具体实施方式

现在将参考附图讨论本发明的优选实施例。该优选实施例是针对异常外海区域(诸如飓风/台风/旋风波应用)的浮动船舶V，特别是在潜水中的浮动船舶V的可拆卸的多点系泊和立管塔系统。图4A、图4B和图4C示出了可拆卸的多点系泊和立管塔系统的优选实施例，通常被称为100，其系泊了船舶V。可拆卸的多点系泊和立管塔系统100包括可拆卸的多点系泊系统110和立管塔系统120。

可拆卸的多点系泊系统110包括从船舶V的船头延伸至海底F的多个系泊支腿或锚腿12和从船舶V的船尾延伸至海底F的多个系泊支腿或锚腿14。锚腿12、14可包括一定长度的链或钢缆(wire)或链与钢缆(wire)的组合，并且包括锚。

图4A显示了一定数量的八个船头锚腿12和八个船尾锚腿14，但是，可以使用不同数量的锚腿。如图4A所示，船头锚腿12中的四个放置在船舶V右舷侧(向前看时的右侧)的前部，并且船头锚腿12中的四个放置在船舶V左舷侧(向前看时的左侧)的前部。类似地，船尾锚腿14中的四个放置在船舶V右舷侧的后部，船尾锚腿14中的四个放置在船舶V左舷侧的后部。优选地，锚腿12、14的长度最初是使用拖船或工作船来放置的。应当理解，锚腿12、14的放置、取向、数量和长度取决于许多因素，这些因素并不限制所要求保护的发明的范围。

参照图4B，每个船头锚腿12的一端连接到前部可拆卸的链台组件20，并且每个船尾锚腿14的一端连接到后部可拆卸的链台组件22。可拆卸的链台组件20、22彼此相似并且可以相同。

参照图4C，立管塔系统120包括通常通过打桩固定在海底F的夹套结构122或塔。立管塔系统120包括在水位L(通常为平均水位)以上的各种高度处安装在夹套结构122上的多个平台(deck)124。本领域技术人员将理解，平台124被布置和设计成支撑各种设备，例如歧管、管道、软管、J形箱和跨接管拉入设备。一个或更多个立管126与海底管道、海底井或其他海底部件连接，并附接到夹套结构122。立管126可连接至平台124上的歧管或其他设备。

在图4A、图4B和图4C所示的实施例中，跨接管支撑结构130安装在船舶V邻近一侧(左舷或右舷)的平台上。在图4B中，跨接管支撑结构130沿着船舶V的中部定位。应当理解，跨接管支撑结构130的位置可以位于船舶V上的其他位置。例如，该跨接管支撑结构130能够位于船舶V的船头区域(或船尾区域)，如图12A和图12B的可替代布置中所示。

如图4C所示，跨接管支撑结构130优选包括一个或更多个平台，一个或更多个平台布置和设计为支撑管道、J形箱和跨接管拉入设备。在正常操作期间，通过连接的链台组件20、22和锚腿12、14将船舶V系泊在立管塔系统120附近，在至少一个立管塔平台124和带有连接器的船舶跨接管支撑结构130之间利用一个或更多个柔性跨接软管和/或脐带式缆索132，从而传输流体、空气、动力和控制信号等。

图5A示出了优选实施例中在船舶V船头处的可拆卸的多点系泊系统110的部分。应当理解，以下描述也适用于船尾处的可拆卸的多点系泊系统110的部分。每个可拆卸的链台组件20、22包括链台结构24，该链台结构24优选地具有锚腿12、14的一端附接到其上的止链器26。链台结构24可以是大体盒形或圆柱形，具有板、加强件或带有支柱的框架。图6是链台结构24的平面图，该链台结构24具有多个止链器26和连接的锚腿12以及上部连接器毂36。在某些链台组件实施例中，该链台组件20、22底部的至少一部分横截面包括为稳定目的而搁置在海底F上的板构件或防沉板42(图5A)，如下所述。链台组件可替代地或另外地具有一个或更多个浮力舱，如下文结合本发明的其他实施例所讨论的。

参考图4A至图4C和图5A，浮动船舶V优选地包括在船体的前方延伸的前部链台支撑结构30和在船体的后方延伸的后部链台支撑结构32。如图5A所示，每个链台支撑结构30、32包括连接器组件34，该连接器组件34优选地是液压驱动的，被布置并设计成接合可拆卸的链台组件20、22的连接器装置或毂36。现有技术中已经熟知这种连接器组件34。优选地，连接器毂36位于可拆卸链台组件20、22的上端处或在其附近。

在图7中示出了闩锁或接合的代表性连接器组件34。所示的代表性连接器组件34是液压致动的夹头连接器组件。连接器组件34位于链台支撑结构30的内部。液压连接器组件34具有安装在链台支撑结构30内的固定壳体80。固定壳体80优选地是在其中具有钻孔82的基本上圆柱形的壳体。固定壳体80包括面向外的肩部84和延伸部或突出部86。一个或更多个间隔开的指状件或夹头分段66可以围绕壳体80布置在肩部84和突出部86之间。面向外的肩部84与指状件66相邻并与之接触。

液压连接器组件34可以包括围绕壳体80布置的可移动套筒60。可移动套筒60可以在一端具有向内指向的凸缘60f和在相对端处的带60b。带60b可以与一个或更多个指状件66相邻并且配置成接触该一个或更多个指状件66。套筒60在第一方向(向下)上的线性运动允许指状件66旋转或枢转至闭合或锁定位置，如图7所示，并且套筒60沿相反的第二方向(向上)上的线性运动允许指状件66围绕壳体80的外表面旋转或枢转至打开或解锁位置。

可以使用一个或更多个致动器68来使套筒60围绕壳体80的外表面移动，从而允许指状件66旋转或枢转以打开和关闭。一个或更多个致动器68可定位在可移动套筒60的向内指向的凸缘60f和固定壳体80的面向外的肩部84之间并连接到可移动套筒60的向内指向的凸缘60f和固定壳体80的面向外的肩部84。致动器68可以是液压的或气动的，并且优选地是液压汽缸。当使用一个以上的致动器68时，致动器68由单个控制器控制，以提供套筒60的同时操作和移动。致动器68可以通过蓄能器和遥测控制阀从船舶V致动。蓄能器和遥测控制阀是本领域技术人员众所周知的。

仍然参考图7，液压连接器组件34的配合毂70安装到链台组件20。优选地，配合毂70是具有延伸通过其的钻孔72的环形构件。配合毂70可包括凹入部分或容纳部74，凹入部分或容纳部的尺寸和形状设计成容纳组件壳体80上的突出部86。配合毂70还可包括带凹口的或带轮廓(profiled)的外表面76。带轮廓的外表面76被配置成接合布置在指状件66上的具有类似轮廓的轮廓并保持该具有类似轮廓的轮廓，使得当指状件66旋转或枢转到其锁定或闭合位置时，位于指状件66上的成形轮廓和配合毂70的带轮廓的外表面76彼此配合地接合，如图7所示。

图7示出了与配合毂70接合的液压连接器组件34。致动器68已使可移动套筒60沿向下方向移动，带60b推动指状件66向内(朝向壳体80的外表面)旋转或枢转，使得指状件66接合配合毂70的凹入轮廓76。在该关闭位置，指状件66大致平行于壳体80的钻孔82，并且与配合毂70上的带轮廓的外表面重叠，在它们之间形成锁键接合。同样在该关闭位置，壳体80上的突出部86可位于配合毂70的容纳部74内。在将指状件66强行插入到配合毂凹部76中的情况下，链台组件20、22牢固地连接到链台支撑结构30、32。优选地，与致动器68一致的辅助机械锁(未示出)使连接器保持锁定而无需液压。辅助机械锁可以是干涉套锁，例如由位于宾夕法尼亚州约克郡的Wellman Dynamics Machining and Assembly Inc.(威尔曼动力机械加工和装配公司)制造的Bear-Loc^TM锁定装置。

优选地，每个链台支撑结构30、32包括拉入或绞车组件38(图5A)，诸如牵引绞车组件，用于降低和收回可拆卸的链台组件20、22，如以下将描述的。应当理解，拉入组件旨在包括绞车、液压缸、链式起重器、绞线千斤顶或本领域技术人员公知的其他牵引机构的任何组合。

在优选实施例中，如图5A所示，提供对准销组件44以保持可拆卸链台组件20，22与船舶V的正确对准。当可拆卸链台组件20、22连接至连接器组件34时，对准销组件44防止可拆卸链台组件20、22相对于浮动船舶V旋转。应当理解，对准销组件44可以采用本领域众所周知的多种形式。例如，对准销组件44可以是从链台支撑结构30、32向下延伸的销，该销布置并设计成被容纳在可拆卸链台组件20、22的上端处的接收器中。

如上所述，本发明提供了一种可以在外海情况下有效地断开连接的系泊系统。在本发明的某些实施例中，这部分地通过断开前部、后部可拆卸链台组件20和11到海底F的连接和降低前部、后部可拆卸链台组件20和11到海底F来实现。图9示出了断开前部可拆卸链台组件20到海底F的连接并降低该组件到海底F的一系列步骤。应当理解，一系列相同的步骤适用于断开和降低后部可拆卸链台组件22。

收回绳索50的一端连接到前部可拆卸链台组件20，另一端连接到绞车组件38的绞车线40。优选地，带有水面浮标52的标记线(tag line)也附接到收回缆线50。连接器组件34被致动到其解锁位置，并且具有连接的船头系泊支腿12的前部可拆卸链台组件20的负载被传输到绞车组件38。绞车组件38然后降低可拆卸链台组件20，直到船头系泊支腿12和可拆卸链台组件20搁置在海底F上。绞车线40从收回绳索50上断开连接，然后返回船舶上。可拆卸链台组件20底部处的防沉板42搁置在海底F上，并与海底F产生吸力以提供稳定性。优选地，如图9所示，止链器26和连接器毂36位于泥线上方。

如图4A-图4C所示，现在将描述将系泊船舶V从多点系泊和立管塔系统装置100移开位置所涉及的步骤顺序。最初并且在系泊支腿断开连接之前，跨越在立管塔平台124与船舶V的跨接管支撑结构130之间的所有跨接软管和缆绳132(见图4A和图4C)被断开连接并拉到船舶V上或拉到立管塔120上，如图8所示。

优选地，具有船尾系泊支腿14的后部可拆卸链台组件22在系泊支腿断开期间首先被断开。如参考图9如上所述，在将后部可拆卸链台组件22降低并搁置在海底F上之后，船舶V优选地通过其在船尾的推进器从立管塔120摆动离开一段安全距离，如图10所示。如上所述，将具有船头系泊支腿12的前部可拆卸链台组件20从船舶V上断开。在所有断开之后，船舶V可以航行到安全港，而留下可拆卸的多点系泊系统110和立管塔系统120。可以理解的是，可替代地，在船舶V将优选地通过船头处的推进器从立管塔120摆动离开一段安全距离的情况中，可以首先断开具有船头系泊支腿12的前部可拆卸链台组件20，并且最后将断开具有船尾系泊支腿的后部可拆卸链台组件22。

本发明还提供了在船舶V返回该位置时有效地重新连接可拆卸的多点系泊系统110。图11示出了从海底F收回前部可拆卸链台组件20并将其重新连接至船舶V的一系列步骤。应当理解，相同的一系列步骤适用于收回和重新连接后部可拆卸链台组件22。

水面浮标和标记线52用于定位位于海底F上的前部可拆卸链台组件20，并且绞车线40连接至收回绳索50，该绞车线40连接至前部可拆卸链台组件20。优选地，具有水面浮标52的标记线被收回至船舶V。绞车组件38吸入绞车线40，并使可拆卸链台组件20连同船头锚腿12的连接端升离海底F。在连接器组件34处于解锁位置的情况下，对准销44刺入接收器中，并且连接器毂36容纳在连接器组件34中。然后将连接器组件34锁定以保持连接器毂36，并且前部可拆卸链台组件20重新连接到船舶V。

在将前部和后部可拆卸链台组件20和22重新连接到船舶V之后，可以连接立管塔120和船舶V之间的柔性跨接软管和/或脐带式缆索132以恢复正常操作。

图12A和图12B示出了可拆卸的多点系泊和立管塔系统100'的替代配置，其中立管塔系统120位于船舶V的船头处。跨接管支撑结构130位于船舶V的船头处，优选地与前部链台支撑结构30相邻或者在其上，与如图4A中沿船舶V的中部定位的情况不同。

参见图12A，船头锚腿12放置在船舶V的右舷侧和左舷侧的船舶V前部，优选地使用拖船或工作船，立管塔系统120直接位于船头的前方。类似地，船尾锚腿14放置在船舶V的右舷侧和左舷侧的船舶V的后部。在船头和船尾锚腿就位的情况下，跨接软管和电缆132可以跨接在立管塔平台124和船舶V的跨接管支撑结构130之间。

在该替代配置中，将船舶V移离位置所涉及的步骤顺序与以上相对于图8至图10所述的顺序非常相似。最初，跨接在立管塔平台124与船舶V的跨接管支撑结构130之间的所有跨接软管和电缆132被断开连接并被拉到船舶V或立管塔架120上。优选地，以上述方式首先断开在立管塔附近的具有船头系泊支腿12的前部可拆卸链台组件20。然后，如上所述，将具有船尾系泊支腿14的后部可拆卸链台组件22断开连接。如果船舶V的船尾最初放置在立管塔120附近，那么首先断开具有船尾系泊支腿14的后部链台组件22。然后，船舶V可以使用其自身的动力离开立管塔系统120，然后可以航行到安全港。

应当理解，在船舶V返回到该位置时，可以如上关于图11所述的步骤来完成重新连接可拆卸的多点系泊系统110。

图5B公开了图5A所示的可拆卸链台组件20的替代取向。在图5B中，可拆卸链台组件20相对于竖直方向成一定角度连接到链台支撑结构30’。液压连接器组件34也相对于竖直方向成一定角度取向，并且绞车组件38优选地定位成使得绞车线40与连接器组件34同轴对准。对准销组件44类似地成角度。其余部件可以与关于图5A所讨论的相同。

图5B的成角度的连接的一个目的是有助于可拆卸链台组件20与连接器组件34的重新连接操作。如图5B所示，所有的船头系泊支腿12总体上在船舶V的船头前方延伸。当可拆卸链台组件20被收回并拉入连接器组件34时，产生很大的力矩，并且具有连接器毂36的链台组件20不是竖直的，而是成角度的。通过相对于竖直方向以适当的角度放置连接件，在与连接器组件34进行连接时不必克服力矩。应当理解的是，这也可应用于后部可拆卸链台组件22以及在船舶V的船尾处的连接。

图5C示出了另一个实施例，其中前部可拆卸链台组件20’、连接器组件34和前部链台支撑结构30”在水线L下方。优选地，绞车组件38安装在船舶V的船头上，并且一个或多个引导构件46提供了绞车线40从绞车组件38到链台支撑结构30”的引导。应当理解，链台组件(不具有浮力舱)可以如图5C所示被部分地或完全地浸没，并且如上文所述以及如图9至图11所示被释放到海底F并从海底F收回。应当理解，这也适用于后部可拆卸链台组件22以及在船舶V的船尾处的连接。

图13A、图13B和13C公开了具有带有浮力舱的前部链台组件和后部链台组件的其他实施例，前部链台组件和后部链台组件分别称为20”和22”。在图13A中，类似于图5A中的布置，浮式前部链台组件20”在水线L上方连接至前部连接器组件34。回接缆索28的一端连接到浮式前部链台组件20”，而另一端固定到船舶V。应当理解，浮式前部链台组件20”在与连接器组件断开连接时，通过绞车组件38被降低到水中，并漂浮在水线L处或漂浮在水线L附近。随后断开绞车线40并且回接缆索28继续将浮式链台组件20”连接至船舶V。同样地，降低浮式后部可拆卸链台组件22”，并使其漂浮在水线L处或水线L附近，其中缆索28连接到后部可拆卸链台组件。

在如图4A-4C所示的系泊和塔式布置中，在前部浮式可拆卸链台组件20”和后部浮式可拆卸链台组件22”下降并漂浮在水线L处或附近的情况下，在船舶V离开位置的一段时间，连接至每个链台组件20”、22”的缆索28的自由端可以连接到固定结构，例如立管塔系统120的固定夹套结构122，如图14所示。应该理解，缆索28替代地是链或者缆索与链的组合。

替代地，除了其他的系泊和塔式布置之外，可通过常规的海上作业利用系泊缆线将浮式可拆卸链台组件20”、22”连接到固定到海底的浮标。

在图13B中，具有浮力舱20”的前部链台组件与安装到浸没的前部链台支撑结构30”的浸没的前部连接器组件34连接，类似于图5C所示的布置。在图13B中，具有浮力舱20”的浸没的前部可拆卸链台组件从液压连接器组件34释放，并允许其进一步浸入水中直到其达到中性浮力。回接缆索28的一端连接到链台组件20”，而第二端在船舶V上。浸没的后部可拆卸链台组件22”类似地被释放并被允许进一步浸入水中直到其利用连接到其的缆索28达中性浮力。

参照图15，在浮式可拆卸链台组件20”、22”漂浮在水中的情况下，两个回接缆索28可通过绞车组件(未示出)拉入船舶V并通过常规的海上硬件/绳索连接组件54”彼此连接，优选地利用快速释放钩或鲨鱼钳。收回绳索50”(图16)的一端连接到回接缆索/硬件/绳索54”，另一端连接到绞车组件的绞车线。优选地，具有水面浮标/照明灯52”的标记线也附接到收回缆线50”。如图16所示，所连接的缆索28和收回缆线50”以及带有浮标/照明灯的标记线52”通过绞车组件下降到水中并释放。

重新连接过程遵循与断开连接过程相反的过程。收回带有水面浮标/照明灯的标记线52”，并且缆索28彼此断开连接。参照图13C，绞车组件38的绞车线40穿过链台支撑结构30”的连接器组件34和链台组件20”的配合毂70。绞车组件38用于将链台组件20”拉入链台支撑结构30”。当被拉入时，液压连接器组件34被致动以与配合毂70接合。

还可以利用优选具有转向轴或轮子的引导式海底连接器48来将回接缆索28在水中或在海床上通过船舶上的绞车组件的绞车线连接在一起，如图17A和图17B所示。连接器的一侧固定在预定位置处，来自链台组件20”的缆索28与船舶上的第二缆索相连，见图15，并掉入水中。预安装并与船舶上的绞车线连接的第二缆索将穿过固定在第二链台组件上的连接器48，参见图17A，以拉入从而进行连接。如图17B所示，连接器48也可以固定在第二缆索28的端部，并且绞车线将穿过以进行连接。

替代地，在每个之上具有大刺钉142的防沉板140预安装在船头和船尾区域附近的海底F上。参照图18，在每个链台组件20”、22”的中心的容纳部144用于将链台组件固定在刺钉142上。在与连接器组件34断开连接之后，具有浮力舱20”、22”的每个链台组件由断开连接的船舶拉动，使其靠近预安装的防沉板140，然后被完全浸没，以引导的方式落入防沉板140上的刺钉142上。可以使用遥控车辆(“ROV”)将链台组件20”、22”引导到刺钉142上。链台组件可以通过装置固定在刺钉142上。在重新连接时，在移除固定装置(如果有)之后，优选地通过ROV将空气泵入组件20”、22”的浮力舱中，以将其带回到连接高度以进行重新连接。当链台组件20”、22”到达其自然漂浮位置时，可以通过绞车组件38将其拉到连接器组件34。

图13D和图13E公开了另一实施例，其具有带有浮力舱的前部链台组件和后部链台组件，前部链台组件和后部链台组件分别被称为20”和22”，其被淹没并与在船舶V下方的预安装的回接链29连接。应当理解，浮式前部链台组件20”在与连接器组件34断开连接时在水中浸没更低，并在中性浮力下悬浮。如图13E中所示，在断开连接之后，将浮式后部可拆卸链台组件22”类似地断开连接并且允许其在中性浮力下漂浮在水中，其中预安装的回接链29连接到两个链台组件20”和22”。

应当理解，卸载和装载操作可以通过船头和船尾纵排布置或并排布置或CALM/SALM浮标系统来进行，或者通过立管塔系统在系泊的船舶和其他设施之间进行。

尽管上面已经参考特定实施例详细描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对所公开的实施例进行修改和变更。所有这些修改和变更都将被涵盖。另外，本文引用的所有出版物均指示了本领域的技术水平，并且通过引用将其全文并入本文，就如同每个出版物已通过引用分别并入并完整阐述一样。