專利名稱：用于近海甲板安裝的能量吸收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及近海設(shè)備的安裝，更確切地說涉及一種在將甲板安裝到下層結(jié)構(gòu)上時用于吸收能量的裝置。
在近海采油工業(yè)中，兩個主要的構(gòu)件之一就是平臺。一個通常被稱為導(dǎo)管架的下層結(jié)構(gòu)從泥漿管線延伸出水面一個短距離。將導(dǎo)管架定位在打入海底的鋼樁上。將通常被稱為甲板的上層結(jié)構(gòu)裝到導(dǎo)管架上。甲板上裝有并支撐著完成平臺預(yù)期功能所需的設(shè)備。
導(dǎo)管架和甲板是在岸上生產(chǎn)并以分離單元的形式在近海上安裝的。甲板可以是整體的或組裝式的。整體式甲板用直接裝在導(dǎo)管架上的一至三個主塊裝配而成。組裝式甲板是用一些組裝塊組裝而成的，這些組裝塊裝在組裝支撐架上，而組裝支撐架必須先在導(dǎo)管架上定位。甲板通過一條或多條運(yùn)輸駁船運(yùn)到預(yù)定地點(diǎn)，并且通常被裝在稱為塔式起重駁船的特定安裝船舶上的一個或兩個起重機(jī)裝到導(dǎo)管架或組裝支撐架上。將甲板分成多塊可以減小必須用塔式起重駁船提升的最重一塊甲板的重量，由此可減少塔式起重駁船所需的功率。然而，在近海上必須做的工作是在所有的甲板塊之間進(jìn)行必要的連接。這個工作被稱為掛鉤。因此，必須在掛鉤的成本與塔式起重駁船的成本之間取得平衡，前者可通過減少甲板塊的數(shù)量而降低，而后者則隨著提升重量的增大而增加(很少有幾塊是較重的塊)。
成本比較通常表明，最好是在使用現(xiàn)有最大功率的塔式起重駁船的情況下將甲板塊數(shù)量減至最少。這特別適合于那些易于出現(xiàn)壞天氣的區(qū)域，由于對多塊甲板而言需要花費(fèi)較長的時間進(jìn)行安放和掛鉤，而在這些區(qū)域中長時間的甲板安裝會使受損失的危險增加。與之相應(yīng)，塔式起重駁船的最大吊裝重量已經(jīng)增加到10，000至12，000噸的范圍。但是，有些已安裝的組裝式甲板的總重量超過40，000噸，所以即使是用現(xiàn)有的最大功率的塔式起重駁船，也必須將較大的甲板進(jìn)行再分割以便吊裝。
在極少有的情況下，通過不采用塔式起重駁船吊裝的操作來將15，000-30，000噸范圍內(nèi)的甲板以單體的形式安裝。利用滑橇操作將甲板裝到運(yùn)輸駁船上。此外，也可以在運(yùn)輸駁船上進(jìn)行裝配，甲板的安裝是通過壓艙使運(yùn)輸駁船向下直到甲板面上的部件處于支撐構(gòu)件為止來實(shí)現(xiàn)的。這種壓艙過程曾在挪威峽灣的靜水中進(jìn)行過并在蘇格蘭海灣的靜水中進(jìn)行過一次。由于近海處有波浪的關(guān)系，而使運(yùn)輸駁船相對導(dǎo)管架產(chǎn)生感應(yīng)洋流的運(yùn)動。當(dāng)運(yùn)動駁船被壓艙而向下時，在甲板最初觸到導(dǎo)管架和最終使甲板從運(yùn)輸駁船上離開之間需要花費(fèi)幾分鐘的時間。在此期間，由于駁船運(yùn)動而使甲板不斷撞到導(dǎo)管架上，這會導(dǎo)致甲板、導(dǎo)管架和運(yùn)輸駁船明顯受到損壞。
為了在近海處使用壓艙技術(shù)，可以采用兩步法。
1、盡可能快地向下壓艙以便將甲板最初觸到導(dǎo)管架上和最終從運(yùn)輸駁船上離開之間所花費(fèi)的時間減至最短。這樣可減少甲板觸到導(dǎo)管架和由于運(yùn)輸駁船運(yùn)動而使甲板脫離導(dǎo)管架的次數(shù)。所要求的快速壓艙技術(shù)不是本發(fā)明的主題。
2、在甲板和導(dǎo)管架之間的每個接觸點(diǎn)處設(shè)置能夠吸收能量的緩沖裝置。將這些能量吸收裝置設(shè)計成具有合適的力-變形和能量吸收-變形關(guān)系。能量吸收裝置是本專利申請的主題。
可以在特定的情況下使用能量吸收裝置來降低用塔式起重駁船安裝甲板的造價。在某些工作區(qū)域，塔式起重駁船常常必須在將甲板提起之前作好隨天氣而變動的準(zhǔn)備。波浪會引起塔式起重駁船和導(dǎo)管架之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，而且如果相對運(yùn)動過大，則甲板會硬性落到導(dǎo)管架上從而導(dǎo)致其受損。如果使用能量吸收裝置，則不但可在一般的情況下而且還可以在惡劣的氣候下安置甲板，這使塔式起重駁船只需很少的準(zhǔn)備時間。因?yàn)閷λ狡鹬伛g船來說，準(zhǔn)備期間的費(fèi)用是相當(dāng)高的，所以使用能量吸收裝置后可通過減短準(zhǔn)備時間來降低費(fèi)用。
美國專利4，252，468和4，252，469公開了一種采用壓艙技術(shù)近海安裝甲板的方法和設(shè)備。采用專門設(shè)計在每個支撐點(diǎn)下面的折疊式結(jié)構(gòu)將甲板支撐在運(yùn)輸駁船上。在甲板觸到導(dǎo)管架之后，這些結(jié)構(gòu)同時疊起，使甲板和駁船之間立即形成足夠的間隙從而防止因駁船運(yùn)動而導(dǎo)致駁船和甲板之間產(chǎn)生任何進(jìn)一步接觸。
美國專利4，531，619公開了一種用于客車的折疊式轉(zhuǎn)向柱，該轉(zhuǎn)向柱采用了至少兩個細(xì)長的膜盒部分，每個膜盒部分帶有一個與之相接的管形支撐部分，其中將一個膜盒和管形支撐部分設(shè)計成能與另一個相配。
本發(fā)明以簡單的方式滿足上述需要。
本發(fā)明提供一種在近海處安裝甲板部分時使用的能量吸收裝置，其中，一管形體安放在甲板或下層結(jié)構(gòu)上使之處于上述兩者的每個接觸點(diǎn)之間，可以將管形體放在甲板或下層結(jié)構(gòu)中任一方上，每個管形體都具有在管形體兩端相隔之間的環(huán)狀褶圈。
而且優(yōu)選的是，這些環(huán)狀褶圈在軸向上是準(zhǔn)直的并具有不相等的節(jié)距，并可以用鋼來制作管形體。


圖1是本發(fā)明的局部透視圖。
圖2是本發(fā)明的剖視圖。
圖3是本發(fā)明在其完成能量吸收功能之后的剖面圖。
圖4是說明本發(fā)明的施力-變形關(guān)系的曲線圖。
圖5是說明本發(fā)明的能量吸收-變形關(guān)系的曲線圖。
參照附圖，從圖1和2中可以看到，本發(fā)明是用標(biāo)號10表示的。能量吸收裝置10通常由帶有一個或多個環(huán)形褶圈14的管形體12構(gòu)成。
正如從圖1的局部透視圖中所能看到的，能量吸收裝置10與待安裝的甲板上的部分支撐結(jié)構(gòu)相連。樁腿16從未示出的甲板向下延伸，而且裝在樁腿16上的桁架18用于支撐甲板。樁腿16內(nèi)側(cè)的法蘭20焊接在能量吸收裝置10的上端。為了便于說明只在圖中示出了一個樁腿16。然而，很顯然在近海安裝的甲板上是設(shè)有多個樁腿16或支撐點(diǎn)的。為了在安裝甲板期間吸收能量，所用的能量吸收裝置應(yīng)與樁腿16的數(shù)量相適應(yīng)。
如圖2清楚地表示的那樣，管形體12是空心的并且具有上端22和下端24。在管形體12的兩端22、24之間形成一個或多個環(huán)形褶圈14。在本最佳實(shí)施例中設(shè)有兩個環(huán)形褶圈14。還可以優(yōu)選使圖2中用L1和L2表示的褶圈14的節(jié)距不相等。這樣可以通過褶圈14提供連續(xù)的和逐漸的能量吸收。由于在近海安裝的甲板約重10，000-40，000噸，所以最好用金屬例如鋼來制作能量吸收裝置10。
在圖1中，所示的能量吸收裝置10的下端與穿過樁腿16的第二管形件26相連接或成一體。第二管形件26具有一個封閉的底端28以便在甲板降到下層結(jié)構(gòu)上時能形成穩(wěn)定的支撐，下層結(jié)構(gòu)的表面在圖2和圖3中通常用標(biāo)號30表示。如從圖中所能看到的那樣，可以在底端28上設(shè)置一個活動式連接的腳32，它可以補(bǔ)償?shù)诙苄渭?6和表面30之間出現(xiàn)的任何不正常的最初接觸。
在操作中，用起重機(jī)將甲板從其運(yùn)輸駁船上提起，移至下層結(jié)構(gòu)的上方，并在下層結(jié)構(gòu)的表面30的上方定位，以便每個樁腿16的下端都處于表面30上預(yù)定區(qū)域的上方。然后起重機(jī)將甲板下降至使甲板的全部重量都轉(zhuǎn)移到下層結(jié)構(gòu)的表面30上。如圖2和圖3所示，通過用裝置10來吸收能量時并在重量轉(zhuǎn)移過程中褶圈14將形成自身折疊。其結(jié)果是使能量逐漸得到吸收而不是在使甲板和下層結(jié)構(gòu)受損壞的情況下得到吸收。在該過程中裝置10的有效長度變小，由此使每個樁腿16的下端帶著設(shè)在其上的徑向延伸的法蘭34在能量吸收過程中與表面30接觸。一種鋼板壁的厚度為2.25英寸，褶圈14的凸處外直徑為54英寸和凹處外直徑為42英寸，頂部褶圈的節(jié)距為26英寸，底部褶圈的節(jié)距為28英寸的裝置10的設(shè)計模式將產(chǎn)生這樣的特性數(shù)字，其中KIP等于1，000磅。載荷屈服點(diǎn)約為6，300KIP’S。吸收的塑性應(yīng)變能約為13，000ft-KIP’S。壓縮端上的載荷約為4，800KIP’S。起落高度即長度變化約為33英寸。(下降高度為33英寸之后法蘭34會落到表面30上)。
圖4表示裝置10在上述設(shè)計模式下的特性曲線。點(diǎn)A表示頂部褶圈開始屈服而且裝置10開始出現(xiàn)軸向位移。點(diǎn)B表示頂部褶圈(具有較小的節(jié)距)自身閉攏時的值。點(diǎn)C表示閉攏的頂部褶圈開始向底部褶圈移動時的值。點(diǎn)D表示頂部褶圈與底部褶圈相遇時的值。點(diǎn)E表示底部褶圈開始屈服時的值。點(diǎn)F表示底部褶圈閉攏時的值。圖5是表示裝置10始終如一的和逐漸的能量吸收與其變形之間關(guān)系的曲線圖。該曲線還表明裝置10儲存了少量的能量。
由于在本發(fā)明的概念所限定的范圍內(nèi)可以做出許多變型和不同的實(shí)施方案，而且由于根據(jù)法律的描寫規(guī)定可以對實(shí)施方案的細(xì)節(jié)做出很多改進(jìn)，所以可以理解在此的細(xì)節(jié)僅為解釋性說明而并非具有任何限定的意義。
權(quán)利要求
1.一種在將甲板安裝到近海處的下層結(jié)構(gòu)上時用于吸收能量的裝置，其特征在于，其包括管形體，在所說的管形體上形成有環(huán)形褶圈而且這些環(huán)形褶圈位于所說的管形體的兩端之間。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中設(shè)有兩個環(huán)形褶圈，所說的環(huán)形褶圈與所說的管形體兩端之間有間隔。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中褶圈的節(jié)距是不相等的。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所說的管形體是用鋼制造的。
5.一種在將甲板安裝到近海處的下層結(jié)構(gòu)上時用于吸收能量的裝置，其特征在于，包括a、一個管形體；和b、兩個形成在管形體上的環(huán)形褶圈，所說的環(huán)形褶圈具有不相等的節(jié)距。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所說的管形體是用鋼制成的。
全文摘要
一種在將甲板安裝到近海處的下層結(jié)構(gòu)上時用于吸收能量的裝置，其中一個管形體帶有在管形體兩端之間形成的環(huán)形褶圈。褶圈的節(jié)距不相等以便提供連續(xù)的折疊和通過褶圈進(jìn)行能量吸收。
文檔編號B63B35/44GK1102814SQ9410586
公開日1995年5月24日 申請日期1994年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月26日
發(fā)明者詹姆斯·阿倫·黑尼 申請人:麥克德莫特國際公司