專利名稱：船舶減震設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固定到海上裝置(如船塢、碼頭，海上油氣鉆井平臺(tái)和裝料站)上以吸收由大型船只造成的潛在的破壞性撞擊力的保護(hù)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在出現(xiàn)預(yù)料不到的動(dòng)力損失或者遇到風(fēng)暴或其它惡劣的情況下，大型海上船只(如貨船、原油運(yùn)輸船、供給船和服務(wù)船)能夠?qū)Ｉ显O(shè)備產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的撞擊破壞。已經(jīng)提出了用于這些海運(yùn)和海上環(huán)境的各種犧牲式的減震設(shè)備，例如美國專利US4,398,848披露了一種開放式管狀結(jié)構(gòu)的海上屏障，該結(jié)構(gòu)由可變形的減震件所支承。然而，所述的開放式管狀框架結(jié)構(gòu)由各種直徑的金屬管制成，包括那些相對(duì)較小并具有小的撞擊能量分散能力的管。所述的框架并不是組合設(shè)備的主要能量吸收元件。其中沒有給出關(guān)于構(gòu)成屏障的管子充填有任何材料的任何暗示，或者沒有給出所述的管狀屏障結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生破壞性的變形以保護(hù)所述的支承設(shè)備不與船只發(fā)生碰撞的暗示。相反，許多具有內(nèi)部連接膜和外部環(huán)的伸縮式油缸作為軸向旋轉(zhuǎn)減震組件。沿著水平擴(kuò)展的管狀屏障的任一位置的撞擊可被傳到所有的減震元件上以分散所述的力。美國專利US4,398,848所披露的結(jié)構(gòu)對(duì)足以使所述框架發(fā)生破壞性變形的撞擊力的吸收的能力是有限的。事實(shí)上，如果所述的框架結(jié)構(gòu)變形了，那么所述的減震元件也就不能工作了。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種犧牲式的減震設(shè)備和方法，該設(shè)備的結(jié)構(gòu)可保護(hù)海上裝置不會(huì)遭受大型船只的破壞性撞擊。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種保護(hù)設(shè)備，該設(shè)備用于可承受遍及整個(gè)結(jié)構(gòu)的塑性變形的海上環(huán)境中，以便在被海上船只撞擊時(shí)提供最大的能量吸收能力。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種設(shè)計(jì)可靠、簡(jiǎn)單并且建造成本經(jīng)濟(jì)的減震設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了上述的目的和其它優(yōu)點(diǎn)，其中，一種新穎的減震屏障由多個(gè)統(tǒng)一橫截面結(jié)構(gòu)的管件構(gòu)成，以提供一種三維線形設(shè)備。在優(yōu)選實(shí)施例中，一種單獨(dú)結(jié)構(gòu)裝置包括統(tǒng)一長度的管件，其形成了一種開放式立方體形的框架。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)管狀交叉元件對(duì)角安裝在三維線形或者立方體形的框架內(nèi)以接受并分散所預(yù)計(jì)的撞擊力。所述的一個(gè)或多個(gè)對(duì)角加固支桿可從表面的一個(gè)拐角伸到處于同一側(cè)壁平面內(nèi)相對(duì)的拐角處；或者所述的支桿可從前面的一個(gè)拐角斜著穿過其內(nèi)部而伸到對(duì)面拐角處。
在特定的優(yōu)選實(shí)施例中，所述的管件具有環(huán)形橫截面。碳鋼鋼管易于使用且不昂貴。也可使用其它商業(yè)上可用的形狀(如正方形和線形管子)。然而，在發(fā)生破壞性的撞擊時(shí)，圓形的管子具有使能量吸收能力最大化的優(yōu)點(diǎn)。
所述的管子可具有從約6英寸到15英寸(14cm到30cm)的外徑和從約0.125英寸到0.5英寸(3cm到13cm)的壁厚。所述的管子可由碳鋼或者類似的材料制成。所述的管子應(yīng)該由可被切割并易于焊接到可變形屏障的簡(jiǎn)易組件上的材料制成。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，由包括組裝好的結(jié)構(gòu)的管子的內(nèi)部所限定的內(nèi)部空間互相連通，也就是說，一個(gè)管子上的內(nèi)部空間與一些或所有焊接到其上的管子流體連通。這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)部流體連通由組裝所述的管子之前或期間在管子上進(jìn)行切口而提供。
一根或多根管子可選擇地充填有減震介質(zhì)。所述的充填介質(zhì)可為硬質(zhì)聚合泡沫材料，如聚氨酯甲醛泡沫或者其它這樣的材料。
一根或多根管子還可充填有水，并且所述的管子設(shè)有卸壓口，該卸壓口由塞子所封閉，當(dāng)增加的撞擊壓力通過必需的不可壓縮的水進(jìn)行傳遞時(shí)，所述的塞子就會(huì)破裂或者從所述接頭上脫離。卸壓口的數(shù)量和尺寸是預(yù)設(shè)好的以便使由所述設(shè)備提供的能量分散最優(yōu)化。所述設(shè)備的不同元件可具有零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)各種尺寸的卸壓口和卸壓閥，以便它們能夠在隨后的撞擊和所述設(shè)備的框架進(jìn)行破壞性的能量分散破碎的不同時(shí)間內(nèi)開始排水?？展艿谋谝部稍O(shè)有一個(gè)或多個(gè)卸壓口以使水由充滿水的相鄰管子進(jìn)行傳送。
所述的犧牲式減震設(shè)備的浸入水中的元件可設(shè)有小開口以便允許一根或多根管子充滿水，其在安裝到海上裝置上之后浸入水中以對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。如上所述，可選擇地提供破裂塞子和/或大的卸壓部件。
為了將所述的管子充填有可膨脹的硬質(zhì)泡沫組合物或者水，可在合適的位置將一個(gè)或多個(gè)充填口設(shè)置在管子上。在該實(shí)施例中，管子的內(nèi)部未互相連通和未彼此流體連通，所選的管子可根據(jù)可能的最大撞擊的預(yù)定方向進(jìn)行充填。例如，船塢或者捆綁式平臺(tái)通常通過艇或服務(wù)船而從一個(gè)方向靠近，撞擊區(qū)和可能的力矢量可被計(jì)算出來，并且通過這一信息，就可以確定傳遞到并穿過減震設(shè)備的相應(yīng)的力矢量。因此，在最大撞擊力矢量的地方通常垂直于所要保護(hù)的裝置，平行于該矢量的管子充填有附加的能量吸收介質(zhì)，所述的介質(zhì)在所述管子發(fā)生破碎或者其它塑性變形的時(shí)候用于進(jìn)一步分散撞擊的能量。
所述的管子還可充填有固體材料，如木頭。所述的木頭可為新的或者用過的木樁，鐵道枕木或者木材，或者甚至是小的木屑或木片，在組裝之前可將其緊緊地堆疊入一根或多根管子內(nèi)，但是，如果所述的管子發(fā)生變形則所述木頭在阻力的作用下將會(huì)壓縮。硬質(zhì)泡沫和疏松的木質(zhì)充填材料的混合物可用于使成本最小。
為了便于已經(jīng)設(shè)定基本與可能的最大撞擊力矢量對(duì)齊的管件的塑性變形，這些管件可由壁厚比連接在直角處的管子薄的管子構(gòu)成。與之相似，在具有可選擇的對(duì)角支桿的設(shè)備內(nèi)，所述支桿的壁厚比垂直于預(yù)計(jì)力矢量設(shè)置的管件的壁厚薄。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，加固元件用于增強(qiáng)外部元件與同所預(yù)計(jì)最大力矢量相同的方向伸出的元件之間的連接。所述的加固元件用于維持焊接節(jié)點(diǎn)的完整性，以便艇或船只的殼體不會(huì)在撞擊期間被在焊接節(jié)點(diǎn)處分離的管子端部擊穿。
利用常規(guī)的方法和本領(lǐng)域所公知的裝備可將本發(fā)明的改進(jìn)設(shè)備固定的海上或其它海上裝置上。固定裝置包括焊接到海上鉆井平臺(tái)的鋼支承腿，螺栓固定的支架組件、鋼纜及其類似的裝置。


下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明建造的減震設(shè)備或單元的一個(gè)實(shí)施例的視圖；
圖2為圖1所示實(shí)施例的分解圖；圖3為類似于圖1的視圖，但是其為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例；圖4示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其用于保護(hù)海上船塢裝置；以及圖5示出了一種加固連接。
具體實(shí)施例方式
將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更詳盡的描述，其中，圖1示意性示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，立方形的減震框架10由通常以12表示的管子構(gòu)成，其具有環(huán)形的橫截面。管子12a設(shè)有密封的暴露的端蓋14。管子12b在它們的各端部15處被切割以適應(yīng)管子12a的外輪廓。在該優(yōu)選實(shí)施例中，管子12a和12b具有同樣的橫截面和直徑以增加框架結(jié)構(gòu)的整體減震能力。然而，本發(fā)明還包括使用用于構(gòu)成減震框架的不同橫截面和尺寸的管子。
參看分解圖2，其示出了一個(gè)實(shí)施例，其中在管子12a切出開口18以提供使流體穿過由單元或元件10所限定的內(nèi)部空間的通道。在圖2所示的實(shí)施例中，多根管子12a和12b中的幾個(gè)在預(yù)定位置設(shè)置有充填口20以接收可流動(dòng)的流體，如水和/或一種可膨脹的硬泡沫合成物。入口20可以是裝有螺紋的旋塞22、接收軟管接頭24的具有螺紋的閥26或者類似的裝置。同樣如圖2所示，一根或多根管子12可設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)卸壓或排放部件30。如上所述，這些部件優(yōu)選使用在充填有不可壓縮流體(如水)的一根或多根管子的地方，所述的不可壓縮流體用于減緩管子12的擠壓變形或者其他變形的速度。較大的部件30a用于允許水快速地排放以使管子12沿著縱向裂縫破裂的可能性最小，從而降低它的能量吸收能力和可能降低相關(guān)框架結(jié)構(gòu)的完整性。
還可理解到單元結(jié)構(gòu)10內(nèi)所選擇的管子12可以是孤立的并充填有不同的能量吸收物質(zhì)，如硬質(zhì)泡沫、水、木頭及其類似的物質(zhì)。
在圖2所示的實(shí)施例中使用了用過的木樁29形式的木頭，所述的木樁被切削成一定長度以緊密地裝配在管子12a或12b內(nèi)，在管子的一端已經(jīng)用端蓋14密封或者通過焊接而連接到另一管子上。一旦將木樁插入到管子12b中，所述的管子則罩在或者焊接在另一管子上。一根或多根具有木質(zhì)充填物的管子可選擇地充填有水或者硬質(zhì)泡沫。
參看圖3，其中示出了減震設(shè)備10的另一實(shí)施例，其中多個(gè)元件形成了一個(gè)細(xì)長的線形框架40，該框架包括四根由管子12b連接而成的柱狀管子12c。如上所述的結(jié)構(gòu)，管子12c由端蓋14密封。對(duì)角管狀支桿44安裝在末端和安裝在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的支桿46上。
本發(fā)明減震框架的海上設(shè)備的裝配在圖4中示出。在該裝配中，與圖3所示類似的細(xì)長的框架40安裝在海上平臺(tái)60的兩個(gè)垂直臺(tái)柱62的表面以吸收正在水面上航行的空的原油運(yùn)輸船的撞擊。一組小的裝置42以垂向陣列被固定到相鄰的用以接收供給船只和服務(wù)船只的停泊位置上。
參看圖5，其示出了另一個(gè)實(shí)施例，其多個(gè)加固件16被焊接到管子12a和12b上以增強(qiáng)所述的連接，并在發(fā)生意外撞擊期間使管子12b的末端脫離管子12a而插入船身或艇身的可能性最小。
下面的示例將更加詳細(xì)地示出本發(fā)明的方法和結(jié)構(gòu)材料。
示例1圖1所示類型的一種三維減震設(shè)備以立方體的形式建造，其中每一側(cè)的長度約為10英尺/3m。所使用的低碳鋼管的環(huán)形橫截面的直徑為12英寸/30cm，并且該鋼管的壁厚為 英寸/ 多根單獨(dú)的管子在將被焊接于該位置附近的側(cè)面具有切口。在將端蓋焊接在合適的位置之前，一定長度的用過的木樁被插入到該管子中。垂直伸入海上裝置的管子具有其中安裝充填閥的開口，所述的減震設(shè)備就安裝在所述的海上裝置上。相同的管子具有卸壓排放塞以在預(yù)定的閥處釋放液壓壓力。
示例2圖3所示類型的一種細(xì)長的三維犧牲式減震設(shè)備由四根環(huán)形截面的管子構(gòu)成，所述的管子為10英尺/3m長，直徑為6英寸/15cm，壁厚為 英寸/ 英寸/ 厚的薄壁管子通常被切割成3英寸/1m長以構(gòu)成剩余的元件，包括伸出由側(cè)壁所限定的內(nèi)部區(qū)平面的對(duì)角支桿。較短連接件的末端被切割成較長縱向元件的輪廓，從而為焊接做準(zhǔn)備。所述的元件12c以與所預(yù)測(cè)的意外撞擊的最大力矢量基本相同的方向伸出，元件12c充填有碎木和任意長度的木材。然后通過先前安裝的接頭用硬質(zhì)甲醛泡沫充填它們，以便在出現(xiàn)撞擊的時(shí)候?yàn)殇摴茉乃苄蕴峁┝硗獾淖杩沽ΑＴ谑紫冉邮茏矒舻拈L元件之間設(shè)置這些加固元件是為了在出現(xiàn)意外撞擊時(shí)使艇或船的殼體遭受最小的損壞。
從上面對(duì)本發(fā)明的描述和示例可以明顯的看出，在不脫離隨后的權(quán)利要求書所提出的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在建造方法和材料上可以在對(duì)本發(fā)明的設(shè)備作出各種修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于安裝在海上裝置中的犧牲式減震設(shè)備，其用于保護(hù)所述的海上裝置不受海上船只意外撞擊的破壞性力，所述的設(shè)備包括多根永久固定在一起的管件，以形成開放式的三維線形框架，所述的管件由可塑性變形的材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述的管件為通過焊接而固定在一起的鋼管。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于其包括12根固定在一起的管件。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于由多根管件的至少一部分所限定的內(nèi)部空間是流體連通的。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于其還包括一個(gè)或多個(gè)流體入口。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于其還包括一個(gè)或多個(gè)與由一根或多根管件限定的內(nèi)部空間連通的卸壓裝置，其中通過所述設(shè)備的變形而穿過流體傳遞的壓力是可釋放的。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于由一根或多根管件限定的內(nèi)部空間被從水、硬質(zhì)可膨脹的泡沫組合物、木頭和這些物質(zhì)的混合物所組成的組中選擇出的物質(zhì)所占據(jù)。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述的卸壓裝置在管件內(nèi)部傳遞的預(yù)設(shè)壓力下致動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于具有不同預(yù)設(shè)致動(dòng)壓力的多個(gè)卸壓裝置安裝在一根或多根管件上。
10.一種犧牲式減震和能量分散設(shè)備，其用于保護(hù)所述的海上裝置不受海上船只意外撞擊的破壞性力，所述的設(shè)備包括四根通過多根基本上較短的連接管件而永久固定在一起的細(xì)長管件，以形成開放式的三維線形框架，所述的管件由可塑性變形的材料制成。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述的細(xì)長管件具有基本相同的長度。
12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所有管件的外徑和壁厚都是相同的。
13.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述的四根連接管件被固定到四個(gè)縱向管件上以限定一個(gè)平面。
14.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述的管件為鋼管并通過焊接固定在一起。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于其還包括設(shè)置在連接所述管件的連接處的一個(gè)或多個(gè)加固元件。
16.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于包括框架的兩根或兩根以上管件的內(nèi)部空間是流體連通的。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述的流體連通是通過在第一管件上與第二管件連接處的一個(gè)開口提供的。
18.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述的流體連通是通過在第一管件上與第二管件連接處形成的多個(gè)開口提供的。
19.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于一根或多根管件含有水。
20.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于一根或多根管件包括孔眼以允許流體進(jìn)入并允許流體從所述的設(shè)備排出。
全文摘要
一種犧牲式減震和能量分散設(shè)備，其用于保護(hù)所述的海上裝置不受海上船只意外撞擊的破壞性力，所述的設(shè)備由多根通過焊接而永久固定在一起的廉價(jià)的鋼管或管件構(gòu)成，從而形成一開放式的三維線形框架，其由可塑性變形的材料制成，一些或所有管件的內(nèi)部是流體連通的。構(gòu)成所述設(shè)備的一根或多根管件充填有水、硬質(zhì)泡沫材料和/或木質(zhì)元件，所述的充填材料在所述的管件遭受變形撞擊的時(shí)候提供附加的能量分散能力。可選擇地是，充填口、排放口、卸壓塞和閥可設(shè)置在一根或多根管件上。
文檔編號(hào)E02D23/00GK1768182SQ200480003921
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月10日
發(fā)明者A·A·阿爾－哈姆迪, A·M·拉萬 申請(qǐng)人:沙特阿拉伯石油公司