DE3223035A1

DE3223035A1 - Verkleidung fuer einer stroemung ausgesetzte laengliche elemente

Info

Publication number: DE3223035A1
Application number: DE19823223035
Authority: DE
Inventors: Terry Norman Houston Tex. Gardner; Matthew Noble Greer; John Ernest Ortloff
Original assignee: Exxon Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1982-06-19
Publication date: 1983-02-17
Also published as: SE8203961D0; GB2104940B; FR2508569B1; AU8534782A; JPS6114317B2; NO822131L; NL8202588A; BE893648A; JPS5850291A; GB2104940A; US4398487A; SE8203961L; FR2508569A1; BR8203720A; CA1186214A

Description

Verkleidung für einer Strömung ausgesetzte längliche Elemente

Die Erfindung "betrifft eine Verkleidung für einer Strömung ausgesetzte längliche Elemente, die zur Verringerung des Strömungswiderstandes drehbar um die Längsachse des länglichen Elementes gehalten sind, um die Kräfte zu vermindern, die von dem Fluid, in welches die länglichen Elemente eingetaucht sind, und das eine Relativbewegung hierzu ausführt, auf die länglichen EIemente zu vermindern. Im besonderen ist die Verkleidung gemäß der Erfindung geeignet, um bei einer Steigrohrleitung einer Unterwasserbohrung die durch die Strömung verursachten Kräfte auf die Steigrohrleitung zu vermindern.

Bohrungen nach öl und Gas in küstennahen Gewässern werden oft In₁,oder in der Nähe von Mündungen von Flüssen eingebracht, wobei die Bohrstelle stets durch starke Strömungen gekennzeichnet ist. Diese Strömungen können 3 m pro Sekunde überschreiten und sind entweder zum Land hin oder vom Land weg gerichtet, in Abhängigkeit der Gezeiten, ob es sich um auflaufende oder ablaufende See handelt. Von besonderer /S 20 Bedeutung ist die Auswirkung dieser Strömungen auf die Steigrohrleitung einer Unterwasserbohrung. Der grundsätzliche Zweck der Steigrohrleitung ist darin zu sehen, eine Fluidverbindung zwischen einem Bohrschiff und einem Bohrloch zu schaffen sowie eine Führung für den Bohrerstrang zur Bohrung zu bilden. Die Belastungen, die durch die hohen Strömungen verursacht werden, haben bereits dazu geführt, daß die Steigrohrleitungen zerstört werden und auf den Meeresboden fallen. Die Belastungen auf die Steigrohrleitung wachsen mit der Geschwindigkeit der Strömung an, wobei die Belastungen sich mit der Tiefe des Wassers an der Bohrstelle noch erhöhen.

In Bereichen hoher Strömung ist die Steigrohrleitung Strömungen ausgesetzt, die zu mindestens zwei unterschiedlichen Arten von Belastungen führen. Die erste beruht auf strudelinduzierten Wechselkräften, die die Steigrohrleitung in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Strömung vibrieren lassen. Wenn das Wasser an der Steigrohrleitung vorbeifließt, wechseln die Strudel von einer Seite der Steigrohrleitung zur anderen. Dies führt zu einer Wechselbelastung auf die Steigrohrleitung quer zur Strömung. Wenn die Frequenz dieser harmonischen Belastung in die Nähe der Resonanzfrequenz der Steigrohrleitung gerät, können starke Vibrationen quer zur Strömung auftreten. Die zweite Belastungsart wird durch den Strömungswiderstand verursacht, wobei die Strömung die Steigrohrleitung in Richtung der Strömung drückt, aufgrund des Widerstandes der Steigrohrleitung gegenüber dem IPluidstrom. Die Druckkräfte durch die Strömung werden verstärkt durch die wirbelinduzierten Vibrationen. Ein Steigrohr, das aufgrund der Wirbelablösung vibriert, unterbricht den Strom des Wassers in stärkerem Maße als ein stationäres Rohr. Dies führt dazu, daß mehr Energie von der Strömung auf die Steigleitung«übertragen wird, so daß ein stärkerer Druck aufzunehmen ist.

Um die strömungsinduzierten Belastungen auf ein Steigleitungsrohr zu vermindern, hat man bereits Verkleidungen um die Steigleitung angebracht. Die Verkleidungen unfassen im allgemeinen stromlinienförmige Körper, die in der Art einer Wetterfahne um die Steigrohrleitung stets eine Position einnehmen, die auf die Wasserströmung ausgerichtet ist. Es hat sich gezeigt, daß die Verkleidungen in einem starken Maße die auf dem Widerstand beruhenden, wie auch die wirbelinduzierten Kräfte auf die Steigrohrleitung vermindern, durch die Verringerung dter das Aufbrechen von Bereichen mit

niedrigem Druck, die auf der stromabwärtigen Seite der Steigrohrleitung existieren.

Ein Beispiel einer Verkleidung für Bohrlochsteigrohrleitungen wM in der US-PS 4,171,674- (ausgegeben am 23. Oktober 1979 an N.E. Haie) beschrieben. Die Verkleidung nach diesem Patent besteht aus zwei Schalenhälften, die durch ein Gelenk entlang der IFührungskante der Verkleidung miteinander verbunden sind, während sich am rückwärtigen Ende Befestigungselemente befinden. Das Vorderteil der Verkleidung besitzt eine Längsöffnung, um das Steigrohr aufzu-/""** nehmen. Das Patent schlägt vor, die Verkleidungsschalen unmittelbar auf dem Steigrohr aufzubringen, wenn das Steigrohr die gleiche Größe besitzt wie die Öffnung in dem Vorderteil der Verkleidung. Wenn das Steigrohr kleiner ist als die Öffnung in dem Vorderteil der Verkleidung, oder wenn die Verkleidung verschiedenen Bohrgrößen angepaßt werden soll, schlägt das Patent vor, die Verkleidungsschalen mit Manschetten zu versehen, die an dem Steigrohr befestigt werden.

Die Manschetten gestatten eine schwingende Bewegung der · Verkleidung auf dem Steigrohr und stellen radiale und axiale Belastungslagerflächen für die Verkleidung dar.

Obwohl die Steigrohrleitungsverkleidungen, die in der Vergangenheit vorgeschlagen worden sind, die durch die Strömung induzierten Belastungen auf das Steigrohr zu vermindern, ist ihre Montage jedoch sehr aufwendig, im besonderen dann, wenn eine Anpassung an unterschiedliche Rohrdurchmesser erfonäerlich ist. Außerdem führen sie durch ihr Gewicht zu zusätzlichen Belastungen für die Steigrohrleitung. Es besteht dementsprechend ein Bedürfnis nach einer Verkleidung, die in einer einfachen und leichten Weise an der Stezgrohrleitung befestigt ist und gleichzeitig mit Schwimm-Modulen oder -Hülsen versehen ist. Schwimm-Module werden eingesetzt, um einen Auftrieb auf die Bohrlochsteigleitung zu übertragen, wobei diese so ausgebildet sind, daß sie sich der Dimension

des Steigrohres anpassen, w&rend gleichzeitig Vorkehrungen für die Aufnahme von Drossel- und Dämpfungsleitungen, hydraulische Leitungen, Klammern oder andere Befestigungsmittel, für die Verbindungen der Steigrohrabschnitte getroffen sind. Die Module sind normalerweise 3 Ms 5 m lang, wobei mehrere Module an jeder Steigrohrleitungsverbindung gehalten sind. Es wiMe schwierig sein, die Verkleidungen der US-PS 4,171,674 direkt auf den Schwimm-Modulen zu befestigen, so daß die Verkleidung genau auf die Module paßt, da die Oberfläche der Module im allgemeinen nicht genau rund sind, während sie andererseits auch beträchtlich hinsichtlich ihres Durchmessers von einem Steigrohrleitungsabschnitt zum nächsten schwanken. Erst die Anbringung von Manschetten um eine Steigrohrleitung, die mit · Schwimm-Müdulen versehen ist, und ein anschließendes Aufbringen der Verkleidungen auf die Manschetten, stellt eine sichere Halterung dar. Die Montage von Manschetten ist jedoch zeitaufwendig und erhöht die Kosten der Anbringung von Verkleidungen an der Steigrohrleitung erheblich.

Nach der Erfindung wird die aufgezeigte Aufgäbe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen wird auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen. Es hat sich gezeigt, daß die oben aufgeführten Nachteile durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Verkleidung behoben werden, wobei die durch die Strömung induzierten Kräfte auf das längliche Element in starkem Maße vermindert ispden. Die Verkleidung umfaßt einen symmetrischen Aufbau mit einem Vorderteil zur Aufnahme des länglichen Elementes und einem Hinterteil, das sich von dem Vorderteil in rückwärtige Richtung erstreckt. Das Vorderteil besitzt eine öffnung entlang seiner Längsachse zur Aufnahme des länglichen Elementes. Eine Lageranordnung wird von dem Aufbau gehalten und bildet

den Kontakt zwischen dem länglichen Element und dem Aufbau. Eine Federeinrichtung, die mit der Lageranordnung in Verbindung steht, gleicht Variationen der äußeren Oberfläche des länglichen Elementes aus, um die Längsachse des Verkleidungsvorderteils im wesentlichen parallel zur Längsachse des länglichen Elementes zu halten, während die Verkleidung sich um das längliche Element dreht. Die Verkleidung ist im besonderen geeignet für den Einsatz an einem länglichen Element, das eine ungleichförmige äußere Oberfläche besitzt.

Gemäß einer bevorzugen Ausführungsform sind mehrere Verkleidungen drehbar an einer Unterseebohrsteigleitung befestigt, die mit Schwimm-Modulen aus ^syntaktischem Schaum versehen ist. Die Lageranordnung besteht vorzugsweise aus Lagerkissen, während die Federanordnung zur Anpassuag an Variationen der äußeren Oberfläche der Schwimm-Module vorzugsweise eine Federeinrichtung ist, die einstückig mit dem Vorderteil der Verkleidung ausgebildet ist. Die Federan- «rdnungen bieten die erforderliche Beweglichkeit, um Unregelmäßigkeiten in der äußeren Oberfläche der Schwimm-Module auszugleichen.

Halteelemente sind an den oberen und unteren Enden eines Steigrohrleitungsabschnittes angeordnet, um eine Vertikalbewegung der Verkleidungen entlang des Steigrohrleitungsabschnittes zu verhindern. Die Halterungen bestehen vorzugsweise aus Halteringen, die eng an der oberen und der unteren Verkleidung auf dem Steigrohrleitungsabschnitt anliegen, wobei gleichzeitig die Tatsache unterstützt wird, daß die Längsachsen der Verkleidungen im wesentlichen parallel zur Längsachse des Steigrohrleitungsabschnittes angeordnet sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Lagerung aus Rollen oder einer Kombination von Lagerkissen 35

und Rollen bestehen. Die Federeinrichtung für die Lagerungen kann aus einer Spiralfeder oder einer gekrümmten Feder bestehen, die die Lagerung gegen das Schwimm-Modul anpressen. Nach einer weiteren Ausführungsform können die Lagerungen auf einem elastischen Material aufgebracht sein, wie etwa einem Elastomeren oder einem synthetischen Gummimaterial, welches gestattet, daß sich die Lagerungen relativ zum Verkleidungsaufbau bewegen, so daß hierdurch Variationen der äußeren Oberfläche der Schwimm-Module ausgeglichen werden können.

Vorzugsweise besitzen die Verkleidungen gemäß der Erfindung umlaufende Schultern an den Längsenden des Vorderteils der Verkleidung, um Axialbelastungen von benachbarten Verkleidungen auf dem Steigrohrleitungsabschnitt aufzunehmen.

Es leuchtet ein, daß die Verkleidung gemäß der Erfindung zu bedeutenden Vorteilen gegenüber herkömmlich eingesetzten Verkleidungen führen. Die Verkleidungen können drehbar auf einem Steigleitungsschwimm-Modul montiert werden, das eine ungleichförmige äußere Oberfläche besitzt, ohne daß zunächst eine Manschette auf der Steigleitung aufgebracht werden muß, auf welche man anschließend erst eine Verkleidung aufbringen könnte. Wenn die erfindungsgemäße Verkleidung auf einer Steigrohrleitung einer Unterseebohrung montiert ist, verbleiben die Längsachsen der Verkleidungen im wesentlichen parallel zur Längsachse der Steigrohrleitung. Die Verkleidungen können dementsprechend Jeweils aufeinander um eine Steigrohrleitung angebracht werden, die mit Schwimm-Modulen versehen ist, wobei die Verkleidungen unabhängig voneinander sich zu drehen vermögen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und erfindungswesentliche Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele unter Be-

zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen:

Pig. 1 eine Seitenansicht eines Abschnittes einer 5' Unterseebohrungssteigleitung, an welchery&ie

Verkleidungen gemäß der Erfindung angebracht sind, wobei Teile von zwei Verkleidungen aufgeschnitten sind, was der Verdeutlichung des Aufbaues dient,
10

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Verkleidung, /*·>. die derjenigen, die in Pig. 1 dargestellt ist,

ähnlich ist, wobei ein Teil der Verkleidung zur Verdeutlichung augeschnitten ist,

Pig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 3-3 der Pig. 2,

Pig. 4- einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Schnittlinie 5-5 der Pig. 4-, wobei die umlaufenden Schultern am oberen und unteren Rand der Verkleidung zur Verdeutlichung weggelassen

sind,

Pig. 6 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Verkleidung nach der Erfindung,

Pig. 7 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 7-7 der Pig. 6,

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Fig. 8 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 8-8 der Fig. 7,

Fig. 9 einen vergrößerten Teilschnitt einer anderen Ausführungsform zur Darstellung des Bewegungsausgleiches der Lagerkissen gemäß den Fig. 6 bis 8 und

Fig. 10 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform mit einem Federsystem zur Übertragung einer Federspannung auf die Lagerkissen der in den Fig. 2 bis 8 dargestellten Verkleidungen.

Die Fig. 1 zeigt einen Abschnitt 10 einer Unterwassersteigrohrleitung, an welcher die Verkleidungen 20 gemäß der Erfindung befestigt sind. Der Steigrohrabschnitt 10 besitzt eine Länge von etwa 16 m und stellt einen von vielen Abschnitten einer (nicht dargestellten) Steigrohrleitung dar, die sich zwischen einem Bohrschiff und einem Unterwasserbohrlochkopf erstreckt. Die Steigrohrleitung selbst kann mehrere hundert Meter Länge besitzen. Der Steigrohrabschnitt 10 umfaßt ein mittleres Steigrohr 11, Drossel- und Dämpfungsleitungen 10 und andere (nicht dargestellte) Steuerleitungen. Das Steigrohr, die Brossel- und Beruhigungsleitungen sowie andere Leitungen des Steigrohrabschnittes 10 sind in Schwimm-Module 13 eingeschlossen, die au3 im Querschnitt halbkreisförmigen Abschnitten aus syntaktischem Schaum bestehen. Der syntaktische Schaum umfaßt dünne Glasblasen, die durch ein Epoxyharz oder ein Polyesterharz zusammengehalten werden. Die Oberfläche eines jeden Moduls 13 ist durch eine Glasfaserschicht abgedeckt, die die Module gegen Beschädigung und Abnützung schützt. Edelstahlbänder 15 werden eingesetzt, um die Module 13 ^van dem Steigrohr 11 zu halten. Die Bänder 15 und die Befestigungselemente 16 befinden sich in Aussparungen der Module 13, um unerwünschte hydrodynamische Kräfte auf den Steigrohrabschnitt 10 zu

vermindern, während das Wasser an dem Steigrohr vorbeiströmt. Zwei Halteplatten oder -ringe 17 sind an dem Steigrohrabschnitt 10 in der Nähe des oberen und unteren Endes des Steigrohrabschnittes 10 angenietet, geklammert, 5 oder in einer anderen Weise befestigt, um zu verhindern, daß die Verkleidungen sich auf dem Steigrohrabschnitt nach. oben oder unten bewegen.

Obwohü die äußeren Oberflächen der Module 13 in den Zeichnungen als zylindrisch dargestellt sind, trifft dies

normalerweise tatsächlich nicht zu. Die Module 13 besitzen, r-\ wie die meisten Module, wenn sie auf einer Steigrohrleitung montiert sind, unregelmäßigkeiten auf ihren äußeren Oberflächen. Der Abstand zwischen der Längsachse des Steigrohrabschnittes und der äußeren Oberfläche der Module kann 5 oder mehr cm schwanken. Außerdem besitzen einige der Schwimm-Module 13 mit großer Wahrscheinlichkeit abgestoßene Kanten und Ecken und andere AbnutzungserBehebungen, die' von Beschädigungen herrühren, die sich durch die Handhabung auf dem Schiff oder während der Montage der Module auf der Steigrohrleitung ergeben haben.

Mehrere, sich etwas unterscheidende Ausführungsformen der Verkleidungen gemäß der Erfindung, die auf dem Steigrohrab-■ ' 25 schnitt 10 befestigt werden, sind in den Zeichnungen dargestellt und sollen nachfolgend noch näher beschrieben werden. Bei jeder Ausführungsform verbleibt die Längsachse der Verkleidungen, die auf dem Steigrohrabschnitt 10 montiert sind, im wesentlichen parallel zur Längsachse des Steigrohrabschnittes 10. Die Verkleidungen 20 können dementsprechend eine auf die andere an einem Steigrohrabschnitt 10 befestigt werden, wie dies in 3?ig. 1 dargestellt ist, wobei die Verkleidungen unabhängig voneinander sich zu drehen vermögen, auch wenn die Schwimm-Module unregelmäßige äußere Oberflächen besitzen. Dieses Merkmal der Erfindung ist be-

sonders wichtig für die Aufrechterhaltung der Struktur der Verkleidungen während der Steigrohrabschnitt 10 in das Wasser eingeführt wird, nachdem die Verkleidungen 20 hieran befestigt sind. Ein Steigrohrabschnitt im unteren Ende der Austrittsöffnung in einem Bohrschiff oder gerade unterhalb der Wasseroberfläche unter einem halbeingetauchten Bohrschiff ist Strömungskräften von vielen verschiedenen Richtungen ausgesetzt, aufgrund der Oberlagerung der Wellen und Strömungen des Bohrschiffes· Diese Kräfte, die auf die individuellen Verkleidungen einwirken, können dazu führen, daß die Verkleidungen relativ zueinander heftig schwingen oder rotieren, und wenn sie nicht in einer exakten Weise auf dem Steigrohr zentriert sind, können die Verkleidungen aneinander anstoßen und einander beschädigen, oder sie ver klemmen sich gegenseitig·

Die in den Pig. 2 und 3 dargestellte Verkleidung 20 besitzt einen im wesentlichen symmetrischen Aufbau mit einem Vorderteil 21, das eine mittige Längsöffnung oder Bohrung besitzt, um ein Schwimm-Modul 13 aufzunehmen. Einstückig mit dem Vorderteil ausgebildet ist ein Hinterteil 22, das Stabilisierleitbleche 23 am rückwärtigen Ende trägt. Die Leitbleche 23 tragen dazu bei, die Verkleidung auf die Strömung auszurichten, so daß das Hinterende stets auf der .

stromabwärtigen Seite des Steigrohrabschnittes 10 angeordnet ist. Die Innenfläche des Hinteiteils besitzt Verstärkungsrippen 24, die sich horizontal über die Länge der inneren Oberfläche des Hinterteiles erstrecken, um die Verkleidung zu verstärken.

Die Verkleidung wird aus zwei Schalenhälften geformt, die am vorderen Ende des Vorderteils 21 durch schnell lösbare Halterungen 25 miteinander verbunden sind, während das Ende des Hinterteils eine Verbindung über Scharniere 26 hergestellt ist. Beispiele für geeignete Befestigungsmittel um-

fassen auch Kniehebel- oder Kipphebelverschlüsse, die handelsüblich verfügbar sind. Die Befestigungsmittel lasen sich vorzugsweise von Hand bedienen und sind korrosionsbeständig. Die Befestigungsmittel 25 befinden sich vorzugsweise an der Vorderkante der Verkleidung, um die Wasserströmung möglichst wenig zu stören, während dies an der Verkleidung vorbeifließt. Die Scharniere 26 werden durch Rohre gebildet, die aufeinander ausgerichtet sind und durch Stifte zusammengehalten werden, wie dies bei herkömmlichen Türscharnieren der EaIl ist.

Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung können Befestigungsmittel sowohl an dem vorderen als auch an dem rückwärtigen Ende der Verkleidung eingesetzt werden, oder es können Befestigungsmittel an dem rückwärtigen Ende angeordnet werden, während man Scharniere für die Vorderkante verwendet. Die Verkleidung 20 kann auf dem Schwimm-Modul 13 befestigt werden, indem man zunächst die Gelenkverbindung der Schalenhälften am rückwärtigen Ende herstellt und dann den Vorderteil der Verkleidun-g um das Schwimm-Modul legt. Die Vorderkanten der Schalen werden dann sicher miteinander über Befestigungselemente 25 verbunden. Andererseits können die Schalenhälften zusammen um das Schwimm-Modul 13 gelegt werden,und dann können die Gelenkstifte eingesteckt und Befestigungsmittel 25 angebracht werden, um die Schalen miteinander zu verbinden.

Die Verkleidung 20 besitzt Schultern 27 am oberen und unteren Ende des Vorderteils, um eine Lagerflache für eine Axialbelastung zu schaffen, die an benachbarten Verkleidungen oder der Halteplatte 17 anliegen, in Abhängigkeit von der Lage der Verkleidung auf dem Steigrohrabschnitt 10. Vorzugsweise sind die Schultern 27 einstückig mit dem jeweiligen Schalenteil der Verkleidung ausgebildet und bestehen aus dem gleichen Material wie der Verkleidungskörper.

Die Verkleidung 20 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das fest genug ist, um sein eigenes Gewicht zu tragen, wie auch die Kräfte aufzunehmen, die durch die Wasserströmung verursacht werden. Die Verkleidung kann aus Kunststoff, wie einem thermoplastischen Copolymeren bestehen aus Acrylnitril, Butadien und Styrol, bekannt unter dem Handelnamen ABS. Wenn eine besondere Festigkeit erforderlich ist, kann das Kunststoffmaterial mit Glasfasern verstärkt werden. Die Verkleidung kann auch aus einem dünnen Metall bestehen, wie etwa Aluminium- oder Nickellegierungen. Die Verkleidung besteht vorzugsweise aus einem Material, das im wesentlichen einen neutralen Auftrieb besitzt, so daß es nicht das Gewicht des Steigrohrabschnittes erhöht. Außerdem verbessert eine Verkleidung mit einem neutralen Auftrieb die Stabilität bei der Ausrichtung auf die Strömungen. Man kann auf die Verkleidungen einen zusätzlichen Auftrieb übertragen, indem man die Rippen 24 aus syntaktischem Schaum oder ähnlichem herstellt. Eine bevorzugte Schale mit neutralem Auftrieb umfaßt einen Kern aus syntaktischem Schaum, der eingeschlossen ist zwischen äußeren Glasfaserabdeckungen.

Es sollen nachfolgend die Dimensionen der Verkleidung näher erläutert werden. Die Dicke der Verkleidung 20, gemessen entlang der Querachse 45 (siehe Fig. 3)/ist im wesentlichen durch den Durchmesser des Schwimm-Moduls bestimmt. Die Länge der Verkleidung, gemessen entlang der Achse 46 von vorn nach hinten,hängt im wesentlichen von der Auslegung ab. Die Länge der Verkleidung ist ein Kompromiß zwischen einander entgegenlaufenden Erfordernissen. Einerseits sollen zur handlichen Verkleinerung, zur Verringerung der Herstellungskosten und dem Bestreben, das Gewicht zu verringern, kurze und stumpfe Verkleidungen hergestellt warden. Andererseits führt die Beziehung zwischen dem Widerstand und der Länge zu einer längeren

Verkleidung,.da es hinlänglich bekannt ist, daß der Widerstand mit wachsender Länge abnimmt. Meist ist es jedoch unwahrscheinlich, daß das Verhältnis Länge/Dicke 3 überschreitet. Praktische Begrenzungen des Widerstandes, der Neigungsstabilität und dem Risiko gegenüber wirbelinduzierten Vibrationen führen dazu, daß das Verhältnis Länge/Dicke nicht geringer ist als etwa 1,5.· Vorzugsweise liegt das Verhältnis Länge/Dicke zwischen etwa 2 und 2,5.

Bei der Auswahl einer speziellen Auslegung der Verkleidung 20 sollte der hydrodynamische Mittelpunkt der Verkleidung stromabwärts von dem Mittelpunkt der Drehung (oder dem Schwenkpunkt) der Verkleidung liegen. Die Stelle des hydrodynamischen Mittelpunktes ist wesentlich, da sie bestimmt, ob sich die Verkleidung im Sinne einer Wetterfahne in der Strömung ausrichtet. Wenn der hydrodynamische Mittelpunkt stromabwärts von dem Drehmittelpunkt ist, verhält sich die Verkleidung wie eine stabile Wetterfahne und richtet sich in der Strömung aus mit einem minimalen Widerstand. Wenn der hydrodynamische Mittelpunkt stromaufwärts von dem Rotationszentrum liegt, sucht sich die Verkleidung eine andere Richtung, und somit kann eine falsche Orientierung erhöhte Widerstandskräfte erzeugen.

Wie sich aus den Pig. 2 und 3 ergibt, steht die Verkleidung 20 drehbar mit dem Modul 13 in Verbindung, wobei die Lagerkissen 28 und 29 hieran zur Anlage kommen. Die Lagerflächen der Kissen 28 und 29 sind vorzugsweise konkav ausgebildet, so daß sie an der konvexen Oberfläche des Schwimm-Moduls 13 glatt anliegen. Die Kanten 4-3 der Kissen sind vorzugsweise nach außen abgeschrägt, um die Bewegung zu erleichtern, wenn die Kissen über die äußere Oberfläche des Moduls gleiten. Die Kissen können jede geeignete Dicke besitzen, um ein Rotieren der Verkleidung um das Schwimm-

Modul 13 -für eine vorgegebene Zeitdauer zu ermöglichen, ohne daß eine Abnutzung in so starkem Maße eintritt, daß die Verkleidungsschale mit dem Schwimm-Modul in Ebntakt tritt. In den Fig. 2 und 3 sind vier Kissen 28 dargestellt, wobei zwei in der Nähe der Oberkante der Verkleidung sich befinden und jeweils einen gleichen Abstand von der Führuig3kante der Verkleidung besitzen, während die beiden anderen in einer ähnlichen Weise in der Nähe der Unterkante der Verkleidung vorgesehen sind. Wie nachfolgend noch im einzelnen auszuführen sein wird, können die Kissen 28 auch in einer anderen Weise angeordnet sein, um zu gestatten, daß die Verkleidung sich um das Schwimm-Modul dreht und gleichzeitig zu verhindern, daß der Körper der Verkleidung mit dem Modul in Kontakt tritt.

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Zwei Lagerkissen 29 (nur ein Lagerkissen 29 ist in den Zeichnungen dargestellt) werden gegen die stromabwärtige Seite des Schwimm-Moduls 13 mittels Federanordnungen 30 gedrückt. Eine Federanordnung befindet sich in der Nähe der Oberkante der Verkleidung, un-d die zweite (nicht dargestellte)Federanordnung befindet sich in der Nähe der Unterseite der Verkleidung. Die Kissen besitzen vorzugsweise den gleichen Abstand von den Längsenden der Verkleidung, wie auch die Kissen 28,zur optimalen Stabilität. Jedes Kissen 29 ist mittels Nieten, Bolzen, Leim, Zement oder anderen geeigneten Hilfsmitteln am Ende eines Kolbens 31 befestigt, der aus einem Gehäuse 32 und in dies hinein verschiebbar ist, in bezug auf das Modul 13· Der Kolben wird durch die Endkörper 33 und einen Flansch 34- in dem Gehäuse 32 gehalten. Der Kolben 31 wird mit Hilfe einer Spiraldruckfeder nach außen gepreßt, deren eines Ende an dem Kolbenkopf anliegt, während das andere Ende gegen den Rahmenaufbau 36 drückt. Die Feder 35 macht es möglich, daß sich die Kissen Veränderungen in dem äußeren Durch-

messer der Sch.wimm-Mod.ule anpassen, während gleichzeitig ein passender Sitz der Verkleidung um das Modul sichergestellt ist.

Der Rahmen JJ6 erstreckt sich, zwischen den Schalenhälften des hinteren Teils der Verkleidung. Die Enden 37 des Rahmens sind T-förmig ausgebildet und greifen in entsprechende T-Uuten ein, die auf der inneren Oberfläche des Hinterteils der Schalen vorgesehen sind. Der Rahmen 36 mit den Federanordnungen 30 kann in der Verkleidung installiert werden, nachdem die Schalenhälften bereits um das Schwimm-Modul 13 herumgelegt sind und miteinander befestigt sind. Nachdem sich die Schalen der Verkleidung an ihrem Befestigungsort befinden, kann der Rahmen 36 von oben in die Verkleidung hineingeschoben werden. Um das Einschieben des Rahmens in die Verkleidungsschalen zu erleichtern, und um zu verhindern, daß die Lager 29 während der Installation beschädigt werden, kann der Kolben 31 in das Gehäuse 32 hineingezogen werden und dort gehalten werden, indem man die Mutter 38 auf einem Gewindebolzen 39 anzieht, welcher mit dem Kolben in Verbindung steht und sich durch die Feder 35 und die Rahmenstruktur 36 hindurcherstreckt. Nachdem sich der Rahmen 36 mit der Federanordnung 30 an Ort und Stelle befindet, wird die Mutter 38 gelöst und an das Ende des Bolzens 39 gedreht, so daß die Federanordnung 30 nunmehr das Lagerkissen 29 gegen das Modul 13 drückt. Di« Mutter ist vorzugsweise selbsthemmend, um einen Verlust der Mutter während des Betriebes zu verhindern.

Die Lagerkissen 28 und 29 können aus jedem geeigneten Material bestehen, das eine hinreichend gute Lagerfläche zwischen den Kissen und dem Schwimm-Modul 13 gewährleistet und das ein Drehen der Verkleidung gestattet, bei Veränderung der Strömungsrichtung. Die Zusammensetzung der Lagerkissen

Strömungsrichtung. Bevorzugt ist die Breite der Lageroberfläche des Kissens großer als jedes Loch auf der äußeren Oberfläche des Schwimm-Moduls 13« Es ist nicht erforderlich, daß die Lagerkissen .alle die gleiche Größe besitzen. Die in den Pig. 2 und 3 dargestellten Lagerkissen 28 und zeigen lediglich ein Beispiel von vielen möglichen Kissenanordnungen und -größen, die gemäß der Erfindung eingesetzt werden können.

Es ist gemäß der Erfindung nicht erforderlich, daß zwei

Lagerkissen auf der stromabwärtigen Seite des' Schwimm-Moduls /*> 13 angeordnet sind. Nur ein Lagerkissen 29, das gegen das Modul 13 gepreßt wird, ist gemäß einac Ausführungsform nur erforderlich. Wenn jedoch zwei oder mehr Kissen 29 gegen das Modul 13 gedruckt werden, so wird dieses bevorzugt, um der Verkleidung eine optimale Stabilität zu verleihen.

Die Kissen 29 müssen nicht in der gleichen Vertikalebene liegen, wie dies in den Pig. 2 und 3 dargestellt ist. Eine Verkleidung, bei welcher drei Kissen gegen das Modul auf der stromabwärtigen Seite der Verkleidung gedrückt werden, können beispielsweise so angeordnet sein, daß sich zwei Kissen in der Nähe der Unterseite der Verkleidung in der gleichen horizontalen Ebene befinden, wo jedes Kissen einen gleichen Abstand von der Vertikalebene besitzt, die durch die Achse von vorn nach hinten 4-6 (siehe Pig. 3) verläuft, während das dritte Kissen sich in der Nähe der Oberkante der Verkleidung in der Vertikalebene befindet, die durch die Achse 46 verläuft.

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Die Verkleidungen 20 können an dem Steigrohrabschnitt 10 auf dem Bohrschiff aufgebracht werden, während die Steigleitung in Betrieb ist. Die Verkleidungen werden vorzugsweise in der Weise an der Steigleitung angebracht, daß die

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hängt in großem Maße von der Zusammensetzung der Oberfläche des Schwimm-Moduls ab, wie auoh von der Federspannung zwischen den ELssen und dem Schwimm-Modul und der angestrebten Lebensdauer der Kissen. Geeignete Materialien, für den Einsatz auf Schwimm-Modulen aus syntaktischem Schaum können Polyurethan, Teflon (Warenzeichen) und Nylon umfassen, wobei Nylon bevorzugt wird.

Die Kissen sollten mit einer hinreichenden hohen Kraft gegen die Schwimm- Module gedruckt werden, um dafür zu sorgen, daß die Längsachse des Vorderteils der Verkleidung im wesentlichen parallel zur Längsachse des Steigrohres angeordnet ist. Die Lagerkissen sollten nicht mit einer solchen Kraft gegen, das Modul gedruckt werden, daß die Reibungskräfte zwischen den Kissen und dem Modul 13 es verhindern, daß sich die Verkleidung in der Art einer Wetterfahne nach der Richtung der Strömungen ausrichtet. Um die ßtrömungsinduzierten Belastungen auf die Steigleitung wirkungsvoll zu vermindern, sollte die Verkleidung so ausgerichtet sein, daß sie weniger als 5° und vorzugsweise weniger als 2° von der Strömungsrichtung abweicht. Die Kraft, die auf die Kissen 29 ausgeübt wird, kann eingestellt werden durch die Größe der Spiralfeder 35· Eine brauchbare Jederspannung kann von Sachverständigen auf diesem Gebiet bestimmt werden, die das Gewicht der Verkleidung, den zu erwartenden Reibungskoeffizienten zwischen den Kissen 29 und dem Modul 13 sowie die hydrodynamischen Kräfte, die erwartungsgemäß auf die Verkleidung 20 einwirken, berücksichtigen.

Gemäß der Erfindung können die Lagerkissen 28 und 29 jede beliebige Größe besitzen, wobei die Dimensionen so ausgelegt sein sollen, daß die Verkleidungen sich frei um das Schwimm-Modul drehen können bei Änderungen der

Lagerkissen mit der Oberfläche der Schwimm-Module in Eingriff gebracht werden, die im wesentlichen frei von Löchern oder Hindernissen sind. Die Schwimm-Module werden beispielsweise so angeordnet, daß die Kissen 28 und 29 nicht über eine Aussparung gleiten, in welcher die Streifen 15 angeordnet sind, und nicht über die Zwischenräume zwischen nebeneinanderliegenden Schwimm-Modulen. Um sisher zustellen, daß die Kissen an der vorbestimmten Stelle der Module zur Anlage kommen, können Abstandsringe zwischen den Verkleidungen angeordnet werden.

Der erste Schritt bei der Montage der Verkleidungen 20 auf einem Steigrohrabschnitt 10 ist die Befestigung des unteren Halteringes 17 auf dem Steigrohrabschnitt. Der Steigring sollte in der Lage sein, das trockene Gewicht aller Verkleidungen, die auf dem Abschnitt befestigt werden sollen, zu tragen. Die Verkleidungen werden dann, eine auf der anderen auf dem Steigrohrabschnitt aufgebracht. Die Pig. 1 zeigt sechs Verkleidungen, die sich auf dem Steigrohrabschnitt 10 befinden. Die Zahl der auf dem Steigrohrab.-schnitt zu befestigenden Verkleidungen hängt jedoch von der Größe der Verkleidungen, der Länge des Steigrohrabschnittes und davon ab, ob Abstandsringe zwischen den Verkleidungen eingesetzt werden. Nachdem die Verkleidungen auf dem Steigrohrabschnitt montiert sind, wird der obere Haltering 17 an dem Steigrohrabschnitt befestigt.

Während die oberen Verkleidungen auf dem Steigrohrabschnitt montiert werden, können die unteren Verkleidungen, die sich bereits auf dem Steigrohrabschnitt befinden, Wellen und Strömungskräften ausgesetzt werden. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung halten die Lagerkissen 28 und 29 zusammen mit den Pederanordnungen 30 die Längsachsen der Verkleidungen im wesentlichen parallel zur Längsachse des Steigrohrabschnittes.

Die Halteringe 17 werden vorzugsweise so an dem Steigrohrabschnitt 10 befestigt, daß die Verkleidungsschultern 27 aufeinander gleiten können. Ein hinreichendes Spiel zwischen den Verkleidungen ist vorgesehen, um zu ermöglichen, daß sich die Verkleidungen gegeneinander drehen können. Die Hallberinge verhindern jedoch vorzugsweise, daß die Verkleidungsschultern 27 sich um mehr als nur einen minimalen Abstand voneinander entfernen. Diese Vertikalbegrenzung der Verkleidungen hilft zu verhindern, daß bei einer Drehbewegung der Verkleidungen ihre Längsachsen aus der parallelen Ausrichtung mit der Längsachse des Steigrohrabschnitt es herausgedreht werden. Somit dient die Vertikalbegrenzung auch dazu, ein Kippen der Verkleidungen in bezug auf das Steigrohr zu verhindern. Eine derartige Drehbewegung könnte zu einem Verklemmen der rückwärtigen Teile 22 nebeinanderliegender Verkleidungen führen.

Das folgende Beispiel zeigt, wie wichtig es ist, daß die Längsachse der Verkleidungen im wesentlichen parallel zur Längsachse des Steigrohrabschnittes 10 gehalten wird. Bei diesem Beispiel werden die Verkleidungen, die denjenigen, wie sie in den Pig. 1 bis 3 gezeigt sind, ähnlich sind, auf dem Steigrohrabschnitt aufgebracht. Jede Verkleidung besitzt eine Höhe von 152,4· cm und eine Länge von 254- cm.

Der Steigrohrabschnitt trägt elliptische Schwimm-Module mit einem äußeren Durchmesser, der zwischen 96?52 cm und 101,5 cm schwankt. Der Vorderteil der Verkleidungen vermag Schwimm-Module von 101,5 cm aufzunehmen. Der Abstand zwischen den Hinterteilen der Verkleidungen, wenn sie auf einem solchen Schwimm-Modul befestigt sind, beträgt 7»62 cm. Wenn unter diesen Umständen die Verkleidungen entlang der kleinen Achse (96,52 cm Durchmesser) angeordnet sind und nicht, gemäß der Erfindung, an einer rotatorischen Bewegung der Längsachse der Verkleidung, in bezug auf die Längsachse des Steigrohrabschnittes gehindert sind, kann die Längsachse der Verkleidungen sich um etwa 1 aus der

parallelen Ausrichtung mit der Längsachse des Steigrohrabschnittes herausdrehen. Dieses 1° der I¹ ehlausrichtung führt dazu, daß sich das Ende eines jeden rückwärtigen Teils der Verkleidung (oben oder unten) um 4,3 cm bewegt. Wenn somit zwei nebeneinanderliegende Verkleidungen 7,62 cm am rückwärtigen Teil auseinanderliegen und in Gegenrichtung gedreht werden, so können sich die rückwärtigen Teile gegen-. seitig behindern.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform der Verkleidung gemäß der Erfindung mit einer anderen Einrichtung, um die Lager auf der stromabwärtigen Seite der Verkleidung gegen das Schwimm-Modul 13 zu drücken und dabei sicherzustellen, daß die Längsachse des Verkleidungsvorderteils im wesentlichen parallel zur Längsachse des Steigrohrabschnifcbes 10 gehalten wird. Die Verkleidung 120 besitzt einen ähnlichen Aufbau wie die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Verkleidung 20, mit der Ausnahme, daß Rollen 128 und 129 vorgesehen sind, die den Lagerkontakt zwischen der Verkleidung und dem Schwimm-Modul 13 bilden, wobei jede Verkleidungsschale zwei vorstehende Rippen 137 aufweist, die sich in horizontaler Richtung auf der äußeren Oberfläche der Schalen erstrecken. Vier Rollen 128 sind an dem Vorderteil 121 der Verkleidung dargestellt, die von den Rahmenanordnungen 138 gehalten sind. Die Rahmenanordnungen 138 werden von den Rippen 137 aufgenommen, die sich von der Vorderkante des Vorderteils bis zum rückwärtigen Teil der Verkleidung erstrecken. Die vorstehenden Rippen sind von vorn nach hinten abgeschrägt, wobei die maximale Dicke der Rippen an der Stelle der Rollen vorliegt. Die Rollerrahmenanordnungen 138 werden in den Rippen 137 durch Bolzen, Nieten, Schweißen oder ein anderes Befestigungsmittel gehalten. Die Rollen 128 werden an den Rahmenanordnungen über Axialstifte 139 gehalten. Die Rollen 128 können aus Gummi, Kunststoff oder anderen Materialien bestehen. Der Einsatz

der Rippen 137 zur Aufnahme eines Teils der Rol3ai 128 vermindert in erstrebenswerter Weise die Gesamtbreite der Verkleidung.

Die Federanordnungen I30 (von denen nur eine in Kg. 4- dargestellt ist) sind bezüglich ihres Aufbaues der Federanordnung 30 der Pig. 2 und 3 ähnlich. Jede Anordnung I30 umfaßt eine Rolle 129} die gegen das Schwimm-Modul mittels einer Spiraldruckfeder 135 gedrückt wird. Das Andrücken der Rolle 129 gegen das Schwimm-Modul 13 bewirkt, daß sich die Verkleidungen eng an das Schwimm-Modul anlegen, während die /*"v Verkleidung um das Schwimm-Modul rotiert. Der Kolben -13I wird durch die Endkappe 133 und den Plansch I37 in dem ' Gehäuse132 gehalten.

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Die Pig. 6 bis 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer anderen Einrichtung zur Aufbringung der Lagerkraft auf der stromabwärtigen Seite der Verkleidung. Die Verkleidung 220 umfaßt ein Vorderteil 221 und ein Hinterteil 222. Das Vorderteil 221 besitzt eine zentrale öffnung zur Aufnahme des Schwimm-Moduls 13· Flexible !Federelemente 230 sind einstückig mit dem Vorderteil 221 auagebilcfeb und sorgen für eine Federspannung zum Andrücken der Lagerkissen 229 an die stromabwärtige Seite der Schwimm-Module. In unbelastetem Zustand ist der Krümmungsradius einer jeden Feder 230 ein wenig kleiner als der Krümmungsradius des Schwimm-Moduls 13· Wenn die Verkleidungsschalen um das Schwimm-Modul gelegt werden, biegen sich die Federn 230,um den größeren Durchmesser des Moduls aufzunehmen, wodurch eine Federspannung auf die Kissen 229 übertragen wird.

Die Federelemente 230 bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, das hohe Elastizitätseigenschaften besitzt. Man bevorzugt besonders, wenn die Verkleidungsschalen und die Federelemente 230 beide aus einem syntaktischen

Schaum bestehen, der zwischen Lagen von Glasfasern eingebettet ist.

Auf der Oberseite und der Unterseite der Verkleidungen sind Schultern 227 angeordnet, die eine Lagerfläche zur Aufnahme von Axialbelastungen von benachbarten Verkleidungen bilden. Die Schultern sind in Abschnitte aufgeteilt, um ein Biegen der Federelemente 230 und des Vorderteiles 221 zu erleichtern.

Bei der Herstellung der in den Pig. 6 bis 8 dargestellten Verkleidungen zur Installation an einer Steigleitung mit Schwimm-Modulen unterschiedlichen Umfangs, kann es zweckmäßig sein, die Verkleidungen so herzustellen, daß sie um das Schwimm-Modul mit dem größten Umfang passen. Die Module mit einem Umfang,der kleiner ist als der Umfang des größten Moduls, können an die Verkleidung angepaßt werden, indem man eine oder mehrere elastische Scheiben oder Beilagen zwischen den Lagerkissen und den Pederelementen 230 anbringt.

Die Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer Beilage 218 zwischen dem Eissen 229 und dem lederelement 230. Die Dicke der Beilage 218 ist so bemessen, daß das Kissen 229 das Schwimm-Modul 13 mit einer hinreichenden Kraft ergreift, um sicherzustellen, daß die Längsachse der Verkleidung im wesentlichen parallel zur Längsachse des Moduls 13 verbleibt, während sich die Verkleidung um die Steigleitung dreht. Edelstahlbolzen 219 halten das Kissen 229 und die Beiüqge an dem Federelement 230. Die Beilage besteht vorzugsweise aus einem weichen elastischen Material (mit geringer Durometerhärte), wie etwa synthetischem oder natürlichem Material,z. B. synthetischem oder natürlichem Gummi, Polyurethan oder andere elastomere Materialien, so daß das Lagerkissen 229 in einer nachgiebigen Verbindung mit

dem Verkleidungskörper steht. Das elastische Material sollte sich durch das Kissen 229 zusammendrücken lassen, und seine ursprüngliche Form wieder einnehmen, wenn kein Druck durch das Kissen 229 erfolgt.

Während die J¹Xg. 9 eine Beilage 2Ί8 zeigt, die zusammen mit den Kissen 229 eingesetzt werden, können auch der Beilage 218 ähnliche Beilagen mit den Kissen 228 und mit den Lagerkissen 28 und 29> entsprechend der Darstellung in den Fig. 2 und 3 verwendet werden.

Die Pig. 10 zeigt noch einen anderen Mechanismus, um ein Lagerkissen gegen das Schwimm-Modul 13 zu drücken. Das Kissen 339 ist identisch ausgebildet wie die Kissen 228 und 229 der Fig. 6 bis 8. Das Kissen 339 ist über ein Halteelement an der starren Haltenng 34-0 befestigt, die am oberen und unteren Ende mit Flanschen 334· versehen ist. Das Halteelement 340 wird über den Flansch 334- mittels eines Halteelementes 332 an dem Verkleidungsaufbau 330 gehalten. Das Halteelement 332 verhindert eine Bewegung des Halteelementes 34-0 in bezug auf den Verkleidungsaufbau 330 während sich die Verkleidung um das Schwimm-Modul dreht. Das Kissen 339 imd das Halteelement 34-0 werden gegen das Modul 13 mit Hilfe einer gekrümmten Druckfeder 333 gepreßt.

Ein längliches Element, das die erfindungsgemäße Verkleidung trägt, kann durch ein Fluid hindurch/bewegt werden, oder das Fluid kann sich an dem länglichen Element vorbeibewegen, oder beides. Im allgemeinen ist das Fluid Wasser, entweder Frischwasser oder Seewasser. Aber das Fluid kann auch Luft oder ein anderes Gas sein.

Die erfindungsgemäße Verkleidung eignet sich für Rohre oder andere, im wesentlichen ätarre Aufbauten, zur Verminderung der hia?auf übertragenen Strömungskräfte, ohne

eine Einschränkung auf Steigleitungen von Unterseebohrungen. Die Ve$3d.e''idung eignet sich, auch für Produktförderleitungen, Fördersteigleitungen oder vertikale Rohre von Unterseebergbaubetrieben.

Aus der vorangehenden Beschreibung wird deutlich, daß mittels der erfindungsgemaßen Verkleidung beträchtliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Verkleidungen erreicht werden. Die hauptsächlichen Vorteile liegen in der erleichterten Handhabung und der Montage der Verkleidungen an Steigleitungsabschnitten, die mit Schwimm-Modulen versehen sind, in der MontageStabilität, auch auf Steigleitungsschwimm-Modulen mit ungleichförmiger Oberfläche, sowie in dem geringen Drehwiderstand auf den Schwimm-Modulen, wenn sich die Strömungsrichtung ändert.

Es soll an dieser Stelle noch einmal zum Ausdruck gebracht werden, daß es sich bei der Beschreibung lediglich um verschiedene bevorzugte Ausführungsformen ohne Einschränkung des Prinzips handelt. Verschiedene Abänderungen und Modifizierungen sind möglich, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

PATENTANWÄLTE DR. KARL TH. HEGEL DIPL-ING. KLAUS DICKEL HALBMONDSWEG 49 2000 HAMBURG 52 TELEFON (040) 8806463 JULIUS-KREIS-STRASSE 33 8000 MÜNCHEN 60 TELEFON (089) 885210 ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT IHR ZEICHEN: TELEGRAMM-ADRESSK. OOIiU.NEK-PATKNT MÜNCHEN FERNSCHREIBER: 5216739 dpal d UNSERZEICHEN: 3280 8000 MÜNCHEN, DEN Exxon Production Research Company P.O. Box 2189 Houston, Texas 77001 V. St. A. Verkleidung für einer Strömung ausgesetzte längliche Elemente Pat ent ansprüche

1. Verkleidung für einer Strömung ausgesetzte längliche Elemente, die zur Verringerung des Strömungswiderstandes drehbar um die Längsachse des länglichen Elementes gehalten sind, gekennzeichnet durch

einen symmetrischen Aufbau mit einem Vorderteil (21)

POSTSCHECKKONTO: HAMBURG 29I220-205 BANK: DRESDNER BANK AG, HAMBURG KTO.-NR. 3813897 (BLZ 20080000)

POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 888-802 HANK Dl-UTSCHU BANK Λ«. MÖNCHEN KTO.-NR. 6681(X)I (BLZ 70070010)

zur Aufnahme des länglichen Elementes (10) und einem Hinterteil (22), das von dem Vorderteil (21) ausgehend sich nach hinten erstreckt, wobei das "Vorderteil (21) entlang seiner Längsachse mit einer öffnung zur Aufnahme des länglichen Elementes (10) versehen ist,

eine Lagerung (28, 29), die von dem Aufbau zur Anlage an dem länglichen Element (10) gehalten ist, sowie

eine an mindestens eine Lagerung (29) angeschlossene Federanordnung (30), mittels welcher das Vorderteil (21) der Verkleidung (20) während der Drehung um das längliche Element (10) mit seiner Längsachse im wesentlichen parallel zur Längsachse des länglichen Elementes haltbar ist.

2. Verkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der symmetrische Aufbau aus syntaktischem Schaum hergestellt ist, der sich zwischen Lagen von Glasfasern befindet.

3. Verkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager aus einzelnen Lagerkissen (28, 29) bestehen.

4. Verkleidung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, ά a durch gekennzeichnet ,daß ein Lagerelement (29) auf der stromabwärtigen Seite an dem länglichen Element (10) anliegt.

5. Verkleidung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Jederanordnung (30) zur Abstützung der Lagerung (29) ein elastisches Material um-

faßt, das zwischen der Lagerung (29) und dem Aufbau angeordnet ist, wobei das elastische Material durch die Bewegung des Lagers, relativ zu dem Aufbau, in Richtung quer zur Längsachse des länglichen Elementes (10) zusammendrückbar ist, wobei es in Abwesenheit eines Druckes auf das elastische Material seine ursprüngliche Form wMer einnimmt.

6. Verkleidung nach einem der Ansprüche 1 oder 5> d a durch gekennzeichnet, daß die Federanordnung aus einer Polyurethanbeilage (218) besteht, die sich zwischen dem Lager und dem Aufbau (230) befindet.

7· Verkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-.15 zeichnet, daß die Lageranordnung aus mindestens einem Lagerkissen (29) besteht, das an dem länglichen Element (10) auf der Seite anliegt, die dem Hinterteil (22) zugewandt ist, wobei an das Lagerkissen eine Federanordnung angeschlossen ist, mittels welcher das Lagerkissen gegen das längliche Element anpreßbar ist.

8. Verkleidung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Anpressung des Lagerkissens an das längliche Element aus einer Federan-. Ordnung (30) besteht.

9. Verkleidung nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Anpressung des Lagerkissens (229) an das längliche Element aus einem elastischen Material besteht.

10. Verkleidung nach Anspruch 1,dadurch gekenn zeichnet , daß die Lageranordnung aus mindestens einer Rolle (129) besteht, die an dem länglichen Element

(10) anliegt und während der Drehung des Aufbaues an diesem abrollt, wobei an die Rolle eine Federanordnung (130) ange-

schlossen ist, mittels welcher die Rolle an das längliche Element anpreßbar ist.

11. Verkleidung nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle auf der stromabwärtigen Seite an dem länglichen Element anliegt.

12. Verkleidung nach Anspruch 11, d a d u r c h gekennzeichnet , daß eine Mehrzahl von Rollen

(128) an dem Aufbau angeordnet sind, die auf der stromaufwärtigen Seite an dem längXLichen Element (10) anliegen.

13· Verkleidung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Aufbau vorspringende horizontale Rippen (137) aufweist, die im Abstand voneinander auf ;jeder Seite des Vorderteils der Verkleidung angeordnet sind und sich vom vorderen Bereich der Verkleidung nach hinten erstrecken, wobei mindestens eine der Rollen, die auf der stromaufwärtigen Seite mit dem länglichen Element in Eingriff stehen, teilweise von einer der Rippen aufgenommen ist.

14-, Verkleidung nach einem der vorangehenden Ansprüche für längliche Elemente, die einer Strömung ausgesetzt sind, welche zur Verringerung des Strömungswiderstandes drehbar um die Längsachse des länglichen Elementes gehalten sind, gekennzeichnet durch einen symmetrischen Aufbau mit einem Vorderteil zur Aufnahme des länglichen Elementes und einem Hinterteil, das von dem Vorderteil ausgehend sich nach hinten erstreckt, wobei das Vorderteil entlang seiner Längsachse mit einer Öffnung zur Aufnahme des länglichen Elementes versehen ist, eine Lagerung, die von dem Aufbau zur Anlage an dem länglichen Element gehalten ist, sowie eine Federanordnung, mittels welcher die Lagerung an das längliche Element andrückbar ist, wobei die Längs-

achse des Vorderteils der Verkleidung (20) im wesentlichen parallel zur Längsachse des länglichen Elementes halfbar ist.

15· Verkleidung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung mindestens ein Lagerkissen (29) umfaßt, welches mit mindestens einer Federanordnung (30) gegen das längliche Element anpreßbar ist.
10

16. Verkleidung nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet , daß die Lageranordnung mindestens eine Holle (129) unfeßt, wobei an die Rolle eine Federan-· Ordnung (130) angreift, mittels welcher die Lageranordnung gegen das längliche Element anpreßbar ist.

17. Verkleidung nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet , daß die Lageranordnung auf der Seite an dem länglichen Element angreift, an welcher sich das Hinterteil der Verkleidung befindet.

18. Verkleidung nach Anspruch 17»dadurch gekennzeichnet , daß außerdem auf der stromaufwärtigen Seite des länglichen Elementes eine Lageranordnung zwischen dem Aufbau und dem länglichen Element angeordnet ist.

19· Verkleidung nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet , daß die Lageranordnung, die mit dem länglichen Element in Eingriff steht, einstückig mit dem Vorderteil ausgebildet ist und sich auf der gleichaa Seite des länglichen Elemeittes befindet, wie das Hinterteil der Verkleidung.

20. Verkleidung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß sie außerdem eine Lageran-

Ordnung (27) an den äußeren Enden des Vorderteils umfaßt, zur Aufnahme einer axialen Belastung der Verkleidung.

21. Verkleidung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Element ein Abschnitt eines Steigrohres mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt ist, der einen Teil eines Steigrohres bildet, das sich zwischen einem Unterwasserbohrlochkopf und einem an der Oberfläche befindlichen . Aufbau erstreckt, wobei die Verkleidung einen stromlinienförmigen Querschnitt besitzt, zur Verringerung der auf den Steigrohrabschnitt von den Wasserströmungen übertragenen Kräfte, deren breitester Bereich drehbar um den Steigrohrabschnitt gehalten ist, während eine Lageranordnung zwischen dem Steigrohrabschnitt und der Verkleidung angeordnet ist, welcher eine Federanordnung zugeordnet ist, über welche eine Relativbewegung zwischen dem Steigrohrabschnitt und der Verkleidung durchführbar ist.

22. Verkleidung nach Anspruch 21,dadurch gekennzeichnet , daß Halteeinrichtungen an dem Steigrohrabschnitt zur Verhinderung einer wesentlichen Bewegung der Verkleidung in Richtung der Längsachse des Steigrohrabschnittes angeordnet sind.

23. Verkleidung nach Anspruch 22,dadurch gekennzeichnet , daß die Halteeinrichtungen oberhalb und unterhalb der Verkleidung angeordnet sind.

24. Verkleidung nach Anspruch 21, da durch gekennzeichnet , daß die Verkleidung außerdem eine Lagerung umfaßt, die an den Längsenden des weitesten Teils der Verkleidung angeordnet sind, zur Bildung einer Lagerfläche gegen axiale Belastung der Verkleidung.

25· Verkleidung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Halteeinrichtung mit der Lageranordnung an den Längsenden des weitesten Teils der Verkleidung in Eingriff steht, wobei die Längsachse der Verkleidung im wesentlichen parallel zur Längsachse des Steigrohrabschnittes haltbar ist.

26. Verkleidung nach Anspruch 21,dadurch gekennzeichnet , daß eine Mehrzahl von Verkleidungen in axialer Ausrichtung an dem Steigrohr gehalten ist.

27· Verkleidung nach Anspruch 26,dadurch gekennzeichnet , daß sie jeweils eine Lageranordnung an ihren Längsenden trägt, zur Aufnahme von auf die Verkleidung übertragenen Axialkräften.

28. Verkleidung nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und unteren Ende des Steigrohrabschnittes Halteeinrichtungen vorgesehen sind, zur Verhinderung einer Vertikalbewegung der Verkleidung entlang des Steigrohrabschnittes.

29· Verkleidung nach Anspruch 28, dadurch g e kennzeichnet, daß die Halteanordnung mit der oberen und der unteren,auf dem Steigrohrabschnitt befindlichen Verkleidung in Eingriff steht, wobei die Längsachse der Verkleidungen im wesentlichen parallel zur Längsachse des Steigrohrabschnittes haltbar ist. 30

30. Verkleidung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Element Teil einer aus mehreren Rohren bestehenden Steigrohrleitung einer Unterseebohrung ist, die mit einer 35

um die Rohre angeordneten Schwimmanordnung ausgerüstet ist, wobei die Schwimmanordnung aus halbkreisförmigem Flotationsmodulen besteht, die aus einem schwimmfähigen Material mit einer kovexen, nicht gleichförmigen äußeren Oberfläche bestehen, wobei eine Klemmanordnung vorgesehen ist, um die Flotationsmodule an den Teilrohren zu halten, wobei die Anordnung die folgenden Elemente umfaßt, nämlich:

einen Körper aus einem im wesentlichen starren Material, das eine stromlinienförmige symmetrische Struktur (220) besitzt, mit einem Vorderteil (221) und einem Hinterteil (222), wobei das Vorderteil eine öffnung entlang seiner Achse besitzt, zur Aufnahme der Flotationsmodule,

eine Federanordnung aus einem flexiblen Material, das an dem Vorderteil des Körpers angeordnet ist, und sich an der stromabwärtigen Seite der Flotationsmodule befindet, wobei die Innenfläche der Federanordnung konkav ausgebildet und im wesentlichen der konvexen äußeren Oberfläche der Flotationsmodule angepaßt ist, und

einer Lageranordnung (229), die mit der Innenfläche der !Federanordnung in Verbindung steht, wobei mittels der Federanordnung die Lageranordnung gegen die Flotationsmodule anpreßbar ist.