DE69204249T2 - Halterungsvorrichtung für öltransportschlauch oder -rohr. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halterung bzw. Aufhängung für ein Öltransportrohr oder einen schlauch, der zu einem Schiff führt (siehe US-A- 3837380).
• Bei Offshore-Ölbeladung ist es allgemein üblich das Öl durch ein flexibles Metallrohr oder Gummischläuche auf ein Schiff zu umzuladen. Die Abschlüsse von diesen sind relativ starr, insbesondere bei flexiblen Metallrohren. Sowohl das Schiff als auch das Ölrohr sind den Kräften der See unterworfen, die zusätzlich zu Variationen in der Rohrspannung auch Anlaß zu Variationen im Längsschiffs- und Querschiffswinkel zwischen dem Rohr und seiner Kupplung mit dem Schiff gibt.
• Bei der Ölumladung vom Heck eines Schiffs zum Bug eines anderen, oder ab einer Beladeboje zum Bug eines Schiffs, sind die Variationen im Längs-schiffswinkel am größten, und. es war allgemein üblich die Kupplung in das Hauptteil eines T- förmigen Rohrs zu hängen, wobei der Querteil auf beiden Seiten in Lagern aufgehängt wurde. Hier wurde ein Rohrdrehteil auf einer oder beiden Seiten des Querteils angeordnet, abhängig davon ob eins oder beide dieser Teile Öl transportiert haben.
• Öltransportierende oder -fördernde Kardangelenke wurden bisher in Vertäubojen für Schiffe verwendet, siehe US-Patente 4.226.204, 4.309.955 und das norwegische Patent 146897. Diese Lösungen wurden entwickelt, um Schiffsanlegekräfte zu übertragen, die viel größer als die Kräfte im öltransportierenden Rohr sind, und die Konstruktion des verwendeten Kardangelenks spiegelt diese Tatsache wider. Außerdem liefern die geometrischen Prinzipien für die Führung der Ölrohre durch die besagten Kardangelenke keine vorteilhafte Lösung für die Aufhängung eines öltransportierenden Rohrs oder Schlauchs zu einem Schiff, selbst nicht, wenn die Basis für die Dimensionierung der Kardangelenke auf die vorliegende Schlauchspannung reduziert werden würde.
• Vertikale oder ungefähr vertikale öltransportierende Rohre ab dem Meeresboden oder überflutete Bojen besitzen eine höhere Spannung als jene, die in den vorhergehenden Abschnitten erwähnt wurden, und Schlauchspannung ist eines der wichtigsten Kriterien für die Entscheidung ob die Beladung wegen schlechtem Wetter abgebrochen werden muß oder nicht.
• Meßsysteme für Schlauchspannung, die auf Dehnmeßstreifen und dergleichen beruhen, wurde in die tragende Konstruktion für die Kupplung eingeschlossen, aber es war schwierig ausreichend gute Meßergebnisse zu erhalten, da die tragende Konstruktion anderen Faktoren als der Schlauchspannung unterworfen wurde. Überdies haben Biegemomente im Schlauch die Spannung ebenso beeinflußt. Biegemomente im Schlauch haben auch zusätzliche Belastungen in einigen der Klauen in der Kupplung verursacht, die den Schlauch-Kupplungsstückflansch halten.
• Deshalb ist es sehr wünschenswert Freiheit für die Kupplung zu haben damit diese eine Pendelbewegung sowohl in den Längsschiffs- als auch Querschiffsrichtungen ausführen kann. Die Möglichkeit die Schlauchspannung messen zu können ist ebenfalls von großer Wichtigkeit. Es wurde vorgeschlagen eine Kugelgelenkaufhängung zu verwenden, aber der mögliche Richtungsänderungswinkel ist vielleicht zu klein, um eine Kugelgelenk-aufhängung akzeptabel zu machen. Auch können bei der Verwendung von Kugelgelenkaufhängungen die Schlauchspannungsmessungen ein Problem sein. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Aufhängung, die der Kupplung die Freiheit liefert sich in der Rohrzugrichtung selbst zu justieren, auf solche Weise, daß kein Biegemoment vom Rohr auf die Kupplung übertragen wird. Außerdem bemüht man sich die Rohrspannung mittels Elementen zu messen, die in der Äufhängung inbegriffen sind.
• Dieses Problem wurde mit einer Aufhängevorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
• Die Erfindung wird nachstehend beschrieben, wobei auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird, während gleichzeitig auf alternative Ausführungen einiger der Bestandteile hingewiesen wird.
• Abbildung (Fig.) 1 zeigt eine Situation wo das Ölrohr, das Öl zum Schiff transportiert, sich vertikal von unter her nähert, während sich dasselbe Ölrohr in Abbildung (Fig.) 2 in einem lateralen Winkel in bezug auf die Vertikale nähert. Die drei Kardanachsen sind mit A-A (horizontal), B-B (horizontal mittlere Position) und C-C (vertikale mittlere Position) bezeichnet.
• In Abbildung 1 ist das Rohr, das Öl zum Schiff transportiert, möglicherweise direkt an den Flansch 1 angeflanscht; doch ist es wünschenswert ein Schließventil für das Öl und ein Schnellkupplungstück für den Kupplungsflansch am Ölrohr zu haben. Vorhandene Systeme haben ein kombiniertes Schließventil und Schnellkupplungsstück an dieser Stelle und es ist daher logisch diese Kupplung an den Flansch 1 anzubringen.
• Der Flansch 1 ist an ein Knierohr 2 angeschweißt, das an zwei Trägern 3, 31 aufgehängt ist, beide sind an das Knierohr 2 angeschweißt. In ihren oberen Enden haben die Träger 3, 31 Bohrungen für eine zylindrische Kraftmeßdose 4, deren mittlerer Teil in einem vertikalen Tragbalken 6 drehbar gelagert ist. Das andere Ende des Knierohrs 2 ist an einen Flansch 15 angeschweißt, der an einen Rohrdrehteil 5 angeschraubt ist. Die zwei Träger 3, 3' sind koaxial mit dem Rohrdrehteil 5 gebohrt, so daß das sich Knierohr 2 um die gemeinsame Achse B-B schwenken kann. Die Kraftmeßdose 4 ist in bezug auf den Träger 3 mit einem Verriegelungsstecker 7 am Träger 3 befestigt.
• Der vertikale Balken 6 ist an eine Balkenkonstruktion 8, 8' angeschweißt, die ihrerseits an Knierohre 9, 9' angeschweißt ist. Diese sind an die Endstücke 16, 16' angeschweißt, die Auflageflächen 10, 10' und Endflansche 11, 11' besitzen. Die Achse A-A für die Auflageflächen 10, 10' ist senkrecht zu und komplanar mit der Achse B-B. Dadurch wird eine Kardanaufhängung für das öltransportierende Rohr oder den Schlauch geformt, so daß es oder er keine Biegemomente auf die Aufhängung an Bord des Schiffes übertragen kann. Die Lager, in denen die Auflageflächen 10, 10' ruhen, sind nicht gezeigt. Die Lager sind an der Schiffsstruktur befestigt.
• Der Ölfluß durchströmt zuerst das Knierohr 2 und das Rohrdrehteil 5. Nach dem Rohrflansch 12 wird der Ölfluß in zwei 1800 Knierohre 13, 13' geteilt und strömt weiter durch zwei gerade Rohre 14, 14' und dann in die zwei 90º Knierohre 9, 9'. Außerhalb der Rohrflansche 11, 11' sind zwei Rohrdrehteile (nicht gezeigt) mit Flanschen angeschlossen und das Öl durchfließt diese Rohrdrehteile auf dem Wege zur Rohranordnung an Bord des Schiffes. Wahlweise können die Auflageflächen 10, 10' die Innenringe von Rohrdrehteilen sein. Dies ist eine Frage der Dimensionierung der Rohrdrehteile.
• Die gesamte Schlauchkraft oder der größere Teil der Schlauchkraft wird durch die Kraftmeßdose ausgeglichen.
• Die Kardanaufhängung für die öltransportierende Kupplung ermöglicht der Kupplung um die Achse A-A durch die Winkel D und E und die winkel F, F' um die Achse B-B zu schwingen.
• Die Abbildung (Fig.) 2 zeigt eine Situation wo sich die Aufhängung einen Winkel F um die Achse B-B gedreht hat.
• Die Abbildung (Fig.) 3 ist eine zur Achse B-B parallele Ansicht wo der Ölfluß nach Durchströmen des Rohrdrehteils 5 mit dem Flansch 12 nicht geteilt ist. Die Elemente 13', 14', 9', 10', 11', 16' und 8' aus der Abbildung 1 nicht sind mehr vorhanden. Die Struktur ab dem Balken 8 ist durch eine Verlängerung 17 zum Lagergehäuse 18 verlängert, das einen Drehpunkt in der Achse A-A aufweist. Die Tragkonstruktion für den Drehzapfen 19 für das Lagergehäuse 18 ist durch der Träger 21 hindurch in die Struktur 20 des Schiffes fortgesetzt.
• Die Lasten seitens des Lagergehäuses 23 für die Auflagefläche 10 werden durch den Träger 22 auf die Struktur 20 des Schiffes übertragen. Die untere Hälfte der Lagergehäuse 18, 23 sind im Querschnitt gezeigt.
• Die Abbildungen 4, 5 und 6 sind alle von oben betrachtet und sind mehr schematisch gezeichnet als die Abbildung 1-3. Auch sind die Abbildungen parallel zur dritten Kardanachse C-C betrachtet. Rohrflansche, die für die Funktion unwichtig sind, sind nicht inbegriffen und Rohrdrehteile sind durch ein X markiert, während die Größenverhältnisse den Abbildungen 1 - 3 entsprechen. In den Abbildungen 4-6 sind die folgenden Einzelheiten aus der Abbildung 1 vorzuf inden: Knierohre 9 und 13, Drehteil 5 und Kupplungsflansch 1 zum Ankuppeln an das Öltransportrohr. Die Lagerfläche 10 wurde durch ein Drehteil 24 ersetzt, und man wird sehen, daß diese mittels Trägern 22 (siehe Abbildung 3) mit dem Schiff 20 verbunden sind.
• Die Abbildungen 4 und 5 zeigen diese Details aus der Abbildung l: Das gerade Rohr 14, das Knierohr 2 und die zwei kleinen Träger 3, 3', die das Knierohr mit der Kraftmeßdose (4 in diesen Abbildungen nicht gezeigt) verbinden. Der Balken 29 hat dieselbe Funktion wie die Balken 6, 8 in Abbildung 1.
• Die Abbildung 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel wo, nach dem Rohrdrehteil 24 ein gerades Rohrstück 27 eingesetzt ist und ein Lager 26 aufweist dessen Gehäuse mit dem Schiff 20 mittels des Trägers 21 verbunden ist bevor der Ölfluß in das Knie 9 abgeleitet wird. Die Balkenstruktur 29 ist ein integraler Teil des Knierohrs 9.
• Die Abbildung 5 zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel, aber hier ist das Lager 26 näher an den Kardanmittelpunkt heranbewegt und der Innenring des Lagers 26 ist Teil eines Rohrs 30, das koaxial mit der ersten Kardanachse A-A ist und an das Knierohr 9 angeschweißt ist. Der Balken 29 ist zum Rohr 30 verlängert und daran und an das Knierohr 9 angeschweißt. Das gerade Rohrstück 27 wird beibehalten, um die Distanz zum Rohrdrehteil 24 zu vergrößern und dadurch dessen Beanspruchungen zu reduzieren.
• Die Abbildung 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das sich am besten mit der Abbildung 1 vergleichen läßt. In beiden dieser Abbildungen fließt das Öl ab dem aufgehängten Ölrohr durch den Flansch 1 in Richtung des Kardanmittelpunktes. In der Abbildung 1 wird der Ölfluß in Richtung der Achse B abgeleitet und wird kurz darauf geteilt und in zwei parallele Läufe in der gleichen Richtung abgeleitet, bevor die zwei Ölflüsse entlang der Achse A-A in entgegengesetzten Richtungen abgeleitet werden. In der Abbildung 6 wird das Öl im T-förmigen Rohr abgeleitet und in zwei Läufe in entgegengesetzten Richtungen vom Kardanmittelpunkt entlang der Achse B-B geteilt. Kurz darauf werden beide Läufe zur Achse A- A hin auf beiden Seiten vom Kardanmittelpunkt weg abgeleitet.
• Das Hauptteil des T-Rohrs 28 hat den Flansch 1, und das Querteil ist in den zwei Rohrdrehteilen 5, 5' drehbar gelagert. Die Balkenstruktur 31 verbindet das Knierohr 9 mit dem Knierohr 13' und auf gleichermaßen verbindet die Balkenstruktur 31' das Knierohr 9' mit dem Knierohr 13. Auf diese Weise bilden all strukturellen Teile, die sich um die erste Kardanachse A-A drehen, eine starre Struktur. Diese Struktur wird sehr kompakt verliert aber den Vorteil der in den anderen Abbildungen gezeigten Kraftmeßdose.
• Um die Erfindung hinsichtlich des Standes der Technik zu unterscheiden, definieren die Patentansprüche den Ölfluß während des Entladens. Wie bereits zuvor bemerkt, ist es üblich gewesen bei Schiffen, die Öl durch ein rohr laden und entladen, das Rohr in ein T-Rohr zu hängen, das sich um eine horizontale Achse drehen kann.

Claims (10)

1. Eine Halterungsvorrichtung bzw. Aufhängung an Bord eines Schiffes für ein Rohr oder einen Schlauch, umfassend ein Kardangelenk mit ersten und zweiten Drehachsen (B-B, A-A) , die sich rechtwinklig schneiden, eine Rohrstruktur mit einer Vielheit von Knierohren (2, 9, 13) und mindestens einem Drehteil (5, 11) in jeder der besagten ersten und zweiten Drehachsen (B-B, A-A), eines der besagten Knierohre (2) weist zwei Achsen auf, die sich in einem winkel von 90º gegenüberliegen, wobei eine der besagten Achsen mit der besagten ersten Drehachse (B-B) des Kardangelenks zusammenfällt und die andere Achse mit der Achse des besagten Rohrs oder Schlauchs koinzidiert, besagtes eine Knierohr eine drehbar gelagerte Stütze (4) zum Schwenken um die besagte erste Drehachse (B-B) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dar besagtes eine Knierohr (2) ein 90º Knierohr ist, und dadurch, daß sich die besagte drehbar gelagerte Stütze (4) über der Schnittstelle der Drehachsen (A-A, B-B) des Kardangelenks befindet und von einer Anordnung (6, 8) getragen wird, die durch die Struktur des besagten Schiffs gestützt wird und um die besagte zweite Drehachse (A-A) drehbar gelagert ist.

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbar gelagerte Stütze einen zylindrischen Drehzapfen (4) umfaßt, der in Bohrungen in Trägermitteln (3, 3'; 6) drehbar gelagert ist, die an das besagte eine Knierohr (2) bzw. ein Joch (8, 8'; 8, 17) fixiert sind, wobei das besagte Joch für die Ausführung einer Drehbewegung um die besagte zweite Drehachse (A-A) des Kardangelenks gestützt ist.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Drehzapfen (4) eine Kraftmeßdose des Typs ist, der die Kraft messen kann, die senkrecht auf ihre Längsachse wirkt.

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßdose eines Typs ist, der die Kraft in nur einer Richtung registriert, indem die Kraftmeßdose in bezug auf das besagte eine 90º Knierohr (2) verriegelt ist, so daß die Registrierrichtung der Kraftmeßdose parallel zur Achse des besagten Rohrs oder des besagten Schlauchs ist.

5. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Rohrstruktur zwei symmetrische Läufe (9, 13, 14; 9', 13', 14') umfaßt, wobei jeder ein Knierohr (9, 9') aufweist, das vom Zentrum des Kardangelenks weg, entlang dessen besagter zweiten Drehachse (A-A) abgeleitet wird.

6. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Rohrstruktur (9, 13, 14; 9', 13', 14') entlang der besagten zweiten Drehachse (A-A) an die Endstücke (16; 16') montiert ist, die externe Auflageflächen (10, 10') aufweisen, die in, an der Struktur des Schiffs befestigten, Lagern drehbar gelagert sind.

7. Eine Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der besagten Endstücke (16) 16') einen Teil eines Rohrdrehteils bildet, indem der andere Teil des Rohrdrehteils an die Struktur des besagten Schiffs angeschlossen wird.

8. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Rohrstruktur (9, 13, 14) einen einzigen Lauf besitzt, der drehbar entlang der besagten zweiten Drehachse (A-A) gelagert ist und dadurch, daß ein weiteres Lager (18) mit einem Drehzapfen (19) das Joch (8, 17) mit dem Schiff verbindet.

9. Eine Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte weitere Lager (18) mit dem Joch (8, 17) aus einem Stück ist.

10. Eine Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kugellager zwischen dem weiteren Lager (18) und seinem Drehzapfen (19) eingebaut ist.