JP2008517820A - 可動支持構造物 - Google Patents

Abstract

床に設置する可動支持構造物であって、下部およびこの下部と協働する上部で構成される。下部は床に置かれて床の状態で決まる位置を占めるよう構成され、上部は第１および第２の位置を有し、第１の位置では上部は下部の上方で自由に吊り下げられ、第２の位置では上部は下部上に置かれて所定の不変の位置を維持する。第２の位置では下部と上部は線で接触し、少なくとも閉鎖線の一部を形成する接触線が決定される。
【選択図】図１

Description

本発明は床に置くための可動支持構造物に関する。

この種の支持構造物は、例えば、船舶上から地質調査を行うとき海床反動質量として使用される。この支持構造物は海底フレーム（ＳＢＦ）とも呼ばれ、プローブまたはサンプル管を地中に押し込むのに必要な力に対して反動質量として最初使用される。さらに、支持構造物は地質調査用の掘削管ガイドや測定、作動および制御機器の支持などのいくつかの別の機能をもつ。支持構造物の機器は実施する調査によって決まる。海底は一般に平坦または水平ではないので、支持構造物は斜面で作動できることが重要となる。これが不可能であるか、狭い範囲内でしか可能でない場合、支持構造物の適用は制限され、このことは好ましくない。

斜面で作動する支持構造物は存在する。これらの構造物は通常２つの構成要素間の固定されたヒンジ点（カルダン状の）で実現され、構成要素の１つは斜面の角度に適合する。また、これらには、例えば油圧シリンダを使って能動的に制御できる別の装置が設けられる。これは測定装置を使用して着地した後に頻繁に実現される。着地とも呼ばれる位置決めの間は、これらの構造物は常に連結される部分（カルダンまたはヒンジ）から生じる内部摩擦力を受けるので、正確な角度にできないか、または能動的な制御が要求されるかのいずれかである。着地の後、構成要素は互いの間で回転を防止するような固定がされないことが頻繁にあり、その結果、比較的小さい外力でも支持構造物は不安定になることがある。

斜面に対して十分に補正する能力がないと次のような結果になる。
−掘削管を案内する際に困難性が生じる。
−掘削管を構造物内に挿入する際に掘削管による困難性が生じ、挿入される構造物の頂部が異なる角度に向く。

−支持構造物から地中に押し込まれまたは挿入される別の手段との問題が生じ、小さい移動に原因するか大きい角度差に原因して機能を満たさないかまたは損傷を引き起こす。
現存する構造物の例としては「ハードロックベース」（ＨＲＢ）と呼ばれる海洋掘削計画（ＯＤＰ）の構造物がある。ＯＤＰウエブサイドに記載されている。この構造物の前記問題点は別にして、地面の最大許容傾斜角は２０°である。

特許文献１には掘削井戸用海面下プラットホームの支持構造物が開示され、ガイドフレームを介して掘削柱が仮設ベース上に下ろされる。掘削柱は互いに球状凹部式挿入取付けによるボール−ソケット接合によって支持面を決める仮設ベース上にセットされる。このような受け構造では支持面の寸法は斜面の角度によって変化する。斜面の角度が増すと、支持面は小さくなる。これは斜面の許容角度を制限することになる。実際、特許文献１に記載された構造物では斜面の最大許容傾斜角は２０°よりも小さい。同様に斜面の角度が増すと、このような支持構造物は非対称の度合が増す。かくして、斜面の角度が増加すると、安定性は減少する。
ＧＢ−Ａ−１５０３３９８

本発明の目的は斜面上で信頼して作動可能で、かつ簡単な構造で先行技術の解決手段の欠点を解消した可動支持構造物を提供することにあり、その有利性は以下に述べる。

この目的は請求項１に記載された支持構造物で達成される。
下部は第１の接触面を有し、上部は第２の接触面を有し、これらは第２の位置で協働して接触する。この場合、第１の接触面または第２の接触面の少なくとも一部は球状である。球状接触面と協働する接触面の少なくとも一部は錐状である。このことは特に有利である。その理由は、第２の位置において錐体と球は相互間の角度がいかなる角度であっても円接触線を形成し、支持が摩擦で安定化されすべての方向に安定する位置を与えるからである。

球状および錐状の接触体が互いに協働するとき別の利点が生まれ、第１の位置から第２の位置に移動するとき、すなわち下部の上に上部を置くとき、前記接触面に互いにセンタリング効果が生じる。上部と下部とが正確に中心合わせ調整がされていない場合は、第１の接触面で非対称の力によって上部が下部接触面の中心に案内される。

このために、少なくとも部分的に錐状の接触面には接触線の直径の少なくとも１．５倍の直径の開口を設けることが好ましい。
接触線をより大きい直径にすると上部と下部間の支持安定性は増加する。したがって、接触線の直径は上部の最大幅寸法の少なくとも１／３とすることが好ましい。

下部は床の傾斜にかかわらず、床面に沿うことが可能である。また上部は特定の所望の方向が維持されるようにして下部上に置くことができる。これで、例えば、上部の要素であるプラットホームの水平の方向にすることができる。上部自体の重量により、第２の位置における支持の間に互いに接触する下部と上部の要素間の摩擦で下部と上部の間に強固な結合が生じる。一旦構造物が設置されると、さらに測定を実施したり、制御および調整手段でプラットホームを水平状態に保持するなどの必要はない。

第２の位置において本発明による可動支持構造物の上部および下部は線で接触し、接触線は少なくとも閉鎖線の一部で形成されるので、上部は全周すなわち全方向で下部に支持される。このことで、斜面の角度が異なっても、上部は下部によって確実に安定状態で支持される。さらに、安定性は斜面の角度によってはほとんど影響されないので、かなり大きな角度の斜面が許容される。

好ましい実施形態において閉鎖線が円である場合は全周が対称となり、全ての側で安定した支持が得られる。
必要ならば、下部と上部の間に締め付け具、引張りロープ、引張り棒などの結合手段を追加することが可能である。

錐状部分は多くの異なった形状にできる。しかし、製造コストの観点からは、この部分は三角形にするのが有利である。
支持構造物の滑りを防止するために、下部には地面に固定する固定手段を備えることが有利である。

地面の状態によっては、設けられる固定手段は地中に沈むプレート、ピンまたはそれらの組み合わせにすることができる。
支持構造物自体が地中に過度に深く沈むことを防止するために、地面上に置かれるベースプレートを構造物に設けることができる。

本発明による支持構造物の重要な利点は異なる傾斜および異なる地形に適することである。
上部を吊り上げ可能にすると、上部は設置および取り外しでき、例えば、他の場所にも置くことができる。

柔軟な結合手段で上部と下部とを互いに結合すると、支持構造物の設置は非常に容易になる。この柔軟な結合手段は、例えば、ケーブルである。この場合、下部はもとの状態で上部から吊り下げられる。下降時に、両部が互いに分離して移動できるよう両部はケーブルで結合される。下部は上部から影響を受けることなく自由に吊り下げられているので、下部は斜面の角度に自由に適合する。下部が床に着地した後、上部はさらに下降し、下部に影響を受けることなく吊り下げ時と同じ方向で下部に達する。下降時、上部は水平方向を維持するので、上部は床の斜面に影響されずに安定した水平面を形成する。

特別の実施形態において、結合は円板を通る１本の連続するケーブルで形成され、円板の少なくとも１つは下部に取り付けられ、少なくとも１つは上部に取り付けられる。この方法ではワイヤは常に張力を保つ。分離したワイヤの場合では、位置決めの際に下部の１点ですでに支持されているため、ワイヤの１本は張力がなくなる。１本または２本のワイヤの張力がなくなったとき、残りのワイヤにはまだ張力が存在するため、上部はわずかに傾斜する。上部と下部との重量比に左右されるが、この傾斜は制御でき最小に保つことができる。上部と下部の間には十分なスペースを確保することが可能であるのでこの傾斜は問題にはならない。下部が完全に床に支持されると、すべてのワイヤの張力がなくなり、上部の傾斜が戻りもとの方向になる。しかし、これには十分なスペースと十分に長いワイヤが必要となる。連続ワイヤの場合には上部は傾斜しないので、構造は比較的コンパクトにできる。下部上に上部を置かずに、本発明のこの実施形態では吊上げケーブルとなる連続ワイヤに初期張力を与えることが可能である。これで結合手段は柔軟になり、例えば、掘削作業時に水中の掘削管から構造物の掘削管への移行部がなくなって剛になり過ぎることが防止されるので、状況によってはこの柔軟な結合が有利となる。この方法により上部は、例えば水中の流れによって影響される掘削管に位置に応じて調節することが可能となる。円板が自動調整式である場合は、ケーブルは周囲の状況にかかわらず円板を円滑に通過する。

手段はこれに限定されないが、作業中に掘削管などの管を通す開口を支持構造物に設けると、発明は掘削管を案内するのに非常に適したものとなる。
本発明は陸上でも使用できるが、例えば、海底に着地するのに特に適している。

以下に本発明を、図面を参照しながら好ましい実施形態の記載によってさらに説明を行う。

図１に示すものは本発明の実施形態による支持構造物であって、球状要素３を備えた下部１と錐状要素４を備えた上部２とで構成される。下部１と上部２とはケーブル７によって互いに柔軟に結合される。図１で示すように、支持構造物は傾斜床５の上方において吊上げケーブル６で吊り下げられる。下部は床に置くためのベースプレートを備える。ベースプレートは固定手段も備える。

図２では、全支持構造物が図１の状態から下ろされて、下部１が床５に着地しベースプレート１９が床５に横たわる。上部２は依然下部１の上方で吊り下げられている。下部１は地中５に沈んだ固定手段８によって地面に固定される。下部１は上部２に対して傾斜し、床５の状態に適合する。

図３では、上部２が下部１上まで下げられる。上部２付きの錐体４は下部１付きの球３の上に置かれる。上部２の重量の結果として錐体４と球３との間に生じる摩擦によって上部２は確実に安定して位置決めされる。下部１の球状要素３と上部２の錐状要素４とによって上部２の方向は下部１に着地中は変わらずに保持される。この不変の方向は床５の斜面とは完全に無関係である。

図４から図６にかけて、本発明による第２の実施形態の支持構造物を示すが、上部２は下部１の錐状要素４と協働する球状要素３を備える。
図１から図６までに示す実施形態においては下部１と上部２の協働する要素は球状要素３と錐状要素４で構成される。しかし、本発明はこれらの形状を有する部分には限定されない。

図７には本発明の第３の実施形態の支持構造物を示すが、支持構造物の下部１と上部２との間の柔軟性のある結合は自動調整式円板１０上を通る１本の連続するケーブル１１で形成される。

図８から図１０にかけて本発明の第４の実施形態の支持構造物を示すが、上部２は底側にフランジの付いた管９を備え、図８に示すように、このフランジ上に下部１の接触面が置かれる。下部１を床５に着地した後（図９）、上部２がさらに自由に下降して管９のフランジが下部１の接触面から離れる。上部２の錐状要素４が下部１の球状要素３上に設置されるまで、上部２はその方向を維持しながらさらに下降できる。

図１１から図１３にかけては、図８から図１０に示す第４の実施形態に類似する支持構造物の第５の実施形態を示す。しかし、この場合、管９は締め付けシリンダ１２を使用して上部２に締め付けられるが、上部２は結合から解除して下部１から取り外すことができる。一方、下部１は床５に残る。これによって、例えば、上部２を別の場所で使用し、必要な場合には後の段階で上部２を戻すことが可能となる。

最後に図１４には床５に固定する手段８の２つの実施形態を示す。ベースプレート１９とプレート１４にはピン１３が取り付けられる。地面の状態によってはピン１３、プレート１４またはこれらの固定手段８を組み合わせたものを使用すると有利となる。固定のために、ピン１３とプレート１４、またはプレート１４は完全にまたは部分的に地中５に沈める。

本発明の第１の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第１の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第１の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第２の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第２の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第２の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第３の実施形態を示す。 本発明の第４の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第４の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第４の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第５の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第５の実施形態による支持構造物の着地を示す。 本発明の第５の実施形態による支持構造物の着地を示す。 下部を地面に固定するための２つの実施形態を示す。

Claims (19)

1. 床（５）に置かれた可動支持構造物であって、下部（１）および前記下部（１）と協働する上部（２）で構成され、
   下部（１）は床（５）上に置かれて床（５）の状態で決まる位置を占めるように構成され、
   上部（２）は第１と第２の位置を有し、第１の位置では上部（２）が下部（１）の上方で自由に吊り下げられ、第２の位置では上部（２）が下部（１）上に置かれ所定の不変の位置を維持し、
   第２の位置において下部（１）と上部（２）とが線で接触し、それによって少なくとも閉鎖線の一部を形成する接触線を決定することを特徴とする可動支持構造物。
2. 閉鎖線は円であることを特徴とする請求項１に記載の可動支持構造物。
3. 接触線は上部（２）または下部（１）の少なくとも部分的に球状の接触面（３）にあることを特徴とする請求項１または２に記載の可動支持構造物。
4. 接触線は上部（２）または下部（１）の少なくとも部分的に錐状の接触面（３）にあることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の可動支持構造物。
5. 少なくとも部分的に錐状の接触面には接触線の直径の少なくとも１．５倍の直径の開口が設けられることを特徴とする請求項４に記載の可動支持構造物。
6. 接触線の直径は上部の最大幅寸法の少なくとも１／３であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の可動支持構造物。
7. 錐状の接触面の部分が三角形であることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の可動支持構造物。
8. 下部（１）と上部（２）は下部（１）と上部（２）を結合する結合手段を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の可動支持構造物。
9. 下部（１）は下部を地面（５）に固定する固定手段（８）を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の可動支持構造物。
10. 固定手段（８）は少なくとも１つのプレート（１４）、少なくとも１つのピン（１３）およびこれらの組み合わせからなる群から選択された要素で構成され、これらの要素の少なくとも一部が地中に沈むことを特徴とする請求項９に記載の可動支持構造物。
11. 下部（１）にはプレート（１９）を備え、それを介して構造物が地面上に置かれることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の可動支持構造物。
12. 上部（２）は吊り上げ可能であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の可動支持構造物。
13. 下部（１）と上部（２）は柔軟な結合手段（７，１０，１１）で互いに結合されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の可動支持構造物。
14. 柔軟な結合手段はケーブル（７）で構成されることを特徴とする請求項１３に記載の可動支持構造物。
15. 結合は下部（１）に取り付けられた第１の円板（１０）と上部（２）に取り付けられた第２の円板を通る１本の連続するケーブル（１１）で形成されることを特徴とする請求項１３に記載の可動支持構造物。
16. 第１の円板（１０）および第２の円板（１０）は自動調整式であることを特徴とする請求項１５に記載の可動支持構造物。
17. 結合は下部（１）または上部（２）の一方に取り付けられた管（９）で構成され、管（９）はフランジを備え、下部（１）または上部（２）の他方には第１の位置でフランジと協働する接触面が設けられることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれか１項に記載の可動支持構造物。
18. 支持構造物には掘削管などの管を通す開口を設けることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の可動支持構造物。
19. 支持構造物は水面下で作動するよう設備されたことを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の可動支持構造物。

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