技术领域
[0001] 本
发明涉及根据
权利要求1前序部分特征的用于移动船
上管状构件的移动系统。
[0002] 本发明还涉及根据权利要求40-42的特征的船。
[0003] 本发明同时还涉及根据权利要求43前序部分特征的移动管状构件的方法。
[0004] 定义：
[0005] 在本
说明书和所附权利要求中，如下术语必须按照下面给出的定义理解。
[0006] 在本说明书和所附权利要求中，通用术语“
船舶(vessel)”应指船、艇、钻井装置、一般指浮动结构和具体指浮式钻井船、半潜式钻井装置。
[0007] 在本说明书和所附权利要求中，通用术语“管状构件”系指适合通过管道敷设船(pipe-laying vessels)铺设在海底上的实际管路，或者是所谓“立管”，这些立管是指适合依次相互固定的管状构件，以形成在船和海底之间以及在
水下钻井的钻井管道。
现有技术[0008] 在适合用于石油钻探的船舶生产领域，根据钻井要求，将船舶与海底相连的垂直管道发挥着主要作用。所述垂直管道由称之为“立管”(riser)的构件组成，这些立管都是管状构件，形成了海底控制
阀和船舶之间连接的垂直或
悬链线(catenary)管道，所述
控制阀通常称之为BOP(防喷器(blow out preventer))。立管通常为
法兰连接的管状构件，其由主孔和多个辅助管线构成，除了推动插装在立管本身结构周围的浮动构件外，还可用来供控制
流体流动。例如，辅助管线可包括泥浆输入管线(压井管线(kill line))、恢复管线(阻
流管线(choke line))、两个与控制阀的控制相关的管线、
泵送管线(
增压管线(booster line))。
[0009] 本发明一般涉及船上存放区管状构件移动和管状构件的操纵装置。特别是，本发明涉及立管从船上存放区向井架的移动。然而，很显然，本发明并不限于立管的单个特定用途，而且，一般适合于在诸如管道敷设船(pipe-laying ships)上的通用管状构件的移动。
[0010] 立管或管状构件的长度范围可在22-27m之间，主孔的直径范围在530-540mm之间，但是很显然，根据本说明书，本发明适应于一般的管状构件，并不限定于所述尺寸。除了立管，还有另一些构件，称之为“推进模
块(pushing modules)”，其功能是降低单个立管在水中的重量。立管的重量在20-40吨之间。立管按各种联接方式彼此连接，这些联接方式在本发明中为人们所熟知。
[0011] 每个“立管”都是精细元件，必须进行恰当的移动。在从存放区，特别是船上甲板存放区或货仓内取出时，必须特别小心。此外，为了将立管送到井架处，以便将其连接到已经
定位好的立管的垂直管道上，在船上甲板上对立管的移动阶段也要非常小心。立管一旦彼此连接而形成垂直管道后，则会构成船舶探测平面和置于海底控制阀之间的连接，后者通常称之为“防喷器”。在钻探作业期间，
钻杆会落下进入立管内。为了进行钻探，会使用一些钻探液，钻探液是被加压泵入空心的钻杆内。通常，钻液是由钻井泥浆(drilling sludge)构成，特别是经过添加各种添加剂以改变其物理特性制备后的钻井泥浆。钻井泥浆经由钻杆，自
钻头处向水面泵出，向上回到水面，在此处进行处理以便循环并再次泵入井中。在上升期间，一旦到达置于海底的控制阀处，泥浆就会流过立管主孔和落入立柱内的钻杆之间的空腔返回到钻井装置。实际上，这是立管的主要功能，即，形成一个供钻井泥浆从海底升到钻井装置的“气密”通道。
[0012] 管状构件或立管通常存放在船上的封闭货仓或甲板上。
[0013] 在现有技术的方案中，管状构件或立管是存放在封闭货仓内，管状构件的移动依靠的是桥式
起重机，桥式起重机从存放管垛处取出管状构件并送到移动设备处，后者接着将它们送往船上甲板。
[0014] 在现有技术的解决方案中，管状构件或立管存放在船上甲板上时，第一移动阶段是通过桥式起重机或移动式起重机来进行。
[0015] 一旦立管取出阶段完成，必须移动立管，以便将其铺设到通常称之为“猫道(catwalk)”的转运设备上，这是一种转运车(trolley)，可以将立管送入到井架内，在这里将每个管状构件或立管从基本水平状态变成基本竖直状态，从而将其连接到此前已安装的系列立管上，形成垂直管道，一直伸向海底，在海底对被各个控制阀封闭的钻井进行挖掘。
[0016] 例如，石油钻井用船舶都必须能够在很深的海底作业，“很深”是指海洋深度在3000-4000米，但本发明并不限于此深度。例如，对于大约3700米的深度，所用立管长度为
27.5米时，在对立管本身的铺设阶段和将立管从钻井向存放区移动的复原阶段必须移动大约135根立管。
[0017] 例如，一些现有技术的方案，例如WO 2010/000745中所介绍的方案，提供了根据存放布局来存放管状构件的方法，其中，管状构件垂直存放在货舱内，即管状构件的纵向延伸轴线垂直位于货舱内部。这种方案，除了必须要求使用升降起重机(其存在上述有关操纵悬吊货物(suspended loads)的
风险和危险问题)外，还要求货舱底部改装以安装立管底部
支架，而这些底部支架在还例如要操作不同立管时，还必须更换。此外，在这些方案中，因为立管垂直存放，从货舱取出立管时，需要将其提起以使其整个纵向延伸越过船甲板，以便立管的下端从货舱中完全出来。如果考虑立管的长度(甚至几乎达到30米)和其重量(在20-40吨范围内)，此外，立管还必须通过甲板起重机提升放到处于深海中的船上，这种作业是相当危险的。
[0018] 其它的现有技术方案还提供了根据一种布局将立管存放在船上货舱内部的存放方法，在该种布局中，立管或管状构件的纵向延伸轴线基本为水平放置。然而，在这些方案中，从货舱内部向甲板移动是通过货舱内的桥式起重机来进行的，这会占用货舱内部相当大的可用空间，而这些空间是可以用来存放其它立管的。实际上，安装在内部的桥式起重机在高度上以及在长度和宽度上会占用很大空间，因为它们必须能够沿货舱整个容积来移动。此外，也存在前面所述的有关操纵悬吊货物的风险和危险的问题。在该类型的其它方案中，货舱基本上不使用桥式起重机，而把桥式起重机安装在货仓上部和外部，也就是说，安装在船的甲板上。然而，在这些方案中，货舱必须带有相当宽的孔口，以确保外部桥式起重机能进入货舱各个区域以取出和移动立管。这种方案除了需要巨大的货舱孔口外还会遇到前面所述有关操纵悬吊货物的风险和危险问题。此外，因为需要货舱巨大孔口供货舱外部桥式起重机的进出，货舱内的货物以及操作手都会被置于露天下。
[0019] 现有技术存在的问题
[0020] 现有技术方案存在各种各样的问题，这些方案涉及到将管状构件从存放区移动和运送到转运设备处，由转运设备再将其送到井架。
[0021] 首先，在现有技术方案中，管状构件或立管存放在封闭的货舱内，管状构件的移动靠桥式起重机，这存在悬挂在船上方的货物移动的安全问题和船舶货舱内可用空间的有效利用问题。实际上，布置在货舱内的桥式起重机占用了货舱整个长度上的很大空间，而这个空间本来是计划用来供桥式起重机在管状构件垛的上方移动的，是实际上用于存放的未使用空间。
[0022] 此外，管状构件因为非常沉重，移动时采用带有悬挂
钢缆或刚性构件的桥式起重机，这使得管状构件会受到撞击，这会损坏构件
密封性或连接性能。
[0023] 此外，移动过程由控制桥式起重机或转运起重机的操作手手动操纵，而没有采用自动化程序。另外，处在控制区内的操作手也将其自身暴露于可能的危险之中。
[0024] 此外，这种方法的自动化程度低也常常是在操作手换班时出现的一个严重问题。实际上，在大约6个月后，操作手会由新人替代，新人操作能
力的下降也会使得铺设管状构件的操作随之放慢。
[0025] 此外，现有技术方案也使得管状构件在取出前的检查阶段很难实施。
[0026] 此外，现有技术方案由于是在船的货舱内装配桥式起重机，因而必须要求在船舶建造过程中安装桥式起重机。这是因为必须在货舱本身在用各自的封闭穹顶封闭其上部之前，将桥式起重机安装在货舱内部，该封闭穹顶用于构成船甲板。在货舱被最后封闭前，在船下水前，桥式起重机始终处于露天之下会受到损坏，这会影响其性能。
[0027] 总之，就立管而言，还必须考虑在存放区内根据每个立管使用深度而存放不同类型的立管。因此，在将立管装到船上和将其卸下的操作过程中，操作手遵循正确的装载和卸下顺序是非常重要的，这样就可以防止适合在浅水深度作业的立管被取出安装在较深深度。目前，选择需要取出的立管及其装载作业都是由操作手手动进行的，从外部环境来看，这些过程都有可能出现误操作从而带来严重后果。或者，无论如何也会放慢立管取出或装载作业速度。
[0028] 现有技术方案的进一步
缺陷是，从船舶设计阶段，而且在船舶舾装阶段，且甚至在各个设备本身的使用阶段，管状构件的移动中所涉及的所有设备通常都被认为是独立进行的。实际上是缺少一种将各种系统整合成一个的单一移动系统，也即，无论就钻井用立管形式的管状构件而言，还是针对由管道敷设船在海底铺设的管道形式的管状构件而言，这种系统都可使管状构件沿其移动路径从存放区一直到进行铺设的机器处实现导向、安全和可靠移动。
[0029] 管状构件，特别是立管的移动，常常会因为多种必需作业和涉及的多种机器而很复杂，这些机器不能彼此协调或集成，而且必须由一个操作手手动控制，存在与移动错误、悬吊货物掉落、撞击、损坏等有关的所有风险。
[0030] 如前所述，立管根据其适于操作的深度并不是都是相似的，而且彼此不同。结果，现有技术系统的缺陷是，立管的装载和取出常常是由操作手手动进行，由操作手确定装载顺序。负责装载的操作手的失误可能导致在随后的铺设阶段的延迟。例如，适合在较深深度使用的立管(必须早于其它立管被取出)已经被装载到了底部支架上，而位于一系列适合在较浅深度使用的立管(必须最后取出)之下。此外，如果负责铺设的操作手并未注意到该错误，他们可能会在较深的深度上铺设不适合在这个深度使用的立管，所出现的断裂风险会引起无法弥补的环境破坏并会危及操作手的安全。
[0031] 发明目的
[0032] 本发明的目的是提供一种改进的用于将管状构件从船的货舱移动到船甲板上的移动设备和方法。
[0033] 本发明的再一个目的是提供一种改进的用于在船甲板上移动管状构件的升降设备和方法，以便将管状构件移动到转运设备上，后者再将管状构件送到井架上。
[0034] 发明概念
[0035] 该发明目的由
独立权利要求的特征来实现。
从属权利要求代表了有利的解决方案。
[0036] 本发明的有利效果
[0037] 根据本发明的方案，通过显著的创造性贡献，该创造性贡献的效果形成直接重要的技术进步，因此具有各种优点。
[0038] 有利的是，根据本发明的方案可以最有效地使用货舱内部存放管状构件的可用空间，与现有技术方案相比，无疑可获得更有利的货舱存放系数。这样，既可以在同一艘船上装载大量管状构件，也可以设计成较小船舶，但可装载同等数量的管状构件，在船舶建造阶段和船舶使用期间都能最终获得经济效益。
[0039] 一般来讲，根据本发明的解决方案可以省去传统的提升构件，这些提升构件一般由桥式起重机、货舱升降机和甲板起重机组成，取而代之的是更有效和更安全的装置，能够确保管状构件或立管在最大安全情况下移动。此外，可实现管状构件移动过程的高度自动化。此外，最大限度地减少了各种不同机器之间管状构件或立管的转运数量。
[0040] 关于本发明的移动设备，该设备可移动船舶货舱内部的管状构件或立管，根据本发明的方案可以解决有关悬吊货物的安全问题，因为根据本发明的方案可以使管状构件在传动装置上在
锁紧状态下移动，消除了悬吊货物出现的所有情况。这是再一个有利之处，因为防止了碰撞，后者会损坏管状构件。再一个有利之处是，根据本发明的方案还可以使转运阶段以及货舱装载阶段完全自动化，这样，操作手不再必须手动操纵传动装置，降低了失误的可能性并减少了操作手暴露于危险环境下。此外，在操作手换班时，根据本发明的方案还可保持高标准的操作效能。此外，根据本发明的方案方便了管状构件在从存放管垛上取出前的检查，同时，也可非常精确而自动地了解存放管垛内各种类型管状构件或立管的
位置。此外，根据本发明的方案可以对在现有船上管状构件移动设备的装配，另外，在船下水后，防止移动设备长时间处于露天环境下。
[0041] 关于本发明的升降设备，该升降设备可在船甲板上移动管状构件或立管，根据本发明的方案可在甲板上进行管状构件或立管的移动，无需使用船上起重机，因此，完全消除了悬吊货物，有利于人员安全并可防止立管遭受任何可能的损坏。再一个有利之处是防止了碰撞，而这种碰撞会损坏管状构件。此外，有利的是，在管状构件或立管持续锁定情况下，在货舱内部或甲板上的取出位置和向转运设备的卸载位置之间，一次操作就可实现有效转运管状构件或立管。
[0042] 有利的是，根据本发明的方案可以获得一种适用于管状构件的移动系统，在存放区内部管状构件装载阶段和在管状构件铺设期间，该系统能够自动操纵管状构件本身的整个移动。根据本发明的系统也可只有一个用途，提供管状构件的整体操纵和移动链，有利于系统各个部分的相互整合和有利于管状构件本身有效而安全的移动。
[0043] 有利的是，一旦船舶建造接近完工时，根据本发明的方案可以安装在船上，这样，避免移动系统的各个设备和装置在船舶建造阶段的安装，避免设备和装置暴露于露天和恶劣环境下，因为这些会影响设备效能和功能。此外，可实现船舶设计阶段的高度集成，船舶在设计阶段已经预先布置成可安装本发明的系统，在管状构件携带能力相等的情况下，优化并因此而缩小存放区域的尺寸，并进而缩小船舶本身的尺寸，或者在船舶尺寸相等情况下，增加存放面积。
[0044] 再一个有利之处是，根据本发明的系统在管状构件存放于存放区内时也可对其进行方便快速检查，这便于在航行期间进行管状构件的检查。因此，在管状构件本身安装作业期间，或者在初期和事先，可节省时间，查出任何可能的问题，这样，就可预先采取相应措施，修正从存放区取出管状构件的程序，以反映出初步检查阶段显现的任何可能的异常情况。
附图说明
[0045] 下面，结合附图介绍技术方案，这些附图仅作为本发明的说明性示例，附图如下：
[0046] 图1为根据本发明而制成的钻井船的侧面示意图。
[0047] 图2为立管形式的管状构件的平面示意图。
[0048] 图3为从图2所示的“D”方向的立管示意图。
[0049] 图4为根据本发明制成的船舶的剖面示意图。
[0050] 图5为根据本发明制成的管状构件移动设备的侧视图。
[0051] 图6为根据本发明制成的管状构件移动设备的正视图。
[0052] 图7相对于根据本发明制成的管状构件的移动设备，示出了图6中所示的“A”部的细节放大图。
[0053] 图8示出了根据本发明制成的管状构件移动设备的正视图，所示为第一移动状态。
[0054] 图9为图8所示移动设备的正视图，所示为第二移动状态。
[0055] 图10为根据本发明制成的移动设备的俯视图，所示为第三移动状态。
[0056] 图11为根据本发明制成的移动设备的俯视图，所示为第四移动状态。
[0057] 图12为根据本发明制成的管状构件移动设备的侧视图，所示为移动滑块的两种不同定位配置。
[0058] 图13为根据本发明制成的管状构件移动设备的
支撑基座的俯视图。
[0059] 图14为根据本发明制成的管状构件移动设备支撑基座的侧视图。
[0060] 图15为仅示出根据本发明制成的管状构件移动设备的滑块的侧视图，所示为升降设备的第一移动状态。
[0061] 图16为仅示出根据图15所示的管状构件移动设备的滑块的侧视图，所示为升降设备的第二移动状态。
[0062] 图17为根据本发明制成的管状构件移动设备的支撑基座传动装置的示意图。
[0063] 图18为图17所示“B”部的细节放大图。
[0064] 图19为根据本发明制成的管状构件移动设备的支撑基座传动装置的细节示意图。
[0065] 图20、图21、图22、图23、图24示出了位于货舱内部的根据本发明制成的在管状构件移动系统各设备之间的管状构件随后的转运阶段。
[0066] 图25、图26、图27、图28、图29、图30示出了位于货舱外部的根据本发明制成的在管状构件移动系统的各设备之间的管状构件随后的转运阶段。
[0067] 图31为根据本发明制成的升降设备的第一个实施方式的侧面示意图。
[0068] 图32为图31所示升降设备的
导轨的侧视示意图。
[0069] 图33为安装在图32所示导轨上的图31所示升降设备的侧视示意图。
[0070] 图34为船舶剖面图，其中，管状构件存放在甲板上，且示出了根据本发明技术方案的可适用性，所示为管状构件在甲板上的存放情况。
[0071] 图35示出了图34所示“C”部的细节放大图。
[0072] 图36为透视图，示出了系统的升降设备和翻转设备在操纵根据本发明制成的管状构件时的相互位置。
[0073] 图37为透视图，示出了图36所示的升降设备和翻转设备在装载管状构件之后移动时的相互位置。
[0074] 图38示出了系统的升降设备的第二个实施方式的透视图，用来操纵根据本发明制成的管状构件。
[0075] 图39为图38从另一个
角度所示的升降设备的透视图。
[0076] 图40为透视图，示出了图38所示的升降设备的齿的移动的控制机构。
[0077] 图41为系统的翻转设备的实施方式的透视图，用来操纵根据本发明制成的管状构件。
[0078] 图42为图41从另一个角度所示的翻转设备的透视图。
[0079] 图43为移动设备的转运车的不同实施方式的透视图，该运转车用于根据本发明制成的管状构件。
[0080] 图44为图43所示转运车的一个细节的透视图。
[0081] 图45为根据本发明制成的管状构件移动设备的转运车的不同实施方式的正视图。
[0082] 图46为图45所示转运车的俯视图。
[0083] 图47为透视图，示出了将管状构件铺设到转运设备上的最后阶段。
[0084] 图48为可缩进式插销的实施方式，其中，所示插销为缩回状态。
[0085] 图49为可缩进式插销的实施方式，其中，所示插销为抽出装置。
[0086] 图50和图51示出了牵引提升钢缆的平衡系统的实施方式。
[0087] 参照附图中所示的识别编号，使用了如下术语：
[0088] 1.船舶
[0089] 2.井架或铺设区
[0090] 3.转运设备
[0091] 4.升降设备
[0092] 5.移动设备
[0093] 6.管状构件
[0094] 7.垂直管道
[0095] 8.阀
[0096] 9.海底
[0097] 10.主孔
[0098] 11.第一端
[0099] 12.第二端
[0100] 13.辅助管线
[0101] 14.存放区
[0102] 15.立柱
[0103] 16.甲板
[0104] 17.第一转运车
[0105] 18.第二转运车
[0106] 19.第一导轨
[0107] 20.第一轮
[0108] 21.第二导轨
[0109] 22.第二轮
[0110] 23.第三导轨
[0111] 24.第三轮
[0112] 25.第一壁或第一支撑结构
[0114] 27.滑块
[0115] 28.升降构件
[0116] 29.第一销
[0117] 30.第二销
[0118] 31.滑块传动装置
[0119] 32.绞车(winch)
[0120] 33.钢索
[0123] 36.齿
[0124] 37.转运车传动装置
[0125] 38.第三电动机
[0126] 39.传动机构
[0127] 40.第四导轨
[0128] 41.第四轮
[0130] 43.制动器
[0131] 44.底座
[0132] 45.
齿条联接(rack coupling)
[0135] 48.第一减速设备
[0136] 49.第一方向
[0137] 50.第二方向
[0138] 51.空间
[0139] 52.管垛
[0140] 53.保持构件
[0141] 54.第一侧
[0142] 55.第二侧
[0143] 56.第二减速设备
[0144] 57.托架(cradle)
[0145] 58.第一本体
[0146] 59.支柱(stanchion)
[0147] 60.存放座
[0148] 61.筐
[0149] 62.第二壁或第二支撑结构
[0150] 63.控制装置
[0151] 64.指挥装置
[0152] 65.翻转设备(tilter device)
[0153] 66.第三销
[0154] 67.头部
[0155] 68.第一部件
[0156] 69.第二部件
[0157] 70.第一升降机
[0158] 71.第二升降机
[0159] 72.螺杆
[0160] 73.制动器
[0161] 74.传动设备
[0162] 75.轴
[0163] 76.第二滑轮
[0164] 77.支撑构件
[0165] 78.臂
[0166] 79.翼
[0167] 80.齿线
[0169] 82.第三减速设备
[0170] 83.第四电动机
[0171] 84.第二本体
[0172] 85.第二电动机
[0173] 86.补偿设备
[0174] 87.轨道
[0175] 88.销制动器
[0177] 90.第二传感器
[0178] 91.第三传感器
[0179] 92.销座
[0180] d.距离
具体实施方式
[0181] 参照附图(图1)，本发明可用来将船1的存放区14的管状构件6移动到管状构件6的至少一个铺设或使用区2。举例来说(本发明的意图并不限于此)，对于钻井船或半潜式钻井平台而言，管状构件将会是从存放区14取出的立管，所述存放区可以是货舱或甲板上的存放区。立管6通常为管状构件(图2，图3)，在相应的第一端11和第二端12处装有法兰，相对于立管形式的管状构件的纵向延伸方向，第一端和第二端为相对的两个端部。立管(图3)包括主孔10和若干个用于控制液流通的辅助管线13，以及插入到立管本身结构体周围的浮式推动构件。一旦其中一个立管已经取出，必须移动立管以便将其铺设到通常称之为“猫道(catwalk)”的转运设备3上，这是一种转运车，可以将立管送入到井架2内部(图1)，在这里，每个管状构件或立管从基本水平状态转成基本竖直状态，从而将其连接到此前已经安装好的系列立管上，以形成垂直管道7，一直伸向海底9，在海底对由各个控制阀8封闭的钻井进行挖掘。
[0182] 尽管在本发明说明书的下文中，将明确涉及有关将本发明应用到钻井船或半潜式钻井平台的技术方案，而且由此还明确涉及到移动立管，但显然本发明普遍适用于这样的船舶1的领域，即，在这种船上，必须将管状构件6从存放区14移至铺设区或使用区2。
[0183] 如上所述，管状构件6或立管可存放在内部存放区14内，诸如船1的货舱，或相应地，外部存放区14，如船1的甲板上。尽管根据本发明的技术方案应用在内部存放区14，诸如船1的货舱的情况中特别有利，但其应用在外部存放区14，诸如船1甲板的情况中也非常有利。实际上，按如下说明，很显然，根据本发明的系统也适用于管状构件在甲板上存放时使用的支架，而且很方便，因为省去了桥式起重机或移动式起重机，这些起重机存在此前所述的与移动悬吊货物情况相关的风险和危险。
[0184] 特别是，本发明可有效地利用在移动管状构件6时由至少两台相互配合的不同设备操作所带来的组合和相互协调，从而引
导管状构件从存放区14(优选船1货舱)移到管状构件的铺设区或使用区2，例如，石油钻井船(图1)上的井架2。
[0185] 第一个发明设备是(图4、图5、图6、图8、图9、图10、图11、图12)一种移动设备5，该设备能够操纵存放区14内的管状构件的移动：
[0186] -在船1的装载阶段，用于将管状构件6存放在存放区14内的作业；
[0187] -在管状构件的使用阶段，用于从存放区取出管状构件6，以操纵管状构件6从船1的存放区14移到管状构件的铺设区或使用区2的作业；
[0188] -在管状构件的复原阶段，用于移动管状构件6的作业，以操纵管状构件6从转运机器3移至船的存放区14。
[0189] 移动设备5与升降设备4连接并配合(图20、图21、图22、图23、图24)，从而能操纵管状构件在船1的存放区14和甲板16之间移动：
[0190] -在船1的装载阶段，用于将管状构件6存放在存放区14内的作业；
[0191] -在管状构件的使用阶段，用于从存放区取出管状构件6，以操纵管状构件6从船1的存放区14移到管状构件的铺设区或使用区2的作业；
[0192] -在管状构件的复原阶段，用于移动管状构件6的作业，以操纵管状构件6从转运机器3移至船的存放区14。
[0193] 此外，升降设备4可以与起重机或传动装置，诸如翻转设备相连接，从而能在甲板16和管状构件的铺设区或使用区2之间移动管状构件6或立管。例如，对石油钻井船而言，升降设备4可与起重机或另一个立管操纵设备相连接，从升降设备4运至转运设备，该转运设备可以是通向井架2的转运设备3。例如，转运设备3可以是通常称之为“猫道”类型的转运设备，对于本发明来讲，这种装置已被认为众所周知。
[0194] 在现有技术方案中，由于管状构件在移动期间并没有完全被导引，而是以悬吊货物的状态被运转，此外，各种移动系统常常是以不相关的独立供应及设计为目的，存放区14和甲板16或铺设区2之间的所有所述移动作业都由操作手手动控制，于是，操作手在管状构件移动期间直接处在危险之中，而且，操作手也会对管状构件本身造成损坏。
[0195] 另一方面，所开发的创新系统的主要部件能相互连接彼此协调，自动操纵管状构件的整体移动。
[0196] 特别是，操纵存放区14的管状构件移动的移动设备5由一对转运车17,18组成(图4、图8、图9)，这对转运车能够在空间51内沿第一方向49平移(图4、图5、图10、图11、图12、图14)，而空间51则位于立管或管状构件6的管垛52或立柱15与壁或支撑结构
25,62之间，该支撑结构的功能将在本说明书的下文中详细介绍。移动设备5的第一转运车17和第二转运车18相应地设置在存放区14的相对两端，也就是说，它们相对于管状构件的至少一个管垛52呈相对两侧放置，特别是，它们置放在至少一个管垛52的相对两侧，而该相对两侧是对应于管状构件6的第一端11和第二端12，也就是说，在管状构件的端部
11,12上设有立管或管状构件6的主孔10和辅助管线13的任何孔。移动设备5的第一转运车17和第二转运车18均设有底座44，该底座借助第一轮20沿第一方向49滑动(图5、图6、图7、图10、图11)，第一轮支撑在第一导轨19上，该导轨的两个功能分别是引导底座
44滑动以及将各转运车17,18和由其所支撑的管状构件的重量释放到地面。移动设备5的第一转运车17和第二转运车18均设有呈基本垂直延伸的框架26，该框架与底座44构成整体并与底座一起整体平移。基本垂直延伸的框架26延伸相应的高度，但低于货舱或存放区
14高度。滑块27在框架26上垂直滑动。滑块26上设有至少一个接合装置29,30，其与管状构件6端部11,12的相应一端接合。由于移动设备5由一对转运车17,18组成(图4、图8、图9)，每个转运车设有沿着第一方向49滑动的底座44，且因为在每个底座44上安装有相应的框架26，该框架能够根据对应滑块27的基本垂直第二方向50形成管状构件移动的支撑和导向构件，滑块上设有与管状构件6的端部11,12的相应一端相接合的接合装置
29,30，通过协调两个转运车17,18的移动，可以实现：
[0197] -以这样一种方式移动第一转运车17，即，将其相应底座44在第一导轨19上沿第一方向49滑动到底座44的定位处，该定位处与沿对应于管状构件6的管垛52的第一方向49的位置相对应(图4、图8、图10、图11)，在该管垛上可将特定的管状构件6取出(图20)；
[0198] -以这样一种方式移动第二转运车18，即，将其相应底座44在第一导轨19上沿第一方向49滑动到底座44的定位处，该定位处与沿对应于管状构件6的管垛52的第一方向49的位置相对应(图4、图8、图10、图11)，在该管垛上可将特定的管状构件6取出(图20)；
[0199] -以这样一种方式移动第一转运车17的滑块27，即，将该滑块在第一转运车17的框架26上沿第二方向50滑到滑块27的定位处，该定位处与沿第二方向50的位置相一致(图4、图8、图10、图11)，而该沿第二方向的位置对应于特定管状构件6的管垛52上的高度位置，该特定管状构件6能从管状构件6的管垛52上被取出；
[0200] -以这样一种方式移动第二转运车18的滑块27，即，将该滑块在第二转运车18的框架26上沿第二方向50滑到滑块27的定位处，该定位处与沿第二方向50的位置相一致(图4、图8、图10、图11)，而该沿第二方向的位置对应于特定管状构件6的管垛52上的高度位置，该特定管状构件6能从管状构件6的管垛52上被取出；
[0201] -以这样一种方式启动(图8、图10)第一转运车17的滑块27的接合装置29,30，即，接合装置29,30与特定管状构件6的相应第一端11接合，所述特定管状构件6能从管状构件6的管垛52上被取出；
[0202] -以这样一种方式启动第二转运车18的滑块27的接合装置29,30，即，接合装置29,30与特定管状构件6的相应第二端12接合，所述特定管状构件6能从管状构件6的管垛52上被取出；
[0203] -以相互协调同步方式移动图9，图12第一转运车17的滑块27和第二转运车18滑块27，使其沿第二方向(50)相互协调同步滑动，提升能从管垛52中取出的特定管状构件6，该提升至少要达到这样一种条件才能操作，即能从管垛52中取出的特定管状构件6不会对同一存放区14内的任何其它管状构件的管垛52的高度造成影响，而能从管垛52中取出的该特定管状构件6就存放在所述存放区内。优选地，该提升至少要达到这样一种条件才能操作，即能从管垛52中取出的特定管状构件6在高度上与管状构件从移动设备5运到升降设备4的转运位置的高度对齐，该升降设备随后进行管状构件的操作；
[0204] -以相互协调同步方式移动(图21，图22)第一转运车17和第二转运车18，使第一转运车17的相应底座44和第二转运车18的相应底座44沿第一方向49相互协调同步地在各自的第一导轨19上滑动到底座44的定位处，该定位处与沿第一方向49的位置相一致，而该位置则与管状构件从移动设备5到升降设备4的转运位置纵向对准。
[0205] 此时，可以将管状构件从移动设备5转运到升降设备4，升降设备随后进行管状构件的操作，这些将在本说明书的下文中介绍。有利的是，很显然，所述系统也可按相反顺序工作，将管状构件或立管6从升降设备4装载到存放空间内的管垛52处。虽然并未说明，但很显然，所述管垛52都带有保持构件，以容纳一排或多排管状构件或立管6，按列布置，完全类似于参照甲板上的存放方案(图34)所述的保持构件53的布置方式。
[0206] 优选地，滑块27的接合装置29,30制成销的形式，该销进入管状构件的主孔10内。然而，显而易见，也可以使用接合装置29,30的不同实施方式，这些都被认为具有同等效果，而且，也都落入本发明的范围之内。使用销的方案可以这样来设想，即每个滑块27都设有至少一个各自的可缩进销29,30，适合相对于管状构件的主孔10而插入或抽出。下述动作：
[0207] -将第一转运车17的滑块27的其中一个销29,30插入到对应于管状构件第一端11的管状构件的主孔10内；
[0208] -将第二转运车18的滑块27的其中一个销29,30插入到对应于管状构件第二端12的管状构件的主孔10内；
[0209] 执行管状构件6的抓握动作，这样，通过第一转运车17和第二转运车18的所述接合装置29,30从而在相对的两端11,12处紧固管状构件，所述接合装置从此时开始即形成相互协调传动装置，从而整体上构成移动设备5。
[0210] 所述移动设备5实际上由一对相互协调的平移立柱构成，其位于存放区14的两端。所述移动设备5可供管状构件在存放区内部横向和垂直移动，即横向是指沿第一方向49移动,垂直是指沿第二方向50移动。此外，所述移动设备5可到达存放区14的任何位置。移动设备5的两个平移立柱在物理上并不相互制约，不像桥式起重机通常那样，而机器的自动化系统又确保了两个立柱的对准和配合。这带来的优点是，在相同功能情况下，该系统更轻，体积更小，还能降低货舱高度，或者，还能有效利用货舱现有高度。此外，与通常使用的桥式起重机相比，这种设备更紧凑，从而可以在船1建造结束后安装在船1上，这样移动设备5就不会在船舶建造阶段暴露于露天下或受到碰撞。
[0211] 如果存放区14位于船1货舱内(图1、图4、图20、图21、图22、图23、图24)，以及如果存放区位于船舶甲板16上(图34，图35)，移动设备5也给出了更有利的方案，以有效利用存放区14。
[0212] 在存放区14位于(图34,图35)的船1甲板16上的方案中，该系统在任何情况下都是有利的，因为在该示例中，也能防止动用桥式起重机或吊车，否则，随之而来的问题就会涉及移动悬吊货物时，而将操作手置于危险情况之下，而且也会使管状构件6受到碰撞和损坏。另外，在应用本发明的系统时，如果存放区14位于船1的甲板16上(图34，图35)，可以对管状构件6移动进行完全引导，以避免出现悬吊货物的情况，并实现程序高度自动化。
[0213] 第一个特别有利的解决方案是，滑块27沿第二方向50在框架26上自行垂直移动，该滑块进一步设有升降构件28(图15,图16)，后者按第二方向50沿滑块27本体自行垂直移动。有利的是，升降构件28在滑块本体上垂直移动可以优化货舱利用，因为需要查看接合装置29,30所必须位于的高度，以便使其能存放和取出对应于货舱底部或甲板地板上的管状构件(图12)。此外，接合装置29,30的设置高度必须能使管状构件6转运到升降设备4处(图21、图22、图23)。接合装置29,30的这两个要求彼此截然不同，是因为：
[0214] -为了从货舱底部或甲板
底板上存放和取出(图12)管状构件，接合装置必须在滑块27上位于尽可能的最低处；
[0215] -为了将管状构件6转送到升降设备4上(图21、图22、图23)，接合装置29,30必须在滑块27上的尽可能最高处，为的是在高度上尽可能地装满货舱。
[0216] 这种将升降构件28按第二方向50在滑块27本体上自行垂直移动的设置，能够允许接合装置29,30垂直移动，进而也移动由其固定的管状构件，以便将管状构件搁置在地上，同时也允许将其提升到管垛52允许的最大高度，以将管状构件从移动设备5转运到升降设备4。
[0217] 进一步有利的是，滑块27上设有两个不同的接合装置29,30，沿第一方向49彼此隔开，而且相对于滑块27对称轴线而基本对称。这样，就可以使用：
[0218] -第一销29，用来取出或存放对应于存放区14的第一侧54的管状构件(图10)；
[0219] -第二销30，用来取出或存放对应于存放区14的第二侧55的管状构件(图11)。
[0220] 实际上，采用这个方案时，可以设法从第一侧54一端到第二侧55另一端来装填存放区14，以尽可能地接近端部本身并几乎全部装满存放区14。
[0221] 然而，在不同实施方式中，完全可以动用装有滑块27的转运车17,18(图45,图46)，滑块上设有升降构件28，仅有一个接合装置29相对于转运车的宽度范围而位于中间位置。在这个方案中，货舱侧面装填程度相对于此前所述的设有两个接合装置29,30的方案偏低。然而，如果存放需求不是很紧迫，即，船上的现有空间对于存放管状构件6不成问题，设有一个接合装置29的方案就会很有利。在此种情况下，转运车17,18上的装载会更平衡，而且，转运车的成本也会较低，因为不再使用双接合装置和进行相关的移动。
[0222] 有利的是，接合装置或销29,30可以是带有圆角边缘、截面为基本上四边形的形状(图44)。该圆角边缘是与基本对应于立管内部半径的连接半径相配合的。接合装置或销29,30设有至少一个用软质或
摩擦材料覆盖的部位，诸如胶黏材料或塑料材料。四边形是特别有利的，因为这样能在头部67和管状构件内侧之间将两个
接触区域彼此隔开。与带圆头的方案相比，其具有更大的
稳定性。虽然圆头的方案在任何情况下也是一个可采用的方案，但其与四边形头部的方案相比，后者为更加优选的方案。此外，为了限制可能的损坏风险，接合装置或销29,30的外表面(至少在与管状构件6的接触区域处)使用了覆盖材料。每个销29,30都是可缩进的(图10，图11)：
[0223] -根据要移动存放在存放区14的第一侧54(图10)的管状构件，还是要移动存放在存放区14的第二侧55(图11)的管状构件的情况，允许使用一个销或另一个销；
[0224] -以及允许(也可用在仅使用一个销的方案的情况下)在将销抽出前，在销和主孔10之间对准的情况下，确定相对于管状构件的第一端11或第二端12的滑块27位置，以便将其插入主孔10，为的是紧固第一转运车17和第二转运车18的相对的两个销之间的管状构件，从而将管状构件本身取出(图8，图9)。
[0225] 上述升降构件28的第一销29和第二销30以及翻转设备65的第三销66都将在本说明书的下文中介绍。这些销都可具有上述的四边形结构(图43、图44、图48、图49)。销29,30,66可在销座92(holder)内部滑动(图48、图49)，但是头部67相对于销座92却始终处在外部，同时也处于销29,30,66的缩回位置，所述头部67是适合与管状构件6接触的部件。该技术方案能采用可交换式头部67，无需对销的其余机构进行改进，例如，由于磨损而需要更换，或由于用普遍适用的同一设备来操纵彼此形状很不同的管状构件，这种方案只需要更换头部67，而销29,30,66以及销本身的移动设备的其余部分保持不变，便可适合不同需求，以实现在抽出位置和缩回位置之间的移动。
[0226] 销29,30,66的整个组件，也就是销本身、其相关的销座92和相关的销制动器(pin actuator)88的组合组件都已设计成能够以可拆卸方式安装，便于任何可能的更换和紧固。销29,30,66在销座92内部的导向块(guide shoes)上滑动，并提供有合适的润滑系统，以减少摩擦并保持系统效能。
[0227] 销29,30,66可在抽出位置(extracted position)和缩回位置(withdrawn position)之间通过销制动器88进行移动，销制动器在销本身和销座92之间进行延伸和牵引动作。销制动器88可以是一种
电制动器或
液压缸，液压缸很方便的位于组合件下方且在销和销座的外部，改善了维修或更换部件的可操作性，同时在移动和取出管状构件作业期间，又能保持在受保护的位置，而且不会影响管状构件。
[0228] 位于管状构件6对面的销29,30,66的定位可以根据期望的自动化程度采用不同方式来实现。一种特别简单而经济的方案(图48，图49)提出了移动坐标的笛卡尔平面(Cartesian Plane)的定义，在笛卡尔平面上，预先确定了管状构件在保持构件53内部的位置。通过各个电动机移动
编码器的
信号，可以非常精确地确定销29,30,66的位置，该销对应于要从管垛52取出的管状构件6。或者，也可以提供一种基于摄像机的
视觉识别系统，该系统也可由操作手遥控，如果必要的话，也可进行检查作业，自动识别任何问题、故障、损坏等情况。另一种方案提供了光学指向系统，可以检测管状构件头部法兰或其端部边缘的位置情况，这样，可更精确地控制销相对于插入孔的定位情况。
[0229] 不论销29,30,66的定位选择如何，为了安全起见，可适当提供机械定位验证装置。为此，采用了三个传感器，这些传感器都是由通过与管状构件6接触而移动的本体组成，这种移动本体在接触后会接近一种感应传感器，该传感器通过识别任何与管状构件的可能接触而检测其位置：
[0230] -第一传感器89，当与管状构件6接触而被启动时，其会阻止升降构件28或滑块27的下降，该滑块能在第一转运车17或在第二转运车18内垂直移动销29,30；这样就确保了销29,30实际上位于管状构件的插入孔的前部，而且，只有在该条件下，销的抽出动作实际上是由管状构件6(例如，立管形式)插入到主孔10内而被启动的；
[0231] -第二传感器90，当其被激活时，可阻止销向抽出位置退出，确保销29,30的整体完全插入管状构件的孔10内，只有在这个条件下，管状构件的提升控制才能被随之启动。在该条件下，管状构件的相对两端由一对可缩进式的销恰当紧固，即，由在管状构件6的一侧的第一转运车17的销29,30，和在管状构件6相对一侧的第二转运车18的销29,30来紧固，该相对一侧是对应于第一转运车17的销29,30的插入那一侧的相对一侧；
[0232] -第三传感器91，当其激活时，其确认管状构件6在各自的销上处于悬挂状态，并且可以进行管状构件的移动，无需特别注意，因为取出阶段已经顺利结束。
[0233] 可以看出，传感器89,90,91不仅可以确定定位情况，而且确保了销29,30和随后使管状构件6移动之间出现不会出现冲突。显然，自动化系统尤其是控制装置63是控制两个转运车17,18、各个升降构件28以及对应于管状构件6相对两端的滑块27。只有在两个系统都给出肯定结果时，也就是说，只有当第一转运车17的销29,30的传感器89,90,91和第二转运车18的销29,30的传感器89,90,91都确认管状构件6已经顺利取出时，控制装置63才执行移动程序。
[0234] 只有管状构件6的形状或类型改变，激活传感器的机械制动器才会改变其形状和尺寸，但是控制逻辑仍保持不变。由图48，图49所示的由机械制动器操纵的实际传感器为感应式。
[0235] 通过将上述两个有关利用第一销29、第二销30以及垂直移动的升降构件28的方案相结合，沿着第一方向49，即横向方向，和沿着第二方向50，即垂直方向，就可以获得存放空间14的有效而近乎完全的空间利用。
[0236] 滑块27沿第二方向50的移动由滑块驱动装置31来控制(图6、图7、图12、图13、图14)，该滑块驱动装置优选安装在转运车底座44上，并优选由第一电动机35构成，该第一电动机通过第一减速设备48驱动绞车32(优选为一对绞车32)，这些绞车通过在第一拉紧轮34上滑动的一个或多个钢索33来提升或落下滑块27，通过框架26来方便地控制和引导滑块垂直移动。在所示方案中，滑块27按第二方向50的移动由第一电动机35控制(图43)，而第一电动机则通过第一减速设备48来驱动一对绞车32，这一对绞车是通过一个单一
传动轴采用相互同步方式被控制。共有两根钢索33，每个钢索在各自的第一拉紧轮34上滑动。两根钢索33的每一根都缠绕在这对绞车32中的各自绞车上，每根钢索33优选在绞车和第一拉紧轮(snub pulleys)34之间进行双程往复移动。有利的是，两根钢索33的每一根都能够支撑整个滑块27，而不依赖两根钢索33中的另一个，这样，在两根钢索的其中一个失效时，另一个仍能独自支撑滑块27和任何负载的整个重量。实际上，双段绞车可通过两根对称钢缆来实现，且具有100％冗余。有利的是，可以提供一种
制动系统，由圆盘42和相应制动器43构成，或由一组制动片构成，制动片置于对应于从第一电动机35到至少一个绞车的
输出轴上，或对应于至少一个绞车32的
输入轴上。
[0237] 该制动器主要具有安全保险功能，因为在出现故障时它可阻止提升系统。实际上，该制动器属于在制动时正常压紧类型，而且为了系统正常使用起见，制动器必须借助专
门控制而保持经常断开状态。这样，如果出现故障或失效时，保持制动器释放状态的
控制器便会动作，从而干预并立即阻止系统。此外，在运送管状构件期间，当滑块支撑管状构件6的重量时，该制动器还可用来制动滑块的下降移动。此外，通过与制动圆盘42相结合或作为直接安装在第一电动机35的输出轴上的相应制动器43的另一种选择，还可提供一种方案，即将一组制动圆盘安装在绞车32和第一减速设备48之间。
[0238] 如果第一转运车17和第二转运车18其中一个出现故障，例如，如果第二转运车18的其中一台电动机出现故障，所述制动系统会对相应有故障的转运车进行干预，并且还会控制启动没有出现故障的另一个转运车的制动系统，防止因为两台转运车的其中一台出现停车而另一台仍在继续其行程或移动时，正在运送的任何管状构件因此造成弯曲。
[0239] 采用上述不具，如果滑块27在沿框架26的轮子上滑动并由两个同步方式控制的不同且独立的钢索控制，会产生一个问题。这是由于采用这样布局时，两根钢索中只有其中一根钢索实际上处在牵引状态下，例如，一根钢索比另一根钢索松，或者
载荷不对称等。为此，使用了一种补偿设备系统86(图50,图51)，该系统可以平衡两根钢索之间的任何牵引差异。补偿设备86通过摆动来补偿两根钢索的任何不同
牵引力。例如，补偿设备86可以补偿钢索的不同长度，这是由于例如磨损而导致的钢索出现渐进拉长。补偿设备86优选在中心位置和两个最大倾斜位置之间摆动，优选相对于中心位置倾斜+/-15°，甚至优选相对于中心位置倾斜+/-10°。最大倾斜位置可通过企口接合构件来限定，以防止倾斜超过机械设定的限值。一种方案中还提供了能产生到达最大倾斜限值相应信号的传感器，在该方案中，系统不再会补偿钢索之间的进一步差异，且必须进行维修计划。因此，滑块27上将设有补偿设备86，用来供两根钢索33穿过，在两根钢索33之间的牵引差异的作用下，补偿设备86适于向一侧或另一侧倾斜，补偿设备86的该倾斜补偿了两根钢索33之间存在的牵引差异，从而使其处于牵引平等的状态，防止只有一根钢索承受所有
应力。补偿设备86包括企口接合构件，防止补偿设备86的倾斜超过机械设定限值，所述企口接合构件优选限制补偿设备86的倾斜角度相对于平衡位置在+/-15°之间，在该平衡位置，两根钢索33施加相等拉力；甚至更优选限制补偿设备86的倾斜角度在+/-10°之间。
[0240] 因此，在所示实施方式中(图15、图16、图50、图51)，为了沿框架26提升滑块27(图5、图6、图7)，使用了一些钢索33。滑块27上钢索33的连接是通过补偿设备86来进行的，为的是持续保持两侧拉力均匀，并抵消两根钢索33之间存在的未来可能的不同的拉伸力的影响。如上述，补偿设备86的最大倾斜度可限定在坚固机械爪指示的角度。这样，如果用于提升的两根钢索33中的一根折断，另一根钢索仍能支撑整个载荷，而且，在这种情况下，控制装置将能够使载荷和滑块27处于安全位置。这就是说，载荷的移动安全系数为100％，因为在两根钢索的其中一个折断情况下，另一根钢索33能够支撑整个系统和存在的任何载荷，将系统完全安全地送往锁定位置。钢索33通过带孔眼或叉头的
螺纹紧固器连接到补偿设备上，并用
盲孔螺母和锁紧螺母固定。同样，钢索的端部上设有带孔眼或叉头的钢索接头。两根钢索之间差异的大致调整可通过调整两个卷筒中的其中一个的推力环来进行。补偿设备86的
连接杆(tie-rods)进行精细调整和随后的修正。补偿设备86位于升降机的下部，以便其能触及导向板的整个高度，而不会影响轮子或拉紧轮。因此在转运车的两侧都实现了连接。补偿设备86的位置通过三个限位块控制，中间的限位块表示补偿设备86为水平，而另外两个限位块给出的信号表示补偿设备86在一侧或另一侧上倾斜。
[0241] 此外，在转运车17,18的滑块27的行程中，也设有一些安全限位块。
[0242] 通过第二导轨21和第三导轨23导引转运车17,18沿第一方向49移动(图6，图7)，该第二导轨依框架26的延伸高度位于下方，该第三导轨依框架26的延伸高度位于上方。第二导轨21呈轨道形式，在轨道的相对两侧接合有相对的两对第二轮22，该第二轮布置在与滑块27移动的框架26所在的平面基本呈
正交的平面上。第三导轨23呈轨道形式，在轨道的相对两侧接合有相对的两对第三轮24，该第三轮布置在与滑块27移动的框架26所在的平面基本呈正交的平面上。这个方案比较有利，因为框架26还能在高度上作相当大的延伸，且必须能够支撑滑块27和所携带管状构件6的重量。所示方案中，通过相对的两对第二轮22和相对的两对第三轮24与各自的轨道接合，其有利之处就是，在管状构件6的作用下，无需为了沿第一方向49平移而移动转运车，也无需释放作用在转运车上的重量，而所述管状构件实际上相对于转运车在侧向以悬挂方式被支撑。这样，在重力作用下由管状构件施加的力会趋于将转运车掀翻，但该施加力却被第二和第三轮以及各自的轨道有效地抵消了，同时，也不会施加在转运车的传动装置37上。转运车17,18的移动受转运车传动装置37的控制(图12、图17、图18、图19)，该传动装置优选由第三电动机38构成，该第三电动机通过第二减速设备56而与两个传动机构39联接，后者分别带动第四轮41旋转，该第四轮包括：
[0243] -上部第四轮41，其由箱体46和轴承47支撑，该上部第四轮41沿第二方向50依框架26的延伸方向而位于上部，其是与齿条45形式的第四导轨40相联接的齿轮；
[0244] -下部第四轮41，其由箱体46和轴承47支撑，该下部第四轮41沿第二方向50依框架26的延伸方向而位于下部，其是与齿条形式的第四导轨40相联接的齿轮。
[0245] 传动机构39优选为万向轴(cardan shaft)，其通过第二减速设备56接收来自第三电动机38的动作，从而形成相互同步，以便通过上述齿条系统来控制转运车17,18的移动。
[0246] 如上述，滑块27上设有有升降构件28，其自身沿滑块27本体按第二方向50垂直移动。有利的是，升降构件28的移动通过
蜗杆螺钉系统来进行(图43，图44)。第二电动机85带动蜗杆螺钉系统，这样，升降构件28则会沿螺杆72被控制进行升起和降落。
[0247] 所有的供电设备都通过中央控制系统，特别是通过控制装置63进行彼此通信。控制装置63自控制各种设备的
电机逆变器接收信号，以对这些设备进行控制和实现同步化。例如，在移动设备5的第一转运车17和第二转运车18之间获得的“电轴(electrical axis)”能确保移动的同步性。转运车17,18还设有与控制装置63相连的传感器，用于对移动进行协调和同步，从而简化不同设备之间的通信，即使一个或多个装置出现故障，操纵系统在整体上依然安全。这种指令和控制逻辑程序可通过其它控制系统来辅助，诸如依靠摄像机，在非操作情形下进行其它管理模式，诸如有操作手在转运车17,18上手动推进进行维护和控制操作，或在遥控监视器上通过观看摄像机
视频信号来遥控操作，或借助视频摄像机通过诊断和自动检测系统来控制一个或多个转运车17,18移动，从而借助摄像机对存放的管状构件6在其实际使用之前进行自动检查。
[0248] 如上述图5，每个转运车17,18都沿第一导轨19移动并设有垂直延伸的框架26，滑块27沿框架延伸方向滑动，滑块上也设有一个或多个抓握销29,30，如果必要，该抓握销安装在升降构件28上，以增加实现滑块27的垂直行程。滑块27在框架26上垂直移动，并由钢索33提升，该钢索是由提升系统操纵，后者包括由第一电动机35控制的两个绞车32。这两个绞车位于转运车17,18上，在框架26的下方和附近，滑块27沿框架的垂直延伸方向滑动。当滑块不沿框架27滑动时，其侧向的支撑座能够支撑滑块27。绞车32优选由一个单一公共轴来控制，绞车的控制是通过与控制装置63通信的位置编码器来实现。例如，编码器可由带链条的机械系统控制。每个转运车17,18的电气系统优选包括三个传感器，如前所述，这些传感器用来检测补偿设备86的倾斜情况，两个
接近传感器(proximity sensors)用来在第一导轨19的功能端限位处阻止转运车17,18移动，报警传感器给出编码器的链条过度拉长的信号，以及在滑块本身或传感器沿框架的各自上限和下限进行垂直移动期间，滑块27的可能的
位置传感器的信号。在框架26的上端，其实际上构成滑块27的滑动立柱，优选是一个坚固机械制动器，用于防止滑块27滑过行程上限，也可根据转运车
17,18沿其移动的第一导轨19的端部位置设置机械制止装置。
[0249] 滑块27通过两个后主轮和两个前主轮沿框架被导引(图43)，该后主轮位于滑块27本体的上端，而该前主轮位于滑块27本体的下端。转运车通过四个滚轮相对于船的纵向被导引，其中两个滚轮位于上部，另外两个位于下部，并在主滚轮恶相对位置由另外四个辅助滚轮固定以防翻转。四个主滚轮在地面上支撑载荷，而侧滚轮能释放由管状构件重量或船只移动所带来的侧向或纵向载荷。在正常作业期间，辅助滚轮并不接触各自的导轨，除了出现纵向
加速度峰值或船只移动、碰撞等。
[0250] 提升系统或滑块传动装置31由两个钢索33组成，钢索缠绕在两个绞车32上，在钢索最大释放情况下，为安全起见，还仍能保留至少五圈。自绞车处，钢索33沿第一固定滑轮穿行，该固定滑轮是用于船的舱壁或整个系统的固定支撑结构上。然后，钢索33到达位于框架26顶端的顶部第一滑轮34处(图43)，滑块27沿该框架移动。在该点处，钢索向下传输，穿过滑块本身的侧滑轮并再次向上传输，以便再次通过顶部第一滑轮34，后者位于框架26顶端，滑块27沿该框架移动，并最后回到滑块27以到达补偿设备86处。钢索优选直径26mm，通过孔眼或叉头系统(图50)固定到补偿设备86上。螺母和锁紧螺母系统可以对钢索33的拉力进行调整，以便设定一根钢索相对于另一根钢索的相对拉力，从而保持补偿设备86处于近似水平位置。如果钢索33之间拉伸差异过大，也就是说，使所述系统不能进行调整，那么，则必须在绞车32的卷筒上调整钢索33的缠绕圈数，或者调整绞车32的角度位置。
[0251] 编码器系统包括安装在第一滑轮34附近的框架26顶部的编码盒。编码盒保护编码器和各个
电触点。编码器轴向地耦合到端部带有外
小齿轮的轴上，所述外部小齿轮则连接到链条上。链条在下端通过
惰轮拉紧。所述惰轮安装在
铰链连接的支架上，后者通过
弹簧拉紧。链条的两端连接到紧凑型连接臂上，后者通过螺丝紧固到滑块27上。在链条上端和连接臂之间，安装有拉紧装置，用于链条拉力的自动调整。当滑块27沿框架26垂直移动时，滑块也会移动链条，从而进一步移动控制编码器的上齿轮。这样，自动系统和控制装置就可随时了解滑块27沿框架26的垂直位置，并对第一转运车17和第二转运车18的两个滑块27的垂直移动进行协调和同步。
[0252] 因为链条行程也可以17米长，为限制任何可能的摆动，采用了沿着框架26的链条的
导向管线。
[0253] 测量补偿设备86的位置的传感器包括：
[0254] -中间接近传感器，用来检测补偿设备86什么时候到达对应于正常操作状态的基本水平位置；
[0255] -上部接近传感器和下部接近传感器，用来在补偿设备86倾斜超过设定最大限度时向控制装置发送告警信号，警示必须进行维修来调整钢索33的拉力。
[0256] 提升系统包括由第一电动机35控制的两个绞车32。作为在端部设置电动机和两个绞车共用一根轴的方案的另一种选择，也可采用用双轴中央电动机控制两部绞车的方案。在所示出的方案中，控制绞车32的第一电动机35连接到第一行星减速设备48上，后者与两个绞车32的其中一个构成整体。绞车直接
焊接在旋转传动轴上并支撑在两侧的端轴承上。
[0257] 绞车和移动构件优选由保护箱体保护。
[0258] 移动设备5与升降设备4相配合(图20、图21、图22、图23、图24)，以进行管状构件的随后操纵，将其移到翻转设备处，后者将其装载到转运设备3上，管状构件6为立管形式是，转运设备可以是通常称之为“猫道”的装置，后者将立管送至井架2，并对其进行垂直操作。
[0259] 有利的是，升降设备4优选安装在船舶的现有舱壁上，并位于进出存放区14的舱口附近。升降设备由第一升降机70和第二升降机71组成(图36)，升降机相互协调同步移动，以便进行两个托架57的升起和降落作业。托架57形成存放座60，如果从存放区14取出管状构件6，移动设备5将管状构件铺设在该存放座上(图22，图23)，或如果是将管状构件6装载到存放区14，移动设备5则从该存放座上取出管状构件6。
[0260] 托架57优选设有可缩进齿36，该齿能够在第一位置(图21)和第二位置(图23,图31)之间移动。在第一位置时，可缩进齿36向下弯折，从而可完全自由地进出存放座60，以便管状构件6在其内部移动；在第二位置时，可缩进齿36向上弯折，在托架57上升或下降期间，在存放座60内部，作为管状构件6的约束装置。每个托架57安装在各自的第一本体58上，第一本体在沿支柱59升起和下降时垂直滑动(图32，图33)，支柱引导其移动，在支柱上，安装有支撑托架57的第一本体58的传动装置。
[0261] 甚至更优选的是(图38、图39、图40)，每个托架57安装在各自的第二本体84上，后者进而在所述第一本体58上垂直滑动。第一本体58可沿支柱59在升起和落下时垂直滑动，支柱引导其移动，在支柱上，安装有支撑托架57的第一本体58的传动装置。例如，第一本体58的传动装置可以是电动机(图中未示)形式，电动机通过
电缆(图中未示)和第二滑轮76沿支柱59来升起和降落第一本体58。第二本体84以垂直形式移动，与第一本体58的移动方式相同，这样能使托架57的移动延长，其移动行程大于只采用支柱59所获得的行程。例如，第二本体58可以通过蜗杆螺钉系统来垂直移动(图38)，在蜗杆螺钉系统中，传动装置73通过一对轴75来控制第二本体58沿螺杆72的垂直行程。这样，有利的是，托架57的下降和提升移动可以通过升降设备4与如下装置的相互动作来进行：
[0262] -移动设备5，其位于第二本体84的下降位置(图22)，操纵管状构件从移动设备5转运到升降设备4，反之亦然；
[0263] -翻转设备65，其位于第二本体84的升起位置(图29)，操纵管状构件从升降设备4转运到翻转设备65，反之亦然。
[0264] 齿36的移动通过电气或液压传动装置74来进行(图40)，优选采用
活塞形式，该活塞相对于托架57向齿36施加推力或牵引力，其中，齿36本身与托架57铰链连接。
[0265] 最后，系统与翻转设备65联接，后者由两个带有提升销的旋转臂78组成，提升销用来插入管状构件6主孔10内，所用方式与参照移动设备5接合装置29,30所述方式相同。
[0266] 实际上，翻转设备65由一对部件组成，即第一部件68和第二部件69，两个部件沿相对于需要移动的管状构件的宽度的方向相互对准(图36，图37)。第一部件68和第二部件69彼此隔开，隔开间距大于管状构件6的宽度。第一部件68和第二部件69各包括一对支撑构件77(图41,图42)，该支撑构件通过铰链连接来支撑旋转臂78。两个臂78绕其旋转的旋转中心沿相对于需要移动的管状构件6的宽度的方向的相互对准(图36，图37)。也就是说，第一部件的支撑臂78的旋转中心与第二部件的支撑臂78的旋转中心以这样一种方式对准，即支撑臂78沿相互平行的平面进行转动。支撑臂78的转动通过第四电动机
83控制，第四电动机则通过第三减速设备82带动一对布置在同一电动机轴上的齿轮81转动。每个齿
轮作用于支撑臂78的操作翼板79上的相应齿线(toothed portion)80，该操作翼板与支撑臂本身构成整体。实际上，人们实现了具有减速功能的齿连接，即相对于操作翼板79的尺寸，通过齿轮81的不同直径来给出所述减速功能。有利的是，操作翼板79采用圆盘的局部形式制成，因为翻转设备65所必需进行的转动并不是在360度的弧形上进行，而只是必须按大约180度的范围旋转(图28、图29、图30)，将管状构件6从升降设备4送到随后的转运设备3上，或在货舱装载情况下，反之亦然。实际上，管状构件6是通过升降设备4(图25，图26)从货舱14提起，升降设备的第一本体58在支柱59上垂直滑动，且在升降设备内，可能的第二本体84在蜗杆螺钉装置上滑动(图27，图28)，以延伸托架57的提升和下降移动。此时(图28，图29)，翻转设备65工作，支撑臂78转动，以便对应于升降设备4上管状构件的抓握区(图29，图37)，与各个接合装置或第三销66进行接合。一旦支撑臂78的接合装置或第三销66均处于退出位置，也就是说，它们都插入到管状构件6的孔10内，支撑臂78就会转动(图30)，从升降设备4上提起管状构件6，该升降设备于是可自由向下再次进入货舱，取出另一个管状构件，而翻转设备65则将管状构件放置到转运设备3(图47)上。
[0267] 翻转设备65对管状构件6的抓取是通过接合装置来进行的，后者呈可缩进的第三销的形式(图41、图42、图37)，该第三销对应于支撑臂78设置，第一部件68的支撑臂78的第三销66与第二部件69的支撑臂78的第三销66协同移动：
[0268] -根据与管状构件6的接合方向，该方向对应于与第三销66相互靠近的方向，以及[0269] -根据与所述管状构件6的分离方向，该方向对应于与第三销66的相互背离的方向。
[0270] 与第三销66的相互靠近意味着将第三销66以彼此相对的方向插入管状构件6内，将管状构件锁定在翻转设备65上，后者然后带动支撑臂78旋转，将管状构件6置于转运设备3上(图47)，例如，其可通过轨道87转送到船1的另一个区。例如，转运设备3可以是通常称之为“猫道”的立管转运设备，将立管送到井架2处(图1)。
[0271] 有利的是，根据本发明的创新系统可完全自动化地操纵管状构件6移动作业的主要阶段，即从存放区14到铺设区2，反之亦然，从装载区或铺设区2到存放区14。与操作手必须手动操纵的现有技术系统相反，根据本发明的系统可防止货物悬吊的情况，能够使管状构件的移动在完全导向和约束下进行，因此可自动地将管状构件从一个装置转运到另一个装置处，诸如，从移动设备5到升降设备4或从升降设备4到翻转设备，反之亦然。
[0272] 有利的是，移动设备5由两个转运车组成，即第一转运车17和第二转运车18，两个转运车在管状构件的移动阶段相互配合同步移动。然而，如果两个转运车的同步是通过电气控制实现，而完全不用机械控制，那么对第一转运车17和第二转运车18进行相互独立控制。在检查阶段，这种操作方式特别有用。在现有技术方案中，还必须提供一种阶梯和跳板等复杂系统，以便进入管状构件管垛，为的是能够对这些管状构件进行检查，例如，在航行期间或在取出管状构件前。采用本发明的方案，可以完全不需要阶梯和跳板，因为第一转运车17和第二转运车18都带有至少一个操作手防护筐61(图15，图16)，操作手通过控制各自的转运车可方便快速地检查到达存放区内任何位置的管状构件，无需亲自前往存放区内，只需始终待在转运车17,18滑块27上的筐61内。此外，因为能够独立地使用两个转运车，两个操作手可以同时从垛的两侧进行检查，第一操作手在第一转运车17上，第二操作手在第二转运车18上。
[0273] 此外，还可以提供一种自动检查系统，在这个系统中，控制装置控制置于转运车17，18滑块上的筐61的移动，以便引导操作手进行检查作业，这样，操作手在对控制装置的控制作用下根据检查顺序查验管状构件6，检查顺序对应于管状构件的铺设顺序，从而及时查出任何问题并提前采取可能的解决办法或调整管状构件6的铺设程序。
[0274] 此外，根据本发明的系统还可完全自动地进行检查，有利的是，因为转运车17,18滑块27上设有视觉检测或测量装置来对所存放的管状构件6进行自动监测。例如，可以使用摄像机或传感器装置来自动识别和检测任何异常情况，指示操作手需要进行干预或需要更精确控制。例如，在检测到异常情况后，系统在监视器上会显示检测到异常情况的管状构件6的图像，以便操作手决定是否将该信号归类为虚警信号还是真实异常情况，或者决定将负责深入控制的操作手派往现场，以找出问题原因并确定管状构件6是否实际上已经损坏还是可用。有利的是，人们将会清楚的是，在这种情况下，必须进行控制作业的操作手将不需要找出垛中的管状构件，因为转运车17,18本身会将操作手带到要检查的管状构件所在的位置。
[0275] 如前所述，升降设备4的特征是，装置托架57的下段布置成伸缩式形状。这样，托架57的尺寸大小应能提升管状构件6，向下进入到货舱或进入到存放区14内。特别是，这样不再需要另一个货舱升降机来将管状构件从货舱取出，而这一过程则是一些现有技术方案所必需的。这样，因为又省去了货舱内的一个设备，所以可进一步节省货舱内部的高度空间，可方便地用来置放更多数量的管状构件6或缩小船1尺寸，很显然，在这两种情况下，都具有很大好处。有关管状构件不同的接合系统的特殊性，对于移动设备5，这种系统由销29,30组成，而对于升降设备4，这种系统由托架57组成，这样，管状构件的转运可以在两个装置之间进行，管状构件6决不会处于无约束状态，实现充分的作业安全，使得管状构件6的移动始终处在被导向和受控制的状态下。为此，升降设备4可将管状构件6从货舱取出，并将其送到翻转设备。然后，翻转设备通过带有可伸缩销的接合系统取出管状构件6，该接合系统类似于上述移动设备5的带有销的接合系统。翻转设备将管状构件6放到运送装置
3上，在钻井船上立管特定用途的情况下，该转运设备由通常称之为“猫道”的装置构成。按照绝对类似于已经介绍的那种方法，涉及由两种装置使用的管状构件6的两种不同钩挂系统，即升降设备4和翻转设备的使用，在操作手和管状构件均为最大控制和安全情况下，使得管状构件的转运处于完全导向和受约束状态下。
[0276] 对于存放在外边的立管(图34，图35)，该方法极其简单，因为通常涉及一个机器，该机器由桥式起重机组成，在将立管从其存放位置取出后，将其直接卸到“猫道”上。然而，这需要桥式起重机的结构足够大，延伸高度能够到达整个存放专用区域，并将立管提升到“猫道”的高度。然而，很显然，根据本发明的所有装置的用途也都是可以扩展的，在这种情况下，如前所述，有了源自这些装置的优点，或者仅是其中一些优点的结合形式，为了关闭货舱上盖，对甲板的一些限制要求，或者仅仅为了使用移动设备5，而将作业中所涉及的机器数量减到最少，这些都不再存在。
[0277] 总之，本发明适用于在近海作业船1上管状构件6的移动。在钻井船情况下，所述管状构件可以是立管，或在铺管船情况下，所述管状构件可以是管子。例如，铺管近海装置是用来在海底建造和铺设水
下管道用的装置。这些装置需要在作业期间移动大量管子，这些管子构成了铺设于海底的管道。在这种情况下，需要移动构件不再是像立管这样的
复合材料管子，而它们是真实的管子，直径和长度会差异很大。显然，在这种情况下，移动也需要改变：目的不再是将管子从货舱移到“猫道”，而是以完全类似方式，从专门向近海装置提供新管的支援船上，将管子装入货舱内，或者，从货舱取出管子，将其置于焊接管线上，进行预组装，然后抽拉并送到下水线，在这里，再将管子连接到已经下水的管子部分，放入海底。在这种情况下，应用本发明的优点也是显而易见的。
[0278] 另外，值得了解的是，本发明提供了管状构件6在船1上的移动方法，至少在船1本身的存放区14或从存放区14到供给区2，反之亦然，其中，管状构件6可总是方便地在基本受约束条件下移动，防止悬吊货物情况出现。特别是，移动方法包括通过管状构件6的操纵系统3,4,5,65的至少一对装置来进行管状构件的移动，和将管状构件6从所述操纵系统3,4,5,65的第一设备转送到所述操纵系统3,4,5,65的第二设备处。管状构件6从所述操纵系统3,4,5,65第一设备转送至第二设备通过管状构件6的不同类型的抓握和传输装置来进行。特别是，从第一设备到第二设备的转运阶段包括：
[0279] A)第一转运阶段，包括：
[0280] a1)由第一设备5,65通过销29,30,66形式的接合装置进行的管状构件6的抓握阶段，所述销从管状构件6相对两端11,12进入管状构件6；
[0281] a2)由第一设备5,65进行的管状构件6的移动阶段，将管状构件移动到转运位置并转向第二设备4,3；
[0282] a3)将管状构件6放到支撑装置阶段，所述支撑装置设在第二设备4,3上，而且，优选采用托架57形式制成，托架上设有用于管状构件6的存放座60；
[0283] a4)通过销29,30,66释放管状构件6的释放阶段；
[0284] B)第二转运阶段，包括：
[0285] b1)由第二设备5,65通过管状构件6支撑装置进行的管状构件6的抓握阶段，所述支撑装置设在第二设备4,3上，且优选采用托架57形式制成，托架上设有用于管状构件6的存放座60；
[0286] b2)由第二设备4,3对管状构件6进行的移动阶段，将管状构件移向第一设备5,65的转运位置；
[0287] b3)由第一设备5,65通过销29,30,66形式的接合装置对管状构件6进行的抓握阶段，所述销相对于管状构件6的相对两端11,12进入管状构件6内。
[0288] 上面参照附图以优选实施方式介绍了本发明，但是，显然，对于所属领域技术人员来讲，前面所述内容仍可进行多种可能的改动、改变和变异。因此，应该强调的是，本发明并不限定于前面所述说明，但是，按照所附权利要求，其包括了所有改动、改变和变异。
