從船舶敷設(shè)管道用的外部滑道組件和方法及管道敷設(shè)船舶的制作方法
【專利說明】從船舶敷設(shè)管道用的外部滑道組件和方法及管道敷設(shè)船舶
[0001]本申請是申請日為2011年1月12日、申請?zhí)枮?01180009592.8 (PCT/EP2011/050352)、發(fā)明名稱為“海底管道敷設(shè)”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于在海上敷設(shè)管道的船舶，以及涉及敷設(shè)管道的方法。本發(fā)明特別地、但是非排他性地涉及管道敷設(shè)路徑上的滑道設(shè)置，其中，沿著所述管道敷設(shè)路徑引導(dǎo)管道。
【背景技術(shù)】
[0003]當(dāng)在海上敷設(shè)管道時，通常使用兩種方法中的一種:“S型”敷設(shè)方法或“J型”敷設(shè)方法。所述兩種方法是根據(jù)敷設(shè)期間管道采用的大體形狀而命名的。在“S型”敷設(shè)中，管道以稍微傾斜于水平面或不傾斜于水平面的狀態(tài)離開船舶，在水中采取較陡的傾斜度，并且隨后在海床上恢復(fù)到基本上水平的設(shè)置。在“J型”敷設(shè)中，管道以陡的或豎向的傾斜度離開船舶，并且傾斜度穩(wěn)定地減小直到管道在海床上處于基本上水平的設(shè)置。因為對在深水中敷設(shè)管道的興趣增長，因此“J型”敷設(shè)變得更有吸引力，這是因為管道自然地采取遠(yuǎn)離海底的豎向的或近似豎向的定向。然而，“J型”敷設(shè)在淺水中不是優(yōu)選的，在淺水中，當(dāng)管道穿行到海底時，管道的自然路徑只能一直是以小角度傾斜，因此，“S型”敷設(shè)是有利的。
[0004]如果正在被敷設(shè)的管道能夠由船舶支承直到所述管道達(dá)到相對于水平面相對較陡的傾斜度，則能夠在深水中采用“S型”敷設(shè)。然而，這需要相當(dāng)可觀的支承長度，這是因為管道能夠承受的彎曲半徑是有限的，特別在大直徑管道的情況下。
[0005]用來提供“S型”敷設(shè)的船舶的一種方法包括提供具有雙龍骨的半潛式船舶。例如，US 4，257，718示出了這種裝置。用來提供“S型”敷設(shè)的船舶的另外一種方法包括提供例如在US 5，823，712中示出的單體式船舶。雙龍骨半潛式船舶的優(yōu)點是其能夠為管道敷設(shè)提供相對較不橫搖的環(huán)境，并且還能夠提供相對于船舶上中央管道敷設(shè)路徑的任一側(cè)的相當(dāng)大量的空間(也被本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知為“作業(yè)線”)。然而，與單體式船舶相比，這種船舶的附加寬度以及其相對較大的吃水是不利的。
[0006]當(dāng)敷設(shè)小直徑管道時，有時優(yōu)選的是，在卷軸上設(shè)置一長段預(yù)制管道，并且通過松開所述卷軸來敷設(shè)管道，但是特別對于大直徑管道，通常由各自通常為大約12m長的分離的管段來形成管道。在這種情況下需要將單獨的管段焊接為預(yù)制的管段(在此也稱作“經(jīng)連接的管部段”)，所述預(yù)制的管段例如包括兩個、三個或四個單獨的管段，并且隨后在敷設(shè)管道時將預(yù)制的管段焊接到管道的末端。相比于在敷設(shè)管道時將每一個單獨的管段順序地焊接到管道的末端所應(yīng)用的程序，這種程序能夠使敷設(shè)速度提高。因此，需要船舶容納焊接站和用于準(zhǔn)備預(yù)制的管段的其他設(shè)備。這種工作站需要以與一個預(yù)制管段相對應(yīng)的間隔設(shè)置；因而可每次為管道提供一個預(yù)制段，并且每個工作站因而能夠設(shè)置在管段之間的相應(yīng)的連接部處。能夠沿著管道敷設(shè)路徑設(shè)置的工作站越多，則必須要在每個站處完成的工作量越少，因此管道敷設(shè)的總體速度能夠越快。
[0007]在WO 2008/107186中描述了一種單體式船舶，所述單體式船舶能夠以特別有利和靈活的方式進(jìn)行“S型”管道敷設(shè)。在所述船舶中，樞轉(zhuǎn)地安裝的內(nèi)部滑道設(shè)置在船舶上的管道敷設(shè)路徑的末端，并且引導(dǎo)管道進(jìn)入到水中。任選地，外部滑道或托管架連接于所述內(nèi)部滑道的下游端，以便在管道遠(yuǎn)離船舶并且朝向海底向下穿行時將管道引導(dǎo)為較陡的傾斜度。
[0008]當(dāng)進(jìn)行“S型”管道敷設(shè)時，通常的做法是在管道離開船舶的位置上設(shè)置托管架，以在管道離開船舶時控制管道的傾斜度和管道的彎曲。這種外部滑道可樞轉(zhuǎn)地安裝為使得其傾斜度能夠根據(jù)管道離開滑道所需要的傾斜度來調(diào)節(jié)。某種類型的致動器連接在船舶與位于外部滑道上的自其樞轉(zhuǎn)安裝部向下游的位置之間，以使所述滑道繞所述滑道的安裝部樞轉(zhuǎn)?？筛鶕?jù)在其中敷設(shè)管道的水的深度和管道的撓性來改變期望的傾斜度，管道的撓性又可由管道的材料以及管道的直徑和壁厚來影響。如果設(shè)置長的外部滑道，那么所述滑道的遠(yuǎn)端趨于離船舶一定距離。因此，由于難以在距船舶一定距離處控制最下游滑道的樞轉(zhuǎn)，因而形成包括兩個或更多滑道的外部滑道是非常不切合實際的。
[0009]USRe27420描述了一種具有連續(xù)地樞轉(zhuǎn)連接的多個外部滑道的管道敷設(shè)船舶。蝸輪傳動裝置設(shè)置在每一對相鄰滑道之間，所述蝸輪傳動裝置控制相鄰滑道之間的相對角。對蝸輪傳動裝置的使用幫助滑道保持其相對位置，即使在關(guān)斷驅(qū)動該傳動裝置的致動器的電源時也如此。然而，不存在用于將滑道確實鎖定在任何相對位置中的系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明的目的是提供用于敷設(shè)管道的船舶以及敷設(shè)管道的方法，所述船舶和方法相比于上述船舶和方法而言提供了進(jìn)一步的優(yōu)點。
[0011]本發(fā)明的另外的目的是提供用于從船舶敷設(shè)管道的外部滑道組件、包括這種滑道組件的管道敷設(shè)船舶以及使用這種滑道組件來敷設(shè)管道的方法，其中，克服了一個或多個上述問題。
[0012]在更特定的方面，本發(fā)明設(shè)法提供對作為W0 2008/107186的主題的船舶的一定改進(jìn)和發(fā)展，W0 2008/107186的公開內(nèi)容通過引用合并到本申請中，但是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明也適用于其他設(shè)計的船舶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，設(shè)置有用于敷設(shè)管道的船舶，所述船舶包括沿著管道敷設(shè)路徑設(shè)置的多個工作站，所述管道敷設(shè)路徑包括遠(yuǎn)離所述船舶的第一端部的上游部分以及處于所述船舶的所述第一端部的區(qū)域中的多個滑道，所述多個滑道包括第一滑道和第二滑道，所述第一滑道沿著所述管道敷設(shè)路徑設(shè)置，所述第一滑道的傾斜度是能夠調(diào)節(jié)的，并且所述第一滑道具有第一上游端部和第二下游端部，所述第二滑道沿著所述第一滑道下游的所述管道敷設(shè)路徑設(shè)置，所述第二滑道的傾斜度是能夠調(diào)節(jié)的，并且所述第二滑道具有第一上游端部和第二下游端部，其中，所述第一滑道的所述下游端部定位在所述船舶的所述第一端部的內(nèi)側(cè)以及所述船舶的底部上方，并且所述第二滑道的所述上游端部定位在所述船舶的所述第一端部的內(nèi)側(cè)以及所述船舶的底部上方。
[0014]通過設(shè)置兩個能夠調(diào)節(jié)的內(nèi)部滑道，可在管道離開船舶之前實現(xiàn)對管道彎曲的更多控制。這使在第二滑道下游端部的管道敷設(shè)路徑的傾斜度范圍能夠顯著大于可由單一滑道實現(xiàn)的范圍。當(dāng)在深水中敷設(shè)時能夠獲得相對較陡的傾斜度，而在淺水中敷設(shè)時能夠得到平緩得多的傾斜度。在本文中提及“內(nèi)部滑道”時，應(yīng)當(dāng)理解，這不意味著整個滑道都位于船舶的外殼內(nèi)，而是僅僅是滑道的上游端部位于船舶的外殼內(nèi)?；赖南掠味瞬靠梢恢蔽挥谒鐾鈿さ耐鈧?cè)，或也可定位于滑道的某些位置、而并非滑道的所有位置中。優(yōu)選地，內(nèi)部滑道(在下面描述的實施方式中為第一內(nèi)部滑道)的下游端部在滑道的所有工作位置中都定位在船舶第一端部的內(nèi)側(cè)。在下面描述的本發(fā)明的實施方式中，第二內(nèi)部滑道的下游端部具有上部工作位置和下部工作位置，其中，在所述上部工作位置中，所述下游端部在船舶的船體底部上方，在所述下部工作位置中，所述下游端部在船舶的船體底部下方。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在本說明書中參引船體或船舶的底部上方的位置或者船體或船舶的端部的內(nèi)側(cè)的位置時，參考的是船體或船舶的外殼；在下面描述的本發(fā)明的實施方式中，有利地，船體在船尾端設(shè)有細(xì)長的凹部，但是該凹部不改變船體的外殼并且滑道的在所述凹部內(nèi)的部分仍然在船體的外殼內(nèi)。在將本發(fā)明應(yīng)用于半潛式船舶或某些其他多船體船舶的情況下，船舶的外殼自然是圍繞所有船體的外殼。
[0015]管道敷設(shè)路徑可包括朝向船舶第一端部的向下傾斜的下游部分。優(yōu)選地，管道敷設(shè)路徑的上游部分是基本上水平的。優(yōu)選地，所述上游部分還是直的。這種特征便利管道部段的焊接以及管道上的其他工作。
[0016]每一個滑道可包括引導(dǎo)元件，用于當(dāng)使用中的管道在滑道上穿行時引導(dǎo)管道。例如，這種引導(dǎo)元件可包括滾子或履帶組件。
[0017]在本發(fā)明特別優(yōu)選的實施方式中，在第一滑道的區(qū)域中設(shè)置工作站。這提供了挑戰(zhàn)，因為工作站的期望位置隨著第一內(nèi)部滑道的位置改變和/或第一內(nèi)部滑道的傾斜度改變而改變。在本發(fā)明特別優(yōu)選的實施方式中，工作站的工作平臺安裝在第一滑道上以與所述滑道一起運動，并且工作平臺相對于第一滑道的位置也是能夠調(diào)節(jié)的。通過將工作站安裝在第一滑道上，使工作站的運動自然地跟隨第一滑道的運動。通過使工作站的位置能夠相對于第一滑道進(jìn)行調(diào)節(jié)，可確保工作站相對于管道敷設(shè)路徑的位置盡可能合適。優(yōu)選地，能夠調(diào)節(jié)工作站相對于第一滑道的傾斜度。在這種情況下，當(dāng)?shù)谝换赖膬A斜度增加時，能夠沿相反的方向改變工作站相對于所述滑道的傾斜度，以減少或消除工作站的絕對傾斜度的任何改變。以這種方式，工作站的工作平臺可保持于基本上水平的定向。優(yōu)選地，工作平臺相對于水平面的傾斜決不大于10度，并且更加優(yōu)選地，相對于水平面的傾斜決不大于6度。另一方面，第一滑道相對于水平面的傾斜可以20度計。優(yōu)選地，能夠相對于第一滑道平移地調(diào)節(jié)工作平臺，優(yōu)選地至少在向上的和向下的方向上。這使工作平臺能夠在使用中相對于管道定位在最佳位置上，而不考慮第一滑道的定位并且不考慮管道的直徑。
[0018]優(yōu)選地，設(shè)置控制系統(tǒng)以依據(jù)對第一滑道的調(diào)節(jié)來控制對工作平臺的調(diào)節(jié)。所述控制系統(tǒng)可部分地或全部地為自動的。控制系統(tǒng)可設(shè)置成在第一滑道的傾斜度改變時減小工作平臺的傾斜度的改變，或在第一滑道的傾斜度改變時將工作平臺的傾斜度保持為恒定，可保持于零傾斜度。所述控制系統(tǒng)可設(shè)置成將工作平臺相對于船體保持在相同位置；所述控制系統(tǒng)的另外一種可能性是設(shè)置成將工作平臺相對于沿著第一滑道的管道敷設(shè)路徑的中心軸線保持在相同位置。
[0019]內(nèi)部滑道或外部滑道通常樞轉(zhuǎn)地連接到船體和/或其他滑道。然而，這種樞轉(zhuǎn)連接限制了可能的滑道調(diào)節(jié)的類型。在本發(fā)明中，第一滑道優(yōu)選地安裝成使得第一滑道的傾斜度能夠改變以及還能夠使第一滑道至少以豎向方向上的運動分量平移地運動。優(yōu)選地，船舶包括第一調(diào)節(jié)機構(gòu)和第二調(diào)節(jié)機構(gòu)，第一調(diào)節(jié)機構(gòu)用于實現(xiàn)第一滑道至少以豎向方向上的運動分量運動，第二調(diào)節(jié)機構(gòu)用于實現(xiàn)第一滑道的傾斜度改變。所述滑道可經(jīng)由支桿安裝到船體上，其中，所述支桿的長度是能夠調(diào)節(jié)的和/或所述支桿與所述滑道的連接是能夠沿著支桿調(diào)節(jié)的。在船體上的安裝可安裝在船舶的甲板上，所述甲板又直接地或間接地連接到船體。在這種情況下，以及在其他情況下，可以是第一調(diào)節(jié)機構(gòu)和第二調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中的每一個都實現(xiàn)滑道的豎向運動和滑道傾斜度的改變。例如，一對支桿可設(shè)置在第一滑道的上游端部，以及另外一對支桿可設(shè)置在第一滑道的下游端部。一個或多個所述支桿可包括液壓活塞及缸裝置以調(diào)節(jié)所述支桿的長度或所述滑道與所述支桿的連接位置。
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