夹具和夹紧的制作方法

文档序号:33751230发布日期:2023-04-06 16:36阅读:579来源:国知局
夹具和夹紧的制作方法
夹具和夹紧
1.本发明涉及一种用于确定安装到柔性管的柔性管主体的辅助装备的位置的方法和设备。特别地,但不排他地,本发明涉及一种夹紧机构,该夹紧机构可用于将辅助装备诸如浮力模块固定在沿柔性管的期望纵向位置处,或者该夹紧机构可用于止动夹具中以防止辅助装备沿柔性管的超出预定位置的不期望运动。
2.传统上,柔性管用于将采出液诸如油和/或气和/或水从一个位置输送到另一个位置。柔性管在将海底位置(其可以是深海,比如1000米或更深)连接到海平面位置时特别有用。管可具有通常高达约0.6米的内径(例如,直径可在0.05m至高达0.6m的范围内)。柔性管通常形成为柔性管主体和一个或多个端部接头的组件。管主体通常形成为层状材料的组合,该层状材料的组合形成承压导管。管结构允许大的挠曲,而不会引起会在其寿命期间损害管的功能的弯曲应力。存在不同类型的柔性管,诸如根据api 17j制造的非粘结柔性管或复合型柔性管等。管主体通常被构建为包括聚合物层和/或复合层和/或金属层的组合结构。例如,管主体可包括聚合物层和金属层,或聚合物层和复合层,或聚合物层、金属层和复合层。层可由单件(诸如挤压管)形成,或者通过以期望的节距螺旋地缠绕一根或多根线材形成,或通过将同心地并排布置的多个离散的环连接在一起形成。根据所使用的柔性管的层和柔性管的类型,管层中的一些管层可被粘结在一起或保持非粘结。
3.一些柔性管已被用于深水(小于3,300英尺(1,005.84米)和超深水(大于3,300英尺)的开发。对于需在越来越大的深度(例如,超过8202英尺(2500米))进行勘探的石油的需求日益增长,其中环境因素变得越来越极端。例如,在此类深水环境和超深水环境中,洋底温度增加了采出液冷却至可导致管堵塞的温度的风险。在实施过程中,柔性管传统地被设计成在-30℃至+130℃的操作温度下工作,并且正在开发用于甚至更极端的温度。增加的深度还增加了与柔性管必须在其中操作的环境相关联的压力。例如,可能需要柔性管以作用于管上的0.1mpa至30mpa范围内的外部压力操作。同样,输送油、气或水可很好地产生从内部作用于柔性管上的高压,例如作用于管上的来自井筒流体的零至140mpa范围内的内部压力。因此,增加了对柔性管主体的某些层(诸如管胎体层或压力铠装层或拉伸铠装层)的高水平性能的需求。需注意,为了完整起见,柔性管也可用于浅水应用(例如,深度小于约500米)或甚至用于海岸(陆上)应用。
4.时常希望能够将辅助装备固定在沿柔性管主体长度的期望位置处。例如,可能需要浮力模块来帮助柔性管在使用中符合期望的轮廓。另选地,时常希望在柔性管主体上提供所谓的止动夹具,该止动夹具有助于防止其他元件由于意外而沿柔性管主体运行太远。不管具体用途如何,时常希望提供一种可用于固定到柔性管主体的外表面上的机构。应当理解,该外表面通常由柔性管主体的外部护套提供,并且这可呈现以其他方式相对平滑的表面。
5.例如,关于浮力模块,内部夹具常规地装配到柔性立管,从而允许浮力模块区段沿柔性立管机械地锁定在所需位置处。此类浮力模块具有内部凹槽,该内部凹槽将浮力传递到每个夹具并且因此传递到柔性立管。浮力模块内部夹具通常经受高达3吨的力,并且需要过度工程设计来抵抗滑动。考虑到所施加的载荷的大小,常规内部夹具的设计在保持相对
小的轮廓以最大化来自浮力模块区段的浮力同时仍然获得期望的固定水平方面通常是一个挑战。在实施过程中,由于柔性管层之间的低摩擦系数,内部夹具通常需要高压缩以防止沿柔性管的预定纵向位置的不期望滑动。传统上,这种压缩通常经由基于条带的夹紧力来施加。这将压缩传递通过夹具区段。常规的条带系统和邻接的紧固件经受需要高强度材料诸如芳族聚酰胺纤维带和钛紧固件的高张力。因此,常规的夹紧机构通常依赖于施加足够的径向压缩以夹持在下面层诸如拉伸铠装线上。
6.止动夹具是可沿柔性管主体的纵向长度固定在期望位置处的另一种常规装置。此类止动夹具通常用于弯曲加强件下方的竖直悬挂柔性管中。在刚性结构附近利用弯曲加强件,柔性管的端部配件在使用中固定到该刚性结构。在连接器或端部配件附近利用弯曲加强件,以便逐渐地缓和柔性管的刚度。这防止了如果柔性管主体的一部分(其可例如随着海平面上升和下降)相对于刚性结构移动时产生的可能损坏柔性管主体的过度弯曲应力。
7.当连接器或端部配件固定到刚性结构时,弯曲加强件(其本身是可能具有超过500kg质量的体积庞大部件)必须沿柔性管滑动到期望位置。这形成了接入过程的一部分。在该过程期间,弯曲加强件和柔性管主体的一部分通常沿竖直方向取向。如果弯曲加强件由于组装期间的误差而部分地或完全地未被支撑,则弯曲加强件可借助于重力而沿管的长度向下坠落。这可能是非常不方便的,特别是在柔性管主体较长的情况下。为了克服这种问题,已提出了止动夹具,该止动夹具位于距弯曲加强件待被固定的位置预定距离处。如果在组装期间发生错误并且弯曲加强件意外地保持未被支撑,则弯曲加强件将下落,但仅下落到预定深度,例如3米,到达止动夹具被夹持到柔性管的位置。因此,止动夹具需要能够抵抗由沉重的弯曲加强件引起的冲击力的强夹紧力。此类强力通常只能经由可能失效和/或存在损坏柔性管主体本身的一个或多个部分的风险的机构来提供。
8.本发明的目的在于至少部分减轻上述问题中的一个或多个问题。
9.本发明的某些实施方案的目的是提供一种用于固定到柔性管主体的外表面的方法和设备。
10.本发明的某些实施方案的目的是在期望位置处提供止动夹具或浮力夹具或其他此类固定/紧固元件,由此固定方法提供强的夹紧力,但不需要昂贵的高强度材料诸如api 17l中陈述的合格材料用于其制造或减少昂贵材料的需要量/体积。
11.本发明的某些实施方案的目的是提供一种夹具组件,该夹具组件包括以配合方式协作的分离的内部区段和外部区段,使得夹紧压力实际上随着所施加的力(例如由于落下的弯曲加强件的重量或由厚重的浮力元件提供的浮力元件上升力)的增加而增加。
12.本发明的某些实施方案的目的是提供一种夹紧机构,该夹紧机构提供更大的夹紧效率和/或减小总体夹具尺寸和/或减小对如常规夹紧机构通常所需要的高容量条带系统部件的需要。
13.根据本发明的第一方面,提供了一种用于固定到柔性管主体的区段的外表面的设备,该设备包括:
14.外部夹具部分,该外部夹具部分能够围绕柔性管主体的区域定位并且包括多个外部主体构件,该多个外部主体构件各自包括内表面;和
15.内部夹具部分,该内部夹具部分能够以抵接关系定位在该外部夹具部分与所述柔性管主体之间,该内部夹具部分包括多个内部主体构件,该多个内部主体构件各自包括外
表面,该外表面包括配合区域,该配合区域具有与该外部夹具部分的内表面的对应配合区域的形状配合的形状;其中
16.每个配合区域包括至少一个夹紧表面区域,当该内部夹具部分位于该外部夹具部分与该柔性管主体之间时,该至少一个夹紧表面区域在延伸通过该柔性管主体并且包括该柔性管主体的主轴线的假想平面中能够倾斜于该主轴线定位。
17.适当地,每个夹紧表面区域包括截头正圆锥体的侧表面的至少一部分。
18.适当地,每个夹紧表面区域包括至少一个偏平v形表面。
19.适当地,每个内部主体构件包括环状元件,该环状元件在截面中包括平坦或平缓弧形的内侧表面以用于抵靠柔性管主体的外表面并且提供圆柱形或大致圆柱形的抵接表面。
20.适当地,每个内部主体构件包括环状元件,该环状元件在截面中包括外侧表面,该外侧表面是倾斜的并且从环状元件的第一边缘到环状元件的其余边缘恒定地向外张开。
21.适当地,每个内部主体构件包括环状元件,该环状元件在截面中包括v形的外侧表面,该外侧表面在环状元件的相应边缘处具有较薄的厚度并且在环状元件的中心区域处具有最大的厚度。
22.适当地,每个内部主体构件包括环状元件,该环状元件在截面中包括外侧表面,该外侧表面包括多个偏平v形表面。
23.适当地,每个环状元件包括多个弧形环部分,该弧形环部分能够端对端定位成圆形,并且每个环部分的组合外表面提供所述外表面。
24.适当地,每个内部主体构件包括基本上平行于柔性管的主轴线对准的指状元件,该指状元件在截面中包括平坦或平缓弧形的内侧表面以用于抵靠柔性管主体的外表面。
25.适当地,每个内部主体构件包括指状元件,该指状元件在截面中包括外侧表面,该外侧表面是倾斜的并且从指状元件的第一端部到指状元件的其余端部恒定地向外张开。
26.适当地,每个内部主体构件包括指状元件,该指状元件在截面中包括v形的外侧表面或者包括起伏形表面,该外侧表面在指状元件的相应端部处具有较薄的厚度并且在指状元件的中心区域处具有最大的厚度。
27.适当地,该设备还包括至少一个固定元件,该至少一个固定元件用于将第一外部主体构件固定到另一外部主体构件,并且当第一外部主体构件和另一外部主体构件被固定在一起时,将内部夹具部分挤压在外部夹具部分与柔性管主体之间。
28.适当地,该设备还包括至少一个固定元件,该至少一个固定元件用于将第一外部主体构件固定到另一外部主体构件,并且当第一外部主体构件和另一外部主体构件被固定在一起时,将内部夹具部分挤压在外部夹具部分与柔性管主体之间。
29.适当地,该设备还包括至少一个又一外部主体构件,该至少一个又一外部主体构件周向地布置在第一外部主体构件与另一外部主体构件之间,每个外部主体构件枢转地连接到两个相邻的外部主体构件。
30.适当地,每个外部主体构件包括环状元件,该环状元件在截面中包括内侧表面,该内侧表面是倾斜的并且从环状元件的第一边缘到环状元件的其余边缘恒定地向外张开。
31.适当地,每个外部主体构件包括环状元件,该环状元件在截面中包括v形的内侧表面,该内侧表面在环状元件的相应边缘处具有较薄的厚度并且在环状元件的中心区域处具
有最大的厚度。
32.根据本发明的第二方面,提供了一种浮力模块,该浮力模块包括:
33.外部夹具部分,该外部夹具部分能够围绕柔性管主体的区域定位并且包括多个外部主体构件,该多个外部主体构件各自包括内表面;
34.至少一个浮力元件,该至少一个浮力元件固定到该外部夹具部分,或包括该外部夹具部分;和
35.内部夹具部分,该内部夹具部分能够以抵接关系定位在该外部夹具部分与所述柔性管主体之间,该内部夹具部分包括多个内部主体构件,该多个内部主体构件各自包括外表面,该外表面包括配合区域,该配合区域具有与该外部夹具部分的内表面的对应配合区域的形状配合的形状;其中
36.每个配合区域包括至少一个夹紧表面区域,当该内部夹具部分位于该外部夹具部分与该柔性管主体之间时,该至少一个夹紧表面区域在延伸通过该柔性管主体并且包括该柔性管主体的主轴线的假想平面中能够倾斜于该主轴线定位。
37.根据本发明的第三方面,提供了一种止动夹具,该止动夹具包括:
38.外部夹具部分,该外部夹具部分能够围绕柔性管主体的区域定位并且包括多个外部主体构件,该多个外部主体构件各自包括内表面;和
39.内部夹具部分,该内部夹具部分能够以抵接关系定位在该外部夹具部分与所述柔性管主体之间,该内部夹具部分包括多个内部主体构件,该多个内部主体构件各自包括外表面,该外表面包括配合区域,该配合区域具有与该外部夹具部分的内表面的对应配合区域的形状配合的形状;其中
40.每个配合区域包括至少一个夹紧表面区域,当该内部夹具部分位于该外部夹具部分与该柔性管主体之间时,该至少一个夹紧表面区域在延伸通过该柔性管主体并且包括该柔性管主体的主轴线的假想平面中能够倾斜于该主轴线定位。
41.根据本发明的第四方面,提供了一种旋转或拴系夹具,该旋转或拴系夹具包括:
42.外部夹具部分,该外部夹具部分能够围绕柔性管主体的区域定位并且包括多个外部主体构件,该多个外部主体构件各自包括内表面;和
43.内部夹具部分,该内部夹具部分能够以抵接关系定位在该外部夹具部分与所述柔性管主体之间,该内部夹具部分包括多个内部主体构件,该多个内部主体构件各自包括外表面,该外表面包括配合区域,该配合区域具有与该外部夹具部分的内表面的对应配合区域的形状配合的形状;其中
44.每个配合区域包括至少一个夹紧表面区域,当该内部夹具部分位于该外部夹具部分与该柔性管主体之间时,该至少一个夹紧表面区域在延伸通过该柔性管主体并且包括该柔性管主体的主轴线的假想平面中能够倾斜于该主轴线定位。
45.根据本发明的第五方面,提供了一种在沿柔性管主体的期望纵向位置处固定到柔性管主体的区段的外表面的方法,该方法包括以下步骤:
46.提供内部夹具部分,该内部夹具部分包括多个内部主体构件,该多个内部主体构件与柔性管主体的区段的圆柱形表面成抵接关系;
47.围绕该内部夹具部分提供外部夹具部分,该外部夹具部分包括多个外部主体构件;以及
48.当围绕该内部夹具部分提供该外部主体构件时,将该内部主体构件和该外部主体构件的倾斜于该柔性管主体的主轴线的夹紧表面区域推动成抵接配合关系。
49.适当地,该方法还包括当在轴向方向上推动外部夹具部分远离柔性管主体上的期望纵向位置时,通过经由该推动力驱动到一起的相对的夹紧表面区域来抑制轴向运动,由此将轴向力转换成径向向内的压缩力,以将内部夹具部分和外部夹具部分有效地夹持在所述期望位置处。
50.适当地,该方法还包括通过将多个环状元件围绕柔性管主体定位成同轴间隔开的关系来提供内部主体构件。
51.适当地,该方法还包括通过将多个指状元件围绕柔性管主体周向地并排定位来提供内部主体构件。
52.适当地,该方法还包括在将外部夹具部分围绕内部夹具部分固定在期望的纵向位置处之后,推动内部主体构件和外部主体构件的相对夹紧表面区域的相对倾斜表面沿彼此骑跨,由此推动这些内部主体构件中的至少一个内部主体构件抵靠柔性管主体的外部护套。
53.适当地,该方法还包括沿内部夹具部分和外部夹具部分的轴向范围同时将多个相对的夹紧表面区域推动到一起,由此将由施加到外部夹具部分的轴向力引起的径向向内施加的夹紧力分散开。
54.适当地,该方法还包括通过将第一外部主体构件围绕柔性管主体的区段固定到另一外部主体构件上而将预载压力施加到内部夹具部分和外部夹具部分,由此将内部夹具部分和外部夹具部分固定在期望的纵向位置处。
55.适当地,该方法还包括通过将多个环状元件围绕内部夹具部分定位成同轴间隔开的关系来提供外部主体构件。
56.本发明的某些实施方案提供了一种在柔性管主体的区段的外表面上的期望纵向位置处固定的方法和设备。
57.本发明的某些实施方案提供一种用于夹紧的方法和设备,该方法和设备利用原本可能克服夹紧力的力来驱动增加的夹紧压力。
58.本发明的某些实施方案提供了用于在期望的纵向位置处固定的设备,该设备利用具有配合的相对表面的外部夹具主体和内部夹具主体。当一个夹具主体相对于其余夹具主体在相反方向上被驱动时,配合表面操作以将纵向力转换成径向力。
59.本发明的某些实施方案提供了一种通过夹紧来固定目标物体的方法。夹紧产生径向向内的力,该力将夹具主体挤压到柔性管主体的外部护套的外表面上并围绕该外表面。周向延伸的挤压效应以径向向内运动的方式一直围绕管主体起作用,并且该径向向内指向的力由转换机构生成,该转换机构由分离部件的相对表面产生,使得在轴向运动中产生的力转变成夹紧力。随着纵向力的增加,夹紧力相应地增加。
60.本发明的某些实施方案提供了相对于常规夹具具有改进特性的止动夹具或浮力模块夹具等。
61.现在将参考附图在下文中仅通过示例的方式来描述本发明的某些实施方案,其中:
62.图1示出了柔性管主体;
63.图2示出了柔性管的某些用途;
64.图3示出了围绕柔性管主体的区段固定的夹紧设备;
65.图4示出了指状元件;
66.图5示出了指状元件的不同视角;
67.图6a、图6b和图6c示出了各种外部夹具部分和内部夹具部分的示意图;
68.图7示出了与柔性管主体的区段和外部主体构件抵接的指状元件;
69.图8示出了夹紧设备的另选实施方案;
70.图9从不同的视角示出了图8的夹紧设备;
71.图10示出了围绕柔性管主体的区段固定的图8的夹紧设备;
72.图11a和图11b从不同的视角示出了围绕柔性管主体的区段固定的图8的夹紧设备;
73.图12示出了内部夹具部分的另选实施方案;
74.图13示出了内部夹具部分和外部夹具部分的各种互补的横截轮廓;
75.图14从透视视角示出了图8的夹紧设备;
76.图15从“端部”的视角示出了当围绕柔性管主体的区段固定时的图8的夹紧设备;
77.图16从不同的视角示出了图8的夹紧设备的一部分;
78.图17示出了包括夹紧设备的浮力模块;
79.图18示出了用于限制弯曲加强件的运动的止动夹具;
80.图19示出了包括夹紧设备的另一浮力模块;
81.图20示出了围绕柔性管主体的区段固定的旋转夹具;
82.图21从不同的视角示出了图20的旋转夹具;
83.图22示出了在纵向外力作用下的图20的旋转夹具;并且
84.图23更详细地示出了图22的旋转夹具的节段。
85.在附图中,类似的附图标号指代类似的部件。
86.在整个说明书中,将参考柔性管。应当理解,本发明的某些实施方案适用于各种柔性管。例如,本发明的某些实施方案可以可用于根据api 17j制造的类型的柔性管主体和相关联的端部接头。此类柔性管通常被称为非粘结柔性管。其他实施方案与其他类型的柔性管相关联。
87.转到图1,应当理解,所示的柔性管是管主体的一部分和一个或多个端部接头(未示出)的组件,管主体的相应端部端接于所述一个或多个端部接头的每个端部接头中。图1示出了如何由形成承压导管的层状材料的组合形成管主体100。如上所述,尽管图1中示出了多个特定层,但应当理解,本发明的某些实施方案广泛地适用于包括由多种可能的材料制成的两个或更多个层的同轴管主体结构。管主体可以包括包含复合材料的一个或多个层,从而形成管状复合层。还应当注意,层厚度仅为了进行示意性的说明而示出。如本文所用,术语“复合材料”用于广义地指由两种或更多种不同材料形成的材料,例如由基质材料和增强纤维形成的材料。
88.因此,管状复合层是具有由复合材料形成的大致管状形状的层。另选地,管状复合层是由多个部件形成的具有大致管状形状的层,所述多个部件中的一个或多个部件由复合材料形成。复合层的层或任何元件可以经由挤出、拉挤成型或沉积工艺制造,或者通过缠绕
工艺制造,在该缠绕工艺中,带材的自身具有复合结构的相邻线圈与相邻线圈固结在一起。无论使用的制造技术如何,复合材料可以任选地包括具有第一特性的材料的基质或主体,在该材料中嵌入具有不同物理特性的另外的元素。也就是说,在一定程度上对准的细长纤维或随机取向的较小纤维可以被安置到主体中,或者球体或其他规则或不规则形状的颗粒可以被嵌入到基质材料中,或者上述中的多于一种的组合。适当地,基质材料是热塑性材料,适当地,热塑性材料是聚乙烯或聚丙烯或尼龙或pvc或pvdf或pfa或peek或ptfe或此类材料与由玻璃、陶瓷、玄武岩、碳、碳纳米管、聚酯、尼龙、芳族聚酰胺、钢、镍合金、钛合金、铝合金等中的一种或多种制成的增强纤维或由玻璃、陶瓷、碳、金属、巴克球、金属硅酸盐、碳化物、碳酸盐、氧化物等制成的填料的合金。
89.图1所示的管主体100包括内部压力护套110,该内部压力护套用作流体保持层并且包括确保内部流体完整性的聚合物层。该层为任何输送的流体提供边界。应当理解,该层本身可包括多个子层。应当理解,当利用胎体层120时,内部压力护套通常被本领域的技术人员称为阻挡层。在没有此类胎体的操作(所谓的光滑孔操作)中,内部压力护套可被称为衬里。图1中示出了阻挡层110。
90.需注意,胎体层120是提供互锁构造的耐压层,该互锁构造可用作最内层,以完全或部分地防止内部压力护套110由于管减压、外部压力以及拉伸铠装压力和机械断裂载荷而塌缩。胎体是抗压层。应当理解,本发明的某些实施方案因此任选地适用于

粗孔’应用(具有胎体)。适当地,胎体层是金属层。适当地,胎体层由不锈钢、耐腐蚀镍合金等形成。适当地,胎体层由复合材料、聚合物或其他材料或材料和组分的组合形成。胎体层径向定位在阻挡层内。
91.管主体包括压力铠装层130,该压力铠装层是提供结构层的耐压层,该结构层增加柔性管对内部压力和外部压力以及机械断裂载荷的阻力。该层还在结构上支撑内部压力护套。适当地,如图1所示,压力铠装层形成为管状层。适当地,对于非粘结柔性管,压力铠装层由具有接近90
°
的布设角度的线的互锁构造组成。适当地,在这种情况下,压力铠装层是金属层。适当地,压力铠装层由碳钢、铝合金等形成。适当地,压力铠装层由拉挤的复合互锁层形成。适当地,压力铠装层由通过挤出或拉挤成型或沉积形成的复合材料形成。压力铠装层径向定位在下面的阻挡层外部。
92.柔性管主体还包括第一拉伸铠装层140和第二拉伸铠装层150。每个拉伸铠装层用于维持拉伸载荷以及任选地还维持内部压力。适当地,对于一些柔性管,拉伸铠装线圈是金属(例如,钢、不锈钢或钛等)。对于一些复合柔性管,拉伸铠装线圈可以是聚合物复合带材线圈(例如,设置有热塑性塑料,例如尼龙、基质复合材料或热固性材料,例如环氧树脂、基质复合材料)。对于非粘结柔性管,拉伸铠装层由多根线形成(以赋予所述层强度),所述多根线位于内层上方并且以通常介于约10
°
至55
°
之间的布设角度沿管的长度螺旋缠绕。适当地,拉伸铠装层成对反向缠绕。适当地,拉伸铠装层是金属层。适当地,拉伸铠装层由碳钢、不锈钢、钛合金、铝合金等形成。适当地,拉伸铠装层由复合材料、聚合物或其他材料或材料的组合形成。
93.适当地,柔性管主体包括任选的带材层160,所述任选的带材层有助于包含下面的层并且在某种程度上防止相邻层之间的磨损。带材层可以任选地是聚合物或复合材料或材料的组合,并且还任选地包括管状复合层。带材层可用于帮助防止金属对金属接触,以帮助
防止磨损。在拉伸铠装上的带材层也可以帮助防止“鸟笼现象”。
94.柔性管主体还包括任选的绝缘层165和外部护套170,该外部护套包括用于保护管免受海水和其他外部环境的渗透、腐蚀、磨损和机械损坏的聚合物层。任何隔热层有助于限制通过管壁到周围环境的热损失。
95.每个柔性管包括管主体100的至少一个部分(称为区段或节段),以及位于柔性管的至少一个端部处的端部接头。端部接头提供在柔性管主体与连接器之间形成过渡部的机械装置。例如,如图1所示的不同管层端接于端部接头中,使得在柔性管与连接器之间传递载荷。
96.图2示出了适用于将采出液诸如油和/或气和/或水从海底位置221输送到浮动设施222的立管组件200。例如,在图2中,海底位置221包括海底流动管线225。柔性流动管线225包括全部或部分搁置在海床230上或掩埋在海床下面并用于静态应用的柔性管。浮动设施可以由平台和/或浮标或如图2所示的船提供。立管组件200以柔性立管的形式提供,即,将船连接到海床设施的柔性管240。柔性管可位于柔性管主体的具有连接端部接头的区段中。
97.应当理解,存在不同类型的立管,如本领域的技术人员所熟知。本发明的某些实施方案可与任何类型的立管一起使用,诸如自由悬浮的立管(自由悬挂的悬链线立管)、在一定程度上受限的立管(浮标、链条)、完全受限的立管或封闭在管(i管或j管)中。此类配置的一些(尽管并非全部)示例可以在api 17j中找到。图2还示出了如何将柔性管的部分用作跨接线250。
98.图3示出了用于固定到柔性管主体的区段的夹紧设备300。应当理解,图3描绘了夹紧设备和柔性管主体的区段的节段302两者的剖面透视图,并且因此仅示出了夹紧设备300的一部分和柔性管主体302的该区段。应当理解,柔性管主体的区段302呈现基本上圆柱形外表面304,并且夹紧设备300围绕柔性管主体的区段302周向地延伸并且具有基本上环状形状。适当地,夹紧设备300的最外侧部分可以是任何其他合适的形状。夹紧设备限定夹持孔306,当夹紧设备300固定到柔性管时,柔性管主体的区段302位于该夹持孔中。应当理解,夹紧设备300可用于将辅助设备诸如浮力模块、涡轮机、电池、传感器、联接设备等固定到柔性管主体的区段的节段302,并且限制辅助设备由于外力而沿柔性管主体的区段的运动/滑动。适当地,此类辅助设备本身可包括夹紧设备300。适当地,夹紧设备300可用作止动夹具/帽,以限制辅助设备诸如弯曲加强件的运动,该辅助设备可由于机械故障等而沿柔性管主体轴向运动超过柔性管主体的区段的特定点。
99.如图3所示,夹紧设备300包括外部夹具部分308。外部夹具308部分包括四个外部主体构件310。在图3所示的截面中仅示出了两个外部主体构件310。图3中所示的两个外部主体构件310是弯曲的,基本上是弧形的,并且在沿每个外部主体构件的长边缘处以并排布置的方式被连接。应当理解,外部主体构件310被布置成当被适当地固定在一起时使得它们形成基本上环形的外部夹具部分308。应当理解,外部主体构件310可各自包含螺栓孔或螺纹孔以用于接收固定元件诸如适当地螺纹螺钉或螺栓,从而将外部主体构件的相应端部固定到相邻外部主体构件的相应端部。因此,外部主体构件310可使用螺栓连接或螺纹连接等牢固地连接。另选地,外部主体构件310可经由芳族聚酰胺纤维或金属带/绳/绳索/条带等牢固地连接。适当地,利用金属或合金条带,例如钛条带。适当地,可利用任何其他合适的连
接方法。适当地,一个或多个铰链接头可设置在两个外部主体构件310之间,从而允许外部主体构件310相对于另一个连接的外部主体构件310围绕铰链轴线的旋转运动。应当理解,可利用任何其他合适数量的外部主体构件310。例如,两个外部主体构件310(每个外部主体构件是弯曲的并且是基本上c形的)可被布置成在每个基本上c形的外部主体构件310的两个终端处连接以形成基本上环形的外部夹具部分308。另选地,三个、五个或更多个弯曲的、基本上弧形的外部主体构件310可类似地连接以形成基本上环形的外部夹具部分308。
100.外部夹具部分308的每个外部主体构件310包括内表面312。当外部主体构件310被布置成使得外部夹具部分308是基本上环形的时,诸如当在使用中被固定到柔性管主体的区段的节段302时,外部主体构件310的内表面312构成外部夹具部分308的径向内表面。如图3所示,每个外部主体构件310的内表面312被成型为使得内表面312在截面中是基本上起伏的,该起伏部在与由夹持孔306限定的轴线或柔性管主体的区段的节段302的主轴线平行的轴线上延伸。基本上起伏的内表面312包括两个凸起扁平v形形状314,并且在外部主体构件310截面的任一端部316处向外张开。凸起扁平v形形状314的峰和内表面312截面的张开端部316构成每个外部主体构件310的径向最厚区域。相反地,可替代地考虑外部主体构件310的内表面312截面包括起伏轮廓,该起伏轮廓平行于由夹持孔306限定的轴线和柔性管主体的区段的节段302的主轴线延伸,包括三个凸起扁平v形形状318。适当地,可替代地利用包括任何其他合适数量的凸起或凹入扁平v形形状314、318的内表面312轮廓。应当理解,扁平v形形状是基本上三角形轮廓,扁平v形形状的峰具有大于90度的顶角。适当地,顶角在90度和135度之间。适当地,顶角在135度和180度之间。应当理解,外部主体构件310被布置成使得每个内表面312的截面轮廓对准,由此提供围绕外部夹具部分308的整个内表面的基本上连续的轮廓。适当地,外部主体构件310由金属或合金材料构成。适当地,外部主体构件310由聚合物材料构成。适当地,外部主体构件310由相对低密度的材料构成。适当地,外部主体构件310由尼龙6、聚氨酯、聚酮、低密度/发泡陶瓷、环氧树脂/热塑性复合材料或刚性弹性体材料构成。适当地,外部主体构件310由任何其他合适的材料构成。
101.图3的夹紧设备300还包括径向地位于外部夹具部分308内的内部夹具部分320。在使用中,应当理解,内部夹具部分320经由内部夹具部分320的径向内表面322抵靠柔性管主体的区段的节段302并且经由内部夹具部分322的径向外表面324抵靠外部夹具部分308的径向内表面,夹紧设备300抵靠该柔性管主体的区段的该区段固定。内部夹具部分322包括多个内部主体构件326,这些内部主体构件是细长的指状元件326。在图3所示的夹紧设备300截面中,示出了八个指状元件326。应当理解,另一指状元件326被包括在夹紧设备300内,使得内部主体构件322以间隔开的布置径向地环绕夹持孔306以及柔性管主体的区段的节段302。适当地,指状元件326不间隔开。另选地,指状物可任选地围绕柔性管主体周向地间隔开。图3的夹紧设备300因此包括十六个指状元件326。适当地,可包括任何其他合适数量的指状物326。适当地,指状元件可经由一个或多个连接构件诸如纤维、丝、绳索、股线等或包含这些的绳或带接合在一起,这些连接构件与至少两个指状元件相交,使得处理和安装更容易。适当地,连接构件包括编织或针织织物材料,指状元件连续地浇注在该编织或针织织物材料上,使得该系列可作为元件阵列围绕管缠绕,由此织物材料形成这些指状元件中的至少一些指状元件的内表面328的至少一部分。适当地,连接构件可以是指状元件材料的薄且柔性的带,其可与指状元件本身同时形成,或者可以是该形成过程的前体。指状元件
326被取向成使得它们的细长长轴线平行于夹持孔306的轴线,并且因此当如图3所示使用时平行于柔性管主体的区段的节段302的长轴线。每个指状元件328的径向内表面构成抵接表面,该抵接表面用于抵靠位于夹持孔306内的柔性管主体的区段的节段302的外层304,诸如外部护套。适当地,该内表面328可以是基本上平滑的,以避免损坏柔性管主体的区段的节段302的外表面304。适当地,该表面328可结合脊、齿或其他类似的轮廓以增加摩擦并因此增加夹紧功效。该表面328可由具有高摩擦系数的材料制造或涂覆有该材料。适当地,该表面328基本上平行于由夹持孔306限定的轴线。适当地,该表面328可相对于由夹持孔306限定的轴线成角度/倾斜。适当地,指状元件326由金属或合金材料构成。适当地,指状元件326由聚合物材料构成。适当地,指状元件326由相对低密度的材料构成。适当地,指状元件326由尼龙6、聚氨酯、聚烯烃单体、聚合物或共聚物、聚酮、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚四氟乙烯、陶瓷、环氧树脂/热塑性复合材料或刚性弹性体材料构成。适当地,指状元件326由任何其他合适的材料构成。指状元件326可使用本领域技术人员所理解的任何合适的机构来制造。这些可包括但不限于浇注、注射成型、共注射成型、机加工和增材制造。
102.指状元件326各自包括成型的、基本上起伏的外表面330,该外表面在截面中包括平行于由夹持孔306限定的轴线和柔性管主体的区段的节段302的主轴线连续地延伸的三个凸起扁平v形形状332。相反地,起伏轮廓可被描述为包括串联的两个凹入扁平v形形状334,并且在指状元件326截面的每个端部336处向内渐缩。适当地,指状元件326外表面330的起伏轮廓中可替代地利用任何其他合适数量的凹入或凸起扁平v形形状332、334。因此,当相对于外部夹具部分308同心地布置在夹紧设备300中时,凸起扁平v形形状332的峰构成指状元件326在径向方向上的最厚区域。因此,当相对于外部夹具部分308同心地布置在夹紧设备300中时,凹入扁平v形形状336的峰构成指状元件326在径向方向上的最薄区域。指状元件326的外表面330的扁平v形形状332、334截面轮廓被制造成与外部主体构件310的内表面312的扁平v形形状314、318截面轮廓互补,外部主体构件310的内表面312的扁平v形形状314、318、332、334和指状元件326的外表面具有基本上相同的宽度和高度。
103.指状元件326径向地布置在外部夹具部分308内,使得指状元件326的外表面330的凸起扁平v形形状334中的每一者以与外部夹具部分308的外部主体构件310的内表面312的凹入扁平v形形状318的一部分成抵接关系的方式位于其中。类似地,指状元件326被布置成使得外部主体构件310的内表面312的凸起扁平v形形状314中的每一者的一部分以与指状元件326的外表面330的相应凹入扁平v形形状334成抵接关系的方式位于其中。每个指状元件326的整个外表面330与外部主体构件310的内表面312的互补部分成抵接且配合的关系。因此,每个指状元件326的整个外表面330构成配合区域338。适当地,作为替代,指状元件326的外表面330的仅一部分可与外部主体构件310的内表面312的互补部分成配合关系,并且因此每个指状元件326的外表面330的仅该部分构成配合区域340。外部主体构件310的互补内表面312的与指状元件326的外表面330成配合关系的部分也构成配合区域。
104.在使用中,当围绕柔性管主体的区段的节段302夹紧时,指状元件326与柔性管主体的区段的节段302和外部主体构件310两者之间的抵接关系禁止或至少限制夹紧设备300沿柔性管主体的该区段的长度的轴向运动。应当理解,指状元件326与柔性管主体的区段302和外部夹具部分308两者之间的抵接关系由外部主体构件310经由作为固定元件的螺栓、条带、扣环或其他紧固件以左右摇摆布置的紧密固定而产生。适当地,利用多于一个螺
栓/条带/扣环/紧固件。适当地,可利用任何其他合适的固定方法。应当理解,在使用中,可从多个方向将外力施加在夹紧设备300上。外力可例如由于机械故障等引起的辅助设备与夹紧设备300之间的碰撞而产生。外力也可例如由在海底使用柔性管等中的水运动产生。应当理解,根据可能经受的外力的性质,可能需要夹紧设备300来限制沿柔性管主体的区段在两个轴向方向上的运动。
105.当夹紧设备300经受外力时,该力相对于该柔性管主体的区段的纵向分量可用于推动夹紧设备300远离该柔性管主体的区段的期望纵向位置。外部主体构件310的内表面312的配合区域的凸起扁平v形形状314和指状元件326的外表面330的配合区域的凸起扁平v形形状332被驱动到一起。当被驱动到一起时,外部主体构件310的内表面312的相应凸起扁平v形轮廓314的成角度的斜坡状侧向上/向下骑跨指状元件326的外表面330的凸起扁平v形轮廓332的轴向相邻且抵接的成角度的斜坡状侧,使得外部主体构件310的相应凸起扁平v形轮廓314的峰与指状元件326的径向相邻的相应凹入v形轮廓334的峰轴向不对准。应当理解,这导致径向向内驱动指状元件326并提供径向面向内的夹紧力。
106.还应当理解,每个轴向相邻的凸起扁平v形形状314、332的相对侧将被驱动到一起,这取决于外力的纵向分量在哪个轴向方向上作用在夹紧设备300上。例如,如果外力的纵向分量竖直向下(在图3中)作用在外部夹具部分上,则外部主体构件310的凸起扁平v形形状342的面向底侧342将被推动抵靠指状元件326的凸起扁平v形形状332的相应面向顶侧344。外部主体构件310的凸起扁平v形形状314的面向底侧342和指状元件326的凸起扁平v形形状332的面向顶侧344因此构成了相对于柔性管主体的区段的节段302的主轴线倾斜的夹紧表面区域342、344。然而,应当理解,夹紧表面区域342、344基本上在由柔性管主体的区段的节段302的主轴线限定的假想平面中延伸,但相对于该假想平面倾斜。应当理解,当力沿图3中面向下的方向作用时,图3中最靠近夹紧设备300的竖直上表面的外部主体构件310的内表面312的张开端部区域316因此也构成夹紧表面区域。如果外力的纵向分量从图3中的夹紧设备300的底部指向,则应当理解,内部夹具部分322和外部夹具部分308在相反方向上被驱动到一起,并且因此夹紧表面区域被反转,包括最靠近夹紧设备300的竖直下表面的外部主体构件310的内表面312的张开端部区域316。外部夹具部分的内表面和内部夹具部分的外表面的配合区域的每个扁平v形形状的两个斜坡状侧,以及外部夹具部分的内表面的配合区域的两个张开端部区域,因此构成夹紧表面区域。
107.当外部夹具部分308和内部夹具部分322的互补夹紧表面区域342、344被驱动到一起时,相对于柔性管主体的区段的节段302在轴向方向上作用的外力的纵向分量分别借助于外部主体构件310和指状元件326的扁平凸起v形轮廓314、332的夹紧表面区域342、344的倾斜角度而基本上被转换成径向向内作用的压缩力。应当理解,夹紧表面区域342、344的倾斜角度导致内部夹具部分322被朝向柔性管主体的区段的接合节段302的外表面304驱动,从而随着外力的纵向分量增大而进一步增大由内部主体部分322的径向内表面328施加在柔性管主体的区段302上的夹紧力。因此,径向面向内的夹紧力相对于作用在夹紧设备300上的外力是动态可变的。应当理解,由于作用的外力而施加到夹紧设备300上的载荷被分散在由内部夹具部分326的外表面330和外部夹具部分310的内表面312的多个扁平v形形状314、318、332、334提供的每个接合的夹紧表面区域342、344上,这可降低夹紧设备300的机械故障的可能性。由于跨越每个接合的夹紧表面区域342、344的作用外力而施加到夹紧设
备的载荷的分散可将所施加的夹紧力基本上均匀地分布在每个内指状物326长度上,这可减小柔性管主体的区段的节段302上的最大值/峰值夹紧压力。
108.图4以透视图示出了指状元件400的另一实施方案。图4所示的指状元件400是内部主体构件。类似于图3,多个指状元件400可被布置成使得指状元件400径向地环绕柔性管主体的区段的节段并且构成夹紧设备的内部主体部分。指状元件包括细长的基本上矩形的内表面410。当布置成径向地环绕柔性管主体的区段时,每个指状元件400的内表面410构成与柔性管主体的该区段抵接的径向内表面。该表面可以是平坦的或凹入的,或如图4所示,略微凸起。指状元件的外表面420在截面中是起伏的并且包括串联的两个凸起扁平v形形状430。相反地,可考虑指状元件400的外表面420包括一个凹入扁平v形形状440并且在截面中在每个细长端部450处向内渐缩。应当理解,在利用图4的指状元件400的夹紧设备的外部夹具部分中的相关联的外部主体构件将被制造成包括相对于指状元件外表面具有互补截面轮廓的内表面。因此,相关联的外部主体构件将包括具有如下截面的内表面,该截面包括起伏轮廓,该起伏轮廓包括平行于由夹紧设备限定的夹持孔连续延伸的两个凹入扁平v形形状,特别是当径向布置时的指状元件的内表面410。相反地,可考虑相关联的外部主体构件的内表面的截面轮廓包括一个凸起扁平v形形状并且在外部主体构件截面的每个端部处张开。
109.图5示出了图4的指状元件的另一透视图500。在图5中,更详细地示出了指状元件400的起伏外表面420。指状元件400的外表面420具有包括两个凸起扁平v形形状430的截面轮廓。相反地,可考虑指状元件400截面轮廓的外表面420包括一个凹入扁平v形形状440并且在每个细长端部450处向内渐缩。因此,指状元件400在截面中最厚的区域是两个凸起扁平v形形状430的峰510。指状元件400在截面中最薄的区域是细长终端450和凹入v形形状440的峰520。
110.图6示出了各种夹紧设备的内部夹具部分和外部夹具部分的示意图。图6a以截面示出了包括内部夹具部分602和外部夹具部分604的夹紧设备600,其中内部夹具部分的内部主体构件是类似于图4和图5所示的指状元件的指状元件605。如图6a所示,内部夹具部分602和外部夹具部分604限定中心夹持孔606。夹持孔606基本上被由指状元件605组成的内部夹具部分602环绕。内部夹具部分602被包括外部主体构件608的外部夹具部分604环绕。外部主体构件608的内表面610和指状元件605的外表面611具有互补的起伏截面轮廓。每个指状元件的外表面611包括串联的两个凸起扁平v形形状612。相反地,可考虑指状元件605的外表面611包括一个凹入扁平v形形状613并且在截面中在每个细长端部614处向内渐缩。每个外部主体构件608包括具有如下截面的内表面610,该截面包括起伏轮廓,该起伏轮廓包括平行于夹持孔606的轴线连续延伸的两个凹入扁平v形形状615。相反地,可考虑相关联的外部主体构件608的内表面610的截面轮廓包括一个凸起扁平v形形状616并且在外部主体构件截面的每个端部617处张开。
111.外部夹具部分604和内部夹具部分602被布置成使得每个指状元件605的两个凸起扁平v形形状612位于外部主体构件608的两个凹入扁平v形形状615内,外部主体构件608的凸起扁平v形形状616位于指状元件605的凹入扁平v形形状613内,并且外部主体构件608的张开端部区域618朝向指状元件605的向内渐缩端部区域614径向向内延伸。指状元件605因此与相应的外部主体构件608成配合且抵接关系。每个指状元件605的整个外表面611以及
指状元件605所抵接的外部主体构件608的内表面610的部分因此构成配合区域。适当地,在另选的实施方案中,指状元件外表面605的仅部分与外部主体构件608的相应部分配合,因此配合区域仅构成指状元件605和外部主体部分608的互补接触部分。
112.图6a还示出了两个螺栓/螺钉/紧固件618,它们是用于将两个外部主体构件608固定在一起的固定元件。适当地,可替代地利用一个或多个螺钉、一个或多个扣环、一个或多个条带或任何其他合适的固定方法。将外部主体构件608固定在一起还起到将外部夹具部分602径向向内推动到内部夹具部分602中的作用,这随后在使用中将内部夹具部分602驱动到柔性管主体的区段的节段上/内,从而允许夹紧。
113.图6b从“端部”的视角示出了包括外部夹具部分622和内部夹具部分624的夹紧设备620。图6b所示的夹紧设备可以是图6a或图6c的夹紧设备600,其利用与图3或图4、图5和图6a所示类似的指状元件326、400以及与图3或图6a所示类似的互补外部主体构件310、608,包括与图3或图6a所示类似的互补内表面312、612。适当地,夹紧设备620可利用任何其他合适的指状元件和互补的外部主体构件。外部夹具部分622和内部夹具部分624限定夹持孔626。夹持孔被内部夹具部分624环绕,该内部夹具部分由十四个内部主体构件组成,这些内部主体构件是可被称为指状物的指状元件628。外部夹具部分622环绕内部夹具部分624并且包括第一外部主体构件6301、第二外部主体构件6302和另一外部主体构件6303。指状元件628包括成型外表面632,该成型外表面抵靠相应外部主体构件630的互补成型内表面634的一部分并与其配合。应当理解,图6b的夹紧设备620类似于图3的夹紧设备300,但包括不同数量的指状元件628和外部主体构件630。适当地,可利用任何合适数量的外部主体构件630和指状元件628。
114.三个外部主体构件6301、6302、6303中的每一者都是基本上弧形的,具有基本上相同的长度,具有基本上相同的曲率度,并且被连接以形成基本上环状形状。应当理解,可使用其他相应尺寸来周向地包围指状物并闭合夹紧机构。第一示出的外部主体构件6301包括靠近终端的水平螺栓孔6361。适当地,包括多于一个水平螺栓孔6361。适当地,包括一个或多个水平螺纹孔,用于接收具有互补螺纹的螺钉。轴向平行于夹持孔626的竖直通孔6381靠近弧形外部主体构件6301的其余终端定位。第二外部主体构件6302与第一外部主体构件基本上相同,包括靠近相应终端的竖直通孔6382和水平通孔6382两者。适当地,包括多于一个水平通孔6362。适当地,包括一个或多个水平螺纹孔,用于接收具有互补螺纹的螺钉。然而,第二外部主体构件6302的曲率方向相对于第一外部主体构件6301被反转。另一外部主体构件6303替代地在每个终端6383处包括竖直通孔。第一外部主体构件6301和第二外部主体构件6302被固定到该另一外部主体构件6303的相对终端,使得第一外部主体构件6301和第二外部主体构件6302通过将紧固件640分别插入穿过该另一外部主体构件6303的竖直通孔6383以及第一外部主体构件6301和第二外部主体构件6302的竖直通孔6381、6382而朝向彼此弯曲,从而形成两个铰链接头642。适当地,紧固件640是至少一个内六角螺钉。适当地,紧固件640是螺栓。适当地,紧固件640是螺柱或其他横向构件。适当地,可利用任何其他合适的紧固件640。适当地,可替代地利用任何其他合适类型的铰链接头。由于铰链接头642,第一外部主体构件6301和第二外部主体构件6302相对于该另一外部主体构件6303能够围绕相应的铰链轴线至少部分地旋转。
115.第一外部主体构件6301和第二外部主体构件6302可通过提供穿过水平通孔6361、
6362的另一紧固件644并且适当地拧紧该另一紧固件644而经由它们相应的螺栓孔6361、6362被固定。适当地,另一紧固件644是螺栓。适当地,另一紧固件644是螺钉。适当地,另一紧固件644是内六角螺钉。适当地,另一紧固件644是螺柱。适当地,可利用任何其他合适的另一紧固件644。另一紧固件644的拧紧迫使内部夹具部分624抵接存在于夹持孔626中时的柔性管主体的区段的节段,从而将外部夹具部分622和内部夹具部分624固定到柔性管主体的区段的节段。铰链接头642允许相对方便地将夹紧设备620移除和固定到一段柔性管,仅需要在第一外部主体部分6301和第二外部主体部分6302的终端之间进行机械拧紧/固定。相对于依赖于更多螺栓、螺钉、条带、扣环等的夹紧设备,这可另外降低夹紧设备620的机械故障的可能性。
116.图6c示出了夹紧设备650的截面的示意图,当利用类似于图3所示的指状元件326时,该夹紧设备可以是图6b的夹紧设备。应当理解,图6c所示的夹紧设备650可替代地为图3所示的夹紧设备300。应当理解,图6c示出的夹紧设备650可替代地包括任何数量的外部主体构件和指状元件。夹紧设备650包括外部夹具部分652和内部夹具部分654。外部夹具部分652和内部夹具部分654类似于图6a所示的那些布置,然而,构成内部主体部分654的指状元件656包括类似于图3所示的指状元件326外表面330的径向外表面658。另外,构成外部夹具部分652的外部主体构件660包括类似于图3所示的外部主体构件310内表面312的内表面662。类似于图6a和图6b的夹紧设备,图6c的夹紧设备还包括两个紧固件662,用于将两个外部主体构件660的相应端部区域固定在一起。
117.图7更详细地示出了图3的夹紧设备300的指状元件326与外部主体构件310之间的抵接关系。夹紧设备300围绕柔性管主体的区段的节段302的外表面304径向地固定。力f在图7中的从左至右的方向上(由箭头指示)作用在夹紧设备300的外部主体构件310上。外部主体构件310的凸起扁平v形形状314的面向右的成角度的斜坡状侧710以及最靠近夹紧设备720的最左侧表面的径向张开端部区域316向上/向下骑跨指状元件326的相应且轴向相邻的凸起扁平v形形状332的面向左的成角度的斜坡状侧730。因此,外部主体构件310内表面312的凸起扁平v形形状314的面向右的成角度的斜坡状侧710和最靠近夹紧设备720的最左侧表面的径向张开端部区域316以及指状元件326外表面330的凸起扁平v形形状332的面向左的成角度的斜坡状侧730构成夹紧表面区域710、720、730。夹紧表面区域710、720、730相对于由柔性管主体的区段302的主轴线限定的假想平面倾斜,但基本上在由柔性管主体的区段302的主轴线限定的假想平面中延伸。应当理解倾斜夹紧表面区域710、720、730的接合如何将指状元件326朝向柔性管主体的区段302径向地推动。
118.图8示出了夹紧设备800的另选实施方案的截面透视图。夹紧设备800限定夹持孔802,柔性管主体的区段的节段(图8中未示出)可固定在该夹持孔中。图8的夹紧设备800包括基本上类似于图3的外部夹具部分308的外部夹具部分804。四个外部主体构件806被包括在夹紧设备800的外部夹具部分804中。适当地,任何其他合适数量的外部主体构件806可构成外部夹具部分804。应当理解,由于图8是夹紧设备800的剖视图,因此仅描绘了外部主体构件806中的两个外部主体构件。外部主体构件806基本上是弧形的并且处于基本上形成环形形状的端对端布置中。适当地,外部主体构件可类似于图6b中描述的外部主体构件6301、6302、6303布置。适当地,外部主体构件806之间的端对端连接中的两个端对端连接可构成铰链接头,并且外部主体构件806之间的其余端对端连接可以是可释放的,通过螺栓或螺钉等
被固定。适当地,外部主体构件806之间的端对端连接中的两个、三个或所有四个端对端连接包括螺栓/螺钉/紧固件等。适当地,外部主体构件806之间的端对端连接中的仅一个端对端连接是铰链接头。适当地,不包括铰链接头。适当地,外部主体构件通过带例如钛带或条带例如钛条带等固定。适当地,外部夹具部分804仅包括两个弯曲外部主体构件806,每个弯曲外部主体构件为基本上c形并且以端对端布置被布置成基本上环形。还应当理解,外部夹具部分804可替代地包括四个基本上弧形的外部主体构件806。适当地,外部主体构件806由金属或合金材料构成。适当地,外部主体构件806由聚合物材料构成。适当地,外部主体构件806由相对低密度的材料构成。适当地,外部主体构件806由尼龙6、聚氨酯、聚酮、陶瓷、环氧树脂/热塑性复合材料或刚性弹性体材料构成。适当地,外部主体构件806由任何其他合适的材料构成。
119.每个外部主体构件806包括当外部夹具部分804被布置成经由外部主体构件806的端对端连接而为基本上环形时位于外部夹具部分804的径向内表面上的内表面808。每个外部主体部分的内面808构成起伏截面轮廓,其特征在于沿平行于夹持孔802的轴线以及当固定时由柔性管主体的区段的节段提供的主轴线(图8中未示出)的轴线连续延伸的多个扁平v形形状。应当理解,扁平v形形状是基本上三角形轮廓,扁平v形形状的峰具有大于90度的顶角。适当地,顶角在90度和135度之间。适当地,顶角在135度和180度之间。外部主体构件806的内表面808的截面轮廓包括串联布置的三个凹入扁平v形形状810。相反地,可考虑内表面的截面轮廓包括串联布置的两个凸起扁平v形形状812,并且在外部主体构件806的内表面808截面的每个端部814处张开。应当理解,在外部主体构件806的内表面808的截面轮廓中可替代地利用任何其他合适数量的凹入和凸起扁平v形形状810、812。外部主体构件806被布置成使得每个外部主体构件806的内表面808的轮廓被对准,从而提供围绕外部夹具部分804的整个内表面的基本上连续的轮廓。
120.图8的夹紧设备800还包括内部夹具部分816,其包括多个内部主体构件,这些内部主体构件是环状元件818。三个环状元件818包括在图8的夹紧设备800中。应当理解,根据外部主体构件806的内表面808的合适截面轮廓,可利用任何其他合适数量的环状元件818。每个环状元件818由以端对端布置方式布置的多个弧形环状部分820构成。图8的环状元件818包括四个环状部分820(在由图8提供的剖视图中对于每个环状元件818仅示出了两个环状部分820)。适当地,任何其他数量的环状部分可构成每个环状元件。适当地,环状元件818是实心的并且不包括弧形环状部分。适当地,每个环状部分820的每个端部通过螺栓连接、螺纹连接、焊接、胶合或任何其他合适的固定方法固定到相邻环状部分的相应相邻端部。适当地,环状元件818由金属或合金材料构成。适当地,环状元件818由聚合物材料构成。适当地,环状元件818由相对低密度的材料构成。适当地,环状元件818由尼龙6、聚氨酯、聚烯烃单体、聚合物或共聚物、聚酮、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚四氟乙烯、低密度/发泡陶瓷、环氧树脂/热塑性复合材料或刚性弹性体材料构成。适当地,环状元件818由任何其他合适的材料构成。环状元件818可使用本领域技术人员所理解的任何合适的机构来制造。这些可包括但不限于浇注、注射成型、共注射成型、机加工和增材制造。
121.每个环状元件818包括径向内表面822和径向外表面824。环状元件818的径向内面822构成用于抵接柔性管主体的区段的外层的抵接表面(图8中未示出)。环状元件818的内表面822是非常轻微弧形的,径向向内弯曲。适当地,环状元件818的内表面822可以是平滑
的,以便减少对柔性管主体的区段的节段的外表面的损坏,或者可包括脊状或齿状轮廓以增加夹紧效率。每个环状元件818的外表面824构成用于抵接相应外部主体构件806的成型内表面808的抵接表面。每个环状元件818的外表面824具有凸起单个扁平v形截面轮廓826。每个环状元件818的外表面824可替代地包括多个扁平v形截面。环元件818的外表面824的凸起单个扁平v形轮廓826的高度和宽度被制造成与外部主体构件806的内表面808的凹入扁平v形形状810互补。
122.内部夹具部分816径向地布置在外部夹具部分804的内部,使得环状元件818沿由夹持孔802限定的轴线串联布置,环状元件818和外部夹具部分804同心地布置。每个环状元件818的凸起扁平v形826外表面824被布置成位于由外部夹具部分804的对准的外部主体构件806所提供的内表面808的凹入扁平v形轮廓810中的一个凹入扁平v形轮廓内部。每个环状元件818的外表面824因此与由邻接的外部主体构件806所提供的外部夹具部分804的内表面808的互补部分成抵接且配合的关系。因此,每个环状元件818的外表面824构成配合区域828。外部主体构件806的内表面808的与环状元件818成抵接关系的部分因此也构成配合区域830。外部主体构件806的内表面808的配合区域830基本上包围内表面808截面的凹入扁平v形部分810。然而,外部主体构件806的内表面808的配合区域830不包括内表面808截面的凸起扁平v形部分812的峰832(但确实包围每个凸起v形形状812的每个成角度的斜坡状侧的相当大部分)。
123.适当地,相邻的环状元件818可通过一个或多个连接构件诸如纤维、丝、绳索、股线或绳、或包含这些的带接合在一起,这些连接构件将与至少两个环状元件相交,从而使得处理和安装更容易。适当地,连接构件包括编织或针织织物材料,环状元件连续地浇注在该编织或针织织物材料上,使得该系列可作为元件阵列围绕和/或沿管缠绕,由此织物材料形成这些环状元件中的至少一些环状元件的内表面822的至少一部分。适当地,连接构件可以是环状元件材料的薄且柔性的带,其可与环状元件本身同时形成,或者可以是该形成过程的前体。
124.图9以从不同视角的截面示出了图8的夹紧设备800。图9示出了环形外部夹具部分804,其包括以端对端布置连接的基本上弧形的外部主体构件806。在图9中还示出了同心地径向布置在外部夹具部分804内的三个环状元件818,它们构成了夹紧设备800的内部夹具部分。在图8中可以看出,环状元件818如何与外部主体构件806成抵接且配合关系。
125.图10示出了图8和图9的夹紧设备800在被固定到柔性管主体1004的区段的节段1002时的剖视图。该柔性管主体的区段的节段1002提供了基本上圆柱形的外部形状。如图10所示,该柔性管主体的区段的节段1002固定在夹紧设备800的中心夹持孔802中。由三个环状元件818组成的内部夹具部分816位于柔性管主体的区段的固定节段1002与外部夹具部分804之间。内部夹具部分816分别经由环状元件818的径向内表面822和环状元件的径向外表面808与柔性管主体的区段的固定节段1002和外部夹具部分804的外部主体构件806两者成抵接关系。应当理解,夹紧设备800包括螺栓、螺钉、扣环、紧固件等,用于以端对端布置将两个外部主体构件806牢固地连接在一起。适当地,夹紧设备800包括多个螺栓、螺钉、扣环、紧固件等。应当理解,经由螺栓、螺钉、扣环、紧固件等连接外部主体构件起到围绕柔性管主体的区段的节段1002拧紧夹紧设备800的作用,由此将环状元件818的内表面822朝向柔性管主体的节段1002的外层1006驱动或甚至进入其中。夹紧设备800因此被固定到柔性
管主体的区段的节段1002上。
126.在使用中,环状元件818与柔性管主体的区段1002和外部主体构件806两者之间的抵接关系禁止或至少限制夹紧设备800沿柔性管主体的节段的长度的轴向运动。应当理解,环状元件818与柔性管主体的区段1002和外部夹具部分804两者之间的抵接关系由外部主体构件806经由螺栓、螺钉、扣环等以端对端布置的紧密固定而产生。适当地,提供多于一个螺栓、螺钉、扣环等。当夹紧设备800经受外力时,该力相对于该柔性管主体的区段的节段1002的纵向分量可用于推动夹紧设备800远离该柔性管主体的区段的期望纵向位置。外部主体构件806的内表面808的凸起扁平v形形状812、812的配合区域830和相应环状元件818的外表面824的凸起扁平v形形状826的配合区域828被驱动到一起。当被驱动到一起时,外部主体构件806的内表面808的相应凸起扁平v形轮廓812的成角度的斜坡状侧向上/向下骑跨环状元件818的外表面824的凸起扁平v形轮廓826的轴向相邻且抵接的成角度的斜坡状侧。应当理解,这导致径向向内驱动环状元件818并提供径向面向内的夹紧力。
127.应当理解,根据外力的纵向分量在哪个轴向方向上作用到夹紧设备800上,每个凸起扁平v形形状812、826的相对侧将被驱动到一起。例如,如果外力f的纵向部分在图10中从左向右作用到夹紧设备的外部夹具部分上,则外部主体构件806的凸起扁平v形形状826的面向右侧1008将被推动抵靠相应的轴向相邻的环状元件818的凸起扁平v形形状812的面向左侧1010。力f因此在外部主体构件806的凸起扁平v形形状826的面向右侧1008与相应的轴向相邻的环状元件818的凸起扁平v形形状812的面向左侧1010之间产生接触。由于外部主体构件相对于内部夹具部分从左到右的轴向运动(由作用力f产生)(在图10中),间隙将倾向于出现在外部主体构件806的凸起扁平v形形状812的面向左侧1020与相应的轴向相邻的环状元件818的凸起扁平v形形状826的面向右侧1022之间。相比之下,外部主体构件806的扁平v形形状812的面向右侧1008和环状元件818的扁平v形形状826的面向左侧1010倾向于被驱动到一起并且因此构成夹紧表面区域1008、1010,这些夹紧表面区域相对于柔性管主体的区段的节段802的主轴线倾斜,但基本上在由柔性管主体的区段的节段802的主轴线限定的假想平面中延伸。应当理解,夹紧表面区域也倾斜于假想平面。应当理解,在图10中最靠近夹紧设备800的左手侧表面的外部主体构件806的内表面808的张开端部区域814因此也构成了夹紧表面区域1012。如果外力的纵向分量在图10中的夹紧设备800中从右到左指向,则应当理解,内部夹具部分816和外部夹具部分804在相反方向上被驱动到一起,并且因此夹紧表面区域被反转。因此,在外部主体构件的内表面的配合区域和环状元件的配合区域上的每个凸起扁平v形形状的两个斜坡状侧以及外部主体构件的两个张开端部区域可构成夹紧表面区域1008、1010、1012、1020、1022。因此,夹紧表面区域是由于外力而被驱动到一起的表面区域,并且由于“靠拢”作用而产生夹紧力。
128.当外部夹具部分804和内部夹具部分816的互补夹紧表面区域被驱动到一起时,相对于柔性管主体的区段的节段1002在轴向方向上作用的外力f的纵向分量分别借助于外部主体构件806和环状元件818的扁平v形轮廓812、826的夹紧表面区域1008、1010、1012的倾斜角度而基本上被转换成径向向内作用的压缩力。应当理解,夹紧表面区域1008、1010、1012的倾斜角度导致内部夹具部分816被朝向柔性管主体的区段的接合节段1002的外表面1006驱动,从而随着外力的纵向分量增加而进一步增大由内部主体部分816的径向内表面822施加在柔性管主体1002的区段上的夹紧力。因此,径向面向内的夹紧力相对于作用在夹
紧设备800上的外力是动态可变的。应当理解,由于作用的外力而施加到夹紧设备800上的载荷被分散在由内部夹具部分816的外表面824和外部夹具部分804的内表面808的多个扁平v形形状812、826提供的每个接合的夹紧表面区域1008、1010、1012上,这可降低夹紧设备800的机械故障的可能性。
129.图11以不同视角1100的截面示出了图8、图9和图10的夹紧设备800。图11a示出了由区段柔性管主体的节段1002的外表面1006提供的基本上圆柱形外部形状。如图11a中可见,柔性管主体的区段1002布置在由环状元件818的内表面822提供的夹持孔802中。三个环状元件818沿夹持孔802的轴线串联地布置并且以间隔开的布置同心地环绕柔性管主体的区段1002。外部主体构件806被布置成径向地且同心地环绕环状元件818,从而提供基本上环形的夹紧设备800。
130.图11b示出了图8、图9、图10和图11a的夹紧设备800的上部部分,示出了每个环状元件818与柔性管主体的区段的节段1002的外表面1006(经由每个环状元件818的内表面822)和外部主体构件806的内表面808(经由环状元件818的外表面824)两者之间的抵接关系。
131.图12示出了内部夹具部分1202的另一实施方案。内部夹具部分1202基本上是环形的并且包括两个基本上弧形的内部夹具区段1204。适当地,内部夹具部分1202可包括任何合适数量的弧形内部夹具区段1204。适当地,内部夹具部分包括仅一个sing形内部夹具区段1204。内部夹具部分限定夹持孔1206,柔性管主体的区段的节段在使用中可固定到该夹持孔中。内部夹具部分1202包括基本上锥形的径向外表面1208,该径向外表面相对于夹持孔1206的轴线倾斜,但基本上在由夹持孔1206限定的轴向方向上延伸。应当理解,在使用中,内部夹具部分的外表面抵靠并配合外部夹具部分的互补锥形内表面,该外部夹具部分被布置成径向地环绕内部夹具部分1202。
132.图13示出了可在内部主体构件的外表面和外部主体构件的内表面中利用以提供配合区域的多种互补的截面轮廓。应当理解,在内部夹具部分中可利用这些互补轮廓中的任一种,该内部夹具部分结合有指状元件或环状元件作为如上所讨论的内部主体构件。图13a示出了限定夹持孔1306的同心地布置在外部主体构件1304内的内部主体构件1302的截面。外部主体构件1304包括具有凸起抛物线截面轮廓1310的内表面1308。内部主体构件1302包括具有互补的凹入抛物线截面轮廓1314的外表面1312。应当理解,内部主体构件1302和外部主体构件1304的抛物线表面1310、1314构成配合区域。应当理解,图13a中在外部主体构件1304上的从左到右的作用力将外部主体构件1304的内表面1308的最右侧1316和内部主体构件1302的外表面1312的最右侧1318驱动到一起。因此,外部主体构件1304的内表面1308的最右侧1316和内部主体构件1302的外表面1312的最右侧1318构成相对于夹持孔1306的轴线倾斜的夹紧表面区域。还应当理解,图13a中在外部主体构件1304上的从右到左的作用力将外部主体构件1304的内表面1308的最左侧1320和内部主体构件1302的外表面1312的最左侧1322驱动到一起。外部主体构件1304的内表面1308的最左侧1320和内部主体构件1302的外表面1312的最左侧1322因此构成相对于夹持孔1306的轴线倾斜的夹紧表面区域。图13b以截面示出了外部主体构件1324和内部主体构件1326,其中外部主体构件1324包括具有凹入抛物线截面轮廓1328的内表面。内部主体构件1326包括具有互补的凸起抛物线截面轮廓1330的外表面。
133.图13c示出了外部主体构件1332,其包括内表面1334,该内表面具有包括两个邻接的凸起抛物面13361、13362的截面轮廓。内部主体构件1338包括具有互补截面轮廓的外表面1340,该互补截面轮廓包括两个邻接的凹入抛物面13421、13422。应当理解,包括内部主体构件1338和外部主体构件1332的两个邻接的抛物面13361、13362、13421、13422的表面1334、1340构成相应的配合区域。应当理解,图13c中在外部主体构件1332上的从左到右的作用力将外部主体构件1332的内表面1334的每个凸起抛物线轮廓13361、13362的最右侧13441、13442和内部主体构件1338的外表面1340的每个凹入抛物线轮廓13421、13422的相应最右侧13461、13462驱动到一起。外部主体构件1332的内表面1334的每个凸起抛物线轮廓13361、13362的最右侧13441、13442和内部主体构件1338的外表面1340的每个凹入抛物线轮廓13421、13422的最右侧13461、13462因此构成倾斜于夹持孔轴线1348的夹紧表面区域。还应当理解,图13c中在外部主体构件1332上的从右到右的作用力将外部主体构件1332的内表面1334的每个凸起抛物线轮廓13361、13362的最左侧和内部主体构件1338的外表面1340的每个凹入抛物线轮廓13421、13422的相应左手侧驱动到一起。外部主体构件1332的内表面1334的每个凸起抛物线轮廓13361、13362的最左侧和内部主体构件1338的外表面1340的每个凹入抛物线轮廓13421、13422的最左侧因此构成倾斜于夹持孔轴线1348的夹紧表面区域。图13b示出了外部主体构件1350,其包括内表面1352,该内表面具有包括两个邻接的凹入抛物面13541、13542的截面轮廓。内部主体构件1356包括具有互补截面轮廓的外表面1358,该互补截面轮廓包括两个邻接的凸起抛物面13601、13602。
134.图13e示出了包括基本上倾斜的内表面1364的截面为基本上楔形的外部主体构件1362和包括基本上倾斜的外表面1368的截面为基本上楔形的内部主体构件1366。应当理解,外部主体构件1362的倾斜内表面1364和内部主体构件1366的倾斜外表面1368构成配合区域。应当理解,在图13e中在外部主体构件1362上的从右到左的作用力或在内部主体构件1366上的从左到右的作用力将外部主体构件1362的倾斜内表面1364和内部主体构件1366的倾斜外表面1368驱动到一起。外部主体构件1362的倾斜内表面1364和内部主体构件1366的倾斜外表面1368因此构成夹紧表面区域。
135.图14从“端部”视角示出了图8的夹紧设备800。如图14中可见,构成连接的环状部分的环状元件818同心地布置在以并排关系连接的外部主体构件806内,从而形成基本上环状的形状。环状元件816的内表面822限定夹持孔802。应当理解,图14中仅示出了夹紧设备800的一半,并且夹紧设备800周向地环绕夹持孔802。
136.图15从“端部”视角示出了当围绕柔性管主体的区段的节段1002的外表面1006固定时的图8的夹紧设备800。区段1006位于夹持孔802中。环状元件的内表面抵靠柔性管的区段1002的外表面1006。环状元件818的外表面824抵靠外部主体构件806的内表面808。环状元件818因此与柔性管主体的区段1002的外表面1006和构成外部夹具部分804的外部主体构件806两者成抵接关系。应当理解,在图15中仅示出了夹紧设备800的一半,并且夹紧设备800周向地环绕柔性管主体的区段1002。
137.图16示出了图8的夹紧设备800的一部分的另一透视图。图16指示构成环状元件818的环状部分820如何布置在外部主体部分804的外部主体构件806内。如图16中可见,每个环状部分820的凸起扁平v形形状806外表面824位于外部主体构件806的内表面808的相应凹入扁平v形形状810内。
138.图17示出了围绕柔性管主体的区段的节段1704固定的浮力模块1702。浮力模块1702在海底使用中向柔性管主体的1704区段提供浮力,并且帮助管理柔性管的轮廓以帮助限制由于管的弯曲等引起的局部应力的区域。浮力模块1702固定到柔性区段的外表面1706上,该柔性区段例如是外部护套。浮力模块1702包括内部夹具部分1708,该内部夹具部分经由内部夹具部分1708的内表面1710与柔性管主体的区段1704的外表面1706成抵接关系,并且经由内部夹具部分1708的外表面1716与浮力模块1702的外部夹具部分1712成抵接关系。内部夹具部分1708因此径向地位于外部夹具部分1712内并且环绕柔性管主体的区段1704。应当理解,内部夹具部分1708可包括图3、图4、图5、图6和图7的指状元件或图8、图9、图10、图11、图14、图15和图16的环状元件。另选地,可利用任何其他合适的内部主体部分1708。浮力模块1702因此包括夹紧设备,其可任选地是图3的夹紧设备300、图6a的夹紧设备600、图6b的夹紧设备620、图6c的夹紧设备650或图8的夹紧设备800。另选地,可利用任何其他合适的夹紧设备。外部夹具部分1712的内表面1718和内部夹具部分1708的外表面1716是轮廓互补的。这些轮廓可包括图3、图4、图5、图6和图7所示的扁平v形轮廓。这些轮廓可替代地包括图8、图9、图10、图11、图14、图15和图16所示的扁平v形轮廓。另选地,这些轮廓可包括图13所示的截面轮廓中的任一种。这些轮廓可包括任何其他合适的轮廓。应当理解,外部夹具部分1708相对于内部夹具部分1708沿柔性管主体的区段1704的主轴线的相对轴向运动迫使内部夹具部分1712径向向内,由此增大作用在柔性管主体的区段1704的外表面1706上的夹紧力。浮力模块1702还包括用于存储浮力材料/结构以提供浮力的隔室,诸如复合材料、膨胀球体、壳体等。适当地,浮力模块可以是包括气体或其他浮力介质的压力容器,以提供浮力。应当理解,浮力模块1702还可包括阀等。
139.图18示出用于例如弯曲加强件1804的止动夹具1802。可在柔性管装置的顶侧端部处利用弯曲加强件1804,以帮助限制管在终端处的弯曲,该终端可连接到顶侧设备或平台等。弯曲加强件1804环绕柔性管主体的区段1806的端部。弯曲加强件附接到顶侧表面1807。止动夹具沿柔性管主体的区段1806定位在弯曲加强件1804的远侧。止动夹具环绕柔性管主体的区段1806的节段1808。止动夹具1802包括内部夹具部分1810,其基本上径向地环绕柔性管主体的区段1808。内部夹具部分的内表面1812抵靠柔性管主体的区段1808的外表面,该外表面可以是外部护套。外部夹具部分1814径向地环绕内部夹具部分1810。因此,止动夹具构成夹紧设备。内部夹具部分1808和外部夹具部分1814基本上是楔形的。内部夹具部分1810的倾斜的斜坡状外表面1818与外部夹具部分1814的倾斜的斜坡状内表面1820成抵接且配合的关系。因此,内部夹具部分1810和外部夹具部分1814的倾斜的斜坡状表面1818、1820分别构成配合区域。
140.有时,由于机械故障等原因,弯曲加强件1804可从顶侧表面1807脱离,并且由于柔性管外部护套的低摩擦系数,弯曲加强件可轴向向下坠落,从而对柔性管和相关设备造成显著的机械损坏。弯曲加强件1804的轴向运动方向由箭头指示。止动夹具1802在这种情况下帮助限制弯曲加强件1804的运动。当弯曲加强件冲击止动夹具1802时,外部夹具部分1812在与弯曲加强件1804的运动相同的方向上被轴向驱动(因此也由箭头指示)。外部夹具部分1814的内表面1820因此被驱动以骑跨在内部夹具部分1810的外表面1818上。内部夹具部分1810因此借助于斜坡状配合区域1818、1820被进一步朝向柔性管主体的区段1802径向向内驱动。配合区域1818、1820因此构成夹紧表面区域。由于止动夹具1802与弯曲加强件
1804之间的冲击而产生的轴向力至少部分地被转换成径向面向内的夹紧力。
141.应当理解,止动夹具1802可替代地利用包括指状元件的图3的夹紧设备300、图6a的夹紧设备600、图6b的夹紧设备620、图6c的夹紧设备650或包括环状元件的图8的夹紧设备800。还应理解,内部夹具部分1810的外表面1818和外部夹具部分1814的内表面1820可替代地包括扁平v形轮廓,诸如图3、图4、图5、图6a、图6b、图6c和图7所示的那些。这些轮廓可替代地包括图8、图9、图10、图11、图14、图15和图16所示的扁平v形轮廓。另选地,这些轮廓可包括图13所示的截面轮廓中的任一种。
142.图19示出了包括夹紧设备的另一浮力模块1900。浮力模块1900包括内部夹具部分1902和外部夹具部分1904。内部夹具部分1902可以是类似于图8中所示那些的单个环状元件。适当地,内部夹具部分可包括多个环状元件。内部夹具部分可替代地包括图3、图4、图5、图6和图7所示的任何数量的指状元件。另选地,内部夹具部分可包括图13所示的轮廓中的任一种(外部夹具部分因此包括互补的轮廓)。内部夹具部分环绕并抵靠柔性管主体的区段的节段1908的外表面1906。外部夹具部分1904径向地环绕内部夹具部分1902。外部夹具部分本身包括浮力材料/结构1910以向浮力元件1900提供浮力。浮力材料/结构可以是诸如复合材料、膨胀球体、壳体等。
143.外部夹具部分1904的径向内表面1912抵靠内部夹具部分1902的径向外表面1914。外部夹具部分1904的径向内表面1912包括凹入扁平v形形状1916。应当理解,扁平v形形状是基本上三角形轮廓,扁平v形形状的峰具有大于90度的顶角。适当地,顶角在90度和135度之间。适当地,顶角在135度和180度之间。内部夹具部分1902的径向外表面1914包括凸起扁平v形形状1918。扁平的v形形状1916、1918因此构成配合区域。应当理解,外部夹具部分1902的内表面1912和内部夹具部分1902的外表面1914可包括任何数量的互补的扁平v形形状。应当理解,图19的浮力模块1900可包括图3、图6a、图6b、图6c或图8的夹紧设备,其中外部夹具部分1904的至少一部分构成浮力装置。
144.图20示出了围绕柔性管主体的区段2002固定的旋转夹具2000。应当理解,图20中的旋转夹具2000和柔性管主体的区段2002以截面示出。旋转夹具2000包括内部夹具部分2004、外部夹具部分2006、外覆盖件2008和旋转部分2009。内部夹具部分2004环绕柔性管主体的区段2002。内部夹具部分的内表面2010抵靠柔性管主体的区段2002的外表面2012。适当地,内表面2010可以是平滑的、凹入的、凸起的、脊状的或齿状的。内部夹具部分2004的径向外表面2014包括在由柔性管主体的区段的节段2002限定的轴线上延伸的起伏轮廓。起伏轮廓包括多个凸起扁平v形形状2016和凹入扁平v形形状2018。适当地,这些形状可包括凸曲线和凹曲线。内部夹具部分2004由多个弧形内部主体构件2020构成,这些弧形内部主体构件以左右摇摆构型接合以形成基本上圆柱形的形状。适当地,内部主体构件可以是环状元件或指状元件。
145.外部夹具部分2006包括五个环状元件2022。适当地,可利用任何其他合适数量的环状元件2022。适当地,外部夹具部分2006可包括指状元件。适当地,外部夹具部分2006可包括多个弧形外部主体构件。最外面的两个环状元件2022的截面被成型为基本上楔形的,包括倾斜的径向内表面2024。其余三个环状元件2022的截面为基本上三角形的,并且包括具有凸起扁平v形轮廓2026的径向内表面。每个环状元件2022的内表面2024、2026位于内部夹具部分2004的外表面2014的相应起伏部内。每个环状元件2022的内表面2024、2026因此
构成配合区域。内部夹具部分2004的凹入起伏外表面2014的接触或能够接触环状元件2022的内表面2024、2026的部分因此也构成配合区域。应当理解,环状元件2022可结合到外覆盖件2008中。应当理解,旋转部分2009能够旋转,并且如果是外覆盖件/夹套2008的一部分,则在外径处被保持在通道内的适当位置。应当理解,旋转夹具2000可替代地利用图3、图6a、图6b、图6c、图7或图8的夹紧设备。另选地,可利用图13所示的内部主体构件和外部主体构件中的任一种。
146.旋转夹具2000的旋转部分2009径向地环绕并连接到外覆盖件/夹套2008。旋转部分2009与外夹套/覆盖件2008之间的界面包括低摩擦或无摩擦表面,其可由低摩擦材料套管、滚珠轴承或润滑剂等介导。适当地,外夹套/覆盖件的外表面和旋转部分2009的内表面可以是光滑的、具有低摩擦系数或者可包括合适的涂层以减小摩擦。旋转部分2009因此围绕由柔性管主体的区段2002限定的轴线自由旋转。旋转部分2009因此围绕夹持孔2030、内部环状元件2022和外夹套/覆盖件2008自由旋转。任选地,外夹套/覆盖件2008不连接到外部夹具部分2006并且独立于其旋转,并且与旋转部分2009成为一体。适当地,外夹套/覆盖件2008与外部夹具部分2006之间的界面是无摩擦的或低摩擦的。两个吊眼2032被包括在旋转部分2009的径向相对侧上,用于将另一设备和/或固定的海底结构等经由绳、扣环、带、条带、线缆链等固定到旋转夹具2000,例如用作拴系夹具。当然可另选地设置一个、两个或更多个吊眼。
147.图21以透视图示出了围绕柔性管主体的区段的节段2002固定的图20的旋转夹具2000。图21指示了径向环绕环状元件2022的外夹套/覆盖件2008,该环状元件径向环绕内部夹具部分2004。旋转部分2009和内部夹具部分2004围绕柔性管主体的区段2002径向地固定。
148.图22示出了当外部纵向力f在由柔性管主体2002的该区段的轴线限定的方向上作用在夹具上时的图20的旋转夹具。力f在图22中从左向右作用。力f使旋转部分2009轴向移动并穿过外夹套/覆盖件2008,并且因此使连接的外部夹具部分2006相对于内部夹具部分2004向左移动。环状元件2022的内表面2024、2026的面向右的斜坡状部分2202因此被朝向内部夹具部分2004的外表面2014的凸起起伏部2016的相邻面向左的斜坡状部分2204驱动并且骑跨在其上。当外部夹具部分2006轴向移动时,斜坡状表面2202、2204相对于由柔性管主体的区段2002限定的轴线的倾斜角度导致内部夹具部分2004被迫向内。纵向力f因此至少部分地转化为径向面向内的夹紧力。应当理解,如果纵向方向的力被反转,则内部夹具部分2004和外部夹具部分2006的相对倾斜的斜坡状部分将被驱动到一起,并且将径向向内地提供类似的夹紧力。
149.图23更详细地示出了图22的旋转夹具2200的区段的透视图。作用在旋转部分2009上并穿过外夹套/覆盖件2008的纵向力f驱动环状元件2022的内表面2026的面向右的斜坡状部分2202,以骑跨在内部夹具部分2004的外表面2014的凸起起伏部2016的相邻面向左的斜坡状部分2204上。
150.本发明的某些实施方案的另外的应用包括拴系或旋转夹具,其中例如立管上的固定连接位置经由连接元件(例如拴系件、链或偏压元件)连接到固定的海底位置(诸如重力基座或锚桩);固定连接件在立管上的预定定位位置处结合有拴系夹具,所谓的拴系夹具提供了一种连接元件可通过其附接的机构,诸如吊眼。d形环等可通过吊眼连接,并且拴系件/
链或偏压元件也可通过该吊眼固定。通过拴系夹具的力将立管限制在期望的位置,并且由此产生立管在水中的优选形状,确保实现立管的设计寿命。拴系夹具因此将其在立管上的位置保持在期望位置处,并且能够经由拴系件/链/偏压元件在固定的海底位置与立管之间传递各种静态力和动态力。旋转夹具类似于拴系夹具,但提供了一种机构,通过该机构连接件能够旋转以与拴系件/链/偏压元件和固定的海底位置对准,并且提供了一种相对于立管具有旋转自由度的更灵活的连接布置。
151.在本说明书的整个具体实施方式和权利要求书中,词语“包含”和“含有”以及它们的变型意指“包括但不限于”,并且它们并非旨在(并且不)排除其他部分、添加剂、部件、整体或步骤。在本说明书的整个具体实施方式和权利要求书中,除非上下文另有要求,否则单数涵盖复数。具体地,在使用不定冠词的情况下,除非上下文另有要求,否则说明书应理解为考虑了复数和单数。
152.结合本发明的特定方面、实施方案或示例描述的特征、整体、特征或组应被理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施方案或示例,除非与其不相容。本说明书(包括任何所附权利要求、说明书摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以任何组合来组合,除了特征和/或步骤中的至少一些是互相排斥的组合。本发明不限于任何前述实施方案的任何细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求、说明书摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的特征或新颖的组合,或延伸到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的步骤或新颖的组合。
153.读者的注意力涉及与本说明书同时或在本说明书之前结合本专利申请提交的并且公开了对本说明书的公共检查的所有论文和文档,并且所有这些论文和文档的内容以引用方式并入本文。
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