本发明总体上涉及在将浮船或船舶附接至连接到海底的塔式结构时使用的刚性系泊系统。更具体地说，本发明涉及一种包括刚性塔用叉臂(toweryoke)总成的塔式系泊系统，该刚性塔用叉臂总成具有叉臂，该叉臂经由连接器可释放地附接至叉臂头，从而允许在预测到异常高海况的情况下由船舶移除叉臂。
背景技术：
典型的塔用叉臂系泊系统是永久系泊系统，其中浮船不能因风暴而离开。典型的塔用叉臂、单点系泊系统包括用于将浮船直接系泊到固定塔的“软叉臂”。转台通常使用滚子轴承固定在塔上，以使浮船在固定塔周围自由随风飘动。叉臂通过俯仰和滚动接头连接到转台上，以便船舶俯仰和滚动。叉臂包括一个大型压载舱，该压载舱适合充满水来提供必要的恢复力以最小化船舶运动。两个系泊连杆将压载舱悬挂在安装于浮船上的支撑结构上。
诸如油气等产品自塔起跨过位于转台上的旋转器并通过软管从转台转移到船舶。该塔包括用于歧管和其他设备的甲板空间。经由自船舶起并在叉臂上的走道可以进入塔。
然而，在潜在遭受大风浪或诸如飓风或台风等极端海况的地区(在这期间浮船将离开该区域)，需要浅水中的一些塔用叉臂系泊系统设施。为了安全起见并且为了在极端海况下幸存，希望塔用叉臂可以与塔式结构断开连接。
技术实现要素：
本发明包括用于大风暴环境的可拆开的塔用叉臂。可拆开的塔用叉臂允许将叉臂从塔式结构移除，并且在因大风暴而断开时与浮船保持在一起。在优选实施例中，断开发生在具有液压连接器的叉臂头处。叉臂头包括用于相对于塔式结构枢转运动的耳轴。优选地，在叉臂处与叉臂头连接的锥形界面允许叉臂与叉臂头对准和连接。附接至叉臂头耳轴外壳的拉入线用作船舶拉入和连接期间叉臂和叉臂头的引导件。
本发明的优选实施例还包括附接至船舶的系泊支撑结构的框架，该框架包含运动补偿绞车，该运动补偿绞车允许叉臂由船舶支撑并且允许叉臂重新连接到叉臂头。软管和流体管线在塔式结构处断开并在断开之前转移到船舶。
附图说明
在参考作为本说明书的一部分的附图的情况下阅读并理解了本发明的以下详细描述之后，本发明的优选实施例的各个方面和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见，并且在附图中：
图1是示出经由塔用叉臂系泊到塔的浮船或船舶的正视图；
图2是叉臂的平面图；
图3是示出转台和叉臂头之间的连接的正视图；
图4是示出本发明的优选实施例的正视图，其中叉臂和叉臂头处于断开状态；
图5是示出处于断开状态的叉臂和叉臂头的优选实施例的截面图；以及
图6是示出处于连接状态的叉臂和叉臂头的截面图，其中液压连接器在图的上半部分接合并且在图的下半部分脱离接合。
具体实施方式
现在将参考附图讨论本发明的优选实施例。图1示出了塔10，塔10包括通常通过打桩固定地附接至海底f的导管架结构12。塔10还包括竖直支撑柱16和多个甲板14，多个甲板14在高于水位l(通常指水位)的不同高度处安装在导管架结构12上。本领域技术人员应该理解，甲板14被布置和设计成支撑各种设备，包括歧管等。转台18通过转台轴承28(图5，优选为滚子轴承)紧固在支撑柱16上，以允许系泊到塔10的浮船v在塔10周围自由随风飘动。优选地，包括软管甲板19的一个或多个甲板位于转台18上方并与转台18一起旋转。
浮船v经由叉臂24系泊于塔10。图2示出了叉臂24的平面图。典型地，叉臂24主要由管状部件形成。如图2所示，当在平面图中观看时，叉臂24的形状通常是三角形。叉臂24包括大型压载舱26，大型压载舱26适于填充水或其他压舱物，以提供必要的恢复力来最小化连接到塔10时浮船v的运动。叉臂24包括朝向彼此成一定角度的一对腿部25。每个腿部25具有连接到压载舱26的一端和连接到叉臂联接器30的第二端。在优选实施例中，叉臂24被布置和设计成就位时与叉臂头20连接和断开。优选地，如图4最佳所示，叉臂联接器30是用于与叉臂头20对准和连接的锥形部分。
在优选实施例中，如图3至图5所示，叉臂头20经由一对耳轴23安装到转台18上，以相对于转台18枢转运动。参考图5，该对耳轴23从耳轴壳体22向外延伸。附接至叉臂头20的耳轴壳体22的拉入线38用作在浮船v拉入和连接期间叉臂24和叉臂头20的引导件。
如图5所示，叉臂头锥形部分32优选地经由滚子轴承40连接到耳轴壳体22。叉臂头滚子轴承40允许叉臂头锥形部分32相对于耳轴壳体22旋转。
在优选实施例中，叉臂头锥形部分32被布置和设计成与叉臂锥形部分30配合并相接。如图5所示，该相接部包括两个锥形机械加工表面：叉臂锥形部分30(凹入件)上的内表面34和叉臂头锥形部分32(插入件)上的外表面36。在叉臂24和叉臂头20的端部处的锥形部分30和32分别允许在连接期间的引导，并且允许负载从叉臂24传递到叉臂头20。
在如图5所示的优选实施例中，液压连接器50位于叉臂头锥形部分32的内部，并通过蓄压器(accumulator)和遥测控制阀从塔侧致动。蓄压器和遥测控制阀对于本领域技术人员来说是众所周知的。液压连接器50具有安装在叉臂头锥形部分32内的固定壳体52。固定壳体52优选为具有穿过其中的孔54的大致圆筒形壳体。固定壳体52包括面向外的肩部56和在孔54内的一个或多个线引导件58。拉入线38延伸穿过孔54并且在一个或多个线引导件58之间延伸。液压连接器50还包括在面向外的肩部56周围延伸的可移动套管60。可移动套管60包括位于一端的向内指向的凸缘62和位于相对端的带状物(band)64。带状物64接触一个或多个枢转指状件66。一个或多个致动器68(优选为液压缸)定位在固定壳体52的面向外的肩部56和可移动套管60的向内指向的凸缘62之间并连接到该肩部56和凸缘62。优选地，当使用多于一个致动器68时，所有致动器都由单一控制器控制，以提供可移动套管60的同时操作和移动。
液压连接器50的配合毂70通过适配器72安装在叉臂锥形部分30内。优选地，配合毂70和适配器72是具有穿过其中延伸的共同孔74的环形构件。优选地，一个或多个线引导件58安装在公共孔74内。拉入线38延伸穿过公共孔74并且在一个或多个线引导件58之间延伸。
图5示出处于断开状态的叉臂24和叉臂头20，并且图6示出处于连接状态的叉臂24和叉臂头20，其中，出于示例的目的，液压连接器50在图的上半部分接合并且在图的下半部分脱离接合。当液压连接器50被接合时，其向锥形结构界面34和36提供预载荷。参考图6的下半部分和图5，致动器68的杆延伸，使得可移动套管60的带状物64允许枢转指状件66向外枢转。在固定壳体52的端部与配合毂70的端部接合以及锥形结构界面34和36接合之后，致动器68被致动以沿着配合毂70的方向移动可移动套管60，直到如图6的上半部分所示那样，枢转指状件66强制地插入到配合毂凹部76中。通过将枢转指状件66强制插入到配合毂凹部76中，叉臂24牢固地连接到叉臂头20。优选地，与致动器68一致的辅助机械锁(未示出)保持连接器锁定而不需要液压。辅助机械锁可以是干涉套锁，例如由宾夕法尼亚州约克的wellmandynamicsmachiningandassembly公司制造的bear-loctm锁定装置。
参考图1，浮船v配备有优选地包括一对系泊连杆102的支撑结构100。系泊连杆102经由上部u形接头118连接到支撑结构。下部u形接头120将系泊连杆102连接到叉臂24的压载舱26。具有一对系泊连杆102的支撑结构100被布置和设计成悬挂叉臂24的压载舱26。运动补偿绞车或提升装置110安装在系泊支撑结构100的悬臂部分104上。运动补偿绞车110可位于系泊支撑结构100或浮船v上的其他地方，并且线112穿过位于系泊支撑结构100和悬臂结构104上的滑轮。运动补偿绞车110被布置和设计成在断开和重新连接期间支撑叉臂24。浮船v上的系泊连接绞车106布置和设计成将浮船v拉向塔10，并为叉臂24与叉臂头20的结构连接提供引导。优选地，系泊连接绞车106的绳索或线缆108连接到附接至叉臂头20的耳轴壳体22的拉入线38。
仍然参考图1，在将船舶v系泊至塔10的正常操作期间，通常将从浮船v至塔10的一个或多个软管或流体管线114和线缆116连接用于工艺流程(processflow)。连杆臂102连接到叉臂24的压载舱26并将压载舱26支撑在水位l上方。如果在塔位置处预期有过度环境条件，则由于本发明的优选实施例而允许以下过程。
最初，软管或流体管线114和线缆116在塔相接部处断开，并且回收到浮船v并收纳以便运送。可选构造允许软管114和线缆116在浮船v处断开，并且收纳在塔10的软管甲板19上。参考图1，运动补偿绞车110的绞车线112附接至叉臂24，以在从叉臂头20断开之后悬挂叉臂24的叉臂联接器30的端部。附接至叉臂头20的耳轴壳体22和塔转台18的缸体42(图4，优选为液压缸)在断开叉臂24期间以及在叉臂24的重新连接期间使叉臂头20接近水平方向定向(或以适当的角度定向)，其中，在断开叉臂24期间，使叉臂头20接近水平方向定向(或以适当的角度定向)，同时断开叉臂24。叉臂头20内的液压连接器50的液压缸68被致动，以将可移动套管60从图6的上半部分所示的位置移动到图6的下半部分所示的位置，从而允许叉臂24在叉臂头20处与塔式结构10断开，同时被船舶支撑结构100的运动补偿绞车110和系泊连杆102支撑。叉臂24被收纳并被拉向船舶v的护板，并且叉臂联接器端部30被紧固到悬臂结构104以便浮船v的航行。
在叉臂24与叉臂头20重新连接期间，运动补偿绞车110附接至叉臂24，以悬挂叉臂24的叉臂联接器30的端部。附接至耳轴外壳22内部的拉入线38被取出，并且拉入线38或系泊连接绞车106的绞车线缆108被插入穿过叉臂24的配合毂70。拉入线38连接到系泊连接绞车106的绞车线缆108。浮船v被拉向塔10以进行连接。拉入线38延伸穿过连接器50和配合毂70内的多个线引导件58，从而提供用于连接的叉臂头20和叉臂24的初始引导。除了连接器50和毂70的相接部之外，最终的引导分别通过叉臂24和叉臂头20的配合锥形表面34和36实现。耳轴缸42支撑叉臂头20用于对准和重新连接。系泊连杆102和叉臂提升装置110支撑叉臂24用于对准和重新连接。一旦配合锥形表面34和36完全接合，致动液压缸68，以在结构上将连接器50连接到配合毂70。船舶现在被系泊。随后耳轴缸42与叉臂头20脱离接合，并且叉臂提升装置110与叉臂24脱离接合。优选地，系泊连接绞车106的绞车线缆108也与拉入线38断开连接，以准备用于下一个叉臂断开。
优选地，断开发生在叉臂头20处，这允许叉臂24随浮船v被运送。这使得塔10和附接至塔10的叉臂头20能够在大风暴下幸存。液压连接器50放置在叉臂/叉臂头断开相接部处，以允许在负载下快速断开。优选地，叉臂断开相接部尽可能靠近叉臂头滚子轴承40定位。叉臂24由运动补偿绞车110悬挂并附接至浮船v以避开风暴。
虽然已经详细说明了本发明的优选实施例，但显然本领域技术人员将会想到对优选实施例的修改和改变。然而，应该明确理解的是，这样的修改和改变在如所附权利要求书中阐述的本发明的精神和范围内。