專利名稱：載荷傳送系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于提升和移動重型載荷的系統(tǒng)，其特別用于海上平臺的安裝和拆卸，該系統(tǒng)包括多個設置成安裝在浮動結構上的提升裝置，所述浮動結構在使用期間漂浮在所要提升的載荷旁邊的大量水的表面上。
在現(xiàn)有技術中已知多種系統(tǒng)和裝置用來在海上平臺的安裝和拆卸期間提升重型部件。在這方面所采用的傳統(tǒng)方法通?；谑褂煤Ｉ掀鹬卮蛘咧匦吞嵘?。在這種典型的操作中，起重船將位于平臺附近并且以預定的順序提升平臺的各個部件。
還知道有許多系統(tǒng)或裝置被設計用來在單個操作中提升平臺的整個上面部分或甲板。作為在開始時所述類型的這種系統(tǒng)被稱為“Versatruss”提升系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種雙駁船提升系統(tǒng)，該建立在兩條駁船的基礎上，這兩條駁船位于距離所要提升的結構的兩個相對側面適當間隔的位置處，并且它們相互連接，且可以通過絞盤裝置用巨大的力而彼此相向地拖動。在每條駁船上設有許多沿著載荷方向向內(nèi)并向上傾斜的提升梁，并且使這些提升梁與載荷接合。將這兩條駁船彼此相向地拖動，從而使得提升梁的傾斜角度隨著這兩條駁船之間的距離減小而增加，從而使得載荷在這兩條駁船之間的區(qū)域中升起，然后這兩條駁船形成一種雙體船結構。
這種公知的系統(tǒng)基于定制的提升梁，因此它們必須專門制作或者適用于每種提升操作。另外，該系統(tǒng)只限于用在相對平靜而沒有特別大的波浪的水中，因為在這里涉及重達20000噸的提升力，并且因此出現(xiàn)非常大的力。由于該系統(tǒng)沒有任何升沉補償，所以大的波浪很容易對設備造成嚴重的損壞或毀壞。
在該領域中另一種公知的裝置是所謂的“海上穿梭船”。這是一種基于用于操作協(xié)助的拖船的U形無人駕駛的海上船。在平臺結構的安裝或拆卸期間，該船受到壓載，從而它被浸沒并且圍繞著甲板或平臺的上面部分，然后去掉壓載物，從而該結構上升。通常的“海上穿梭船”可以為150m長、80米寬、60米高，其重量大約為12000噸。因此，在這里涉及一種大結構。該結構的優(yōu)點在于，它在被浸沒的情況下非常穩(wěn)定，以與可半浸沒結構或“半浸沒”的方式相同。但是，該原理需要在應用地點處具有相應的深度。
實際上，基于半浸沒原理或基于兩條呈雙體船結構形式相連的船的迄今為止所知的方案都將面臨許多嚴重的問題。在半浸沒的情況下，一個主要問題是將壓艙物搬出到該半浸沒結構與所要提升物體接觸時所花費的時間，以及進行提升所花費的時間。所涉及的問題自然與由波浪作用而導致的浮動物體所受到的垂蕩動作有關。
如上所述，半浸沒方式將相對穩(wěn)定并且受到波浪的影響相對較小。但是，假定波浪具有影響，當浮動結構碰到所要提升的物體時，運動中的慣性力將必須被吸收。如果這種浮動結構(12000噸)進行1米的垂蕩運動，并且在從波谷上升的途中撞到平臺甲板的話，則可以想象可能產(chǎn)生的嚴重后果。
可能碰到的第二個問題在于，當使用半浸沒方案或雙船體系統(tǒng)時，不能在一個波浪周期內(nèi)完成提升到安全高度的目的。其結果可以是載荷(平臺甲板)在它提升的基礎上回到原位，從而造成損壞或可能丟失整個提升物，或者在安裝期間由于錯誤的“定時”而導致出現(xiàn)加速。
與這種提升操作相關的另一個問題是與平臺甲板上的重量分布相關的控制的不確定性。在早些時候，建造過程沒有任何適當?shù)奈墨I記載和控制，也沒有對完全有文獻記載的平臺的隨后改進。這會導致忽視平臺甲板的重心，因此為了考慮該因素，則不能準備該浮動結構的受控卸壓艙物。其結果是可能傾斜提升，或者更糟糕的是不能進行提升。
為此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有相當大的提升功率以及內(nèi)在的升沉補償，其中該系統(tǒng)可以控制在整個提升操作期間傳遞給提升物體的力，并且在一個波浪周期內(nèi)可以完成到安全高度的提升，因此，該系統(tǒng)適用于提升非常重的載荷，同時操作可靠。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)成本低并且基于模塊化，因此使得可以在必要時將幾個提升裝置連接在一起。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種如前所述類型的系統(tǒng)，其中，每個提升裝置包括杠桿臂組件，它具有從一共同的安裝點沿著相反的方向伸出的第一和第二臂，所述第一臂在其自由端處具有用來接合載荷的提升點；至少一個第一容器，該容器在靠近所述提升點的位置處與所述第一臂連接，并且該容器設置用來容納和排出可流動介質，并且用來浸沒在大量水中；以及至少一個第二容器，它懸掛在所述第二臂的自由端處，該容器的內(nèi)部通過管道裝置連接，并且設有用來通過管道裝置快速地將第一容器中的介質傳送到第二容器的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以節(jié)約成本，因為它基于使用以現(xiàn)有駁船或其它合適的可以雇傭的船只的形式的浮動結構。提升裝置將預先建造好并且模塊化，從而使得該系統(tǒng)很容易輸送到將要進行提升操作的地方。用于提升平臺的典型系統(tǒng)將由呈雙體船結構形式的兩條駁船構成，在每條駁船上具有兩個或多個提升裝置。優(yōu)選的是，可以設置一種具有多個液壓缸的液壓輔助系統(tǒng)，這些液壓缸連接在相應的杠桿臂組件和浮動結構之間，用來確保相互作用的杠桿臂平行且均勻地提升，因此使得該提升能夠以受控的方式進行。
通過使用一個或多個以所述方式部分浸沒的容器來使浮動結構結合有相當大的負載能力，從而可以獲得穩(wěn)定性好和提升功率大等優(yōu)點，因此，使得在水中的運動最小并且提升功率最大。通過借助來自杠桿臂組件的一個端部處的局部浸沒的容器的重量傳遞以所述的方式傳遞力，從而在容器不斷下沉時可以獲得積極的升沉補償，尤其是一種逐漸的升沉補償。
現(xiàn)在將結合實施例并參照附圖對本發(fā)明進行更詳細地說明，在這些附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意性側視圖；圖2和3分別為根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例的側視圖和頂視圖；圖4為圖2-3的系統(tǒng)的透視圖，其中已經(jīng)將提升裝置帶到將要通過該系統(tǒng)提升的平臺的一部分的旁邊。
在這些附圖中，在不同附圖中的相應的部件和元件由相同的參考標號來表示。
圖1中的示意圖顯示出根據(jù)本發(fā)明的一系統(tǒng)，其中提升裝置1安裝在以在大量水4的表面3上浮動的駁船2形式呈現(xiàn)的浮動結構上。提升裝置包括杠桿臂組件5，它具有從支撐結構9中的一共同安裝點8沿著相反方向伸出的第一臂6和第二臂7，所述支撐結構優(yōu)選位于駁船2的甲板10的中央，優(yōu)選的是，安裝點8的轉動軸線位于穿過駁船的縱向中心線的垂直平面中。由此該系統(tǒng)將載荷向下輸送到駁船的中心，或者傳送到所采用的浮動結構的中心，從而不會引起在浮動結構上出現(xiàn)任何翻滾運動。
第一臂6在其自由端處設有用于與在所要提升的結構上的相應或互補的提升點嚙合的提升點11。
該裝置還包括有第一容器或箱子12，該容器通過載荷傳遞部分13在靠近在該臂自由端處的提升點11的位置14處(或者可能或多或少與提升點重合)與第一臂12連接。容器12具有用來容納所要求量的流動介質(例如水或者可能是合適的泥漿)的內(nèi)部空間。該容器設有用來提供介質的上入口裝置15，如前所述，容器部分浸沒在大量水4中，因此它受到相應浮力的影響。該容器可沿著駁船2的相鄰外側垂直移動。為了控制該容器的運動，在容器和駁船的所述外側之間安裝有引導裝置，該引導裝置以導軌16、17和中間輥18的形式示出。
容器12優(yōu)選設計有橫斷面減小的上面部分，這樣在其浸沒狀態(tài)下，它在波浪區(qū)域中具有相對較少的吃水線區(qū)域。這將有助于以與部分浸沒的物體(或者半浸沒)類似的方式增加在水中運動的穩(wěn)定性。
該裝置還包括第二容器或箱子19，它在第二臂7的自由端處懸掛在懸掛位置20上。第二容器19的內(nèi)部通過管道裝置21與第一容器12的內(nèi)部連接，用來將第一容器12的介質傳送到第二容器19，或者反之亦然。該系統(tǒng)要求快速傳送所涉及的介質或液體，并且這可以通過壓縮氣體或另一種合適的高壓氣體來很好地實現(xiàn)。為此，該容器在其上端處與具有相關的存儲容器的壓縮機組件22連接，用來用壓縮氣體(或高壓氣體)向容器的內(nèi)部施加壓力。該壓縮機組件必須具有足夠的容量，以確保在幾秒鐘內(nèi)傳送所涉及的介質量(例如大約為400噸)。如果所采用的介質為水，通過適當?shù)某隹?3從該容器中將在提升操作期間轉移到第二容器19中的水排出。代替壓縮機系統(tǒng)，可以采用適當?shù)谋盟拖到y(tǒng)。
如圖1中所示，在駁船2的甲板10和杠桿臂組件的第二臂7之間連接有液壓缸/活塞組件24。該組件24代表一種輔助系統(tǒng)，它尤其可以在幾個提升裝置并排布置在駁船上并且并聯(lián)工作的時候作用。通過所述組件24在提升操作期間的適當作用，在第二臂7上可以實現(xiàn)一種相應向下指向的附加提升力，以及在提升點11中的相應附加提升力。這在所要提升的載荷的重量分布不均衡的情況下是必要的，以便實現(xiàn)平行的提升運動和受控的提升。
液壓輔助系統(tǒng)24還可以設置成確定杠桿臂的轉角，由此在進行提升操作期間控制提升點11的適當?shù)奶嵘叨取Ｗ鳛橐粋€可選方案，輔助系統(tǒng)可以連接在第一臂6和駁船甲板10之間，以便在所述臂上施加所要求的附加力。
當用目前的系統(tǒng)進行提升操作時，駁船2如此定位，以使得提升點11保持位于所要提升的載荷的相應提升點的下面。首先，容器12將填充有適當?shù)慕橘|，該介質的重量對應于由處在浸沒位置上的容器所轉移的水3中的水量，因此，杠桿臂組件5處于平衡狀態(tài)。當駁船處于正確位置時，在容器12中的至少一部分介質(例如水)迅速傳送到位于杠桿臂組件的第二端部處的容器19上。如果要傳送例如400噸的水量，假定杠桿臂比率為1∶1，則這將導致在提升點11上出現(xiàn)相應的向上指向的力。由于容器12仍然和從前一樣基本上浸沒，所以盡管實現(xiàn)了提升運動，但是除了所述400噸的提升力之外還出現(xiàn)了浮力，因此總提升力為800噸。
通過采用除了1∶1以外的適當?shù)母軛U臂比率，可以實現(xiàn)在提升力中的相應增加。這可以通過第二臂7的適當延伸(即不用減小第一臂6的長度)來實現(xiàn)，從而可以實現(xiàn)和以前相同的提升高度。
由于杠桿臂繞著轉動軸線8進行轉動運動，所以在臂6的端部處的提升點11將繞著轉動軸線沿著圓形路徑運動。盡管這涉及大約20-30m的相對較大半徑的圓，也有必要補償提升點11的垂直運動的小偏差。這可以以各種方法來實現(xiàn)，例如可通過在提升點和在所要提升的載荷上的互補提升點之間嚙合的足夠公差實現(xiàn)。提升點11可以在臂6上進行有限的運動(縱向或轉動)。
在圖2-4中顯示出在實踐中所采用的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例。
如這些圖所示，在該實施例中，杠桿臂組件5由一桁架結構構成，該結構基本上在駁船2的外面延伸(位于其每個側面)，并且杠桿臂組件的臂6、7延伸跨過駁船的縱向方向。在該實施例中設有一組三個第一容器12，這些容器安裝在與載荷傳遞部分13連接的支撐框架25上。導承架26安裝在駁船2的相鄰外側上，并且與適當?shù)膶蛟噙B，該導向元件例如為與安裝在相應容器12上并沿著它延伸的相應垂直導軌27接合的輥子(沒有詳細顯示出)，從而使得容器能夠進行必要的垂直運動。
這里，第二容器19采用大型方箱形式，其垂直運動由引導裝置以與容器12類似的方式控制。在這里，導向裝置由安裝在駁船2的相鄰外側上的框架28構成，并且該框架安裝在垂直導軌29上，以便控制適當?shù)膶蛟?0使箱子19進行垂直運動。
如圖2和4所示，在容器12和箱子19之間的管道裝置21設有柔性部分31，以便容器12進行垂直運動。
適合用在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中的駁船通常可以采用如下尺寸，其長度為97m、寬度為27m、并且高度為6m。盡管在該系統(tǒng)的所示實施例中采用了駁船，但是在其它情況下也可以適當?shù)夭捎昧硪环N類型的船只、設備或可半浸沒式結構。根據(jù)本發(fā)明用于該系統(tǒng)的典型結構可以包括在駁船2上并排設置的兩個提升裝置1，駁船適合設置在將要由該系統(tǒng)提升的平臺部分32的一個側面處，如在圖4中所示一樣。一個未在圖4中示出的附加駁船將以類似的方式位于平臺部分26的相對側面上，并且將設有以類似的方式并排設在駁船上的兩個提升裝置1。所述提升操作可以與上述類似的方式進行，提升裝置的提升點與在平臺的角部處的相應提升點(未示出)連接。例如，在平臺部分具有不均衡重量分布并從而在各個角部區(qū)域中具有不同的重量的情況下，可以設有與上述輔助系統(tǒng)24類似的液壓輔助系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)將按照要求促動，如從前面說明書中可以了解到的一樣，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)具有許多獨特且優(yōu)選的特征。這些可以概括如下該系統(tǒng)沒有傳送比所要提升的物體所允許的更大的載荷(這取決于在第一和第二容器中的液體量以及浸沒的容器的浮力)。該力從一開始接觸時就施加直到提升結束。該系統(tǒng)可以自調節(jié)，因為提升物體由總是平衡的杠桿臂抓住。如果浮動結構由于波浪影響而進行向上運動，則在應用位置處的杠桿臂將讓路同時仍然能夠傳送與在第一和第二容器之間的重量/浮力比率相對應的力。
由于上述原因并且由于部分浸沒的容器所以可以實現(xiàn)升沉補償。
在一個波浪周期中可以將提升進行到安全高度。(安全高度將由提升速度和波浪周期之間的比率所確定，因此避免了提升物體和支撐底座在開始提升之后出現(xiàn)碰撞)。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)這一點的原因在于以下事實，即由使液體在容器之間移動所獲得的雙重效果以及最初裝有液體的這些容器部分浸沒在水中，并且通過氣體或泵在給定時間內(nèi)移動足夠量的液體。
該系統(tǒng)考慮到這樣的事實，即提升物體的中心不必位于中心處，因此在提升期間會出現(xiàn)傾斜的危險。這是由以下事實實現(xiàn)的，通過容器中的液體，從而可以確定這些臂夾住提升物體上的提升點所應該施加的力，以便將提升物體保持在水平位置。
即使波浪的作用影響了該浮動結構，該系統(tǒng)也能夠將該提升物體保持在大致水平的位置上。這是基于以下事實，即無論什么時候都可以保持由波浪力影響杠桿臂的力以及由提升物體通過杠桿臂影響臂的力的平衡。
通過設置在所要提升物體以及該物體所要提升離開的底座之間的測力計來調節(jié)在各個杠桿臂上的容器之間的液體傳送控制，因此能夠連續(xù)地測量出通過臂施加在提升物體上的力，由此還可以控制物體在水平位置的提升。
權利要求
1.一種用于提升和移動重型載荷的系統(tǒng)，尤其用于整個或部分海洋裝置的安裝和拆卸，該系統(tǒng)包括多個用來安裝在浮動結構(2)上的提升裝置(1)，所述浮動結構(2)在使用期間位于所要提升的載荷(26)旁邊，其特征在于，每個提升裝置(1)包括杠桿臂組件(5)，它具有從一共同的安裝點(8)沿著相反方向伸出的第一臂(6)和第二臂(7)，所述第一臂(6)在其自由端處具有用來接合載荷(26)的提升點(11)；至少一個第一容器(12)，該容器在靠近所述提升點(11)的位置處與所述第一臂(6)連接，并且該容器設置成用來容納和排出可流動介質，并且用來浸沒在大量水(4)中；至少一個第二容器(19)，它懸掛在所述第二臂(7)的自由端處；所述容器(12，19)的內(nèi)部通過傳送裝置(21)相連。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，設有用來通過傳送裝置(21)在第一容器(12)和第二容器(19)之間傳送介質的裝置(22)。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過壓縮機組件(22)用壓縮空氣對第一容器(12)的內(nèi)部施加壓力，以進行介質的傳送。
4.如權利要求1或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，在容器和所述浮動結構(2)的相鄰外側之間設有用于使容器(12)進行垂直運動的導向裝置(16、17、18)。
5.如權利要求1-4中任何一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，在杠桿臂組件(5)的第二臂(7)和浮動結構(2)之間設有用來在所述第二臂(7)上施加力的液壓缸/活塞組件(24)。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓缸/活塞組件(24)用來確定杠桿臂(6、7)的轉角，并且由此確定出提升點(11)的提升高度。
7.如前面權利要求中的一個或多個所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括多個浮動結構(2)，這些結構在使用期間每一個都位于所要提升的載荷(26)的兩個相對側面中的一個上。
8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括四個提升裝置(1)，它們兩兩并排地安裝在相應的駁船(2)上，該裝置的提升點(11)用來與所要提升的載荷(26)的相應角部接合。
全文摘要
一種用于提升和移動重型載荷的系統(tǒng)，尤其用于海上平臺的安裝和拆卸，該系統(tǒng)包括多個用來安裝在浮動結構(2)上的提升裝置(1)，所述浮動結構在使用期間漂浮在所要提升的載荷(26)旁邊的大量水(4)的表面(3)上。每個提升裝置(1)包括杠桿臂組件，它具有從一共同的安裝點(8)沿著相反方向伸出的第一臂(6)和第二臂(7)，所述第一臂在其自由端處具有用來接合載荷(26)的提升點；至少一個第一容器(12)，該容器在靠近所述提升點(11)的位置處與所述第一臂(6)連接，并且該容器用來容納和排出可流動介質，并且用來浸沒在大量水(4)中；以及至少一個第二容器(19)，它懸掛在所述第二臂(7)的自由端處。所述容器(12，19)的內(nèi)部通過管道裝置(21)相連，并且設有用來快速通過管道裝置(21)將第一容器(12)中的介質傳送到第二容器(19)的裝置(22)。
文檔編號B63B27/00GK1422233SQ01807018
公開日2003年6月4日 申請日期2001年3月20日 優(yōu)先權日2000年3月22日
發(fā)明者約斯泰因·謝爾斯特德 申請人:西梅特里國際公司