CN112867841B - 包括多个锁定机构的弯曲加强件和钟形口之间的耦接系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于在弯曲加强件（1）与钟形口（2）之间耦接的系统，该系统包括多个锁定机构（3），其中，每个锁定机构（3）在外部固定到钟形口（2），并且包括可移动的突出部（30），该突出部（30）定位成向下倾斜，其中突出部（30）进入钟形口（2）的内部，并由弹性元件（34）致动，该弹性元件（34）设计成沿钟形口（2）的内部的方向在突出部（30）上施加压力。

Description

包括多个锁定机构的弯曲加强件和钟形口之间的耦接系统

技术领域

本发明涉及管线和立管技术。更具体而言，本发明涉及用于将弯曲加强件连接到钟形口的系统和方法。

背景技术

在连接弯曲加强件和钟形口的系统中，广泛认为的是，管道铺设支援船（PLSV）的非生产时间的主要原因之一是由于阻止在立管引入操作期间执行浅潜的环境状况，这是因为该操作（浅潜）是必要的，以确保适当地执行了弯曲加强件与钟形口的连接。

为了减少PLSV的非生产时间，发现现有技术缺乏弯曲加强件与钟形口之间的对接系统，该对接系统能够承受连接弯曲减小的弯曲加强件的力，从而提高该操作的可靠性，并消除与PLSV并行的浅潜的需要。

当前，在I型管式支撑件（钟形口）中的引入操作的所有阶段中，执行浅潜都是必不可少的。因此，在PLSV到达并随之将立管转移到固定生产单元（SPU）之前，有必要浅潜以验证钟形口锁定机构的操作，以首先清洁其内部区域，以便移除可能会妨碍将立管的弯曲加强件耦接到它的任何结壳，并且在必要的情况下使用计量器来验证钟形口的内部尺寸。

在将立管从PLSV立管转移到SPU的步骤期间，在安装浅潜滑轮的过程中，将弯曲加强件连接到SPU的船体，以在存在由于立管与钟形口的耦接中的过度干扰而导致的过载所引起的可熔引入线缆的过早破裂的情况下，防止弯曲加强件掉落。

另外，该浅潜检查弯曲加强件与钟形口的整个耦接过程，从而验证立管的架空线路的角度，同时对可能发生的任何干扰保持警惕。

在引入操作完成后，该浅潜检查管道的完整性，将来自钟形口的卡爪置于锁定位置，并且移除将防止弯曲加强件掉落的滑轮。

根据到目前为止所提出的，很明显，当前在引入操作的所有阶段中都涉及浅潜，其中最关键的时刻是将弯曲加强件耦接到钟形口的时刻，这是因为它与PLSV并行行动。

现有技术在弯曲加强件与钟形口之间具有各种各样的对接系统，如下面的文献中所示。

文献US4808034A示出了一种用于使用附接到立管的滑动导环来将海洋立管固定到浮动结构的装置，该立管随后被安装在浮动结构的下部上的接收器上，并且连接到浮动结构上的导管系统。

在立管的安装期间，该导环被插入到位于浮动结构下方的接收导环中。在其对接后，该立管可被牵引。

文献US20090020061A1进而示出了一种连接器，其用于连结呈阴性端形式的锚固件和阳性端，该阴性端置于浮动装置上，该阳性端形成在来自弯曲加强件的可回收绳索的端部上。根据US20090020061A1，该阳性端包含具有防护帽的主轴端，该防护帽在一端上连接到牵引机构，并且在另一端上连接到绳索。该阳性端包括呈套筒形式的主体，该套筒通过剪切元件附接到主轴的主体。

然后，弯曲加强件被直接固定到由套筒形成的主体，并且它被设计成紧靠阴性端内的弯曲加强件并“停放”在该弯曲加强件旁边，而绳索被设计成通过阴性端朝向船向上牵引。

文献BRPI1106877A2示出了一种缓冲套筒和锚固方法。更具体而言，该文献涉及一种附件装置，其包括锚固套筒，该锚固套筒被耦接到弯曲限制器，该弯曲限制器可用于收集线路的锚固操作中，以便消除对可熔线缆和安全带的需要，并省去了潜水队，从而确保了不受海洋状况的影响而执行操作。

文献US8573305B2披露了一种用于立管的自动释放系统，该系统包括引导漏斗组件（钟形口），该引导漏斗组件接收耦接到该立管的防护帽。牵引头被耦接到牵引机构。一个或多个弹簧加载的卡爪被组装在防护帽的外侧上。这些卡爪穿过与卡爪对准的轴中的一个或多个开口在径向内部和外部移动，并且当穿过这些开口径向移动时，它们被装配到牵引头中的槽中。

一个或多个释放机构被安装在防护帽的外侧上并且与卡爪对准。在第一位置，该释放机构防止卡爪从牵引头中的孔口脱离。在第二位置，该释放机构允许卡爪从牵引头中的孔口脱离。

文献US5947642A披露了如下设备和方法，其旨在确保来自洋底的柔性海底管道可在位于海平面上方的任何点处连接到表面上的结构。

根据该文献，使用了两个主要部件：钟形口和连接装置，该连接装置被连接到待连接到该结构的柔性线路。

具体而言，US5947642A披露了加强件到钟形口的自动锁定系统，该自动锁定系统包括通过弹性元件激活的枢转锁。根据所描述的构造，该加强件包括上部引导件，其中该引导件的下部包括截头锥体，该截头锥体具有大于该引导件的上部的直径。因此，在该引导件的下部部分通过锁定元件期间，其径向移位。就在通过之后，该锁定元件被压回到其初始位置，从而将加强件锁定到钟形口。鉴于所提出的文献，很明显的是，现有技术仍缺乏高度可靠的弯曲加强件与钟形口之间的对接系统，该对接系统将消除进行浅潜操作以确保附接的需要。

如将在下面更好地详述的，本发明试图以实用和高效的方式来解决上述现有技术中的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弯曲加强件与钟形口之间的对接系统，该对接系统包括可靠的自动锁定，使得可省去在该操作中执行浅潜的步骤。

为了达到上述目的，本发明提供了一种弯曲加强件与钟形口之间的耦接系统，该耦接系统包括多个锁定机构，其中每个锁定机构在外部固定到该钟形口，并且它包括可移动的突出部，该突出部定位成使得其向下倾斜，其中该突出部进入该钟形口的内部，并且该突出部由弹性元件激活，该弹性元件适于朝向该钟形口的内部在该突出部上施加压力。

附图说明

下面呈现的详细描述参考了附图及其相应的附图标记。

图1示出了根据本发明的可选构造的弯曲加强件的正视图。

图1A图示了图1中的弯曲加强件的俯视图。

图2示出了根据本发明的可选构造的钟形口构造的视图。

图3示出了图2中所示的弯曲加强件的锁定系统的特写视图。

图4示出了图3中所示的构造的剖视图。

图5示出了根据本发明的可选构造的引入操作的初始阶段的视图，其中弯曲加强件被引入到钟形口中。

图6示出了根据图5中的构造的一种状况，其中弯曲加强件几乎完全连接到钟形口。

图7示出了根据本发明的可选构造的弯曲加强件，该弯曲加强件处于其在钟形口内的最高位置。

图8示出了本发明的系统，其中弯曲加强件处于其安置位置。

图9示出了在拉出操作开始时的本发明的系统。

图10示出了本发明的系统，其中弯曲加强件被释放以便结束拉出操作。

具体实施方式

首先，要注意的是，下面的描述将以本发明的优选实施方式开始。然而，如对于本领域中的任何技术人员将变得显而易见的，本发明不限于该特定实施方式。

本发明旨在用于将弯曲加强件耦接到钟形口的系统中，从而消除在操作（与PLSV的并行操作）的关键时刻浅潜的需要。要注意的是，在使用本发明的情况下仍然必须重复在预操作的引入阶段中的潜水操作（清洁、摄像机安装和机构操作的验证），因为这不是操作的最昂贵的阶段。

为此，本发明开发了一种比现有技术中已知的那些要高效得多的锁定弯曲加强件的构思，其使得可以减少与将弯曲加强件连接到钟形口的过程相关联的费用并减少潜水活动。

图1示出了根据本发明的可选构造的弯曲加强件1的视图。在该构造中，弯曲加强件1的防护帽15的形状是管状的，而上部部分11形状像圆顶。

因此，考虑到立管的架空线路的角度的可能的未对准范围，防护帽15与钟形口2的内部之间的初始接触将会更平缓。换句话说，该初始接触的几何形状防止了弯曲加强件1的防护帽15的尖锐角部在钟形口2内部接触，这可能会引起显著的干涉。

图1A示出了图1中的弯曲加强件1的俯视图。

可选地，弯曲加强件1的防护帽15在其上表面上包括可熔线缆4的支撑元件16，这些支撑元件16在引入阶段中使用。要强调的是，在现有技术中的加强件1的防护帽15中，在吊环螺栓经常改变尺寸的情况下，没有限定这些点，它们可能是弯曲加强件1的引入过程中的可能的干涉区域。

同样可选地，弯曲加强件1还可包括中间部分12，当与其上部部分11和下部部分13相比时，该中间部分12具有较小的直径。因此，弯曲加强件1与钟形口2之间的耦接将会更平缓，从而减小了耦接抵抗力。在该构造中，上部部分11和下部部分13与中间部分12之间的过渡可包含锥形过渡部段14（倾斜的壁），其中下部锥形部分14适于在与钟形口2耦接期间执行弯曲加强件1的最终对准。利用下面的描述，该特性将变得更加明显。

图2示出了根据本发明的可选构造的钟形口构造2的视图。图3示出了图2中所示的弯曲加强件1的锁定系统的特写视图。图4示出了图3中所示的构造的剖视图。

如可以看到的，本发明的钟形口2包括多个锁定机构3，其适于在弯曲加强件1处于其最终位置时锁定该弯曲加强件1。

弯曲加强件1到钟形口2的锁定机构3包括突出部30，该突出部30与整个锁定机构3一起被限制于突出部载体3的内部。在引入操作期间，突出部30缩回以允许弯曲加强件1通过，并且它通过已置于反作用块中的弹性元件34自动地返回到伸出位置。

为了做到这一点，锁定机构3面向下定位，使得弹性元件34施加压力，以使突出部30倾斜地向下移动。

本发明的钟形口2的显著优点在于以下事实，即：在附接弯曲加强件1之后，不需要执行浅潜以锁定突出部30，这通过将突出部30压在钟形口2内的弹性元件34的力来完成。

图5示出了根据本发明的可选构造的引入操作的初始阶段的视图，其中弯曲加强件1被引入到钟形口2中。

在这种情况下，立管的重量完全从PLSV传递到FPSO，并且弯曲加强件1即将进入钟形口2。

在该构造中，弯曲加强件1开始进入到钟形口2中的过程。注意，防护帽15的上部部分11的圆顶形状有助于弯曲加强件1的通过。

图6示出了根据图5中的构造的一种状况，其中弯曲加强件1几乎完全连接到钟形口2。

同样在此时，由于其优化的几何形状，在钟形口2和弯曲加强件1之间没有显著的干涉。此时，弯曲加强件1的包括弹性体锥体的下部部分（A）开始触及锁定机构3的突出部30，从而开始其缩回。

当弯曲加强件1向上移动时，突出部30甚至进一步被压在内部，直到弯曲加强件1完全通过突出部30。

图7示出了根据本发明的可选构造的处于其最终位置的弯曲加强件1的视图。

注意，在此时，弯曲加强件1在钟形口2内达到其物理极限，并且每个可熔线缆4被压靠剪切元件5。

因此，弯曲加强件1包括多个剪切元件5，每一个与可熔线缆4相关联，其中，当弯曲加强件1处于其在钟形口2内的最高位置时，每个剪切元件5都适于将可熔线缆4压靠钟形口2的内壁。

优选地，当弯曲加强件1处于其最终附接位置时，剪切元件5包括与可熔线缆4接触的剪切表面。

因此，在引入操作结束时，剪切元件5对可熔线缆4造成损伤。

该构思允许选择具有高断裂张力的合成的可熔线缆4，从而在图7中所示的阶段之前减轻了其过早断裂的风险。因此，如现在所提出的，可以用合成的可熔线缆4来代替现有技术中的钢可熔线缆4。

使用该技术作为钢可熔线缆4的替代用于引入有许多优点，例如，其高延展性，便于其安装以及通过某种类型的切割工具的操作来降低其机械阻力的可能性，这可有助于线缆的最终断裂。

另外，由于它相对于钢线缆而言是软得多的材料，因此落入弯曲加强件1的喇叭口内的由线缆断裂引起的任何残留物均不会存在关于损伤柔性立管的外层的风险。然而，在整个引入操作中，此构思的操作与由钢制成的可熔线缆的使用非常相似。

图8示出了本发明的系统，其中弯曲加强件1处于其安置位置。注意，在可熔线缆4断裂之后，弯曲加强件1由于重力而下降，以便由突出部30支撑，从而结束引入操作。

因此，可以看到，本发明有一个巨大的优点，其包括以下事实，即：锁定机构3被定位成向下成角度。因此，在引入操作中弯曲加强件1的进入期间，突出部30被推挤，从而压弹性元件34，这允许加强件1通过。

然而，在该过程结束时，当可熔线缆4断裂时，突出部30返回到其最终位置，并且加强件1的重量在突出部30上施加切割力，从而不允许它缩回。

可选地，本发明还预见到锁定机构3包括手柄36，该手柄36可被激活，以使突出部30移动到缩回或伸出位置。手柄36可由操作人员（潜水员）激活或由ROV激活，可基于具体情况具体分析来做出该选择。

在前一段中所述的构造中，夹具37也可被用于锁定手柄36，从而防止其非自主的移动。

下面是根据本发明的对拉出操作如何发生的描述。

图9示出了在拉出操作开始时的本发明的系统。为了拉出，夹具37被移除，从而允许移动手柄36。重要的是要强调，可选地，弹性元件34在此阶段中未被压缩。锁定机构3可被设计成使得当手柄36被激活时所有部分（突出部30、弹性元件34、轴33和反作用块35）一起移动。

图10示出了本发明的系统，其中弯曲加强件被释放以便结束拉出操作。要注意的是，随着突出部30的释放，如果加强件向下移动，则该加强件自由地与钟形口2分离。

综上所述，显然，本发明提供了如下系统和方法，其用于将立管的弯曲加强件1耦接到钟形口2，该系统和方法使得能够在耦接完成的时刻将弯曲加强件1自动锁定到钟形口2，而无需执行浅潜以确保耦接正确地完成。

要注意的是，在特定情况下，或者如果负责操作的技术人员这样期望，则执行浅潜可以可选地完成。因此，该操作不会从过程中排除，而是变成可选阶段。

再次参考图4，其示出了锁定机构3的剖视图，这允许看到该元件的内部部件。

更广泛地，锁定机构3在外部固定到钟形口2，并且它包括可移动的突出部30，该可移动的突出部30定位成使得它向下成角度，其中突出部30进入钟形口2的内部。另外，突出部30由弹性元件34激活，该弹性元件34适于朝向钟形口2的内部在突出部30上施加压力。

如上面已经描述的，由于突出部的成角度，它可在引入过程期间移过弯曲加强件1的防护帽15的包括弹性体锥体的下部部分（A）以被缩回，并且在弯曲加强件1通过之后，弹性元件34将它压成返回到伸出位置，从而使得能够锁定弯曲加强件1/钟形口2的组件。

可选地，每个突出部30可在锁定机构3内被激活并沿轴33对准，其中轴33由弹性元件34激活，并且其适于将由弹性元件34产生的力传递到突出部30。在替代性构造中，突出部30和轴33是单一元件，其中轴33不如突出部30那么厚。

可选地，锁定机构3还包括反作用块35，弹性元件34被安置在该反作用块35中。

再次参考图3，注意到锁定机构3可选地包括偏心元件31，该偏心元件31大大增加用于操作手柄36的力，以便有助于潜水员（在必要时）使突出部30移动。偏心元件31通过组装销32在内部连接到反作用块35。

因此，当潜水员在解锁系统的操作中激活手柄36时，反作用块35被激活，从而释放突出部30。

因此，本发明更广泛地提供了一种弯曲加强件1与钟形口2之间的耦接系统，该耦接系统包括多个锁定机构3，其中每个锁定机构3在外部附接到钟形口2，并且它包括可移动的突出部30，该突出部30定位成使得其向下倾斜，其中突出部30进入钟形口2的内部，并且该突出部30由弹性元件34激活，该弹性元件34适于朝向钟形口2的内部在突出部30上施加压力。

尤其是鉴于上一段中所描述的更一般性的构造，允许对本申请的保护范围的无数种变型。因此，加强了以下事实，即：本发明不限于上述的特定构造/实施方式。

Claims (10)

1.一种弯曲加强件(1)与钟形口(2)之间的耦接系统，其中，所述耦接系统包括多个锁定机构(3)，其中每个锁定机构(3)在外部附接到所述钟形口(2)，并且所述锁定机构(3)包括可移动的突出部(30)，所述突出部(30)定位成使得所述突出部(30)向下成角度，其中所述突出部(30)进入所述钟形口(2)的内部，并且所述突出部(30)由弹性元件(34)激活，所述弹性元件(34)适于朝向所述钟形口(2)的内部在所述突出部(30)上施加压力。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述锁定机构(3)的每个突出部(30)沿所述锁定机构(3)内部的轴(33)对准，其中，所述突出部(30)由至少一个弹性元件(34)激活。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述突出部(30)和所述轴(33)是单一元件，其中，所述轴(33)的厚度比所述突出部(30)要薄。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述锁定机构(3)包括反作用块(35)，所述弹性元件(34)被安置在所述反作用块(35)中。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述锁定机构(3)包括偏心元件(31)，其中，所述偏心元件(31)通过组装销(32)在内部连接到所述反作用块(35)。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述弯曲加强件(1)包括防护帽(15)，所述防护帽(15)的形状为管状，并且所述防护帽(15)的上部部分(11)包括圆顶形式。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述弯曲加强件(1)的所述防护帽(15)在其上表面上包含用于可熔线缆(4)的支撑元件(16)。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述弯曲加强件(1)包括中间部分(12)，所述中间部分(12)的直径与其上部部分(11)和下部部分(13)相比较小，其中，所述上部部分(11)和所述下部部分(13)与中间部分(12)之间的过渡包含锥形过渡部段(14)。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述弯曲加强件(1)包括多个剪切元件(5)，每一个与可熔线缆(4)相关联，其中，当所述弯曲加强件(1)处于其在所述钟形口(2)内的最高位置时，每个剪切元件(5)都适于将所述可熔线缆(4)压靠所述钟形口(2)的内壁。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述锁定机构(3)包括：

手柄(36)，其可被激活，以使所述突出部(30)移动到缩回位置或伸出位置，以及

夹具(37)，其适于锁定所述手柄(36)，从而防止非自主移动。