从船舶敷设管道用的外部滑道组件和方法及管道敷设船舶的制作方法
【专利说明】从船舶敷设管道用的外部滑道组件和方法及管道敷设船舶
[0001]本申请是申请日为2011年1月12日、申请号为201180009592.8 (PCT/EP2011/050352)、发明名称为“海底管道敷设”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及用于在海上敷设管道的船舶，以及涉及敷设管道的方法。本发明特别地、但是非排他性地涉及管道敷设路径上的滑道设置，其中，沿着所述管道敷设路径引导管道。
【背景技术】
[0003]当在海上敷设管道时，通常使用两种方法中的一种:“S型”敷设方法或“J型”敷设方法。所述两种方法是根据敷设期间管道采用的大体形状而命名的。在“S型”敷设中，管道以稍微倾斜于水平面或不倾斜于水平面的状态离开船舶，在水中采取较陡的倾斜度，并且随后在海床上恢复到基本上水平的设置。在“J型”敷设中，管道以陡的或竖向的倾斜度离开船舶，并且倾斜度稳定地减小直到管道在海床上处于基本上水平的设置。因为对在深水中敷设管道的兴趣增长，因此“J型”敷设变得更有吸引力，这是因为管道自然地采取远离海底的竖向的或近似竖向的定向。然而，“J型”敷设在浅水中不是优选的，在浅水中，当管道穿行到海底时，管道的自然路径只能一直是以小角度倾斜，因此，“S型”敷设是有利的。
[0004]如果正在被敷设的管道能够由船舶支承直到所述管道达到相对于水平面相对较陡的倾斜度，则能够在深水中采用“S型”敷设。然而，这需要相当可观的支承长度，这是因为管道能够承受的弯曲半径是有限的，特别在大直径管道的情况下。
[0005]用来提供“S型”敷设的船舶的一种方法包括提供具有双龙骨的半潜式船舶。例如，US 4，257，718示出了这种装置。用来提供“S型”敷设的船舶的另外一种方法包括提供例如在US 5，823，712中示出的单体式船舶。双龙骨半潜式船舶的优点是其能够为管道敷设提供相对较不横摇的环境，并且还能够提供相对于船舶上中央管道敷设路径的任一侧的相当大量的空间(也被本领域的技术人员公知为“作业线”)。然而，与单体式船舶相比，这种船舶的附加宽度以及其相对较大的吃水是不利的。
[0006]当敷设小直径管道时，有时优选的是，在卷轴上设置一长段预制管道，并且通过松开所述卷轴来敷设管道，但是特别对于大直径管道，通常由各自通常为大约12m长的分离的管段来形成管道。在这种情况下需要将单独的管段焊接为预制的管段(在此也称作“经连接的管部段”)，所述预制的管段例如包括两个、三个或四个单独的管段，并且随后在敷设管道时将预制的管段焊接到管道的末端。相比于在敷设管道时将每一个单独的管段顺序地焊接到管道的末端所应用的程序，这种程序能够使敷设速度提高。因此，需要船舶容纳焊接站和用于准备预制的管段的其他设备。这种工作站需要以与一个预制管段相对应的间隔设置；因而可每次为管道提供一个预制段，并且每个工作站因而能够设置在管段之间的相应的连接部处。能够沿着管道敷设路径设置的工作站越多，则必须要在每个站处完成的工作量越少，因此管道敷设的总体速度能够越快。
[0007]在WO 2008/107186中描述了一种单体式船舶，所述单体式船舶能够以特别有利和灵活的方式进行“S型”管道敷设。在所述船舶中，枢转地安装的内部滑道设置在船舶上的管道敷设路径的末端，并且引导管道进入到水中。任选地，外部滑道或托管架连接于所述内部滑道的下游端，以便在管道远离船舶并且朝向海底向下穿行时将管道引导为较陡的倾斜度。
[0008]当进行“S型”管道敷设时，通常的做法是在管道离开船舶的位置上设置托管架，以在管道离开船舶时控制管道的倾斜度和管道的弯曲。这种外部滑道可枢转地安装为使得其倾斜度能够根据管道离开滑道所需要的倾斜度来调节。某种类型的致动器连接在船舶与位于外部滑道上的自其枢转安装部向下游的位置之间，以使所述滑道绕所述滑道的安装部枢转。可根据在其中敷设管道的水的深度和管道的挠性来改变期望的倾斜度，管道的挠性又可由管道的材料以及管道的直径和壁厚来影响。如果设置长的外部滑道，那么所述滑道的远端趋于离船舶一定距离。因此，由于难以在距船舶一定距离处控制最下游滑道的枢转，因而形成包括两个或更多滑道的外部滑道是非常不切合实际的。
[0009]USRe27420描述了一种具有连续地枢转连接的多个外部滑道的管道敷设船舶。蜗轮传动装置设置在每一对相邻滑道之间，所述蜗轮传动装置控制相邻滑道之间的相对角。对蜗轮传动装置的使用帮助滑道保持其相对位置，即使在关断驱动该传动装置的致动器的电源时也如此。然而，不存在用于将滑道确实锁定在任何相对位置中的系统。
[0010]本发明的目的是提供用于敷设管道的船舶以及敷设管道的方法，所述船舶和方法相比于上述船舶和方法而言提供了进一步的优点。
[0011]本发明的另外的目的是提供用于从船舶敷设管道的外部滑道组件、包括这种滑道组件的管道敷设船舶以及使用这种滑道组件来敷设管道的方法，其中，克服了一个或多个上述问题。
[0012]在更特定的方面，本发明设法提供对作为W0 2008/107186的主题的船舶的一定改进和发展，W0 2008/107186的公开内容通过引用合并到本申请中，但是，应当理解，本发明也适用于其他设计的船舶。
【发明内容】
[0013]根据本发明的第一方面，设置有用于敷设管道的船舶，所述船舶包括沿着管道敷设路径设置的多个工作站，所述管道敷设路径包括远离所述船舶的第一端部的上游部分以及处于所述船舶的所述第一端部的区域中的多个滑道，所述多个滑道包括第一滑道和第二滑道，所述第一滑道沿着所述管道敷设路径设置，所述第一滑道的倾斜度是能够调节的，并且所述第一滑道具有第一上游端部和第二下游端部，所述第二滑道沿着所述第一滑道下游的所述管道敷设路径设置，所述第二滑道的倾斜度是能够调节的，并且所述第二滑道具有第一上游端部和第二下游端部，其中，所述第一滑道的所述下游端部定位在所述船舶的所述第一端部的内侧以及所述船舶的底部上方，并且所述第二滑道的所述上游端部定位在所述船舶的所述第一端部的内侧以及所述船舶的底部上方。
[0014]通过设置两个能够调节的内部滑道，可在管道离开船舶之前实现对管道弯曲的更多控制。这使在第二滑道下游端部的管道敷设路径的倾斜度范围能够显著大于可由单一滑道实现的范围。当在深水中敷设时能够获得相对较陡的倾斜度，而在浅水中敷设时能够得到平缓得多的倾斜度。在本文中提及“内部滑道”时，应当理解，这不意味着整个滑道都位于船舶的外壳内，而是仅仅是滑道的上游端部位于船舶的外壳内。滑道的下游端部可一直位于所述外壳的外侧，或也可定位于滑道的某些位置、而并非滑道的所有位置中。优选地，内部滑道(在下面描述的实施方式中为第一内部滑道)的下游端部在滑道的所有工作位置中都定位在船舶第一端部的内侧。在下面描述的本发明的实施方式中，第二内部滑道的下游端部具有上部工作位置和下部工作位置，其中，在所述上部工作位置中，所述下游端部在船舶的船体底部上方，在所述下部工作位置中，所述下游端部在船舶的船体底部下方。还应当理解的是，在本说明书中参引船体或船舶的底部上方的位置或者船体或船舶的端部的内侧的位置时，参考的是船体或船舶的外壳；在下面描述的本发明的实施方式中，有利地，船体在船尾端设有细长的凹部，但是该凹部不改变船体的外壳并且滑道的在所述凹部内的部分仍然在船体的外壳内。在将本发明应用于半潜式船舶或某些其他多船体船舶的情况下，船舶的外壳自然是围绕所有船体的外壳。
[0015]管道敷设路径可包括朝向船舶第一端部的向下倾斜的下游部分。优选地，管道敷设路径的上游部分是基本上水平的。优选地，所述上游部分还是直的。这种特征便利管道部段的焊接以及管道上的其他工作。
[0016]每一个滑道可包括引导元件，用于当使用中的管道在滑道上穿行时引导管道。例如，这种引导元件可包括滚子或履带组件。
[0017]在本发明特别优选的实施方式中，在第一滑道的区域中设置工作站。这提供了挑战，因为工作站的期望位置随着第一内部滑道的位置改变和/或第一内部滑道的倾斜度改变而改变。在本发明特别优选的实施方式中，工作站的工作平台安装在第一滑道上以与所述滑道一起运动，并且工作平台相对于第一滑道的位置也是能够调节的。通过将工作站安装在第一滑道上，使工作站的运动自然地跟随第一滑道的运动。通过使工作站的位置能够相对于第一滑道进行调节，可确保工作站相对于管道敷设路径的位置尽可能合适。优选地，能够调节工作站相对于第一滑道的倾斜度。在这种情况下，当第一滑道的倾斜度增加时，能够沿相反的方向改变工作站相对于所述滑道的倾斜度，以减少或消除工作站的绝对倾斜度的任何改变。以这种方式，工作站的工作平台可保持于基本上水平的定向。优选地，工作平台相对于水平面的倾斜决不大于10度，并且更加优选地，相对于水平面的倾斜决不大于6度。另一方面，第一滑道相对于水平面的倾斜可以20度计。优选地，能够相对于第一滑道平移地调节工作平台，优选地至少在向上的和向下的方向上。这使工作平台能够在使用中相对于管道定位在最佳位置上，而不考虑第一滑道的定位并且不考虑管道的直径。
[0018]优选地，设置控制系统以依据对第一滑道的调节来控制对工作平台的调节。所述控制系统可部分地或全部地为自动的。控制系统可设置成在第一滑道的倾斜度改变时减小工作平台的倾斜度的改变，或在第一滑道的倾斜度改变时将工作平台的倾斜度保持为恒定，可保持于零倾斜度。所述控制系统可设置成将工作平台相对于船体保持在相同位置；所述控制系统的另外一种可能性是设置成将工作平台相对于沿着第一滑道的管道敷设路径的中心轴线保持在相同位置。
[0019]内部滑道或外部滑道通常枢转地连接到船体和/或其他滑道。然而，这种枢转连接限制了可能的滑道调节的类型。在本发明中，第一滑道优选地安装成使得第一滑道的倾斜度能够改变以及还能够使第一滑道至少以竖向方向上的运动分量平移地运动。优选地，船舶包括第一调节机构和第二调节机构，第一调节机构用于实现第一滑道至少以竖向方向上的运动分量运动，第二调节机构用于实现第一滑道的倾斜度改变。所述滑道可经由支杆安装到船体上，其中，所述支杆的长度是能够调节的和/或所述支杆与所述滑道的连接是能够沿着支杆调节的。在船体上的安装可安装在船舶的甲板上，所述甲板又直接地或间接地连接到船体。在这种情况下，以及在其他情况下，可以是第一调节机构和第二调节结构中的每一个都实现滑道的竖向运动和滑道倾斜度的改变。例如，一对支杆可设置在第一滑道的上游端部，以及另外一对支杆可设置在第一滑道的下游端部。一个或多个所述支杆可包括液压活塞及缸装置以调节所述支杆的长度或所述滑道与所述支杆的连接位置。
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