CN100548794C - 可延伸的半潜式平台 - Google Patents

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Abstract

一种具有一对可变浮力且在垂直方向隔开的浮筒的半潜式船舶。当船舶在运输中时，较低的浮筒保持垂直方向上紧密的接近于上部的浮筒。较低的浮筒在展开地点被压舱，以将浮筒降低浮筒到第一浮筒基线以下大约32米的深度。因此，船舶的稳定性和运动特性有较大地改善。浮筒间通过可伸缩支柱装置互相连接。

Description

可延伸的半潜式平台
技术领域：
本发明涉及一种海上结构，特别涉及一种适合支撑海上油气勘探/生产作业的海上结构。
背景技术：
半潜式船舶提供了一种用于海上作业的海上结构的形式。半潜式单元经常用于很难安装常规的底部支撑结构的深水中。一种典型的半潜式单元具有一个上部结构的甲板或支柱支撑的甲板。支柱由有浮力的浮筒和压舱物室支撑，该压舱物室允许船舶移动到一个展开地点和被水淹没，以使浮筒浸没到水面之下。一旦浮筒降低到需要的深度，它们提供了稳定性并减少了船舶对应于风和水波的移动。
一些半潜式船舶设计成具有一对平行的水平浮筒，该浮筒支撑垂直延伸的支柱。其他的半潜式船舶设计成具有所谓的“环状浮筒”，所述的“环状浮筒”不一定为圆形的。多数情况中，“环状浮筒”部件应用于正方形或矩形浮筒，正方形或矩形浮筒为四个互相连接的浮筒部分。浮筒的目的在于便于使船舶在深水中得到稳定性。
不同的解决办法被提出去解决这个问题。例如专利号为4,040,265的美国专利公开了一种自升式钻塔平台，其由向下延伸的支柱支撑并与静止在海底的底盘结构接合。所述底盘是一个矩形结构，且具有多个可储藏碳氢化合物的腔。所述底盘的端部延伸到支撑支柱的位置以外。
专利号为4,907,912的美国专利列举了另一个使用可潜水的储运驳船的自升式钻塔平台的例子。运输中，可潜水的储运驳船为钻探平台的船体提供浮动装置。一旦所述单元到达钻探点，可潜水的驳船和支撑支柱一起降低直到停留到海底。所述的可潜水驳船至少被淹没，以稳定其在海底的位置。
专利号为6,374,764的美国专利公开了一种由一个或多个具有上升支持的浮筒的自浮式海上结构。这种上升支持可能是齿条小齿轮驱动装置，套筒式液压缸，滑轮系统等，且附接在甲板上并相对应于浮筒移动甲板。浮筒可以从水中升起以提供附加的甲板区域。
虽然这些设计产品在特定的情况下是令人满意的，但是需要一种特别适合定位于深水和恶劣环境中的、开发边缘领域的小型海上结构。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种具有加强的抵抗波浪作用的半潜式单元。
本发明的另一个目的是通过在ESEMI中使用第二层浮筒(STP)的简单而节省成本的方法来增加单元的附加质量。ESEMI作为常规的半潜式设计的情况，允许在不增加船舶排水量的情况下增加船舶的附加质量。为了代替增加排水量来获得更高的附加质量，本发明设法将总排水量在工作模式中分离成两个不同的位置。一部分排水量位于常规的半潜式船体，而其他的部分，被称作STP，定位在船体以下的一定距离。这种总排水量的分离与相似排水量的常规的半潜式相比较，导致了更高且全面的ESEMI的附加质量。
本发明的另一个目的是提供一种能有效减少船舶对于波浪作用的响应的海上结构。
下述权利要求所限定的上述问题的解决方案依照本发明一个实施例给出。
海平面以下的主要波浪和海流的影响力作用在支柱和位于水平面下的上层浮筒上。这些水平面以下的作用力通常随着深度的增加而减少。本发明的船舶具有双重浮筒系统。上部的环状浮筒支撑稳定柱，该支柱依次支撑上部船体和甲板结构。下部的浮筒相对于上部的浮筒，通过使用独立的、位于下部浮筒或第二层浮筒的压舱系统垂直地进行移动。通过将第二层浮筒(STP)降低到海平面以下一个适当的深度，最好位于大多数强烈波浪影响范围之下，本发明的半潜式单元完成特有的动作反应，通常只有通过大型的通用的组合固定装置来完成。
依照本发明的优选实施例，所述的第二层浮筒支撑多个可垂直活动的、可伸缩的支柱。该支柱通过由外部的稳定柱和上部浮筒携带的支柱导向装置进行移动。所述支柱确保了第二层浮筒和上部浮筒保持平行关系。
运输时，较低的有浮力的浮筒可靠地接近上部浮筒，所述支柱完全收回。一旦船舶到达工作地点，第二层浮筒被压载且下降以使得上部浮筒的基线位于第二层浮筒的基线以上32米处。所述的第二层浮筒通过一系列将第二层浮筒连接到主甲板的绞盘拉紧装卸缆索保持与上部浮筒和上部船体的锁定关系。
附图说明：
本发明通过下列附图进行举例说明且不限于本发明的实施例所举的例子。
图1为本发明的半潜式船舶在移动状态的立体图。
图2为本发明的半潜式船舶在工作状态的立体图。
图3为本发明的半潜式船舶在移动状态的剖面图。
图4为本发明的半潜式船舶在工作状态的剖视图。
图5为本发明的船舶主甲板的俯视图。
图6为主浮筒底部的示意图。
图7为第二层浮筒底部的示意图。
具体实施方式：
如图所示，本发明的半潜式船舶标记为10。所述的船舶或单元10由具有工作甲板12的上部船体11组成。所述上部船体11设计成大的箱子或格子结构。所述船体11和甲板12支撑不同的机器和设备，以及全体工作人员的住房。为了卸载供给船提供的货物，甲板12上设有起重机14。
所述上部船体11和工作甲板结构12上携带有4个垂直的支柱16，所述支柱16依次由形成为正方形环的主浮筒结构18支撑。每个支柱16的横截面为矩形，且从正方形环状的浮筒18的拐角处延伸。所述主浮筒18由4个箱状的结构组成，每个结构的横截面具有4个边。环状浮筒的一个主要的优点是船体结构具有很大的扭转强度，这种扭转强度在恶劣的环境中是特别重要的。所述的主浮筒18有方形的开口20，允许产品升降机22通过。
所述主浮筒18容纳有复数个沉浮箱24、储存罐26、位于浮筒18每个拐角处的泵舱28和用于运送、储藏和输出船舶10在工作中所必须的水和碳氢化合物的相关联的机器。所述的主浮筒18与支柱16刚性连接。
第二层浮筒(STP)30相对于主浮筒18相互平行，且第二层浮筒(STP)30和主浮筒18之间具有一定的垂直间隔。所述的STP 30，类似于主浮筒18由4个箱状的结构32、34、36和38组成，每个结构的横截面具有4个边。所述浮筒30具有方形的开口40，所述方形开口40与主浮筒18的方形开口20垂直对准，以允许产品升降机22通过。所述的第二层浮筒30的深度比主浮筒18的深度浅。
所述浮筒30的部分32具有一对水平的延伸部件42、44。所述浮筒30的部分36具有一对水平的延伸部件46、48。所述的每个延伸部件42、44、46和48支撑垂直延伸的，可伸缩的延伸支柱50，这样每个可伸缩的支柱50的底部就分别安放在延伸部件42、44、46或48上。
所述的支柱50通过第二层浮筒30连接上部船体11和主浮筒18。导向部件52与每个支柱16附接；导向部件54附接在主浮筒18上，与导向部件52垂直对准。每个支柱50收容在导向部件52和导向部件54形成的开口中。所述的支柱50相对于所述的船体11和主浮筒18进行移动，从而将第二层浮筒30移动到工作的水位。
运输时(图1和图3)，所述的第二层浮筒(STP)30位于主浮筒18以下的短的距离。在运输的水位，所述主浮筒18的甲板56略微高于水位58。所述主浮筒的基线60淹没在水平面以下，且所述第二层浮筒的基线62位于主浮筒基线60以下大约3米处。所述第二层浮筒30，类似于主浮筒18，被垂直和横向的分隔壁分割成复数个收容沉浮箱70的隔间。泵舱72中适当的泵便于为沉浮箱70提供可变的压舱量。
当船舶10在工作地点展开时，所述的第二层浮筒30刚好下降到水位58以下的适当的位置，以使得所述第二层浮筒30的基线62在主浮筒18的基线60以下大约32米处。为便于第二层浮筒30的停泊和维护，船舶10上装备有8条系缆索74，船体10的每个拐角处装备2条。每个延伸部件42、44、46和48有一条维护缆索76。所述第二层浮筒维护缆索的一端固定于安装在每个延伸部件42、44、46和48顶部表面的附接部件78上。
所述船舶10通过一个预先停泊系统使船舶10能在水下达到2500米的深度进行工作。为了便于保持船舶10的停泊，所述船舶10装备了4个双滚筒牵引绞盘组件80。所述支柱16内设有金属线圈。所述绞盘组件80具有双重用途：所述绞盘组件80携带有系缆索74和浮筒装卸缆索76。每个绞盘组件80使用双牵引绞盘以停泊，以及使用单牵引绞盘以处理第二层浮筒30。最好地，通过一个公共的轴以驱动所述第二层浮筒的维修绞盘的牵引绞盘，所述第二层浮筒的维修绞盘单独连接，且依次穿过外部的联轴器。
所述的绞盘组件80通过常规设计的可变速电动机驱动。每个绞盘组件80的控制面板连接到中央控制面板进行操作，以同步地拉伸系缆索74并释放所述第二层浮筒装卸缆索76。
在第二层浮筒下降的过程提供了静态保持制动器(图中未显示)的应用，所述的制动器是每个绞盘组件80的一部分。所述的第二层浮筒由设置在第二层浮筒的船舷水管自由淹没。
一旦操作者确定压舱水的数量没有超过预定的数量，所述绞盘组件的锁定将被释放。在动态制动器的帮助下，所述装卸缆索76从绞盘80上展开，所述第二层浮筒潜入到水下理想的深度。一旦到达预定的深度，操作者使用静态保持制动器且与和每个装卸缆索76相关的锁定机构(图中未示)接合。
在浮筒30下降的时候，所述的支柱50在导向部件52、54中可滑动地移动，相对于所述船体11和主浮筒18保持第二层浮筒30的平行位置。
操作者通过应用静态保持制动器和解开所述可伸缩的支柱50的销钉来提升所述的第二层浮筒30。所述的第二层浮筒排放压舱水，且绞盘组件80继续拉紧缆索76使第二层浮筒升到达大约26米的水位。然后使用所述的静态保持制动器，所述的第二层浮筒再次排放压舱水。通过所述绞盘组件80继续拉所述装卸缆索76，所述的第二层浮筒再次被升到大约10.5米的水位。
这个过程延续到直到第二层浮筒30到达需要的水位为止。然后，使用静态保持制动器，所述的第二层浮筒30在特殊的销钉的帮助下锁定在所述的支柱上，所述的销钉能够承受所述的第二层浮筒的静态力和动态力。可以想象的，所述第二层浮筒30的泵将有能力来完成排放第二层浮筒30的压舱水以便于在8小时内获得所述浮筒30的收回。
当受到损害和水位急剧上涨的情形时，主浮筒和第二层浮筒的压舱系统有能力使船舶10恢复到正常的工作状态或运输的水位和水平平稳状态。在紧急情况下，排放所述第二层浮筒的压舱水和收回第二层浮筒将在大约4小时内完成。
船舶10提供来两个功能不同的压舱系统：第一个压舱系统位于第二层浮筒，它的目的是便于展开和收回所述的第二层浮筒。第二个压舱系统设置在主浮筒，它的目的是水平调节，在运输，操作和生存水位之间注入和排放压舱水，且能使所述单元从损坏的情况中恢复。
一旦所述的第二层浮筒延伸到需要的水深，且锁定到主浮筒18和船体11，所述双重目的的绞盘组件80被改变以在将船舶10停泊在展开地点中使用。
本发明的船舶10允许水线以上的部分，所述的主浮筒和第二层浮筒作为一体的单元在船坞制造，以省略在所在地的结合。结果，节省了船舶所有者的大量时间。所述的第二层浮筒不仅提供了更大的附加质量而且大大地减少了船舶的晃动。所述船舶运动的响应大体等同于通过大型建造的固定的底部单元的响应。较低的运动特性转化为少的“故障时间”和升降机的疲劳。
本发明所述的船舶的组成结构能够在附加的权利要求的范围内进行变化。

Claims (17)

1、一种半潜式船舶，包括上部船体，其特征在于：进一步包括第一浮筒，与第一浮筒平行布置且与所述第一浮筒之间具有垂直间隔的第二浮筒，相对于第一浮筒垂直移动第二浮筒的装置；以及使第二浮筒保持与第一浮筒平行的装置，所述保持装置包括固定在所述第一浮筒和上部船体上的支柱导向装置及多个固定地附接到所述第二浮筒上且可在所述支柱导向装置中滑动的可伸缩支柱；所述上部船体通过可压舱的所述第一浮筒和第二浮筒支撑。
2、如权利要求1所述的船舶，其特征在于：其中所述的第一浮筒和第二浮筒各自形成为箱形结构，且各自都具有四边形的横截面。
3、如权利要求1所述的船舶，其特征在于：其中所述的用于移动所述第二浮筒的装置包括安装在所述上部船体甲板上的绞盘组件和固定在所述第二浮筒上且由所述绞盘组件拉紧的装卸缆索。
4、如权利要求3所述的船舶，其特征在于：其中所述的用于移动所述第二浮筒的装置进一步包括容纳在所述第二浮筒中的压舱装置。
5、如权利要求1所述的船舶，其特征在于：其中所述可伸缩支柱相对于所述上部船体和第一浮筒可操作地定位，所述可伸缩支柱将所述第二浮筒移动到操作水位。
6、如权利要求5所述的船舶，其特征在于：进一步包括多个从所述第二浮筒延伸的水平延伸部件。
7、如权利要求6所述的船舶，其特征在于：其中每个所述的可伸缩支柱被固定到相对应的延伸部件上且从相对应的水平延伸部件向上延伸。
8、如权利要求1所述的船舶，其特征在于：进一步包括多个从所述第一浮筒延伸的稳定柱，且通过所述稳定柱的顶部支撑所述上部船体。
9、一种半潜式船舶，包括上部船体，其特征在于：包括具有环形结构的可浮动的第一浮筒，多个从所述第一浮筒向上延伸且支撑上部船体的稳定柱，位于第一浮筒以下且平行于第一浮筒并与所述第一浮筒之间具有垂直间隔的具有环形结构的第二浮筒，多个固定在所述第二浮筒上且可相对于第一浮筒和上部船体垂直移动的可伸缩支柱，相对于第一浮筒垂直移动第二浮筒的装置，以及一种保持所述第二浮筒平行于第一浮筒的装置，所述保持装置包括固定在第一浮筒和上部船体上的支柱导向装置和可在所述支柱导向装置中滑动的可伸缩支柱；所述上部船体通过可压舱的所述第一浮筒和第二浮筒支撑。
10、如权利要求9所述的船舶，其特征在于：其中所述的移动所述第二浮筒的装置包括安装在上部船体甲板上的绞盘组件和固定在所述第二浮筒上且通过所述绞盘组件拉紧的装卸缆索。
11、如权利要求10所述的船舶，其特征在于：其中所述的第一浮筒和第二浮筒的每个具有箱形结构且横截面为具有4个边的矩形环形浮筒。
12、如权利要求11所述的船舶，其特征在于：其中所述第二浮筒有多个水平延伸部件，每个可伸缩支柱固定在相对应的第二浮筒上且从相对应的第二浮筒向上延伸。
13、如权利要求10所述的船舶，其特征在于：其中所述的第一浮筒和第二浮筒的每个包括独立的为所述第一浮筒和第二浮筒压舱的装置，其中所述第二浮筒的压舱装置便于使第二浮筒相对于第一浮筒进行移动。
14、一种半潜式船舶，包括上部船体，其特征在于：包括可浮动的第一浮筒支撑从所述第一浮筒向上延伸的稳定柱，平行于第一浮筒且与所述第一浮筒之间具有垂直间隔的可浮动的第二浮筒，多个固定在所述第二浮筒上且可相对于第一浮筒和上部船体垂直移动的可伸缩支柱，保持所述可伸缩支柱固定在所述第一浮筒和上部船体上的装置，所述装置包括多个固定在所述上部船体和第一浮筒上用于以滑动连接的方式收容所述可伸缩支柱的导向装置，以及相对于第一浮筒垂直移动第二浮筒的装置，所述移动装置包括固定在上部船体甲板上的绞盘组件和固定在所述第二浮筒上且通过所述绞盘组件拉紧的装卸缆索；所述上部船体通过可压舱的所述第一浮筒、第二浮筒和所述可伸缩支柱支撑。
15、如权利要求14所述的船舶，其特征在于：其中所述第一浮筒和第二浮筒具有外周表面，其中所述可伸缩支柱延伸到所述的外周表面以外。
16、如权利要求14所述的船舶，其特征在于：其中所述第一浮筒和第二浮筒的每个都有容纳在相对应的浮筒中的独立的压舱系统。
17、如权利要求16所述的船舶，其特征在于：其中所述的第二浮筒的压舱系统使所述第二浮筒便于在工作水位和运输水位之间下降和收起。
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