CN1437541A - 暂时浮动稳定装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了暂时稳定模块和方法，用于建造、运送和安装过程中的海上结构。该设备和方法允许包括平台、甲板和设备的结构被拖到海洋安装地点，并通过压载该结构或暂时稳定模块来安装该结构，随后拆除模块。

Description

暂时浮动稳定装置和方法
技术领域
本发明涉及一种为建造在海洋或水上的结构(下称“结构”)提供暂时的稳定和浮动的装置。
具体地，本发明涉及：(1)一种可拆除的装置，其能够在结构的建造、运送、安装和/或拆除的过程中暂时地附连在如张力腿平台的结构上，此处，该装置可以通过增加结构在水位线处的面积来提高该结构的稳定性；(2)具有与其附连的装置或模块的结构；以及(3)在建造、运送、安装和/或拆除结构的过程中使用该模块的方法。
背景技术
重要且有价值的自然资源位于海底或其他大的水体之上或之下，这是众所周知并被长期认可的。这种环境给对这些资源的勘测、开采或其他采集造成了许多障碍或挑战。
被积陷在海底的碳氢化合物液体和气体是被采集或开采的最常见和最公知的资源中的一种。这种开采和采集过程致使建设了大型的近海钻井、生产和设施平台。发展出了平台设计和建设的各种变形。最早的平台安装在附连在海底的高的结构上。随着碳氢化合物燃料的开采进入到更深的水域或更恶劣的环境，已经发展出了其他的平台设计，例如，桁架(spar)、单柱浮子(SCF)平台结构，以及张力腿平台结构。
当这些结构、附连的平台、附属设备以及设施的建造和装配的主要部分在海岸线搭建地点处或其附近完成时，建设这些结构的造价和困难都明显地降低了。相反，在最终海洋安装地点或其附近建设和装配往往远离必需的供应基地并受恶劣的天气条件的影响。
由于各种限制，许多普通型近海平台不能全部在海岸及其附近搭建。桁架平台通常具有较大的吃水深度，这需要相当深的水，例如，在其最终垂直方向上大于大约150米。因此该桁架平台通常在其一侧被运送到安装地点，而不带辅助设备和附属设施。当平台被在其垂直方向上竖起来后，需要进行近海建设来完成该设施。近海建设的造价通常高于在岸上设施处的建设。此外，这些装置或方法要求结构沿其垂直轴倾斜以控制结构在安装过程中的稳定性。
张力腿平台(TLPs)可以并已经在海岸或其附近整体的搭建，并且作为一个完整的平台被拖到安装地点。但是，这样牺牲了平台的效率，因为结构必须在比设计安装吃水深度更浅的吃水深度处设计才能得到令人满意的稳定效果。足够的稳定性要求柱或柱间距比安装后的操作结构所要求的更大。这两个特征，即，建造更大的柱或以更大的间距放置柱，明显地增加了结构的造价。
张力腿平台近期所取得的进展包括单柱和扩展基部的变形。包括平台、甲板、设备和相关设施的一个完整的单柱张力腿平台不能在海岸处或其附近建造，这是因为在链束(tendon)安装完成之前，结构相对其垂直轴是不稳定的。如果在海岸搭建地点结构在其一侧上建造，在结构被对正、链束被连接好且完成安装之前，不能建造附属的甲板、设备和设施。而且，在设计和建造来提供稳定性时，只有在链束连接完成后这些张力腿平台的备选设计才能更加有效。
在现有技术中已经描述了许多用以将结构运送到近海安装地点的装置和技术。许多与在其一侧上放置结构并将其浮到安装地点相关。可随后通过各种技术，如结构的受控涨潮(flooding)或卸去浮动装置将结构放置在最终垂直位置。其他的装置和技术利用安装过程中结构的翻转在安装过程中加强稳定性。此种现有技术的示例可在如下美国专利中找到，其专利号为：3,811,681，3,823,564，3,859,804，3,868,886，4,062,313，4,112,697，4,385,578，4,648,751，4,768,456，4,809,636，4,811,681，4,874,269，4,913,591，5,224,962，5,403,124，5,524,011和5,924,822，在此处引用作为参考。但是，这些装置和/或技术并没有允许结构(包括但不限于附属平台、甲板、设备和其他设施)以其最终安装方位构造、运送到安装地点、安装、固定，而不必翻转该结构或不必在结构中永久性地加入允许此种构造、运送和安装的附加物理元件。
所以，在本技术领域中需要有一种装置和方法，其允许结构在基本垂直的方位上被建造、运送、安装并在以后被拆除。
发明内容
模块
本发明提供一种用以增加近海结构(如张力腿平台(TLPs))的稳定性并可选地增加漂浮性的装置或模块，该模块是可拆除的，这样它可以在结构的建造、运送、安装和/或拆除的过程中暂时地连接在结构上。
本发明提供一种装置或模块，其用于增加近海结构(如张力腿平台(TLPs))的稳定性并可选地增加漂浮性的装置或模块，该模块是可拆除的，这样它可以在结构的建造、运送、安装和/或拆除的过程中暂时地连接在结构上，并且该模块可以是中空的、实心的、刚性的、半刚性和/或柔性的并建造得能够被压载或卸载。
带有附连模块的近海结构
本发明还提供一种近海结构，其包括一个模块，该模块可在结构的建造、运送、安装和/或拆除的过程中增加结构的稳定性并可选地增加漂浮性，以把结构保持在基本垂直的方位，此处，该模块是可拆除的，因而它可以被暂时地连接在结构上并且至少该模块的一部分向上伸出吃水线(高于其中安装结构的水体的表面)。
本发明还提供一种近海结构，其包括多个暂时地连接在结构上并布置在不同位置的可拆除的模块，此处，模块用以增加稳定性并可选地增加浮动性，并且至少各模块的一部分伸出吃水线。
本发明还提供一种近海结构，其包括多个连接在结构上并沿结构的中心垂直轴线对称布置的可拆除的模块，此处，模块用以增加结构的稳定性并可选地增加浮动性，并且至少各模块的一部分伸出吃水线。
尽管近海结构，如TLPs，通常具有浮力舱或压载舱(可泄流的)，但将压载舱包括在内会增加相当大的开销以制造和保养结构，这是因为可泄流的舱必须抗腐蚀且必须有阀门组，这样，水和/或空气才能够被抽入或抽出舱。本发明的模块实际上能够排除在结构自身上安装压载舱的需要。所以，暂时模块可以包括所有改变结构的吃水深度需要的设备，包括增加结构的吃水深度(将结构在水中降低)以允许或辅助链束连接到结构的下部和链束连接后结构的张力调节。
方法
连接
本发明还提供了一种用以增加近海结构的稳定性的方法，该方法包括将一个或多个本发明的模块附连到该结构上的步骤，这样，至少每个模块的一部分伸出吃水线，这些模块可增加结构的结构稳定性。
本发明还提供一种用以增加近海结构的稳定性的方法，该方法包括将多个本发明的模块附连到该结构上的步骤，这样，至少每个模块的一部分伸出吃水线，模块的数目足够将结构基本保持在垂直方向。
附连与拆除
本发明还提供一种用以增加近海结构的稳定性的方法，该方法包括将一个或多个本发明的模块附连到该结构上的步骤，这样，至少每个模块的一部分伸出吃水线，此处，模块可增加结构的结构稳定性并且可将模块从结构上拆除下来。
本发明还提供了一种以增加近海结构的稳定性的方法，该方法包括将多个本发明的模块附连到该结构上的步骤，这样，至少每个模块的一部分伸出吃水线，此处，模块的数目足够将结构基本保持在垂直方向并且可将模块从结构上拆除。
附连，改变
本发明还提供一种用以增加近海结构的稳定性的方法，该方法包括将一个或多个本发明的模块附连到该结构上以使每个模块的至少一部分伸出吃水线的步骤，以及改变至少一个模块的压载状态，以改变结构的稳定性和/或改变结构的吃水深度的步骤，同时将结构基本保持在垂直方向。
本发明还提供了一种用以增加近海结构的稳定性的方法，该方法包括将多个本发明的模块附连到该结构上的步骤，这样，至少每个模块的一部分伸出吃水线，此处，模块的数目足够将结构基本保持在垂直方向并且可将模块从结构上拆除下来，以及改变至少一个模块的压载状态，以改变结构的稳定性和/或改变结构的吃水深度的步骤，同时将结构基本保持在直立方向。
附连，改变，拆除
本发明还提供一种用以增加近海结构的稳定性的方法，该方法包括将一个或多个本发明的模块附连到该结构上以使每个模块的至少一部分伸出吃水线步骤，以及改变至少一个模块的压载状态，以改变结构的稳定性和/或改变结构的吃水深度的步骤，同时将结构基本保持在直立方向并且将模块从结构上拆除下来。
本发明还提供一种用以增加近海结构的稳定性的方法，该方法包括将一个或多个本发明的模块附连到该结构上以使每个模块的至少一部分伸出吃水线步骤，其中模块的数量足以将结构保持在基本上直立的方位，以及改变至少一个模块的压载状态，以改变结构的稳定性和/或改变结构的吃水深度的步骤，同时将结构基本保持在直立方向并且将模块从结构上拆除下来
附连，运送，改变，安装和拆除
本发明还提供一种用以增加近海结构的稳定性的方法，该方法包括将一个或多个本发明的模块附连到该结构上以使每个模块的至少一部分伸出吃水线步骤，将附连有模块的结构从第一地点运送到第二地点的步骤，改变至少一个模块的压载状态，以改变结构的稳定性和/或改变结构的吃水深度的步骤，同时将结构基本保持在垂直方向，这样，结构的底部沉入足够的深度以允许附连锚定链束，还包括将多个链束附连到结构的底部的步骤，卸载模块以将水从每个模块的内部除去的步骤以及将模块从结构上拆除下来的步骤。
本发明还提供了一种用以增加近海结构的稳定性的方法，该方法包括将多个本发明的模块附连到该结构上的步骤，这样，至少每个模块的一部分伸出吃水线，此处，模块的数目足够将结构基本保持在垂直方向，将附连有模块的结构从第一地点运送到第二地点的步骤，改变至少一个模块的压载状态以改变结构的稳定性和/或改变结构的吃水深度的步骤，同时将结构基本保持在垂直方向以使结构的底部沉入足够的深度以允许附连锚定链束，还包括将多个链束附连到结构的底部的步骤，卸载模块以将水从每个模块的内部除去的步骤以及将模块从结构上拆除下来的步骤
最后的两种方法还可包括改变一个或多个模块的压载以在运送和链束附连的步骤中增加、保持或减小结构的稳定性和/或吃水深度。
本领域的技术人员应该认识到，不背离在此描述的和权利要求所限定的本发明的范围和思想的情况下的变形、改变或改进都在本发明的范畴之内。
附图说明
参照附图对本发明的详细描述将使本发明更加明了，附图中相似的元件采用相同的附图标记，其中：
图1A示出了四柱、扩展基部张力腿结构(TLP)的透视图，该结构带有附连在柱和扩展基部上的、用以在建造、运送、安装和/或拆除过程中增建稳定性的暂时稳定模块(TSMs)的一个优选实施例；
图1B示出了四柱、扩展基部张力腿结构(TLP)的透视图，该结构带有附连在柱和扩展基部上的、用以在建造、运送、安装和/或拆除过程中增加稳定性的暂时稳定模块(TSMs)的另一个优选实施例；
图1C示出了图1A中的结构的俯视图；
图1D示出了图1B中的结构的俯视图；
图1E示出了图1A中的结构的侧视图；
图1F示出了图1B中的结构的侧视图；
图2示出了附连在三圆柱TLP上的本发明的另一个矩形TSMs的优选
实施例的透视图；
图3示出了在四个绕柱位置附连在单柱浮动器(SCF)上的本发明的矩形TSMs的优选实施例的透视图；
图4示出了绕柱在四个位置附连在SCF上的本发明的锥形TSMs的优选实施例的透视图；
图5A示出了本发明的TSM固定装置的优选实施例的透视图；
图5B示出了图5A中的固定装置的锁定机构在其锁定状态下的扩大透视图；
图5C示出了图5A中的固定装置的锁定机构在其开锁状态下的扩大透视图；
图6A到图6B示出了包括钩和栓的本发明的固定装置的另一个优选实施例的侧视图；
图6C到图6D分别示出了在其锁定状态和开锁状态下的图6A到图6B中的固定装置；和
图7A到图7C分别示出了包括本发明的TSMs的TLP在链束附连前、在浅的吃水深度中的侧视图，在链束附连中、在深的或安装吃水深度中的侧视图和在链束附连并拉伸后、在稳定吃水深度中的侧视图。
上述大体上的描述和随后的具体描述仅仅是本发明范畴内的说明，本领域内的技术人员在不背离本发明的思想和范围的情况下应该能够理解本发明附加的实施模式、优点和细节。
具体实施方式
本发明提供一种方法和设备，其用以增加或提高结构及其附属设施(如平台甲板、设备和机架)的建造、运送、安装和拆除的经济、效率及安全。本发明教导在以下情况下使用附连在结构壳体上的暂时稳定装置或模块(TSM)：(i)在一个或多个方便的岸上或近岸搭建地点处的结构的建造、平台、甲板的建造、在甲板上或甲板上方安装辅助设备，(ii)用传统方法，如海洋拖拉，将结构运送到安装地点，和(iii)在包括用传统方法安装平台(在安装地点固定平台)期间。传统方法包括，但不限于，链束、传统悬链、张紧线锚泊(taut-line mooring)等。该TSM允许结构在结构的建造、设备的安装、拖拉到海洋地点并安装的过程中持续地绕垂直轴保持在所需的垂直位置。该TSM还允许结构在从海洋地点拆除的过程中保持垂直。该TSM可被拆除并在以后再附连到结构上。该TSM提供了一种经济而安全的方法来改进结构的水平面结构以帮助整个结构的有效、稳定和持续垂直的建造、运送和安装。
本发明的TSMs可被建造成任何的形状并可由各种材料制成。本发明的TSMs或其各部分可以是刚性的、半刚性的或柔性的。该TSMs包括可泄流的、用以压载的舱和/或用以增加浮力的浮舱。当然，可泄流的舱有视泄流程度而定的、可调的压载和浮力。该TSM可被附连到任何近海结构上，包括但不限于：主平台、辅助平台、甲板、设备和其他设施。该TSMs可被用来在建造、运送、安装和/或拆除过程中持续地控制并将结构保持在垂直为止，这是通过增加水平面处的表面惯性力矩(area moment of inertia)和/或将重心向结构的基底移动而完成的，该TSMs结构可以附连到链束或其他的锚泊系统。
本发明的TSMs，与现有技术中的设备不同，允许结构以其最终垂直位置或外形构造，运送到安装地点的垂直位置并在不倾斜结构或给结构加入附加的物理元件的情况下被安装和固定，该结构包括，但不限于，主平台、辅助平台、甲板、设备和其他设施。大多数当前的TLPs在附连甲板、设备和/或其他设施时是不稳定的，并会在水中采用颠倒的稳定位置，这是不希望的。一旦TLP通过链束等被锚泊，然后可以在稳定的TLP上建造甲板和其他设施。本发明的TSM设计来提供暂时的正位稳定性，这样可以优选垂直位置而不是颠倒位置。一旦有或没有其他设施的TLP稳定在其垂直位置，该TLP可被建造、运送、安装、移动、拆除等而无需考虑结构的倾覆。
TSM可建造成多种其他形式。典型地，TSM使用传统的、低造价的、金属搭建的方法来建造，并通常建成基本中空的、不漏水的容器，由钢、铝等或合金或混合物或其组合制成。或者，该TSM可被建造成基本中空的、不漏水的容器，由高抗冲击塑料或纤维强化的树脂合成物或混合物或其组合制成。该TSM还可由金属、塑料和/或合成物建造。而且，可用横梁或撑架等现有技术中所公知的加强或内部强化或支撑本发明的TSMs。可以使用其他工业中所知的用以提供浮动机构的材料。
此外，本发明的TSMs可具有基本为实心的形状，包括低密度实心或半实心材料(例如，泡沫)，或在近海救援操作中常用的可膨胀的袋子。这些实心的TSMs具有不被穿破的优点，这种可能性允许海水涌入TSM并因而破坏其漂浮性。该实心的低密度材料可放置在高抗冲击材料(例如基于合成物的金属或树脂)的内部或用高抗冲击材料涂覆在其表面，以提供保护和耐用性。因为该TSM是安装平台后需拆除的暂时的设备，所以不要求精确的设计和严格的材料，以降低设备的成本。
在本发明的TSMs的一个优选实施例中，在配置中，一个或多个TSMs暂时地附连或连接到任何一种类型的结构上以通过增加结构的水平面的面积来提高结构的稳定性。通常地，该配置需要TSMs的至少一部分伸出吃水线。在吃水线或水平面处增加结构的表面积会导致吃水线处的表面惯性力矩的成比例增加。
通常地，任何浮动结构的稳定性由重心、浮力中心和水平面处的表面惯性力矩，即，表面积和吃水线处所有结构元件之间的关系决定，或与这些因素之间的关系相关。结构的表面惯性力矩通常可以通过相对于结构的中心垂直轴并远离结构的中心对称布置TSMs来最大化。该TSMs被连接到结构上并具有足够的面积和高度，这样，组合系统(海中结构和TSMs)的定倾中心被时刻保持在重心之上。用在此处的定倾中心和定倾中心高度如海洋建筑学中通常使用和理解的，如John Comstock编辑的《海洋建筑学原理》中所定义的。另外，相对结构，TSMs附连的位置和它们的尺寸和形状应提供足够的稳定性，例如，随着结构被压载并沉入到水中，定倾中心高度为正。该TSMs改进了横向和纵向的稳定性，以使结构绕结构的垂直轴的倾斜最小化。该TSMs还增加正位力矩，如果该结构被从其稳定配置扰动，如通过波浪、风等的作用，该力矩趋于将结构恢复到其稳定的配置。
该TSMs可被配置得提供任何程度的稳定性，以使平台被安全地运送、安装和/或拆除。在平台的安装过程中，该TSMs能被配置成使TSMs能够被压载以将结构从拖拉的吃水深度改变到更深的安装吃水深度，而不倾斜结构。该TSMs能够提供所需的全部压载以改变结构或其任何部分的压载状态。
在本发明的一个优选实施例中，该TSMs可包括阀门和控制设备，用以控制泄流或压载和卸载或卸载，这可以帮助在安装过程中降低结构，并因而使链束或其他的锚定装置附连到结构上。一旦该结构被附连到锚定装置上，TSMs的压载可被改变以允许结构采用其最终的张紧的吃水深度。该TSMs能够随后通过此处提出的任何方法来拆除。当将要拆除该结构时，该TSMs能够通过此处提出的任何方法被再次附连到结构上。结构的吃水深度可通过压载TLP和/或TSMs而被改变，此处，TSMs在结构从安装地点拆除的过程中将稳定性传递给结构。
可部分或全部注满(flood)该TSMs的能力允许TSMs的重量和/或浮力以受控的方式调整。这可以通过调节浮力中心相对结构重心的位置来辅助结构的安装，同时增加相对水平面的惯性表面力矩。
通过从TSMs中释放空气或气体和增加作为压载的海水可以很容易地实现改变TSMs的浮力。可以通过手工调节阀门等或类似的开口或通过自动的遥控机构增加水和/或空气以改变TSMs的重量的相对浮力来实现上述目的。
可以用任何传统的、工业中常用的装置将该TSMs附连到平台上，包括机械插销，销，自动的或遥控操作的联结器，手工操作的联结器，插销或销，半固定联结，如焊接和随后的切割，铆钉或螺钉。
在另一个实施例中，该结构能仅通过结构压载的受控调节被降到水中更深的吃水深度或被升高到更浅的吃水深度，而不改变该TSMs的浮力。
在另一个实施例中，能通过仅控制TSM的压载且不改变结构的压载来降低或升高该结构。实际上，由于TSMs给结构提供了所有的压载，该结构可以没有压载舱或压载部分。
在本发明的一个优选实施例中，可以以分离或组合的方式控制结构和TSM的压载。在用链束或其他锚定装置将结构固定在安装地点后并且不再需要TSM时，有几种方法可以考虑被用来以受控的方式拆除TSM。这些方法可进行分离和拆除，并使对结构造成破坏的风险和对工人造成的危险最小化。
在一个优选实施例中，可通过任何相关的装置来实现控制TSM的注水，包括前面所描述的示例，这样该TSM相对结构受零浮力，小的正浮力或小的负浮力。在本发明的另一个优选实施例中，可以控制结构的浮力。在这个实施例中，可以通过加水来压载结构，直到该结构相对TSM受小的负浮力。
在受控压载操作的同时或其后，可从结构上拆除下该TSM。这可以通过给TSM附连传统的拖拉或提升线，并且用附属船只安全地将其从结构上拖走，或者用附连在近海平台自身或附属船只上的起重机提升。所以，在本发明的另一个实施例中，该TSM通过钩设备附连到结构上。在完成安装后，可以尽可能少地拆除硬件或机械紧固装置或不拆除硬件或机械紧固装置来将该TSM降低并分离。
该TSM可被再使用以支持多平台的安装。在平台在一处维持到其使用寿命后，还可使用该TSM，并且需要将它移动。在这种情况下，该TSM被拖运到浮动在或位于附属驳船上的位置，被安装在结构上，并以受控的方式被压载以提供平台移动所需的稳定性。
在另一个本发明的优选附连装置中，多个引导件被附连到结构的放置TSMs的地方。该TSM被降低到使用该引导件的地方。一旦该TSM处于该位置，可滑动的锁定装置可以滑动到该地方以防止TSM改变位置，该位置的滑动足够超过引导件的高度。
带有暂时稳定模块的TLP结构
现在参照图1A，示出了本发明的一个优选的稳定张力腿平台结构100，其包括设计用来支持用于碳氢化合物的钻采和处理的设施(没有示出)的甲板102，此处，结构100包括四个垂直延伸的柱或腿104，它们包括下端106和水平的浮座108，在腿104的下端106处，浮座和毗邻的腿互连。该结构100还包括腿的延伸部分110，该部分包括设计用来连接到链束的上端和四个TSMs114上的张力腿连接件112。该结构100相对垂直轴线116对称配置。
在结构100中，所示的该TSMs114基本上是矩形实心体，其长度l1小于腿104的长度l2；其宽度w1小于腿104的宽度w2；且其高度h1小于腿104的高度h2。自然，对于方形的腿104来说，l2＝W2。此外，每个TSM114的特征在于，其宽度w1大于其长度l1，且其高度h1大于其长度l1和其宽度w1两者。
参看图1B，所示的优选的稳定的张力腿平台100具有另一个TSMs118的优选实施例，该TSMs118也基本上是矩形实心体。但是，TSMs118的尺寸与图1A中的TSMs114的尺寸明显地不同。同时，每个图1B所示的TSM118的宽度w1小于腿104的宽度w2，且高度h1小于腿104的高度h2，该TSM的长度l1大于其宽度w1并大于腿104的长度l2，但小与延伸部分110的长度l3。
尽管图1A和图1B示出了两个优选的TSMs，但本发明的TSMs可以是任何的形状、大小和/或尺寸。但是，本发明的矩形实心TSMs的宽度范围通常在大约2到10米之间，长度范围通常在2到30米之间并且高度范围通常在10到40米之间。TSM的优选的具体大小视其所提高稳定性的结构的尺寸而定。
现在参照图1C和图1D，图1A和图1B的稳定的张力腿平台结构的顶视图示出了四条腿104和四个辅助TSM114和118相对结构100的中心轴116对称布置。图1E和图1F是图1A和图1B的稳定的张力腿平台结构的侧视图，示出了腿104、其下端106、浮座108和TSMs114和118之间的关系。
图1A到图1F涉及一种相对新的张力腿平台，称为延伸基张力腿平台，关于延伸基张力腿平台的更多细节可以在待审的2000年7月5日提交的序列号为09/609,885申请中找到，此处引用该专利作为参考。
现在参照图2，所示的本发明的稳定张力腿平台结构200的另一个优选实施例大体上包括三个柱或腿202和在每个腿的下端206处与毗邻的腿202互连的浮座204。结构200还包括附连在每个腿202上的TSM208。每个TSM208的下端210位于底部位置212处，该位置在其上附连有TSM的腿202的下端206和水平浮座204的上表面214之间。每个TSM的上端216位于顶部位置218，该位置在其上附连有TSM的腿202的上端220下。即使当结构200在其代表着结构所经历的最深的吃水深度的安装吃水构型中时，该顶部位置218所处的位置应使每个TSM的至少一部分伸出吃水线。如前所述的，该TSM通过增加水平面的面积和延伸向外远离结构质心的面积来增加水平面处的表面惯性力矩，对于对称结构，其质心通常位于结构的中心垂直轴(未示出)上或附近。尽管所示的TSMs208是矩形实心体，但该TSMs可以是任何形状的，如圆柱形，椭圆形截面的柱等。此外，该TSMs可被分段，这样增加或移除所分的段可以改变TSMs的高度、宽度和/或长度。
带有暂时稳定模块的SCF结构
现在参照图3，所示的本发明的稳定单柱浮动器结构的一个优选实施例300包括甲板302、水平配置的矩形(方形)基部304以及矩形柱306。该柱306附连在基部304的上表面308上或与其集成在一起，并向上延伸足够的高度使柱306的顶部310在结构安装好后伸出吃水线，以便支持甲板302和附属设备和/或其他设施(未示出)。该结构300还包括四个附连在柱306的四个侧面314上的TSMs，这些TSMs从基部304的上表面308延伸到柱306的顶部310下的位置316，此处，即使结构300被压载至其安装吃水深度，该位置316至少允许TSM 312的上部318伸出吃水线。尽管许多其它的形状能很好地工作，TSMs基本上还是矩形实心的。
现在参照图4，示出的本发明的稳定单柱浮动器结构的另一个优选实施例400包括甲板402，垂直放置的圆形(椭圆形)基部404，和圆柱形或椭圆形的柱406。该柱406连接到或集成在基部404的上表面408，并向上延伸足够的高度，使柱406的顶410在安装后能够伸出吃水线以支持甲板402和附属的设备和/或其他设施(未示出)。该结构400还包括四个在四个绕圆形基部404的等距位置414处附连在柱406上的TSMs412，并且这些TSMs从基部404的上表面408延伸到位于柱406的顶部410下的位置416，此处，即使结构400被压载至其安装吃水深度，该位置416允许至少TSMs的上不分418伸出吃水线。该图中所示的TSMs是梯形实心体，其大端420坐靠在基部404的上表面408上，其小端422位于位置416处。尽管所示的TSMs412是以大端420向下来定位的，但该TSMs可以以大端420向上来定位。而且，该TSMs也能够构造成许多其它的形状。
TSM的安装和拆除步骤
现在参照图5A，示出了设计用来将本发明的TSMs固定到图1B中的扩展基部TLP结构100的腿或柱104和延伸部110上的TSM附连和锁定系统500的一个实施例，其包括位于腿或柱104上、在上方位置506和下方位置508的横向剪切阻块(lateral shear block)502和附属的柱垫504。该结构100还包括纵向延伸剪切阻块510和连接在延伸部110和延伸垫513上的横向延伸剪切阻块512。该结构100还包括连接在柱104上的锁定剪切阻块514和附属的液压制动剪切锁定件516和引导件518。该锁定件516设计用来从锁定位置沿引导件518移动到开锁状态；在锁定位置，锁定件516的上表面522的一部分520与锁定剪切阻块514的下端524相配合，如图5B所示；在开锁状态下，锁定件516已经沿着引导件518向后移动，并不再与锁定剪切阻块514相配合，如图5C所示。图5B和图5C还示出了液压快速断开器526，附属的液压路线528和液压制动器530。该锁定系统500还可包括确保剪切锁定件516在其锁定状态的止块(stop)532。当然，该系统可包括更少数目或更多数目的横向和纵向剪切阻块和锁定机构。可用起重机将该TSMs降低到位，或使用拖船将该TSMs浮动到位并将其定位，这样，该TSM118对着柱垫504并侧向受限于侧边柱剪切阻块502。该TSMs被压载直到TSMs坐靠在延伸垫513上并被纵向阻块510纵向固定。一旦位于其正确位置，通过启动液压制动器530将该TSMs锁定在该位置，该液压制动器将剪切锁定件516沿它们的引导件518移动到它们的锁定状态，如图5B所示。反向执行该过程可拆除该TSM118。
现在参照图6A到图6D，示出了和本发明的TSMs一起使用的另一种锁定系统600，其包括附连在如图6A所示的TSMs604上的钩结构602和如图B所示的附连在TLP结构(未示出)的腿610上的、具有扩大的帽或头608的相应栓606。参看图6C，由于TSMs604相对结构是受正浮力，其导致钩结构602与栓606配合，所示的锁定系统600处于配合状态。所以，当钩结构602在栓606下并被调节得使栓606相对于钩结构602的开口612的中心对中后，该TSMs可对着腿610定位并被压载。一旦被正确定位，如图6D所示，当栓606与钩602完全配合后，该TSM604可被卸载。如图6D所示，，可通过简单地卸载该TSM604直到栓606离开钩602来拆除TSM604。
尽管描述了用以将本发明的TSMs固定到结构上或从结构上拆除的两个优选装置，但应该认识到，可以使用任何暂时固定和附连装置，包括本领域公知的焊接，螺栓，液压或手动操作的活塞类型的锁，带有手动、电动或液压释放装置的压力制动锁，磁联接，或任何其他可分离、锁定或固定装置。
在运送和安装过程中，TSM的稳定
现在参照图7A和图7B，图1A中所示的结构100处于与图7A中的吃水线相比相对较浅的吃水深度的状态；当所示的结构100在被压载后，将结构100相对吃水线150降低到适合安装的吃水深度。现在参看图7C，当链束154的远端152已经在链束附连112处附连到结构100上后，所示的结构100处于其安装吃水深度，而链束的近端(未示出)附连到安装结构的水体的底部。
所有引用的参考在此引为参考。尽管已经全面和完整地描述了本发明，但是应该明白，在所附权利要求的范围内，可以以不同于具体描述的其他方式实践本发明。尽管参照其优选实施例公开了本发明，但通过阅读本说明，本领域内的技术人员可以理解：在不背离前述和权利要求所限定的本发明的范围和思想的情况下，可以对其进行改变和改进。

Claims (20)

1.一种装置，包括：近海结构和与该结构可拆卸地相连的暂时稳定模块，该模块的至少一部分向上伸出吃水线并增加装置的稳定性。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，模块足以将结构保持在基本垂直的位置。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于，还包括多个附连到所述结构上的暂时稳定模块。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于，模块足够将装置保持在基本垂直的位置。
5.根据权利要求3的装置，其特征在于，模块相对所述结构的中轴对称定位。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于，结构包括近海平台。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于，平台包括甲板、设备、机器和附属设施。
8.根据权利要求6的装置，其特征在于，平台是张力腿平台或单柱浮式装置。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，平台是扩展基部张力腿平台。
10.根据权利要求1或3的装置，其特征在于，还包括用以可拆卸地将每个模块连接到结构上的固定装置。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于，该固定装置包括多个连接在结构上的横向和/或纵向剪切阻块、至少一个连接在模块上的可移动锁定阻块和至少一个连接在结构上的剪切锁定阻块，锁定阻块可从锁定状态移动到开锁状态。
12.根据权利要求10的装置，其特征在于，固定装置包括至少一个连接在模块结构上的钩和至少一个连接到结构上的栓，钩用来在其锁定状态下接收栓。
13.根据权利要求1或3的装置，其特征在于，每个模块是可注水的(floodable)。
14.根据权利要求1或3的装置，其特征在于，每个模块包括阀门和泵，以可控地改变每个模块的压载。
15.根据权利要求1或3的装置，其特征在于，模块增加结构的水平面面积和结构的表面惯性力矩，并增加其正位力矩。
16.根据权利要求1或3的装置，其特征在于，每个模块包括由金属或金属合金制成的基本中空、不漏水的结构。
17.根据权利要求16的装置，其特征在于，金属是钢、铝或其合金。
18.一种运送近海结构的方法，包括以下步骤：
将一个或多个暂时稳定模块附连到在第一吃水深度的水体中的结构上，以形成稳定的结构；和
将该稳定的结构从第一地点运送到第二地点，
至少每个模块的一部分伸出吃水线，并且模块增加结构的稳定性，足以将结构在运送过程中保持在基本的垂直位置。
19.一种安装近海结构的方法，包括以下步骤：
将一个或多个暂时稳定模块附连到在第一吃水深度的水体中的结构上，以形成稳定的结构；和
将稳定的结构从第一地点运送到第二地点，至少每个模块的一部分伸出吃水线并且该模块增加结构的稳定性，足以将结构在运送过程中保持在基本垂直的位置；
压载模块和/或结构以将第一吃水深度改变到更低的安装吃水深度，此时每个模块的一部分仍然在吃水线上；
将多个链束附连到结构上；
卸载结构和/或模块以使结构受张力，这样，结构可以置于其安装吃水深度；和
将模块从结构上拆下。
20.一种运送稳定的近海结构的方法，包括以下步骤：
将一个或多个暂时稳定模块附连到水体中的处于张紧吃水深度的结构上，该结构通过多个链束系泊水体的底部，至少每个模块的一部分伸出吃水线，并且模块增加结构的稳定性，足以将结构保持在基本垂直的位置；
压载模块和/或结构以将结构的吃水深度从张紧的吃水深度改变到较低的、链束脱离的吃水深度，此处，每个模块的一部分仍然在吃水线上；
从结构上脱开链束；
卸载结构和/或模块以到达运送吃水深度；
运送带有模块的结构，其将结构保持在基本垂直的位置并到达新的地点；和
从结构上拆除模块。
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