專利名稱：用于提升的管卷軸的著陸機(jī)構(gòu)的制作方法
用于提升的管卷軸的著陸機(jī)構(gòu)優(yōu)先權(quán)聲明本申請要求2010年3月5日提交的臨時申請系列號61/310，798的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明總地涉及離岸管線的安裝，更具體地涉及這種安裝中使用的卷軸結(jié)構(gòu)。通過將鋼管卷繞到卷軸上的海底管線的安裝、將負(fù)載卷軸運(yùn)輸?shù)焦芫€安裝地以及將管從離岸海船展開是已有的技術(shù)。相比于海底管線安裝的其它方式，卷繞的管線安裝的成本優(yōu)勢包括減少離岸工作所需的工作量、減少支持安裝操作所需的海上裝備和船的數(shù)量、以及減少將安裝暴露于離岸天氣原因延期的更快的管線安裝速度。卷繞的管線安裝方法的重點(diǎn)是通過將正常制造長度的鋼管焊接接合成連續(xù)的管線的接合工藝，管線可然后卷繞(“卷在線軸上”)到管卷軸上。由于鋼管因卷繞而導(dǎo)致的應(yīng)力，焊接質(zhì)量必須優(yōu)于通常用于非卷繞管線安裝的管焊接。這要求大量的岸上設(shè)施(以存儲長管線)和高度熟練的工人。已知這種設(shè)施稱為“管卷繞基地”。較長線是較佳地，因為這減少了卷繞過程中必須停止以焊接上另一管線的次數(shù)。除非管線足夠短使得其實際上可運(yùn)送并裝載到船上，卷繞管擱置船必須運(yùn)送到/ 從管卷繞基地，從而使得管卷繞到安裝在船上的卷軸上?！┰诠芫砝@基地處，當(dāng)初始管配合到卷軸上、卷繞起來、將隨后的線焊接到先前卷繞到卷軸上的線的端部、并重復(fù)焊接和卷繞過程直到卷軸完全負(fù)載有管線時，然后管擱置船必須在旁邊。一旦負(fù)載好，管擱置船必須然后運(yùn)送到管線安裝地。為了便于在管擱置船上卷繞管，管卷繞基地設(shè)施必須提供長管，從而使管線焊接上花費(fèi)的時間最少。將卷繞管擱置船運(yùn)送到遠(yuǎn)處的管卷繞基地的需要、建立這種具有長管線存儲能力的設(shè)施的高固定成本、以及在管的卷繞期間船的準(zhǔn)備是用于較大卷繞管線的卷繞管擱置安裝的初始經(jīng)濟(jì)成本驅(qū)動。為了減少卷繞管擱置船到/從管卷繞基地的行進(jìn)成本量，必須產(chǎn)生附加的固定操作成本以建造更接近管線安裝地的更多管卷繞基地。對于較小尺寸管(包括可用在管線服務(wù)中的成盤鋼管系統(tǒng))，可在中心卷繞設(shè)施處用岸上管負(fù)載較小卷軸，較小卷軸提升并傳送到合適的位置，在該位置其可置于合適的管擱置船上。在使用較小卷軸的情況中，使用用于從卷軸的緣邊或從用于將卷軸軸配合到卷軸架上的機(jī)器來支承和轉(zhuǎn)動卷軸的下輥(imder-roller)機(jī)器。用于搬運(yùn)小的管卷軸的機(jī)器可安裝在可能的任何合適大小的船上以允許船作為卷繞管擱置船。使用這種小卷軸的卷軸搬運(yùn)機(jī)器是在油井下孔管系統(tǒng)操作和柔性管線擱置過程中用于分配成盤管系統(tǒng)的典型機(jī)器。上述使得較小管線可在遠(yuǎn)離最終裝載有小卷軸的安裝船的位置(諸如單一中心位置) 卷繞。這去除了需要將安裝船帶到管卷繞的地方或建立和運(yùn)行多個卷繞基地的不經(jīng)濟(jì)性。對于通過卷繞管擱置方法安裝的較大管線，大卷軸通常永久安裝到用于卷繞管擱置安裝的船。卷軸在這些船上的安裝基本上是永久的，因為卷軸支承結(jié)構(gòu)必須非常牢固以容忍由于船在海上航道移動而作用在卷軸上的動力載荷。這些專用的船必須運(yùn)送到遠(yuǎn)處的卷繞基地并從遠(yuǎn)處的卷繞基地運(yùn)送以卷繞管，或必須建立昂貴的卷繞設(shè)施以最小化卷繞管擱置船航行的運(yùn)輸距離。大卷軸必須使用堅固的軸承和驅(qū)動系統(tǒng)安裝在卷繞管擱置船上，以確保系統(tǒng)在卷繞操作中的牢固機(jī)械性能。這些系統(tǒng)必須精確地與卷軸配合以可靠地運(yùn)行。當(dāng)將大負(fù)載管卷軸提升到船上時，這些系統(tǒng)由于意外接觸和撞擊負(fù)載而有損壞的風(fēng)險。負(fù)載有管的大卷軸通常重2500噸。本發(fā)明涉及一種能夠負(fù)載3000噸重的卷軸。軸承和驅(qū)動系統(tǒng)的撞擊損壞將致使機(jī)械問題和對應(yīng)于巨大財務(wù)風(fēng)險的卷繞運(yùn)行終止。由于涉及將大負(fù)載卷軸提升并裝載到卷繞管擱置船上的技術(shù)挑戰(zhàn)，對于卷繞管線安裝，大提升卷軸很少有實際使用。這樣，現(xiàn)在服役的所有專業(yè)卷繞管擱置船具有卷軸，該卷軸永久地安裝在船上且船必須通過將管從卷繞設(shè)施卷繞而裝載管，這些專用卷繞管擱置船的操作者以在世界范圍建立了多個管卷繞基地以支持船并減少船運(yùn)行成本/時間。專用于大管的船的另一不利之處是大剛性管所需的大滾筒通過限制可能放置在具有較大滾筒的卷軸上的柔性管或管系統(tǒng)的能力限制了這些船的通用性，即使柔性管或管系統(tǒng)比剛性管具有較大彎曲能力且不需要較大圓筒。從上所述，容易理解有這樣的需要，即將卷繞管供應(yīng)到卷軸擱置船上的能力，卷軸擱置船比使船多次航行到管焊接和卷繞基地和/或在世界范圍內(nèi)具有多個昂貴的管卷繞基地更有時間和成本效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決關(guān)于在專用的卷繞管擱置船上提升、著陸、以及互換大的、重的管卷軸的問題并提供卷繞管存儲卷軸，卷繞管存儲卷軸具有大直徑中空圓柱桿、安裝在船上的卷軸桿軸承支承結(jié)構(gòu)、以及安裝在船上的卷軸驅(qū)動布置?？缭骄磔S寬度的桿提供了該桿每端上軸承的結(jié)構(gòu)剛度和一致對齊。桿的每端延伸超過卷軸并包括用于連接到提升吊索的節(jié)段、用于機(jī)器軸承表面的節(jié)段、以及用于吸收在安裝過程中與船的初始接觸。船上的卷軸桿軸承支承結(jié)構(gòu)包括固定部分和可動部分，固定部分用于匹配卷軸桿的軸承區(qū)域，可動部分用于吸收在卷軸的安裝過程中的初始接觸。卷軸驅(qū)動布置位置聯(lián)動件上，使得其可在卷軸凸緣的平面內(nèi)操縱，以移動進(jìn)入與卷軸凸緣上的驅(qū)動齒輪配合。在所附權(quán)利要求書中具體指出本發(fā)明的各種新穎性特征，權(quán)利要求書形成本公開的一部分。為了更好地理解本發(fā)明、通過其使用可實現(xiàn)的其操作優(yōu)點(diǎn)，請參考示出了本發(fā)明的較佳實施例并形成本公開的一部分的附圖和說明內(nèi)容。
在附圖中，形成本說明書的一部分，且在圖中示出的附圖標(biāo)記表示全文中相同或相應(yīng)部件圖1是示出了卷軸支承總體布置的側(cè)視圖。圖2是從圖1轉(zhuǎn)過90度的局部視圖，示出了卷軸支承的總體布置。圖3-6是示出了在卷軸負(fù)載過程中，卷軸支承的操作的細(xì)節(jié)圖。
圖7是沿圖5中線7-7截取的放大視圖。圖8-11示出了用于卷軸的驅(qū)動布置。
具體實施例方式圖1是總地示出了本發(fā)明的布置的側(cè)視圖。如圖1-4所示，本發(fā)明總地由具有大直徑中空的卷繞管存儲卷軸10、剛性環(huán)、圓柱桿12、安裝在船上的卷軸桿軸承支承結(jié)構(gòu)14、 卷軸桿著陸裝置16、以及安裝在船上的卷軸驅(qū)動布置50(圖8)。工業(yè)中已知管卷軸的總體構(gòu)造。如圖2所示，管卷軸10通常由中心圓柱桿12、凸緣20以及鼓狀物22構(gòu)成。凸緣20接納在桿12的每端附近并與桿12的每端間隔開。鼓狀物22剛性附連在凸緣20之間，并具有大小為使得能夠?qū)摴芑蛉嵝怨軓澢酵咕?0之間的鼓狀物22上而不致使管縱向彎曲的直徑。大直徑中空圓柱桿12跨越整個鼓狀物22 的寬度，以便提供結(jié)構(gòu)剛度并提供固定在桿12的每端上的軸承M的一致對齊。桿12的每端延伸超過凸緣20(卷軸10的兩端)。固定在船上的管卷軸的不同之處在于輪軸12的每端具有三個不同的節(jié)段。最外節(jié)段沈設(shè)計用于連接到提升吊索或提升環(huán)。中間節(jié)段觀設(shè)計成接納在安裝在船上的軸承支承結(jié)構(gòu)14的轉(zhuǎn)動軸承30上。最內(nèi)節(jié)段32放置成接納在上面提到的卷軸桿著陸裝置16上。管存儲卷軸10可圍繞卷軸凸緣20 中任一個或兩個的緣邊上設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動齒輪。安裝在船上的卷軸桿軸承支承結(jié)構(gòu)14(圖2)當(dāng)其安裝在船上以用于轉(zhuǎn)動管或卷出管時支承卷軸10。每個軸承支承結(jié)構(gòu)14包括兩個構(gòu)件一個固定部分和一個可垂向致動的部分。如圖1-3所示，固定部分支承開口杯轉(zhuǎn)動軸承表面30，開口杯轉(zhuǎn)動軸承表面30具有精確的加工公差以匹配卷軸桿12的軸承區(qū)域的加工公差。固定部分還具有剛性結(jié)構(gòu)鋼垂向引導(dǎo)件；34和傾斜鋼引導(dǎo)件36 (圖7)，兩個引導(dǎo)件較佳地覆蓋有超高分子量聚乙烯以減少在當(dāng)將卷軸10放低到船上時任何意外的接觸事件中的摩擦和點(diǎn)接觸負(fù)載。從圖3-7中可以清楚地看到，可垂向致動的部分(卷軸桿著陸裝置16)包括軸承或著陸杯38、彈簧和/或彈性體的基座40、用于選擇性地限制垂向運(yùn)動的鎖定裝置42、以及用于選擇性地致使垂向運(yùn)動的裝置44。軸承杯38的形成和大小做成接納桿12的最內(nèi)節(jié)段32，并具有足夠的剛度以消除船和卷軸桿12之間由于相對垂向運(yùn)動的不同導(dǎo)致的高撞擊負(fù)荷的風(fēng)險。著陸杯38和其彈性基座40(圖3和7)裝配在筒盒內(nèi)，筒盒安裝在軸承支承結(jié)構(gòu)內(nèi)使得其可使用垂向運(yùn)動裝置44、液壓活塞或千斤頂而垂向致動，從而將支承杯38升高到固定卷軸轉(zhuǎn)動軸承30上方。這確保了當(dāng)卷軸10降低到著陸杯38時，卷軸桿軸承不會與固定卷軸轉(zhuǎn)動軸承接觸。將著陸杯插入筒盒的裝配在下文中稱為“卷軸軟著陸裝置”(RSLD)。 RSLD內(nèi)的著陸杯38的垂向行進(jìn)距離使得卷軸桿12能夠用杯轉(zhuǎn)動軸承30在卷軸桿12的最終配合位置上方名義上支承預(yù)選擇的短距離。如圖所示，RSLD較佳地安裝在杯轉(zhuǎn)動軸承 30的內(nèi)側(cè)。當(dāng)RSLD向上致動并已提升桿12離開(clear of)轉(zhuǎn)動軸承30時，可接近轉(zhuǎn)動軸承30以維護(hù)和/或更換。圖3-6示出了安裝卷軸過程中的順序。在圖3中，卷軸10通過吊索46提升并支承在桿12的每端。在圖4和5中，桿12降低到以軸承杯38接觸并由軸承杯38支承?；?0壓縮并吸收撞擊和負(fù)載的卷軸10的重量，同時阻止桿12與轉(zhuǎn)動軸承30接觸。在圖 6中，鎖定裝置42的銷48已經(jīng)縮回以使得桿12能夠繼續(xù)移動進(jìn)入與轉(zhuǎn)動軸承30接觸。具有移除和安裝管卷軸的能力意味著在卷軸移除和安裝操作中，卷軸驅(qū)動裝備必須能夠與卷軸脫開，從而防止損壞卷軸和卷軸驅(qū)動裝備。本發(fā)明提供了可縮回和自對齊的卷軸驅(qū)動布置。圖8-11中，卷軸驅(qū)動布置50包括至少一個電動機(jī)52，電動機(jī)52安裝在船上且驅(qū)動齒輪M連接到電動機(jī)52。電動機(jī)較佳地位于聯(lián)動件56上從而移動進(jìn)入與管卷軸10的凸緣20上的驅(qū)動齒輪配合，聯(lián)動件56連接到船上的使得其可在管卷軸10的凸緣20的平面內(nèi)操縱。在管卷軸10的提升或著陸過程中，電動機(jī)52從與卷軸驅(qū)動齒輪配合縮回。聯(lián)動件56沿兩軸線通用地釘?shù)酱弦粋€軸線橫向地垂直于卷軸緣邊轉(zhuǎn)動的切向軌跡，而另一軸線相對垂直于卷軸的轉(zhuǎn)動軸線。第一軸線58(轉(zhuǎn)動由箭頭指示)使得聯(lián)動件56能夠致動進(jìn)入或遠(yuǎn)離與卷軸緣邊齒輪配合，而第二軸線60 (轉(zhuǎn)動由箭頭指示)使得聯(lián)動件56能夠根據(jù)需要擺動以將驅(qū)動齒輪保持配合在卷軸緣邊齒輪內(nèi)，即使由于卷軸因為實際可互換裝配所要求的公差而導(dǎo)致的整體運(yùn)動和因為大卷軸的可互換和柔軟殼體結(jié)構(gòu)上的彈性撓曲和實際公差而導(dǎo)致的運(yùn)動，而使得卷軸緣邊齒輪的路徑不在完美平面內(nèi)。在提升和/或著陸過程中，卷軸驅(qū)動布置50遠(yuǎn)離和朝向卷軸10的縮回通過在管擱置操作中選擇性地將驅(qū)動電動機(jī)52和齒輪M遠(yuǎn)離配合的正位點(diǎn)而完成。在圖8和11 中示意性地示出了用于在管擱置操作中將驅(qū)動齒輪M保持壓抵卷軸驅(qū)動齒輪的裝置62， 裝置62可用彈簧或液壓件。本發(fā)明提供了多個優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明使得大的管卷軸能夠安全地提升并著陸在位置或從專用卷繞管擱置船移出，且減少了安裝在卷繞管擱置船上的損壞卷軸軸承和卷軸驅(qū)動布置的風(fēng)險。這提供了實現(xiàn)卷繞管擱置船上卷軸的互換性優(yōu)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明使得能夠在不只一條卷繞管擱置船上可互換地使用更多的卷軸。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)下面的減少關(guān)于卷繞管線安裝的某些操作經(jīng)濟(jì)性。*在卷軸上卷繞管而不要求卷繞管擱置船在旁邊等待卷繞過程。這減少了卷繞管擱置船的等待成本。*因為條(stalk)長度不再是使卷繞管擱置船在卷繞過程中等待的因素，所以管線條可更短。這使得管卷繞設(shè)施以小得多、更不突出、更少占地的生產(chǎn)方式建立。*這使得管線的庫存能夠存儲在一個或多個可互換卷軸上。這避免了維持用于管線的大存儲面積的需要。這使得管卷繞設(shè)施以小得多的土地空間的生產(chǎn)方式建立。*這使得管線的庫存能夠存儲在一個或多個可互換卷軸上。然后，這些卷軸可運(yùn)輸?shù)礁咏c安裝地的遠(yuǎn)程位置并一次性裝載到卷繞管擱置船上。這些遠(yuǎn)程位置僅需要具有足夠的提升方法以從卷繞管擱置船裝載和卸載卷軸。*可互換卷軸的使用使得能夠在船上構(gòu)造和采用各種卷軸鼓狀物直徑的卷軸。卷軸鼓狀物直徑?jīng)Q定了卷繞管產(chǎn)品內(nèi)出現(xiàn)的應(yīng)力。使船能夠使用各種鼓狀物直徑的卷軸能夠最小化管產(chǎn)品內(nèi)的應(yīng)力，同時還滿足管產(chǎn)品有效負(fù)荷需要。本發(fā)明還提高了船的通用性，因為船不限于僅擱置一種類型的管，諸如鋼管或柔性管。*RSLD使得當(dāng)卷軸滿載時不需要外部設(shè)備來維護(hù)/修理卷軸轉(zhuǎn)動軸承。這一般減少了機(jī)械故障風(fēng)險和維護(hù)成本。 盡管以上已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的各具體實施例和/或細(xì)節(jié)來說明本發(fā)明原理的應(yīng)用，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可如權(quán)利要求書中更完整描述那樣來實施，或者以本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的其它方式來實施(包括任何和所有的等同物)，而不偏離這些原理。
權(quán)利要求
1.一種用于在卷繞管擱置船上提升和著陸管卷軸的布置，包括a.管卷軸，所述管卷軸具有中心桿，所述中心桿延伸超過所述管卷軸的兩端；b.著陸機(jī)構(gòu)，所述著陸機(jī)構(gòu)吸收所述管卷軸的著陸負(fù)載；c.用于在所述管卷軸的提升或著陸過程中所述著陸機(jī)構(gòu)的選擇性的垂向運(yùn)動的裝置；以及d.卷軸軸承支承設(shè)備，所述卷軸支承設(shè)備用于在管擱置操作中支承所述管卷軸。
2.如權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述著陸機(jī)構(gòu)包括a.軸承杯，所述軸承杯大小做成接納所述管卷軸的所述桿；b.基座，所述基座附連到所述軸承杯并設(shè)計成吸收所述管卷軸的所述著陸負(fù)載；c.可松開鎖定裝置，所述可松開鎖定裝置附連到所述基座以選擇性地限制所述軸承杯、基座、以及管卷軸的垂向運(yùn)動；以及d.用于選擇性地垂向移動所述軸承杯、基座、以及卷軸的裝置；
3.如權(quán)利要求2所述的布置，其特征在于所述基座由彈性體構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2所述的布置，其特征在于所述用于選擇性地垂向移動所述基部、軸承杯、以及卷軸的裝置包括至少一個千斤頂。
5.一種用于在卷繞管擱置船上提升和著陸管卷軸的布置，包括a.具有中心桿的管卷軸，所述中心桿延伸超過所述管卷軸的兩端；b.著陸機(jī)構(gòu)，所述著陸機(jī)構(gòu)吸收所述管卷軸的著陸負(fù)載，包括 i.軸承杯，所述軸承杯大小做成接納所述管卷軸的所述桿； .基座，所述基座附連到所述軸承杯并具有設(shè)計成吸收所述管卷軸的所述著陸負(fù)載的彈性體；iii.可松開鎖定裝置，所述可松開鎖定裝置附連到所述基座以選擇性地限制所述軸承杯、基座、以及管卷軸的垂向運(yùn)動；以及iv.用于選擇性地垂向移動所述軸承杯、基座、以及卷軸的裝置；C.用于在所述管卷軸的提升或著陸過程中所述著陸機(jī)構(gòu)的選擇性的垂向運(yùn)動的裝置；以及d.卷軸軸承支承設(shè)備，所述卷軸支承設(shè)備用于在管擱置操作中支承所述管卷軸。
6.如權(quán)利要求5所述的布置，其特征在于所述用于選擇性地垂向移動所述基部、軸承杯、以及卷軸的裝置包括至少一個千斤頂。
7.一種用于在卷繞管擱置船上提升和著陸管卷軸的布置，包括a.具有中心桿的管卷軸，所述中心桿延伸超過所述管卷軸的兩端；b.著陸機(jī)構(gòu)，所述著陸機(jī)構(gòu)吸收所述管卷軸的著陸負(fù)載，包括； i.軸承杯，所述軸承杯大小做成接納所述管卷軸的所述桿； .基座，所述基座附連到所述軸承杯并具有設(shè)計成吸收所述管卷軸的所述著陸負(fù)載的彈性體；iii.可松開鎖定裝置，所述可松開鎖定裝置附連到所述基座以選擇性地限制所述軸承杯、基座、以及管卷軸的垂向運(yùn)動；以及iv.用于選擇性地垂向移動所述軸承杯、基座、以及卷軸的裝置；C.用于在所述管卷軸的提升或著陸過程中所述著陸機(jī)構(gòu)的選擇性的垂向運(yùn)動的裝置；d.卷軸軸承支承設(shè)備，所述卷軸支承設(shè)備用于在管擱置操作中支承所述管卷軸；以及e.卷軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述卷軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)在管卷軸的提升和著陸操作中選擇性地可縮回。
全文摘要
一種卷繞管存儲卷軸，該卷繞管存儲卷軸具有大直徑中空圓柱桿、安裝在船上的卷軸桿軸承支承結(jié)構(gòu)、以及安裝在船上的卷軸驅(qū)動布置?？缭骄磔S寬度的桿提供了該桿每端上軸承的結(jié)構(gòu)剛度和一致對齊。桿的每端延伸超過卷軸并包括用于連接到提升吊索的節(jié)段、用于機(jī)器軸承表面的節(jié)段、以及用于吸收在安裝過程中與船的初始接觸。船上的卷軸桿軸承支承結(jié)構(gòu)包括固定部分和可動部分，固定部分用于匹配卷軸桿的軸承區(qū)域，可動部分用于吸收在卷軸的安裝過程中的初始接觸。卷軸驅(qū)動布置位置聯(lián)動件上，使得其可在卷軸凸緣的平面內(nèi)操縱，以移動進(jìn)入與卷軸凸緣上的驅(qū)動齒輪配合。
文檔編號B63B25/04GK102190067SQ20111005686
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者L·H·泰勒 申請人:J.雷.麥克德莫特股份有限公司