
5.权项4提出的铰接式驳船，其中支承件至少由两条与导轨纵向排成直线的摇臂组成。
6.权项5提出的铰接式驳船，其中摇臂相对于副驳船至少可以旋转60度。
7.权项5提出的铰接式驳船，其中导轨和部分摇臂高于主、副驳船的甲板。
8.权项7提出的铰接式驳船，其中千斤顶装置至少含有一条固定到主驳船上的轨道，用来顶动结构物沿着主驳船移动。
9.权项7提出的铰接式驳船，其中千斤顶装置至少含有一条固定到副驳船上的轨道，用来顶动结构物沿着副驳船移动。
10.权项8提出的铰接式驳船，其中联接装置由多个间隔一定距离的铰链组成，铰链把主驳船和副驳船联接起来，每个铰链上有一个可插入和抽出的销子。
11.权项9提出的铰接式驳船，其中联接装置由多个间隔一定距离的铰链组成，铰链把主驳船和副驳船联接起来，每个铰链上有一个可插入和抽出的销子。
12.长大结构物的拖运和下水方法，包括下列步骤把结构物装到长的铰接驳船上;驳船至少有一个支承件，它用铰链联接在驳船组的一个纵端区;把结构物支承在滑道上;滑道固定在铰接式驳船上，并从上述用铰链联接的支承件向前纵向延伸;把驳船和结构物拖运到预定地点;用千斤顶顶动钢结构物，使其相对于铰接式驳船移动;使结构物沿滑道滑向上述用铰链联接的支承件。
专利摘要
一可变载重量的浮动铰接式驳船组包括两条驳船，这两条驳船在它们的联接端处用铰链联接起来。用千斤顶顶动下水的长大结构物，使之沿装在两驳船上的滑道向着装有铰接支承件的一端滑动。在钢结构物从驳船上下水之前结构物最后是由该支承件支承的。在下水过程中，两驳船以及驳船组的支承件随着负荷的角度和位置变化而相对转动。
文档编号B63B35/34GK86100433SQ86100433
公开日1987年11月25日 申请日期1986年2月21日
发明者尼科·迪·伯尔, 斯塔夫德·约瑟夫·米纳德 申请人:默克德莫特国际公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan