專(zhuān)利名稱(chēng)：自升式頂起的可移式海洋鉆井裝置及頂起方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可移式海洋鉆井裝置(MODU)，更具體的是涉及MODU頂起系統(tǒng)、裝置和方法。
背景技術(shù)：
海上建筑結(jié)構(gòu)并不是未知的。1955年U.S.Army Corps.ofEngineers沿新英格蘭海岸建造了雷達(dá)站，通常被稱(chēng)為“Texas塔”。在建造這些雷達(dá)站時(shí)，利用液壓缸將雷達(dá)平臺(tái)提升到支承支架上。在將支架和平臺(tái)釘在一起時(shí)，將多個(gè)液壓缸人工連接在支承支架和平臺(tái)之間。將用于使平臺(tái)相對(duì)于支架保持固定的銷(xiāo)釘拆掉，然后對(duì)液壓缸加壓使其活塞伸出并抬起雷達(dá)平臺(tái)。在活塞行程的末端，通過(guò)人工將用于使平臺(tái)相對(duì)于支承支架保持固定就位的銷(xiāo)釘移回原位，從而使平臺(tái)相對(duì)于支架保持在固定位置上，因此，多個(gè)液壓缸可與平臺(tái)和支架脫離連接，并在不影響平臺(tái)和支架的相對(duì)位置的情況下縮回其活塞。然后通過(guò)人工將多個(gè)液壓缸重新連接在平臺(tái)和支架之間，并通過(guò)人工拆掉用于使平臺(tái)相對(duì)于支架保持固定的銷(xiāo)釘，使液壓缸再次工作以伸出其活塞并相對(duì)于支架抬起平臺(tái)。不斷重復(fù)該過(guò)程直到將平臺(tái)相對(duì)于多個(gè)支架提升到其所需的位置上。這種構(gòu)造方式費(fèi)工、效率低并且成本高。
不斷增加的對(duì)油和氣的需求迫使人們?cè)诤Ｉ线M(jìn)行鉆探，這就需要鉆入到距離水面下方很遠(yuǎn)的地表中。這種鉆探是在移動(dòng)式海上鉆井裝置(MODU)上進(jìn)行的。MODU通常包括浸入式、半浸入式和自升式，本發(fā)明涉及的是自升式MODU。自升式MODU結(jié)構(gòu)巨大，其所具有的平臺(tái)表面面積為兩英畝，以便于支承鉆探設(shè)備、鉆探物質(zhì)、動(dòng)力源、生活區(qū)域、直升機(jī)停機(jī)坪以及用于維持鉆探人員和操縱位于水底表面上方數(shù)百英尺的MODU和鉆探設(shè)備所必須的補(bǔ)給和燃料。支承頂起MODU包括多個(gè)MODU支承支架，最通常為三個(gè)支架，它們與MODU平臺(tái)可活動(dòng)地連接。按照其結(jié)構(gòu)，象一艘具有三個(gè)700英尺長(zhǎng)桅桿的巨輪，可將具有支承在位于每個(gè)支承支架底部的底座上的MODU平臺(tái)的MODU拖曳到海上鉆探現(xiàn)場(chǎng)。一旦MODU在海上鉆探現(xiàn)場(chǎng)定位，MODU支承支架下降以與地球水底表面接觸，然后將MODU平臺(tái)完全提升或頂起到水平面上方，以便在巨大風(fēng)暴過(guò)程中使MODU平臺(tái)較少地處于波浪的波動(dòng)之中。自升式MODU的重量通常為30000-40000噸或更大，MODU平臺(tái)及其變化的負(fù)荷占其重量的三分之二。另外，MODU支承支架的長(zhǎng)度通常為600-700英尺，為了穩(wěn)定地支承MODU平臺(tái)，支承支架的橫截面通常為三角形，其一側(cè)的長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)50英尺。
目前使用和建造的自升式MODU包括多個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的正齒輪，其可用作調(diào)節(jié)MODU平臺(tái)和MODU支承支架相對(duì)位置的裝置，正齒輪與沿每個(gè)MODU支承支架的每個(gè)拐角支架弦桿長(zhǎng)度方向延伸的齒條嚙合。支架弦桿包括目前使用的這種自升式MODU的MODU支承支架的拐角，支架弦桿由沿支承支架的長(zhǎng)度延伸且由價(jià)格昂貴的高強(qiáng)度(例如100KSI)鋼材制成的中間齒條構(gòu)成，沿齒條兩側(cè)焊接固定有半圓管結(jié)構(gòu)件來(lái)增強(qiáng)支架弦桿的強(qiáng)度、截面模量和剛度。由于在MODU支承支架相對(duì)于MODU平臺(tái)提升和下降過(guò)程中正齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地與支架弦桿的齒條相嚙合，正齒輪齒和支架弦桿齒條的齒具有擺線橫截面，且每個(gè)正齒輪驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)正齒輪的一個(gè)齒和齒條的一個(gè)嚙合齒之間的線接觸與支架弦桿齒條相嚙合，因此，正齒輪和齒條的齒都承受非常大的剪切力，因此需要正齒輪和齒條由價(jià)格昂貴且彈性模量為每平方英寸100000磅(100KSI)的高等級(jí)鋼材制成。
由于裝載的重量很大且正齒輪齒和齒條齒之間存在較大的嚙合應(yīng)力，因此，多達(dá)18個(gè)正齒輪驅(qū)動(dòng)裝置與每個(gè)支承支架上的6個(gè)齒條嚙合。在該系統(tǒng)中，多個(gè)正齒輪驅(qū)動(dòng)裝置每三個(gè)一組且豎直地一個(gè)位于另一個(gè)之上地進(jìn)行安裝，因此，它們的小齒輪可與包括支架弦桿的齒條進(jìn)行嚙合，但是，載荷由多個(gè)嚙合小齒輪不均勻地進(jìn)行分擔(dān)，位置最低的小齒輪及其所嚙合的齒條分擔(dān)了與其明顯不成比例的負(fù)荷。由于目前使用的正齒輪驅(qū)動(dòng)的自升式MODU的齒負(fù)荷達(dá)到了現(xiàn)有材料的應(yīng)力和疲勞極限，因此，人們已開(kāi)發(fā)了用于正齒輪驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)的復(fù)雜控制裝置，以致力于平衡多個(gè)嚙合齒輪所承受的負(fù)荷及有關(guān)的應(yīng)力和疲勞。這種控制裝置通過(guò)控制電機(jī)產(chǎn)生的力矩來(lái)平衡其小齒輪上的負(fù)荷并逐漸進(jìn)行加速和減速以避免嚙合齒的過(guò)應(yīng)力和疲勞。另外，在正齒輪驅(qū)動(dòng)裝置工作過(guò)程中，MODU操作人員必須將潤(rùn)滑脂添加到齒條齒上以減小小齒輪和支架弦桿齒條之間的摩擦，且潤(rùn)滑脂會(huì)不可避免地落入到大海中。
除了需要價(jià)格昂貴的控制裝置、材料和制造過(guò)程以外，正齒輪驅(qū)動(dòng)的自升式MODU還需要用于每個(gè)支承支架的價(jià)格昂貴的單獨(dú)鎖定裝置，以便于使MODU平臺(tái)相對(duì)于其支承支架保持在固定位置上。
設(shè)計(jì)和制造自升式MODU的頂起系統(tǒng)通常較為昂貴且難以預(yù)計(jì)其符合未來(lái)的需求。而且人們對(duì)具有巨大甲板載荷的大型自升式MODU有巨大的需求。但是，對(duì)于現(xiàn)有的材料和技術(shù)而言，滿足這種需求的能力已達(dá)到了其實(shí)際極限，因此迫切需要一種新的自升式MODU和MODU頂起系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種新的自升式MODU和MODU頂起系統(tǒng)，其可以可靠地裝載數(shù)倍于通常裝載量的負(fù)荷量，對(duì)于不同的支承頂起負(fù)荷量，可方便和價(jià)格低廉地進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)度量，并在制造一個(gè)自升式MODU時(shí)可節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，裝載多個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置MODU與多個(gè)MODU支承支架?chē)Ш?，從而使MODU平臺(tái)及其支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并使MODU平臺(tái)和MODU支承支架保持鎖定在固定靜止位置上。這里所用的術(shù)語(yǔ)“連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置”是指多個(gè)液壓活塞/缸裝置N，其活塞可分階段進(jìn)行工作，以便于多個(gè)活塞/缸裝置中的N-1個(gè)裝置與MODU支承支架?chē)Ш喜a(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而一個(gè)活塞/缸裝置與MODU支承支架脫離嚙合并復(fù)位以便與支承支架重新嚙合繼續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明還允許通過(guò)連續(xù)地運(yùn)動(dòng)自動(dòng)地通過(guò)液壓頂起MODU平臺(tái)，避免需要額外的力來(lái)克服靜摩擦和加速重量巨大的MODU。
在本發(fā)明中，采用多個(gè)液壓活塞/缸裝置通過(guò)其活塞的分階段工作，也就是通過(guò)順序地使不同組的活塞/缸裝置與多個(gè)齒條嚙合并通過(guò)液壓壓力驅(qū)動(dòng)其活塞，而另一組活塞/缸裝置與齒條脫離嚙合并通過(guò)將液壓壓力作用于脫離嚙合的活塞的缸上來(lái)復(fù)位以便重新嚙合，從而使MODU相對(duì)于具有多個(gè)齒條的多個(gè)MODU支承支架連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。分階段工作的多個(gè)液壓活塞/缸裝置提供了多個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，可從MODU控制連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)向上頂起MODU或降低MODU或?qū)ODU鎖定在任何的固定位置上。這多個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的價(jià)格低于相當(dāng)?shù)亩鄠€(gè)正齒輪驅(qū)動(dòng)裝置。
在本發(fā)明中，在任何給定時(shí)刻產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)(以及提升MODU平臺(tái))時(shí)有多個(gè)齒進(jìn)行嚙合，從而通過(guò)將重量巨大的MODU所作用的負(fù)荷分布到整個(gè)由多個(gè)活塞驅(qū)動(dòng)的多個(gè)齒條嚙合部件的多個(gè)齒上來(lái)消除較大的齒應(yīng)力。另外，在本發(fā)明中，由液壓缸活塞驅(qū)動(dòng)的齒條嚙合部件的齒和由此而驅(qū)動(dòng)的多個(gè)齒條上的齒構(gòu)成基本上平的嚙合面，該平嚙合面將驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生的應(yīng)力均勻分布在整個(gè)嚙合齒上，且嚙合齒的基本上平的嚙合面最好傾斜成在活塞運(yùn)動(dòng)中部范圍內(nèi)垂直于多個(gè)活塞的中心軸線。
另一方面，本發(fā)明消除了在現(xiàn)有技術(shù)正齒輪驅(qū)動(dòng)頂起系統(tǒng)中橫向作用在支承支架的支架弦桿齒條上的較大力，并省去了沿中央延伸穿過(guò)每個(gè)支架弦桿且由高模量(例如100KSI)鋼材制成的價(jià)格昂貴的實(shí)心齒條，相反提供了一種包括管形柱的支架弦桿，一個(gè)或多個(gè)由較低彈性模量(例如34-58KSI)鋼材制成的齒條焊接在管形柱側(cè)面上，從而使重新構(gòu)造的這種支承頂起支架弦桿以較小的橫截面面積而獲得了相同或更大的截面模量，從而可支承頂起巨大的重量并降低了成本。
這些特征消除了對(duì)在齒條和多個(gè)活塞驅(qū)動(dòng)齒條嚙合部件中采用特殊高拉伸強(qiáng)度(例如100KSI)鋼材的需求。另外，如果多個(gè)活塞/缸裝置可樞轉(zhuǎn)地安裝到MODU上，當(dāng)活塞基本上縮回到其缸內(nèi)以有助于將MODU鎖定在一固定位置上時(shí)，齒的傾斜的基本上平的嚙合面產(chǎn)生阻礙齒條嚙合部件和齒條的嚙合齒脫離嚙合的力，且齒條嚙合部件和齒條的嚙合齒的傾斜的基本上平的嚙合面產(chǎn)生有助于齒脫離嚙合以便在活塞行程末端使齒條嚙合部件復(fù)位的力。
在本發(fā)明中，當(dāng)MODU及其支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，至少每個(gè)支架的多個(gè)驅(qū)動(dòng)活塞/缸裝置承受相同的液壓壓力，且對(duì)運(yùn)動(dòng)所進(jìn)行的任何限制會(huì)將增大的壓力作用于一組齒上，從而使所有的作用缸上產(chǎn)生增大的壓力，因此，要避免對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行限制，從而沒(méi)有過(guò)大和不平衡的力作用于任何一組齒上。
如上所述，本發(fā)明還包括鎖定狀態(tài)，其中，多個(gè)活塞/缸裝置的所有活塞基本上完全縮回到其缸內(nèi)，其所連接的齒條嚙合部件與齒條嚙合，并在其嚙合期間產(chǎn)生防止其脫開(kāi)的力。這種鎖定狀態(tài)省去了目前所用的正齒輪驅(qū)動(dòng)頂起系統(tǒng)所必需的用于每個(gè)支承支架的且價(jià)格昂貴的單獨(dú)鎖定裝置。
本發(fā)明的方法包括一種不間斷地頂起MODU的方法，其包括提供多個(gè)MODU支承支架；提供多個(gè)固定在所述多個(gè)MODU支承支架上的齒條；提供多個(gè)連接到所述MODU上的液壓活塞/缸裝置；所述多個(gè)液壓活塞/缸裝置中的每一個(gè)具有連接到其活塞上并由其活塞沿豎直方向驅(qū)動(dòng)且與一個(gè)所述齒條進(jìn)行嚙合的齒條嚙合部件；使一部分所述多個(gè)活塞/缸裝置的一部分所述多個(gè)齒條嚙合部件與所述齒條嚙合；通過(guò)將液壓壓力作用在所述部分的多個(gè)活塞/缸裝置的所述活塞上使活塞伸出，從而驅(qū)動(dòng)多個(gè)齒條嚙合部件的所述嚙合部分，從而連續(xù)地使MODU和MODU支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而剩余的齒條嚙合部件與齒條脫離嚙合，并通過(guò)作用液壓壓力縮回其活塞而使剩余的齒條嚙合部件復(fù)位以便重新進(jìn)行嚙合然后驅(qū)動(dòng)齒條。
一種用于將MODU鎖定在固定位置上的方法，其包括使一部分多個(gè)活塞/缸裝置的齒條嚙合部件與齒條脫離嚙合；使其活塞基本上完全縮回到活塞/缸裝置的缸內(nèi)，并與所述部分的活塞/缸裝置的縮回的齒條嚙合部件重新嚙合，同時(shí)使剩余的齒條嚙合部件與齒條保持嚙合；對(duì)多個(gè)活塞/缸裝置的不同部分的齒條嚙合部件重復(fù)進(jìn)行操作，直到多個(gè)活塞/缸裝置的所有活塞基本上完全位于其缸內(nèi)，且所有的齒條嚙合部件與齒條相嚙合。
一種用于制造可至少承受最大支架負(fù)荷W的MODU頂起系統(tǒng)的方法，其包括制造多個(gè)可帶有多個(gè)齒條的MODU支承支架；選擇齒條數(shù)目R并將齒條固定到這多個(gè)MODU支承支架上；選擇液壓活塞/缸的數(shù)目N，液壓活塞/缸是市場(chǎng)上可購(gòu)買(mǎi)到的且直徑為d；制造多個(gè)可與齒條進(jìn)行嚙合的齒條嚙合部件，并將齒條嚙合部件連接到每個(gè)液壓活塞/缸的每個(gè)活塞上；在MODU上設(shè)置液壓壓力P源，以便通過(guò)將液壓壓力作用于液壓活塞/缸而使MODU和MODU支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；將所述多個(gè)液壓活塞/缸裝置以允許其齒條嚙合部件與齒條相嚙合的方式固定到MODU上，齒條數(shù)目R、每個(gè)齒條的液壓活塞/缸的數(shù)目N以及活塞的直徑d可通過(guò)下式確定
πPRd2(N-1)4≥W]]>本發(fā)明其它的特征和組合顯示在附圖中，且下面將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

圖1是處于海上位置的自升式MODU的示意圖；圖2是從圖1所示MODU的上方例如沿圖1中2-2所看的視圖，其示出了MODU平臺(tái)及其MODU支承支架之間的關(guān)系；圖3示出了一個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置(及其MODU支承結(jié)構(gòu))，其多個(gè)活塞/缸裝置與齒條和支架弦桿相互嚙合，且活塞/缸裝置處于鎖定位置；圖4是從圖3上方所看的視圖；圖5-9示出了兩組每組三個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)活塞缸裝置分階段工作以便實(shí)現(xiàn)連續(xù)的直線運(yùn)動(dòng)，圖9是圖5-8所示的活塞工作相位圖；圖10是7個(gè)活塞/缸裝置進(jìn)行工作來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)的相位圖；圖11是本發(fā)明的優(yōu)選齒形的橫截面圖；圖12-15示意性地示出了可樞轉(zhuǎn)地連接到MODU上的驅(qū)動(dòng)活塞/缸裝置是如何與圖11所示的優(yōu)選齒形一起協(xié)同合作，以便在活塞處于中間行程(圖14)時(shí)將驅(qū)動(dòng)力均勻且垂直地作用于齒上，而在活塞縮回和MODU處于鎖定狀態(tài)(圖13)時(shí)產(chǎn)生阻礙齒脫開(kāi)的力，以及在活塞處于其行程末端(圖15)時(shí)產(chǎn)生有助于齒脫開(kāi)的力；圖16是本發(fā)明顯示屏的示意圖，該顯示屏構(gòu)成一個(gè)可提供頂起系統(tǒng)控制情況的用戶界面。
具體實(shí)施方式圖1示出了處于海上鉆井現(xiàn)場(chǎng)的自升式MODU20。MODU20包括一個(gè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)21和多個(gè)MODU支承支架22。自升式MODU20還包括一個(gè)可使MODU平臺(tái)21和多個(gè)支承支架22相對(duì)運(yùn)動(dòng)的頂起系統(tǒng)。如圖1所示，MODU平臺(tái)21由MODU支架22(由于其長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此圖1中只部分地示出了MODU支承支架22)從地表面支承在水面25上方。
在建造和運(yùn)輸時(shí)，MODU平臺(tái)21處于緊靠支架底座23的位置上。MODU平臺(tái)21是可飄浮的，因此，MODU20包括一個(gè)可被拖曳到勘探現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸船。在勘探現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)頂起系統(tǒng)相對(duì)于平臺(tái)21降下支承支架22，直到底座23接觸到地表面24，然后，通過(guò)頂起系統(tǒng)將平臺(tái)21提升到水面25上方的位置上。
本發(fā)明包括一個(gè)新穎的頂起系統(tǒng)，以便使MODU平臺(tái)21和其多個(gè)支承支架22可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并相對(duì)于地表面24提升和降下巨大的MODU平臺(tái)，包括其承載的所有的物質(zhì)、人員和設(shè)備，并且不使用任何單獨(dú)的鎖定裝置就可將MODU平臺(tái)21鎖定在選定的固定位置上。由于本發(fā)明具有在此所描述的特征，因此，減小了MODU頂起系統(tǒng)部件的重量，減少了包括支承支架的支架弦桿在內(nèi)的材料，消除了頂起系統(tǒng)對(duì)價(jià)格昂貴的高強(qiáng)度鋼材的需求，增強(qiáng)了頂起系統(tǒng)的提升能力，降低了對(duì)傳動(dòng)裝置潤(rùn)滑的需求，降低了頂起系統(tǒng)及其制造的成本，可方便地對(duì)每個(gè)支承支架上的負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，簡(jiǎn)化了頂起系統(tǒng)的工藝裝備。
圖2是從一個(gè)MODU支承支架22的上方所看的視圖，其示出了支承支架22和MODU平臺(tái)21是如何活動(dòng)連接的。如圖1和2所示，多個(gè)支承支架22中的每一個(gè)可由三個(gè)位于三角形支承支架22的三個(gè)角部的支架弦桿26構(gòu)成。這三個(gè)支架弦桿26焊接到支承支架結(jié)構(gòu)22上，該支架結(jié)構(gòu)22可以是具有足夠強(qiáng)度來(lái)承載多達(dá)20000-30000噸的MODU平臺(tái)21的重量及其頂側(cè)負(fù)荷的任何的結(jié)構(gòu)形式。這三個(gè)支承支架22中的每一個(gè)穿過(guò)包括MODU平臺(tái)21和圖2所示的上甲板21b在內(nèi)的甲板上的開(kāi)口21a。
此外，構(gòu)成本發(fā)明部件的支架弦桿26在圖3和4中以放大的比例示出。
如圖4所示，每個(gè)支架弦桿26最好包括一個(gè)帶有齒條32的圓筒形管柱27，齒條32焊接在管柱27的相對(duì)兩側(cè)，并設(shè)置得與連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置30相連接，在本發(fā)明中，驅(qū)動(dòng)裝置30工作從而使MODU平臺(tái)21和支承支架22可連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)并將MODU平臺(tái)21相對(duì)于MODU支承支架22鎖定在固定位置上。每個(gè)MODU支承支架22的每個(gè)支架弦桿26的圓筒形管柱27的外周表面與青銅襯套(未示出)滑動(dòng)接觸，襯套由MODU平臺(tái)21支承在其上甲板21b和下甲板21c附近，且需要時(shí)可支承在兩者之間，以避免MODU平臺(tái)21和多個(gè)支承支架22之間發(fā)生橫向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，避免了現(xiàn)有技術(shù)中需要單個(gè)齒條完全延伸穿過(guò)支承支架的支架弦桿來(lái)抵抗正齒輪傳動(dòng)裝置所產(chǎn)生的壓縮力，且避免了在支架弦桿中使用價(jià)格昂貴的高拉伸強(qiáng)度鋼材(例如100KSI)，從而降低了每個(gè)支承支架的重量和成本。例如，三個(gè)長(zhǎng)度為670-680英尺的支承支架的重量可減小1110噸，假定每磅的推算價(jià)格是$2.20，那么，這三個(gè)支承支架的成本可降低$4880000。雖然本發(fā)明支架弦桿26的材料減少，但與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比，本發(fā)明支架弦桿26可具有相等或更大的截面模量。
如上所述，本發(fā)明包括多個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其與多個(gè)MODU支承支架相配合來(lái)使MODU平臺(tái)21和支承支架22相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這里所用的術(shù)語(yǔ)“連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置”是指多個(gè)液壓活塞/缸裝置N，其活塞可分階段進(jìn)行工作，從而使這多個(gè)活塞/缸裝置中的N-1個(gè)裝置與MODU支承支架22相互配合來(lái)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)一個(gè)活塞/缸裝置與MODU支承支架22脫離配合，并復(fù)位與支承支架22重新配合以便繼續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置可包括作用于一個(gè)或多個(gè)齒條從而使MODU平臺(tái)21(及其負(fù)荷)和支承支架22相對(duì)運(yùn)動(dòng)所必需的任意數(shù)目的活塞/缸裝置，但最好認(rèn)定，如圖3-8所示，連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中的多個(gè)液壓活塞/缸裝置包括偶數(shù)個(gè)裝置，這偶數(shù)個(gè)裝置可分成兩組活塞/缸裝置，作用在位于支架弦桿30相對(duì)兩側(cè)的兩個(gè)齒條32上，從而使作用于支架弦桿26和齒條32上的橫向剪應(yīng)力最小。這里所用的齒條表示形成可承受足以使MODU平臺(tái)21和MODU支承支架32可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力作用的多個(gè)齒嚙合面的一個(gè)或多個(gè)部件。最好，齒條包括沿一側(cè)均勻成型的多個(gè)齒，特別是，這多個(gè)齒具有可將相對(duì)運(yùn)動(dòng)所必需的驅(qū)動(dòng)力所產(chǎn)生的應(yīng)力均勻分散到整個(gè)齒上的傾斜的平嚙合面，下面將詳細(xì)進(jìn)行描述。
由于在本發(fā)明中并不對(duì)可包括連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的多個(gè)液壓活塞/缸裝置進(jìn)行限制，因此，不必采用價(jià)格昂貴且具有特殊結(jié)構(gòu)或尺寸的液壓活塞/缸裝置或液壓泵，且液壓活塞/缸裝置和液壓泵可選自價(jià)格低廉的且從市場(chǎng)上可購(gòu)買(mǎi)到的“標(biāo)準(zhǔn)”液壓活塞/缸裝置和泵。本發(fā)明的連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置頂起系統(tǒng)可制造得比具有相當(dāng)大提升能力的類(lèi)似正齒輪驅(qū)動(dòng)頂起系統(tǒng)低$2500000。
作為一個(gè)例子，圖3示出了包括兩組且每組三個(gè)活塞/缸裝置33的連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置30，每組都可使MODU平臺(tái)21和圖示的一個(gè)支承支架22產(chǎn)生連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)活塞/缸裝置33包括雙作用液壓缸，活塞可在作用于其液壓缸端部的液壓壓力作用下運(yùn)動(dòng)，從而從其液壓缸向外運(yùn)動(dòng)和向內(nèi)縮回到其液壓缸中。圖3示出了活塞/缸裝置33的活塞處于其縮回位置，且活塞基本上完全封閉在其缸內(nèi)。多個(gè)活塞/缸裝置33的每個(gè)活塞具有連接到其端部的齒條嚙合部件34，在嚙合/脫開(kāi)裝置35的作用下，嚙合部件34可與一個(gè)齒條32相嚙合，從而將MODU平臺(tái)21相對(duì)于其支承支架22鎖定在固定位置上。在本發(fā)明中，由于連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置及其多個(gè)活塞/缸裝置可有效地將MODU平臺(tái)相對(duì)于其支承支架鎖定在固定位置上，因此，不需要象正齒輪驅(qū)動(dòng)頂起系統(tǒng)那樣采用單獨(dú)且較昂貴的平臺(tái)支架鎖定裝置，對(duì)于具有三個(gè)MODU支承支架的MODU來(lái)說(shuō)，費(fèi)用可節(jié)省大約$4500000。除了圖示的一個(gè)支架弦桿26和齒條32以外，圖3略去了支承支架22的結(jié)構(gòu)，以便在圖3中可更好地示出多個(gè)缸33以及它們的齒條嚙合部件34的嚙合情況。
包括可使支承支架22相對(duì)于MODU平臺(tái)21運(yùn)動(dòng)的連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置30的多個(gè)活塞/缸裝置33可樞轉(zhuǎn)地連接并支承在位于MODU平臺(tái)21上并靠近支承支架的支架弦桿26的結(jié)構(gòu)塔架40上。如圖2和4中的虛線所示，MODU平臺(tái)21包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的結(jié)構(gòu)件，這些結(jié)構(gòu)件用于承受與MODU平臺(tái)21及其多個(gè)支承支架22的連接相關(guān)聯(lián)的載荷。
連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置30包括多個(gè)用于通過(guò)使活塞/缸裝置33轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)較小的角度從而使活塞/缸裝置33的齒條嚙合部件(帶齒座)34與齒條32相嚙合和脫開(kāi)的裝置35。齒條嚙合部件34的嚙合/脫開(kāi)裝置35最好包括壓縮彈簧，該彈簧作用于齒條嚙合部件34，從而將其推向齒條32并與齒條相嚙合，并在可克服壓縮彈簧力的缸內(nèi)液壓壓力作用下松開(kāi)液壓活塞/缸裝置，從而使齒條嚙合部件離開(kāi)齒條32并與其脫離嚙合。這種嚙合/脫開(kāi)裝置35最好包括單作用活塞/缸裝置，該單作用活塞/缸裝置在缸內(nèi)包括一個(gè)壓縮彈簧，該壓縮彈簧可作用在活塞的一側(cè)從而在沒(méi)有壓力作用的情況下將活塞推向缸外，而在壓力作用于活塞另一側(cè)的情況下，可克服壓縮彈簧力使活塞向缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于這種優(yōu)選的嚙合/脫開(kāi)裝置，在鎖定狀態(tài)下，不需要?jiǎng)恿涂墒过X條嚙合部件34與齒條32相嚙合并予以保持，但也可采用其它的可控嚙合/脫開(kāi)裝置例如雙作用液壓活塞/缸、電致動(dòng)器及類(lèi)似的裝置。
正如下面所進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣，當(dāng)頂起系統(tǒng)處于鎖定狀態(tài)時(shí)，齒條嚙合部件34的齒和齒條32的齒的齒形以及缸33的樞轉(zhuǎn)連接與縮回到缸中的活塞/缸裝置33的活塞相互配合，從而產(chǎn)生嚙合力，以助于嚙合/脫開(kāi)裝置35使齒條嚙合部件34與齒條32保持嚙合并將MODU平臺(tái)21相對(duì)于支承支架22保持鎖定在固定位置上。
為了簡(jiǎn)化對(duì)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置工作過(guò)程的描述，對(duì)包括一個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置30的兩組且每組三個(gè)活動(dòng)液壓活塞/缸裝置33進(jìn)行了圖示和說(shuō)明。但必須理解，在本發(fā)明中，任意多個(gè)活塞/缸裝置N可包括一個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，假定它們的工作過(guò)程是分階段順序進(jìn)行的，如圖9和10所示，N-1個(gè)活塞/缸裝置與齒條嚙合并可使MODU平臺(tái)21和MODU支承支架22產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)一個(gè)活塞/缸裝置縮回并復(fù)位以便與支承支架驅(qū)動(dòng)裝置重新嚙合。
圖5-9示出了每組31的三個(gè)活塞/缸裝置33a、33b、33c分階段工作以便作用在一個(gè)MODU支承支架22的支架弦桿26上進(jìn)行連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)。
在進(jìn)行連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)中，每組31的每個(gè)活塞/缸裝置33a、33b、33c的活塞行程以及齒條嚙合裝置34的嚙合和脫開(kāi)都是分階段的，也就是，它們的工作過(guò)程隨著時(shí)間進(jìn)行變化，從而兩個(gè)活塞/缸裝置使其齒條嚙合部件34與支架弦桿26的齒條32相嚙合，且其活塞伸出以驅(qū)動(dòng)支架弦桿26，而第三個(gè)活塞/缸裝置使其齒條嚙合部件34與支架弦桿26的齒條32脫離嚙合，且其活塞縮回從而重新定位其齒條嚙合部件34的位置以便與齒條32重新嚙合，然后伸出其活塞來(lái)驅(qū)動(dòng)支架弦桿26。在圖9所示的相位圖中示出了活塞/缸裝置33的可實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的這種反復(fù)分階段進(jìn)行的工作過(guò)程。
在圖9所示的標(biāo)記為圖5的時(shí)間點(diǎn)上，活塞/缸裝置33a、33b、33c已被驅(qū)動(dòng)，因此活塞/缸裝置33a的活塞完全伸出，活塞/缸裝置33b處于中間行程，且活塞/缸裝置33c恰好與齒條32相嚙合。在圖9相位圖中圖6所示時(shí)間點(diǎn)上，活塞/缸裝置33a的齒條嚙合部件34與齒條32脫離嚙合，同時(shí)活塞/缸裝置33b和33c繼續(xù)向標(biāo)記為圖7的點(diǎn)驅(qū)動(dòng)齒條32和支架弦桿26。在圖7所示的時(shí)間點(diǎn)上，活塞/缸裝置33a的活塞已縮回且其齒條嚙合部件34已進(jìn)行定位以與齒條32重新嚙合，活塞/缸裝置33b進(jìn)行工作直到其活塞完全伸出，且活塞/缸裝置33c進(jìn)行工作直到其活塞處于中間行程。在此稍后，如圖8所示，當(dāng)活塞/缸裝置33b的活塞完全伸出且當(dāng)活塞/缸裝置33c的活塞處于中間行程時(shí)，活塞/缸裝置33a的齒條嚙合部件34重新與齒條32嚙合。如圖9所示，齒條嚙合部件34通過(guò)其嚙合/脫開(kāi)裝置35的這種分階段工作以及活塞/缸裝置33a、33b、33c的活塞的這種分階段工作繼續(xù)按時(shí)連續(xù)地驅(qū)動(dòng)(不間斷)MODU支承支架22相對(duì)于MODU平臺(tái)21運(yùn)動(dòng)。
如上所述，連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置每組不必一定包括三個(gè)活塞/缸裝置，且在實(shí)際應(yīng)用中，出于需要力來(lái)使巨大的MODU平臺(tái)及其所承載負(fù)荷與MODU支承支架相互之間運(yùn)動(dòng)的原因，安裝到MODU頂起系統(tǒng)中的連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置每組將包括三個(gè)以上的活塞/缸裝置。例如，圖10是七個(gè)活塞/缸驅(qū)動(dòng)裝置的工作相位圖。對(duì)于一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置中包括數(shù)目較多的活塞/缸裝置的情況，頂起系統(tǒng)的齒中所產(chǎn)生的應(yīng)力以及在任何單個(gè)活塞/缸裝置與支承支架脫開(kāi)的時(shí)間就會(huì)減小。另外，盡管圖3-8所示的是偶數(shù)個(gè)活塞/缸裝置成對(duì)地作用于位于支架弦桿26兩側(cè)的相對(duì)的齒條32，但作用在一個(gè)支架弦桿的齒條上的活塞/缸裝置的數(shù)目也可以是奇數(shù)，只要數(shù)目N個(gè)活塞/缸裝置是分階段工作使N-1個(gè)活塞/缸裝置與MODU支承支架的支架弦桿相嚙合并對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而同時(shí)一個(gè)活塞/缸裝置縮回以便下面接著進(jìn)行嚙合。如果奇數(shù)個(gè)活塞/缸裝置與一個(gè)支架弦桿的齒條嚙合，那么它們與支架弦桿齒條的嚙合位置應(yīng)當(dāng)是交錯(cuò)的，而不是相對(duì)的，如圖3-8所示。盡管作用于齒條且交錯(cuò)的奇數(shù)個(gè)活塞/缸裝置產(chǎn)生橫向作用于齒條和支架弦桿的剪切力，但垂直于支架弦桿及其齒條的中心線作用的力是不大的，并且不會(huì)在齒條和支架弦桿上產(chǎn)生不可接受的剪應(yīng)力。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是齒條嚙合部件34和齒條32所采用的齒形。圖11示出了齒50的橫截面，齒條嚙合部件34和齒條32的齒最好具有齒50的形狀。盡管在圖11中優(yōu)選的齒50表示的是齒條32上的一個(gè)齒，但是，齒條嚙合部件34的嚙合齒將具有相同的嚙合齒形。在實(shí)際中，齒條是寬的，例如，其寬度為7-10英寸，且齒50的載荷承載面沿垂直于紙面的方向延伸。
如圖11所示，優(yōu)選的齒50的齒形包括平的且大致為豎直的齒根面51和齒頂面52以及一對(duì)傾斜的平嚙合面53和54，平的上齒表面53相對(duì)于大致豎直的平面55形成齒傾角α1，平的下齒表面54相對(duì)于大致豎直的平面55形成齒傾角α2，而大致豎直的平面55包含齒根面51。雖然齒50的齒嚙合面53和54最好是純平的，但是，制造過(guò)程例如采用火焰切割會(huì)與優(yōu)選的純平形狀產(chǎn)生偏差。齒50的“平”表面包括表面缺陷并與純平面存在著不會(huì)改變本發(fā)明應(yīng)力集中度小這樣優(yōu)點(diǎn)的偏差。為便于進(jìn)行制造，雖然可增大下嚙合面54的傾角α2來(lái)減小支承支架22及其內(nèi)齒條32相對(duì)于MODU平臺(tái)21向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的脫開(kāi)力，但傾角α1和α2最好是相等的。重要的是，將齒條32的上平嚙合面53的傾角α1選擇成使當(dāng)齒條嚙合部件34的嚙合齒由活塞/缸裝置33驅(qū)動(dòng)到中間行程時(shí)，齒條嚙合部件34的嚙合齒作用在齒條32的上傾斜平嚙合面53上的力基本上垂直于齒條齒50的上平嚙合面53。由于齒條嚙合部件34的齒的嚙合面和齒條32的齒的嚙合面是平面，因此，作用在齒條嚙合部件34和齒條32的嚙合齒上的驅(qū)動(dòng)力所產(chǎn)生的應(yīng)力就均勻分布在整個(gè)嚙合面上和齒體內(nèi)。
正如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，承載MODU平臺(tái)及其甲板上所有載荷的最大重量W所必須的齒條和嚙合齒的數(shù)目可以由下式確定S×T×N≥W其中，S是制造嚙合齒的材料的許用拉伸應(yīng)力，T是每個(gè)齒條的嚙合齒的總齒根面積，N為齒條的數(shù)目?？傹X根面積T等于嚙合齒的齒節(jié)距t(圖11)乘以嚙合齒數(shù)n(也就是，t×n)。總齒根面積T可包括允許采用易得到且便宜的并具有約34-58KSI彈性模量的鋼材所必須的面積，從而不需要象現(xiàn)有技術(shù)的正齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)那樣需要使用特殊高強(qiáng)度鋼材。
在連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中，齒節(jié)距、缸的豎直行程、缸的底部固定銷(xiāo)之間的豎直距離、所用的缸的數(shù)目以及循環(huán)布置結(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系必須滿足一定的幾何規(guī)則，以便于良好地進(jìn)行工作。當(dāng)按如下所述進(jìn)行構(gòu)造時(shí)，頂起操作將使海上鉆井支架相對(duì)于海上鉆井平臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)并將支架在較長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)鎖定在鉆探或運(yùn)輸位置上。
用于確定特定支承頂起結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系的通常計(jì)算方法如下N＝提升海上鉆井平臺(tái)的每個(gè)支架弦桿所需的缸(或缸對(duì))的數(shù)目；V＝與弦桿齒條嚙合的齒(或多個(gè)齒)的豎直行程；D＝缸的底部銷(xiāo)之間的豎直距離，也就是安裝距離；T＝齒條所需的齒節(jié)距；t＝通過(guò)對(duì)T用2、3、4等進(jìn)行等分可獲得小于所需齒節(jié)距的單個(gè)齒節(jié)距；
S＝缸的行程。
由于缸可用桿端銷(xiāo)外側(cè)的缸的底部銷(xiāo)進(jìn)行固定，因此“S”將大于“V”。
典型的計(jì)算方法 例子步驟1計(jì)算提升海上鉆井平臺(tái)的每個(gè)支架所需的2組共54個(gè)缸總缸數(shù)，包括安全系數(shù)。缸數(shù)必須可被支架弦桿數(shù)除盡。該結(jié)果必須是次高的偶數(shù)。
步驟2用缸數(shù)除以支架弦桿數(shù)(3個(gè)三角形支架 2組共54/9＝6的9個(gè)支架弦桿)步驟3每個(gè)支架弦桿增加一組缸 每個(gè)支架弦桿6+1＝7組缸步驟4通過(guò)計(jì)算支架弦桿齒上的許用 3英寸的節(jié)距支承應(yīng)力來(lái)選擇所需的齒節(jié)距“T”步驟5 V＝T*7齒節(jié)距“T”乘以每個(gè)支架弦桿上的 V＝3*7缸數(shù)而求得“V”V＝21英寸步驟6 D＝V-T通過(guò)從與弦桿齒條嚙合的齒的豎直行程 D＝21-3中減去最大齒節(jié)距來(lái)計(jì)算“D”D＝18英寸步驟7然后通過(guò)該結(jié)果和安裝幾何尺寸來(lái)確定活塞的行程S圖10示出了7個(gè)活塞/缸裝置的驅(qū)動(dòng)裝置的缸豎直行程V和最大齒節(jié)距或間距T之間的相互關(guān)系。
其它可能是用于確定缸的數(shù)目或用于確定可加工的齒節(jié)距“t”。對(duì)于有些結(jié)構(gòu)，最好是采用奇數(shù)個(gè)缸，這些結(jié)構(gòu)需要缸各自單獨(dú)和交替地沿支架弦桿進(jìn)行作用，并且按照與上述計(jì)算類(lèi)似的方式來(lái)確定缸的安裝形式，從而建立起缸位置和齒節(jié)距的適當(dāng)幾何關(guān)系。
下表進(jìn)一步示出了分階段工作的活塞/缸裝置的數(shù)目和齒節(jié)距之間的關(guān)系。
系統(tǒng)相位與齒節(jié)距系統(tǒng)相位 120° 90°72° 60°缸號(hào)或缸對(duì)號(hào)-N 3 4 56豎直行程-V V V VV最大齒節(jié)距-T V/(N-1)V/(N-1)V/(N-1) V/(N-1)對(duì)于較小的齒，最大齒節(jié)距T可除以整數(shù)例如2或更大的整數(shù)來(lái)得到t。
另外，如上所述，優(yōu)選齒的傾斜平齒面53和驅(qū)動(dòng)活塞/缸33的可樞轉(zhuǎn)地安裝可以通過(guò)齒條嚙合部件34和齒條32的嚙合齒，當(dāng)活塞/缸裝置33在系統(tǒng)鎖定工作狀態(tài)下處于其縮回位置時(shí)產(chǎn)生有助于齒條嚙合部件34與齒條32脫開(kāi)的力，并當(dāng)活塞/缸裝置33在頂起或下降狀態(tài)的工作過(guò)程中完全伸出并準(zhǔn)備脫離嚙合和復(fù)位時(shí)產(chǎn)生有助于齒條嚙合部件34與齒條32脫開(kāi)的力。
圖12-15示出了優(yōu)選齒50的傾斜平齒嚙合面53與活塞/缸裝置33的可樞轉(zhuǎn)連接之間的相互配合關(guān)系。圖12示出了活塞分別處于完全伸出、中間行程和完全縮回狀態(tài)的三個(gè)活塞/缸裝置33a、33b和33c，圖13、14和15示出了齒條32的嚙合的平齒嚙合面53處的力矢量，圖13表示與活塞/缸裝置33c的位置相對(duì)應(yīng)的力矢量，圖14表示與活塞/缸裝置33b的位置相對(duì)應(yīng)的力矢量，圖15表示與活塞/缸裝置33a的位置相對(duì)應(yīng)的力矢量。
如圖13所示，當(dāng)活塞/缸裝置的活塞縮回(如同圖12的活塞/缸裝置33c一樣)且齒條嚙合部件34和齒條32的優(yōu)選齒50嚙合時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)閉合力矢量56將齒條嚙合部件34推向齒條32，從而有助于保持其嚙合，并在頂起系統(tǒng)的鎖定工作狀態(tài)過(guò)程中有助于將MODU平臺(tái)21相對(duì)于MODU支承支架保持鎖定在固定位置上。
如圖14所示，當(dāng)活塞/缸裝置處于中間行程(如同圖12的活塞/缸裝置33b一樣)時(shí)，活塞/缸裝置的活塞產(chǎn)生的力矢量57垂直于齒條32的平嚙合面53。
如圖15所示，當(dāng)活塞/缸裝置的活塞完全伸出(如同圖12的活塞/缸裝置33a一樣)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)打開(kāi)力矢量58將齒條嚙合部件34推離齒條32。打開(kāi)力58必受到優(yōu)選的嚙合/脫開(kāi)裝置35的壓縮彈簧的阻礙，但在活塞縮回和重新嚙合之前，有助于使齒條嚙合部件34脫離嚙合。
當(dāng)MODU平臺(tái)21在下降狀態(tài)時(shí)以多個(gè)活塞/缸裝置33控制的速率下降時(shí)，通過(guò)齒條32的下傾斜齒面54與齒條嚙合部件34的相應(yīng)嚙合面的嚙合，在控制MODU平臺(tái)下降過(guò)程中活塞阻力所產(chǎn)生的向上力將產(chǎn)生一個(gè)打開(kāi)力(與力58相同)，使齒條嚙合部件34與齒條32脫離嚙合，使齒條嚙合部件34與齒條3 2保持嚙合的嚙合/脫開(kāi)裝置35的壓縮彈簧所產(chǎn)生的力必須克服該力。例如通過(guò)將下平嚙合面的齒傾角α2增大到基本上垂直于豎直平面55，就可減小這些在MODU下降時(shí)使齒條嚙合部件34與齒條32脫離嚙合的打開(kāi)力。
液壓系統(tǒng)最好采用壓力補(bǔ)償?shù)淖內(nèi)菀簤罕没蚩僧a(chǎn)生液壓壓力使活塞運(yùn)動(dòng)速度受到控制的泵。另外，可采用偏心閥使活塞在下降狀態(tài)運(yùn)動(dòng)之前在缸中產(chǎn)生正的液壓壓力。顯然，頂起系統(tǒng)還包括用于控制液壓流體和壓力對(duì)活塞/缸裝置33和優(yōu)選的嚙合/脫開(kāi)裝置35的松開(kāi)活塞/缸裝置的連續(xù)作用所必須的可控液壓閥、如果需要用于使活塞/缸裝置33的活塞加速工作的蓄能器以及導(dǎo)流閥、減壓閥、負(fù)載傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器。
如上所述，每個(gè)支承支架的連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的活塞/缸裝置可連接到公共液壓流體供應(yīng)管線上，以便有同樣的液壓壓力作用在作用于支架的所有活塞/缸裝置上。因此，阻礙支承支架的一個(gè)支架弦桿運(yùn)動(dòng)的任何阻力會(huì)增大作用于支承支架的所有支架弦桿的壓力和力，并趨于使所有的支架弦桿保持均勻運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明提供一種新的自升式MODU和MODU頂起系統(tǒng)，其可以可靠地裝載大于通常裝載量數(shù)倍的負(fù)荷量，對(duì)于不同的支承頂起負(fù)荷量，可方便和價(jià)格低廉地進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)度量，并在制造一個(gè)支承頂起MODU時(shí)可節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元。
如上所述，本發(fā)明的頂起系統(tǒng)具有頂起、下降和鎖定工作狀態(tài)并可監(jiān)測(cè)和控制支架的負(fù)荷以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度。在本發(fā)明中，最好通過(guò)一個(gè)可編程邏輯計(jì)算機(jī)來(lái)控制頂起系統(tǒng)的工作，該計(jì)算機(jī)通過(guò)使控制液壓流體流動(dòng)的閥按一定程序進(jìn)行工作并將液壓壓力作用于驅(qū)動(dòng)裝置的活塞/缸裝置以及通過(guò)控制相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度來(lái)控制一個(gè)或多個(gè)液壓壓力源進(jìn)行工作和控制用于驅(qū)動(dòng)每個(gè)支承支架的每個(gè)齒條的每個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行工作。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還可使閥和活塞/缸裝置按一定程序進(jìn)行工作，從而在從鎖定狀態(tài)變換成頂起或下降狀態(tài)時(shí)使產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的活塞和齒條嚙合部件定位，并在從頂起或下降狀態(tài)變換成鎖定狀態(tài)時(shí)使連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)裝置的活塞/缸裝置的活塞停止運(yùn)動(dòng)并順序地縮回其活塞并與它們的齒條嚙合部件相嚙合。
另外，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還可監(jiān)測(cè)用于檢測(cè)每個(gè)支承支架的每個(gè)支架弦桿上的負(fù)荷的負(fù)載傳感器的輸出信號(hào)和/或用于檢測(cè)每個(gè)支承支架的每個(gè)支架弦桿的運(yùn)動(dòng)速度的運(yùn)動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)，并可提供其定量讀數(shù)以及不合適工作狀態(tài)警報(bào)。
圖16示出了這種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一種可能的屏顯示60，其可提供對(duì)每個(gè)支承支架工作狀態(tài)、頂起速度定量顯示、作用于每個(gè)支承支架的液壓壓力和作用在每個(gè)支承支架上的負(fù)荷進(jìn)行觸摸屏選擇。在該屏顯示中，支架顯示圖形可變換顏色或者伴有或不伴有聲響地進(jìn)行閃爍，來(lái)發(fā)出不合適工作狀態(tài)警報(bào)。
這里對(duì)本發(fā)明所進(jìn)行的描述和圖示是針對(duì)特定優(yōu)選實(shí)施例和簡(jiǎn)化的例子進(jìn)行的。顯然，本發(fā)明并不局限于這里所描述和圖示的特定實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求書(shū)進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其用于使可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述可移式海洋鉆井裝置支承支架具有至少一個(gè)支架弦桿，支架弦桿帶有至少一個(gè)齒條，該可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)包括用于所述至少一個(gè)齒條的多個(gè)活塞/缸裝置，所述多個(gè)活塞/缸裝置中的每一個(gè)都具有一個(gè)可伸出和可縮回的活塞和一個(gè)由其活塞驅(qū)動(dòng)的齒條嚙合部件；用于使多個(gè)活塞/缸裝置的齒條嚙合部件與齒條嚙合和脫開(kāi)的多個(gè)嚙合/脫開(kāi)裝置；用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)活塞/缸裝置的活塞的液壓壓力源；所述可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)通過(guò)操縱一部分嚙合/脫開(kāi)裝置，并使一部分所述多個(gè)活塞/缸裝置的一部分所述多個(gè)齒條嚙合部件與齒條相嚙合，并操縱多個(gè)活塞/缸裝置的所述嚙合部分來(lái)產(chǎn)生所述的連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)操縱一個(gè)嚙合/脫開(kāi)裝置并使其中一個(gè)所述多個(gè)活塞/缸裝置的齒條嚙合部件脫離嚙合，并操縱多個(gè)活塞/缸裝置中脫離嚙合的一個(gè)來(lái)使脫離嚙合的齒條嚙合部件復(fù)位以便與齒條重新嚙合并產(chǎn)生所述連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而在頂起過(guò)程中使可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生連續(xù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，用于所述至少一個(gè)齒條的所述多個(gè)活塞/缸裝置包括至少三個(gè)活塞/缸裝置，這三個(gè)活塞/缸裝置中的每一個(gè)的嚙合工作時(shí)間與其它兩個(gè)活塞/缸裝置的嚙合工作時(shí)間相互錯(cuò)開(kāi)，從而使兩個(gè)活塞/缸裝置驅(qū)動(dòng)嚙合的齒條嚙合部件，而第三個(gè)活塞縮回以定位其齒條嚙合部件以便使其與齒條重新嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，用于所述至少一個(gè)齒條的所述多個(gè)活塞/缸裝置包括N個(gè)裝置，其中，所述N個(gè)裝置的活塞分階段工作，從而在頂起過(guò)程中使N-1個(gè)裝置始終進(jìn)行嚙合并提供相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而所述N個(gè)裝置中的一個(gè)與齒條脫離嚙合并縮回。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，嚙合/脫開(kāi)裝置包括彈簧，其可大致水平地推動(dòng)齒條嚙合部件與齒條進(jìn)行嚙合，并通過(guò)液壓壓力可操縱地松開(kāi)活塞/缸裝置以便拉動(dòng)齒條嚙合部件和使之與齒條脫離嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)活塞/缸裝置的活塞/缸裝置可樞轉(zhuǎn)地與可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)相連并由其承載，因此，它們的中心軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)一個(gè)較小的角度，以便其齒條嚙合部件進(jìn)行嚙合和脫離嚙合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)齒條包括具有平嚙合面的多個(gè)齒，每個(gè)齒條嚙合部件包括具有相嚙合的平嚙合面的多個(gè)齒，齒條和齒條嚙合部件的相互嚙合的齒的平嚙合面的傾角在活塞伸出的中間行程位置處垂直于多個(gè)活塞/缸裝置的中心軸線。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，多個(gè)活塞/缸裝置的至少一個(gè)可樞轉(zhuǎn)的連接結(jié)構(gòu)包括一個(gè)負(fù)載傳感器，該傳感器具有可提供操作信號(hào)的輸出信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，所述操作信號(hào)在負(fù)載傳感器檢測(cè)到一個(gè)不合適負(fù)荷的情況下發(fā)出警報(bào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，齒條和齒條嚙合部件的所述齒具有齒節(jié)距T；多個(gè)活塞/缸裝置中的缸數(shù)為N；齒條嚙合部件的豎直行程為T(mén)×N，且N個(gè)活塞/缸裝置中的每一個(gè)的可樞轉(zhuǎn)的連接結(jié)構(gòu)之間的豎直距離為T(mén)(N-1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，通過(guò)停止所述連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使多個(gè)活塞/缸裝置中的所述嚙合部分的一部分嚙合的齒條嚙合部件與齒條脫離嚙合，并操縱其活塞/缸裝置使其活塞基本上完全縮回到其缸內(nèi)，并使活塞/缸裝置的所述嚙合部分的縮回的齒條嚙合部件重新嚙合，同時(shí)使其余的齒條嚙合部件與齒條保持嚙合，以及對(duì)多個(gè)活塞/缸裝置的不同部分的齒條嚙合部件重復(fù)進(jìn)行操縱，直到多個(gè)活塞/缸裝置的所有活塞基本上完全位于其缸內(nèi)且所有的齒條嚙合部件與齒條相嚙合，從而使可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和可移式海洋鉆井裝置支承支架鎖定在固定位置上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，用于每個(gè)齒條嚙合部件的嚙合/脫開(kāi)裝置包括壓縮彈簧，該壓縮彈簧促使每個(gè)齒條嚙合部件與齒條相嚙合，其中，不消耗動(dòng)力就可將可移式海洋鉆井裝置保持鎖定在所述固定位置上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)活塞/缸裝置的所述活塞/缸裝置在其缸的端部可樞轉(zhuǎn)地連接到可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)上，所述嚙合/脫開(kāi)裝置在其工作過(guò)程中可使所述活塞/缸裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，所述至少一個(gè)齒條具有多個(gè)帶有傾斜平嚙合面的齒，所述齒條嚙合部件具有多個(gè)帶有相嚙合的傾斜平嚙合面的齒；所述齒條和所述齒條嚙合部件的所述多個(gè)傾斜平嚙合面在嚙合期間產(chǎn)生用于防止活塞處于縮回位置時(shí)使齒條嚙合部件脫離嚙合的力。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，每個(gè)齒條嚙合部件的所述嚙合/脫開(kāi)裝置包括用于使齒條嚙合部件與齒條脫離嚙合的相連的液壓活塞/缸以及作用于齒條嚙合部件以促使齒條嚙合部件與齒條嚙合的壓縮彈簧。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，齒條嚙合部件和齒條具有多個(gè)帶有相互嚙合的傾斜平嚙合面的齒，當(dāng)活塞位于中間伸出狀態(tài)時(shí)，這多個(gè)齒的相互嚙合的傾斜平嚙合面垂直于活塞/缸裝置的中心軸線，所述相互嚙合的傾斜平嚙合面在嚙合時(shí)將壓力基本均勻地作用于多個(gè)嚙合齒的整個(gè)傾斜平嚙合面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，所述齒條嚙合部件和所述齒條的所述多個(gè)相互嚙合的傾斜平嚙合面在嚙合期間產(chǎn)生用于防止多個(gè)活塞/缸裝置的活塞處于縮回位置時(shí)使齒條嚙合部件與齒條脫離嚙合的力。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，所述齒條嚙合部件和所述齒條的所述多個(gè)相互嚙合的傾斜平嚙合面在嚙合期間產(chǎn)生有助于在多個(gè)活塞/缸裝置的活塞完全伸出時(shí)使齒條嚙合部件與齒條脫離嚙合的力。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，通過(guò)可移式海洋鉆井裝置所帶的控制器操縱所述多個(gè)活塞/缸裝置和所述多個(gè)嚙合/脫開(kāi)裝置而產(chǎn)生一個(gè)可移式海洋鉆井裝置頂起循環(huán)、一個(gè)可移式海洋鉆井裝置下降循環(huán)和一個(gè)可移式海洋鉆井裝置位置鎖定循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，當(dāng)接收到操作者輸入信號(hào)使得從可移式海洋鉆井裝置位置鎖定狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到可移式海洋鉆井裝置頂起狀態(tài)和可移式海洋鉆井裝置下降狀態(tài)其中之一時(shí)，所述控制器自動(dòng)地操縱部分齒條嚙合部件順序地脫離嚙合和進(jìn)行定位，以便分階段進(jìn)行工作來(lái)產(chǎn)生所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，多個(gè)活塞/缸裝置中的至少一個(gè)由帶有負(fù)載傳感器的可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)承載，傳感器的輸出由控制器進(jìn)行檢測(cè)并提供載荷狀態(tài)標(biāo)記和對(duì)不適當(dāng)?shù)妮d荷狀態(tài)發(fā)出警報(bào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)支架弦桿包括管形柱，所述至少一個(gè)齒條焊接到該管形柱的側(cè)面上。
21.一種不間斷地頂起可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)的方法，其包括提供多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架；提供多個(gè)固定在所述多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架上的齒條；提供多個(gè)連接到所述可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)上的液壓活塞/缸裝置，所述多個(gè)液壓活塞/缸裝置中的每一個(gè)具有連接到其活塞上并由其活塞沿豎直方向驅(qū)動(dòng)且與一個(gè)所述齒條進(jìn)行嚙合的齒條嚙合部件；使一部分所述多個(gè)活塞/缸裝置的一部分所述多個(gè)齒條嚙合部件與所述齒條嚙合；通過(guò)將液壓壓力作用在所述部分的多個(gè)活塞/缸裝置上使其活塞伸出，從而驅(qū)動(dòng)多個(gè)齒條嚙合部件的所述嚙合部分，從而連續(xù)地使可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而其余的齒條嚙合部件與所述齒條脫離嚙合，并通過(guò)作用液壓壓力縮回其活塞而使其余的齒條嚙合部件復(fù)位以便與齒條嚙合。
22.制造可至少承受最大支架負(fù)荷W的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)的方法，其改進(jìn)包括制造多個(gè)可帶有多個(gè)齒條的可移式海洋鉆井裝置支承支架；選擇齒條數(shù)目R并將齒條固定到這多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架上；選擇液壓活塞/缸的數(shù)目N，液壓活塞/缸是市場(chǎng)上可購(gòu)買(mǎi)到的且直徑為d；制造多個(gè)可與一個(gè)齒條進(jìn)行嚙合的齒條嚙合部件，并將齒條嚙合部件連接到每個(gè)液壓活塞/缸的每個(gè)活塞上；在可移式海洋鉆井裝置上設(shè)置液壓壓力源P，以便通過(guò)將液壓壓力作用于液壓活塞/缸而使可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；將所述多個(gè)液壓活塞/缸裝置以允許其齒條嚙合部件與齒條相嚙合的方式固定到所述可移式海洋鉆井裝置上，對(duì)齒條數(shù)目R、每個(gè)齒條的液壓活塞/缸的數(shù)目N以及活塞的直徑d進(jìn)行的選擇可通過(guò)下式確定πPRd2(N-1)4≥W]]>
23.一種可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)、多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架和用于在可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置，其改進(jìn)是所述用于在可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置包括多個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架中的每一個(gè)具有至少一個(gè)這種驅(qū)動(dòng)裝置，所述多個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中的每一個(gè)都包括N個(gè)液壓活塞/缸裝置，其中，在頂起工作過(guò)程中，所述N個(gè)液壓活塞/缸裝置的活塞分階段進(jìn)行工作，從而使N-1個(gè)裝置始終與可移式海洋鉆井裝置支承支架相嚙合并產(chǎn)生所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)所述N個(gè)裝置中的一個(gè)與齒條脫離嚙合并復(fù)位以便與齒條重新嚙合來(lái)產(chǎn)生所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
24.如權(quán)利要求23所述的改進(jìn)的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其進(jìn)一步的改進(jìn)是通過(guò)在一個(gè)較長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)循環(huán)中使N個(gè)液壓活塞/缸裝置中的一部分進(jìn)行嚙合并操縱其活塞，同時(shí)在一個(gè)基本上短于該驅(qū)動(dòng)循環(huán)的復(fù)位循環(huán)中，所述活塞/缸裝置中的所述的一個(gè)與可移式海洋鉆井裝置支承支架脫離嚙合并復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和可移式海洋鉆井裝置支承支架之間的連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
25.一種可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)、多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架和用于在可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置，其改進(jìn)是所述用于在可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置包括用于每個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架的多個(gè)活塞/缸裝置，所述多個(gè)活塞/缸裝置中的每一個(gè)具有與其活塞相連的齒條嚙合部件，每個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架具有齒條，其中，通過(guò)使齒條嚙合部件與齒條分階段進(jìn)行嚙合以及使嚙合的齒條嚙合部件的活塞/缸裝置的活塞分階段進(jìn)行工作來(lái)實(shí)現(xiàn)可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和可移式海洋鉆井裝置支承支架之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中，通過(guò)使所有活塞/缸裝置的所有齒條嚙合部件與齒條進(jìn)行嚙合，從而將可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和可移式海洋鉆井裝置支承支架一起鎖定在一固定位置上。
26.如權(quán)利要求25所述的改進(jìn)的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其進(jìn)一步的改進(jìn)是通過(guò)停止多個(gè)活塞/缸裝置的活塞的分階段工作，使多個(gè)活塞/缸裝置中的一部分的齒條嚙合部件與齒條脫離嚙合，并使脫離嚙合的齒條嚙合部件的活塞基本上完全縮回到活塞/缸裝置的缸內(nèi)，并使所述部分的活塞/缸裝置的縮回的齒條嚙合部件重新嚙合，同時(shí)使其余的齒條嚙合部件與齒條保持嚙合，以及對(duì)多個(gè)活塞/缸裝置的不同部分重復(fù)進(jìn)行操縱，直到活塞/缸裝置的所有活塞基本上完全位于其缸內(nèi)且所有的齒條嚙合部件與齒條相嚙合，從而使可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和可移式海洋鉆井裝置支承支架鎖定在選定的固定位置上。
27.如權(quán)利要求25所述的改進(jìn)的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其進(jìn)一步的改進(jìn)包括多個(gè)用于使齒條嚙合部件與齒條進(jìn)行嚙合和脫開(kāi)的裝置，所述用于每個(gè)齒條嚙合部件的嚙合和脫開(kāi)的裝置包括壓縮彈簧，該壓縮彈簧促使每個(gè)齒條嚙合部件與齒條相嚙合，其中，不消耗動(dòng)力就可將可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和可移式海洋鉆井裝置支承支架鎖定在所述固定位置上。
28.如權(quán)利要求25所述的改進(jìn)的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其進(jìn)一步的改進(jìn)是所述多個(gè)活塞/缸裝置在其缸的端部可樞轉(zhuǎn)地連接到可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)上，所述活塞/缸裝置在其工作過(guò)程中可進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)齒條嚙合部件的嚙合和脫開(kāi)，其中，所述齒條具有多個(gè)帶有傾斜平嚙合面的齒，所述齒條嚙合部件具有多個(gè)帶有相嚙合的傾斜平嚙合面的齒；所述齒條嚙合部件和所述齒條的所述多個(gè)傾斜平嚙合面在嚙合期間產(chǎn)生用于防止活塞處于縮回位置時(shí)使齒條嚙合部件脫開(kāi)的力。
29.如權(quán)利要求27所述的改進(jìn)的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，所述用于每個(gè)齒條嚙合部件的嚙合和脫開(kāi)的裝置包括液壓活塞/缸，其連接到齒條嚙合部件上，以克服壓縮彈簧的推壓并使齒條嚙合部件與齒條脫離嚙合。
30.一種可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)、多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架和用于在可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置，該裝置在可移式海洋鉆井裝置支承支架上包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)齒部件和多個(gè)被驅(qū)動(dòng)齒部件，其改進(jìn)是所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)齒部件包括用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)帶有平嚙合面的齒的連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，所述多個(gè)被驅(qū)動(dòng)齒部件包括齒條，該齒條具有多個(gè)帶平嚙合面的齒，所述連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和所述齒條的平嚙合面相互嚙合，從而使所述連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的所述多個(gè)齒的驅(qū)動(dòng)力所產(chǎn)生的應(yīng)力大致均勻地分布在被嚙合齒的平嚙合面上。
31.一種可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)、多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架和用于在可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置，其改進(jìn)是所述多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架中的每一個(gè)包括多個(gè)支架弦桿，每個(gè)支架弦桿包括管形柱，管形柱帶有焊接到其兩個(gè)相對(duì)側(cè)的齒條，其中，用于在可移式海洋鉆井裝置和多個(gè)支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置包括至少一個(gè)連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其與每個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架的每個(gè)支架弦桿的齒條相嚙合。
32.一種可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)、一可移式海洋鉆井裝置支承支架和用于在該可移式海洋鉆井裝置平臺(tái)和多個(gè)可移式海洋鉆井裝置支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置，該裝置在可移式海洋鉆井裝置支承支架上包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)齒部件和至少一個(gè)被驅(qū)動(dòng)齒部件，其改進(jìn)是驅(qū)動(dòng)齒部件和被驅(qū)動(dòng)齒部件包括由連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的齒，所述齒具有配合的上和下平嚙合面。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的改進(jìn)的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，上和下平嚙合面是傾斜的。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的改進(jìn)的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，傾斜的上平嚙合面以傾角α1傾斜，傾斜的下平嚙合面以傾角α2傾斜，傾角α1和傾角α2相等。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的改進(jìn)的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，傾斜的上平嚙合面以傾角α1傾斜，傾斜的下平嚙合面以傾角α2傾斜，傾角α2大于傾角α1。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的改進(jìn)的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，驅(qū)動(dòng)齒部件包括多個(gè)齒，所述齒可與所述被驅(qū)動(dòng)齒部件的多個(gè)齒配合。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的改進(jìn)的可移式海洋鉆井裝置頂起系統(tǒng)，其中，連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置具有頂起工作狀態(tài)、下降工作狀態(tài)和可移式海洋鉆井裝置鎖定工作狀態(tài)。
全文摘要
在一種移動(dòng)式海上居住裝置(MODU)的頂起系統(tǒng)(21)中，多個(gè)液壓連續(xù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置(30)與多個(gè)MODU支承支架(22)嚙合，從而在MODU平臺(tái)及其支承支架之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并可將MODU平臺(tái)和MODU支承支架保持鎖定在固定靜止位置上。在頂起系統(tǒng)(21)中，可對(duì)液壓活塞/缸裝置(33)的數(shù)目和用于嚙合以產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的齒(34)的數(shù)目和結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇，從而明顯減小系統(tǒng)的材料應(yīng)力。
文檔編號(hào)E02B17/04GK1516772SQ02812097
公開(kāi)日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2002年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月16日
發(fā)明者J·E·因格爾, J E 因格爾 申請(qǐng)人:詹姆斯E·英格爾, 詹姆斯E 英格爾