海底管線安裝張緊裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于管線安裝船舶上的海底管線安裝張緊裝置(1)。根據(jù)本發(fā)明的張緊裝置包括下軌道單元(2)、上軌道單元(3)和張緊裝置框架(4)。所述張緊裝置框架包括多個張緊裝置框架支撐件(7)、支撐所述下軌道單元的下支撐框架(5)、支撐所述上軌道單元的上支撐框架(6)、設置于所述張緊裝置框架支撐件與所述下支撐框架之間的一組下支撐框架致動器(9)，和設置于所述下支撐框架與所述上支撐框架之間，并適于相對于所述下支撐框架移動所述上支撐框架的一組上支撐框架致動器(10)。根據(jù)本發(fā)明，通過設置所述張緊裝置框架的張緊裝置框架部分(5、6)，而不是通過相對于所述張緊裝置框架設置軌道單元(2、3)來設置所述軌道單元。這允許更緊湊的張緊裝置設計。
【專利說明】海底管線安裝張緊裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種主要用于海底管線安裝中的海底管線安裝張緊裝置，其中將用于輸送烴類(油、氣等)的管線鋪設于海底。此外，本發(fā)明涉及一種用于海底管線安裝張緊裝置中的軌道單元。

【背景技術(shù)】
[0002]張緊裝置在海底鋪管領(lǐng)域中是公知的，其經(jīng)常承擔通常支撐下水的管線的重量的作用。張緊裝置用于許多鋪管技術(shù)，如S式鋪管、卷管式鋪管(Reel lay)和J式鋪管。張緊裝置具有大的“負載能力”，在本領(lǐng)域中張緊裝置的數(shù)十噸或甚至大大超過100噸的能力并不罕見。
[0003]例如，S式鋪管方法涉及通過將新的管線節(jié)段反復添加至鋪設中的管線的端部而裝配和鋪設管線，所述管線的端部保持與裝配軸線對齊，相比于豎直，所述裝配軸線更接近于水平。
[0004]一個或多個接合臺(joining stat1ns)沿著裝配軸線設置，以用于將新的節(jié)段接合至管線的端部。將管線供給至一個或多個張緊裝置中，所述張緊裝置各自限定與裝配軸線對齊的中心管線輸送軸線。張緊裝置在管線方向上抓握并引導管線至“托管架(singer)”?！巴泄芗堋睘榇昂蟛康慕Y(jié)構(gòu),其支撐海中管線(seagoing pipeline)以控制其彎曲半徑。托管架在裝配軸線與離開軸線之間的弓形路徑中支撐管線，所述離開軸線可為基本上豎直的。
[0005]為了控制管線的移動，張緊裝置在管線上施加夾緊壓力。因此，張緊裝置保持管線，并同時將管線從船舶鋪設至海底。
[0006]在已知的實施方案中，海底管線安裝張緊裝置包括用于抓握和引導管線的上下軌道單元。軌道單元安裝于張緊裝置框架中，使得軌道單元彼此平行延伸，并限定了它們之間的中心管線輸送軸線。設置上軌道單元和下軌道單元，使得它們限定了它們之間的“間隙”以用于接收管線。軌道單元可移動地安裝于框架中，使得軌道單元可夾緊其間的管線。
[0007]通常，液壓缸設置于張緊裝置框架與每個軌道單元之間，以在張緊裝置框架中可移動地支撐軌道單元。所述液壓缸提供基于摩擦而保持管線所需的在軌道單元與管線外部之間的“擠壓力”。張緊裝置框架圍繞中心管線輸送軸線，并因此提供封閉框架，軌道單元在所述封閉框架中得以支撐。封閉框架承受在抓握管線時由軌道所產(chǎn)生的徑向定向的夾緊力，因此使得軌道單元能夠在處于其間的管線上施加夾緊壓力。
[0008]此外，液壓缸允許軌道單元朝向彼此和遠離彼此位移，以調(diào)節(jié)軌道單元之間的間隙的尺寸。因此，所述間隙可適于不同的管線直徑，并允許軌道單元的“寬闊的開放”位置，在該位置下，大的物件(例如裝配于管線中或裝配于管線上的配件，如管線連接器)可通過張緊裝置。
[0009]已知的海底管線安裝張緊裝置為體積大的構(gòu)造。由于船舶上可得的甲板空間是有限的，因此這是不利的，并且當海底管線安裝張緊裝置要安裝在甲班下方時，這甚至更為不利。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)第一方面，本發(fā)明旨在提出一種用于海底鋪管領(lǐng)域中的改進的海底管線張緊
>J-U ρ?α裝直。
[0011]根據(jù)第二方面，本發(fā)明旨在提出一種用于海底管線張緊裝置中的改進的軌道單
J Li ο
[0012]根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于管線安裝船舶上的海底管線安裝張緊裝置。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的海底管線安裝張緊裝置包括至少一個下軌道單元、至少一個上軌道單元和張緊裝置框架。
[0013]每個軌道單元包括環(huán)道、底架、用于支撐所述環(huán)道的安裝于所述底架上的承載裝置(例如支撐輥等)，和用于實現(xiàn)軌道的受控運動的一個或多個軌道運動控制構(gòu)件。
[0014]張緊裝置框架包括下支撐框架和上支撐框架。張緊裝置框架還包括多個張緊裝置框架支撐件、一組下支撐框架致動器和一組上支撐框架致動器。
[0015]所述多個張緊裝置框架支撐件適于在管線安裝船舶的支撐表面上支撐張緊裝置框架。
[0016]所述下支撐框架支撐所述至少一個下軌道單元，所述上支撐框架支撐所述至少一個上軌道單元。所述支撐框架支撐所述軌道單元，使得軌道單元平行于彼此延伸，并限定軌道單元之間的中心管線輸送軸線。
[0017]下支撐框架致動器各自設置于張緊裝置框架支撐件中的一個或多個與下支撐框架之間，并適于在基本上垂直于中心管線輸送軸線的方向上相對于管線安裝船舶的支撐表面移動下支撐框架。
[0018]上支撐框架致動器設置于下支撐框架與上支撐框架之間，并適于在基本上垂直于中心管線輸送軸線的方向上相對于下支撐框架移動上支撐框架。
[0019]在已知的管線安裝張緊裝置的情況下，軌道單元在單個張緊裝置框架內(nèi)被可移動支撐，使得軌道單元能夠相對于張緊裝置框架移動，從而相對于裝配軸線設置軌道單元。根據(jù)本發(fā)明，所述張緊裝置框架包括兩個部分:分別用于支撐下軌道單元和上軌道單元的下支撐框架和上支撐框架，所述兩個部分可相對于裝配軸線設置，以調(diào)節(jié)軌道單元的位置。因此，通過設置張緊裝置框架部分來設置軌道單元，而不是通過相對于張緊裝置框架設置軌道單元來設置軌道單元。這允許更緊湊的張緊裝置設計。
[0020]所述兩個框架部分進一步通過上支撐框架致動器連接，所述上支撐框架致動器設置于下支撐框架與上支撐框架之間。因此，不需要另外的用于支撐下支撐框架和上支撐框架的封閉框架以使軌道單元提供夾緊力。
[0021]下支撐框架致動器和上支撐框架致動器可以以液壓缸或氣壓缸的形式、電動主軸的形式或任何其他合適的形式提供。
[0022]下支撐框架致動器用于提升下支撐框架和上支撐框架。優(yōu)選地，當軌道單元抓握沿著裝配軸線輸送的管線時，下支撐框架處于至少略微升起的位置處。因此，例如當管線節(jié)段設置有凸緣部分時，在上支撐框架升高的同時可降低下支撐框架，以使軌道遠離彼此移動，并允許凸緣在軌道之間經(jīng)過。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案中，所述的一組上支撐框架致動器為擠壓致動器，即適于通過朝向下支撐框架拉引上支撐框架而提供用于夾緊在至少一個上軌道單元與至少一個下軌道單元之間的管狀元件的夾緊力。因此，不必提供單獨的一組定位致動器和擠壓制動器，這允許簡化的張緊裝置。
[0024]在一個實施方案中，例如液壓缸形式的擠壓致動器具有連接至上支撐框架的一端和連接至下支撐框架的另一端。在一個可選擇的實施方案中，擠壓致動器經(jīng)由連接系統(tǒng)而連接至上框架和/或下框架。
[0025]在一個可選擇的實施方案中，除了所述的一組上支撐框架致動器之外，還提供一組擠壓致動器。所述擠壓致動器以一端連接至上支撐框架，以另一端連接至下支撐框架，使得它們可朝向下支撐框架拉弓I上支撐框架，因此提供夾緊力。
[0026]在一個實施方案中，提供包括一個或多個引導件的引導系統(tǒng)，以用于在上支撐框架和下支撐框架相對于彼此移動時引導上支撐框架和下支撐框架，優(yōu)選在基本上垂直于中心管線輸送軸線的方向上引導上支撐框架和下支撐框架。
[0027]在另一實施方案中，所述一個或多個引導件為上支撐框架和/或下支撐框架的一部分。因此，不需要另外的引導框架，即支撐一個或多個引導件的框架。這允許緊湊的張緊
>J-U ρ?α裝直。
[0028]在另一實施方案中，下支撐框架設置有引導軌道，所述引導軌道用于在基本上垂直于中心管線輸送軸線的方向上引導上支撐框架。例如，下支撐框架可設置有四個支柱，所述四個支柱在垂直于中心管線輸送軸線的方向上延伸，且各自可滑動地接合上支撐框架的四個拐角中的一個。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案中，當在中心管線軸線的方向上觀察時，所述下支撐框架為具有至少底部部分和兩個聳立的側(cè)面部分的U形或箱形，且中心管線輸送軸線在所述下支撐框架的兩個聳立的側(cè)面部分之間延伸。在另一實施方案中，所述聳立的側(cè)面部分設置有用于相對于下支撐框架而引導上支撐框架的一個或多個弓I導件。
[0030]在根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案中，下支撐框架為具有至少底部部分和兩個聳立的側(cè)面部分的U形或箱形，且下軌道單元由所述下支撐框架的底部部分支撐，使得所述環(huán)道的面向中心管線輸送軸線的一部分沿著所述底部部分的內(nèi)部伸展，且所述環(huán)道的背離中心管線輸送軸線的一部分沿著所述底部部分的外部伸展。
[0031 ] 在根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案中，所述下支撐框架包括與下軌道單元底架一體化的底部部分，所述一體化的底部部分支撐下軌道單元，且所述一體化的底部部分延伸通過下軌道單元的環(huán)形環(huán)道，優(yōu)選在下支撐框架的兩個聳立的側(cè)面部分之間延伸。因此，橫梁為下支撐框架提供了結(jié)構(gòu)剛性，并同時允許緊湊的下支撐框架，因此允許緊湊的張緊裝置。
[0032]在已知的張緊裝置中，軌道單元設置于張緊裝置框架內(nèi)，且所述張緊裝置框架圍繞所述軌道單元。因此這些類型的張緊裝置框架更加體積龐大。
[0033]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案中，當在中心管線軸線的方向上觀察時，所述上支撐框架為具有至少底部部分和兩個聳立的側(cè)面部分的U形或箱形，且中心管線輸送軸線在所述上支撐框架的外部延伸。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案中，所述上支撐框架為具有至少底部部分和兩個聳立的側(cè)面部分的U形或箱形，且所述上軌道單元由所述上支撐框架的底部部分支撐，使得所述環(huán)道的面向中心管線輸送軸線的一部分沿著所述上支撐框架的底部部分的外部伸展。因此提供緊湊的支撐框架。此外，由于軌道單元的接合管線的部分沿著上支撐框架的外部伸展，因此所述部分能夠移動接近由下支撐框架支撐的軌道單元，而無需將上支撐框架移動接近下支撐框架。這有利于夾緊在設置于下支撐框架上的軌道單元與設置于上支撐框架上的一個或多個軌道單元之間的管線。
[0035]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案中，所述上支撐框架包括與上軌道單元底架一體化的底部部分，所述一體化的底部部分延伸通過下軌道單元的環(huán)形環(huán)道，并優(yōu)選在所述上支撐框架的兩個聳立的側(cè)面部分之間延伸。因此，橫梁為上支撐框架提供了結(jié)構(gòu)剛性，并同時允許緊湊的上支撐框架，并因此允許緊湊的張緊裝置。
[0036]在根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案中，所述上支撐框架在上軌道單元的上方延伸。例如，當在中心管線軸線的方向上觀察時，所述上支撐框架為U形或箱形，并具有至少底部部分和兩個聳立的側(cè)面部分。在該實施方案中，所述上支撐框架致動器具有安裝于上支撐框架的上端處(例如聳立的側(cè)面部分的上端)的一端和處于下支撐框架處(優(yōu)選在下支撐框架的聳立的側(cè)面部分的下端處)的另一端。
[0037]通過使致動器的一端安裝至聳立的側(cè)面部分的上端，即使當上軌道和下軌道單元彼此相鄰設置時，致動器的所述端部也能處于距下支撐框架顯著的距離處。因此，在縮回狀態(tài)時具有顯著長度的致動器(例如液壓缸或電動主軸)可用于將上支撐框架和下支撐框架朝向彼此移動。
[0038]此外，通過使用例如增加長度的液壓缸和電動主軸作為上支撐框架致動器，下支撐軌道和上支撐軌道可在增加的軌跡上移動。因此，當致動器在它們的延伸狀態(tài)下時可，在下軌道單元與上軌道單元之間獲得的開口也增大了。這進而允許使用具有更大直徑的管線的張緊裝置和/或允許安裝于管線中的大的配件在軌道單元之間經(jīng)過。
[0039]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案中，所述上支撐框架可在第一位置與第二位置之間移動，并且當所述上支撐框架在第一位置時，所述上支撐框架基本上設置于下支撐框架內(nèi)，優(yōu)選由下支撐框架包圍。這允許緊湊的張緊裝置，特別是當下支撐框架為具有至少底部部分和兩個聳立的側(cè)面部分的U形或箱形，中心管線輸送軸線在下支撐框架的兩個聳立的側(cè)面部分之間延伸，且下軌道單元由下支撐框架的底部部分支撐時。
[0040]在根據(jù)本發(fā)明的張緊裝置的情況中，下支撐框架和上支撐框架形成張緊裝置框架。下軌道單元由下支撐框架支撐，上軌道單元由上支撐框架支撐。通過使上支撐框架和下支撐框架相對于彼此移動，從而相對于彼此設置軌道單元。因此，軌道單元可相對于彼此移動，以調(diào)節(jié)軌道單元之間的開口，并因此使軌道單元能夠處理具有不同直徑的管線或其他類型的管狀體。在一個優(yōu)選實施方案中，可使軌道單元之間的開口非常寬，以用于使設置于例如管線中的物體通過張緊裝置。
[0041]優(yōu)選地，當軌道單元彼此接近設置時，上支撐框架接收于下支撐框架中，或者反之亦然。因此，通過朝向彼此移動軌道單元，可使張緊裝置更緊湊。緊湊的構(gòu)造有利于移動物體，例如頂部吊車。然而，當張緊裝置安裝于甲板之間的軌道上時，該特征是尤其有利的，因為緊湊的構(gòu)造允許張緊裝置移動通過具有低吊頂?shù)目臻g，以及在支撐軌道上方的甲板的框架結(jié)構(gòu)或桁架下方移動。在另一實施方案中，張緊裝置可沿著軌道移動，且軌道上方的甲板設置有艙口，所述艙口可打開以使框架能夠擴張至其。
[0042]此外，在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，緊湊構(gòu)造的張緊裝置框架具有與縮回條件下的擠壓致動器的高度基本上類似的高度。
[0043]因此，在低天花板區(qū)域中，根據(jù)本發(fā)明的張緊裝置可以以其緊湊構(gòu)造使用以用于抓握管線等。不必如同現(xiàn)有技術(shù)張緊裝置的情況那樣提供具有凹進的支撐表面。
[0044]在另一實施方案中，張緊裝置上方的甲板可設置有艙口。當擠壓張緊裝置完全伸展時，所述艙口打開，并且當擠壓張緊裝置縮回時(例如當張緊裝置持有管線時)，所述艙口可關(guān)閉。因此，天花板上方的甲板可保持較低，并可用于例如在艙口關(guān)閉時儲存物體。
[0045]當例如為了將設置于管線中的配件引導通過張緊裝置的目的或為了維護的目的，通過使軌道單元遠離彼此移動，特別是通過在豎直方向上相對于下支撐框架移動上支撐框架而使張緊裝置框架擴張時，張緊裝置沿著軌道移動至具有高天花板或具有設置于軌道上方的甲板中的艙口的區(qū)域。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案中，上支撐框架支撐上軌道單元的中間部分，使得上軌道單元的相對兩端(優(yōu)選設置有用于實現(xiàn)軌道的受控運動的軌道運動控制構(gòu)件)在上支撐框架的相對兩側(cè)上延伸至上支撐框架的外部。這允許緊湊的上支撐框架，并因此允許緊湊的張緊裝置。
[0046]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案中，下支撐框架支撐下軌道單元的中間部分，使得下軌道單元(優(yōu)選設置有用于實現(xiàn)軌道的受控運動的軌道運動控制構(gòu)件)的相對兩端在下支撐框架的相對兩側(cè)上延伸至下支撐框架的外部。這允許緊湊的上支撐框架，并因此允許緊湊的張緊裝置。
[0047]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案中，張緊裝置框架支撐件適于在軌道上(例如在鐵軌軌道上)可移動地支撐張緊裝置框架，所述軌道在管線方向上延伸，使得張緊裝置可沿著中心管線輸送軸線在管線方向上沿著軌道移動。例如，由下支撐框架的豎直支柱可滑動地支撐的輪子，或連接至伸縮地安裝于下支撐框架的豎直支柱中的框架部件的輪子等，允許可移動地支撐于軌道上的緊湊的張緊裝置。在一個可選擇的實施方案中，適于將張緊裝置框架可移動地支撐于軌道上的張緊裝置框架支撐件由托架框架支撐。例如，所述支撐件可為設置于矩形托架框架的拐角上的輪子。當下支撐框架處于其降低的位置時，所述框架優(yōu)選適于例如在中心開口中接收下支撐框架。
[0048]在一個實施方案中，下支撐框架致動器為液壓致動器，且用于下支撐框架致動器的一個或多個液壓流體貯存器設置于下支撐框架上。因此，相比于甲板安裝的貯存器，當下軌道單元相對于船舶甲板移動時，致動器與貯存器之間的距離不改變。這允許貯存器與致動器之間的簡單連接。由于相同的原因，當框架張緊裝置被可移動地支撐時，該實施方案是尤其有利的。
[0049]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案中，上支撐框架致動器為液壓致動器，且用于上支撐框架致動器的具有液壓流體的一個或多個缸設置于上支撐框架上。因此，當改變上軌道單元相對于中心管線輸送軸線的位置時，不改變致動器與缸之間的距離。這允許缸與致動器之間的簡單連接。由于相同的原因，當框架張緊裝置被可移動地支撐時，該實施方案是尤其有利的。
[0050]在另一實施方案中，上支撐框架為具有至少底部部分和兩個聳立的側(cè)面部分的U形或箱形的支撐框架，中心管線輸送軸線延伸至上支撐框架的外部，且缸安裝于支撐框架內(nèi)，即安裝于兩個聳立的側(cè)面部分之間。所述實施方案是由于其框架構(gòu)造還非常適于與上支撐框架致動器一起使用，所述上支撐框架致動器在縮回狀態(tài)下具有顯著的長度，例如液壓缸或電動主軸，如上所述。
[0051]在一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的張緊裝置的軌道單元還包括多個液壓支撐致動器，所述液壓支撐致動器各自彈性支撐一個或多個承載裝置。在一個實施方案中，環(huán)道由輥支撐，所述輥成對安裝于基板上，所述基板由液壓支撐致動器支撐。液壓支撐致動器允許管道直徑的不均等。因此，提供載荷均衡系統(tǒng)。在另一實施方案中，每個液壓支撐致動器包括基本元件、可移動元件、可變?nèi)莘e室和彈性本體?；驹B接至軌道單元的底架，而可移動元件連接至所述軌道單元的承載裝置中的一個或多個(如基板支撐輥)。可變?nèi)莘e室由基本元件和可移動元件限定，其中可移動元件形成可變?nèi)莘e室的可移動壁，使得可變?nèi)莘e室的容積可通過相對于基本元件移動可移動元件而改變。在一個實施方案中，基本元件和可移動元件兩者形成所述容積室的相對的壁。
[0052]彈性本體設置于基本元件與可移動元件之間，從而當容積室為擴張狀態(tài)時，可移動元件離基本元件或其至少部分一定距離設置，使得彈性本體不與基本元件和可移動元件兩者接觸，且可移動元件由容積室中的流體彈性支撐。此外，彈性本體設置于基本元件與可移動元件之間，從而當容積室為壓縮狀態(tài)時，可移動元件接近基本元件設置，使得彈性本體與基本元件和可移動元件兩者接觸，且可移動元件由彈性元件彈性支撐。
[0053]已知的是，彈性支撐安裝于用于支撐環(huán)道的張緊裝置軌道單元的底架上的承載裝置(例如支撐輥等)。承載裝置通常各自或成組地由例如螺旋彈簧或加壓液壓缸或波紋管彈性支撐。這樣做是為了使軌道單元局部適應于在張緊裝置軌道之間輸送的管道的管道直徑的改變。管道直徑的這些改變可例如由連接兩個管道節(jié)段的徑向延伸的焊接點所導致。如果承載裝置不被彈性支撐，則軌道單元的夾緊壓力以及在軌道單元之間夾緊的管線的管線直徑變化可在該管線中導致局部壓力峰值，這可能損壞管線。
[0054]承載裝置的彈性支撐防止或降低這些峰值壓力。當張緊裝置設置有根據(jù)本發(fā)明的液壓支撐致動器時，軌道單元的環(huán)道的承載裝置不僅被彈性支撐，而且彈性支撐的性質(zhì)也可改變。更特別地，彈性支撐可由容積室中的流體提供，或者由制備彈性本體的彈性材料提供。
[0055]當可變?nèi)莘e室為擴張狀態(tài)時，容積室中的流體彈性支撐可移動構(gòu)件，因此彈性支撐連接至可移動構(gòu)件的承載裝置。通過從可變?nèi)莘e室中去除流體，可移動元件朝向基本元件移動。因此，設置于基本元件與可移動元件之間的彈性本體與基本元件和可移動元件兩者接觸。當可變?nèi)莘e室為這種壓縮狀態(tài)時，彈性本體在被基本元件支撐的同時支撐可移動元件。
[0056]在一個實施方案中，彈性元件設置于液壓支撐致動器的容積室的內(nèi)部。因此，彈性本體可直接與可移動元件和基本元件成一直線而設置，并允許緊湊的液壓支撐致動器。此夕卜，彈性本體因此被保護免于環(huán)境影響。
[0057]在一個實施方案中，液壓支撐致動器還包括流體貯存器，以用于將流體提供至容積室，并用于從容積室接收流體，所述流體貯存器經(jīng)由一個或多個通道連接至容積室。在一個實施方案中，單個軌道單元的多個或甚至全部的液壓支撐致動器連接至同一貯存器。
[0058]在一個實施方案中，軌道單元的液壓支撐致動器(更特別是液壓支撐致動器的容積室)經(jīng)由導管系統(tǒng)連接，使得所有容積室中的壓力是相同的。因此，由軌道單元提供的夾緊壓力在夾緊于軌道之間的管線上均勻分布。
[0059]在一個可選擇的實施方案中，可變?nèi)莘e室不相互連接或者可變?nèi)莘e室成組連接，并提供控制系統(tǒng)以控制單獨的可變?nèi)莘e室中的壓力或分別控制可變?nèi)莘e室的組的壓力。這種系統(tǒng)允許單獨控制和操縱液壓支撐致動器或液壓支撐致動器組。
[0060]在一個實施方案中，液壓支撐致動器的流體貯存器優(yōu)選經(jīng)由氣體/液壓流體界面連接至儲集器。在另一實施方案中，多個或甚至全部的液壓支撐致動器連接至儲集器。儲集器具有比可變?nèi)莘e室的體積明顯更大的體積。因此，與儲集器的連接允許至少基本上恒定的彈簧常數(shù)。而且，提供單獨的貯存器。液壓支撐致動器優(yōu)選成對連接至儲集器。因此，提供了例如八個或更多個儲集器用于單個軌道單元。此外，致動器對優(yōu)選以交錯方式設置，從而例如在八個液壓支撐致動器的一行中，第一個連接至第五個，第二個連接至第六個，第三個連接至第七個，且第四個連接至第八個。通過如此連接支撐致動器，管線上的局部突出部(如凸緣)不擠壓一對中的全部支撐致動器。這提高了軌道的穩(wěn)定性。應注意，可通過一組三個或一組四個而不是成對地連接支撐致動器而采用同一原理。
[0061]應注意，在一個優(yōu)選實施方案中，用于上軌道的液壓支撐致動器的儲集器安裝于上支撐框架上，且用于下軌道的液壓致動器的儲集器安裝于下支撐軌道上。因此，當下支撐框架和/或上支撐框架相對于彼此和/或相對于支撐表面移動時，儲集器與支撐致動器之間的距離不改變。因此，可提供簡單的導管系統(tǒng)，以用于連接支撐致動器與儲集器。
[0062]在另一實施方案中，液壓支撐致動器(更特別是這些液壓支撐致動器的可變?nèi)莘e室)連接至一個或多個外部氣彈簧。因此，液壓支撐致動器可為緊湊的，這有利于在軌道與軌道單元底架之間設置液壓支撐致動器。
[0063]在一個實施方案中，液壓支撐致動器適于調(diào)節(jié)擴張狀態(tài)時的容積室中的流體的量，從而相對于軌道單元的底架改變可移動元件的位置和/或調(diào)節(jié)容積室中的壓力。在這種實施方案中，可通過改變?nèi)莘e室中的壓力，從而能夠在可變?nèi)莘e室為擴張狀態(tài)的同時改變液壓支撐致動器的彈性性質(zhì)。因此，彈性支撐可更精確地與具體管線或情況的要求一致。
[0064]在一個實施方案中，液壓支撐致動器為液壓缸，所述液壓缸的缸形成基本元件，所述液壓缸的活塞形成液壓支撐致動器的可移動元件，且彈性元件為環(huán)形并圍繞活塞本體設置。
[0065]在一個可選擇的實施方案中，液壓支撐致動器為液壓缸，所述液壓缸的缸形成基本元件，所述液壓缸的活塞形成液壓支撐致動器的可移動元件，且彈性元件設置于缸的內(nèi)部。在另一實施方案中，本發(fā)明也提供了這種液壓致動器，其中彈性元件也設置于容積室的內(nèi)部。
[0066]在一個可選擇的實施方案中，液壓支撐致動器為波紋管或類似形狀的物體，其波紋管形成液壓支撐致動器的容積室，且彈性元件設置于波紋管的內(nèi)部。所述波紋管優(yōu)選與外部氣彈簧連接，以提供具有柔性的(優(yōu)選可調(diào)節(jié)的)彈簧常數(shù)的緊湊波紋管。
[0067]此外，本發(fā)明提供了一種管線安裝船舶，其包括如上公開的一個或多個海底管線安裝張緊裝置。在一個實施方案中，所述船舶具有s式鋪管干道(street)，其中軌道(優(yōu)選為鐵軌軌道)沿著中心管線輸送軸線在管線方向上延伸，且根據(jù)前述權(quán)利要求所述的三個或更多個張緊裝置沿著所述軌道串聯(lián)安裝。在另一實施方案中，所述三個或更多個張緊裝置中的至少一個被可移動地支撐，優(yōu)選被可移動地支撐于鐵軌軌道上，使得所述至少一個張緊裝置可沿著軌道在管線方向上移動。
[0068]此外，本發(fā)明提供了一種用于如上公開的海洋管線安裝張緊裝置中的軌道單元。
[0069]根據(jù)本發(fā)明的第一方面的海底管線安裝張緊裝置和根據(jù)本發(fā)明的第二方面的軌道單元的有利的實施方案公開于從屬權(quán)利要求和說明書中，其中基于多個示例性實施方案進一步說明和闡述本發(fā)明，其中一些示例性實施方案顯示在示意圖中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0070]在附圖中:
[0071]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的海底管線安裝張緊裝置的立體圖；
[0072]圖2顯示了圖1的海底管線安裝張緊裝置的前視圖；
[0073]圖3顯示了圖1的海底管線安裝張緊裝置的側(cè)視圖；
[0074]圖4顯示了圖1的海底管線安裝張緊裝置的立體圖，其中去除了一些元件；
[0075]圖5顯示了圖4的海底管線安裝張緊裝置的立體圖，其中去除了另外一些元件；
[0076]圖6顯示了圖1的海底管線安裝張緊裝置的部分的分解圖；
[0077]圖7顯示了在第一工作位置中的根據(jù)本發(fā)明的海底管線安裝張緊裝置的第二實施方案的橫截面的示意性前視圖；
[0078]圖8顯示了在第二工作位置中的圖7的海底管線安裝張緊裝置的示意性側(cè)視圖；
[0079]圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的管線安裝船舶的示意性俯視圖；
[0080]圖10顯示了在第一和第二工作位置中的根據(jù)本發(fā)明的液壓支撐致動器的第一實施方案的示意性橫截面圖；
[0081]圖11顯示了在第一和第二工作位置中的液壓支撐致動器的第二實施方案的示意性橫截面圖；且
[0082]圖12顯示了在第一和第二工作位置中的液壓支撐致動器的第三實施方案的示意性橫截面圖。

【具體實施方式】
[0083]根據(jù)如下描述，根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的另外的目的、實施方案和詳述將是顯而易見的，其中基于參照附圖的多個示例性實施方案進一步說明和闡述本發(fā)明。
[0084]圖1顯示了用于管線安裝船舶上的根據(jù)本發(fā)明的海底管線安裝張緊裝置I的立體圖。圖2和3分別顯示了同一管線安裝張緊裝置的前視圖和側(cè)視圖。圖4和5顯示了圖1的海底管線安裝張緊裝置的立體圖，其中去除一些元件以更好地顯示張緊裝置的核心元件。
[0085]海底管線安裝張緊裝置I包括下軌道單元2、上軌道單元3和張緊裝置框架4，所述張緊裝置框架4包括下支撐框架5和上支撐框架6。下軌道單元由下支撐框架5支撐，上軌道單元由上支撐框架6支撐。所述支撐框架支撐所述軌道單元，使得軌道單元平行于彼此延伸，并限定軌道單元之間的中心管線輸送軸線17。所述中心管線輸送軸線平行于所述軌道單元延伸，并在圖2中的前視圖中用十字17表示，在圖3中用線17表示。上支撐框架5可移動地接收于下支撐框架3中，使得軌道單元可在基本上垂直于中心管線輸送軸線17的方向上朝向彼此和遠離彼此移動。中心管線輸送軸線設置于兩個軌道之間，使得其與夾在兩個軌道單元之間的管線的中心軸線重合。
[0086]圖1所示的張緊裝置具有支撐件，所述支撐件適于可移動地支撐鐵軌軌道(railtrack) 19上的張緊裝置框架，僅顯示了所述鐵軌軌道19的一部分。在一個可選擇的實施方案中，張緊裝置支撐件為例如支腳，例如設置有用于將它們固定至支撐表面的裝置的支腳。支腳可例如設置有用于接收安裝螺栓的開口。或者，支腳可焊接至諸如甲板的支撐表面。
[0087]鐵軌軌道19在管線方向(即平行于張緊裝置的環(huán)道(endless tracks))上延伸。可通過沿著鐵軌軌道19移動張緊裝置，從而在管線方向上沿著裝配軸線移動張緊裝置I。為了沿著軌道移動張緊裝置，可使用驅(qū)動器來驅(qū)動輪子，或者例如可使用外部驅(qū)動器，如沿著軌道拉引或推動張緊裝置的絞盤或機動汽車(motorized car)。在所示的實施方案中，設置推拉裝置(未顯示)以用于沿著軌道移動張緊裝置。
[0088]當張緊裝置在軌道上位于其工作位置時，張緊裝置固定至支撐表面，或固定至設置于支撐表面上的軌道，或固定至船舶的另一部分(其上設置軌道)。因此，當張緊裝置支撐管線時，該管線的拉引載荷被引導至船舶，張緊裝置不被該管線沿著軌道拉引。在所示的實施方案中，張緊裝置設置有固定裝置50，所述固定裝置50包括待固定至鐵軌中的開口 51的V框架形式的基底部分和固定至張緊裝置的中間部分51。所述中間部分設置有一排開口，使得其可在不同的位置聯(lián)接至基底部分。因此，通過使用所述固定裝置，可將張緊裝置精確設置于軌道上。
[0089]圖6顯示了圖1的海底管線安裝張緊裝置的主要部件的分解圖。下支撐框架5和上支撐框架6—起形成張緊裝置I的張緊裝置框架4。此外，張緊裝置框架包括多個張緊裝置框架支撐件7，張緊裝置I經(jīng)由所述多個張緊裝置框架支撐件7而支撐于支撐表面8上。在所示的特定實施方案中，所示的實施方案中的張緊裝置框架支撐件7為接合軌道19 (更特別是包括設置于管線安裝船舶的甲板上的鐵軌19a和19b的鐵軌軌道)的輪子。因此，張緊裝置I被可移動地支撐于管線安裝船舶的甲板的形式的支撐表面上。
[0090]下軌道單元2和上軌道單元3各自包括環(huán)道11、12和底架13、14。環(huán)道11、12由安裝于各自的底架13、14上的承載裝置支撐。此外，軌道運動控制構(gòu)件15、16接近底架的端部而安裝于底架上，以用于實現(xiàn)軌道的受控運動。在所示的實施方案中，軌道運動控制構(gòu)件為電動機。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，其他類型的驅(qū)動器是可能的。
[0091]在所示的特定實施方案中，下支撐框架5為箱形，即當在前視圖中觀察時為在頂端具有另外的橫梁的U形。下支撐框架具有底部部分36和兩個聳立的側(cè)面部分20。這些聳立的側(cè)面部分20各自包括兩個豎直支柱21，所述兩個豎直支柱21形成下支撐框架5的拐角。橫梁22設置于每個側(cè)面部分的支柱之間，從而為側(cè)面部分提供結(jié)構(gòu)剛性。另外，橫梁設置于側(cè)面部分20的頂部拐角之間，以在側(cè)面部分的上端連接側(cè)面部分，從而也為框架提供額外的結(jié)構(gòu)剛性。
[0092]下軌道單元2由下支撐框架5的底部部分36支撐，使得環(huán)道11上面向中心管線輸送軸線17的部分沿著底部部分的內(nèi)部伸展，且環(huán)道11上背離中心管線輸送軸線17的部分沿著底部部分36的外部伸展。
[0093]在圖2中，其清楚顯示了下環(huán)道上背離中心管線輸送軸線的部分沿著框架的外部伸展，因此可被降低而接近支撐表面8。當張緊裝置待與接近支撐表面設置的裝配軸線結(jié)合使用時，這是尤其有利的。應注意，下支撐框架優(yōu)選在離支撐表面一些距離處支撐下軌道，使得其可被降低以有利于例如管線的凸緣部分通過張緊裝置。
[0094]圖2也顯示了在所示的特定實施方案中，鋼板設置于下支撐框架的底部，所述鋼板覆蓋輸送軌道的面向支撐表面的部分。
[0095]在所示的實施方案中，上支撐框架6在上軌道單元3的上方延伸。上支撐框架6在其拐角處設置有支柱23，所述支柱23支撐覆蓋上軌道單元的環(huán)道12的上部部分的覆蓋板。上支撐框架6與上軌道單元底架14 一體化。上支撐框架6比下支撐框架5更緊湊，使得上支撐框架6可設置于下支撐框架內(nèi)，即設置于下支撐框架5的聳立的側(cè)面部分20之間。在所示的實施方案中，下支撐框架5的支柱21因此可用作引導件，以用于相對于下支撐框架引導上支撐框架6。中心管線輸送軸線17延伸至上支撐框架的外部，這清楚顯示于圖2中。在所示的實施方案中，上支撐框架6和中心管線輸送軸線17兩者設置于下支撐框架的聳立的側(cè)面部分之間。
[0096]上軌道單元6由上支撐框架6的底部部分37 (即在支柱23的下端)支撐，使得環(huán)道上面向中心管線輸送軸線17的部分(即使用時與管線接觸的環(huán)道的部分)沿著上支撐框架的底部部分的外部伸展。上支撐框架6和軌道單元3的所述構(gòu)造允許上軌道單元3移動接近由下支撐框架5支撐的下軌道單元2，這進而能夠使用根據(jù)本發(fā)明的張緊裝置夾緊具有小橫截面的管線。
[0097]在所示的實施方案中，底部部分(即連接聳立的側(cè)面部分的下端和/或各自的框架的支柱的橫向部分)分別與下軌道單元和上軌道單元的軌道單元底架一體化。這些一體化的橫向部分延伸通過軌道單元的環(huán)形環(huán)道。因此，下支撐框架和上支撐框架的軌道單元底架提供了具有結(jié)構(gòu)剛性的支撐框架，并同時實現(xiàn)緊湊的支撐框架，并因此實現(xiàn)緊湊的張緊裝置。
[0098]此外，支撐框架5、6支撐上軌道單元2、3的中間部分，使得軌道單元的相對兩端在張緊裝置框架4的相對兩側(cè)上延伸至張緊裝置框架4的外部，這清楚顯示于圖4和圖5。在所示的實施方案中，用于實現(xiàn)環(huán)道11、12的受控運動的軌道運動控制構(gòu)件15、16安裝于軌道單元的底架的端部部分上。該構(gòu)造提供了緊湊的張緊裝置，并同時保持易于接近運動控制構(gòu)件，例如出于維護的目的。
[0099]應注意，裝配軸線由組裝裝置和船舶的布局限定，所述組裝裝置用于以管線串方式組合管線節(jié)段。特別地，相比于甲板上方的情況，當張緊裝置在甲板下方，更特別地在下支撐甲板與上甲板之間使用時，可用的空間受限，且裝配軸線通常接近于支撐表面設置。根據(jù)本發(fā)明的海底管線安裝張緊裝置的框架的構(gòu)造允許張緊裝置的緊湊設計，并允許夾緊接近于支撐表面(張緊裝置由所述支撐表面支撐)設置的管線。根據(jù)本發(fā)明的張緊裝置因此尤其適于在甲板下方的位置使用。此外，張緊裝置框架的緊湊設計，尤其是當軌道單元彼此相鄰設置時，允許張緊裝置在具有低天花板的情況(即上甲板接近于下支撐甲板設置)下使用。
[0100]如所述，圖6顯示了圖1的張緊裝置I的分解圖，以進一步闡明張緊裝置的構(gòu)造。分解圖顯示了張緊裝置框架支撐件7、支撐下支撐軌道2的下支撐框架5，和支撐上支撐軌道3的上支撐框架6。此外，分解圖顯示了下支撐框架致動器9和上支撐框架致動器10。
[0101]下支撐框架致動器9各自設置于框架支撐件7與下支撐框架5之間。下支撐框架致動器適于在基本上垂直于中心管線輸送軸線的方向上相對于管線安裝船舶的支撐表面8移動下支撐框架5，并因此移動接收于下支撐框架中的上支撐框架6。
[0102]在所示的特定實施方案中，下支撐框架致動器為電動主軸。在一個可選擇的實施方案中，可使用其他類型的致動器，例如液壓缸或電動齒輪(electrically driven cogwheels)。
[0103]上支撐框架致動器10設置于下支撐框架5與上支撐框架6之間，并適于在基本上垂直于中心管線輸送軸線的方向上相對于下支撐框架5移動上支撐框架。
[0104]此外，下支撐框架5設置有引導軌道，所述引導軌道用于在基本上垂直于中心管線輸送軸線的方向上引導上支撐框架6。在特定實施方案中，引導軌道由支柱21的外表面提供，并且是設置有接合這些表面的導輪(未顯示)的上支撐框架。因此，下支撐框架5的在垂直于中心管線輸送軸線的方向上延伸的四個支柱21各自由設置于上支撐框架6的拐角上的導輪可滑動地接合。
[0105]因此，上支撐框架6由下支撐框架引導，并通過上支撐框架致動器連接至下支撐框架。因此，不需要另外的用于支撐下支撐框架和上支撐框架的封閉框架來使軌道單元提供夾緊力，這允許緊湊的張緊裝置。
[0106]應注意，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，替代的引導系統(tǒng)也是可能的。例如，上支撐框架也可由上支撐框架致動器在豎直方向上引導，特別是當上支撐框架致動器為液壓缸時，如圖中所示。
[0107]在所示的實施方案中，上支撐框架致動器10為擠壓致動器，即適于通過朝向下支撐框架拉引上支撐框架，從而提供用于夾緊處于上軌道單元3與下軌道單元3之間的管狀元件的夾緊力。因此，不必提供單獨的一組用于在豎直方向上移動致動器的定位致動器和用于夾緊管狀元件的擠壓致動器，這允許簡化的張緊裝置。
[0108]應了解，管線與軌道之間所需的“擠壓壓力”是非常顯著的，因為所得摩擦力可能需要為數(shù)十噸，或甚至遠超一百噸。對張緊裝置的極大的管線重量支撐能力的需要，例如源自對開發(fā)深海中的油氣田的需要，其中水深(因此由張緊裝置或多個串聯(lián)的張緊裝置支撐的下水的管線的長度)可能超過500米，或甚至超過1000米。
[0109]此外，在所示的實施方案中，上支撐框架致動器10的一端安裝于上支撐框架6的聳立的部分的上端，上支撐框架致動器10的相對的一端在聳立的側(cè)面部分20的下端，即接近下支撐框架5的底部部分。通過提供具有相對于軌道單元3向上延伸的框架部分的上支撐框架6，并將致動器安裝至上支撐框架6的上端，可使用顯著長度的致動器10。因此，即使張緊裝置I具有緊湊構(gòu)造，上支撐框架6和軌道單元3也可在大的范圍內(nèi)移動。此外，上支撐框架在上軌道單元上方的延伸部可用于安裝一個或多個用于液壓致動器的液壓流體18的貯存器，從而實現(xiàn)緊湊的張緊裝置構(gòu)造，參見圖3。
[0110]圖7和圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的海底管線安裝張緊裝置101的第二實施方案的橫截面圖，其中張緊裝置具有類似于圖1-6中所示的張緊裝置的構(gòu)造。張緊裝置101顯示為其上支撐框架106在兩個不同的工作位置。
[0111]根據(jù)本發(fā)明的張緊裝置的上支撐框架(因而還有上支撐軌道)可在上部位置(例如示于圖7中)與降低的位置(例如示于圖8中)之間相對于下支撐軌道移動。
[0112]下支撐軌道也可在降低的位置與升高的位置之間移動。應注意，下支撐框架105在圖7和圖8中僅顯示為在其降低的支撐位置。如上所述，可使用下支撐框架致動器改變根據(jù)本發(fā)明的下支撐框架的位置。圖7和圖8中所示的實施方案設置有在豎直方向上延伸的電動主軸的形式的下支撐框架致動器109。
[0113]在圖7所示的位置中，上支撐框架致動器110最大延伸，且上支撐框架106在其相對于下支撐框架105最大升高的位置處。因此，下環(huán)道11與上環(huán)道112之間的間隙為最大值。軌道單元102、103的該位置適用于使高度大于管線直徑的物體(如管道節(jié)段之間安裝的配件)在環(huán)道111、112之間通過，并因此通過張緊裝置。此外，軌道單元的極限位置可用于方便軌道單元的維護。
[0114]在圖8所示的位置中，上支撐框架致動器110完全縮回，且上支撐框架106在其相對于下支撐框架105降低的位置處。在所示的實施方案中，當上支撐框架105在其降低的位置時，軌道單元102、103的環(huán)道111、112彼此相鄰設置。由于環(huán)道具有V形，因此當在橫截面中觀察時，當上支撐框架在所示的降低位置中時，具有小橫截面的纜線或管線可由張緊裝置輸送。應注意，環(huán)道設置有可被移動(即垂直于輸送方向的被滑動)的墊，和/或可由其他墊替換的墊，以提高軌道相對于特定直徑或材料的管狀元件的抓握。
[0115]除了圖7和圖8所示的這兩個基本位置之外，根據(jù)本發(fā)明的張緊裝置的上支撐框架可設置于許多中間工作位置，以用于夾緊具有不同直徑的管線或其他管形本體。
[0116]應注意，通過相對于下支撐框架移動上支撐框架，上軌道單元相對于下軌道單元移動，使得兩個環(huán)道之間的開口適于配合特定直徑的管線。
[0117]通過相對于支撐表面移動下支撐框架，從而移動由下支撐框架支撐的下軌道單元和由上支撐框架支撐的上軌道單元兩者。
[0118]因此，通過相對于支撐表面并在基本上垂直于中心管線輸送軸線的方向上移動下支撐框架，軌道單元可設置為使由輸送軌道相對于彼此的位置所限定的中心管線輸送軸線與裝配軸線成一直線。
[0119]應注意，在圖7和圖8所示的實施方案中，上支撐框架106為具有底部部分、兩個聳立的側(cè)面部分和頂部部分的箱形。該構(gòu)造類似于下支撐框架的構(gòu)造，兩者均包括在框架拐角處具有支柱的側(cè)面部分。此外，上支撐框架103比下支撐框架104更緊湊，使得上支撐框架103可設置于下支撐框架內(nèi)，即設置于下支撐框架的聳立的側(cè)面部分之間。在所示的實施方案中，下支撐框架的支柱因此可用作引導件，以用于相對于下支撐框架引導上支撐框架。
[0120]中心管線輸送軸線117延伸至上支撐框架的外部，這清楚顯示于圖7中。在所示的實施方案中，上支撐框架106和中心管線輸送軸線117兩者均設置于下支撐框架的聳立的側(cè)面部分之間。
[0121]上軌道單元103由上支撐框架106的底部部分137支撐，使得面向中心管線輸送軸線117的環(huán)道112的一部分(即使用時環(huán)道的與管線接觸的部分)沿著上支撐框架的底部部分的外部伸展。
[0122]在一個實施方案中，軌道單元的環(huán)道被彈性支撐，例如通過在承載裝置與軌道單元底架之間設置彈簧元件而被彈性支撐。在另一實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的張緊裝置的軌道單元還包括多個液壓支撐致動器，所述液壓支撐致動器各自彈性支撐一個或多個承載裝置。在圖1所示的特定實施方案中，液壓支撐致動器設置于環(huán)道的V形凹進的相對側(cè)上。液壓支撐致動器在圖4中部分可見。這種液壓支撐致動器24的橫截面示意圖在圖12中顯示為在第一和第二工作位置，更特別地在部分延伸位置和縮回位置。
[0123]液壓支撐致動器24包括基本元件25、可移動元件26、可變?nèi)莘e室27和彈性本體28。
[0124]基本元件25連接至軌道單元的底架，而可移動元件26連接至所述軌道單元的承載裝置中的一個或多個，例如安裝于基板上的輥子對。
[0125]可變?nèi)莘e室27由基本元件25和可移動元件26限定?？梢苿釉?6形成可變?nèi)莘e室27的可移動壁29，基本元件25形成可變?nèi)莘e室的相對的壁。因此，可通過相對于基本元件25移動可移動元件26而改變可變?nèi)莘e室27的體積。
[0126]彈性本體28設置于基本元件25與可移動元件26之間。當可變?nèi)莘e室27為擴張狀態(tài)時(圖12所示的左致動器24),可移動元件26位于離基本元件25或至少基本元件25的一部分的某一距離處，且可移動元件由容積室中的流體彈性支撐。應注意，在圖中，液壓缸僅部分擴張。在實踐中，當支撐環(huán)道時，液壓支撐致動器優(yōu)選完全擴張。
[0127]彈性本體28設置于基本元件25與可移動元件26之間，從而當容積室為壓縮狀態(tài)時(圖12所示的右致動器27’)，可移動元件26’設置為接近基本元件25’，使得彈性本體28’與基本元件和可移動元件兩者接觸。在此位置中，可移動元件26’由彈性元件彈性支撐。
[0128]當可變?nèi)莘e室27為擴張狀態(tài)時(即填充了液壓流體)，容積室中的液壓流體彈性支撐可移動元件26，因此彈性支撐連接至可移動元件26的承載裝置。通過從可變?nèi)莘e室27中去除液壓流體，可移動元件26朝向基本元件25移動。因此，設置于基本元件25與可移動元件26之間的彈性本體28與基本元件和可移動元件兩者接觸。當可變?nèi)莘e室27’為所述壓縮狀態(tài)時，彈性本體28’支撐可移動元件26’，同時彈性本體本身由基本元件25’支撐。
[0129]因此，通過將液壓流體泵送至容積室或泵送出容積室，液壓支撐致動器可在兩個工作位置之間切換，并可改變彈性支撐的性質(zhì)。雙作用液壓支撐致動器可用作液壓型支撐致動器和彈性本體型支撐致動器。
[0130]設置液壓流體貯存器(未顯示)，以用于將流體提供至容積室和從容積室接收流體，因此使液壓支撐致動器在兩個支撐類型(即使用容積室中的液壓流體彈性支撐和使用彈性元件彈性支撐)之間切換。流體貯存器經(jīng)由一個或多個通道連接至容積室。在一個實施方案中，單個軌道單元的多個液壓支撐致動器或甚至全部的液壓支撐致動器連接至同一貯存器。在另一實施方案中，液壓支撐致動器也連接至儲集器，以提供給致動器基本上恒定的彈簧常數(shù)。
[0131]在圖11和圖12所示的實施方案中，致動器為液壓缸，所述液壓缸的缸(更特別是缸的底部部分)形成基本元件25，所述液壓缸的活塞形成可移動元件26。應注意，液壓致動器也可安裝為其可移動元件26安裝至軌道單元的底架，其基本元件25安裝至一個或多個承載裝置。
[0132]應注意，在如圖10-12中公開的液壓支撐致動器的情況中，當液壓致動器從一個工作位置切換至另一工作位置時，可移動元件與基本元件之間的距離改變。因此，環(huán)道相對于底架的位置改變。因此，液壓支撐致動器優(yōu)選與根據(jù)本發(fā)明的海底管線安裝組合使用，這允許調(diào)節(jié)軌道單元相對于彼此的位置以及軌道單元相對于支撐表面(即相對于裝配軸線)的位置。因此，環(huán)道位置的任何改變可通過調(diào)節(jié)軌道單元的位置而得到補償。
[0133]應注意，待由鋪管船舶下水的管線可顯著不同，即關(guān)于管線性質(zhì)(剛性管線或柔性管線、經(jīng)涂布的或未經(jīng)涂布的管線、卷繞的或未卷繞的管線等)不同。因此，需要張緊裝置能夠處理廣泛范圍的不同的管線(可能裝配有具有比管線本身更大的橫截面的配件)。改變液壓支撐致動器的彈性性質(zhì)的能力使得根據(jù)本發(fā)明的張緊裝置能夠處理具有不同性質(zhì)的廣泛范圍的管線。
[0134]在圖12所示的實施方案中，彈性元件26設置于液壓支撐致動器24的容積室的內(nèi)部。因此，彈性本體可直接與可移動元件和基本元件成一直線而設置，并允許緊湊的液壓支撐致動器。此外，彈性本體因此被保護免于環(huán)境影響。
[0135]在圖11所示的一個可選擇的實施方案中，液壓缸形式的液壓支撐致動器224設置有環(huán)形彈性元件228。彈性元件228圍繞活塞本體(即可移動元件226)設置在容積室227的外部。
[0136]在圖10所示的一個可選擇的實施方案中，液壓支撐致動器44包括波紋管。波紋管45形成液壓支撐致動器44的容積室47，并設置有可移動元件46和基本元件45，可移動元件46和基本元件45兩者均以金屬板形元件的形式提供。彈性元件48設置于波紋管45內(nèi)部。在所示的實施方案中，彈性元件48在兩個部分(在基本元件45上的一部分48a和在可移動元件46上的一部分48b)中設置。
[0137]應注意，取決于用于形成彈性元件的材料以及設置彈性元件的位置(例如容積室的內(nèi)部或外部、容積室的形式等)，根據(jù)本發(fā)明的彈性元件可以以許多形式和形狀提供。
[0138]選擇彈性本體的尺寸和彈性性質(zhì)，使得彈性元件不是在可移動元件移動至極限位置時作為防止對液壓支撐致動器的損壞的止動器，而是將彈性元件尺寸做成使得彈性元件在主動工作位置支撐的同時(即在軌道單元抓握管線或其他管狀本體的同時)能夠彈性支撐可移動元件。
[0139]彈性元件由彈性材料(如I3U或橡膠)制得。
[0140]例如為厚度為50至70mm的PU墊。在一個可選擇的實施方案中，彈性元件可為彈簧元件。
[0141]液壓支撐致動器優(yōu)選連接至外部氣彈簧，以提供給緊湊的液壓支撐致動器柔性的優(yōu)選可調(diào)節(jié)的彈簧常數(shù)。
[0142]在一個實施方案中，軌道單元的液壓支撐致動器(更特別是液壓支撐致動器的容積室)經(jīng)由導管系統(tǒng)連接，使得所有容積室中的壓力是相同的。因此，由軌道單元提供的夾緊壓力在夾緊于軌道之間的管線上均勻分布。
[0143]在一個可選擇的實施方案中，可變?nèi)莘e室不相互連接或者可變?nèi)莘e室成組連接，并且控制系統(tǒng)設置為控制獨立的可變?nèi)莘e室中的壓力，或分別控制可變?nèi)莘e室組的壓力。這種系統(tǒng)允許單獨控制和操縱液壓支撐致動器或液壓支撐致動器組。
[0144]在一個實施方案中，液壓支撐致動器的流體貯存器優(yōu)選經(jīng)由氣體/液壓流體界面連接至儲集器。在另一實施方案中，多個液壓支撐致動器優(yōu)選成組地以交錯的方式連接至儲集器。儲集器具有比可變?nèi)莘e室的體積顯著更大的體積。因此，與儲集器的連接允許至少基本上恒定的彈簧常數(shù)。而且，提供單獨的貯存器。
[0145]在這種實施方案中，可通過改變儲集器中的壓力，從而能夠在可變?nèi)莘e室為擴張狀態(tài)的同時改變液壓支撐致動器的彈性性質(zhì)。因此，彈性支撐可更精確地與具體管線或情況的要求一致。
[0146]在另一實施方案中，液壓支撐致動器成對連接至儲集器。因此，例如提供八個或更多個儲集器用于單個軌道單元。此外，致動器對優(yōu)選以交錯方式設置，從而例如在八個液壓支撐致動器的一行中，第一個連接至第五個，第二個連接至第六個，第三個連接至第七個，且第四個連接至第八個。通過如此連接支撐致動器，管線上的局部突出部(如凸緣)不擠壓一對中的全部支撐致動器。這提高了軌道的穩(wěn)定性。應注意，可通過一組三個或一組四個而不是成對地連接支撐致動器而應用同一原理。
[0147]在另一實施方案中，液壓支撐致動器(更特別是這些液壓支撐致動器的可變?nèi)莘e室)連接至一個或多個一個或多個外部氣彈簧。因此，液壓支撐致動器可為緊湊的，這有利于在軌道與軌道單元底架之間提供液壓支撐致動器。
[0148]在一個實施方案中，液壓支撐致動器適于調(diào)節(jié)擴張狀態(tài)時的容積室中的流體的量，從而相對于軌道單元的底架改變可移動元件的位置和/或調(diào)節(jié)容積室中的壓力。
[0149]此外，本發(fā)明提供了一種用于在海底鋪設管道的船舶，特別地提供了一種如下類型的船舶，其中在鋪設過程中在船上裝配長的管線。圖9顯示了這種管線安裝船舶29的示意性俯視圖。
[0150]所示的船舶配備成用于使用S式鋪管方法鋪設水下管線。S式鋪管方法表示從船舶的甲板至海底的管道取向為“S”的形狀，即S式鋪管。在S式鋪管的情況中，管道串(pipestring)以所謂的“干道(street)”的形式安裝于船舶上。干道30在鋪管船舶29的縱向方向上延伸。管道31在干道30中組裝，并沿著裝配軸線在朝向安裝于船舶后部的托管架32的管線方向上引導。在一個替代形式中，已組裝的管線從船舶在管線方向上通過干道由卷軸供給。
[0151]多個張緊裝置33沿著軌道34提供，并設置于托管架32與主要接合臺35之間的裝配軸線上，以用于在將新管線節(jié)段添加至管線的同時保持管線31的端部。張緊裝置33設置于主要接合臺35的上游，以用于通過抓握新添加的管線節(jié)段而放出管線。
[0152]張緊裝置33抓握管線31，并在張力下控制管線的放出。優(yōu)選地，張緊裝置為模塊化的，且線性管線鋪設系統(tǒng)設置有串聯(lián)的多個線性張緊裝置。
[0153]多個接合臺可在張緊裝置的上游和/或在張緊裝置之間沿著裝配軸線設置，以用于在管線端部保持在張緊裝置中的同時并行焊接管線的多個接頭。
[0154]在圖1所不的一個優(yōu)選實施方案中，上支撐框架6包括兩個軛60,所述兩個軛60橋接軌道單元，且在它們的相對兩端處連接至擠壓缸。此外，在所示的實施方案中，所述軛不是安裝于擠壓缸的底端，而是剛好安裝于缸的底端之下。因此，張緊裝置框架的高度降低，即使張緊裝置在其緊湊構(gòu)造時，張緊裝置也不延伸至擠壓缸的上方。
[0155]優(yōu)選地，張緊裝置中的至少一個被可移動地支撐，使得其可沿著裝配軌道移動。
【權(quán)利要求】
1.用于在管線安裝船舶上使用的海底管線安裝張緊裝置，海底管線安裝張緊裝置包括: -至少一個下軌道單元和至少一個上軌道單元，每個軌道單元包括環(huán)道、底架、用于支撐所述環(huán)道的安裝于所述底架上的承載裝置，例如支撐輥等，和用于實現(xiàn)所述軌道的受控運動的一個或多個軌道運動控制構(gòu)件， -張緊裝置框架，其包括: =多個張緊裝置框架支撐件，其適于在管線安裝船舶的支撐表面上支撐所述張緊裝置框架， =支撐所述至少一個下軌道單元的下支撐框架和支撐所述至少一個上軌道單元的上支撐框架，所述下支撐框架和所述上支撐框架支撐所述軌道單元，使得所述軌道單元平行于彼此延伸，并在所述軌道單元之間限定中心管線輸送軸線， =一組下支撐框架致動器，其各自設置于所述張緊裝置框架支撐件中的一個或多個且優(yōu)選四個或更多個與所述下支撐框架之間，并適于在基本上垂直于所述中心管線輸送軸線的方向上相對于管線安裝船舶的支撐表面移動所述下支撐框架，和 =一組上支撐框架致動器，其設置于所述下支撐框架與所述上支撐框架之間，并適于在基本上垂直于所述中心管線輸送軸線的方向上相對于所述下支撐框架移動所述上支撐框架。
2.在根據(jù)權(quán)利要求1所述的張緊裝置，其中所述的一組上支撐框架致動器為擠壓致動器，即適于通過朝向所述下支撐框架拉引所述上支撐框架而提供用于夾緊在所述至少一個上軌道單元與所述至少一個下軌道單元之間的管狀元件的夾緊力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的張緊裝置，其中所述下支撐框架設置有引導軌道，所述引導軌道用于在基本上垂直于所述中心管線輸送軸線的方向上引導所述上支撐框架。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中當在中心管線軸線的方向上觀察時，所述下支撐框架為具有至少底部部分和兩個聳立的側(cè)面部分的U形或箱形，且所述中心管線輸送軸線在所述下支撐框架的兩個聳立的側(cè)面部分之間延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的張緊裝置，其中所述下軌道單元由所述下支撐框架的底部部分支撐，使得所述環(huán)道的面向所述中心管線輸送軸線的一部分沿著所述底部部分的內(nèi)部伸展，且所述環(huán)道的背離所述中心管線輸送軸線的一部分沿著所述下支撐框架的底部部分的外部伸展。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述下支撐框架包括與所述下軌道單元底架一體化的底部部分，所述一體化的底部部分延伸通過所述下軌道單元的環(huán)形環(huán)道，并優(yōu)選在根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的兩個聳立的側(cè)面部分之間延伸。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中當在中心管線軸線的方向上觀察時，所述上支撐框架為具有至少底部部分和兩個聳立的側(cè)面部分的U形或箱形，且所述中心管線輸送軸線在所述上支撐框架的外部延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的張緊裝置，其中所述上軌道單元由所述上支撐框架的底部部分支撐，使得所述環(huán)道的面向所述中心管線輸送軸線的一部分沿著底部部分的外部伸展。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述上支撐框架包括與所述上軌道單元底架一體化的底部部分，所述一體化的底部部分延伸通過所述下軌道單元的環(huán)形環(huán)道，并優(yōu)選在根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的兩個聳立的側(cè)面部分之間延伸。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述上支撐框架延伸至所述上軌道單元的上方，例如當在中心管線軸線的方向上觀察時，所述上支撐框架為具有至少底部部分和兩個聳立的側(cè)面部分的U形或箱形，且其中所述上支撐框架致動器的一端安裝于所述上支撐框架的上端，例如所述聳立的側(cè)面部分的上端，所述上支撐框架致動器的相對的一端安裝于所述下支撐框架，優(yōu)選安裝于所述下支撐框架的聳立的側(cè)面部分的下端。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述上支撐框架能夠在第一位置與第二位置之間移動，并且當所述上支撐框架在第一位置時，所述上支撐框架基本上設置于所述下支撐框架內(nèi)，優(yōu)選由所述下支撐框架圍繞。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述上支撐框架支撐所述上軌道單元的中間部分，使得所述上軌道單元的相對兩端在所述上支撐框架的相對側(cè)上延伸至所述上支撐框架的外部，所述上軌道單元優(yōu)選設置有用于實現(xiàn)軌道的受控運動的軌道運動控制構(gòu)件。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述下支撐框架支撐所述下軌道單元的中間部分，使得所述下軌道單元的相對兩端在所述下支撐框架的相對側(cè)上延伸至所述下支撐框架的外部，所述下軌道單元優(yōu)選設置有用于實現(xiàn)軌道的受控運動的軌道運動控制構(gòu)件。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述張緊裝置框架支撐件適配成在軌道上，例如在鐵軌軌道上，可移動地支撐所述張緊裝置框架。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述下支撐框架致動器為液壓致動器，且具有用于所述下支撐框架致動器的液壓流體的一個或多個缸設置于所述下支撐框架上。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述上支撐框架致動器為液壓致動器，且具有用于所述上支撐框架致動器的液壓流體的一個或多個缸設置于所述上支撐框架上。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述軌道單元還包括多個液壓支撐致動器，所述液壓支撐致動器各自彈性支撐一個或多個承載裝置，每個液壓支撐致動器包括: -基本元件，所述基本元件連接至軌道單元的底架， -可移動元件，所述可移動元件連接至所述軌道單元的承載裝置中的一個或多個， -可變?nèi)莘e室，所述可變體積室由所述基本元件和所述可移動元件限定，其中所述可移動元件形成所述可變?nèi)莘e室的可移動壁，使得所述可變?nèi)莘e室的容積能夠通過相對于所述基本元件移動所述可移動元件而改變， -本體，該彈性本體設置于所述基本元件與所述可移動元件之間，從而 當所述容積室為擴張狀態(tài)時，所述可移動元件離所述基本元件一定距離設置，使得所述彈性本體不與所述基本元件和所述可移動元件兩者接觸，且所述可移動元件由所述容積室中的流體彈性支撐，且 當所述容積室為壓縮狀態(tài)時，所述可移動元件接近所述基本元件設置，使得所述彈性本體與所述基本元件和所述可移動元件兩者接觸，且所述可移動元件由所述彈性元件彈性支撐。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的張緊裝置，其中所述彈性元件設置于所述液壓支撐致動器的容積室的內(nèi)部。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的張緊裝置，其中所述液壓支撐致動器還包括流體貯存器，以用于將流體提供至所述容積室，并用于從所述容積室接收流體，所述流體貯存器經(jīng)由一個或多個通道連接至所述容積室。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的張緊裝置，其中所述流體貯存器優(yōu)選經(jīng)由氣體/液壓流體界面而連接至儲集器。
21.根據(jù)權(quán)利要求17-20中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述液壓支撐致動器適于調(diào)節(jié)擴張狀態(tài)中的容積室中的流體的量，從而相對于所述軌道單元的底架改變所述可移動元件的位置和/或調(diào)節(jié)所述容積室中的壓力。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-21中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述液壓支撐致動器為液壓缸，所述液壓缸的缸形成所述基本元件，所述液壓缸的活塞形成所述液壓支撐致動器的可移動元件，且所述彈性元件為環(huán)形，并圍繞活塞本體設置。
23.根據(jù)權(quán)利要求17-21中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述液壓支撐致動器為液壓缸，所述液壓缸的缸形成所述基本元件，所述液壓缸的活塞形成所述液壓支撐致動器的可移動元件，且所述彈性元件設置于所述缸的內(nèi)部。
24.根據(jù)權(quán)利要求17-21中的一項或多項所述的張緊裝置，其中所述液壓支撐致動器為波紋管，所述波紋管形成所述液壓支撐致動器的容積室，且彈性元件設置于所述波紋管的內(nèi)部。
25.管線安裝船舶，其包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的一個或多個海底管線安裝張緊裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的管線安裝船舶，其中所述船舶具有s式鋪管干道，其中軌道，優(yōu)選鐵軌軌道沿著中心管線輸送軸線在管線方向上延伸，且根據(jù)前述權(quán)利要求所述的三個或更多個張緊裝置沿著所述軌道串聯(lián)安裝。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的管線安裝船舶，其中所述三個或更多個張緊裝置中的至少一個被可移動地支撐，優(yōu)選被可移動地支撐于鐵軌軌道上，使得所述至少一個張緊裝置能夠沿著軌道在管線方向上移動。
28.軌道單元，其用于根據(jù)權(quán)利要求1-24中的一項或多項所述的海底管線安裝張緊裝置中。
29.鋪設管線的方法，其采用了根據(jù)權(quán)利要求1-25中的一項或多項所述的海底管線安裝張緊裝置。
【文檔編號】F16L1/23GK104428570SQ201380036035
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月6日
【發(fā)明者】J·羅登伯格, R·L·W·諾文斯 申請人:伊特里克公司