在海上及陸上能源領域的移動式或自升式系統中的齒條齒輪應用中使用的多重齒條的製作方法
2023-05-13 21:02:06
專利名稱：：在海上及陸上能源領域的移動式或自升式系統中的齒條齒輪應用中使用的多重齒條的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種在移動或自升操作中使用的設備和方法的設計。本發明可以但不是唯一地應用於陸上及海上應用中的自升式鑽塔、非鑽井平臺或鑽船、移動式和自升式設備或系統。從根本上來說，本發明是不同且創新性的設計，其能夠使重的物理體/對象或系統以線性或其它動作自升或移動。要求重的物理對象的重量至少為200公噸。然而，對於這種應用沒有最大重量的限制。本發明的獨特之處在於通過在構造"元件"時提供更寬廣的選擇來增強移動式或自升式系統的構造，而不降低該系統的預期功能。這種元件具體是指在移動式或自升式主體或系統的"齒輪-齒條"(下文稱作"R&P")中使用的齒條。圖1示出了在自升式或提升式鑽塔或平臺中使用的典型R&P系統。下列術語用於更好地理解該系統。術語說明樁腿自升式鑽塔、平臺或設備系統放置於"樁腿"上，所述"樁腿"穩固地預壓在海床中。樁腿的數量可以為3個以上。齒條切削成成形有輪齒的齒條齒廓的實心鋼板件。弦板增強板，用於使齒條成為與樁腿結構成一體的堅固結構元件。齒輪，驅動齒輪或起重器「該驅動元件呈主動齒輪形狀並通過電馬達或液壓馬達提供動力的驅動元件，通過傳動鏈降低轉速，並在通常公知為"起重器單元"的組裝單元中提高扭力。3起重器殼體結構該結構連接至鑽塔、鑽船或平臺的主體上，以容納"齒輪組件"或"起重器"，其能夠使鑽塔、平臺、鑽船或設備系統能夠在樁腿上自提升。
背景技術：
：R&P系統通常用在自升式鑽塔、鑽船或平臺中或移動式設備或系統中。雖然上述設備和這種設計的其它變型實現了其允許執行自提升功能的作用，但是R&P中的齒條元件仍保持為與齒輪接合的一個金屬實心齒條。本發明的明顯差異和顯著優點在於，現在的齒條元件由與齒輪接合的多重實心但較薄的齒條(下文稱為"MR&P")構成，以提供與其它R&P系統相同的性能。無需說明MR&P設計優化了構造這樣用在R&P自升式或移動式系統中的齒條元件的材料可供貨性、時間和成本。典型的R&P系統與現在的MR&P系統間的差異可如圖2、2a和2b所示的那樣看出。圖2表示典型的||±實心齒條系統。圖2a表示實現二:in^L構造的典型設計方法，圖2b為"三合一齒條"構造。3個以上齒條合為一個也是可行的，並且仍然落於本發明的範圍內。以上的圖2、2a和2b全部僅示出了雙側單個齒條或多重齒條的半側。下列的圖2c示出了構成於兩個一半的弦板之間的典型雙側齒條的截面。圖3表示實現"二合一齒條"構造的一種構造方法。為實現同樣的"多合一齒條"的其它構造方法也是可行的，並且屬於與本文提出的相同發明。當多合一齒條與通過一個起重器馬達組驅動的齒輪接合時，該齒條提供了能夠最終使鑽塔、平臺或物理體相對於齒條運動的基本系統。通過一個齒輪與多合一齒條的這種接觸被稱為一個"接合"。當設置足夠多的接合時，驅動齒輪(通過起重器外殼結構與鑽塔船體成一體)會提供足夠的提升力或保持力，以允許鑽塔船體沿著多重齒條上下移動。在其它應用中，相同的MR&P系統可用於提供任何兩個部件之間沿除豎直方向之外的方向運動。例如，MR&P可以在卸載操作或其它操作期間使大物理體沿水平或傾斜方向滑行的滑行系統中使用
發明內容發明目的本發明的目的在於提供一種改進和創新性的設計來構造用於R&P應用的齒條。該創新性的MR&P系統增加了適於製造齒條的材料的可供貨性，齒條通常需要的材料為具有高屈服強度和高拉伸強度同時具有滿足R&P應用的適宜衝擊特性的高強度鋼。MR&P系統的應用不限於用鋼作為材料。僅在一個單實心件中要求高強度材料足夠厚是不理想的，特別是世界上的鋼廠，在生產板厚超過一定量的這種鋼時，具有有限的生產能力。這是因為不總是經常需要這樣厚的高強度鋼板，因而鋼廠建立生產線僅為滿足那些更新周期通常很長的高要求產品是不具有經濟意義的。當前可以清楚地看到這種需求大於供給的情況，因此導致這種厚的高強度鋼材料的鋼成本高且交貨期長。MR&P設計將消除或減輕前述的供應短缺的情況，或者MR&P系統以及其設計的靈活性將至少提供給公眾一種有用且節約成本的選擇。發明綜述齒條齒的多重壓力表面(因多合一齒條)能夠吸收並承受從自升式鑽塔的提升系統的驅動齒輪傳遞的載荷，就如同該多重齒條是由單個實心厚板製成的一樣。由於多重齒條板在切削成最終的齒廓之前首先被焊接在一起而形成多層，所以，各個切齒的齒條將一起表現為"應力-應變"方式，以分配載荷，並且該載荷將被多重齒條的與各齒輪接觸的總寬或總面積來分擔，如同一個實心寬闊齒條一樣。在切削處理期間實現的尺寸公差決定了平均的應力分布，以確保不超過齒條材料的容許屈服極限。最終結果是，這樣的多合一齒條的設計和發明在承受自升式鑽塔或平臺的齒輪載荷的能力上，表現為與一個實心寬齒條相同。該設計和發明在高強度厚鋼板供應短缺的情況下是一種成本有效且容易生產的創造。發明說明本發明提供了一種獨特方式來製造在移動式或提升式的鑽塔、平臺、鑽船或系統的接合中使用的類似且常用的元件或組件，但是允許以多重組合的方式利用薄的高強度鋼齒條來提供與較寬的實心齒條功能相同的效果和性能。本發明人已發現，通過使多重較薄的齒條板在移動式或自升式系統中形成接合，在厚的高強度材料供應短缺的情況下，該接合使得能夠更容易地獲得高強度材料且節約成本。這樣的發明能夠支撐鑽塔構造，而不會因缺少厚且高強度的材料造成延誤。本發明的範圍延伸到包括該MR&P系統的任何新穎的移動式和提升式系統。結果和討論下列表格強調並比較相對於現有的R&P系統的優點。該表格決不意味是對本發明所有特徵的詳盡描述，本領域技術人員在理解了本發明全部範圍的基礎上，會容易清楚那些未進行論述的1寺徵。tableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7優選實施方式的修改例雖然本發明已具體參照其某些實施方式進行了描述，應理解，可對上述實施方式進行各種修改，而不超出本發明的精神和範圍。所述的實施例和具體比例僅旨在用於示意。本領域技術人員即刻明白，雖然已對"多合一齒條的設計"以及用於自升或其它移動目的而與齒輪接合(MR&P)的實施例進行了描述，但是前述這些說明僅為了示意，因此可基於以提升或其它方向的方式運動的鑽塔、平臺、鑽船或系統的應用和需求進行變更。這種變更的實施例利用與雙側多重齒條不同的單側多重齒條。信息公開參考關於本發明的在先已由其它人提交並與本發明類似的信息只有在通過當局審查之後才可以決定。權利要求1、一種適用於海上石油和天然氣鑽探以及其它操作的鑽塔、平臺、鑽船或系統，該鑽塔、平臺、鑽船或系統包括(i)待豎直運動或沿其它方向運動的船體或主體(ii)「起重器」，其用於通過傳動鏈組件進行提升，以最終有力地使驅動齒輪在齒條上移動。類似地限定齒輪驅動系統。(iii)具有齒條弦的樁腿，其用於使齒輪上下或沿其它方向運動。在其它應用中，所述齒條弦板可以不被稱為「樁腿」的一部分。因此本發明全部是關於用多重較薄的齒條來取代用於齒條弦板或齒條中的單個實心厚齒條的，在移動重物時所述多重較薄齒條與單個實心齒條發揮同等的功能。2、多重齒條，其由兩個齒條或兩個以上的齒條構成，以起到單個實心齒條的功能，且能夠以若干方式構造，但本發明的原理是利用多重齒條來取代單個實心齒條，因此，為了實現本發明的目的而對構造方法作出的任何改變不應該被承認為另一個發明。3、本發明描述了一種在海上和陸上石油和天然氣勘探、開發和生產中利用齒條-齒輪方法使一個或更多個物體沿任意方向移動的設備和方法，所述移動包括一個或更多個重物的任意運動。全文摘要本發明涉及用多重較薄齒條取代用於「齒輪-齒條」應用中的單個實心厚齒條，以提供與單個實心齒條相同或類似的功能，該多重齒條用於在海上及陸上石油和天然氣勘探鑽塔、開發和生產鑽塔或平臺中移動重量至少為200公噸的物體，包括利用「齒輪-齒條」方法使重物沿所有方向進行任意運動。文檔編號E21B19/00GK101506463SQ200680055703公開日2009年8月12日申請日期2006年8月30日優先權日2006年8月30日發明者黃錦強申請人:黃錦強