[發明專利]用于細長物件的支撐設備

有效

• 申請號: 201380028570.5
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN104334949A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 約翰·彼得·施瓦茨;謝蒂爾·霍耶爾
• 申請（專利權）人: 康斯伯格石油與天然氣科技有限公司
• 主分類號: F16L1/18
• 分類號: F16L1/18;F16L1/20
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李靜

技術領域

本發明涉及用于控制并且懸置細長物件的裝置和方法，如在所附權利要求的前序部分中所具體說明的。本發明在從在海洋中的船只放置如剛性管、柔性管、立管、流體管線、輸油管、臍帶纜(umbilical)、纖維繩或線纜的這類細長物件方面具有特殊用途。

背景技術

在鋪設操作期間，例如，由產品增加的重量以及在材料張力方面的相應的增加引起在增加的水深度處安裝流體管線所帶來的新挑戰。這將影響毀壞產品的風險、影響在操作期間安全處理并且也影響產品的成本和管鋪設操作的成本。具體地，增加的水深使總體升級現有操作參數和設備成為必要。由于更高的穩定性要求，實例是圍繞流體管線增加擠壓力、增加張緊器(tensioner)的數量、更高的豎直鋪設系統(VLS)塔和更寬的船。

用于在海床上鋪設柔性管、線纜等的方法和設備是眾所周知的。例如，WO?03/004915(Stockstill)和US?5?346?333(Maloberti等人)兩者均描述了常規的VLS。在傳統的VLS中，為了控制鋪設過程，柔性管通過張緊器保持，該張緊器經常是一系列的并且具有同步動作。然而，這類常規的VLS使從深水流體管線處理高負載成為必要，該深水流體管線涉及需要大量的張緊器，該大量張緊器使總系統尤其大、笨重并且需要高成本與高要求的持續維護。

該領域的技術狀態也包括WO?2012/044179?Al(Haugen等人)，其描述了通過使用可旋轉的圓柱形主體將細長物件從漂流船供給進入水體的裝置。元件的環鏈(endless?chain，循環鏈)圍繞圓柱形主體纏繞很多次，并且元件配置為用于支撐細長物件。纏繞圈數必須根據比如負載、可獲得的空間、成本等需求調整。在典型鋪設操作中，圈數多于2，優選地，在2至5圈之間，例如3.75圈。這個解決方案通過利用眾所周知的絞盤效應減輕來自細長物件的大部分負載而顯著地減少了需要張緊器的量。但是，它遇到的缺點是：專用引導器件位于在用于在纏繞期間沿徑向方向引導主要平行安置的細長物件的圓柱形主體下方。對于VLS，這個額外的安置使系統稍微復雜、需要維護并且成本高。

此外，以上提及的公開內容均未公開用于處理流體管線/細長物件的端部終端支撐件(ETS)的解決方案，該解決方案能夠使得順利鋪設操作而無需人工干涉。

本申請人已經設計和具體化了本發明以克服現有技術的缺點并且以獲得進一步的優點。

本發明使用了眾所周知的絞盤效應，當柔性線圍繞圓柱體(系船柱、絞機或絞盤)纏繞時，該絞盤效應涉及用于抵消負載力所需的保持力。因為摩擦力和張力的相互作用，在圍繞絞盤纏繞的線上的張力在絞盤的任一側上可以不同。施加在一側的小保持力能夠在另一側帶動更大的負載力。這是絞盤型裝置操作的原理。

保持力與負載力相關的公式在大部分情況下能夠近似計算為：

T₁＝T₀e^μφ

在此，T₁和T₀分別代表出去的張力和進入的張力，μ是在比如卷筒表面和柔性管的接觸實體之間的摩擦系數，并且φ是以弧度測量的接觸角度或繩的所有轉動掃過的總角度。即，如果柔性管或繩圍繞卷筒執行3.75圈，則φ是3.75·2π＝7.5π。針對在本文中公開的特殊應用，μ的典型值處于從0.1至0.3的范圍中。因此，圍繞卷筒纏繞3.75圈的柔性管在張力或負載力方面經受增加近似大約10至1200倍的進入的張力或保持力。

發明內容

在主權利要求中闡述并特征化了本發明，同時從屬權利要求描述了本發明的其他特性。

因此，提供了用于在漂流船和位于在船只以下的水體之間傳輸細長物件的絞盤卷筒，其中，絞盤卷筒包括用于圍繞主體的軸向軸線纏繞細長物件的可旋轉圓柱形主體，所述主體包括用于間接支撐細長物件的至少一部分的圓柱形接觸表面。絞盤卷筒進一步包括環鏈，該環鏈在相對于主體的軸向軸線的螺旋方向上至少部分地圍繞圓柱形主體纏繞，纏繞的鏈作為在圓柱形接觸表面和預期的細長物件之間的中間層；以及鏈轉移引導件，該鏈轉移引導件橫跨圓柱形主體的軸向長度而延伸，該圓柱形主體用于在圓柱形主體的第一軸向端部區域中的鏈離開區域與第二軸向端部區域的鏈進入區域之間引導環鏈，第二軸向端部區域位于在圓柱形主體的相對的軸向端部。

表述“環鏈”在下文中被限定為以首尾相連環連接的鏈。

優選地，在使用中，環鏈分別以非零進入角度和非零離開角度進入并且離開圓柱形主體，進入角度和離開角度限定為相對于圓柱形主體的總旋轉方向的角度。這些角度可以彼此相同或彼此接近相同。