專利名稱:卷筒式海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于海底管線連續(xù)敷設(shè)的系統(tǒng)，特別是關(guān)于成卷鋼管的敷設(shè)系統(tǒng)，這里配備有在開卷過程中矯直鋼管的設(shè)備。
海底管線一般都埋設(shè)在海底土壤下面以避免強勁的激流和其他可能傷害管線的東西如鐵錨或拖引線等把管線弄壞。一般管線是從駁船或其他類型的海船上放到海底的。
管線是以鋼管生產(chǎn)長度供應(yīng)的，這些鋼管在水面上連接起來以后再以連續(xù)的管線從駁船上放到海底下面去。在形成和敷設(shè)連續(xù)長管方面一般有兩種方法。一種方法是在駁船上把不同長度的鋼管焊接起來，接著送到水中。第二種方法是把一定數(shù)量的鋼管焊接起來并卷到一個大卷筒上。隨后把卷筒放到駁船上，將管卷打開沉入海底。在采用這種方法的時候，必須有一個矯直鋼管的設(shè)備以便消除在鋼管卷到管筒上時所產(chǎn)生的彎曲。
為了在管卷敷設(shè)系統(tǒng)中消除鋼管的彎曲，曾經(jīng)發(fā)明了各種不同的裝置。比如，美國專利NO.3，872，680中尼喬森(Nicholson)等人提出了一種五輥矯直裝置用來矯直從卷筒上開卷后的鋼管。其中有四個輥子是固定不動的，另一個輥子可以移動以便得到適當(dāng)?shù)倪^彎。整個設(shè)備安裝在甲板上并且在安裝的位置上要能夠使管卷既可以從上面開卷，也可以從下面開卷。
另外一種在甲板上矯直鋼管的設(shè)備是美國專利NO.3，855，835中梯斯達里(Tisdale lll)等人提出的。該專利中所提的系統(tǒng)包括兩組輥子安裝在船甲板上并且可以相對于管卷進行調(diào)整，在開卷過程中給鋼管以反向彎曲。
在美國專利NO.4，410，297中，倫恩芝(Lynch)提出一種兩輥矯直裝置，輥子通過支架與卷筒的轉(zhuǎn)動軸相連。最靠卷筒的輥子安裝在一對轉(zhuǎn)臂上，這兩個臂可由線性執(zhí)行機構(gòu)來控制，可以按照管徑大小不同進行調(diào)整，并且可以按照卷筒上不同層的管子進行定位。在這種設(shè)備上，每一層管子開卷完了以后都必須進行調(diào)整以保持適當(dāng)?shù)碾x開角和過彎程度。
在以往的矯直裝置中，都需要有一個相當(dāng)大的拉力將鋼管從卷筒上拉出并通過矯直裝置。這樣就使管線敷設(shè)系統(tǒng)的操作過程復(fù)雜化，這些管線敷設(shè)系統(tǒng)是利用一個水下犂刀裝置在海底開溝并在拉力作用下將管線引入溝內(nèi)。在水下犂刀裝置上，移動和矯直管線所需要的力量與在管線中產(chǎn)生適當(dāng)拉力以形成一個合適的垂直線所需要的力量之間有一個很細致的平衡關(guān)系，管線的垂直線適當(dāng)就可使管線在碰到海底以前不致在駁船后面拖得太遠。在達到這種適當(dāng)?shù)钠胶怅P(guān)系以后，才能得到預(yù)期的優(yōu)點，美國專利NO.4，410，297中所提出的就是這樣一種系統(tǒng)。
因此，增加一個矯直海底管線的裝置可能是對以往技術(shù)(包括美國專利NO.4，410，297在內(nèi))的一種改進，在駁船上鋼管從卷筒上展開時進行矯直所需要的力量可以減小，同時適應(yīng)不同尺寸鋼管的離開角的調(diào)整也較容易。這就是本發(fā)明所要提出申請的系統(tǒng)。
本發(fā)明是從一個駁船或其他海船上的卷筒上連續(xù)敷設(shè)海底管線的系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括兩個矯直輥，在推薦的實施例中，這兩個輥子安裝在一系列的可以旋轉(zhuǎn)的連桿上，連桿與卷筒相連接，而管子就是從這個卷筒上取下來的。第一個輥子實質(zhì)上是配置在鋼管離開卷筒那一點的對面。第二個輥子距第一個輥子有一個適當(dāng)?shù)木嚯x，以便產(chǎn)生適當(dāng)?shù)倪^彎將管子矯直，使管子以直線形式離開。
當(dāng)下面一層管子開卷的時候，第一個輥子要向卷筒里面調(diào)整一下，以便在離開卷筒的那一點與鋼管保持靠近。由于第一個輥子是可以變化位置的，所以第二個輥子也要自動調(diào)整以保持適當(dāng)?shù)倪^彎程度。
在本發(fā)明推薦的實施例中，實現(xiàn)上述這種自動調(diào)整是通過把輥子安裝在一個連桿上，而連桿與一個支撐桿在卷筒轉(zhuǎn)動軸外側(cè)的一點上相鉸接。因此，兩個輥子和這個鉸接點形成了一個假想三角形的三個角，在使用過程中，這個三角形大體上保持不變。裝有輥子的連桿的端部通過一個連接在連桿之間的可調(diào)節(jié)的拉桿保持一定的關(guān)系。連接兩個連桿的支撐桿與卷筒轉(zhuǎn)動軸相鉸接，這樣，在下面一層管子開卷時，那個輥子可以在離開點那里保持與鋼管緊靠在一起。
下面參照附圖加以說明，圖中部件的編號前后是一致的。
圖1是安裝在管線敷設(shè)駁船上的本發(fā)明系統(tǒng)的立面圖。
圖2是本發(fā)明推薦實施例的一個側(cè)面圖。
圖3是本發(fā)明推薦實施例的一個端面圖。
本發(fā)明提供一個從駁船或其他海船上連續(xù)敷設(shè)海底管線的系統(tǒng)?？偟膩碚f，本發(fā)明是按海底管線來介紹，但是這一系統(tǒng)也可適用于其他水域的情況，比如在河床和湖底等下面敷設(shè)管線。
首先參看圖1，按本發(fā)明的管線敷設(shè)系統(tǒng)用10表示，這套系統(tǒng)安裝在駁船12上。管線敷設(shè)系統(tǒng)10包括一個大的卷筒14，在推薦的實施例中，這個卷筒安裝在駁船12的支架16上。
有一個矯直裝置18與卷筒14相連，當(dāng)管子20從卷筒14上展開時，用這個矯直裝置對管子進行過度彎曲，以消除鋼管的彎曲。在管子被矯直以后，即從駁船12的船尾22送出去，管子經(jīng)過一個尾架24，從而可以避免鋼管在進入水中時產(chǎn)生彎折。
在多數(shù)情況下，海底管線是在拉力下進行敷設(shè)的。在這種情況下，要在敷設(shè)裝置10和尾架24之間配置一個一般常用的拉力裝置，如圖中23所示，這個裝置具有可膨脹的輪胎或車輪外帶，用來夾持鋼管將其從卷筒上拉出來并且在鋼管上產(chǎn)生一定的拉力以便在海底敷設(shè)管線時保持一個合適的垂曲線。
在管線敷設(shè)系統(tǒng)中有一臺吊車26用來吊運卷筒14。實際上，在駁船12上可以存放幾個纏有管子的卷筒。在一個卷筒上的管子開卷完畢以后，可用吊車26將空的卷筒吊走，換上一個滿的卷筒，這樣，管線敷設(shè)工作可以連續(xù)進行而不必停工很久。此外，在更換管卷時，這個拉力裝置23還可以用來將管子20的一端夾持住。
本發(fā)明的管線敷設(shè)系統(tǒng)10在圖2和圖3中表示得更詳細一些。卷筒14上有一對輪緣28和30(見圖3)相隔一段距離。輪緣用一些幅條34支撐在軸32上，而軸32就是卷筒的轉(zhuǎn)動軸。在軸32與輪緣28和30之間裝有托板36由幅條34支撐著。托板36構(gòu)成支持纏在其上的鋼管20的支撐面，而當(dāng)托板36上纏了一層鋼管以后，這一層鋼管又構(gòu)成了下一層鋼管的支撐面。
從圖3中可以看到，系統(tǒng)10對于垂直卷筒14轉(zhuǎn)動軸的平面是對稱的。因此，在下面的說明中，系統(tǒng)10一般是按照圖2所示的一側(cè)來介紹，除了特別指出的以外都應(yīng)認為在系統(tǒng)10的另一側(cè)也有相應(yīng)的部件。
卷筒14是用支架16安裝在駁船的甲板上，支架16又安裝在一個滑梁38上面。支架16包括一對立柱40和42，這兩個立柱的上端與轉(zhuǎn)動軸32相連接，同時又可以分開。
在立柱42上裝有一臺液壓馬達41，在管子20從卷筒上拉出并在管子上產(chǎn)生拉力時，用這臺馬達來制動卷筒14。液壓馬達41包括一個小齒輪，它與輪緣28上安裝的齒圈29相嚙合。
矯直裝置18安裝在支架16上，可以在管子從卷筒14上開卷時把管子矯直。有一個U形支撐桿44裝在支架16上并且與轉(zhuǎn)動軸32在一條線上，U形支撐桿44的一條腿布置在卷筒14的每一側(cè)。因此，U形支撐桿44可以圍繞卷筒14回轉(zhuǎn)以便在開卷和矯直過程中調(diào)節(jié)管子20的離開角。這樣，如上面所介紹的那樣，管子20可以從卷筒14下面拉出來;在將系統(tǒng)繞垂直中心線回轉(zhuǎn)180°并將矯直裝置18抬起以后，就可以使管子20從卷筒14上面拉出。
矯直裝置18包括一個內(nèi)輥子46，輥子的寬度與卷筒14在輪緣28和30之間的寬度相一致。輥子46通過連桿48與支撐桿44相連接。連桿48具有一定形狀并且在45與支撐桿44相鉸接，這樣，輥子46就可以在管子20離開卷筒14的離開點50的對面緊靠在管子20上。當(dāng)下一層管子20開卷時，輥子46要在輪緣28和30之間向卷筒里面移動，以保持輥子在離開點大體上對面靠在鋼管上。在談到要盡可能地使輥子46靠近管子離開卷筒的離開點的時候，在鋼管長度方向大約二倍管徑的距離內(nèi)都應(yīng)認為是基本上在離開點的對面。
在推薦的實施例中，輥子46向卷筒里面的移動是通過螺旋千斤頂52來實現(xiàn)的，這個螺旋千斤頂與支撐桿44和連桿48相連接。在推薦的實施例中，螺旋千斤頂52是用一個液壓傳動裝置操縱的，并且在操作時保持一定的拉力。當(dāng)然，這里的傳動裝置52也可以采用機械或電氣傳動，也可以采用其他型式的調(diào)節(jié)桿。
在立柱42和滑梁38之間裝有一個導(dǎo)向桿54，在輥子46向里移動時用這個導(dǎo)向桿進行導(dǎo)向。在推薦的實施中，在連桿48的端部裝有一個滑塊56，在操作過程中，滑塊在導(dǎo)向桿54上滑動。
導(dǎo)向桿54在55與立柱42相鉸接，并且通過一個U形環(huán)58與滑梁38相連接。用一個螺旋千斤頂60把導(dǎo)向桿54的下端和立柱42的下端連接起來。調(diào)節(jié)螺旋千斤頂60就可以調(diào)整導(dǎo)向桿54相對于支架16的角度，從而調(diào)節(jié)了管線敷設(shè)系統(tǒng)10上管子20的離開角。在推薦的實施例中，螺旋千斤頂60也是液壓傳動的。
已經(jīng)證明，在采用第一輥子靠近管子離開卷筒的離開點這種辦法以后，把管子20從卷筒14上拉出來以及消除管子彎曲所需要的力量要比以往的系統(tǒng)小。相應(yīng)地，本實施例可以使矯直管子所需力量與敷設(shè)管子的拉力之間的平衡變得容易了。
在連桿64上裝有一個用來過彎的外輥子62，這個輥子也在45與支撐桿44相鉸接。輥子62的寬度也與卷筒14的寬度一致。因此，在管子20開卷時不需要進行輥子的橫向調(diào)整，不過，為了保護管子20的防銹涂層，在輥子46和62上分別裝上一個浮動的導(dǎo)輪47和63(參看圖3)。
連桿64通過一個液壓操縱的螺旋千斤頂66與連桿48相連接。當(dāng)螺旋千斤頂66伸長的時候，輥子62相對于輥子46的位置可以抬高。這樣就可以使矯直裝置18適應(yīng)較大直徑的鋼管。這樣也可以減小作用到管子20上的過彎程度。在使用當(dāng)中，螺旋千斤頂66在連桿48和64之間保持一定拉力。當(dāng)然，其他型式的調(diào)節(jié)桿也可以用在螺旋千斤頂66這里。
本發(fā)明的優(yōu)點之一是，一旦按照鋼管直徑和過彎程度調(diào)整好了輥子46和62的間距以后，既使輥子46向里移動靠近下一層管子時，這一間距仍然可以保持不變。輥子46和62以及鉸接點45形成了一個假想的三角形，在操作過程中，這個三角形最好保持不變。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)中，當(dāng)下一層鋼管開卷的時候，需要調(diào)整的地方要比以往的系統(tǒng)少。
從前面所講的可以看出，在本發(fā)明提供的連續(xù)管線敷設(shè)系統(tǒng)中，鋼管矯直裝置容易操作，工作中很少需要調(diào)整。在兩個輥子之間的間距一旦確定以后，既使在下一層鋼管開卷的時候，配置關(guān)系仍然可以保持不變。
把內(nèi)輥子布置在管子離開卷筒的離開點對面的位置上就可以使鋼管拉出并矯直所需要的力量比以往的系統(tǒng)減小。另外，拉出并矯直鋼管所需的力量與敷設(shè)海底管線時在管線上產(chǎn)生拉力所需要的力量之間也比較容易平衡。
應(yīng)該認識到，本發(fā)明是按照所推薦的實施例進行說明的，但本發(fā)明可以采取其他形式而又不離開本發(fā)明的精神實質(zhì)或必要的特征。比如，矯直裝置可以另外布置以便使鋼管能從卷筒上面拉出去。此外，第一個輥子(即內(nèi)輥子)可以用一個向卷筒里面推動的活塞傳動，使之靠在鋼管上而不采用前面所講的結(jié)構(gòu)。這樣，上面所講的實施例在各個方面都應(yīng)該認為是僅僅為了說明而不局限于此。所以本發(fā)明的范圍將以所附的權(quán)利要求
內(nèi)容為準(zhǔn)，而不是按前面所講的內(nèi)容，同時，所有在權(quán)利要求
的含義和范圍之內(nèi)的改進或變化均包括在本項目的范圍中。
權(quán)利要求
1.海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)包括，一個安裝在駁船支架上的卷筒，在這個卷筒上纏有鋼管形成一個鋼管支撐面；第一個矯直輥。這個輥子在鋼管離開卷筒的鋼管支撐面的離開點附近，從對面緊靠在上述鋼管上，上述第一個輥子包括一個裝置，它可以使輥子在下面一層鋼管開卷時仍能保持在上述離開點對面的位置上；第二個矯直輥，這個輥子在與上述第一個輥子相反的鋼管的另一側(cè)緊靠在上述鋼管上，其位置可以使上述鋼管得到彎曲矯直，從而鋼管可以以大體上呈直線形狀從敷設(shè)系統(tǒng)中出來。
2.按照權(quán)利要求
1所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)還包括一個裝置，它可以在操作中保持上述第一個輥子和第二個輥子之間的恒定過彎程度。
3.按照權(quán)利要求
1所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)還包括一個與上述卷筒的轉(zhuǎn)動軸相鉸接的支撐桿以及一個安裝上述第一個輥子的第一連桿，上述第一連桿在離開上述卷筒轉(zhuǎn)動軸一定距離的地方與上述支撐桿鉸接在一起。
4.按照權(quán)利要求
3所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)還包括一個安裝上述第二個輥子的第二連桿，上述第二連桿在預(yù)定的位置上與上述支撐桿相鉸接，而鉸接點正是上述第一連桿與上述支撐桿相連接的地方。
5.按照權(quán)利要求
3所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)中，保持上述第一個輥子在離開點對面位置的裝置包括一個可以調(diào)節(jié)的桿，這個調(diào)節(jié)桿與上述支撐桿和上述第一連桿相連接，用來使上述第一個輥子緊靠在鋼管上。
6.按照權(quán)利要求
5所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)中，上述保持裝置還包括一個導(dǎo)向桿與上述支架相連，上述第一連桿與導(dǎo)向桿相連并可以在上述導(dǎo)向桿上滑動。
7.海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)包括一個安裝在駁船支架上的卷筒，這個卷筒可以繞一個軸轉(zhuǎn)動，在卷筒上纏有鋼管形成一個鋼管支撐面;一個支撐桿，它的一端與上述轉(zhuǎn)動軸相鉸接;第一連桿與上述支撐桿在離開上述轉(zhuǎn)動軸一定的位置上相鉸接，上述第一連桿上安裝著第一個矯直輥;第二連桿與上述支撐桿在預(yù)定的位置上相鉸接，上述第二連桿上安裝著第二個矯直輥;
8.按照權(quán)利要求
7所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)還包括一個可以調(diào)節(jié)的桿，這個調(diào)節(jié)桿安裝在上述第一連桿和第二連桿之間。
9.按照權(quán)利要求
7所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)還包括一個裝置，這個裝置可以使第一個輥子在離開點對面的位置上緊靠在鋼管上，纏在卷筒上的鋼管就是在這個離開點從卷筒的鋼管支撐面離開的。
10.按照權(quán)利要求
9所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)中，使第一個輥子保持緊靠在鋼管上的上述裝置包括一個可以調(diào)節(jié)的桿，這個調(diào)節(jié)桿連接在上述支撐桿和第一連桿上，用來將上述第一個輥子拉向上述的轉(zhuǎn)動軸。
11.按照權(quán)利要求
10所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)中，使第一個輥子保持緊靠在鋼管上的上述裝置還包括一個導(dǎo)向桿連接在上述支撐桿上，同時，上述第一連桿與這個導(dǎo)向桿相連并且可以在導(dǎo)向桿上滑動。
12.按照權(quán)利要求
11所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)還包括一個裝置用來調(diào)節(jié)上述導(dǎo)向桿以改變上述鋼管從上述卷筒上離開時的離開角。
13.海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)包括一個安裝在駁船支架上的卷筒，這個卷筒可以繞一個軸轉(zhuǎn)動，這個卷筒上纏有鋼管形成一個鋼管支撐面;第一個矯直輥，這個輥子在鋼管支撐面的鋼管對面緊靠在鋼管上;第二個矯直輥，這個輥子在與上述第一個輥子相反的鋼管的另一側(cè)，并與第一個輥子相距一定距離以產(chǎn)生過彎，上述第二個輥子與上述轉(zhuǎn)動軸在鋼管從卷筒出口側(cè)的一個點上鉸接在一起。
14.按照權(quán)利要求
13所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)包括一個支撐桿與上述轉(zhuǎn)動軸相鉸接，上述第一個輥子安裝在一個連桿上，連桿又與上述支撐桿相鉸接。
15.按照權(quán)利要求
13所講的海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)中，上述第一個矯直輥大體上處于鋼管離開卷筒鋼管支撐面的離開點對面的位置上，上述系統(tǒng)還包括一個裝置，在下面一層鋼管從上述卷筒上開卷時，這個裝置可保持第一個輥子的上述位置。
專利摘要
一個海底管線連續(xù)敷設(shè)系統(tǒng)中利用兩個輥子來彎曲和矯直從卷筒上開卷以后的鋼管。有一個支撐桿與上述卷筒的轉(zhuǎn)動軸相鉸接，第一連桿和第二連桿在離開上述轉(zhuǎn)動軸一定距離的地方與支撐桿相鉸接。在使用過程中，第一個輥子處于鋼管從卷筒上離開的離開點對面的位置上。第二個輥子與第一個輥子相距一段距離以便產(chǎn)生適當(dāng)?shù)倪^彎，將鋼管矯直。在下面一層鋼管從卷筒上開卷時，這兩個輥子的間距可以保持不變。
文檔編號F16L1/12GK85105011SQ85105011
公開日1986年12月31日 申請日期1985年7月2日
發(fā)明者德博爾 申請人:麥克德莫特公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan