[发明专利]夹具、自移式爬升装置和联接夹具与管形件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及夹具、包括两个这样夹具的自移式爬升装置以及联接夹具和管形件的方法。本发明尤其涉及，但并非仅涉及，用于像风力涡轮机塔这样的薄壁管形件的夹具以及联接夹具和这样的薄壁管形件的方法。

背景技术

众所周知，管道是在各行各业中用于输送流体的管形结构。在石油天然气勘探生产行业中，通常在海底铺设管道，用于将含碳氢化合物的流体从海上输送上岸。在管道铺设作业中，必须在从铺管船舶铺设至海底的铺设过程中支撑并固定管道。这是借助具有摩擦垫的夹具做到的，摩擦垫以无法相对管道轴向移动的方式被限制住，并且通过在摩擦垫覆盖区域上施加直接压力，使摩擦垫与管道联接起来。

这种夹具的目的是在尽可能大的管道周长部分上施加夹紧力，以避免由不稳定造成的变椭或压扁。美国专利公告号2002/0009333(威利斯和特恩布尔)公开了一种夹具，它包括多个径向取向的活塞，在每个活塞上装有相应的刚性靴块和摩擦瓦，靴块具有半径恒定不变的弧形面并且该弧形面被压抵在管道上，摩擦瓦安装在靴块表面上，用于增强与管道的附着性。在被投入工作时，活塞靴块基本上围绕管道。

尽管这种夹具有效限制了具有已知的固定外径的管道，但不同直径的管道需要具有不同靴块尺寸的夹具。因此，这种夹具不适于与不同直径的管形件连用。

此外，尽管夹具靴块有效避免了这样的管道变椭或压扁，但它们无法围绕管道周长施加基本均匀一致的径向力。这是因为径向取向的活塞在平行于活塞轴线的方向上对管道施加最大径向力，而在离开活塞轴线的靴块点(在管道周向上间隔开)上，活塞施加比较小的力。这最终导致在管道上围绕管道周长出现不同的局部载荷。

利用这样的夹具铺设的管道一般具有0.150米至0.6米的直径以及介于10和20之间的直径壁厚比，因此上述管道相当坚固。可是，在风力涡轮机塔中，直径一般显著大于上述尺寸，而且塔向顶端逐渐缩小。实际上，目前大部分的涡轮机塔具有约4米至5米的塔底直径和约2.5米至3米的塔顶直径，以及介于165和295之间的直径壁厚比。而且，目前的涡轮机塔具有15.7米的塔底周长和8米的塔顶周长，这相差了7.7米。未来的塔可能具有约11米的塔底直径，并且渐缩至3米的塔顶直径。因此，这样的塔周长将在约34.5米和9.5米之间变化，差值达到25米。

因而与管道相比，风力涡轮机塔的壁相当薄，所以风力涡轮机塔无法在围绕周长承受不同载荷时保持其圆度，进而不可避免地易于出现局部弯折和压扁。实际上，这在风力涡轮机塔的运输过程中带来了麻烦，因为塔段会弯曲和变椭，这在美国专利US6,592,331(沃本)中提到了。由于这个原因以及塔从塔底渐缩向塔顶，所以不可能在风力涡轮机塔上使用2002/0009333所述类型的、具有半径恒定不变的靴块的夹具。

德国专利公告号DE19647515(奥托)公开了一种在风力涡轮机的建造中采用的机械。该机械被用于以一个叠一个的方式将风力涡轮机塔段组装成塔，以及随后在塔顶上安装动力单元头。

概括地说，该机械包括固定的刚性弧形足，该弧形足与塔联接并且利用与之相连的起重机械沿塔爬升。可是，该足与塔的联接方式将导致围绕塔周的塔载荷(点载荷)出现变化，这种联接方式如上所述无法承受这样的载荷。实际上，该机械无法对涡轮机塔施加均匀一致的径向力，而且可能在使用过程中出现局部弯折。

例如，在DE19647515的一个实施例中，该机械的足通过多条绳索与塔捆绑在一起，绳索围绕塔从夹具伸出并通过安装在足上的液压活塞被拉紧。当活塞作动时，通过足和绳索施加在塔上的载荷不是均匀一致的径向载荷，会出现载荷变化，结果，圆度丧失并且出现局部弯折。

此外，在使用DE19647515的机械时，起重机械的自重和甚至由该机械承载的外部载荷(如塔段)将产生悬臂载荷，该悬臂载荷被该足传递给塔。悬臂载荷将在塔中造成局部反作用的径向载荷，也导致圆度丧失和局部弯折。

另外，即便塔能够承受这样的悬臂载荷，但该机械的大重量要求对塔施加强大的夹紧力，结果，可能出现塔结构的整体损坏。

发明内容

本发明实施例的目的之一是避免或减轻上述缺陷中的至少一个缺陷。

根据本发明的一个方面，提供一种用于管形件的夹具，该夹具包括：至少一个夹紧件，适于夹住管形件；至少一个柔韧的细长形施力件，适于对夹紧件施力以迫使夹紧件夹住管形件；其中，夹紧件和施力件适于对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联。