專利名稱：一種輕型張力腿自安裝式單點系泊輸油裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于海上油輪單點系泊系統(tǒng)領(lǐng)域，是對傳統(tǒng)CALM系統(tǒng)的改進。
背景技術(shù)：
迄今海上油輪單點系泊裝置已有多種，比較常用的一種稱為CALM系統(tǒng)，即懸鏈線錨索系泊系統(tǒng)。CALM系統(tǒng)由海底錨(或樁)、懸鏈線錨索、系泊浮筒及筒頂轉(zhuǎn)臺組成。其特點是由懸鏈線錨索提供系泊浮筒的系泊能力，懸鏈線錨索的單長重量越大，索長越大，及浮筒的水平位移越大，則浮筒的水平恢復(fù)力越大，提供的系泊力越大。因此，CALM系統(tǒng)很適合較深海域；此外它的輸油管線穿過水面浮筒經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭以漂浮軟管引向油輪，這一特征使之僅適合于無冰海域。在淺水有冰海域，CALM系統(tǒng)是不大適合的，其他系統(tǒng)也有類似問題?？梢哉f迄今還沒有一種很適合于淺水有冰海域的經(jīng)濟適用的單點系泊輸油裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有CALM系統(tǒng)不適合淺水有冰海域使用的缺陷，本實用新型在改進CALM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提供一種輕型張力腿自安裝式單點系泊輸油裝置，該單點系泊輸油裝置適合淺水、有冰海域(如我國渤海)使用。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是輕型張力腿自安裝式單點系泊輸油裝置，由海底錨、錨頂牽索、系泊浮筒及筒頂轉(zhuǎn)塔組成。其特征在于所說的系泊浮筒與海底錨之間通過保持張力狀態(tài)的錨頂牽索(即張力腿)連接，根據(jù)水深條件調(diào)節(jié)張力腿的高度，使系泊浮筒永遠位于水下。轉(zhuǎn)塔中心柱內(nèi)部通過輸油軟管，轉(zhuǎn)塔頂部有輸油旋轉(zhuǎn)接頭，轉(zhuǎn)塔根部有系泊纜轉(zhuǎn)環(huán)。本技術(shù)方案的內(nèi)容集中體現(xiàn)于對傳統(tǒng)CALM系統(tǒng)的改進。
改進之一是將CALM系統(tǒng)的系泊浮筒由水面移至水下，將懸鏈線錨索改為張力錨索，從而對同樣體積的浮筒獲得最大恒定浮力，相應(yīng)獲得最大的錨索預(yù)張力和在不同水平位移下獲得相應(yīng)的水平恢復(fù)力。其技術(shù)原理可由以下諸式表達設(shè)浮筒直徑為D，高度為H，浮筒浮力系數(shù)為CW，張力索根數(shù)為n，索長度為L，浮筒水平位移為δx，則有浮筒浮力B=Cw·π4D2H]]>(如取Cw≈0.5)張力索預(yù)張力To＝B/n浮筒水平恢復(fù)力Fx=BδxL2-δx2≈BδxL=CwπD2H4Lδx]]>由上式可見浮筒越大，浮力越大，張力索預(yù)張力也越大；張力索長度越短，浮筒水平位移越大，則水平恢復(fù)力越大，而水平恢復(fù)力是獲得系泊力的根源?？梢姶讼到y(tǒng)在淺水區(qū)(張力索長L小)使用的優(yōu)越性。
改進之二是在水位變化區(qū)也就是冰作用區(qū)，此系統(tǒng)只用一根較細的立柱或錐面用以保護內(nèi)部油管并使冰的作用力最小。再加上將油管旋轉(zhuǎn)接頭設(shè)于最高水位以上的立柱頂部，系纜轉(zhuǎn)盤設(shè)于最低水位以下的立柱根部，從而使之免受冰的沖擊，因此該系統(tǒng)也能適應(yīng)冰區(qū)海域。
此外由于本系統(tǒng)采用吸力錨基礎(chǔ)，故可實現(xiàn)移遷自安裝。
本實用新型有益效果是1)適合于淺水、有冰海域使用；2)由于張力腿錨索比懸鏈腿錨索短得多，因此結(jié)構(gòu)造價較低；3)可以實現(xiàn)自安裝及起拔復(fù)用，安裝費用較低。
以下結(jié)合附圖及實施例作進一步說明。



圖1為本實用新型總體結(jié)構(gòu)前視圖；圖2為本實有新型總體結(jié)構(gòu)俯視圖；圖中(1)吸力錨基礎(chǔ)，(2)張力索，(3)系泊浮筒，(4)筒頂轉(zhuǎn)塔，(5)系泊纜轉(zhuǎn)環(huán)，(6)輸油旋轉(zhuǎn)接頭，(7)海下油管線，(8)管匯，(9)輸油立管，(10)托管臂，(11)錨鏈筒。
具體實施方式
本實用新型的單點系泊輸油裝置的結(jié)構(gòu)組成已由附圖明示。各組成部分的制備方法如下(1)吸力錨基礎(chǔ)包括吸力錨筒、頂蓋，均由常規(guī)鋼板卷制焊接而成；(2)張力索根據(jù)算得的張力選型購置，可選鋼纜或鋼鏈；(3)系泊浮筒為板梁體系，由常規(guī)鋼板及型鋼制作而成；(4)筒頂轉(zhuǎn)塔內(nèi)有固定于浮筒中心的中心柱，外套有與上、下兩軸承連接的轉(zhuǎn)筒。它們都為小直徑鋼管，可直接選用；(5)系泊纜轉(zhuǎn)環(huán)(帶軸承)可選購或自行制作；(6)輸油旋轉(zhuǎn)接頭可選購或自制。
本實用新型系泊裝置的自安裝程序如下其中，吸力錨基礎(chǔ)(1)已制成整體具備充氣自浮拖運條件，系泊浮筒(3)連同筒上轉(zhuǎn)塔(4)也已制成整體具備自浮拖運條件，故可兩部分單獨浮運，也可將浮筒以上部分坐在吸力錨基礎(chǔ)上總體自浮拖運(推薦總體自浮拖運)，至目的地將錨基礎(chǔ)(1)排氣下放直至錨端插入海底1m左右，張力索(2)逐漸拉直，此后對浮筒(3)注水下沉至預(yù)定設(shè)計高程，再對錨基(1)實施常規(guī)吸力沉放直至全部貫入海底。此時，張力索(2)應(yīng)接近拉直，隨后將浮筒(3)全部排空，使獲最大浮力，于是每根張力索(2)獲得同值的預(yù)張力。至此系統(tǒng)安裝完畢，從而進入工作狀態(tài)，可以提供系泊力。現(xiàn)取下列數(shù)據(jù)當?shù)厮顬?5m(最低水位以下)，浮筒直徑D＝12m，高度H＝3m，張力索長度L＝12m，索根數(shù)＝4，浮筒水平位移δx＝5m，則有浮筒系泊力B=Cwπ4D2H≈0.5·π4·122×32≈170t]]>單索預(yù)張力To＝B/n＝170/4≈42.5t水平恢復(fù)力Fx=BδxL2-δx2=170·5144-25≈170×0.458≈77.9t]]>這是相當大的水平恢復(fù)力，可滿足相當大的油輪系泊力的要求。
權(quán)利要求1.一種輕型張力腿自安裝式單點系泊輸油裝置，由海底錨、錨頂牽索、系泊浮筒及筒頂轉(zhuǎn)塔組成；其特征在于所說的系泊浮筒與海底錨之間通過保持張力狀態(tài)的錨頂牽索連接，筒頂轉(zhuǎn)塔位于系泊浮筒頂部中央位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的輕型張力腿自安裝式單點系泊輸油裝置，其特征在于所說的海底錨采用吸力錨基礎(chǔ)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的輕型張力腿自安裝式單點系泊輸油裝置，其特征在于所說的筒頂轉(zhuǎn)塔的中心柱內(nèi)部通過輸油軟管，轉(zhuǎn)塔頂部有輸油旋轉(zhuǎn)接頭，轉(zhuǎn)塔根部有系泊纜轉(zhuǎn)環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的輕型張力腿自安裝式單點系泊輸油裝置，其特征在于所說的錨頂牽索可以鋼纜，也可以是錨鏈。
專利摘要一種輕型張力腿自安裝式單點系泊輸油裝置，是對傳統(tǒng)的CALM單點系泊裝置的改型。它由吸力錨、錨頂牽索、系泊浮筒及筒頂轉(zhuǎn)塔組成。系泊浮筒與海底錨之間通過保持張力狀態(tài)的錨頂牽索(即張力腿)連接，根據(jù)水深條件調(diào)節(jié)張力腿的高度，使系泊浮筒永遠位于水下。轉(zhuǎn)塔中心柱內(nèi)通過輸油軟管，轉(zhuǎn)塔頂端有輸油旋轉(zhuǎn)接頭，轉(zhuǎn)塔底部有系泊纜轉(zhuǎn)環(huán)。該裝置的優(yōu)點是張力索越短提供的系纜力越大，因而適合于淺水；小直徑的筒頂轉(zhuǎn)塔柱有保護輸油軟管作用，故適應(yīng)有冰海域；而吸力錨基礎(chǔ)可實現(xiàn)自安裝，工程造價及安裝費用都較低。
文檔編號B63B21/00GK2799519SQ03263929
公開日2006年7月26日 申請日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者王翎羽 申請人:天津市海恩海洋工程技術(shù)服務(wù)有限公司