CN105209336A - 用于柔性管道的搬运系统 - Google Patents

Abstract

一机动的支撑设备(8)，用于一搬运系统，以搬运至少一柔性管道(4)，用于运输流体；支撑设备包括：一框架，一支架，由所述框架承载，所述支架具有一上支撑面，用于在所述框架上支撑所述柔性管道(4)，以及一驱动构件，由所述框架承载，所述驱动构件可以预设的纵向方向驱动柔性管道双向移动。

Description

用于柔性管道的搬运系统

本发明涉及搬运系统领域，用于搬运柔性管道，尤其涉及一个系统，用于在一个甲烷油轮和一个由液化天然气(GNL)驱动的商船或一个终端间运输货物。本发明尤其涉及基于半柔性软管的系统，其中半柔性软管在升降装置中使用。

已知的运送GNL的方案包括从甲烷油轮中运输货物的运输设备技术。文档WO2009/071563描述了这样一个设备。此设备包括一刚性结构，位于货船的末端。此刚性结构以超出海平面45°的角度延伸。此货船上的固定结构包含一悬于水面之上的平台，平台上承载一设备，用于移动柔性软管。货船提供此设备一些刚性软管，并连接柔性软管，柔性软管用于连接客户的货船。柔性软管的第二段有一个连接器用于客户船的储油站。为移动软管的末端，固定在连接器上的缆绳被移动到货船，货船使用缆绳可重新获得柔性软管的末端。在操作期间移动设备被放低，以增加在货船和客户船间可能的距离。当运输完成后，软管被断开并被提升以防止软管的末端掉入水中。

根据一个实施例，本发明提供一机动的支撑设备，用于一搬运系统，以搬运至少一根柔性软管，用于运输流体；支撑设备包括：

一框架，可从一吊车上悬挂下来，

一支架，由框架承载，支架具有一上支撑面，用于在框架上支撑柔性管道，

以及一驱动构件，由框架承载，驱动构件可以预设的纵向方向驱动柔性管道双向移动。

根据其它优选的实施例，这样一个发明可具有一个或多个以下特征。

根据一个实施例，支撑设备进一步包含一保持构件，位于框架上，保持构件可对接柔性管道的末端法兰，以便使末端法兰保持在相对于框架的一个固定的停止位。

根据一个实施例，保持构件进一步包含一装置，用于为柔性管道充入惰性气体，充入惰性气体装置包含一软管，连接惰性气体源，比如氮气和氩气，并且软管可以传送惰性气体至柔性管道。

根据一个实施例，支撑面具有一凹面向上的曲线形状。

根据一个实施例，支架可以在驱动构件的影响下相对于框架移动。

根据一个实施例，支架相对于框架固定；支撑面可以以滑动方式连接柔性管道。

根据一个实施例，支架包含一可自由滑动的支架构件；支架构件从以下组中选择，组中包括：一轮子，一组滚轮，以及一导轨。

根据一个实施例，支撑面具有一合适于以预设的纵向方向保持导管的形状。

根据一个实施例，设备进一步包含一附着构件，固定在框架上；附着构件允许框架附着在柔性管道搬运系统上。

根据一个实施例，附着构件位于支撑面之上。

这样一个附着构件可进一步包括一阻尼装置，用于减缓运动支架的移动。

根据一个实施例，附着构件包含旋转致动器，可引起运动支架围绕一纵轴旋转。

根据一个实施例，设备包含一引导构件，用于使柔性管道相对于支架保持在一固定的纵向方向，引导构件固定在框架上。

根据一个实施例，引导构件设置成纵向的位于每侧的支撑面上。

根据一个实施例，引导构件包含位于导管之上的引导装置，并可保持柔性管道按压在支撑面上。

根据一个实施例，引导构件包含一引导元件，引导元件下列的组中选择，组中包括：一具有低摩擦系数的刚性导管，一卷子架，一滚子架。

根据一个实施例，驱动构件从以下的组中选择，组中包括：一轮子，一滚轮，一组滚轮，一导轨，一传送带和一齿轮，齿轮可以啮合属于导管的牙齿。

这样的驱动元件可处于不同的位置，例如在侧面，顶部或甚至在下部，并作为一个支架使用。

一支架可允许搬运一个或多个管道。

根据一个实施例，一模块化的支架包含多个支撑设备，设备以如此的方式并列，以至于预设的纵向方向是平行的，其中支持支撑设备的框架具有附件，附件可在并列位置连接所述框架。

根据一个实施例，本发明也提供一搬运系统，用于搬运至少一个柔性管道，系统包含一吊车和一支撑设备或一模块化支架，系统的框架附着在吊车上。

本发明的一个理念是提供一管支架，用于一个货物运输系统，可适合于一加油用的甲烷油轮，油轮可运输它的货物至客户货船甲板上的容器，在传输期间这些船可经历有效的相对运动。

本发明的某些目的是发自如下的理念，即解决在不同客户货船和再补给船之间的储油站的不同位置。所发生的是，那些加油船的客户的船提供有一储油站，包含用于提供软管的连接法兰。从一客户船至另一个，储油站的位置可进行广泛的改变，尤其依据海拔高度改变：从大约吃水线上1米至有时候大于20米。

本发明的某些目的是发自如下的理念，即创建一个系统，允许柔性管道的末端容易的朝向客户货船的储油站移动。

本发明的某些目的是发自如下的理念，即在连接时可创建一松弛部分的循环。

本发明的某些目的是发自如下的理念，即在传输期间维持软管，确保货船的相对移动所需要的灵活性。

本发明的某些目的是发自如下的理念，即在紧急断开或在传输结束时可重新获得柔性管道。

在本发明下列各种特别的实施例的描述及其附图提供的情况下，本发明将会被更好的理解，并且其中进一步的对象，细节，特征和优点将会变得更清晰。

在这些附图中：

图1是一个传输系统的透视图。

图2是在图1的系统连接一个管道步骤期间的示意图。

图3是图1的系统在创建一个松弛部分的循环步骤期间的示意图。

图4是图1的系统在移除一个松弛部分的循环步骤期间的示意图。

图5是图1的系统在断开和排空步骤期间的示意图。

图6是图1的系统在收起吊车步骤期间的示意图。

根据本发明的第一实施例，图7是支撑鞋的示意图。

根据本发明的第二实施例，图8是支撑鞋的示意图。

根据本发明的第三实施例，图9是支撑鞋的示意图。

图10是一个透视图，说明了客户货轮相对于加油站的相对位置，以及柔性管道相对于客户货轮的相对位置。

图11是一个管道末端的侧视图，具有一预锚定的法兰。

图12是图11中预锚定的法兰的顶视图。

图13是储油站的示意图，包含惰性气体和预冷装置。

图14是停泊站的示意图，包含惰性气体和预冷装置。

由GNL提供动力的商业航行必须在远离港口时补给燃料，例如在公海上。为达到此目的，参考图1，客户货轮1装备有储油站2，储油站2包括连接法兰19，用于连接补给软管101，以提供油箱至补给船3的管道4。储油站的位置可从一艘商船至另一艘商船而极大的改变。这是为了使储油站的高度适用于补给船3的高度。

为了执行补给操作，补给船3具有柔性管道4，柔性管道连接补给船3的容器，并需要连接客户船1的储油站2。为了适应不同的传输状况，补给船3具有柔性管道4的预留长度，缠绕于圆鼓5上，圆鼓位于补给船3的甲板6上。为了连接柔性管道4，补给船3具有一伸缩臂7，伸缩臂允许了柔性管道4的末端9在支撑架8的帮助下的移动。支撑架8的移动也使创建一个广泛已知的松弛部分的循环成为了可能，它被英语术语称为“懒波”。

在使用吊车为客户货轮1补给的步骤期间，补给船3实行的不同阶段的移动将会在图2至图6中进行描述。

为开始一个补给，参考图2，补给船3使用一个锚绳20和一个挡泥板21沿着客户货轮1停泊，挡泥板用于防止两艘船的镀层在浪涌22的影响下碰撞在一起。接着，补给船3使用伸缩臂7和支撑架8运送柔性管道4的末端9至客户货轮1的储油站2。客户货轮1的船员可随后连接柔性管道4至他们自己的储油站2的软管。

在连接后，参考图3，创建了松弛部分的循环30，循环使用了伸缩臂7和支撑架8。为了获得此循环，软管4需要一类似字母U的形状，因而形成一面向下的循环。松弛部分的循环30用于承受轮船之间的相对移动，这是由浪涌22的影响所引起的。它避免了会破坏柔性管道4的拉力，并且避免了锚点或连接点的轮船的相对移动的产生，如果在两船舶间的这些柔性管道4被拉紧的话。

参考图10，柔性管道104需要额外的与客户储油站2的管道101对其接入设置。在客户货轮1上，软管101以直角102的角度相对于客户货轮1的镀层100。管道104使用支撑架108，也以直角102的角度相对于镀层100。为达到此目的，在加油站106上，吊车103包含一枢轴头105，以便支撑架108的方向可被控制成以直角102的角度相对于客户货轮1的侧面。因而，柔性管道104对齐接入客户货轮1的软管101。

一旦此步骤完成，可进行运输操作。

参考图4，在运输完成后，需要进行断开。这通过移除松弛部分的循环30来完成。为达到此目的，支撑架8具有一设备，设备允许每根柔性管道4被拉动或推动。支撑架8随后配置在最高点，并且柔性管道4被缠绕在圆鼓5上，并被缩短。柔性管道4可随后在重力作用下被清洗。

柔性管道4随后需要在断开之前或之后充入惰性气体。此充入惰性气体步骤用于保护此设备。特别的，在运输操作后，气体会存储在管道4中并接触到周围空气。这些燃料气体会发觉它们处于一个氧化剂-氧气的环境下，因此产生一个大气环境下的爆炸只需要一个火源—能量或热量。这可能是，例如静电，它是一个很难控制的来源。注射一个惰性气体例如氮气进入腔室内的气态顶部空间，这替换了空气并减少了氧气浓度，避免了爆炸的危险。

图13说明了客户货船1的储油站130，储油站配置有管道131，管道包括在直接通路上的阀门132。此储油站130进一步包括一附加的管道133的系统，此系统相对于柔性管道连接系统，用于装载/卸载GNL。这些管道133一起连接管道131，管道131允许补给船3的GNL或双氮的循环，例如在以整体表示的管道138之间。在装载阶段中，阀门132是打开的，而阀门134,135,137是闭合的，以允许为客户货船1提供补给。在排空期间，只有阀门137是闭合的。最后，在充入氮气阶段，阀门132闭合，而其它阀门打开。管道136中的双氮随后被注入管道138，这是通过由管道133组成旁通油路及打开的阀门134,135和137来完成的。

接着，参考图5，柔性管道4需要被断开。在断开后，柔性管道4被放置在一个停靠位置，以便把柔性管道4固定在支撑架8上，以允许支撑架8的使用。

参考图6，伸缩臂7是可伸缩的，并且支撑架8返回了补给船3的航行位置。柔性管道4缠绕在存储鼓5上。

在之前的描述中，伸缩臂7是可折叠的，或者管套式伸缩的吊车可承担包括支撑架8和柔性管道4在内的装置的负载。

圆鼓5具有一纵轴。它允许了多个大直径低温的或另外的柔性管道缠绕在补给船3的甲板上。它允许了一个或多个柔性管道独自缠绕或伸出，或另外用于进行运输货物的目的。它尤其允许了柔性导管在重力下的清空。

在描述运输系统和补给船3的一个使用方法后，在此系统内可使用的支撑架8的实施例将会被描述。

参考图7，根据第一实施例，以整体表示，参考号为700的支撑架包含一以整体表示，参考号为701的框架，框架承载了一引导的导轨703，导轨有上部704，上部用于支撑柔性管道4。一组滚轮707使引导的导轨703的上部704具有一曲率，曲率的曲率半径大于或等于柔性管道4所需的最小曲率半径。框架701通过轭712连接吊耳702，以允许设备附着在一吊车上。支撑架700也包括部件705，用于保持柔性管道4归于其位。这些部件包含滚轮706，滚轮按压在柔性管道4上，以防止它从上部704上滑落。为允许操控在之前附图中描述的柔性管道4，支撑架700包含一驱动柔性管道的部件。在此实施例中，驱动部件由引导的导轨703和至少一致动器711组成，其中引导的导轨作为一个支撑，致动器例如为一马达，以允许导轨703向前或向后移动，如713所示。为增加驱动力，滚轮706也可以具有动力。

最后，支撑架700包含一扩充口709，以允许柔性管道4通过它的末端法兰710保持在一个精确和牢固的位置。此设置意味着吊车既然是一个刚性手臂，它可用于执行操控。扩充口709防止了在连接阶段柔性管道4的末端及其法兰的回转，并防止了它们进入停靠位置的操作。

参考图8，根据另一个实施例，以整体表示，参考号为800支撑架，包含一框架801，框架包含一旋转轴811和一双臂轭812。有一吊耳802，配置在臂812的末端，以允许支撑架800附着在一吊车上。在此实施例中，柔性管道4被一轮子803支撑，轮子围绕轴811转动，以便允许柔性管道移动。轮子803的半径大于或等于柔性管道4所需的最小曲率半径。在此实施例中，管道由一组由滚轮806组成的滚轮805保持。虽然未在图中描述，但侧部保持由轮子803中的一凹槽提供，并且凹槽的深度和宽度可以容纳柔性管道4。凹槽可例如具有圆弧的形状以便更好的匹配柔性管道4的形状，以便管道可以被支撑和驱动。为在某些操作期间固定住柔性管道4的末端，支撑架800也包含一扩充口，扩充口在各个方面都类似于图7中描述的例子，并与之执行相同的功能。

根据固定部件702，708另一种形式的实施例，使用部件，在缺乏枢轴头装入吊车的情况下，控制支撑架相对于纵轴旋转是可能的。

参考图9，以整体表示，参考号为900的支撑架包含一框架，框架为矩形的平行六面体形状，并以整体表示，其参考号为901。此框架通过以固定装置从吊车上悬挂下来，固定装置以整体表示，其参考号为902。固定装置包含线缆904，线缆固定在框架901的四个角上。这些线缆进入球体903，在球体内线缆既可以被抓住，也可以滑动。固定在球体903顶端的是一致动器906，致动器可控制球体903以纵轴的方向相对于吊车的锚点旋转。因而以如此方式面向支撑架900是可能的，以至于支撑架支撑的柔性管道被安放在一垂直于客户货轮1的水平面上。支撑架900的框架901包含多个导管905，用于引导多个柔性软管，其未在图中显示。这些导管905具有向前的凸形。此形状允许了柔性管道4可允许的曲率半径，以使柔性管道4维持在其最小的曲率半径之上成为了可能。此目地是为了防止柔性管道由于太小的曲率半径而损坏。

这些导管905可包括，例如滚轮，以限制柔性管道4上的摩擦力。

根据一个实施例，支撑架通过刚性固定部件从吊车上悬挂下来。在使用带有吊头的吊车期间，吊头围绕纵轴旋转，这允许了对于支撑架位置的更好的控制，以便柔性管道对准客户的软管。

根据另一个实施例，增加负载反应部件至固定部件也是可能的。

根据另一个实施例，支撑架的结构是模块化的，以便允许对于多个柔性管道同时执行相同的功能。在此情况下，每个独立于其它模块的模块允许了它支撑的柔性管道可以被操纵。此结构随后允许了根据需要使用的柔性管道的数量，需要数量的支持架被连接在一起。在此结构中，一方面汇集多个GNL管道在一起，以增加轮船间的GNL传输的流量是可能的，但是包括一个蒸汽返回管道，用于传输氮蒸汽，以便在使用后在柔性管道内充入惰性气体，或甚至包括实用管道，以便传输重油(重燃料油)。

根据另一个实施例，支撑架不是模块化的，但可以同时操纵多个柔性管道。支撑架因而用于操作一定数量的软管。

为了提高连接操作的有效性并使它更容易的从源头向客户货轮1传递柔性导管，可向设备添加一法兰，用于预锚定柔性管道。这是由于基本系统在每个管道内包含一个法兰，以便执行连接，连接使连接操作重复，并引起时间的损失。

参考图11和图12，预锚定法兰1000通过同时把所有的连接搬运至客户货轮1，一起连接柔性管道1001的末端法兰1002。客户货轮可随后通过一直接连接，连接所有的管道至它的燃料管道，其中燃料管道与连接系统匹配。

根据一个实施例，预锚定法兰1000可额外锚定至客户货轮1，并额外的允许柔性软管1001一个接一个分离，并一个接一个连接客户货轮1的燃料管道。为达到此目的，在法兰1000内提供了夹紧圈，用于独立的夹紧或松开每个柔性软管1001。在松开位置，柔性软管1001可从法兰1000上移开，以自由放置。此实施例使得具有一个普遍的系统，它解决了预锚定法兰1000遭遇某个客户货船1的燃料系统的兼容性问题，成为了可能。以此方法，两种状况都能解决。

根据图14中描述的实施例，为了避免客户货轮1无法在它的储油站断开之前充入惰性气体，补给船3包含一停止站，允许在柔性管道断开时充入惰性气体。

参考图14，来自支撑架8，以整体表示，参考号为140的柔性管道的末端，连接一个以整体表示，参考号为141的固定站。此固定站141例如从支撑架8上分离，并设置于补给船3的甲板上。固定站141允许所有的管道140通过旁路管道的网络142互相连接。网络142也连接一氮进气管143，以允许提供双氮以进行充氮作业。在环路内也设置了一阀门144，阀门位于网络142和氮进气管143之间。此设备进一步允许了传输系统使用氮或天然气经历一个预冷阶段。它也允许了在柔性管道140归于其位之前，GNL在冷冻管道内的环路中流通。为达此目的，阀门144被关闭，并且只有连接管道140的旁路管道的网络142被使用。这允许了网络被有效的冷却，并简化了预膨胀现象的处理，预膨胀现象也被称为闪光气体，这与冷却有关。此操作被互相并行的执行，也减少了补给的周期时间。

在一个极端的情况下，补给循环计划的间隔时间非常接近，可能管道还未完全清空，可能支撑架8被伸缩至停止位，并且可能管道4在两个传输点间在环路内流通GNL仍保持寒冷。此方法提供了限定关于在柔性管道的冷却的闪光气体的处理问题的优点。

根据一个的实施例，图7的扩充口709可执行图14的固定站的功能，尤其是GNL在一环路内的流通，用于预冷却，以及惰性气体的供给，例如氮气，以执行充氮过程。

本描述是在参考了离岸货轮或装备了一个运输系统的加油站，以为客户货轮1补给的情况下完成的。此运输系统例如也可以适合于一货船，以便于货船可连接一岸上设施。同样的，一个装备有运输系统的岸上终端可补给客户货轮，或者甚至客户货轮1可装备有运输系统，以便再补充它的燃料供给。

虽然本发明已经同一些特别的实施例联系在一起，显而易见的是它不应以任何方式受限，并且它包含的所有的已描述的技术等价物及其组合都应适合于本发明的范围之内。

动词“包含”，“包括”和“具有”的使用及其成对的形式不应排除在步骤或元素的内容之外，除非它们在权利要求中另有所指。不定冠词“一”或“一个”对一个元素或一个步骤的使用，不应，除非另有所指，排除在那些多个这样的元素或步骤之外。不同的部件或模块可在一个或相同的材料元素中体现。

在权利要求中括号间的参考标记不可以解释为权利要求的暗示性限定。

Claims (18)

1.一机动的支撑设备(8)，用于一搬运系统(7)，以搬运至少一柔性管道(4)，用于运输流体；支撑设备的特征在于，包括：

一框架(701)，可从一吊车上悬挂下来，

一支架(703,803)，由所述框架承载，所述支架具有一上支撑面(704,803)，用于在所述框架上支撑所述柔性管道(4,138,140)，

以及一驱动构件，由所述框架承载，所述驱动构件可以在预设的纵向方向(713)驱动柔性管道双向移动。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述支撑设备进一步包括一保持构件(709,809)，位于所述框架上，所述保持构件可对接所述柔性管道的一末端法兰(710,810)，以便使所述末端法兰保持在相对于所述框架(701,801)的一个固定的停止位。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述保持构件进一步包含一装置，用于为柔性管道充入惰性气体，充入惰性气体装置包含一软管(136,143)，连接惰性气体源，并且所述软管可以传送惰性气体至柔性管道(4,138,140)。

4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述支撑面(704,803)具有一凹面向上的曲线形状：

5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述支架(704,803)可以在所述驱动构件的影响下相对于所述框架(701,801)移动。

6.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述支架(704,803)相对于所述框架(701,801)固定，所述支撑面可以以滑动方式连接所述柔性管道(4,138,140)。

7.如权利要求1至5中任一项所述的设备，其中支架包含一可自由滑动的支架构件，所述支架构件从以下组中选择，组中包括：一轮子，一组滚轮，以及一导轨。

8.如权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述支撑面具有一合适于以预设的纵向方向保持导管的形状。

9.如权利要求1至8中任一项所述的设备，进一步包含一附着构件(702,802,902)，固定在所述框架上，所述附着构件允许所述框架附着在柔性管道搬运系统上。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述附着构件(702,802,902)位于所述支撑面之上。

11.如权利要求9和10中任一项所述的设备，其中附着构件包含一旋转致动器，可引起运动支架围绕一纵轴旋转。

12.如权利要求1至11中任一项所述的设备，包括一引导构件(905)，用于使柔性管道相对于支架保持在一固定的纵向方向，所述引导构件固定在所述框架(701,901)上。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述引导构件(905)设置成纵向的位于每侧的支撑面(704,803)上。

14.如权利要求11至13中任一项所述的设备，其中所述引导构件包含位于导管(705,805)之上的引导装置，并可保持所述柔性管道按压在所述支撑面上。

15.如权利要求11至14中任一项所述的设备，其中所述引导构件包含一引导元件，所述引导元件下列的组中选择，组中包括：一具有低摩擦系数的刚性导管，一卷子架，一滚子架。

16.如权利要求1至15中任一项所述的设备，其中所述驱动构件从以下的组中选择，组中包括：一轮子，一滚轮，一组滚轮，一导轨，一传送带和一齿轮，齿轮可以啮合属于导管的牙齿。

17.如权利要求1至16中任一项所述的一模块化的支架，包含多个支撑设备，设备以如此的方式并列，以至于预设的纵向方向是平行的，其中支持支撑设备的所述框架具有附件，附件可在并列位置连接所述框架。

18.如之前任一权利要求所述的一搬运系统，用于搬运至少一个柔性管道，系统包含一吊车(7)和一支撑设备(8)或一模块化支架，系统的所述框架附着在所述吊车上。