用于将管供应至水下管线铺设船的运输船、以及用于将管从运输船传送至水下管线铺设船的方法和成套工具

技术领域

本发明涉及一种用于将管供应至水下管线铺设船的运输船。

更具体地，本发明涉及这样一种运输船：该运输船包括单个或多个船 体（hull）漂浮结构、以及形成在该漂浮结构中以容纳用于供应至铺设船 的多根管的船舱（hold）。

背景技术

铺设船通常包括：用于将管连接成水下管线的组装生产线；以及用于 在连接管时铺设管线的铺设斜面。水下管线通常铺设在水体的底层上，用 于传输碳氢化合物，并且延伸几百千米。形成管线的管通常是标准的12 米长，这意味着铺设船仅能够运载构建管线所需的管的一小部分，并且必 须被周期性地供应有来自运输船的管。运输船的船舱在顶部敞开并且设计 成容纳管，通过将运输船定位在铺设船旁边并且利用安装在铺设船上且装 配有管抓取装置的吊车（crane）提升并传送管，将这些管从运输船传送至 铺设船。吊车通常具有覆盖整个运输船船舱的可达到范围（reach）。并且， 因为吊车采用提升缆索并且抓取装置的摆动使得难以准确地定位，所以必 须由船舱内的工人将抓取装置定位并附接至管。

以上的传送方法具有各种缺点，特别是在波涛汹涌的水中工作时。首 先，水越是波涛汹涌，船舱内的工作条件越恶劣；这样从而标准的做法是 在超过和高于给定浪高的情况下暂停传送操作。

其次，在波涛汹涌的水中，传送相对慢并且受到中断。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计成使得管传送更安全的运输船。

本发明的另一目的是提供一种运输船，该运输船设计成即使是在非常 波涛汹涌的水中也允许管传送，而同时确保工人安全。

根据本发明，提供一种用于将管供应至铺设船的运输船，该运输船包 括：露天甲板；船舱，用于容纳管；至少一个传送台，用于将管暂时性地 容纳在给定位置中，并且用于引导连接至吊车的抓取装置；以及至少一个 操纵器，用于抓取船舱中的管并且将管释放在传送台内的所述给定位置 中。

操纵器因而在没有来自船舱内的工人的协助的情况下抓取管，并且将 管传送至传送台。因为操纵器安装在运输船上，所以没有由操纵器与船舱 内的管之间的或者操纵器与传送台（其在运输船上的位置是固定的）之间 的相对运动带来的问题。管因而可自动地从船舱中取出并且暂时性地装载 到传送台中，传送台可设计成引导吊车的抓取装置。

在本发明的一个优选实施方式中，传送台包括用于相对于所述给定位 置定位抓取装置的导向系统。

该导向系统用于定位吊车的抓取装置，并且自动地抓取位于传送台处 的管。

在本发明的一个优选实施方式中，操纵器包括设计成达到船舱内的任 意位置的折臂吊车。

该折臂吊车用于简易的操作以及高度的定位精确性。

为了最大程度的安全，通过至少部分地将抓取构件插入管中来抓取这 些管。

根据本发明，为了抓取管，从管的相对端去除插塞，优选地利用与抓 取构件相关联的拔塞装置（unplugging device）。

在本发明的一个优选实施方式中，操纵器设计成同时抓取多根平行的 管。

本发明的另一目的是提供一种将管从运输船传送至铺设船的方法，该 方法设计成消除已知技术的缺陷。

根据本发明，提供一种将管从运输船传送至铺设船的方法，该方法包 括以下步骤：使用安装在运输船上的操纵器抓取运输船的船舱中的管并且 将管释放到位于运输船上的传送台内的给定位置中；以及将连接至吊车的 抓取装置引导至传送台处的给定位置中。

本发明还涉及一种可安装在现有的船上以简化管传送的成套工具。

根据本发明，提供一种用于传送管的成套工具，该成套工具包括：抓 取装置，用于抓取管并可连接至吊车；以及传送台，用于将管暂时性地容 纳在给定位置中，并且用于将抓取装置引导至给定位置中。

附图的简述

将参照附图以实例的方式描述本发明的非限制性实施方式，附图中：

图1示出了位于水下管线铺设船旁边并且将管传送至水下管线铺设船 的运输船的平面图，其中为了清晰起见去除了一些部分；

图2示出了图1的运输船的放大尺寸立体图，其中为了清晰起见去除 了一些部分；

图3示出了图2的运输船的抓取装置的放大尺寸立体图，其中为了清 晰起见去除了一些部分；

图4-图7示出了处于连续的管抓取阶段的运输船抓取装置的放大尺寸 立体图，其中为了清晰起见去除了一些部分；

图8示出了图2的运输船的细节的放大尺寸立体图，其中为了清晰起 见去除了一些部分；

图9示出了铺设船上的吊车的抓取装置的立体图，其中为了清晰起见 去除了一些部分；

图10示出了位于传送台处的处于一个管抓取阶段的图9的抓取装置 的立体图，其中为了清晰起见去除了一些部分；

图11示出了位于水下管线铺设船旁边的运输船的示意性平面图，其 中为了清晰起见去除了一些部分。

执行本发明的最佳模式

在图1中，标号1表示用于铺设水下管线（未示出）的铺设船，并且 标号2表示用于将管3供应至铺设船1的运输船。在所示实例中，铺设船 1沿着轴线A1延伸，设计成用于S构造铺设，并且包括：漂浮结构4；组 装生产线5，用于将管3组装成管线（未示出）；露天甲板6；两个吊车7， 位于露天甲板6的相对侧上；以及露天甲板6的区域8，管3储存在其中。

运输船2沿着轴线A2延伸，定位在铺设船1旁边以传送管3，并且 包括：漂浮结构9；露天甲板10；敞开的船舱11（在所示实例中，包括两 个隔舱12）；两个操纵器13；以及两个传送台14。操纵器13和传送台14 的数量取决于运输船2的几何形状和尺寸。对于一些运输船2，一个操纵 器13和一个传送台14可能是足够的。

在所示实例中，船舱11的隔舱12沿着运输船2的轴线A2连续地布 置。每个操纵器13和每个传送台14与各自的隔舱相关联并且位于运输船 2的相对侧上。

在所示实例中，管布置成管3的三个平行的等距隔开的堆。

参照图2，每个操纵器13包括折臂吊车15以及抓取装置16。

折臂吊车15包括：底座17，在隔舱12旁边固定至露天甲板10；转 台（turret）18，其相对于底座17围绕垂直于露天甲板10的轴线B1转动； 以及四个连续地布置的臂19、20、21、22，并且其中臂19铰接至转台18， 并且臂19、20、21和22围绕横穿轴线B1的各自的轴线彼此铰接。抓取 装置16安装至臂22的端部以围绕轴线B2转动。

折臂吊车15可将抓取装置16定位在各自的隔舱12内的任何位置处， 以在无论管3如何定位的情况下将它们抓起。

参照图3，抓取装置16设计成同时抓起两根并排的平行的管3，并且 包括：细长结构23，围绕轴线B2铰接至臂22；用于每根管3的两个抓取 构件24，安装至细长结构23的相对端并且可相对于细长结构23移动；用 于每个抓取构件24的致动器25；以及鞍状件（saddle）26，安装至细长 结构23的，并且该鞍状件搁置在管3上以使抓取构件16与管3对准。每 个抓取构件24包括：杆27，伸缩地安装至细长结构23；头部28，安装至 杆27的自由端；以及销29，安装至头部28并且设计成插入管3内，如图 7中所示。

除了抓取装置16抓取管3之外，图4至图7还示出了从管3的端部 去除插塞30。经常地，管3在相对端处安装有保护插塞30，所以抓取装 置16装配有拔塞装置31。在所示实例中，每个抓取构件24与拔塞装置 31相关联，拔塞装置包括：铰接至头部28的臂32；吸盘33，安装至臂 32；以及致动器34，用于与销29平行地定位臂32，当吸盘33定位在销 29的自由端前方时，并且用于使臂32和吸盘33移动到静止位置中，以便 为将销29插入管3内排除障碍，如图7中所示。

通过抓取构件24与拔塞装置31的协同运动来去除插塞30：当将臂 32和吸盘33设置在图4中所示的工作位置时，使抓取构件24朝着插塞 30向前移动，以将吸盘33附接至插塞30；然后使抓取构件24离开管3， 以将插塞30从管3中拔出；并且使臂32、吸盘33和插塞30移动到静止 位置（图5和图6）中，以允许抓取构件24接合管3，如图7中所示。

参照图8，操纵器13一次抓起两根管3，并且将它们暂时性地存放在 各自的传送台14中，这些管最终由铺设船1（图1）上的一个吊车7从传 送台移走。每个传送台14包括：框架35，框架限定用于各自的管3的两 个支座；以及导向系统37，用于定位吊车7的抓取装置38（图9和图10）。 参照图8，支座36大体由支架（cradle）39限定，并且导向系统37大体 包括两对支柱（upright）40和41。更具体地，支柱40和41形成矩形的 四个角，并且支柱40沿着矩形的一边对准并且比支柱41高。每个支柱40 限定面向支柱41的轨道42、以及面向另一个支柱40的轨道43。并且同 样地，每个支柱41限定面向支柱40的轨道44、以及面向另一个支柱41 的轨道45。轨道42、43、44、45包括各自的直的平行部分、以及各自的 倾斜顶端部分。轨道42比轨道44长，轨道44比轨道43和轨道45长。 在xyz笛卡尔系统中，轨道42和轨道44相对于X轴定位抓取装置38（图 9），并且轨道43和轨道45相对于Y轴定位抓取装置38（图9）。

轨道42和轨道44的高度的不同还允许将抓取装置38（图9）沿着X 轴而不仅是沿着Z轴插入传送台14中。轨道43和轨道45在高度上比轨 道42和轨道44短的事实允许首先沿着X轴且然后沿着Y轴定位抓取装 置38（图9）。

因此，如图9中所示，抓取装置38大体包括与抓取装置16相同的结 构部分，并且装配有安装至细长结构23的定位框架46。

除了与导向系统37配合之外，定位框架46还保护抓取装置38和管3 免受意外撞击。

在所示实例中，定位框架46由平的管状结构限定，该管状结构具有 成型外部边缘47，并且包括八个定位区域48和49。区域48设计成与轨 道42和轨道44配合，并且区域49设计成与轨道43和轨道45配合。每 个区域48平行于抓取装置16的细长结构23，并且每个区域49垂直于细 长结构23并且与各自的区域48邻近。

图10示出了连接至吊车7的缆索50且位于引导装置37内的抓取装 置。传送台14装配有：供给台（未示出）；致动器25，用于操作抓取装置 38；以及自动连接装置（未示出），用于将抓取装置38连接至供给台（未 示出）。

在本发明的一个可替代实施方式中，去除抓取构件致动器，并且抓取 装置是被动类型，在该抓取装置中，抓取构件由安装在传送台内的致动器 操作。

参照图1，铺设船1还包括与传送台14大体相同的卸载台51，并且 在该卸载台处，管3在堆叠在储存区域8的过程中被卸载。

将管3从运输船2传送至铺设船1大体包括使用操纵器13将管3从 船舱11传送至传送台14。可将管3一根接一根地或者如所述的以平行的 对从船舱中取出；在这种情况下，管3以有序地、等距地隔开的方式布置 在船舱11内。因为操纵器13和传送台14二者均位于运输船2上，并且 运输船2的倾斜和摇晃对将管3从船舱传送至传送台14没有影响，所以 这些操作可以是自动的，而不需船舱内的或传送台14附近的工人的协助。

如图10中所示，导向系统37在传送台14处与抓取装置38配合，以 将抓取装置38引导至给定位置中，从而自动地抓取暂时性地容纳在传送 台14的支座36中的管3。尽管抓取装置38从缆索50悬挂并且因此经受 摆动，但是导向系统37仍能够将抓取装置38设置在用于抓取管3的给定 位置中。所以，尽管吊车7安装在铺设船1上，并且传送台14与吊车7 之间的相对运动不可避免，但是抓取装置38可因而在基本不需要人力的 情况下定位在传送台处。

一旦管3被抓取装置38抓取，吊车7将它们传送至铺设船1并且将 它们释放到卸载台51中。

参照图11，铺设船1和运输船2装配有各自的动态定位系统52、53， 该动态定位系统包括各自的控制单元54、55和各自数量的推进器56、57。 每个动态定位系统52、53包括用于确定各自的船的位置和/或航道的传感 器和控制器（未示出）。

铺设船1包括位于漂浮结构4的水上部分上（在所示实例中，位于漂 浮结构的相对侧上）的两个参考位置58。并且动态定位系统53包括传感 器59，以用于检测参考位置58并且使动态定位系统53能够在传送过程中 定位并保持运输船2相对于铺设船1的位置，使得铺设船1的吊车7和运 输船2的传送台14保持在相同的相对位置中。

运输船2可移动得更靠近铺设船1，并且能够手动和自动地保持其位 置。在手动模式中，基于来自传感器59的信息使用操纵杆（未示出）来 引导控制推进器57。

本发明提供高度自动化的管传送，以提高安全性并且使得甚至是在波 涛汹涌的水中也能够传送。

此外，传送台14、抓取装置38以及操纵器13可以成套工具的形式供 应，以将现有的船转换成根据所描述的传送方法来操作。

显然，然而，在不背离所附权利要求的保护范围的情况下，可对所描 述的本发明的实施方式做出改变。