CN113316539B - 用于系泊装置的轭板组件和包括该轭板组件的系泊装置 - Google Patents

Abstract

一种用于通过一对系泊缆绳系泊水体中的漂浮物体的轭板组件，包括组件板、长型轭板、第一杠杆臂以及第二杠杆臂，其中，组件板用于机械地联接至锚体；长型轭板的中心通过铰接件枢转地连接至组件板；第一杠杆臂具有通过第一联接件连接至长型轭板的第一端的第一近端；第二杠杆臂具有通过第二联接件连接至所述长型轭板的与第一端纵向相对的第二端的第二近端。第一杠杆臂可在其第一远端处通过第一远端接头连接至该对系泊缆绳中的一个，以及第二杠杆臂可在其第二远端处通过第二远端接头连接至该对系泊缆绳中的另一个。

Description

用于系泊装置的轭板组件和包括该轭板组件的系泊装置

技术领域

本发明涉及一种用于系泊水体中的漂浮物体的轭板组件。此外，本发明涉及一种包括这种轭板组件的系泊装置。另外，本发明涉及一种由这种系泊装置系泊的漂浮物体。

背景技术

US6688250(海马设备公司)公开了一种用于从海上油气田回收油和气的漂浮平台，该漂浮平台支承在水面上方的一个或多个甲板以容纳用于钻探和处理从油气田回收的油、气和水的设备。该平台包括中心柱，其中，中心柱具有基本上在水面下方的部分并包括在水面上方延伸的部分。该中心柱包括基节点和从该基节点向外延伸的多个浮筒，并通过固定到浮筒和海床上的一个或多个钢筋束锚固到海床。

发明内容

该目的通过一种用于通过一对系泊缆绳系泊水体中的漂浮物体的轭板组件来实现，该轭板组件包括组件板、长型轭板、第一杠杆臂和第二杠杆臂，其中，组件板用于机械地联接至锚体；长型轭板的中心通过铰接件枢转地连接至组件板；第一杠杆臂具有通过第一联接件连接至长型轭板的第一端的第一近端；第二杠杆臂具有通过第二联接件连接至长型轭板的与第一端纵向相对的第二端的第二近端，其中，第一杠杆臂可在其第一远端处通过第一远端接头连接至该对系泊缆绳中的一个，以及第二杠杆臂可在其第二远端处通过第二远端接头连接至该对系泊缆绳中的另一个。

有利地，根据本发明的轭板组件允许实现改善两条系泊缆绳之间的载荷分担，其中，每条系泊缆绳连接在长型轭板的相应端部处。轭板组件使得能够在两个系泊缆绳之间分散相等的张力，并且因此将极限载荷除以二，并将疲劳损伤除以八。另外，根据本发明的轭板组件使得两条系泊缆绳之间的缆绳长度差异得到补偿，其中，该缆绳长度差异源于结构上的差异或者由于安装过程而引起的差异。当这是系泊系统充分执行的基本要求时，轭板组件的存在允许使用用于应用的常规系泊部件，而不会例如涉及昂贵的TLP钢筋束连接器。

联接件作为单接头的应用有利地允许每个系泊缆绳的连接在两个垂直平面中铰接，在使用系泊链的情况下，这可显着地减小面外弯曲疲劳。

在实施方式中，如上所述的轭板组件布置成具有选自包括单轴接头、双轴接头、万向节接头、旋转接头的组的铰接件。有利的是，铰接件使得长型轭板可由于可附接至长型轭板的每个系泊缆绳上的不同张力而倾斜，并且因此抑制在长型轭板上在系泊缆绳的连接处的力的大的力矩。

在实施方式中，本发明提供了如上所述的轭板组件，其中，第一杠杆臂可在其第一远端处通过第一远端接头连接至该对系泊缆绳中的一个，以及第二杠杆臂可在其第二远端处通过第二远端接头连接至该对系泊缆绳中的另一个。

在实施方式中，本发明提供了如上所述的轭板组件，其中，第一联接件和第二联接件是具有共面轴线的单接头。

有利地，使用具有共面轴线的单接头避免了通过去除铰接件之间的局部杠杆臂而产生人工力矩载荷。

在实施方式中，本发明提供了如上所述的轭板组件，其中，第一杠杆臂和第二杠杆臂各自包括杆和用于接纳杆的容座部分，用于在第一杠杆臂与第二杠杆臂之间形成可断开连接的联接，其中，每个容座分别连接至长型轭板的第一端上的相应联接件和长型轭板的第二端上的相应联接件。使用联接至轭板的容座和在系泊缆绳的近端处的匹配杆允许相对较简单的连接/断开连接方案。

在实施方式中，本发明提供了如上所述的轭板组件，其中，第一联接件与长型轭板的第一端之间的接头和第一远端接头形成第一长型单接头，以及第二联接件与长型轭板的第二端之间的接头和第二远端接头形成第二长型单接头。联接件与杠杆臂结合作为长型单接头的应用有利地为每条系泊缆绳在两个平面中提供了增强的铰接，以减少面外弯曲疲劳。

在实施方式中，本发明提供了如上所述的轭板组件，该轭板组件还包括止动机构，用于将长型轭板相对于组件板的表面平面的倾斜角限制为上至预定的最大角度值。

止动机构有利地保护轭板组件免受机械损坏，以防该对系泊缆绳中的一个将断开连接并且全张力将传递到轭板与其它系泊缆绳的连接。

此外，本发明涉及一种用于通过附接至水体中的漂浮物体的至少一对系泊缆绳系泊该漂浮物体的系泊装置，涉及一种漂浮在水体中、通过系泊装置系泊到水体的床部的漂浮物体，以及涉及一种制造轭板组件的方法。

附图说明

下面将参考附图更详细地解释本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方式。

图1示出了根据本发明的实施方式的轭板组件的剖视图；

图2A示出了根据本发明的实施方式的轭板组件的立体图并且图2B示出了根据本发明的实施方式的轭板组件的侧视图；

图3a至图3d示出了根据本发明的实施方式的轭板和相关铰接件的侧视图；

图4示出了根据本发明的实施方式的轭板组件的侧视图；

图5示出了根据本发明的实施方式的轭板组件的侧视图；

图6示出了根据本发明的另一实施方式的轭板组件的立体图；

图7示出了根据本发明的实施方式的包括漂浮物体和轭板组件的系泊装置的示意图，以及

图8示出了根据本发明的实施方式的由包括轭板组件的系泊装置系泊的漂浮物体的示意图。

具体实施方式

将参照特定实施方式并参考某些附图来描述本发明，但本发明不限于此。所描述的附图仅是示意性的，而非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可能被夸大并且未按比例绘制的。

图1示出了根据本发明的实施方式的轭板组件的剖视图。

如图所示，轭板组件100布置在位于海床3上的锚体1上。此外，轭板组件100联接至附接至漂浮物体(未示出)的一对系泊缆绳或系泊链5a、5b。

轭板组件100包括组件板10、轭板15、铰接件20、第一杠杆臂25a和第二杠杆臂25b、第一联接件30a和第二联接件30b以及第一链接件35a和第二链接件35b。

轭板15由长型梁组成，该梁具有联接至组件板10的中心铰接件20。中心铰接件20包括中心轴16，轭板15可绕该中心轴16旋转以平衡施加在每个系泊缆绳上的力。

每个梁端17布置有圆柱形开口。圆柱形开口配置为保持旋转轴18与中心轴16平行。每个旋转轴18配置为分别提供到第一杠杆臂25a和第二杠杆臂25b中的一个的近端的枢转联接。

最后，第一杠杆臂25a和第二杠杆臂25b中的每个机械地联接至系泊缆绳5a、5b中的一个。

有利地，轭板组件100在该对系泊缆绳5a、5b之间提供了增强的载荷分担。可通过绕中心轴16的旋转来适应系泊缆绳之间的张力差异。另外，系泊缆绳5a、5b的长度差异可通过轭板的旋转来补偿。

根据实施方式，杠杆臂的远端与相关系泊缆绳之间的联接是通过第一枢转轴19实现的。在杠杆臂的近端处的联接包括第二枢转轴21。通过在每个杠杆臂中配置第二枢转轴21与旋转轴18垂直，形成了延伸的单接头36a、36b。有利地，通过允许绕第一枢转轴19和相关旋转轴18的垂直旋转，使用具有延伸的单接头的设置在系泊期间提供了对系泊链的面外弯曲的抑制。

图2A示出了根据本发明的实施方式的轭板组件的立体图。在轭板组件内，轭板15平行地布置在从组件板10的表面平面向上延伸的两个导向板11之间。

组件板10安装在锚体1的顶部上。根据本发明，锚体可以是本领域技术人员将理解的任何海床锚类型。这种锚类型包括但不限于重力锚、吸力桩、驱动桩和混合锚(即，重力锚和吸力桩的混合结构)。

根据实施方式，轭板的平面相对于竖直方向朝向漂浮物体呈倾斜角α，使得其与系泊缆绳的倾度对齐。以这种方式，平衡位置处的力的力矩减小，如图2B所示。

图3a至图3d示出了根据本发明的实施方式的轭板15和相关铰接件20的侧视图。根据本发明，铰接件20配置为至少提供轭板相对于组件板的表面平面12沿着中心轴16的旋转，该中心轴16与轭板的梁端17处的联接的旋转轴18平行。

在图3a中，示出了轭板组件100，其中铰接件20配置有与轭板的长度垂直并且与组件板的表面平面12平行的中心轴16，并且在轭板的梁端17处具有联接，该联接具有与中心轴平行的旋转轴18。

在图3b中，示出了轭板组件100，其中铰接件20包括如以上参考图3a所述的中心轴16以及第二中心轴16a，该第二中心轴16a基本上垂直于中心轴延伸并且与组件板的表面平面12平行。在该实施方式中，铰接件20允许轭板可通过绕第二中心轴16a的旋转而倾斜。因此，轭板组件能够抑制在轭板15的梁端17处的系泊缆绳连接处的大力矩。

在图3c中，示出了轭板组件100，其中铰接件20包括万向节的装置，以允许轭板15改变其相对于表面平面12的定向，并与系泊缆绳或系泊链5a、5b的方向(的改变)对齐。

在图3d中，示出了轭板组件100，其中铰接件20包括旋转接头，以允许轭板15改变其相对于表面平面12的定向，并与系泊缆绳的方向(的改变)对齐。

图4示出了根据本发明的实施方式的轭板组件的侧视图。

在该实施方式中，轭板组件包括第一联接件30a和第二联接件30b，第一联接件30a和第二联接件30b各自被实现为具有共面轴线16c(即，一对彼此垂直并在相同平面内旋转的轴线)的单接头(即，万向节)。在这种单接头中，两个共面铰接件集成在轭板15的相应梁端17中并连接至杠杆臂25a、25b。在使用寿命期间，这种单接头装置可保护附接至杠杆臂的系泊链免受面外弯曲的损坏。

图5示出了根据本发明的实施方式的轭板组件的侧视图。在该实施方式中，轭板组件100包括第一联接件30a和第二联接件30b，第一联接件30a和第二联接件30b各自实现为具有如以上参考图4所述的共面轴线16c的单接头。另外，杠杆臂25a、25b由杆26和容座27组成。杆26配置为位于系泊缆绳的近端6处。容座27联接至单接头30a、30b并且能够接纳杆26的头部28：例如，容座27包括反向棘轮系统29，以确保将杆头部的头部28固定到容座27中。因此，在杆26的头部28与容座27之间形成了可连接的联接。在每个单接头中，容座27连接至在长型轭板15的相应梁端17上的相应联接件30a、30b。可连接的联接简化了系泊缆绳与轭板组件/从轭板组件的海底连接的操作。

图6示出了根据本发明的另一实施方式的轭板组件100的立体图。在该实施方式中，如结合前述附图所述的轭板组件100包括止动机构40，该止动机构40在系泊缆绳之间的张力存在较大差异的情况下限制轭板的最大倾度。

如图6所示，止动机构40由两个长型槽42和两个相关圆形滑块销44组成。每个长型槽42在与相关滑块销44中的一个附接在轭板15上的位置相对应的位置处布置在平行导向板11中的至少一个中。每个滑块销44从与导向板11垂直的轭板15延伸，并被插入到相关长型槽42中。轭板15绕中心轴16的旋转受到长型槽的长度42b的限制，其中，滑块销可沿着该长型槽移动。

可选的止动机构(这里未示出)可由一对联接在组件板10与轭板的相应梁端17之间的止动链或止动缆绳形成。每个止动链或止动缆绳的长度限制轭板15可达到的最大旋转角度。

图7示出了根据本发明的实施方式的包括漂浮物体50和轭板组件100的系泊装置的示意图。

该系泊装置包括漂浮物体50，在该漂浮物体50上布置有一对系泊点72。每个系泊点72配置为连接至系泊缆绳73、74，其中一个系泊点连接至第一系泊缆绳73的近端75，以及另一个系泊点连接至第二系泊缆绳74的近端76。第一系泊缆绳73和第二系泊缆绳74形成一对系泊缆绳，该对系泊缆绳在它们的相应远端77、78处连接至轭板15的相应梁端17。因此，第一系泊缆绳和第二系泊缆绳在漂浮物体50与轭板组件100之间平行延伸。以这种方式，可形成包括两个平行的系泊缆绳73、74的张力腿。

根据另一实施方式，第一系泊缆绳73和第二系泊缆绳74中的每个包括近端链部分80、钢丝绳部分81和远端链部分82，其中近端链部分80的一端联接至钢丝绳部分81的一端，并且钢丝绳部分81的另一端联接至远端链部分82的一端。近端链部分80的另一端通过链连接器83在横杆上联接至系泊点。

远端链部分82的另一端在轭板组件100处联接至轭板梁15的相应梁端17的杠杆臂25a、25b的远端。

图8示出了根据本发明的实施方式的由包括轭板组件100的系泊装置60系泊的漂浮物体50、90的示意图。

漂浮在海2上漂浮物体50、90在其每个系泊点51处联接至相关轭板组件100。在每个系泊点51处，漂浮物体50、90通过一对系泊缆绳或系泊链5a、5b联接至轭板组件100的轭板15的相应梁端17。系泊缆绳可以以与以上参考图7所述的相同方式构造。

每个轭板组件通过其组件板10联接至位于海床3处的相应锚体1。

漂浮物体50、90可通过在系泊点51与锚体1之间张紧系泊链5a、5b布置成张力腿平台(TLP)或者具有TLP配置。根据本发明的轭板组件允许可使用诸如系泊链的常规的系泊部件。有利地，根据本发明的系泊装置与需要定制和昂贵的钢筋束连接器来平衡钢筋束之间的载荷的传统的TLP相比可显着地降低成本。

在实施方式中，漂浮物体50、90包括具有风力涡轮机的结构，该风力涡轮机安装在装配有设置有系泊点的浮箱的漂浮框架上。

已经参考一些实施方式描述了本发明。本领域技术人员在阅读和理解前面的详细描述后将会想到显而易见的修改和变化。本发明旨在被解释为包括所有这种修改和变化，只要这种修改和变化在所附权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种轭板组件(100)，构造成通过在所述轭板组件和漂浮物体(50，90)之间的一对系泊缆绳(73，74)系泊水体中的所述漂浮物体，所述轭板组件包括：

组件板(10)，构造成通过安装在锚体(1)上机械地联接至所述锚体(1)；

长型轭板(15)，所述长型轭板的中心通过铰接件(20)枢转地连接至所述组件板；

第一杠杆臂(25a)，具有第一近端(77)，所述第一近端通过第一联接件(30a)连接至所述长型轭板的第一端(17)；

第二杠杆臂(25b)，具有第二近端(78)，所述第二近端通过第二联接件(30b)连接至所述长型轭板的、与所述第一端纵向相对的第二端(17)，

其中，所述第一杠杆臂能够在其第一远端(75)处通过第一远端接头连接至所述一对系泊缆绳中的一个，以及

所述第二杠杆臂能够在其第二远端(76)处通过第二远端接头连接至所述一对系泊缆绳中的另一个，

其中，所述铰接件选自包括单轴接头、双轴接头、万向接头、旋转接头的组。

2.根据权利要求1所述的轭板组件，其中，所述第一联接件在所述长型轭板的第一端与所述第一杠杆臂之间布置成第一单接头，以及第二联接件在所述长型轭板的第二端与所述第二杠杆臂之间布置为第二单接头。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的轭板组件，其中，所述第一联接件和所述第二联接件中的每个均为具有共面轴线(16c)的单接头。

4.根据权利要求3所述的轭板组件，其中，所述第一杠杆臂和所述第二杠杆臂各自包括杆(26)和构造成接纳所述杆的容座部分(27)，构造成在所述第一杠杆臂与所述第二杠杆臂之间形成可断开连接的联接，其中，每个容座分别在所述长型轭板的第一端和所述长型轭板的第二端上连接至相应联接件。

5.根据权利要求1所述的轭板组件，其中，所述第一联接件与所述长型轭板的第一端之间的接头和所述第一远端接头形成第一长型单接头(36a)，以及所述第二联接件与所述长型轭板的第二端之间的接头和所述第二远端接头形成第二长型单接头(36b)。

6.根据权利要求1所述的轭板组件，还包括止动机构(40)，所述止动机构构造成将所述长型轭板相对于所述组件板的表面平面(12)的倾斜角限制成上至预定的最大角度值。

7.根据权利要求1所述的轭板组件，其中，所述轭板组件配置为以倾斜角(α)设置所述轭板，相对于所述漂浮物体不竖直，使得使所述铰接件倾斜，并且使所述轭板与所述系泊缆绳的倾度对齐。

8.一种构造成通过附接至水体中的漂浮物体(50)的至少一对系泊缆绳系泊所述漂浮物体的系泊装置(60)，所述系泊装置包括锚体、轭板组件和所述一对系泊缆绳，

其中，所述轭板组件包括：

组件板，用于机械地联接至所述锚体；

长型轭板，所述长型轭板的中心通过铰接件枢转地连接至所述组件板；

第一杠杆臂，具有第一近端，所述第一近端通过第一联接件连接至所述长型轭板的第一端；

第二杠杆臂，具有第二近端，所述第二近端通过第二联接件连接至所述长型轭板的与所述第一端纵向相对的第二端；

所述第一联接件在所述长型轭板的第一端与所述第一杠杆臂之间布置成第一单接头，以及所述第二联接件在所述长型轭板的第二端与所述第二杠杆臂之间布置成第二单接头，

其中，在系泊期间，所述第一杠杆臂在其第一远端处通过第一远端接头连接至所述一对系泊缆绳中的一个；所述第二杠杆臂在其第二远端处通过第二远端接头连接至所述一对系泊缆绳中的另一个；所述轭板组件安装在所述锚体上并且连接至所述锚体并且所述铰接件选自包括单轴接头、双轴接头、万向接头、旋转接头的组，以及所述锚体位于水体的床部(3)处。

9.根据权利要求8所述的系泊装置，其中，在使用期间，所述系泊缆绳中的每个均进行张紧和拉紧。

10.一种漂浮在水体中、通过系泊装置系泊到所述水体的床部的漂浮物体(50)，所述系泊装置包括锚体、轭板组件和一对系泊缆绳，

其中，所述轭板组件包括：

组件板，用于通过安装在锚体上机械地联接至所述锚体；

长型轭板，所述长型轭板的中心通过铰接件枢转地连接至所述组件板；

第一杠杆臂，具有第一近端，所述第一近端通过第一联接件连接至所述长型轭板的第一端；

第二杠杆臂，具有第二近端，所述第二近端通过第二联接件连接至所述长型轭板的与所述第一端纵向相对的第二端；

其中，所述第一联接件在所述长型轭板的第一端与所述第一杠杆臂之间布置成第一单接头，以及

所述第二联接件在所述长型轭板的第二端与所述第二杠杆臂之间布置成第二单接头，

所述第一杠杆臂在其第一远端处通过第一远端接头连接至所述一对系泊缆绳中的一个；

所述第二杠杆臂在其第二远端处通过第二远端接头连接至所述一对系泊缆绳中的另一个；

所述轭板组件连接至所述锚体，

所述锚体位于所述水体的床部处，以及

所述一对系泊缆绳各自附接至所述漂浮物体，

其中，所述铰接件选自包括单轴接头、双轴接头、万向接头、旋转接头的组。

11.根据权利要求10所述的漂浮物体，其中，所述系泊缆绳中的每个均进行张紧和拉紧，以及

相对于所述漂浮物体自由漂浮的水平，所述漂浮物体至少部分地通过张紧的系泊绳索而浸没。

12.根据权利要求10或11所述的漂浮物体，其中，所述漂浮物体是张力腿平台、TLP、漂浮支承结构，其中，所述一对系泊缆绳形成所述漂浮支承结构的张力腿。

13.一种制造构造成通过一对系泊缆绳系泊水体中的漂浮物体的轭板组件的方法，所述方法包括以下步骤：

设置构造成通过安装在锚体上机械地联接至所述锚体的组件板；

设置具有枢转中心的长型轭板；

通过铰接件将所述长型轭板枢转地连接至所述组件板；

设置第一杠杆臂，并通过第一联接件将所述第一杠杆臂的第一近端连接至所述长型轭板的第一端；

设置第二杠杆臂，并通过第二联接件将所述第二杠杆臂的第二近端连接至所述长型轭板的与所述第一端纵向相对的第二端，

其中，所述第一杠杆臂在其第一远端处布置有连接器，所述连接器能够通过第一远端接头连接至所述一对系泊缆绳中的一个，以及

所述第二杠杆臂在其第二远端处布置有第二连接器，所述第二连接器能够通过第二远端接头连接至所述一对系泊缆绳中的另一个，

其中，所述铰接件选自包括单轴接头、双轴接头、万向接头、旋转接头的组。