JP2020079086A - 液状体内の圧力含有容器、例えば海底パイプラインなどの高度、姿勢、及び構造上の完全性を管理する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
液状体内に沈められた物体の高度及び姿勢を制御することが意図された圧力含有容器の構造及び形状は、物体が液状体内にあると仮定する姿勢と、容器がそれの作動の間に達することが予測される深さとによって、容器により制御される物体の形状及び浮力の中心によって、主に決定される。
図2A及び2Bを見ると、円筒形タンクが、本発明の一般原理を説明する目的のために容器Vとして選ばれている。示されるように、容器Vは、2つの相互直列の液圧的に個別の区分CF及びCBに分割される。本明細書に使用される際、容器Vの区分CF及びCBは、共に取られるそれらの別個の容量が一定であるという点で相互的であり、それらが容器V内で連続的であるという点で直列であり、及び容器Vの作動の間に、それらが、それらの対応する選択された浮揚媒体MFまたは非圧縮性バラスト媒体MBのみをそれぞれ含有するという点で液圧式に別個である。
更に図2A及び2Bを考慮すると、選択された浮揚媒体MFもまた非圧縮性である場合、浮揚媒体MF及びバラスト媒体MBが交換されるので、容器Vの内圧は一定のままになる。バラスト媒体MBが主液体Lと同じである場合には、バラストバルブBを開いたままにすることができ、浮揚媒体MFが、浮力を変動させるために使用され得る。
図3Aを参照すると、本方法における使用のための容器Vの準備が、例えば、必要である場合及び示されるように、銑塊PをバラストバルブBにおいて容器Vの中に最初に注入することによって達成され得る。次いで、図3Bに見られるように、非圧縮性バラスト媒体MBがバラストバルブBを通して容器Vに追加される際、界面または図示されるように銑塊Pが、浮揚バルブFの方へ容器Vにわたって押し動かされる。図3Cを見ると、容器Vは、界面または図示されるように銑塊Pが浮揚バルブFに達するときに、非圧縮性バラスト媒体MBで充填される。図3Dに見られるように、浮揚バルブF及びバラストバルブBが、次いで、閉じられ得、バラスト流量計X及び流量計バルブYが、バラストバルブBに直列に接続される。銑塊Pは、必要である場合、容器VのバルブFまたはBのいずれかにおいて導入され得、次いで、そのバルブFまたはBと関連付けられた浮揚媒体MFまたはバラスト媒体MBによって、容器Vの他方のバルブBまたはFの方へ押し動かされる。これは、好適な、ただし唯一ではない、本方法における使用のための容器Vを準備する手法である。既知の総容量の容器Vは、最終的に、一方の区分CB内の非圧縮性バラスト媒体MBの既知の容量及び他方の区分CF内の浮揚媒体MFの残りの容量と、必要である場合、銑塊Pとで充填されることのみが重要である。
図2A及び2Bに戻ると、浮揚媒体が圧縮性であろうとまたは非圧縮性であろうと、液状体内での圧力含有容器の高度を管理する本方法は同じである。浮揚媒体MF及びバラスト媒体MBは、前述したような浮力基準に従って選択される。容器Vは、相互直列の液圧的に個別の区分CF及びCBに分割され、一方が、選択された浮揚媒体MFを含有するためのものであり、他方が、選択された非圧縮性バラスト媒体MBを含有するためのものである。浮揚媒体区分CF内の選択された浮揚媒体MFは、バラスト媒体区分CF内の選択された非圧縮性バラスト媒体MBに対して釣合わされる。媒体MF及びMBは、両区分CF及びCBがそれら自体の個々の媒体MFまたはMBで充填されるとき及び区分容量が平衡状態にあるときに、釣合っているとみなされる。この状況では、バラスト媒体区分CB内の非圧縮性バラスト媒体MBの量が、液状体L内の圧力含有容器Vの高度を制御するために変動され得る。
浮揚媒体MFが非圧縮性である場合、非圧縮性ガスまたは液体もしくはゲルのいずれにしても、両媒体MF及びMBは、非圧縮性である。したがって、媒体MF及びMBを釣合わせることが、一方の媒体MFまたはMBのある量がそのそれぞれの区分CFまたはCBに追加される間に、他方の媒体MBまたはMFの同じ量がそのそれぞれの区分CBまたはCFから同時に排出される交換を要求する。媒体MF及びMBが一旦釣合わされると、バラスト区分CB内に含有される非圧縮性バラスト媒体MBの量の変動が、そのそれぞれの区分CFまたはCB内の媒体MFまたはMBのうちのいずれか一方の量の、そのそれぞれの区分CBまたはCF内の他方の媒体MBまたはMFの同じ量との更なる同時の交換を要求する。
1つ以上の圧縮性ガスから成る浮揚媒体MFが圧縮性である場合、浮揚媒体区分CF内に含有される浮揚媒体MFの量及び/またはバラスト媒体区分CB内に含有される非圧縮性バラスト媒体MBが、圧力含有容器の内圧Vを周囲圧力に対する圧力含有容器Vの釣合い範囲内にさせるように変動され得る。浮揚媒体MFの量のみが変動される場合、容器Vの内圧が、容器Vの浮力への著しい影響なしで変動される。バラスト媒体MBの量が変動される場合、容器Vの内圧及び浮力の両方に影響を与える。
図4A〜4Dを参照すると、本方法が、液状体内、この実例では海水W内で垂直に配向された圧力含有円筒形容器10の深さ及び内圧を制御するために適用される。海水Wから隔離された源から入手可能な圧縮性浮揚媒体が、海水Wから取られたバラスト媒体に対して釣合わされる。
図5A〜5Dを参照すると、本方法は、液状体L内で垂直に配向された円筒形圧力含有容器40の深さ及び内圧を制御するために適用される。液状体Lから隔離された源から入手可能な圧縮性浮揚媒体が、液状体Lから隔離された別の源から取られる非圧縮性バラスト媒体に対して釣合わされる。
図6A〜6Dを参照すると、本方法は、液状体L内で水平に配向された円筒形圧力含有容器70の深さ及び内圧を制御するために適用される。液状体Lから隔離された源から入手可能な圧縮性浮揚媒体が、液状体Lから隔離された別の源から取られる非圧縮性バラスト媒体に対して釣合わされる。
図7A〜7Dを参照すると、本方法は、液状体L内で水平に配向された螺旋状のコイル状パイプ型の圧力含有容器100の深さ及び内圧を制御するために適用される。液状体Lから隔離された源から入手可能な圧縮性浮揚媒体が、液状体Lから隔離された別の源から取られる非圧縮性バラスト媒体に対して釣合わされる。
前述したように、容器Vの形状及び配向は、容器Vによって上げられ及び下げられる物体Oの形状並びに配向と整合され得る。例えば、容器Vは、垂直及び/または水平な対称軸を用いて、設計され得、例えば、対称軸のうちの一方を横切る円形もしくは多角形断面を有する中空体、対称軸のうちの一方の周りに1つ以上のループ状、渦巻き状、もしくは螺旋状に巻かれた1つ以上のパイプ、または対称軸のうちの一方に対して揃えられた線状パイプなどである。液状体L内での高度のみならず物体Oの姿勢もまた、容器Vの高度及び姿勢を制御することによって制御され得るように、容器Vの浮力の中心及び物体Oの浮力の中心は、調整され得、恐らく垂直に揃えられ得る。
図9を参照すると、本方法は、沖合でのパイプラインの敷設、特に、極めて大きな深さに敷設されるものにおいて非常に有用である。パイプラインの敷設では、本方法が、敷設されるパイプラインが、浮揚媒体、空気Aまたは液体もしくはゲルMFのいずれかとのパイプラインの連係によって敷設現場まで浮揚及び曳航された後に、前述したように適用される。
Claims (33)
- 液状体内での圧力含有容器の高度、姿勢、及び構造上の完全性を管理する方法であって、
前記容器の浮力を増加させることができる浮揚媒体を選択するステップと、
前記容器の前記浮力を減少させることができる非圧縮性バラスト媒体を選択するステップと、
前記容器を相互直列の液圧的に個別の区分に分割するステップであって、一方の区分が前記選択された浮揚媒体を含有するためのものであり、他方の区分が前記選択された非圧縮性バラスト媒体を含有するためのものである、ステップと、
前記浮揚媒体区分内の前記選択された浮揚媒体を前記バラスト媒体区分内の前記選択された非圧縮性バラスト媒体に対して釣合わせるステップと、
前記バラスト媒体区分内の非圧縮性バラスト媒体の量を変動させて、前記液状体内の前記圧力含有容器の前記高度を制御するステップと
を含む、方法。 - 前記容器を前記分割するステップが、前記浮揚媒体と前記非圧縮性バラスト媒体との間に、前記容器の内壁によって閉じ込めて保持された銑塊を位置付けることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記容器を前記分割するステップが、浮揚媒体及び非圧縮性バラスト媒体であって、当接するときに、不浸透性界面をそれらの間に作り出す、浮揚媒体及び非圧縮性バラスト媒体を選択することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記バラスト媒体区分内の非圧縮性バラスト媒体の前記量を前記変動させるステップが、
少なくとも十分な非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分に追加して、前記容器を前記液状体内で降下させること、
少なくとも十分な非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分から排出させて、前記容器を前記液状体内で上昇させること、並びに
十分な非圧縮性バラスト媒体を追加すること及び十分な非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分から排出させることのうちの一方を行って、前記容器を前記液状体内で一定の高度に維持させること
のうちの1つを行うことを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記バラスト媒体区分内の非圧縮性バラスト媒体の前記量を前記変動させるステップが、非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分に追加して、前記容器を、
前記液状体内でより急速に降下させること、
前記液状体内でよりゆっくりと上昇させること、及び
前記液状体内で一定の高度に維持させること
のうちの1つを行うことを更に含む、請求項4に記載の方法。 - 前記バラスト媒体区分内の非圧縮性バラスト媒体の前記量を前記変動させるステップが、非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分から排出させて、前記容器を、
前記液状体内でよりゆっくりと降下させること、
前記液状体内でより急速に上昇させること、及び
前記液状体内で一定の高度に維持させること
のうちの1つを行うことを更に含む、請求項4に記載の方法。 - 前記容器が前記液状体の底に静止している状態で、前記容器が前記非圧縮性バラスト媒体で充填され、かつ前記浮揚媒体が前記容器から排出されるまで、追加の非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分に追加するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記浮揚媒体及び前記バラスト媒体の源に対して前記区分を閉じるステップを更に含む、請求項7に記載の方法。
- 前記容器が前記液体の表面上に浮揚している状態で、前記容器が前記浮揚媒体で充填され、かつ前記非圧縮性バラスト媒体が前記容器から排出されるまで、追加の浮揚媒体を前記浮揚媒体区分に追加するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記浮揚媒体及び前記非圧縮性バラスト媒体の源に対して前記区分を閉じるステップを更に含む、請求項9に記載の方法。
- 前記浮揚媒体が、液体及びゲルのうちの一方である、請求項1に記載の方法。
- 前記釣合わせるステップが、
前記浮揚媒体及び前記非圧縮性バラスト媒体のうちの一方で前記容器を充填するサブステップと、
前記浮揚媒体及び前記非圧縮性バラスト媒体のうちの前記一方の一部分を前記浮揚媒体及び前記非圧縮性バラスト媒体のうちの他方と交換するサブステップと
を含む、請求項11に記載の方法。 - 前記バラスト区分に含有された非圧縮性バラスト媒体の前記量を前記変動させるステップが、そのそれぞれの区分内の前記媒体のうちの一方のある量をそのそれぞれの区分内の他方の媒体のある量に交換することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記浮揚媒体がガスであり、前記方法が、前記浮揚媒体区分に含有された前記浮揚媒体及び前記バラスト媒体区分に含有された前記非圧縮性バラスト媒体のうちの少なくとも一方の前記量を変動させて、前記圧力含有容器の内圧を周囲圧力に対する前記圧力含有容器の釣合い範囲内にさせるステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記釣合わせるステップが、
前記容器を前記浮揚媒体及び前記非圧縮性バラスト媒体のうちの一方で充填するサブステップと、
前記浮揚媒体及び前記非圧縮性バラスト媒体のうちの前記一方の一部分を前記浮揚媒体及び前記非圧縮性バラスト媒体のうちの他方と交換するサブステップと
を含む、請求項14に記載の方法。 - 前記バラスト媒体区分内の非圧縮性バラスト媒体の前記量を前記変動させるステップが、
少なくとも十分な非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分に追加して、前記容器を前記液状体内で降下させること、
少なくとも十分な非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分から排出させて、前記容器を前記液状体内で上昇させること、並びに
十分な非圧縮性バラスト媒体を追加すること及び十分な非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分から排出させることのうちの一方を行って、前記容器を前記液状体内で一定の高度に維持させること
のうちの1つを行うことを含む、請求項15に記載の方法。 - 前記バラスト媒体区分内の非圧縮性バラスト媒体の前記量を前記変動させるステップが、非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分に追加して、前記容器を、
前記液状体内でより急速に降下させること、
前記液状体内でよりゆっくりと上昇させること、及び
前記液状体内で一定の高度に維持させること
のうちの1つを行うことを更に含む、請求項16に記載の方法。 - 前記バラスト媒体区分内の非圧縮性バラスト媒体の前記量を前記変動させるステップが、非圧縮性バラスト媒体を前記バラスト媒体区分から排出させて、前記容器を、
前記液状体内でよりゆっくりと降下させること、
前記液状体内でより急速に上昇させること、及び
前記液状体内で一定の高度に維持させること
のうちの1つを行うことを更に含む、請求項16に記載の方法。 - 垂直な対称軸及び水平な対称軸のうちの少なくとも一方を有する容器を選択するステップを更に含み、前記容器が、
前記垂直な対称軸及び水平な対称軸のうちの一方を横切る円形断面及び多角形断面のうちの一方を有する中空体、
前記垂直な対称軸及び水平な対称軸のうちの一方の周りにループ状、渦巻き状、及び螺旋状のうちの1つに巻かれたパイプ、並びに
前記垂直な対称軸及び水平な対称軸のうちの一方に対して揃えられた線状パイプ
のうちの1つである、請求項1に記載の方法。 - 前記容器の形状及び配向を、前記容器に接続された物体の形状及び配向と整合させるステップを更に含み、前記容器の浮力の中心及び前記物体の浮力の中心が前記液状体内で垂直に揃えられ、それによって、前記液状体内の前記物体の高度及び姿勢が、前記容器によって制御される、請求項19に記載の方法。
- 請求項19に記載の少なくとも1つの他方の容器を選択するステップと、
それぞれの少なくとも1つの他方の容器の形状及び配向を、請求項20に記載の容器に接続された前記物体の前記形状及び配向と整合させるステップと
を更に含み、
それによって、前記液状体内の前記物体の前記高度及び姿勢が、前記容器及び前記少なくとも1つの他方の容器によって制御される、請求項20に記載の方法。 - 請求項1に記載の方法を前記容器及び前記それぞれの少なくとも1つの他方の容器に適用して、前記容器及び前記それぞれの少なくとも1つの他方の容器の高度、並びに前記液状体内の前記物体の前記高度及び姿勢を制御するステップを更に含む、請求項21に記載の方法。
- 前記浮揚媒体がガスであり、前記方法が、前記容器及び前記少なくとも1つの他方の容器の、前記浮揚媒体区分に含有された前記浮揚媒体及び前記バラスト媒体区分に含有された前記非圧縮性バラスト媒体のうちの少なくとも一方の量を変動させて、前記容器及び前記少なくとも1つの他方の容器の内圧を周囲圧力に対するそのそれぞれの釣合い範囲内にさせるステップを更に含む、請求項22に記載の方法。
- 前記浮揚媒体が、液体及び軽いゲルのうちの一方であり、前記方法が、第1のパイプラインを敷設するために使用され、前記容器を前記相互直列の液圧的に個別の区分に前記分割するステップが、
前記第1のパイプラインを前記浮揚媒体と関連して浮揚させるステップ、並びに
前記浮揚した第1のパイプライン及び前記関連した浮揚媒体をパイプ敷設現場に曳航するステップ
に先行する、請求項1に記載の方法。 - 前記容器が、前記第1のパイプラインであり、前記第1のパイプラインを前記浮揚媒体と関連して前記浮揚させるステップが、十分な浮揚媒体を前記第1のパイプラインの中にポンピングして、前記第1のパイプラインを浮揚させることを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記容器が第2のパイプラインであり、前記第1のパイプラインを前記浮揚媒体と関連して前記浮揚させるステップが、
前記第2のパイプラインを前記第1のパイプラインの背に乗せるサブステップと、
十分な浮揚媒体を前記第2のパイプラインの中にポンピングして、前記第1のパイプラインを浮揚させるサブステップと
を含む、請求項24に記載の方法。 - 前記容器が、前記第1のパイプライン及び第2のパイプラインであり、前記第1のパイプラインを前記浮揚媒体と関連して前記浮揚させるステップが、
前記第2のパイプラインを前記第1のパイプラインの背に乗せるサブステップと、
十分な浮揚媒体を前記第1のパイプライン及び前記第2のパイプラインにポンピングして、前記第1のパイプラインを浮揚させるサブステップと
を含む、請求項24に記載の方法。 - 前記浮揚媒体がガスであり、前記容器が第2のパイプラインであり、前記第1のパイプラインを前記浮揚媒体と関連して前記浮揚させるステップが、
前記第2のパイプラインを前記第1のパイプラインの背に乗せるサブステップと、
十分な浮揚媒体を前記第2のパイプラインの中にポンピングして、前記第1のパイプラインを浮揚させるサブステップと
を含む、請求項24に記載の方法。 - 前記第1のパイプラインを前記浮揚媒体と関連して前記浮揚させるステップの前に、前記第1のパイプラインの長さ全体にわたって少なくとも1つのケーブル/他のパイプラインを設置するステップを更に含む、請求項24に記載の方法。
- 前記第1のパイプラインを前記浮揚媒体と関連して前記浮揚させるステップが、十分な浮揚媒体を前記第1のパイプラインの中にポンピングして、前記第1のパイプライン及び前記少なくとも1つのケーブル/他のパイプラインを浮揚させることを含む、請求項29に記載の方法。
- 前記第1のパイプラインを前記浮揚媒体と関連して前記浮揚させるステップが、
第2のパイプラインを前記第1のパイプラインの背に乗せるサブステップと、
十分な浮揚媒体を前記第2のパイプラインの中にポンピングして、前記第1のパイプライン及び前記少なくとも1つのケーブル/他のパイプラインを浮揚させるサブステップと
を含む、請求項29に記載の方法。 - 前記第1のパイプラインを前記浮揚媒体と関連して前記浮揚させるステップが、
第2のパイプラインを前記第1のパイプラインの背に乗せるサブステップと、
十分な浮揚媒体を前記第2のパイプライン及び前記第1のパイプラインの中にポンピングして、前記第1のパイプライン及び前記少なくとも1つのケーブル/他のパイプラインを浮揚させるサブステップと
を含む、請求項29に記載の方法。 - 前記浮揚媒体がガスであり、前記容器が第2のパイプラインであり、前記第1のパイプラインを前記浮揚媒体と関連して前記浮揚させるステップが、
前記第2のパイプラインを前記第1のパイプラインの背に乗せるサブステップと、
十分な浮揚媒体を前記第2のパイプラインの中にポンピングして、前記第1のパイプラインを浮揚させるサブステップと
を含む、請求項29に記載の方法。
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