涉及管敷設(shè)的改進的制作方法
【專利摘要】用于在元件的海底敷設(shè)過程中以平行級聯(lián)布置夾緊細長元件（14，28）的裝置（126）包括相對的往復運動卡爪（128），其迫使夾子段圍繞細長元件到一起以組裝向細長元件施加夾緊力的級聯(lián)夾子。
【專利說明】涉及管敷設(shè)的改進
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在離岸操作期間，例如在管敷設(shè)期間的‘級聯(lián)’布置中，接合兩個以上平行的管、電纜或其它細長元件的系統(tǒng)。本發(fā)明包含接合設(shè)備和裝置以及用于將這些接合設(shè)備適配到管、電纜或其它細長元件上以及管、電纜或其它細長元件之間的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常期望的是沿著相同的海底路線來安裝兩個以上的細長元件，諸如用于承載碳氫化合物的大直徑的主管以及用于承載用于生產(chǎn)碳氫化合物的水、氣體或化學物質(zhì)的小直徑的輔管。
[0003]雖然在本說明書中管用作實施例，但是元件無需為用于承載流體的管，而是可以為用于運載電力或數(shù)據(jù)的電纜。輔元件經(jīng)常具有比主元件小得多的直徑(典型地<20cm)，但是在廣義上元件之間的尺寸差對于本發(fā)明不是至關(guān)重要的。
[0004]在諸如管或電纜的元件沿著相同路線的情況下，同時安裝元件是有益的。這通常是通過級聯(lián)技術(shù)來實現(xiàn)的，即，一個或多個輔助元件通過一系列夾子附接到管敷設(shè)用船上的主要元件上，并且隨后元件一起平行地朝向海底下水。
[0005]級聯(lián)管道的安裝涉及到將輔管放卷到管敷設(shè)用船上。主管也可以卷軸-敷設(shè)布置放卷，但是其可制造在管敷設(shè)用船上，例如在S敷設(shè)操作中。
[0006]圖1中示意性示出的典型的卷軸-敷設(shè)船10裝配有用于展開主管14的存儲和展開卷軸12，并且具有能夠以各種敷設(shè)角展開一系列產(chǎn)品的可調(diào)節(jié)敷設(shè)坡道16，敷設(shè)角可從大約20°至90°至水平。敷設(shè)坡道16的傾斜是通過在其中敷設(shè)管道的水的深度以及通過管道的特性諸如其直徑和硬度來確定的。
[0007]在卷軸12的下游接連處，敷設(shè)坡道16承載了:用于引導主管14的引導斜槽18 ；用于拉直主管14的管拉直器20 ;用于將主管14夾持在鉸接軌道之間的軌道式張緊器22 ；以及無論何時張緊器22釋放主管14都夾緊主管14的定位夾子24?？梢允褂每蓜訆A子替代軌道式張緊器22 ;除非上下文要求，否則本說明書中提到的張緊器應當視為包括可動夾子。
[0008]如圖2所示，當以級聯(lián)模式操作時，級聯(lián)卷軸26能夠裝配到船10上，用于借助主管14展開諸如輔管28的輔元件。在該模式下，級聯(lián)斜槽30引導輔管28，并且輔管28與主管14對準，使得輔管28與張緊器22下游的主管14平行。輔管28隨后位于主管14的縱向中心線的正上方，或者當主管14垂直時在主管14的縱向中心線的正后方。輔管28隨后準備好在張緊器22和定位夾子24之間的敷設(shè)坡道15上被夾緊到庇護所32中的工作平臺處的主管14上。
[0009]實際上，附加的拉直器可用于級聯(lián)斜槽30下游的輔管28，但是為清晰起見從圖2中省略了該附加的拉直器。而且，輔管28可經(jīng)過附加的張緊器，但是該張緊器不是必需的并且同樣為清晰起見省略了該張緊器。
[0010]在現(xiàn)有技術(shù)的級聯(lián)布置中，已知的是輔管28在與主管對準之前完全圍繞張緊器22轉(zhuǎn)向。這使得在不使輔管過度彎曲的情況下很難對準輔管28或者需要附加的拉直，除非在張緊器22的下方存在大的且不利的間隙。沉重的張緊器22應當盡可能低地安裝到敷設(shè)坡道16上以輔助船10的穩(wěn)定性。
[0011]授予Willis (受讓人:Stolt Comex Seaway Ltd.)的美國專利5975802具體地公開了一種已知的級聯(lián)布置，包括在主管和輔管經(jīng)過其相應的斜槽且使其到一起用于夾緊時主管和輔管的路徑之間的關(guān)系。在美國專利5975802中所示的實施例中，主管在管敷設(shè)船上被制造并且輔管從卷軸放卷，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚地知道，可通過增加用于主管的存儲和展開卷軸來卷繞兩個管，如圖2所示。美國專利5975802的內(nèi)容通過引用合并于本文中，作為本發(fā)明的技術(shù)背景。
[0012]圖3所示的已知的級聯(lián)夾子34在主管14和輔管28之間采用了橡膠或聚氨酯制成的錐形鞍狀塊36。塊36具有定形為適配主管14的截面曲率的凹形底面以及用于環(huán)繞和固持輔管28的孔。塊36為兩個部分，當組裝到一起時，兩個部分限定孔且圍繞輔管28。
[0013]在使用時，塊36的兩個部分圍繞輔管28組裝以將輔管28固持在孔中。然后，通過環(huán)繞主管14和塊36的張緊的平行周向帶子38將固持輔管28的塊36附接到主管14上。帶子38在保持輔管28與主管14平行且略微間隔開的同時將塊36的兩個部分保持在一起。
[0014]對夾子34的耐用要求高。塊36和帶子38必須承受將管道從管敷設(shè)船10下放到海底的應力。如果不使用附加的張緊器，塊36和帶子38還需要承受將輔管28從級聯(lián)卷軸26拉離的負荷。此后，塊36和帶子38必須繼續(xù)將輔管28固持在主管14上以獲得管道通常至少二十年的壽命，而無需管14、28之間的顯著的相對運動。
[0015]在諸如圖2中示意性地顯示或如美國專利5975802中具體描述的管敷設(shè)船10上的級聯(lián)操作過程中，在敷設(shè)坡道16上靠近管14、28的位于張緊器22下游的位置處需要人工干預，以定位、對準和手動地夾緊管14、28。特別地，必須通過在敷設(shè)坡道16上的約束空間中操作的工人將一系列夾子34組裝和裝配到管14、28上，敷設(shè)坡道16陡峭地傾斜并且將隨著管敷設(shè)船10漂浮在波上而傾伏。安全和精度的考慮使得需要在實施夾子安裝過程的同時減小管14、28相對于船10的直線行駛速度，或者間斷地完全停止管敷設(shè)運動。
[0016]因此，級聯(lián)操作是勞動密集型且低效的，不僅是勞力成本低效，而且船運時間低效，每天通常價值大約US$300，000。在級聯(lián)模式下的管敷設(shè)速率小于每小時500m，并且可能如每小時300-400m那樣小。這小于不使用級聯(lián)的卷軸-敷設(shè)操作的典型速度，并且因此使得在站臺的船運時間幾乎加倍并且因此大幅提高了管敷設(shè)期間的船運成本。還顯而易見的是，如果管敷設(shè)船必須在站臺上大約四天而不是兩天，則極可能遭遇將破壞管敷設(shè)操作或者迫使操作暫時放棄的天氣狀況，這再次可能大幅增加時間和成本。
[0017]如果在級聯(lián)模式下將管敷設(shè)速度提高至接近不使用級聯(lián)的管敷設(shè)的典型速度，則成本節(jié)約將是極大的。當然，重要的是在不使安全性受損的情況下實現(xiàn)節(jié)約。
[0018]針對該背景，設(shè)計了本發(fā)明。
[0019]發(fā)明概述
[0020]本發(fā)明涉及將兩個半殼級聯(lián)墊緊固到主元件和輔元件，將兩個元件夾緊在一起。隨著使墊到一起，通過嚙合在匹配墊中的相對孔中的倒鉤來緊固墊。
[0021]因此，本發(fā)明涉及用于在元件的海底敷設(shè)過程中以平行級聯(lián)布置夾緊細長元件的裝置，所述裝置包括相對的往復運動卡爪，所述相對的往復運動卡爪迫使夾子段圍繞所述細長元件到一起以組裝向所述細長元件施加夾緊力的級聯(lián)夾子。
[0022]每個卡爪具有用于容納相應的夾子段的空腔。所述空腔可具有至少兩個擠壓表面，所述至少兩個擠壓表面用于向所述空腔中的夾子段的分離位置施加組裝力。所述擠壓表面適當?shù)鼗旧舷鄬τ谒隹ㄗΦ耐鶑瓦\動方向正交地延伸。所述空腔優(yōu)選地被定形在所述擠壓表面之間以為向所述細長元件施加夾緊力的夾子段的向外偏轉(zhuǎn)提供間隙。
[0023]有益的是，空腔具有具有能夠與所述夾子段的對應固位形成物嚙合的固位形成物，所述固位形成物優(yōu)選地能夠沿大致平行于所述元件的方向釋放。
[0024]在所述細長元件能夠在夾緊期間相對于所述裝置沿下放方向縱向地移動的情況下，所述空腔優(yōu)選地是開邊的以允許組裝的夾子沿所述下放方向隨所述細長元件一起從所述卡爪中移出。至少一個固持棘爪適當?shù)卦O(shè)置以用于將夾子段保持在空腔中直到該夾子段已組裝到夾子中。例如，所述固持棘爪可被偏置到固持位置以將所述夾子段保持在所述空腔中并且能夠克服該偏置而移動到釋放位置從而從所述空腔中釋放所述夾子段。在每個夾子段具有被定形為部分地圍繞細長元件中的相應一個細長元件延伸的兩個以上大致平行的相互間隔的凹部的情況下，所述裝置被有益地布置成向凹部的一側(cè)以及隨后向凹部的另一側(cè)施加組裝力。
[0025]所述裝置還可包括位于所述卡爪的下游以緊固最初由所述卡爪組裝的夾子段的嚙合的緊固裝置。優(yōu)選地，所述緊固裝置被布置成在所述凹部之間施加緊固力。所述緊固裝置適當?shù)匕ü靠s件，所述夾子的至少部分在離開所述卡爪之后通過所述箍縮件，所述箍縮件可以由夾送輪限定，所述夾子的至少部分在離開所述卡爪之后被迫使到達所述夾送輪之間。
[0026]在所述細長元件能夠沿下放方向相對于所述裝置縱向地移動的情況下，所述卡爪優(yōu)選地由在夾緊期間沿所述下放方向可運動的滑架支撐。所述滑架能夠在夾緊期間沿所述下放方向在嚙合行程中且在夾緊之后與所述下放方向相反地在返回行程中往復地運動。而且，隨著所述滑架在夾緊期間沿所述下放方向運動，所述卡爪有益地能夠相對于所述滑架沿所述下放方向運動。在該情況下，隨著所述卡爪相對于所述滑架沿所述下放方向運動，所述卡爪能夠在會聚路徑上朝向彼此運動。還可能的是，通過楔形部件能夠使所述卡爪朝向彼此運動，所述楔形部件能夠相對于所述滑架縱向地運動，或者通過在所述滑架和所述卡爪之間作用的執(zhí)行器能夠使所述卡爪相對于所述滑架運動。
[0027]本發(fā)明包含在元件的海底敷設(shè)過程中以平行級聯(lián)布置夾緊細長元件的方法，所述方法包括迫使多個夾子段圍繞所述細長元件到一起以組裝級聯(lián)夾子，所述級聯(lián)夾子向所述細長元件施加夾緊力。
[0028]可以在不同的時刻在所述夾子段的不同位置處向所述夾子段局部地施加組裝力。例如，在每個夾子段具有被定形為部分地圍繞細長元件中的相應一個細長元件延伸的兩個以上大致平行的相互間隔的凹部的情況下，所述方法適當?shù)匕ㄏ虬疾康囊粋?cè)以及隨后向凹部的另一側(cè)施加組裝力。在允許在夾緊細長元件時夾子段在中央弓彎且隨后在凹部之間施加力以將夾子段的中央?yún)^(qū)域推到一起從而強化細長元件的夾緊的同時，可以將組裝力施加到凹部的外側(cè)以將夾子段的端部推到一起。
[0029]在迫使夾子段一起圍繞細長元件的同時，可允許所述夾子段與所述細長元件一起沿下放方向移動?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0030]為描述技術(shù)現(xiàn)狀，已經(jīng)參考附圖的圖1至圖3，其中:
[0031]圖1是典型的卷軸-敷設(shè)船的示意性側(cè)視圖；
[0032]圖2是適于級聯(lián)管敷設(shè)的卷軸-敷設(shè)船的示意性側(cè)視圖；以及
[0033]圖3是依照現(xiàn)有技術(shù)的通過塊和帶子接合的主管和輔管的立體圖。
[0034]為易于理解本發(fā)明，現(xiàn)在通過實施例的方式參考其余附圖，其中:
[0035]圖4是依照本發(fā)明的第一實施例的級聯(lián)塊的一對段的立體圖；
[0036]圖5是圖4的段中之一的側(cè)視圖；
[0037]圖6是圖5的段的前視圖；
[0038]圖7是依照本發(fā)明的第二實施例的級聯(lián)塊的一對段的立體圖；
[0039]圖8是依照本發(fā)明的第一實施例的級聯(lián)塊組裝且在級聯(lián)管上使用的立體圖；
[0040]圖9是在級聯(lián)管上使用的圖8的級聯(lián)塊中之一的端視圖；
[0041]圖10至14是用于圖4至9中所示的段的倒鉤變型例的側(cè)視圖；
[0042]圖15至17是涉及本發(fā)明的原型級聯(lián)塊的測試夾緊操作的立體圖；
[0043]圖18a至18d是依照本發(fā)明的用于將本發(fā)明的級聯(lián)塊應用于主管和輔管的裝置的局部示意性，示出了裝置的操作序列；
[0044]圖19和圖20是示出圖18a至18d中所示的裝置的兩個操作步驟的示意性剖視圖；
[0045]圖21是依照本發(fā)明的用于將本發(fā)明的級聯(lián)塊應用于主管和輔管的可選裝置的示意性側(cè)視圖；以及
[0046]圖22和圖23是依照本發(fā)明的用于將本發(fā)明的級聯(lián)塊應用于主管和輔管的可選裝置的示意性立體圖。
[0047]發(fā)明詳述
[0048]現(xiàn)在將參考所附的表1，表I列出了通過在尼龍606的測試‘橡膠圓盤(puck)’上提供的孔中的干涉配合對于測試中的各種倒鉤輪廓的推入和拉出負荷。
[0049]首先參考附圖的圖4，依照本發(fā)明的第一實施例的級聯(lián)塊40包括兩個相同段42形式的墊。使段42關(guān)于對稱的中央二等分縱向平面以面對面關(guān)系在一起。這形成了具有數(shù)字8截面的塊40，其圍繞且定位諸如管的主元件和輔元件，如將要說明的。
[0050]現(xiàn)在將參考圖5和圖6，圖5和圖6示出了段42中的一個段，段42的內(nèi)側(cè)包括其曲率軸線彼此平行的兩個近似半圓柱形凹部，即，較大的主凹部44和較小的輔凹部46。凹部44、46由基本上位于中央二等分縱向平面上的中央大致長方形面48分開。兩個另外的長方形面50、52在段42的相對端處基本上位于相同平面上，下方面50位于主凹部44的外偵牝并且上方面52位于輔凹部46的外側(cè)。凹部44、46的曲率軸線與中央二等分縱向平面平行且略微超過中央二等分縱向平面。
[0051]如圖9將顯示的，選擇主凹部44和輔凹部46的曲率半徑以與主管14和輔管28的外徑對應。當選擇曲率半徑時，可做出公差以便隨著凹部44、46的壁彈性地支承主管14和輔管28而向它們施加夾緊負荷而使段42在塊40組裝過程中屈曲。
[0052]段42的每個面48、50、52具有從面48、50、52正交地伸出的縱向偏移的倒鉤54。倒鉤54與設(shè)定在面48、50、52中的通孔56縱向地間隔開?？?6和倒鉤54關(guān)于面48、50、52的縱向中心對稱地布置。倒鉤54和孔56的布置使得，當兩個段42面對面對準而組裝到塊40中時，每個段42的倒鉤54與相對的段42的孔56對準。因此，當段42圍繞主管14和輔管28或其它元件被擠壓在一起時，倒鉤54進入相對的孔56，從而形成具有數(shù)字8截面的塊40。
[0053]段42是由諸如聚酰胺或聚氨酯的鑄造或注塑成型的塑料材料制成的并且倒鉤54是由鋼制成的，但是其它材料是可能的。段42可在插入或插出成型過程中圍繞倒鉤54成型，或者倒鉤54可嚙合在預成型段42中設(shè)置的安裝孔58中。在倒鉤54和安裝孔58之間可存在例如帶螺紋的嚙合。可替代地，在倒鉤54和安裝孔58之間可存在干涉配合，干涉配合的強度可通過為倒鉤54的根部加肋件、加螺紋或以其它方式加紋理以便容納在安裝孔58中來提聞。
[0054]如圖4中最佳所示，在本發(fā)明的該實施例中，每個段42的外側(cè)具有位于平行平面中的一體縱向間隔開的肋件60。主凹部44和輔凹部46的平滑的、平坦的表面將夾緊負荷散布到由塊40耦合的產(chǎn)物上，并且使得段42和產(chǎn)物之間的接觸面積最大化從而確保均勻的接觸壓力分布。
[0055]圖4和圖5最佳地示出了，每個段42的外側(cè)包括作為主凹部44的外側(cè)的第一凸形部分圓柱形成物62。第一形成物62的曲率半徑在與主凹部44相同的曲率軸線上定中心。第一形成物62在其下端處終止于分別包含設(shè)定在平行安裝孔58中的孔56和倒鉤54的縱向間隔的塊狀區(qū)域64中的下方面50的后面。肋件60從第一形成物62的上方延伸到塊狀區(qū)域64之間。
[0056]第二凸形部分圓柱形成物66位于輔凹部46的外側(cè)上。第二形成物66的曲率半徑在與輔凹部46相同的曲率軸線上定中心?？v向間隔的塊狀區(qū)域68各自從中央面48的后面延伸到上方面52的后面。那些塊狀區(qū)域68中的一個包含兩個孔56 ;另一個包含設(shè)定到平行的安裝孔58中的兩個倒鉤54。肋件60在塊狀區(qū)域68之間的第二形成物62上方延伸。
[0057]肋件60通過最小的材料使用量加固了段42，同時保持一些有益的順從性。肋件60還抵制了段42的脫膜后變形。塊狀區(qū)域64、68經(jīng)由倒鉤54和孔56增加了段42之間的鍵槽接口處的強度。塊狀區(qū)域64、68確保足夠的材料圍繞倒鉤孔56 ;它們還提供與塊40的中央縱向平面平行的平坦外表面，適于在塊40組裝過程中向段42施加向內(nèi)的負荷。
[0058]縱向凹槽70布置在每個段42的上側(cè)72和下側(cè)74上，每個縱向凹槽與下方面50和上方面52平行地延伸且略微間隔開。凹槽70是用于在段42圍繞主管14和輔管28或其它元件擠壓在一起來組裝塊40之前將段42保持在組裝機器中的固位特征。
[0059]在段42的邊緣和角部上采用倒角和半徑以使應力集中最小化，并且還確保用于在例如組裝機器的倉斗和組裝輥中自動處置的適當?shù)囊刖€。
[0060]在圖7所示的本發(fā)明的第二實施例中，級聯(lián)塊76包括兩個相同的段78，每個段均具有布置在主凹部82和輔凹部84內(nèi)的縱向間隔開的平行肋件80。在主凹部82的外側(cè)上的第一凸形部分圓柱形成物86和在輔凹部84的外側(cè)上的第二凸形部分圓柱形成物88基本上是平滑的。該變型例具有如下益處:內(nèi)部肋件80改善了對由塊76耦合的產(chǎn)物夾持；它們通過增加每單位面積的夾緊壓力來增強摩擦,并且通過局部地開鍵槽到產(chǎn)物的涂層中來形成機械接口。
[0061]第二實施例的段78還具有在中央面92中的塊狀區(qū)域和下方面94中的塊狀區(qū)域之間的袋狀刻槽90，以減少材料使用而不會顯著地降低強度。類似的刻槽96布置在下面94的外側(cè)上的塊狀區(qū)域之間。
[0062]第二實施例的諸如倒鉤54和凹槽70的其它特征在功能上對應于第一實施例的那些；相似的標記用于相似的特征。
[0063]附圖的圖8示出了第一實施例的段42，其圍繞主管14和輔管28以面對面關(guān)系壓在一起從而以級聯(lián)布置組裝用來連接和分開管14、28的塊40。第二實施例的段74將以相同方式起作用。在塊40組裝過程中，管14、28可連續(xù)地移動或者可以間斷地保持固定。
[0064]在每個面上的倒鉤54的遠側(cè)端最初定位在相對的段42的配對面中的孔56中。按圖8中所示的箭頭P施加到塊狀區(qū)域64、68的平坦外表面上的向內(nèi)的壓力隨后隨著倒鉤54被擠壓而更深地進入孔56中而迫使段42到一起。
[0065]如圖9中的組裝后的塊的剖視圖中最佳顯示的，相對段42的半圓柱形主凹部44形成了用于主管14的基本圓形的封閉物，并且相對的段42的半圓柱形輔凹部46形成了用于輔管28的基本圓形的封閉物。輔管28與主管14間隔開中央面48的高度。
[0066]當段42完全被擠壓到一起時，面48、50、52和相對段42的其配對部分之間的接觸不是至關(guān)重要的。實際上，有益的是，面48、50、52中的至少一個在組裝時保持略微間隔開，因為如果夾緊的管14、28的兩側(cè)上的面48、50、52湊到一起，則將不會有附加的夾緊力施加到在段42之間夾緊的該管14、28上。
[0067]段42的彈性有助于確保在主管14和輔管28周圍的滑動配合以及向管14、28連續(xù)施加夾緊力。這有助于避免塊40相對于管14、28移動以有利于級聯(lián)管道的工作壽命，無論是沿著管14、28軸向的或圍繞管14、28的周向的。其還有助于避免管14、28之間的相對運動，諸如超過由塊40預定的間距的分開。
[0068]可以容易地測量插入力和插入運動以推導出存在足夠的阻力以阻止段42的分開，否則段42的分開將會由于倒鉤54從孔56中退出而導致塊40的松開或未預期的拆卸。諸如下文討論的測試結(jié)果可用于開發(fā)將確保阻止段42的分開的足夠阻力的用于插入力和插入運動的目標。
[0069]在組裝之后，塊40通過如圖8所示管14、28從右到左的上船或下放運動而在下游被運載，允許從前一塊40上游的另一段42組裝下一塊40。
[0070]本發(fā)明的塊適于在大型自動互過程中進行組裝，以獲得速度、夾緊強度和安全性的益處。有益地，無需用帶子環(huán)繞主管和輔管，因此避免了難以自動化且賦予非可預測的夾緊強度的笨拙且耗時的操作。相反，使段作為兩個半部從管的相對側(cè)湊到一起并且通過可預測的和易于驗證的結(jié)果以簡單的壓配合操作堅穩(wěn)地組裝到一起。
[0071]現(xiàn)在轉(zhuǎn)移到附圖的圖10至14中的倒鉤變型例，這些圖示出了可用于修正插入力和退回力的許多輪廓的一些實施例。
[0072]圖10至13中的每個倒鉤變型例54A至54D具有三個部分:位于近側(cè)端處的根部98 ;位于遠側(cè)端處的縮窄對準部100 ；以及位于根部98和對準部100之間的柄部102。圖14中的倒鉤變型例54E僅具有位于近側(cè)端處的根部98和位于遠側(cè)端處的柄部102，但是柄部102的遠側(cè)端略微成錐形以幫助與段42、74的孔56對準。[0073]每個倒鉤54A至54E的根部98適于嚙合在段42、74的安裝孔54內(nèi)。如之前所提到的，根部98可以為帶螺紋的或者以其它方式加以紋理的；參見例如圖14的倒鉤54E的帶肋件的根部98。還可能的是，段42、74成型在根部98的周圍，倒鉤54A至54E的其余部分從豐旲制件關(guān)出。
[0074]位于每個倒鉤54A至54D的遠側(cè)端處和倒鉤54E的錐形遠側(cè)端處的縮窄對準部100有助于在向內(nèi)的壓力通過將倒鉤54A至54E更深地推擠進入孔56中而迫使段42、74在一起之前將倒鉤54A至54E定位和對準在相對的段42、74的配對面中的孔56中。
[0075]倒鉤54A至54E在其柄部102的輪廓上有區(qū)別，這用于確定當嚙合在相對的段42、74的孔56中時確定插入力和退回力。
[0076]圖10的倒鉤54A的柄部102具有用于干涉配合在孔56內(nèi)的平坦的圓柱形表面。圖11至14的倒鉤54B至54E的柄部102被定形或加紋理以加強孔56內(nèi)的干涉配合。測試表明，這種定形或加紋理是有益的并且對于實現(xiàn)可接受的拉出負荷是必要的。
[0077]圖11和圖12的倒鉤54B和54C的柄部102分別各自具有帶肋件或帶脊件的表面，其包括沿柄部102均等間隔的周向的、徑向伸出的脊件或肋件104。每個肋件104都具有朝向遠側(cè)的截頭錐形的坡道表面106和與柄部102的其它圓柱形表面正交的朝向近側(cè)的臺肩108。坡道表面106與倒鉤54B、54C的縱軸線成標定的30°角，并且每個肋件104的高度為大約0.5_，作為標定的12_的總柄直徑的部分。有益地，通過坡道表面106和臺肩108傳遞的方向性增加了拉出負荷，而不會在相同程度上增加推入負荷。
[0078]倒鉤54B和54C在肋件104的節(jié)距上有差別，圖11的倒鉤54B的肋件104比圖12的倒鉤54C的肋件更寬地間隔。例如，倒鉤54B的肋件104的節(jié)距可以為5mm，并且倒鉤54C的肋件104的節(jié)距可以為3mm。
[0079]圖13的倒鉤54D的柄部102是帶螺紋的輪廓的實施例，在該情況下為每英寸(25.4mm)具有例如十二、十六或二十個螺紋的美國鋸齒螺紋110。其它螺紋和節(jié)距是可能的，諸如M12X1.75。帶螺紋的柄部102不用于與孔56的螺紋嚙合，而是僅用作提高倒鉤54D和孔56之間的推入配合的強度的易于制造的高夾持性紋理。
[0080]圖14的倒鉤54E具有與圖11和圖12的倒鉤54B和54C相似的在其柄部102上的帶肋件的輪廓，在該情況下在肋件104之間具有3mm的節(jié)距,類似于倒鉤54C。倒鉤54E的根部98還具有在肋件104之間具有與柄部102相同的節(jié)距的帶肋件的輪廓，但是具有方向相反的肋件104的坡道表面106和臺肩108。因此，倒鉤54E關(guān)于在其縱向中點處的橫向平面對稱。
[0081]用于柄部102的可能的可選輪廓包括環(huán)形柄輪廓、具有螺旋或扭轉(zhuǎn)形式的鋼筋輪廓，以及滾花終飾件。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鋼筋和滾花具有不期望的高推入負荷和低拉出負荷的組合。
[0082]圖10至圖14中所示的倒鉤54A至54E的輪廓以及上述的可選輪廓已經(jīng)通過推入和拉出代表段42、74的模制主體的尼龍6-6的柱形圓截面橡膠圓盤狀測試件中的孔而進行了測試?？纵S向地延伸貫通橡膠圓盤，并且因此居中地布置在橡膠圓盤的圓形面上。在測試中使用跨圓形面30mm直徑和60mm直徑的橡膠圓盤來復現(xiàn)在段42、74的不同區(qū)域中圍繞倒鉤的不同量的塑料材料。30mm直徑的橡膠圓盤為50mm厚，并且60mm直徑的橡膠圓盤為60mm 厚。[0083]倒鉤54A至54E被推入橡膠圓盤，直到其柄部102完全嚙合，使近側(cè)根部98從橡膠圓盤突出。在各情況下記錄峰值推入負荷。然后，通過經(jīng)由其突出的根部98施加的拉伸負荷將倒鉤54A至54E從橡膠圓盤中拉出。在各情況下記錄峰值拉出負荷。
[0084]這些測試的結(jié)果列于所附的表I中。表現(xiàn)最佳的倒鉤輪廓為帶肋的倒鉤54C和54E，在如圖12和圖14所示的肋件104之間具有3mm的節(jié)距，以及帶螺紋的倒鉤54D，其具有如圖13所示的每英寸(25.4mm)有二十個螺紋的美國鋸齒螺紋110。圖12的帶肋件的倒鉤54C具有比圖13的帶螺紋的倒鉤54D更好的結(jié)果，但是帶肋件的倒鉤54C具有作為制造成本可能大于標準螺紋輪廓的非標準輪廓的缺點。
[0085]測試了尼龍6-6的各種替代物,包括由Nylacast Ltd提供的Aquanyl (尼龍6和尼龍12的共聚物)以及由LUC Group提供的LUCPREEN-DT7? (聚氨酯產(chǎn)品)。所有商標都是經(jīng)證實的。這些僅為實現(xiàn)了有利測試結(jié)果的材料的實施例；其它材料是可能的。對于材料選擇的關(guān)鍵考量為:成本；重量；在固定位置處足夠大體積的材料；對公差的靈敏度；安裝簡易性；與組裝機器的交互；以及與在級聯(lián)布置中夾緊的管或其它細長產(chǎn)品的交互。
[0086]現(xiàn)在轉(zhuǎn)移到附圖的圖15至圖17，這些圖示出了涉及到本發(fā)明的原型段112的測試夾緊程序。原型段112是由尼龍6-6研磨而不模制的，并且它們?nèi)鄙僦皩嵤├募庸汤呒?0、80。而且，主管14和輔管28并排布置以用于測試目的，而如引言中提到的，在現(xiàn)場操作中輔管28通常位于主管14的正上方和/或正后方。
[0087]在圖15至圖17中，主管14和輔管28平行地延伸通過環(huán)繞的剛性框架114。下方段112面朝上，通過框架114底部的負荷承載間隔件116支承在各端處。相互間隔的管14,28容納在下方段112的相應的主凹部44和輔凹部46內(nèi)。
[0088]上方段112面朝下地布置在下方段112的上方。上方段112的主凹部44和輔凹部46分別位于主管14和輔管28之上。每個段112的倒鉤54容納在另一段112的相對的孔56內(nèi)。
[0089]作用于框架114的交叉構(gòu)件120的底側(cè)的每個具有標定的IOTe容量的一對液壓千斤頂118經(jīng)由鋼板122向上方段112施加負荷。隨著倒鉤54前進到孔56中，這迫使上方段112與下方段112更緊密嚙合，最終將管14、28夾緊在段112之間。千斤頂118和板122可以沿著交叉構(gòu)件120的底側(cè)橫向地移動以向上方段112的不同部分施加局部化的力。
[0090]圖15示出了一個千斤頂118向上方段112的位于上方段112的輔凹部46的外側(cè)的端部局部地施加力。這施加了與段112的相對的上方面52對準的壓縮負荷。另一千斤頂118同時向上方段112的位于上方段的主凹部44外側(cè)的另一端部局部地施加力。這施加了與段112的相對的下方面50對準的壓縮負荷。
[0091]相反，圖16示出了向內(nèi)側(cè)移動而向上方段112的位于其輔凹部46內(nèi)側(cè)的中央部分局部地施加力的首次提到的千斤頂118及其板122。這在其主凹部44和輔凹部46之間施加了與段112的相對的中央面48對準的壓縮負荷。
[0092]圖17示出了還可以在段112的全部三對相對的面處，即中央面48、下方面50和上方面52處同時施加壓縮負荷。這是利用一個千斤頂118下方的較寬的板124橋接上方段112的輔凹部46以及因此在中央面48和上方面52之間分配來自該千斤頂118的負荷來實現(xiàn)的。再有，另一千斤頂118同時向上方段112的位于上方段112的主凹部44外側(cè)的另一端部局部地施加力。這施加了與段112的相對的下方面50對準的壓縮負荷。[0093]這些測試程序已經(jīng)顯示出了在夾緊過程中沿著段112移動力施加位置的一些益處。如圖15所示首先將段112的端部區(qū)域擠壓在一起以將段112相對于彼此定位，此后另外的壓力實現(xiàn)幫助將段112相對于管14、28定位的輕力度夾緊是有優(yōu)勢的。這使得段112沿其長度彎曲，由于其中央面48的倒鉤54抵制插入到相對的孔56中而略微弓彎。隨后施加與如圖16所示的中央面48對準的力將段112的中部擠壓在一起，拉直了彎曲，并且強化了管14、28上的夾緊負荷。
[0094]圖18a至18d、圖19和圖20示出了用于保持和分配段42以及用于圍繞主管14和輔管28由這些段42組裝塊40的裝置126。圖18a至18d僅示出了裝置126的一半，而圖19和圖20示出了整個裝置126。在圖18a至18d中以垂直取向示出了管14、28，但是如之前所說明的其路徑可以其它角度傾斜。圖19和圖20是在裝置126的上游和下游部分處的水平截面。
[0095]裝置126包括相對的往復運動卡爪128，每個往復運動卡爪128都具有空腔130，空腔130定形為容納段42，其凹部44、46朝向相對的卡爪128的空腔130中的段42面向空腔130。裝置126還包括位于卡爪128下游的夾送輪132，夾送輪132與段42的中央面48對準。夾送輪132在與管14、28正交的平面中關(guān)于平行軸線相對旋轉(zhuǎn)。如將要說明的，具有位于卡爪128下游的夾送輪132的這種布置實現(xiàn)了兩步驟嚙合操作，發(fā)現(xiàn)這種操作在如圖15至圖17中所示的測試中是有益的，在連續(xù)的步驟中向段42的不同部分施加壓縮負荷。
[0096]通過雙重作用的液壓執(zhí)行器134來驅(qū)動卡爪128的相對的往復運動。執(zhí)行器134延伸以在組裝行程中將卡爪128推向彼此，這迫使段42到一起而形成圍繞管14、28的塊40。當執(zhí)行器134在返回行程中退回時，它們將卡爪128拉離組裝后的塊40，并且隨后通過管14、28的上船或下放運動向下游運載塊40。然后，在卡爪裝載步驟中從堆136為卡爪128裝載新的段42，并且組裝行程再次開始，以在與前一塊40的上游間隔適當距離的位置處組裝另一塊40。
[0097]如圖19所示，通過嚙合段42的端部中的凹槽70的空腔130端部中的脊件138的形式的閂鎖形成物將段42保持在卡爪128中。段42的彈性允許凹槽70與脊件138分離從而在塊40組裝時脫離空腔130，但是由卡爪128保持直到該點。當段42在組裝行程中夾持管14、28時，凹槽70和脊件138的方向允許段42開始滑出卡爪128，以使管14、28能夠隨著塊40施加到它們而連續(xù)地移動。而且，凹槽70和脊件138的方向允許段42的供給源保持在堆126中，如圖18a至18d所示，并且在卡爪裝載步驟中使堆136中所保持的段42在重力作用下滑動或者被向下驅(qū)動而與關(guān)聯(lián)的卡爪128嚙合。
[0098]圖19還示出了每個空腔130在與面48、50、52對準的位置處與關(guān)聯(lián)的段42緊密地配合。這在倒鉤54被驅(qū)動到那些面48、50、52中的相對孔56中的位置處局部地施加壓縮負荷。在與主凹部44和輔凹部46對應的部分圓柱形形成物62、66周圍提供間隙，從而允許當段42向管14、28施加夾緊力時段42在負荷作用下偏轉(zhuǎn)。
[0099]空腔130被定形為優(yōu)選地向段42的端部區(qū)域施加壓力，這首先將相對的段42相對于彼此定位并且然后向管14、28施加輕的夾緊壓力。這有助于將相對的段42相對于管
14、28定位以便在所得到的塊40上進一步操作。在該情況下，空腔130被定形為隨著其中央面48的倒鉤54抵制插入到相對的孔56中而適應段42的略微弓彎。結(jié)果，當塊40退出卡爪128且在管14、28下游承載時，段42不完全地彼此嚙合。相反，通過將段42擠壓在位于卡爪128下游的夾送輪132之間來完成段42的嚙合。
[0100]通過借助其上夾緊有夾送輪132的管14、28的移動在夾送輪132之間驅(qū)動具有部分嚙合的段42的塊40，在該情況下夾送輪132可以僅為空轉(zhuǎn)輪和自由輪?？商娲?，夾送輪132中的一個或兩個可被驅(qū)動以驅(qū)動它們之間的塊40。夾送輪132與其中央面48對準地將段42的中部擠壓在一起并且強化管14、28上的夾緊負荷。管14、28和附接的塊40現(xiàn)在準備就緒以下放到海中。
[0101]圖18a至18d示出了固持棘爪140，固持棘爪140將段42保持在卡爪128的空腔130中，直到段42已經(jīng)與相對的段42嚙合從而將塊40組裝在管14、28的周圍。固持棘爪140包括附接到卡爪128的柔性瓣片，柔性瓣片在如圖18a所示的組裝行程之前借助其彈性是平坦且水平的，將段42支撐在卡爪128的空腔130和存儲于上方的段42的堆136中。圖18b示出了組裝行程，其中段42已借助卡爪128前進以嚙合相對的段42(在該視圖中未顯示)并且因此夾持管14、28?，F(xiàn)在，段42必須隨管14、28—起移動并且因此退出卡爪128的空腔130。固持棘爪140向下屈曲以允許段42在如圖18d所示彈性地很快恢復到水平之前如圖18b和18c中所示通過，因為剛剛組裝的塊40遇到夾送輪132而完成其段42的嚙
八
口 ο
[0102]本發(fā)明的裝置可采取其它形式；在附圖的圖21至圖23中示出了這種裝置的另外三個實施例。在各情況下，相對的卡爪142在連接桿144上相對于管14、28的移動方向正交地移動以將相對的段42驅(qū)動在一起而形成圍繞管14、28的塊40?？ㄗ?42由圍繞管14、28的往復運動的滑架框146支撐，這允許段42隨著管14、28繼續(xù)沿上船或下放方向運動而
口四合。
[0103]在嚙合行程中，滑架框146沿管14、28的移動方向從開始位置向下運動，而卡爪142 —起移動而嚙合段42。一旦段42嚙合而在嚙合行程底部形成塊40，卡爪142分離而釋放塊40，并且滑架框146與管14、28的移動方向相反地在返回行程中移動回到開始位置。
[0104]由于卡爪142所保持的段42夾持移動的管14、28，滑架框146可以在嚙合行程中被動地移動?？商娲?，滑架框146在嚙合行程中的移動可通過諸如向下作用的液壓執(zhí)行器(未顯示)的驅(qū)動裝置來驅(qū)動。在返回行程中滑架框146的移動由在滑架框146下方的壓縮作用的彈簧148來驅(qū)動或輔助；諸如液壓執(zhí)行器的其它驅(qū)動裝置當然是可能的。
[0105]卡爪142可布置成完全地嚙合段42以完成塊40，或者在滑架框146下游的另一強化裝置是可能的，例如具有類似于上文所述的裝置126中所描述的一對夾送輪。為清晰起見，圖21至圖23中已經(jīng)省略了這種另外的強化裝置。類似地，類似于圖18a至18d中所示的固持棘爪可應用于卡爪142以將段42保持在卡爪142的空腔中，直到相對的段42已彼此嚙合而形成圍繞管14、28的塊40。
[0106]圖21至圖23中所示的實施例在如何驅(qū)動卡爪142而相對于滑架框146移動方面
有差別。
[0107]圖21中所示的裝置150采用了相對的楔形表面152、156來將卡爪142驅(qū)動到一起。具體地，卡爪142的外面具有向內(nèi)且向上漸細的楔形表面152，并且滑架框146承載具有向外且向下漸細的互補楔形表面156的楔形塊154。通過一個或多個液壓執(zhí)行器158相對于滑架框146向下驅(qū)動楔形塊154，以通過楔形表面152、156的滑動凸輪作用迫使卡爪142到一起。
[0108]彈簧或其它驅(qū)動裝置(未顯示)可用于在嚙合行程結(jié)束時將卡爪142推開，或者在楔形塊154和卡爪142之間存在機械聯(lián)接以便隨著通過執(zhí)行器158使楔形塊154相對于滑架框146被向上拉動而將卡爪142拉開。
[0109]圖22中所示的裝置160將卡爪142安裝到與滑架框146固定的會聚坡道桿162上，會聚坡道桿162成對平行地布置在每個卡爪142上，每對坡道桿162向內(nèi)且向下傾斜。液壓執(zhí)行器158將卡爪142沿著坡道桿162相對于滑架框146向下驅(qū)動以在嚙合行程期間迫使卡爪142到一起。執(zhí)行器158適當?shù)仉p重作用以在返回行程期間沿著坡道桿162向上拉回卡爪142，分開卡爪142以準備另一段142的插入。
[0110]圖22的裝置160具有如下益處:卡爪142能夠在嚙合行程期間進一步移動，這使得管敷設(shè)速度最大化。這是因為，在滑架框146自身沿管14、28的移動方向移動時，卡爪142沿管14、28的移動方向相對于滑架框146移動。
[0111]圖23示出了裝置164，其中卡爪142僅安裝以便沿著與管14、28的移動方向正交的方向相對于滑架框146往復運動。通過相應的雙重作用的液壓執(zhí)行器158來驅(qū)動卡爪142的往復運動。還可能的是，經(jīng)由副框架(未顯示)將卡爪142和執(zhí)行器158安裝到滑架框146上，容許卡爪142和執(zhí)行器158相對于滑架框146縱向運動，以使得在嚙合行程期間卡爪142沿管14、28的運動方向的運動最大化。
【權(quán)利要求】
1.用于在元件的海底敷設(shè)過程中以平行級聯(lián)布置夾緊細長元件的裝置，所述裝置包括相對的往復運動卡爪，所述相對的往復運動卡爪迫使夾子段圍繞所述細長元件到一起以組裝向所述細長元件施加夾緊力的級聯(lián)夾子。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中每個卡爪具有用于容納相應的夾子段的空腔。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述空腔具有至少兩個擠壓表面，所述至少兩個擠壓表面用于向所述空腔中的夾子段的分離位置施加組裝力。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述擠壓表面基本上相對于所述卡爪的往復運動方向正交地延伸。
5.如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述空腔被定形在所述擠壓表面之間以為向所述細長元件施加夾緊力的夾子段的向外偏轉(zhuǎn)提供間隙。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項所述的裝置，其中所述空腔具有能夠與所述夾子段的對應固位形成物嚙合的固位形成物。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述固位形成物能夠沿大致平行于所述元件的方向釋放。
8.如權(quán)利要求2至6中任一項所述的裝置，其中所述細長元件能夠在夾緊期間相對于所述裝置沿下放方向縱向地移動，并且所述空腔是開邊的以允許組裝的夾子沿所述下放方向隨所述細長元件一起從所述卡爪中移出。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，并且具有用于將夾子段保持在空腔中直到該夾子段已組裝到夾子中的至少一個固持棘爪。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述固持棘爪被偏置到固持位置以將所述夾子段保持在所述空腔中并且能夠克服該偏置而移動到釋放位置從而從所述空腔中釋放所述夾子段。
11.如任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，每個夾子段具有被定形為部分地圍繞細長元件中的相應一個細長元件延伸的兩個以上大致平行的相互間隔的凹部，并且所述裝置被布置成向凹部的一側(cè)以及隨后向凹部的另一側(cè)施加組裝力。
12.如任一前述權(quán)利要求所述的裝置，還包括位于所述卡爪的下游以緊固最初由所述卡爪組裝的夾子段的嚙合的緊固裝置。
13.如從屬于權(quán)利要求11的權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述緊固裝置被布置成在所述凹部之間施加緊固力。
14.如權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述緊固裝置包括箍縮件，所述夾子的至少部分在離開所述卡爪之后通過所述箍縮件。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述箍縮件由夾送輪限定，所述夾子的至少部分在離開所述卡爪之后被迫使到達所述夾送輪之間。
16.如任一前述權(quán)利要求所述的裝置，，其中，所述細長元件能夠沿下放方向相對于所述裝置縱向地移動，并且所述卡爪由在夾緊期間沿所述下放方向可運動的滑架支撐。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述滑架能夠在夾緊期間沿所述下放方向在嚙合行程中且在夾緊之后與所述下放方向相反地在返回行程中往復地運動。
18.如權(quán)利要求16或權(quán)利要求17所述的裝置，其中，隨著所述滑架在夾緊期間沿所述下放方向運動，所述卡爪能夠相對于所述滑架沿所述下放方向運動。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中，隨著所述卡爪相對于所述滑架沿所述下放方向運動，所述卡爪能夠在會聚路徑上朝向彼此運動。
20.如權(quán)利要求16至19中任一項所述的裝置，其中，通過楔形部件能夠使所述卡爪朝向彼此運動，所述楔形部件能夠相對于所述滑架縱向地運動。
21.如權(quán)利要求16至20中任一項所述的裝置，其中，通過在所述滑架和所述卡爪之間作用的執(zhí)行器能夠使所述卡爪相對于所述滑架運動。
22.在元件的海底敷設(shè)過程中以平行級聯(lián)布置夾緊細長元件的方法，所述方法包括迫使多個夾子段 圍繞所述細長元件到一起以組裝級聯(lián)夾子，所述級聯(lián)夾子向所述細長元件施加夾緊力。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，包括:在不同的時刻在所述夾子段的不同位置處向所述夾子段局部地施加組裝力。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，每個夾子段具有被定形為部分地圍繞細長元件中的相應一個細長元件延伸的兩個以上大致平行的相互間隔的凹部，所述方法包括向凹部的一側(cè)以及隨后向凹部的另一側(cè)施加組裝力。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，包括:在允許在夾緊細長元件時夾子段在中央弓彎且隨后在凹部之間施加力以將夾子段的中央?yún)^(qū)域推到一起從而強化細長元件的夾緊的同時，將組裝力施加到凹部的外側(cè)以將夾子段的端部推到一起。
26.如權(quán)利要求22至25中任一項所述的方法，包括:在迫使夾子段一起圍繞細長元件的同時，允許所述夾子段與所述細長元件一起沿下放方向移動。
27.用于海底敷設(shè)的兩個以上細長元件的級聯(lián)布置，通過如權(quán)利要求1至21中任一項所限定的裝置來實現(xiàn)，或者通過如權(quán)利要求22至26中任一項所限定的方法來實現(xiàn)。
28.裝配有如權(quán)利要求1至21中任一項所限定的裝置或操作如權(quán)利要求22至26中任一項所限定的方法的敷設(shè)用船。
【文檔編號】B21D39/04GK103842702SQ201280034987
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月14日
【發(fā)明者】L·K·羅爾夫, H·W·希姆斯沃思, L·索布查克 申請人:薩博賽7有限公司