[发明专利]用于细长物件的支撑设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制并且悬置细长物件的装置和方法，如在所附权利要求的前序部分中所具体说明的。本发明在从在海洋中的船只放置如刚性管、柔性管、立管、流体管线、输油管、脐带缆(umbilical)、纤维绳或线缆的这类细长物件方面具有特殊用途。

背景技术

在铺设操作期间，例如，由产品增加的重量以及在材料张力方面的相应的增加引起在增加的水深度处安装流体管线所带来的新挑战。这将影响毁坏产品的风险、影响在操作期间安全处理并且也影响产品的成本和管铺设操作的成本。具体地，增加的水深使总体升级现有操作参数和设备成为必要。由于更高的稳定性要求，实例是围绕流体管线增加挤压力、增加张紧器(tensioner)的数量、更高的竖直铺设系统(VLS)塔和更宽的船。

用于在海床上铺设柔性管、线缆等的方法和设备是众所周知的。例如，WO 03/004915(Stockstill)和US 5 346 333(Maloberti等人)两者均描述了常规的VLS。在传统的VLS中，为了控制铺设过程，柔性管通过张紧器保持，该张紧器经常是一系列的并且具有同步动作。然而，这类常规的VLS使从深水流体管线处理高负载成为必要，该深水流体管线涉及需要大量的张紧器，该大量张紧器使总系统尤其大、笨重并且需要高成本与高要求的持续维护。

该领域的技术状态也包括WO 2012/044179 Al(Haugen等人)，其描述了通过使用可旋转的圆柱形主体将细长物件从漂流船供给进入水体的装置。元件的环链(endless chain，循环链)围绕圆柱形主体缠绕很多次，并且元件配置为用于支撑细长物件。缠绕圈数必须根据比如负载、可获得的空间、成本等需求调整。在典型铺设操作中，圈数多于2，优选地，在2至5圈之间，例如3.75圈。这个解决方案通过利用众所周知的绞盘效应减轻来自细长物件的大部分负载而显著地减少了需要张紧器的量。但是，它遇到的缺点是：专用引导器件位于在用于在缠绕期间沿径向方向引导主要平行安置的细长物件的圆柱形主体下方。对于VLS，这个额外的安置使系统稍微复杂、需要维护并且成本高。

此外，以上提及的公开内容均未公开用于处理流体管线/细长物件的端部终端支撑件(ETS)的解决方案，该解决方案能够使得顺利铺设操作而无需人工干涉。

本申请人已经设计和具体化了本发明以克服现有技术的缺点并且以获得进一步的优点。

本发明使用了众所周知的绞盘效应，当柔性线围绕圆柱体(系船柱、绞机或绞盘)缠绕时，该绞盘效应涉及用于抵消负载力所需的保持力。因为摩擦力和张力的相互作用，在围绕绞盘缠绕的线上的张力在绞盘的任一侧上可以不同。施加在一侧的小保持力能够在另一侧带动更大的负载力。这是绞盘型装置操作的原理。

保持力与负载力相关的公式在大部分情况下能够近似计算为：

T₁＝T₀e^μφ

在此，T₁和T₀分别代表出去的张力和进入的张力，μ是在比如卷筒表面和柔性管的接触实体之间的摩擦系数，并且φ是以弧度测量的接触角度或绳的所有转动扫过的总角度。即，如果柔性管或绳围绕卷筒执行3.75圈，则φ是3.75·2π＝7.5π。针对在本文中公开的特殊应用，μ的典型值处于从0.1至0.3的范围中。因此，围绕卷筒缠绕3.75圈的柔性管在张力或负载力方面经受增加近似大约10至1200倍的进入的张力或保持力。

发明内容

在主权利要求中阐述并特征化了本发明，同时从属权利要求描述了本发明的其他特性。

因此，提供了用于在漂流船和位于在船只以下的水体之间传输细长物件的绞盘卷筒，其中，绞盘卷筒包括用于围绕主体的轴向轴线缠绕细长物件的可旋转圆柱形主体，所述主体包括用于间接支撑细长物件的至少一部分的圆柱形接触表面。绞盘卷筒进一步包括环链，该环链在相对于主体的轴向轴线的螺旋方向上至少部分地围绕圆柱形主体缠绕，缠绕的链作为在圆柱形接触表面和预期的细长物件之间的中间层；以及链转移引导件，该链转移引导件横跨圆柱形主体的轴向长度而延伸，该圆柱形主体用于在圆柱形主体的第一轴向端部区域中的链离开区域与第二轴向端部区域的链进入区域之间引导环链，第二轴向端部区域位于在圆柱形主体的相对的轴向端部。

表述“环链”在下文中被限定为以首尾相连环连接的链。

优选地，在使用中，环链分别以非零进入角度和非零离开角度进入并且离开圆柱形主体，进入角度和离开角度限定为相对于圆柱形主体的总旋转方向的角度。这些角度可以彼此相同或彼此接近相同。