混合万向节支撑结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种浮动结构，该浮动结构包括船体(hull)和用于支撑、提升或降低延伸物体(elongate objects)的作业结构，所述作业结构包括具有用于接纳所提升物体的开口的升降平台，该升降平台支撑在船体上并连接到可移动的力部件。
[0002]从专利申请US6213686可知道这样一种结构，该专利申请公开了一种管路铺设船(pipe-lay vessel)，该管路铺设船具有J-铺设塔、支撑桅杆的工作平台以及沿所述桅杆的大体竖直装配位置放置管路段的架设器(erector)。所述工作平台能够通过四个竖直布置的液压缸相对于船体移动，以调整桅杆和架设器(erector)相对于铺设在海底的管线的角度。
[0003]专利申请US 2010/0119307以申请人的名义公开了一种安装在外万向架和内万向架的J铺设塔，每个万向架通过一对枢轴支撑，以围绕两个互相垂直的轴转动。
[0004]专利申请EP 2201280公开了一种具有工作平台和管夹支撑的管路铺设船，所述工作平台由竖直布置的液压缸支撑，所述管夹支撑设置有球形弹性支撑。
[0005]为在几千米深的海底的水中进行各种操作，例如维护或者装配以及拆卸电潜水泵、海底碳氢化合物处理设备或者其它的海底设备，重的、延伸(elongate)的结构(如管线或者沉箱)需要平稳地支撑在工作船上。近来发展的无需使用钻机的干预系统(rigless intervent1n systems)重量更轻，结构简化，从而提供了更具有成本效益的干预(intervent1n)，而不使用具有相对复杂的钻孔和在钻机上工作的船。
[0006]本发明的目的在于提供一种作业结构，该作业结构适合于在离岸状态下的无需使用钻机的干预(rigless intervent1n)，该作业结构能够在不同的海况下稳定支撑伸长结构(elongate structure)。本发明的另一目的在于提供一种适合于为所支撑的物体提供可靠的静态和动态定位的作业结构。
【发明内容】
[0007]根据本发明的浮动结构的补偿器组件包括补偿器平台，该补偿器平台围绕至少一个枢转轴线可旋转地支撑在船体上，所述补偿器平台包括用于接收被接提升物体的开口，升降平台通过至少一个弹性支撑支撑在所述补偿器平台上，力部件在一侧连接到所述船体，并且在另一侧连接到所述补偿器平台，以在所述补偿器平台绕轴线枢转时，将驱动力或阻尼力传输至所述补偿器平台。
[0008]当所述浮动结构进行摆动和俯仰运动(roll and pitch movements)时，例如低于10度的角度偏移，优选为低于5度，所述弹性支撑补偿工作平台的较小的动态偏移，同时所述补偿器平台保持不动。对于较大的偏移，例如偏转达到20度，除所述弹性支撑提供的补偿外，所述补偿器平台相对于所述船体绕枢转轴线作枢转运动。所述补偿器平台的这些动态运动可通过力部件减弱。通过所述力部件积极驱动所述补偿器平台使得所述补偿器平台静止也是可能的，也可在平的海的状态下，例如调整被提升的延伸物体的角度，该角度可能在管路铺设操作中需要。
[0009]根据本发明，所述作业结构可以与所述浮动结构上的桅杆和吊车配合，并且能够支撑要被提升的物体相对于升降平台移动。可选择地，所述升降平台可设置有夹持机构以与要被提升的结构配合，例如海底管线的凸缘。
[0010]所述力部件驱动所述补偿器平台的力的阈值可以设置的相对高，这样在通常情况下，当所述力部件保持所述补偿器平台在静止的中间位置时，只有所述弹性支撑工作。只有在较大的偏移时，所述力部件允许所述补偿器平台相对于船体的甲板绕枢转轴线运动。
[0011]在一个实施例中，所述补偿器平台通过至少一个弧形轨道支撑在船体上，所述弧形轨道可通过沿所述甲板的摆动而相对于所述船体移动。通过设置所述弧形轨道，可实现紧凑结构，在该紧凑结构中可免除竖直设置的力部件的需要。
[0012]在优选的实施例中，所述的作业结构包括用于锁止所述补偿器平台绕摆动轴线相对于所述船体的位置的锁止机构。所述锁止机构可锁止例如在备用或存储情况下的所述补偿器平台的位置。所述锁止机构可包括如船体上的销或者摩擦制动器，所述销或所述摩擦制动器在驱动器的驱动下可移动，以与所述补偿器平台机械配合。可选择地，或另外，在力部件通过一个或多个液压缸形成的情况下，所述锁止机构可操作以阻止液压流体进入缸体或从缸体流出。
[0013]在一个实施例中，补偿器组件包括设置在所述船体上的至少两个间隔开的滚轮部件，所述补偿器组件的所述弧形轨道的相对的端部与所述滚轮部件配合。所述滚轮部件可通过承载能力大的负重轮形成，例如100kN或更多，所述滚轮部件可允许所述补偿器平台沿所述滚轮摆动。优选地，两个间隔开的所述弧形轨道中的每个通过至少两个所述滚轮部件支撑在所述船体上，以稳定定位所述补偿器平台。所述滚轮部件中的每个可包括有一组至少两个滚轮。
[0014]为补偿较小的偏移，围绕所述升降平台的开口设置至少三个弹性支撑组件。所述弹性支撑可为由弹性的弹性材料和金属加固盘体制成的组合支撑。所述弹性支撑优选大致为圆柱形状。所述弹性支撑的中心线以他们指向半径大约为2.2m的相同的中心的方式定位在大约45度角处。在这种方式中，弹性支撑的设置所起的作用是半径为2.2m的球形支撑(spherical bearing)。该这种设置的旋转产生作用在所述弹性支座(elastomericbearings)上的剪切力。在所述剪切力的方向，这些层压的弹性支撑是非常灵活的，通过这种球形支撑设置可获得较大的角度，如5度或更多的旋转角度。
[0015]所述力部件包括至少两个大体水平设置的液压缸，所述液压缸在所述补偿器平台上的驱动凸缘处与一端配合。简单的锁止机构包括可与所述驱动凸缘配合的可移动的销。
[0016]每个所述液压缸包括活塞，在所述活塞的每一侧，在缸筒中延伸有活塞杆，旁路管道通过减压阀连接所述缸筒的每一侧。由于所述缸筒中所述活塞每一侧的内部容积是相等的，当流体通过减压阀从所述缸筒的一侧移至另一侧时，可用简单的方式获取阻尼效应。所述阻尼效应可通过所述减压阀的打开或关闭来进行调整，其中所述缸筒通过关闭所述阀锁闭。
[0017]根据本发明，所述作业结构可在所述浮动结构的所述船体上的船井上方使用，也可在船头或在船尾或以悬臂的方式伸出于所述船体的一侧使用。所述作业结构不仅可用来操纵例如延伸物体的降低和提升而且能够用于延伸物体的支撑，所述延伸物体可由例如钢悬链线立管形成(Steel Catenary Risers(SCRs))或者冷水进水管等。延伸物体的支撑无疑地可理解为包括该物体的悬挂(暂时或非暂时)。
【附图说明】
[0018]根据本发明的浮动结构的一种实施例(不限于本实施例)将会参考附图进行详细描述。
[0019]在图中:
[0020]图1为根据本发明的包括作业结构的浮动结构的纵向侧视图；
[0021]图2和图3分别为包括设置于船井上方的作业结构和包括设置在悬臂的侧位置的作业结构的浮动结构的横截面图。
[0022]图4为不具有竖直的桅杆或塔的浮动结构的纵向示意图；
[0023]图5为根据本发明的作业结构的详细的立体图；
[0024]图6为图5中的作业结构的俯视图；
[0025]图7为图6和图7中的作业结构的液压缸的布置示意图；
[0026]图8为作业结构的可替换的实施方式的示意图，补偿器平台从枢转支撑悬置。
【具体实施方式】
[0027]图1显示了浮动结构1，例如修井船(work-over vessel)或者具有船体3并设置有作业结构4的管路铺设船2。作业结构4包括开口，延伸物体穿过该开口，如从海底6向上延伸的管线5。管线的上端7支撑在作业结构4上，例如，管线的上端7通过扩大的法兰支撑在作业结构4上。可选择地，所述作业结构可设置有与管线5接合的夹持机构8。竖直的桅杆或塔10上的管线段11用于连接管线5并且随后管线5下降至海底，在所述的竖直的桅杆或塔10上管线段11通过吊车12或通过装载机臂装载。塔10可设置有能够沿该塔10上升和下降的支撑装置13。在可替代的实施例中，塔10被省略，仅设置有用于从海底提升延伸物体的吊车12，如图4中所示。
[0028]图2显示了作业结构4放置于船体3的中间位置的实施方式，在甲板上的圆形柱体或者船井14竖直延伸穿过船体3。图3显示了一种实施方式，在该实施方式中，在船体3的侧面9的悬臂位置上作业结构4设置在船体3的外侧。
[0029]图4显示了一种实施方式，该实施方式中没有设置竖立和连接管线段的塔10，但在该实施方式中，作业结构4在沉箱16上设计为无需使用钻机的干预(riglessintervent1n)，沉箱16包含有如电潜水泵，沉箱16连接到设备模块17上，设备模块17通过吊车12从海底升起，并且在开口 18之上，被支撑在所述作业结构上。
[0030]图1-4中所示的作业结构4通过弹性支撑装置和转动支