用于在船舶和设备，诸如客户船，之间传输流体的系统的制作方法

本发明涉及流体传输领域，且尤其更多地涉及液化天然气在船舶和设备，诸如客户船，之间传输。

背景技术：

在本领域已知系统用于在海上的两艘船舶之间传输液化天然气。

文件WO0134460公开了一种系统，其中液化天然气可以在液化天然气生产船和液化天然气运输船之间传输。传输系统包括三根平行的软管，其中两根软管用来将液化天然气从生产船传输到运输船，而第三软管用来将液化天然气从运输船传输到生产船以平衡两艘船舶上罐内气顶的压力，且防止生产船内罐内压力下降。第三软管悬挂在一个安装在生产船的甲板上的桅杆上，且具有一个装有一个连接元件的自由端，该连接元件与一个在运输船上匹配的连接元件一起作用。连接元件装有紧急断开装置，通过该装置连接元件可以断开，且可以中断液化天然气的传输。通过液压回路从运输船远程控制紧急断开装置。

这种运输系统不完全令人满意。事实上，紧急断开连接元件特别重，它的位置处于软管的自由端，使得操控软管十分复杂，这样连接操作需要很长的时间来执行且十分不安全。除了控制紧急断开装置的液压回路，还增加了传输系统的成本和复杂性。

除此之外，在一艘燃料船和一艘客户船之间的传输系统包括紧急断开连接设备，该设备包括两个元件，两个元件可以在一个分离力大于一个特定的阈值时自动分开。同样该紧急断开连接设备不需要液压控制回路。该紧急断开连接设备处于每根软管的中间部分，当在软管的端部之间被施加拉力时，这样它们沿着分离方向在张力下被施加压力。

然而，这样的传输系统也不是完全令人满意的。事实上，为了避免软管在受到端部过大的弯曲力时损坏的风险，软管的两端必须基本上对准。另外，当紧急断开连接设备受到不施加在分离方向上的拉力时，它们可以突然断开。在实践中，仅可能将软管的两端对其在客户船上歧管的一个特定位置。另外，当软管连接到歧管时，操作紧急断开连接设备，这样可能会破坏它们。

技术实现要素：

本发明的一个想法是提供一个传输系统用来在船舶和设备之间传输流体，所述设备是简单，安全，可靠且可适应多种配置。

根据一个实施例，本发明提供了一种用于在船舶和设备之间传输流体的系统，包括：

一桅杆，所述桅杆包括一个近端和远端，所述近端用于可转动地安装在船的甲板；

一沿桅杆延伸的流体传输线；

一软管，包括一第一端，所述第一端连接于流体传输线，和一第二端，所述第二端连接于在流体传送操作过程中的设备的歧管，所述软管具有一紧急断开连接设备，所述紧急断开连接设备包括两个元件，当一个大于阈值的分离力被施加，所述元件可以自动在分离d方向分开；以及

一由桅杆携带的引导元件，该引导元件包括一用于软管的凸引导面，所述凸引导面可以分散软管上的拉力，当拉力将所述软管压在所述凸引导面上，该拉力被施加在所述软管的第一和第二端部。所述凸引导面设置在紧急断开连接设备中，当在所述软管的第一端和第二端上施加拉力，所述软管被压在凸引导面上。所述分离元件分离d方向切线地延伸到所述凸引导面，这样所述拉力被施加在紧急断开连接设备的分离d方向。

因此，紧急断开连接设备不需要液压控制回路。

除此之外，所述引导元件可以确保当在软管的端部之间施加一个拉力，该拉力实质上施加在所述紧急断开装置的两个分离元件之间的分离d方向上，这样作用在软管上的所述拉力可以被限制。所述引导元件也可以阻止所述紧急断开连接设备的突然断开。所述引导元件也可以限制作用在所述软管上的弯曲力，施加所述在软管的第一端和第二端与传输线之间的连接点。

最后，由于所述如果所述软管从一个可移动的桅杆悬挂，所述传输系统可以适用于多种不同的设置。

根据一些实施例，这种传输系统可以包括一个或多个下列特征：

引导元件被携带在桅杆上，与桅杆的远端由一定距离，所述系统包括一个悬挂在桅杆远端的鞍，和一个支撑软管的上凸面。

通过一个起重装置鞍悬挂在桅杆远端。因此所述软管的自由端可以简单地导入设备的歧管，而不在所述软管上施加任何机械应力。

引导元件和所述桅杆的远端之间的距离，当所述桅杆位于一个极端凸起的位置，所述软管在引导元件和鞍之间形成一个循环，曲率半径大于或等于所述软管的一个最小允许曲率半径。

所述引导元件具有一曲率半径大于或等于所述软管的一个最小允许曲率半径。

所述软管和所述流体传输线之间的连接区域中，所述流体传输线指向所述传输线端的方向，所述传输线具有一个相对于桅杆轴的纵向组件，所述桅杆轴朝向桅杆近端或远端的一端；所述凸引导面朝向所述桅杆的远端或近端，所述流体传输线端朝向该方向的纵向组件。

流体传输线端的方向切线地在凸引导面上。

所述紧急断开连接设备位于所述软管的第一端以连接软管和流体传输线。

所述软管包括一第一软部分，所述第一柔性部分在其第一端和所述紧急断开连接设备之间延伸，一个第二柔性部分在其第二端和所述紧急断开连接设备之间延伸。

所述软管的所述第二柔性部分连接一个浮标。有利地所述浮标连接所述第二柔性部分，接近于所述紧急断开连接设备。

所述系统包括多个流体传输线，所述流体传输线沿着桅杆和多个软管延伸，其中每个包括一连接于所述流体传输线的第一端，一个第二端连接于所述设备的一歧管且一个紧急断开连接设备包括两个元件，当施加一个大于阈值的分离力，所述元件可以在分离d方向上自动分开。所述凸引导面设置于所述紧急断开连接设备，这样当拉力作用在软管的第一端和第二端之间，所述拉力将软管压在凸引导面上，分离元件的分离d方向切线地延伸到所述凸引导面，这样所述力作用在紧急断开连接设备的分离d方向。

所述用于每根软管的凸引导面包括一引导槽，每个引导槽都紧贴于分离壁。

所述引导元件一空心的钟的一部分形状，包括一个装有软管管道开口的一个顶点。

所述引导元件的所述凸引导面覆盖有一个不粘涂层。

所述凸引导面装有多个滚轮，以便旋转。

所述系统包括一制动装置，所述制动装置用于在紧急断开过程中控制软管落下的速率，所述制动装置包括：

一滚筒；

一电缆部分缠绕在滚筒上，且部分连接到所述紧急断开装置的一个分离元件；

一与所述滚筒连接的轴，所述滚筒可以以一种方式转动，所述滚筒在一个方向上转动，在该方向上所述电缆被解开使轴转动；

一计量泵，所述计量泵装有一与轴旋转耦合的转子；以及

一闭环液压回路，所述闭环液压回路连接所述计量泵，装有一流量调节器。

所述系统包括多个沿着桅杆延伸的流体传输线和多根软管，每根软管包括一连接流体传输线的第一端和一第二端，第二端连接于所述设备的一歧管和一紧急断开连接设备，所述紧急断开连接设备包括两个元件，所述元件可以自动的分开；用于每根软管的所述制动装置包括一滚筒和一电缆，所述电缆可以缠绕在所述滚筒周围并且紧贴于所述软管的紧急断开连接设备的一个分离元件；每根软管通过一个设备与所述轴连接，所述设备具有一轮子自由地在一个方向移动或为单向轮，这样所述滚轮在一个电缆被解开的方向上旋转导致所述轴在一第一旋转方向上旋转，并且所述轴可以自由地在一第一旋转方向旋转而不导致所述滚轮在电缆被解开的方向上旋转。

所述电缆的一端连接在销上，所述滚轮具有一槽以放置所述销。

所述系统也包括一用于检测紧急断开的装备，所述设备可以检测制动装备的滚轮的旋转，并且当检测到滚轮旋转，产生一个检测信号。

所述紧急断开检测装置设置用来提供给一泵一个报警信号和/或一个停止信号确保流体船舶和设备之间通过流体传输线和软管的传输。

所述紧急断开检测装置包括一个或多个运动传感器，每个所述运动传感器与一个滚轮连接。所述运动传感器是从多个运动传感器中挑选的，诸如滚轮传感器、线位移传感器、自由接触传感器、磁传感器和光纤传感器。

根据一个实施例，本发明也提供一装配有上述传输系统的船舶。

根据一个实施例，本发明也提供一种用于流体传输的方法，在传输操作中桅杆定位，这样当在软管的第一端和第二端之间施加一拉力，软管被压在凸引导面上。

在一个实施例中，所述方法包括一软管排水操作，操作中，桅杆移动到一个位置，在该位置上软管从桅杆到船的歧管占据了一个下降的斜坡，使得软管内的流体通过重力流动。

根据一个实施例，本发明也提供一制动装置以控制多根软管落下的速率，所述软管装有一紧急断开连接设备，所述制动装置包括一用于每根软管的滚轮和一电缆，所述电缆部分缠绕滚轮且部分连接于紧急断开连接设备的一个分离元件；所述制动装置包括一移动轴，一计量泵，所述计量泵装有一耦合于旋转轴的转子，和一闭环液压回路，所述闭环液压回路连接装有流量调节器的计量泵，每个滚轮通过一装置连接所述轴，所述装置具有一轮子，所述轮子在一个方向上自由移动或者为单向轮，使得滚轮在电缆被解开的方向上旋转，导致轴在旋转的第一方向上旋转，并且所述轴可以自由地在一第一旋转方向旋转而不导致所述滚轮在电缆被解开的方向上旋转。

需要注意这样的制动装置也可以应用于本传输系统以外的传输系统，描述如下。通常这样的制动装置可以应用于所有的传输系统中，所述传输系统包括多个装有一紧急断开连接设备的软管，并且当紧急断开时，可以制动软管的下落。

附图说明

更好地理解本发明，且在本发明几个特定实施例的如下描述的过程中，它的其他目标、细节、特征和优势将更清楚明显，参考附图本发明的几个特定实施例完全是由附图的形式给出且并非限制本发明。

图1到图5是流体传输系统的视图，展示了流体传输系统将船舶连接到设备的操作步骤。

图6是在图1到图5中传输系统的桅杆端的详细视图。

图7a和图7b分别展示了一紧急断开连接设备的连接状态和断开状态。

图8是一个图解视图，根据本发明的一个实施例，展示了传输系统的软管的支撑和引导。

图9到图13是五个不同的实施例中的传输系统的图解视图，其中实线为软管的静止位置，当在软管的第一端和第二端施加一个拉力时，将软管压在引导元件上，虚线标明此时软管的位置。

图14展示了一个实施例中的用于软管的一个引导元件。

图15展示了另一个实施例中的用于软管的一个引导元件。

图16是一个制动装置的透视图，该制动装置用来控制在紧急断开时软管落下的速率。

图17是图16中制动装置的部分透视图。

图18展示了图16和图17中制动装置的一个滚轮，以及一个允许电缆被释放的销。

图19是一个图解视图展示了图16和图17中制动装置的横截面。

图20展示了一第一实施例中，连接紧急断开检测装置的制动装置。

图21展示了一第二实施例中，连接紧急断开检测装置的制动装置。

图22展示了一第三实施例中的紧急断开检测装置。

具体实施方案

一个传输系统可以用于在补给船和设备，诸如客户船，之间传输诸如液化天然气(LNG)的流体，描述如下。补给船，例如加油船，可以为其他船传输液化天然气，并且客户船是由液化天然气推进的船舶。

如图1到6所示，传输系统包括装在补给船3甲板2上的一个格钩式桅杆1。格构式桅杆1包括三根由多个支撑横梁组装立柱，横梁在立柱之间延伸。

桅杆1带有多个传输线4，该传输线4沿着桅杆延伸。传输线4包括刚性元件。例如，桅杆1带有三个传输线4。其中两个连接于一个在补给船3上液化天然气储藏罐，且用于从补给船3到客户船传输液化天然气。第三根传输线4允许气态天然气从客户船5传输到补给船3。第三传输线4可以连接到装在补给船3上的天然气再液化装置。安装在补给船3和/或客户船5上的泵有利地用于产生液化天然气传输所需的压力。

传输线4具有一个远端6，在远离桅杆1的远端7的一段距离上延伸。传输线4的每个远端6连接于一根软管8。软管8从而包括一连接于传输线4的第一端9和一连接于客户船5上的歧管11的第二端10，这样流体可以再补给船3和客户船4之间传输。

软管8有利地包括不锈钢低温管，例如复合管或双壁管，中间空间用绝缘材料填充。在一个实施例中，绝缘材料被放置在负压下，以提高其绝缘性能。

桅杆1用铰接装在补给船3的甲板2上。为了安装桅杆1，使得在一个如图1所示的缩进位置和一个如图4所示的极端升起的位置之间的水平轴旋转。桅杆1极端位置相对于补给船3的甲板2的角度大约为60°。桅杆1也可以绕着一个垂直轴旋转。为了使桅杆安装在一个基座12上，该基座可以绕着垂直轴旋转。传输系统安装有一组驱动千斤顶，这样桅杆1可以在其缩进位置和极端升起位置之间移动，每个驱动千斤顶在桅杆1的立柱上具有安装铰接的一端，以及在基座12上装有铰接的一第二端。

传输系统包括一鞍14，该鞍支撑从桅杆1的远端7悬挂的软管8。鞍14具有一个支撑软管8的上凸面15。上凸面15是一个拱形，它的曲率半径大于或等于软管8的最小允许曲率半径。最小允许曲率半径对应半径的最小值，软管8在半径的最小值是可以被弯曲，但不会被损坏或减少其使用寿命。此值一般由软管生产商指定。通过举例的方式，曲率半径的最小允许值为700毫米的低温管道，具有一个外部直径为170毫米，曲率半径的最小允许值为500毫米的低温管道，具有一个外部直径为100毫米。

鞍14通过一个起重装置从桅杆1的远端7悬挂。该起重装置是一个电缆起重装置，包括一滚轮16，该滚轮可以可以由电机驱动旋转，一位于桅杆1的远端7上的返回轮17，和一电缆18，该电缆与返回轮17一同作用，返回轮部分缠绕滚轮16以及部分连接鞍14。

如图6所示，软管8具有一个紧急断开连接设备19，该设备接近于软管的第一端9。通过举例，这样的紧急断开连接设备19在图7a中详细展示了连接状态，在7b中展示了断开状态。

紧急断开连接设备19包括两个分离元件20和21。当施加一个大于阈值的分离力，两个分离元件20和21可以在分离d方向分离。在本实施例中展示了两个分离元件20和21，每个具有一个中空柱体22，流体可以通过该柱体循环。每个分离元件具有一个连接法兰23，该法兰可以密封连接其他元件的连接法兰23。连接法兰23通过连接元件24可以互相连接，当一个施加在紧急断开连接设备19上的分离力大于一个特定阈值时，连接元件设计为断开。

每个分离元件20和21装有一个单向阀25，该单向阀可以防止流体通道中的元件20、21分离。在本实施例中，单向阀25被安装用来在中空柱体22中、在图7a中的一个打开位置和图7b中的一个关闭位置之间移动，在打开位置单向阀25允许流体通过紧急断开连接设备19，在关闭位置单向阀25形成一个对中空柱体22的肩部26的密封接触，以防止流体流动。每个单向阀25通过一个弹簧27回到它们的关闭位置。除此之外，单向阀25包含一个圆盘部件，当紧急断开连接设备19的两个元件20和21以这种方式在打开位置连接压簧27且控制住单向阀25时，每个部件互相作用。

在一个实施例中，该实施例未被展示，单向阀被安装用于在其打开位置和关闭位置之间的旋转。

如图6所示，传输系统也装有一个引导原件29，其中软管8可以以这种方式被引导，当在软管的第一端9和第二端10之间施加一个拉力，该拉力在分离元件20和21分离的方向d作用在紧急断开连接设备19。在本实施例中，软管8的一部分在紧急断开连接设备19和传输线的端6之间延伸。通过这样的设置，当在软管8上施加一个拉力时，紧急断开连接设备的分离d方向理想地被指定。

引导元件29包括一个凸引导面30。凸引导面30为一个拱形，其具有一个大于或等于软管8的最小允许曲率半径的一个曲率半径。

当在软管8的第一端9和第二端10之间施加一个拉力，软管8被按压在引导面29上，该引导面然后分摊该拉力。软管8的部分在传输线4的端6和引导元件28之间延伸，然后置于拉力下，这样分离d方向切线地延伸到凸引导面30。因此拉力被施加在分离d方向的紧急断开连接设备19上。

为了限制作用在软管第一端9和传输线8的弯曲力，当传输线的端6被指向桅杆1的远端7时，凸引导面30被指向桅杆1的远端7。相反在其他实施例中，当传输线4的端6通常朝向桅杆1的近端时，凸引导面30的凸面方便地朝向桅杆1近端。另外有利地传输线4的端6也可以切线地朝向凸引导面30。

另外，如图8所示，引导元件29和悬挂鞍14的桅杆1的远端7之间的距离x确定，这样当桅杆1位于极端位置，软管8形成一个环31，其曲率半径大于或等于软管8的最小允许曲率半径。

图1到图5展示了传输系统在补给船3和客户船5之间传输流体的操作步骤。

如图1所示的一个缩进位置，桅杆1基本上水平延伸。当补给船3和客户船5停泊在一起时，桅杆1被移动，这样其远端7接近客户船5的歧管11，如图2所示。装置升起鞍14，然后被控制以在客户船5的甲板上安置鞍14.软管8然后连接客户船5的歧管11，这样液化天然气可以再补给船3和客户船5之间传输，如图3所示。

当液化天然气传输结束，桅杆1移动到排水位置，如图4所示，在该位置软管8从桅杆1到客户船4的甲板采用降坡，这样软管8中的液化天然气可以通过重力流向客户船的歧管11。软管8然后与客户船的歧管11断开，且鞍14通过起重装置上升以提升软管8的端10，如图5所示。桅杆1回到其缩进位置，如图1所示。

图9到图13图解说明了一些实施例中的引导元件29和紧急断开连接设备19的设置。图中软管8的静止位置用实线画出，而当施加拉力时，软管8的位置用虚线画出。

图9是图1到图6的实施例的图解。

图10与图9的实施例不同的地方在于，其中紧急断开连接设备19位于软管8的第一端9，也就是在传输线4和软管8之间的连接，以确保它们轴向操作。因此紧急断开连接设备19与桅杆1紧固。引导元件29与桅杆1连接于一位置，这样紧急断开连接设备19的分离方向d实质上切线地延伸到凸引导面30。

图11的实施例与图9不同，其中紧急断开连接设备19位于软管8的一部分，软管在引导元件29和软管第二端10之间延伸。

在图12和图13的实施例中，凸引导面30的凸面朝向桅杆1的近端，因为传输线的端6具有一个纵向组件朝向桅杆1的近端7。

如图9所示，每根软管8可以具有一个浮标以辅助软管8在紧急断开情况下的恢复。为了使该浮标连接软管8的一部分，软管8在紧急断开的情况下落入海中，就是说软管8的一部分在紧急断开连接设备19和软管8的第二端10之间延伸。优选地浮标45连接软管8接近于紧急断开连接设备19。

图14和图15展示了两种可供选择的实施例的引导元件，在图14的实施例中，引导元件包括一个用于每根软管8的引导槽32。每个槽32被壁33包围，壁伸出更多或更少以确保软管8被横向引导。在图15的实施例中，引导元件29为一个铃的中空部分的形状，其具有一个顶点，该顶点有一个开口用于软管的通过。

根据一个实施例，凸引导面30上覆盖有一个不粘涂层，以减少凸引导面30和软管8之间的摩擦力。不粘涂层材料例如聚四氟乙烯。根据另一个未展示的实施例，引导面30装有多个滚轮以旋转且减少作用在凸引导面30和软管8之间的摩擦力。

除此之外，传输系统装有一个制动装置34以控制软管8在紧急断开情况下的下落速率，图16、图17和图18详细展示。每根软管8的制动装置34包括一滚筒35和一电缆36，电缆部分缠绕滚筒35且部分连接紧急断开连接装置20的元件20，该装置连接于软管8或部分软管8，软管可能在紧急断开时落下。每个滚筒35通过一装置安装在轴37上，该装置可以再一个方向上移动或为单向装置38。

滚筒35在电缆被解开的方向上旋转导致轴在旋转的第一方向上旋转。相反，轴可以自由地在旋转的第一方向上旋转而不导致滚筒在电缆被解开的方向上旋转。每个滚筒35的电缆36可以独立地被解开。

另外，轴37连接一速度控制元件，该元件可以用于控制软管落下的速率。速度控制元件包括一计量泵39，该计量泵装有一与轴37旋转耦合的转子。计量泵39连接一个闭环液压回路40，该闭环液压回路40装有一流量调节器41，例如恒流阀。因此轴37的旋转速度和软管落下的速率可以被控制，计量泵39提供的流量与它的转速成正比，且流量调节器也控制泵的流量。

在一个实施例中，制动装置34被设置用于电缆完全未缠绕滚筒35时释放电缆36。为此，如图18所示，电缆的一端连接一销42，该销装有一眼43允许电缆36插入或固定。滚筒35包括一滚筒35圆柱面上的槽44，其沿着滚筒35的圆柱面的母线延伸。槽44被设置用于接受销42。因此当电缆36被完全解开是销42可以脱离滚筒35。

如图20所示，一紧急断开检测装置46在第一个实施例中连接制动装置4。检测装置46包括多个运动传感器47，每个传感器都装有一滚轮，该滚轮与一个滚筒一同作用以允许滚筒的旋转运动被检测。运动传感器47连接于一个处理元件48。处理元件可以处理由运动传感器47产生的信号，以及当至少一个运动传感器47产生一个相对连接滚筒35的旋转信号时，生成一个检测系统。处理元件47可以产生一个报警信号警告紧急断开和/或产生一个信号停止泵从补给船传输液化天然气到客户船，反之亦然。因此当流体从补给船传输到客户船时，在紧急断开情况下停止泵防止传输线4和软管8的第一部分产生额外的压力，就是说在连接传输线4的软管端部与紧急断开连接设备之间的部分；且当流体从补给船传输到客户船时，在软管8的第二部分，就是说在连接客户船的歧管的软管端部和紧急断开连接设备之间的部分。

图21展示的实施例与图19不同，其中运动传感器49是线性位移传感器或是能够与带有一个滚筒35的接触元件50一同作用的传感器，这样滚筒的旋转可以提升运动传感器49的线性位移。

另外运动传感器47也可以是无接触传感器，如磁传感器。

最后，在图22的实施例中，运动传感器51为光纤传感器，该传感器包括一发射器、一接收器和一光纤。根据一个实施例，运动传感器51包括一光纤，其一端连接于滚筒35且其被设置当滚筒35旋转时，光纤断开，这样传感器将检测滚筒35的旋转。

虽然本发明联系几个特定的实施例进行了描述，显然并非因此以任何方式限制本发明，且本发明包括了所有所述方法的技术的等同替换连同他们的组合，如在本发明的范围之内的话。

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