BR112021005724A2 - sistema de suporte de tubulação com múltiplas braçadeiras - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE SUPORTE DE TUBULAÇÃO COM MÚLTIPLAS BRAÇADEIRAS. A presente invenção se refere a um aparelho e a um método para segurar tubulação de alta tensão (101) durante o lançamento de tubo de um navio com balanços transversal e longitudinal (730). Em uma execução, um sistema de braçadeira (711, 712) para suporte de um tubo em um navio inclui uma primeira braçadeira para acoplar ao tubo e uma segunda braçadeira para acoplar ao tubo. A segunda braçadeira é disposta acima da primeira braçadeira. Pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira é móvel em relação à outra da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira.

Description

“SISTEMA DE SUPORTE DE TUBULAÇÃO COM MÚLTIPLAS BRAÇADEIRAS”

PRECEDENTES Campo

[001] Aspectos da presente revelação geralmente se referem a aparelhos e métodos de retenção de tubulação de alta tensão durante o lançamento de um navio com balanços longitudinal e transversal.

Descrição da Técnica Relacionada

[002] Existem muitos métodos de lançamento de tubulações em águas pro- fundas, tais como lançamento em carretel, lançamento em J e semelhantes. Ao usar esses métodos, em algum ponto o tubo é mantido em um suporte de colar ou uma braçadeira de tubo, para instalar e soldar comprimentos adicionais de tubo ou para instalar acessórios em linha e de segunda extremidade.

[003] Tubulações colocadas em águas profundas são sujeitas a alta carga axial devido ao peso próprio da tubulação, e isso, por sua vez, cria altas tensões axiais na parede do tubo. Às vezes, as tensões axiais sozinhas chegam a 60-80% da tensão de escoamento do material. As tensões axiais que são aceitáveis para instalação são definidas pelos códigos de projeto.

[004] Todos os navios balançam na longitudinal e na transversal como resul- tado da ação das ondas. Quando se lança uma tubulação a partir de um navio, a tu- bulação é muitas vezes rigidamente mantida em uma braçadeira de tubo (que se apro- xima de uma condição de suporte “de encastre”). O tubo na base da braçadeira será sujeito não apenas à alta tensão axial, mas também altas tensões de flexão como um resultado dos movimentos de balanço longitudinal e transversal do navio. A figura 1 ilustra uma braçadeira de atrito única convencional 100 tendo um tubo 101 daí sus- penso. As setas 102 e 103 ilustram as tensões axial e de flexão, respectivamente, no tubo 101.

[005] A tensão total no tubo é a soma das tensões axial e de flexão, que é aplicada ao tubo 101 cada vez que o navio balança na transversal ou na longitudinal, resultando em tensões cíclicas. A magnitude da tensão de flexão é um produto do ân- gulo de balanço transversal ou longitudinal e da carga axial aplicada. A tensão de fle- xão cíclica pode resultar em danos por fadiga ao tubo 101 na área diretamente abaixo da braçadeira 100, que é a área do tubo 101 submetida a altas tensões axiais / de fle- xão combinadas.

[006] A figura 2A ilustra a distribuição de tensão axial e de flexão ao longo de um lado de um comprimento axial de uma seção do tubo 101 abaixo da braçadeira de atrito única convencional 100 da figura 1. A figura 2B ilustra a distribuição de ten- são axial e de flexão ao longo do outro lado do comprimento axial da seção do tubo 101 abaixo da braçadeira de atrito conventional única 101 da figura 1. As figuras 2A e 2B ilustram a distribuição das tensões ao longo de lados opostos de uma seção do tubo 101 abaixo da braçadeira de atrito única convencional 100 da figura 1, na qual a figura 2A mostra um lado do tubo sendo (pelo menos parcialmente) comprimido pela tensão de flexão e a figura 2b mostra o outro lado do tubo sendo tensionado pela tensão de flexão. Assim, a figura 2A mostra uma tensão resultante 203A de uma ten- são axial positiva 201A (tensionando o tubo) e uma tensão de flexão negativa 202A (comprimindo o tubo), em que a tensão resultante 203A no tubo é mostrada como positiva geral e tensionando o tubo. A figura 2B mostra uma tensão resultante 203B de uma tensão axial positiva 201B (tensionando o tubo) e uma tensão de flexão posi- tiva 202B (também tensionando o tubo), em que a tensão resultante 203B sobre o tubo é mostrada como positiva geral e tensionando o tubo. A tensão resultante 203B para o lado do tubo na figura 2B é geralmente maior do que a tensão resultante 203A para o lado do tubo na figura 2A. À medida que um navio balança na longitudinal e na transversal de um lado para o outro, cada lado do tubo pode circular entre a distribui- ção de tensão mostrada na figura 2A para a distribuição de tensão mostrada na figura

2B e vice-versa. As figuras 2A e 2B também não mostram a tensão que pode ser apli- cada ao comprimento axial da seção de tubo 101 pela arfagem de um navio (por exemplo, o movimento do navio para cima e para baixo), que pode variar a tensão axial distribuída para o tubo. As figuras 2A e 2B focam no balanço transversal e longi- tudinal do navio.

[007] Convencionalmente, para reduzir os danos por fadiga no tubo 101, o tempo de aperto é reduzido. A técnica de lançamento em J, onde a tubulação é lan- çada por soldagem de sucessivas seções de tubo em conjunto, é particularmente sen- sível ao tempo que o tubo 101 pode ser mantido na braçadeira 100 antes de exceder os limites da fadiga. Para fornecer tempo suficiente para as operações de soldagem, navios mais estáveis (por exemplo, maiores) são frequentemente utilizados, aumen- tando assim as taxas diárias e os custos do projeto para a instalação de tubos.

[008] Assim, o que é necessário é um aparelho e método melhorados de su- jeição de tubulação de alta tensão durante o lançamento do tubo a partir de um navio com balanços transversal e longitudinal.

SUMÁRIO

[009] Aspectos da presente revelação geralmente se referem a aparelhos e métodos de sujeição de tubulação de alta tensão durante o lançamento a partir de um navio com balanços transversal e longitudinal.

[010] Em uma implementação, um sistema de braçadeira para suportar um tubo em um navio inclui uma primeira braçadeira para acoplar ao tubo e uma segunda braçadeira para acoplar ao tubo. A segunda braçadeira é disposta acima da primeira braçadeira. Pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira é mó- vel em relação à outra da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira.

[011] Em uma implementação, um método de suporte de um tubo em um na- vio inclui acoplar uma primeira braçadeira a um tubo. O tubo inclui um eixo longitudi-

nal. O método inclui acoplar uma segunda braçadeira ao tubo. O método também in- clui mover pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira em re- lação à outra da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira enquanto a primeira braçadeira e a segunda braçadeira estão fixadas ao tubo.

[012] Em uma implementação, uma braçadeira inclui uma pluralidade de ca- madas de fixação compreendendo uma ou mais camadas inferiores e uma ou mais camadas superiores dispostas acima da uma ou mais camadas inferiores. Cada uma das uma ou mais camadas inferiores inclui um ou mais cilindros de compressão vari- ável e um ou mais elementos da braçadeira de atuação. A pressão no interior de cada um do um ou mais cilindros de compressão variável é mantida em um valor constante, quando o um ou mais elementos da braçadeira de atuação estão em contato com um tubo.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[013] De modo que a maneira pela qual as características recitadas acima da presente revelação possam ser compreendidas em detalhes, uma descrição mais particular da revelação, brevemente resumida acima, pode ser obtida por referência às modalidades, algumas das quais são ilustradas nos desenhos anexos. É para ser observado, no entanto, que os desenhos anexos ilustram apenas modalidades exem- plares e, portanto, não devem ser considerados como limitantes do escopo, já que a revelação pode admitir outras modalidades igualmente eficazes.

[014] A figura 1 ilustra uma braçadeira de atrito única convencional tendo um tubo suspenso a partir dela.

[015] A figura 2A ilustra a distribuição de tensão axial e de flexão ao longo de um lado de um comprimento axial de uma seção de um tubo abaixo da braçadeira de atrito única convencional da figura 1.

[016] A figura 2B ilustra a distribuição de tensão axial e de flexão ao longo de um outro lado do comprimento axial da seção do tubo por baixo da braçadeira de atrito única convencional da figura 1.

[017] A figura 3 ilustra uma disposição de braçadeira dupla em um estado re- traído, de acordo com um aspecto da revelação.

[018] As figuras 4A e 4B ilustram a disposição de braçadeira dupla da figura 3 em uma posição estendida, de acordo com um aspecto da revelação.

[019] A figura 5A ilustra uma braçadeira única e um tubo, junto com um gráfico de distribuição de tensão do tubo abaixo da braçadeira única.

[020] A figura 5B ilustra uma disposição de braçadeira dupla sem compressão axial induzida, de acordo com um aspecto da revelação.

[021] A figura 5C ilustra uma disposição de braçadeira dupla com compressão axial induzida, de acordo com um aspecto da revelação.

[022] A figura 6 ilustra uma braçadeira, de acordo com um aspecto da revela- ção.

[023] As figuras 7A-7E ilustram um sistema de braçadeira, de acordo com um aspecto da revelação.

[024] Para facilitar a compreensão, números de referência idênticos foram usados, sempre que possível, para designar elementos idênticos que são comuns às figuras. É considerado que os elementos e características de uma modalidade podem ser incorporados de forma benéfica em outras modalidades sem recitação adicional.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[025] A figura 3 ilustra um sistema de braçadeira ou disposição de braçadeira dupla 210 em um estado retraído, de acordo com um aspecto da revelação. A dispo- sição de braçadeira dupla 210 emprega duas braçadeiras, incluindo uma primeira bra- çadeira 211 e uma segunda braçadeira 212. A primeira braçadeira 211 é uma braça- deira inferior (ou colar), que mantém alguma ou toda a carga axial do tubo 101, com nenhuma resistência de momento. A primeira braçadeira 211 pode ser, por exemplo, uma braçadeira de colar ou de atrito oscilante que restringe o movimento axial do tubo

101, mas permite que o tubo 101 oscile. A segunda braçadeira 212 é uma braçadeira superior que fixa uma extremidade superior do tubo 101 acima da primeira braçadeira 211 e restringe os momentos de flexão para permitir que a soldagem ou outras ope- rações sejam realizadas na extremidade superior do tubo 101. A segunda braçadeira 212 pode ser uma braçadeira de atrito ou colar que é rigidamente suportada e res- tringe a oscilação do tubo 101. Com o uso de braçadeiras duplas 211 e 212, a alta tensão axial é removida uma certa distância abaixo da segunda braçadeira 212 (por exemplo, o momento de restrição da braçadeira), pela primeira braçadeira inferior 211 localizada onde o momento de flexão e as tensões de flexão são baixos. A separação das funções para as braçadeiras 211, 212 (por exemplo, retenção de momento para a segunda braçadeira 212 e retenção axial para a primeira braçadeira 211) reduz a fadiga e danos no tubo 101. Assim, pequenos (e menos dispendiosos) navios podem ser utilizados para realizar o lançamento de tubos em águas profundas.

[026] A segunda braçadeira 212 é uma braçadeira superior e a primeira bra- çadeira 211 é uma braçadeira inferior. A segunda braçadeira 212 e a primeira braça- deira 211 são operativamente acopladas através de atuadores 213. Cada atuador dos atuadores 213 inclui um cilindro, tal como um cilindro hidráulico ou um cilindro pneu- mático. Os atuadores 213 são acoplados a uma base 220 da segunda braçadeira 212, e a um suporte 221 da primeira braçadeira 211. Para facilitar o movimento relativo entre os atuadores 213 e as braçadeiras 211, 212, os atuadores 213 são acoplados ao suporte 221 em uma primeira extremidade e à base 220 em uma segunda extre- midade por meio de conexões móveis 222. As conexões móveis 222 podem ser co- nexões giratórias, conforme ilustrado, ou tipos de conexões, como mancais esféri- cos (por exemplo, mancais de esferas) ou juntas universais para fornecer maior am- plitude de movimento. Em um exemplo, as conexões móveis 222 na extremidade su- perior dos atuadores 213 giram em 90 graus em relação às conexões móveis 222 na extremidade inferior dos atuadores 213. Embora os aspectos da presente revelação sejam descritos com respeito a cilindros hidráulicos dos atuadores 213, outros ele- mentos de conexão de atuação ou extensão também são considerados e não preci- sam necessariamente ser de forma cilíndrica.

[027] A primeira braçadeira 211 é móvel em relação à segunda braçadeira 212 e / ou a segunda braçadeira 212 é móvel em relação à primeira braçadeira 211. A presente revelação considera que o movimento da primeira ou da segunda braçadei- ras 211, 212 em relação à outra da primeira ou da segunda braçadeiras pode incluir mover a outra da primeira ou da segunda braçadeiras 211, 212. Por exemplo, a pre- sente revelação considera que mover a segunda braçadeira 212 em relação à primeira braçadeira 211 pode incluir a atuação dos atuadores 213 para mover a primeira bra- çadeira 211 enquanto a segunda braçadeira 212 permanece estacionária.

[028] As figuras 4A e 4B ilustram a disposição de braçadeira dupla da figura 3 em uma posição estendida, de acordo com um aspecto da revelação. A segunda bra- çadeira 212 e a primeira braçadeira 211 são acionáveis utilizando os atuadores 213 entre a posição estendida ilustrada nas figuras 4A e 4B e a posição retraída ilustrada na figura 3. Quando se lançando tubos de maior diâmetro, momentos de alta flexão podem se estender por uma distância significativa abaixo da segunda braçadeira 212.

Em tal caso, a primeira braçadeira 211 pode ser abaixada axialmente ao longo do tubo 101 até uma profundidade onde os momentos de flexão estão dentro de limites acei- táveis e, então, fixada no tubo 101. Em um exemplo, uma pluralidade dos atuadores 213 (quatro são mostrados), tendo, por exemplo, cilindros hidráulicos ou pneumáticos, pode facilitar a atuação entre as braçadeiras 211 e 212. Para facilitar o movimento da primeira braçadeira 211 em relação ao tubo 101, a primeira braçadeira 211 pode in- cluir uma pluralidade de roletes 225 em suas extremidades superior e / ou inferior para engatar o tubo 101. Depois de prender a primeira braçadeira 211 e a segunda braça- deira 212 ao tubo 101, os cilindros de atuação 213 suportando a primeira braçadeira 211 são tensionados, absorvendo parte ou toda a tensão superior da catenária.

[029] Nos exemplos das figuras 4A e 4B, a primeira braçadeira 211 da dispo- sição de braçadeira dupla 210 está completamente estendida e mantendo uma carga axial do tubo 10 sem restrição de momento, enquanto a segunda braçadeira 212 re- tém apenas o momento de flexão. A primeira braçadeira 211 fica suspensa nos atua- dores 213 e a pressão do anular pode ser ajustada para suportar uma carga específica enquanto a pressão é mantida constante nos acumuladores hidráulicos.

[030] Em uma modalidade, que pode ser combinada com outras modalidades, é considerado que uma proporção de tensão superior do tubo, que é suportada pela primeira braçadeira 211 seja ajustável a partir de zero para cima, para um valor dese- jado. Ao fazer isso, é considerado que o tubo 101 entre as braçadeiras 211, 212 possa ser colocado em compressão. Ao usar tal compressão, a tensão axial no tubo 101 entre as braçadeiras 211, 212 é controlável. A tensão axial entre as braçadeiras 211, 212 é controlável, por exemplo, utilizando os atuadores 213, tal como pela alteração da magnitude e / ou da direção da força aplicada entre a base 201 e o suporte 221 por um ou mais dos atuadores 213. Em um exemplo, um ou mais dos atuadores 213 são pelo menos parcialmente retraídos para aplicar axialmente tensão compressiva ao tubo 101 entre as braçadeiras 211, 212. Em um exemplo, uma força de atuação aplicada para acionar um ou mais dos atuadores 213 é reduzida para aplicar axial- mente tensões compressivas ao tubo 101 entre as braçadeiras 211, 212. Um ou mais dos atuadores 213 podem puxar para cima a primeira braçadeira 211 para aplicar axialmente tensão compressiva ao tubo 101 entre as braçadeiras 211, 212. Em um exemplo, a tensão compressiva pode ser aplicada de modo que a tensão com- pressiva seja maior do que a tensão de flexão causada pelo momento, assim resul- tando em pouca ou nenhuma tensão de flexão no tubo 101.

[031] Assim, a disposição de braçadeira dupla revelada 210 facilita a redução ou a eliminação completa de danos por fadiga do tubo 101, pelo menos em parte ate-

nuando as tensões de flexão de tração induzidas ao mesmo. Isto é ilustrado pela dis- tribuição de tensão axial e de flexão no tubo 101 entre a segunda braçadeira 212 e a primeira braçadeira 211, como mostrado na figura 5 abaixo. No entanto, a presente revelação não é assim limitada, uma vez que a primeira braçadeira inferior 211 não pode ser tensionada em relação à segunda braçadeira superior 212 de modo que a primeira braçadeira 211 não induza a compressão no tubo 101 entre as braçadeiras 211, 212. Por exemplo, depois de a braçadeira inferior 211 ser movida para uma po- sição desejada com respeito à segunda braçadeira 212, os atuadores 213 ou os cilin- dros dos atuadores 213 podem ser travados (por exemplo, hidraulicamente travados) de forma que os atuadores 213 ajam semelhante a um elo fixo. Se usado como um elo fixo, os atuadores 213 podem impedir que a flutuação da tensão axial (por exem- plo, pela arfagem do navio) seja transladada através da primeira braçadeira 211 e para o tubo 101 entre as braçadeiras 211, 212.

[032] A presente revelação considera que uma articulação pode ser usada no lugar dos atuadores 213. Por exemplo, uma articulação tendo um mancal esférico em cada extremidade da mesma pode ser usada no lugar de cada atuador 213 para facilitar a redução de custos.

[033] A presente revelação considera também que os atuadores descritos ao longo, tal como atuadores 213, podem ser completamente estendidos e travados no lugar para funcionar como elos rígidos.

[034] As figuras 5A-5C ilustram a distribuição das tensões diferentes de acordo com configurações diferentes de braçadeira. A figura 5A ilustra uma única bra- çadeira 501 e um tubo 503, juntamente com um gráfico 504 da distribuição de tensões do tubo 503 abaixo da braçadeira única 501. Na figura 5A, uma tensão axial 505 e uma tensão de flexão 507 combinam como uma tensão geral 509. A figura 5B ilustra uma disposição de braçadeira dupla sem compressão axial induzida, de acordo com um aspecto da revelação. A disposição de braçadeira dupla inclui uma primeira bra- çadeira 511, uma segunda braçadeira 513 acima da primeira braçadeira 511. A pri- meira braçadeira 511 e a segunda braçadeira 513 prendem a um tubo 515. A figura 5B também ilustra um gráfico 516 da distribuição de tensões do tubo 515 abaixo da segunda braçadeira 513. Na figura 5B, uma tensão axial 517 e uma tensão de flexão 519 combinam-se como uma tensão geral 521. Na disposição de braçadeira dupla da figura 5B, a disposição de braçadeira dupla é completamente suportada axialmente pela primeira braçadeira 511.

[035] A figura 5C ilustra uma disposição de braçadeira dupla com compressão axial induzida, de acordo com um aspecto da revelação. A disposição de braçadeira dupla inclui uma primeira braçadeira 529 e uma segunda braçadeira 531 acima da primeira braçadeira 529. A primeira braçadeira 529 e a segunda braçadeira 531 se prendem a um tubo 533. A figura 5C também ilustra um gráfico 535 da distribuição de tensões do tubo 533 abaixo da segunda braçadeira 531. Na figura 5C, uma tensão axial 523 e uma tensão de flexão 525 combinam-se como uma tensão geral 527. A tensão compressiva é aplicada axialmente a uma seção do tubo 515 entre a primeira braçadeira 529 e a segunda braçadeira 531. A primeira braçadeira 529 é usada para aplicar tensão compressiva à seção do tubo 515.

[036] Conforme ilustrado na disposição de braçadeira dupla da figura 5C, em que a compressão axial é induzida entre as braçadeiras 529, 531, a tensão de flexão é grandemente reduzida. Na disposição de braçadeira dupla da figura 5C, a tensão geral 527 do tubo 533 é reduzida na seção entre a primeira braçadeira 529 e a se- gunda braçadeira 531, em comparação com a tensão geral 521 no mesmo local na figura 5B e a tensão geral 509 no mesmo local na figura 5A.

[037] A figura 6 ilustra uma braçadeira 611, de acordo com um aspecto da revelação. A braçadeira 611 pode ser usada como uma ou ambas as braçadeiras 211 ou 212.

[038] As braçadeiras de aperto de atrito convencionais incluem uma série de camadas, cada uma suportando uma porção da carga de tensão superior. Estas ca- madas restringem a carga axial do tubo e momento de flexão, fornecendo um apoio muito duro "de encastre” para o tubo. Embora as braçadeiras de aperto de atrito con- vencionais possam apoiar tubos, tal apoio resulta em altas tensões no tubo como uma combinação das tensões axial e de flexão na base da braçadeira (junto com altas tensões de cisalhamento), conforme discutido acima.

[039] Em contraste, a braçadeira 611 utiliza uma ou mais camadas superiores 620a - 620d (quatro são mostradas) para fornecer suporte de momento de flexão e axial e uma ou mais camadas inferiores 621a - 621c (três são mostradas) como uma mola de rigidez variável. A variabilidade na rigidez da mola das camadas inferiores 621a-621c é alcançada controlando uma pressão hidráulica em cilindros de "compres- são" variáveis (como os cilindros 636 descritos abaixo). A pressão hidráulica pode ser mantida em um valor constante pelos acumuladores 622 (seis são mostrados). Tal re- gime de suporte leva a camadas inferiores mais complacentes 621a-621c da braça- deira 611 e, assim, "amolece" o suporte para o tubo 101 na base da braçadeira 611.

Isso, por sua vez, reduz as tensões de flexão induzidas no tubo 101. Cada um dos acumuladores 622 pode incluir um lado de gás separado de um lado de líquido hidráu- lico para facilitar a manutenção de uma certa pressão. Os acumuladores 622 podem funcionar como molas de gás.

[040] A braçadeira 611 é mostrada com quatro camadas superiores 620a- 620d e três camadas inferiores 621a-6212c, no entanto, é considerado que a braça- deira 611 pode ser estendida ou retraída com um número suficiente de camadas su- periores e / ou inferiores para produzir a rigidez de suporte desejada.

[041] Cada camada 620 da braçadeira 611 inclui um alojamento 630, um ou mais elementos da braçadeira de atuação 631 dispostos no alojamento 630, e uma entrada 632 em uma extremidade radialmente para fora do alojamento 630 para rece- ber um sinal ou fluido para o acionamento do elemento da braçadeira de atuação 631 para engate com o tubo 101. Em um exemplo, o fluido entra em um cilindro 636 para cada elemento da braçadeira de atuação 631 através da entrada 632. Cada camada 621a-621C é construída de forma semelhante, mas adicionalmente inclui um acumu- lador respectivo 622 por elemento da braçadeira de atuação 631, e um manômetro correspondente 634 por acumulador 622 (uma é marcado).

[042] Em um exemplo, cada alojamento 630 é um elemento cilíndrico configu- rado para alojar uma pluralidade de elementos da braçadeira de atuação 631 radial- mente em seu redor. Em um exemplo, cada alojamento 630 é um elemento dis- creto, configurado para alojar um elemento da braçadeira de atuação individual 631.

Os elementos da braçadeira de atuação podem ser dispostos a uma distância angular predeterminada um do outro em torno do tubo 101, tal como 180 graus, 120 graus ou 90 graus.

[043] A presente revelação considera que a braçadeira 611 pode ser usada em uma configuração de braçadeira única, em vez de uma configuração de braçadeira dupla. Em tais exemplos, devido à variabilidade na rigidez de mola das camadas infe- riores 621a-621C, a braçadeira 611 proporciona atenuação adequada de tensões de flexão sem a necessidade de uma segunda braçadeira.

[044] As figuras 7A-7E ilustram um sistema de braçadeira 710, de acordo com um aspecto da revelação. O sistema de braçadeira 710 inclui uma braçadeira inferior 711 e uma braçadeira superior 712 para suportar o tubo 101. Tal como com as moda- lidades acima, a braçadeira inferior 711 pode ser uma braçadeira de atrito oscilante ou de colar que restringe o movimento axial do tubo 101, mas permite que o tubo 101 oscile. Além disso, a braçadeira superior 712 se fixa ao tubo 101 acima da braçadeira inferior 711 e restringe os momentos de flexão para permitir que a soldagem ou outras operações sejam realizadas na extremidade superior do tubo 101. A braçadeira supe- rior 712 pode ser uma braçadeira de atrito ou colar que é rigidamente suportada e restringe a oscilação do tubo 101.

[045] O sistema de braçadeira 710 como mostrado inclui um casco 730 e uma estrutura suspensa 732, tal como uma torre, acoplada a e suportada pelo casco 730.

A estrutura suspensa 732 é mostrada como rotativamente acoplada ao casco 730 através dos pinos 734. A braçadeira inferior 711 e a braçadeira superior 712 são su- portadas e acopladas à estrutura suspensa 732, tal como sendo cada uma suportada separadamente e acoplada à estrutura suspensa 732.

[046] A braçadeira superior 712 é acoplada de forma transladável à estrutura suspensa 732, tal como por meio de atuadores ou roldanas 736. Como mostrado, as roldanas 736 são acopladas à braçadeira superior 712, e guinchos ou polias podem usar linhas ou tensionadores com as roldanas 736 para transladar e mover a braça- deira superior 712 em relação à estrutura suspensa 732. As linhas ou tensionado- res podem ser fixados às roldanas 736 em uma primeira extremidade e à estrutura suspensa 732 em uma segunda extremidade. A braçadeira inferior 711 é rotativa- mente acoplada à estrutura suspensa 732, tal como através de conexões móveis ou mancais esféricos 738 (por exemplo, mancais de esferas). Os elos elos 740 são usados para acoplar a braçadeira inferior 711 à estrutura suspensa 732 e os mancais esféricos 738 podem ser usados em uma ou ambas as extremidades dos elos elos 740 para acoplar de forma rotativa a braçadeira inferior 711 à estrutura suspensa 732.

[047] Tal como acontece com os aspectos ilustrados nas figuras 3, 4A e 4B, a braçadeira inferior 711 e a braçadeira superior 712 são móveis em relação uma à outra, como quando cada uma das braçadeiras 711, 712 está apoiando o tubo 101, ou quando apenas uma das braçadeiras 711, 712 está suportando o tubo 101. Por exemplo, as braçadeiras 711, 712 são móveis ao longo de um eixo longitudinal 190 do tubo 101 em relação uma à outra, de modo a ajustar uma distância 750 entre a braçadeira superior 712 e a braçadeira inferior 711. Nos aspectos ilustrados nas figu- ras 7A-7E, a braçadeira superior 712 e a braçadeira inferior 711 são móveis ao longo do eixo longitudinal 190 do tubo 101 com relação uma à outra, movendo a braçadeira superior 712 em relação à estrutura suspensa 732, tal como através das roldanas 736.

[048] A braçadeira superior 712 e a braçadeira inferior 711 também são mó- veis ao longo do eixo longitudinal 190 do tubo 101 em relação uma à outra, atuando um ou mais atuadores de cada elo elos 740 para mover a braçadeira inferior 711 em relação à estrutura suspensa 732. Cada um de um ou mais atuadores inclui um cilin- dro hidráulico e / ou um cilindro pneumático e é conectado a um acumulador que for- nece fluido pressurizado ao cilindro hidráulico ou pneumático. Em um exemplo, o um ou mais atuadores são usados como os elos elos 740 e são acoplados em uma pri- meira extremidade à braçadeira inferior 711 através dos mancais esféricos 738 e em uma segunda extremidade à estrutura suspensa 732. Em um exemplo, o um ou mais atuadores são atuadores 790 que são dispostos entre cada elo elos 740 e a estrutura suspensa 732, conforme ilustrado na figuras 7A, 7C, e 7D. Cada um dos atuadores 790 é acoplado a um dos elos elos 740, através de um mancal esférico 738 em uma primeira extremidade e à estrutura suspensa 732 por meio de um mancal esférico 738 em uma segunda extremidade.

[049] O um ou mais atuadores dos elos 740 facilitam o posicionamento da braçadeira inferior 711 enquanto a arfagem do navio muda. Em um exemplo, o tubo 101 é lançado em um ângulo em relação ao casco 730 e / ou uma força gravitacional

799. Em tal exemplo, a estrutura suspensa 732 fica disposta em um ângulo em relação ao casco 730 e / ou força gravitacional 799 rodando a estrutura suspensa 732 em torno dos pinos 734. Em tal exemplo, os atuadores dos elos 740 podem facilitar a manutenção da braçadeira 711 (tal como um alojamento da braçadeira 711) em um vão do tubo 101, durante as mudanças de arfagem do navio, enquanto a soldagem ou outras operações são realizadas na extremidade superior do tubo 101. Em uma modalidade, que pode ser combinada com outras modalidades, os atuadores 790 são dispostos de forma horizontal, quando a estrutura suspensa 732 é disposta vertical- mente e fica paralela à força gravitacional 799.

[050] Em uma modalidade, que pode ser combinada com outras modalidades, o eixo longitudinal 190 se estende ao longo de um centro geométrico do tubo 101.

[051] Além disso, as braçadeiras inferior e superior 711, 712 são giratórias em relação uma à outra em um ou mais planos que são paralelos ao eixo longitudinal 190 do tubo 101. Por exemplo, a braçadeira superior 712 e a braçadeira inferior 711 são capazes de rodar em relação uma à outra em dois planos simultaneamente que são paralelos ao eixo longitudinal do tubo 101. A braçadeira inferior 711 é capaz de oscilar em uma ou mais direções em relação à braçadeira superior 712 através dos elos 740 e dos mancais esféricos 738. Além disso, cada uma das braçadeiras 711, 712 pode ser usada para funções separadas (por exemplo, restrição de momento para a braça- deira superior 712 e restrição axial para a braçadeira inferior 711) para reduzir a fadiga e danos ao tubo 101.

[052] A figura 7A ilustra um eixo X, um eixo Y e um eixo Z da estrutura sus- pensa 732 que definem um plano XY, um plano XZ e um plano YZ . As braçadeiras inferior e superior 711, 712 são giratórias em relação uma à outra em dois planos (por exemplo, o plano XZ e o plano YZ) que são paralelos ao eixo longitudinal 190. As braçadeiras inferior e superior 711, 712 também são giratórias em relação uma à ou- tra em um plano (por exemplo, o plano XY) que é perpendicular ao eixo longitudinal

190.

[053] Em uma ou mais modalidades, um ou mais diferentes componentes ou estruturas podem ser usados para substituir, ou utilizado além da funcionalidade dos elos 740 e dos mancais esféricos 738. Por exemplo, um pêndulo ou outra estru- tura de suporte pode ser acoplado entre a braçadeira inferior 711 e o casco 730 ou a estrutura suspensa 732 para permitir que a braçadeira superior 712 e a braçadeira inferior 711 girem em relação uma à outra em dois planos simultaneamente que são paralelos ao eixo longitudinal 190 do tubo 101. O pêndulo ou estrutura de suporte pode incluir um ou mais suportes elastoméricos ou de predisposição posicionados en- tre as placas, ou em camadas com placas, com a braçadeira inferior 711 suportada pelo pêndulo ou estrutura de suporte. Assim, a braçadeira inferior 711 pode ser capaz de rodar em relação à braçadeira superior 712 através do pêndulo ou estrutura de suporte.

[054] Referindo-se ainda às figuras 7A-7E, o sistema de braçadeira 710 inclui uma plataforma 742 que permite acesso ao tubo 101. A braçadeira superior 712 é posicionada abaixo e acoplada à plataforma 742. A braçadeira superior 712 e / ou a braçadeira inferior 711 também são móveis com relação à plataforma 742. A braça- deira inferior 711 é móvel em relação à plataforma 742 ao longo do eixo longitudinal 190 do tubo 101, tal como através das roldanas 736. Além disso, a braçadeira superior 712 é móvel em relação à plataforma 742 por ser giratória em um ou mais planos paralelos ao eixo longitudinal 190 do tubo 101. Por exemplo, os atuadores 744 são acoplados entre a plataforma 742 e a braçadeira superior 712 para acionar e permitir o movimento, conforme desejado, entre a plataforma 742 e a braçadeira superior 712.

Cada um dos atuadores 744 pode incluir cilindros hidráulicos e / ou cilindros pneumá- ticos. Em um evento em que o navio, e, por conseguinte, o casco 730 e a estrutura suspensa 732 não estejam nivelados, a plataforma 742 pode ser rodada em relação à braçadeira superior 712 para proporcionar um ambiente mais nivelado para os tra- balhadores na plataforma 742 que estão accessando o tubo 101.

[055] O tubo 101 do sistema de braçadeira 710 ilustrado nas figuras 7A -7E pode sofrer flutuações na tensão axial e tensão de flexão devido à arfagem do navio e balanço transversal do navio, respectivamente. Por exemplo, o tubo 101 pode sofrer flutuações sinusoidais na tensão axial, particularmente abaixo da braçadeira inferior 711, devido à arfagem do navio. A braçadeira inferior 711 e a braçadeira superior 712 facilitam a redução ou a eliminação da tensão axial e da tensão de flexão no tubo 101.

À medida que a braçadeira inferior 711 pode ser utilizada para reduzir ou remover a carga da tensão axial do tubo 101, a tensão axial não pode ser transmitida para o tubo 101 suportado acima da braçadeira inferior 711.

[056] Assim, as seções do tubo 101 acima da braçadeira inferior 711 experi- mentam tensão axial reduzida ou eliminada devido à braçadeira inferior 711. Isto pode particularmente ocorrer em implementações em que o sistema de braçadeira 710 não induz compressão axial em uma seção do tubo 101 entre as braçadeiras 711, 712. A braçadeira superior 712, como mostrado, pode então ser usada para apoiar o tubo 101 para remover ou limitar a tensão de flexão transmitida para o tubo 101 acima da braçadeira superior 712. A seção do tubo 101 entre as braçadeiras 71 1, 712 pode não apresentar tensões axiais e apenas tensão de flexão. A limitação da tensão axial do tubo 101 atenua a fadiga do tubo 101 e promove o aumento de vida útil do tubo

101.

[057] A limitação da tensão axial e / ou da tensão de flexão do tubo 101 tam- bém facilita uma cobertura operacional mais ampla para o navio com o sistema de braçadeira 710. Por exemplo, o navio com o sistema de braçadeira 710 pode ser usado para lançar a tubulação em uma gama de condições mais amplas, como em condições climáticas mais adversas.

[058] Embora o que precede seja direcionado a modalidades da presente re- velação, outras e mais modalidades da revelação podem ser concebidas sem se afas- tar do âmbito básico nela, e o seu âmbito é determinado pelas reivindicações que se seguem.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de braçadeira para suportar um tubo em um navio, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma primeira braçadeira para acoplar ao tubo e uma segunda braçadeira para acoplar ao tubo, a segunda braçadeira disposta acima da primeira braçadeira; em que pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira é móvel em relação à outra da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira.

2. Sistema de braçadeira, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira é móvel ao longo de um eixo longitudinal do tubo para ajustar a distância entre a primeira braça- deira e a segunda braçadeira e pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira é giratória em relação à outra da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira em pelo menos um plano paralelo ao eixo.

3. Sistema de braçadeira, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que cada uma da primeira braçadeira e da se- gunda braçadeira é giratória em relação à outra da primeira braçadeira e da se- gunda braçadeira em dois planos paralelos ao eixo simultaneamente.

4. Sistema de braçadeira, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um ou mais atuadores, cada um do um ou mais atuadores sendo acoplado à primeira braçadeira em uma primeira extremidade e acoplado à segunda braçadeira em uma segunda extremi- dade.

5. Sistema de braçadeira, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira é móvel em relação à outra da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira por meio da atuação do um ou mais atuadores.

6. Sistema de braçadeira, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma estrutura suspensa com a segunda braçadeira acoplada de forma transladável à estrutura suspensa e a pri- meira braçadeira acoplada de forma giratóra à estrutura suspensa.

7. Sistema de braçadeira, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que: a segunda braçadeira é acoplada de forma transladável à estrutura suspensa por meio de uma pluralidade de atuadores e a primeira braçadeira é acoplada de forma giratória à estrutura suspensa atra- vés de uma pluralidade de elos e uma pluralidade de mancais esféricos.

8. Sistema de braçadeira, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um ou mais atuadores aco- plados à pluralidade de elos, cada um do um ou mais atuadores sendo acoplado a um da pluralidade de elos em uma primeira extremidade e à estrutura suspensa em uma segunda extremidade.

9. Sistema de braçadeira, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um do um ou mais atuadores comprende um cilindro hidráulico.

10. Sistema de braçadeira, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma plataforma com a se- gunda braçadeira acoplada à plataforma abaixo da plataforma e a primeira braçadeira móvel em relação à plataforma ao longo do eixo longitudinal do tubo.

11. Sistema de braçadeira, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda braçadeira é giratória em relação à plataforma em pelo menos um plano paralelo ao eixo longitudinal do tubo.

12. Método de suporte de um tubo em um navio, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: acoplar uma primeira braçadeira a um tubo, o tubo compreendendo um eixo longitudinal; acoplar uma segunda braçadeira ao tubo e mover pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira em relação à outra da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira enquanto a primeira braçadeira e a segunda braçadeira estão presas ao tubo.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que mover pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira com- preende ajustar uma distância entre a primeira braçadeira e a segunda braçadeira.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que mover pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira com- preende: girar pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira em relação à outra da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira em pelo menos um plano paralelo ao eixo longitudinal do tubo, enquanto a primeira braçadeira e a se- gunda braçadeira estão presas ao tubo.

15. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: aplicar tensão compressiva a uma seção do tubo entre a primeira braçadeira e a segunda braçadeira.

16. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que mover pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira com- preende: atuar um ou mais atuadores acoplados à primeira braçadeira para mover a primeira braçadeira em relação a uma estrutura suspensa do navio.

17. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que mover pelo menos uma da primeira braçadeira ou da segunda braçadeira com- preende: usar uma linha e uma roldana fixadas à segunda braçadeira para mover a segunda braçadeira em relação a uma estrutura suspensa do navio.

18. Braçadeira, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma pluralidade de camadas de fixação compreendendo uma ou mais cama- das inferiores e uma ou mais camadas superiores dispostas acima da uma ou mais camadas inferiores, cada uma das uma ou mais camadas inferiores compreendendo: um ou mais cilindros de compressão variável e um ou mais elementos da braçadeira de atuação e em que uma pressão dentro de cada um dos um ou mais cilindros de compressão variável é mantida em um valor constante quando o um ou mais elementos da braçadeira de atuação ficam em contato com um tubo.

19. Braçadeira, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADA pelo fato de que cada uma das uma ou mais camadas inferiores compreende um ou mais acumuladores.

20. Braçadeira, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADA pelo fato de que cada uma das uma ou mais camadas superiores compreende um ou mais elementos da braçadeira de atuação para contatar o tubo.

(Técnica Anterior)