海底管道安装船及方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明涉及一种用于将管道铺设于海底的海底管道安装船及铺设管道的方法，该船至少适用于实施卷筒铺设方法，其中该船包括:
[0002].用于储存要铺设的管道的至少第一储存卷筒和第二储存卷筒，所述卷筒设置于船内或者船上。
[0003].管道投放塔，其安装到所述船，该管道投放塔适用于沿着所述塔在作业线中投放管道；
[0004].管道引导装置，其在相对于所述塔的主要管道铺设位置安装至所述管道投放塔的高处位置处，所述管道引导装置具有基本为圆形或者半圆形的管道引导装置表面，所述管道引导装置适用于在主要管道铺设位置引导管道从第一储存卷筒沿着管道引导装置进入作业线上，其中所述管道在作业线的第一接触点的前方与管道引导装置表面接触且在作业线上的第一分离点处与所述表面分开。
[0005]在将管道从储存卷筒铺设到水体中的时候这种船及方法是公知的，其中管道从储存卷筒经由管道引导装置朝向水体而被行进到投放塔的作业线之中。为了使管道投放过程的中断最小化，可以设置有多个卷筒，从而使得当一个卷筒放空时，能够使用另一个已装载的卷筒来继续管道铺设。同时，可以将已空载的卷筒来装载管道或者可以用一个已装载的卷筒来替换空载的卷筒。
[0006]其一个示例公开于美国专利公开US 2003/0091395 Al中，其中两个储存卷筒彼此相邻的配置，并且投放塔可在船只的横向方向上移动从而与两个储存卷筒中的一个对齐。然而，该专利的缺点是使包括装置的整个投放塔的移动。
[0007]另一个示例公开于英国专利公开GB2.439.295 A中，其中两个卷筒设置在彼此后方，从而使得它们两个能够同时与投放塔对齐。然而，该专利的缺点是在船的纵向方向上需要很大空间。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目的是提供一种改进的具有增强的通用性的海底管道安装船以及海底管道安装的方法。
[0009]为了实现上述目的，提供一种海底管道安装船及海底管道安装的方法，其中设置有管道引导装置的移动驱动装置，该移动驱动装置适用于在主要管道铺设位置与第二管道铺设位置之间相对于管道投放塔移动管道引导装置，管道引导装置适用于在第二管道铺设位置上从第二储存卷筒引导管道沿着管道引导装置进入到作业线中，其中所述管道在作业线后方的第二接触点处与管道引导装置表面接触，并且在第二分离点处离开所述表面并进入到作业线中，其中第一分离点和第二分离点都在作业线中，并且其中第一接触点和第二接触点分别设置在作业线的前方和后方。
[0010]根据本发明的构造的优点在于，对要被铺设的管道的引导能够经由同一管道引导装置而从作业线的前方或从作业线的后侧来进行。
[0011]在可能的实施方案中，设置有储存卷筒，它们设置在船上的管道投放塔的相对侧处，位于作业线和管道投放塔的前方和后方。特别地，第一储存卷筒设置在作业线的前方，而第二储存卷筒设置在作业线的后方。可能地，管道引导装置的第一接触点朝向两个储存卷筒中的一个，相对的第二接触点朝向两个储存卷筒中的另一个。在投放塔的两侧都布置储存卷筒能够将投放塔设置在船的中间处或者靠近船的中间，并且通过储存卷筒的适当设置来优化在船上的重量分布。因此，提供了更灵活的设计，比现有技术的船允许更多或者更好的选择。
[0012]可替换地，储存卷筒可以设置在作业线的同一侧，但是来自至少一个储存卷筒的管道经由附加的引导装置而被引导到作业线的另一侧。
[0013]应当注意到，主要管道铺设位置和第二管道铺设位置在不同的管道铺设位置中限定了不同的管道与管道引导装置的相互作用点。在平视图中，这些相互作用点特别处在远离的不同位置处。这允许位于相对于管道引导装置不同位置处的管道从不同的卷筒进入。换言之，管道引导装置的位置适用于从储存卷筒延伸的管道的接触点并将分离点保持在作业线中。还应当注意到，由于接触点和分离点取决于储存卷筒、管道引导装置和作业线的相关构造，因而这些点不与管道引导装置的特定的结构部件或者特定的部分相关。此外，在一个实施方案中，储存卷筒围绕水平管道引导装置轴线而可枢转地安装至管道投放塔，允许管道引导装置枢转，因此，在引导装置上的这些点是可变的。
[0014]通过使管道引导装置相对于管道投放塔从主要管道铺设位置移动到第二管道铺设位置，主要管道铺设位置的接触点和分离点可被转移。
[0015]在一个实施方案中，第一接触点和第二接触点为几何相对的，管道引导装置在主要管道铺设位置中的第一接触点所处的部分将会在第二管道铺设位置中包括第二分离点，相似地，管道引导装置的在主要管道铺设位置中的第一分离点所处的部分将会在第二管道铺设位置包括第二接触点。换句话说，“进入”变为“离开”，反之亦然。
[0016]在一个实施方案中，管道矫直组件安装于管道引导装置，且能与管道引导装置一同移动。对于刚性的卷筒铺设，矫直组件是不可缺少的。矫直组件可以包括一个或者更多的矫直轨道，其为用于解除管道的塑性变形的常用部件。矫直组件优选地包括两个矫直轨道，每个都由管道引导装置支撑框架单独支撑。使用包括三个轨道的构造也是常见的。
[0017]优选地，在主要管道铺设位置或者在第二管道铺设位置时，管道矫直组件邻近分离点和作业线设置在管道引导装置的下游以矫直管道，在主要管道铺设位置或者第二管道铺设位置中的另一者中时，管道矫直组件被移动到远离所述作业线的非操作位置。
[0018]由于该实施方案允许在刚性的卷筒铺设和铺设柔性件之间转换(其中利用同一个管道引导装置)，因而其尤其有利。矫直器的非操作位置的优点在于使得大型物体沿着管道引导装置通过，和/或允许管道引导装置用于铺设柔性管道。在一个实施方案中，非操作位置在管道引导装置表面下方，和/或在管道引导装置的下方部分处。一般来说，在管道铺设过程中出现的最大困难发生在管道铺设过程的开始、变换或者结束的时候。特别是在铺设柔性件(柔性管道)时，可能会将较长的端部配件置于管道的起始部和/或结尾部从而能够将各个管道连接在一起。为了处理这种端部配件，矫直组件的存在通常造成阻碍。根据本发明的船的矫直组件能够与管道引导装置一同移动，利用这种船有利地解决所述问题。在主要管道铺设位置时，可以实施刚性卷筒铺设，其中矫直组件设置在管道引导装置的邻近在作业线中的第一分离点的下游以矫直管道。在管道引导装置和矫直组件移动到第二管道铺设位置(在该位置上矫直组件移动到非操作位置，优选为在管道引导装置的下方部分处或在其下方)后，可以继续进行弹性管道铺设，且具有允许大型物体通过的无阻碍的作业线。应当注意，可以在主要管道铺设位置上实施类似地弹性管道铺设，并且可以允许在第二管道铺设位置上铺设刚性管道。
[0019]因此，根据本发明的改进的构造提供包括管道投放塔及两个或者多个储存卷筒的船的多种构造，且能够包括具有不同类型的管(尤其是刚性管和柔性管)的储存卷筒。有利地，不必移动投放塔以与储存卷筒对准。该构造还在船的强度和稳定性方面更为有利。
[0020]根据本发明，该船包括用于储存要被铺设的管道的至少第一储存卷筒和第二储存卷筒，这两个卷筒设置于船内或者船上。储存卷筒可以例如设置在甲板上或者在船体内部。储存卷筒可以按照需要具有旋转用的竖直轴线和水平轴线，其中旋转用的竖直轴线能够与水平管道引导装置的轴线平行延伸。竖直指向的旋转轴线(即在竖直方向延伸的旋转轴线)允许储存卷筒放置于甲板下方。本发明的优点在于增加设计灵活性，允许多种卷筒和投放塔构造，其可用于针对其它用途或者其他任何可想到的设计考量而对船或驳船的质量分布或者甲板上的设计灵活性进行优化。所述卷筒可以适用于储存刚性管道和/或柔性管道。
[0021]根据本发明，管道投放塔安装于船上，该管道投放塔适用于在沿着所述塔的作业线中投放管道。根据本发明的船可以是有单体船、半潜船或者任何其它类型的管道铺设驳船。可能地，该管道投放塔绕基本水平的塔枢转轴线而可枢转地安装至船以调整塔的倾斜度。这使得船适用于例如由管道铺设深度导致的不同的管道铺设条件。优选地，作业线基本竖直地或者相对于竖直方向最多成60°的角度延伸。管道投放塔可以是封闭的或者开放的结构，并且考虑到根据本发明的增加的操作选择，该塔还可优选为多铺设式塔(multilaytower)ο
[0022]作业线沿着管道投放塔布置。优选地，管道投放塔和作业线在船的纵向平面内彼此相邻地设置。可以想到该塔相对于作业线而位于船的前侧，又可以为作业线相对于管道投放塔而位于船的前侧。
[0023]该船还可以设置有一个或者多个张紧器，在操作位置中其优选由所述塔支撑并且位于作业线内，并承载已经铺设的管道的重量。张紧器在海底管道铺设领域中是公知的。通常，这种张紧器包括张紧器框架和多个(例如，四个)以移动方式支撑的循环的轨道，以使得在各个轨道之间的间隙变化至少适应各种管道的直径。所述轨道适用于接合管道并且支撑至少部分的投放的管道的重量，张紧器框架通过相关联的张紧器支撑组件由所述塔支撑。基本上任何适合的张紧器都可以与本发明的管道铺设船及管道铺设方法接合使用。优选地，张紧器框架(以及设置在其中的轨道)可以在操作位置与收回位置之间相对于所述塔移动，在所述操作位置上作业线在轨道之间延伸通过张紧器框架从而使得轨道能够接合在管道上，在所述收回位置上作业线在张紧器的框架的外部延伸从而允许大型附件通过。
[0024]根据本发明，设置有管道引导装置，其在主要管道铺设位置时相对于所述塔安装在管道投放投放塔的高处位置，用以在储存卷筒与管道作业线之间引导管道。根据本发明，管道引导装置具有基本为圆形的或者半圆形的管道引导装置表面。优选地，管道引导装置表面围绕基本上水平的中心沿径向设置。在一个实施方案中，管道引导装置包括半圆形的弯曲的臂或者圆形的轮，例如管道对准轮。
[0025]根据本发明的管道引导装置配置为，在主要管道铺设位置时引导管道从第一储存卷筒沿着管道引导装置进入到作业线中，其中所述管道在作业线的前方在第一接触点处与管道引导装置表面接触，并且在第一分离点处离开所述表面并进入到作业线中，并且配置为在第二管道铺设位置时引导管道从第