JP2023518141A - ばね - Google Patents

Abstract

管状部材への取り付けに適したクランプ用のばね（５；１０５；２０５；３０５；４０４；５０５）であって、ばねは、第１および第２の端部（８；１０８；２０８；３０８；４０８；５０８）と、クランプ部材内に着座するように適合された内面（７；１０７；２０７；３０７；４０７；５０７）と、管状部材の外面に接触するように適合された外面（９；１０９；２０９；３０９；４０９；５０９）とを有する弾性体（６；１０６；２０６；３０６；４０６；５０６）を含み、内面および外面が第１の端部と第２の端部との間に延在しており、ばねの弾性体の剛性が第１の端部と第２の端部との間で弾性体の長さにわたって変化する。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、浮力要素、特にフローライン、ライザーおよびアンビリカル等の分散型浮力要素である水中管状部材を固定するためのクランプ装置において使用するためのばね、より具体的にはラジアル荷重ばねに関する。

石油やガスは、典型的には、ライザーとして公知のパイプ等の剛性または可撓性の管状部材によって、海底下の貯留層から地表に運搬される。ライザーの外径は、製造仕様、ライザー内の張力、内圧、静水圧、およびライザー内を流れる流体の温度に起因する、著しい公差の影響を受ける。従って、ライザーの外径は、とりわけ、ライザーを取り巻く水の静水圧、およびライザー内を流れる回収された流体の温度および圧力によって、その長さに沿って変化し得る。

ライザー並びにライザー内を流れる炭化水素の重量は、浅瀬にある地上施設から支持することができるが、これには、数百メートルを超えて延在し得る長い一連のライザーの完全性を維持するために強力なライザーおよび接続が必要である。従って、追加の支持を提供するためにライザーに浮力要素を取り付ける方が、より経済的である。

分散型浮力モジュールは、気象および潮汐条件下での船舶の動きの影響から海中の終端部を分離するため、またはライザーを最適な使用に必要な位置に維持するために、ライザー上に設けられる。例えば、浮体式生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ）船と海底または浮体式海底構造との間のライザーの既知の構成には、とりわけ、「レイジーＳ」、「レイジーウェーブ」、「レイジーＷ」と呼ばれる構成が含まれる。

クランプを使用してライザーの周囲に適合させ、浮力モジュールを取り付けることができる。あるいは、クランプは、浮力モジュールの一体的なコンポーネントであってもよい。しかしながら、ライザーへのクランプの取り付けは、フローラインの故障または浮力モジュールの正しい取り付けおよび配置の失敗に繋がり得るライザーへのあらゆる損傷を避けるために、慎重に行わなければならない。

上記のようなライザーの内圧および外圧並びに温度の変化により、ライザーの外径が大幅に変動する可能性がある故、クランプへの接続に影響を与え得る。これにより、クランプがライザーの外面に沿って滑る可能性がある。そのため、浮力モジュールの位置が変化する可能性があり、その結果、ライザーの構成が意図した位置から離れて変化する可能性がある。更に、使用時にライザーで生じる湾曲および引張歪みが、剛性クランプの正しい寸法設計を更に妨げる。

既知の浮力モジュールには、シェル部材の全長に延在する半円形のチャネルを有し、ライザーの外面と寸法的に一致する内面内に設けられる弧状またはＣ字形状のシェル部材が含まれる。複数のそのような部材がライザーの周りに配置され、チタンストラップ等の緊張バンドまたはＫＥＶＬＡＲ（登録商標）またはＴＷＡＲＯＮ（登録商標）等のアラミド繊維のバンドで所定の位置に固定されて、浮力モジュールを固定可能なクランプを提供する。

シェル部材の内部にクランプコンポーネントが取り付けられているシェル部材の半円形チャネル内に、内周凹部を形成することができる。クランプコンポーネントは、浮力シェル部材と一体的であるか、または別個に形成して、凹部内に着座させてもよい。

例えば、双方向に負荷をかけた浮力モジュールを図１に示す。このモジュールは、２つの半円形シェル部材を使用しており、２つのモジュールが、それらの内面に沿って合わせた時に管状部材を包囲するように、各シェル部材は、モジュールの内面に内部半円形チャネルを有している。

この実施形態では、クランプコンポーネントは、半円形チャネルの周方向凹部に取り付けられたばねを含む。いくつかの既知の設計では、長方形または直方体のブロックの形態をとる複数の弾性ばねが、半円形チャネルの周方向凹部の周りに２列の３つのブロックを有する中央に配置されたアレイに配置される。２つの浮力モジュールが管状部材の周りで合わさると、ばねの外面が管状部材の外周の周りの異なる点で管状部材に接触し、浮力モジュールとライザーの外面との間に弾性クッションを提供し、管状部材の周りの浮力モジュールからの荷重およびその後の接触圧力を分散する。

浮力モジュールのシェル部材および対応するクランプコンポーネントの数は、典型的には、２～４個であり得るが、浮力モジュールおよびクランプは、必要に応じて、より多くの部材で形成することができる。

より大きな浮力負荷およびより荒れた海況での展開に対処し、より大きなライザー歪みおよびよりきついライザー曲げ半径、並びに、ライザーまたは他の管状部材が動作状態下で拡張および収縮するときのこれらの半径の高い変化率に対応するクランプの需要により、性能の限界に対する挑戦が常になされてきた。

通常、クランプコンポーネントの数が減少すると、ライザーの外面の周囲にかかるラジアル荷重の分布が変化する。クランプコンポーネントの数を減少させることは、各クランプコンポーネントのばねがライザーの外側湾曲面の周りにより長い距離だけ延在することを意味しており、これは、管状部材の周囲に不均一な力および圧力の分布をもたらす可能性がある。極端なケースでは、特に２つのコンポーネントの浮力モジュールおよびクランプが展開されている場合、浮力モジュールのクランプコンポーネントの中心に向かって、外端にかかるよりも大きな力がかかる可能性がある。これにより、理論的には、パイプがクランプセグメントの中央で押し潰され、外端で膨らみが生じ、これがライザーの崩壊に繋がる可能性がある。

既知のクランプは、キャプスタン効果を低減し、クランプの個々のコンポーネントによって加えられ且つ受ける荷重を均一化するという点で、以前から既知のツールと比較して大きな利点を提供するが、出願人は、前述の影響を更に軽減する修正したクランプを開発した。

従って、本発明の目的は、上記の問題を克服するか、または少なくとも軽減する、浮力モジュールのクランプコンポーネントのための、改良されたばねを提供することである。

従って、本発明は、上記の問題を克服するか、または少なくとも軽減する、浮力モジュールを管状部材に取り付けるためのクランプを提供することを目的としている。

本発明の更なる目的は、所与のライザー構成を維持するために必要な浮力を提供するように、ライザー等の管状部材の周りにクランプされた多数の円周方向にオフセットされた部材から形成可能な浮力モジュールを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、管状部材への取り付けに適したクランプ用のばねが提供され、ばねは、第１および第２の端部と、クランプ部材内に着座するように適合された内面と、管状部材の外面に接触するように適合された外部とを有する弾性体を備え、内面および外面が第１の端部と第２の端部との間に延在しており、ばねの弾性体の剛性が第１の端部と第２の端部との間で弾性体の長さにわたって変化する。

任意に、ばねの弾性体は弧状である。

任意に、剛性は、弾性体の中心よりも弾性体の第１および第２の端部に向けてより高くなる。

任意に、弾性体の剛性もまた、第１および第２の端部から弾性体の中心に向けて徐々に変化する。

任意に、弾性体の外面の形状は波状である。

任意に、これは、ばねの外面に沿って頂部または山部および谷部を有する複数の突起または起伏の形をとることができる。

便利なことに、ばねの外面の山部はそれぞれ、隣接する谷部と同じ高さであり得る。

あるいは、隣接する谷部に対するばねの外面の山部の高さは、異なってもよい。

一実施形態では、隣接する谷部に対してばねの中心に最も近いばねの外面上の山部の高さは、隣接する谷部に対してばねの第１および第２の端部により近い山部の高さよりも高くてもよい。

あるいは、隣接する谷部に対してばねの中心に最も近い外面の山部の高さは、隣接する谷部に対してばねの第１および第２の端部により近い山部の高さよりも低くてもよい。

あるいは、弾性体の長さに沿って弾性体の剛性を変化させるために、弾性体に空洞を形成する。

便利なことに、空洞は、第１の端部と第２の端部との間のばねの長さにわたって異なる体積および／または形状を有することができる。

便利なことに、ばねの第１および第２の端部に隣接する空洞は、ばねの中心により近い空洞よりも体積および／またはサイズが小さくてもよい。

任意に、弾性体は、いくつかの実施形態ではニトリルゴムであり得るゴムを含む。

任意にまたは代替的に、弾性体はポリウレタンを含む。

任意にまたは代替的に、弾性体は繊維強化プラスチックを含む。

本発明の第２の態様によれば、管状部材に取り付けるためのクランプコンポーネントが提供され、クランプコンポーネントは、ハウジングと、ハウジングの内面上のシート内に取り付けられた、本発明の第１の態様によるばねとを含む。

有利には、クランプ体は、複数のクランプコンポーネントを含み、各コンポーネントは、ハウジングと、ハウジング上に取り付けられたばね部材とを有する。

任意に、クランプは、２、３、４または他の数のクランプコンポーネントを有することができる。

本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様による複数のクランプコンポーネントと、コンポーネントを管状部材の周りに固定するための緊張手段とを含むクランプが提供される。

好ましくは、緊張手段は、クランプを包囲するバンドを含む。

次に、本発明の実施形態を、単なる例示として、添付の図面を参照して説明する。

既知の双方向に負荷をかけるばねを組み込んだ浮力モジュールの斜視図である。 ばねが管状部材と接触させられたときの本発明の第１の実施形態のクランプばねの概略図である。 負荷が加えられたときのばねの変形を示す図である。 本発明の更なる実施形態の概略図である。 負荷が加えられたときにばねが変形した、本発明の更なる実施形態の概略図である。 本発明の更に別の実施形態の概略図である。 負荷が加えられたときにばねが変形した、本発明の更に別の実施形態の概略図である。 本発明の更に代替的な実施形態の概略図である。 負荷が加えられたときにばねが変形した、本発明の更に代替的な実施形態の概略図である。 本発明の更に別の代替的な実施形態の概略図である。 負荷が加えられたときにばねが変形した、本発明の更に別の代替的な実施形態の概略図である。 本発明の更に別の代替的な実施形態の概略図である。 図７ａのばねの一部の拡大詳細図である。

次に、図面を参照すると、本発明の第１の実施形態が図２ａに示されている。これは、ライザー、パイプ、アンビリカル等の管状部材の外周の周りに浮力モジュールを取り付けるためのクランプのコンポーネントのセグメントの断面図を示している。

クランプコンポーネント１は、管状部材の外面の周りに取り付けるように適合されたハウジング２を備える。図示されている実施形態では、クランプは、第２の同様の形状のコンポーネントを有しており、それぞれが、コンポーネントの頂面からコンポーネントの底面まで内面に沿って延在する半円形のチャネル３を有する。

２つのクランプコンポーネントが管状部材の周りで合わさると、クランプは、クランプを通してチャネル内に保持される管状部材を包囲するであろう。

ハウジングの半円形チャネル３の表面は、クランプが管状部材の外面の周りに固定されたときに力を吸収するためのばね５用のシート４として機能する。

ばねは、クランプのハウジング上に取り付けられたときに弧状の形状を有する弾性体６を備える。弾性体６は、好ましくは、ゴム、ニトリルゴム、ポリウレタン、繊維強化プラスチック、またはそれらの組み合わせ等の材料で形成する。これにより、クランプコンポーネントが管状部材の外面に押し付けられ、弾性体がクランプハウジングと管状部材の外面との間で押し潰されるときに、弾性体が力を吸収することを可能にする。

弾性体６の内面７は、ハウジングのシート４内に取り付けられるように適合されている。図示の実施形態では、シート４は、半円形チャネルの弧状の表面によって提供される。ばねは、ハウジングの上端と下端との間で等距離の位置に取り付けることができるが、いくつかの実施形態では、ばねは、ハウジングの上面と下面との間に完全に延在していてもよい。あるいは、いくつかの実施形態では、ハウジングの上端と下端との間のばねの位置は、必要に応じて変更され得る。

ばねは、半円形チャネル３の一端に隣接する位置から、半円形チャネルの他端に隣接する位置まで延在している。図２ａに見られるように、ばねは、半円形チャネルの始点に隣接しているがその始点から離間して取り付けられている。従って、ばねは、ハウジング４の半円形チャネル３の凹状の弧状表面の長さよりも僅かに短い長さを有する。

図示の実施形態における弾性体６の外端８（そのうちの１つのみを図示する）は、半円形チャネル３の中心に向けて内方に先細になっており、弾性体６の外面の長さは、弾性体の内面の長さよりも短い。ばねの性能は、ばねの端部のテーパ角を変更することで調整可能である。

図示されている実施形態では、ばねの弾性体６の剛性は、弾性体の一端から他端までの長さに沿って変化する。この実施形態では、弾性体の外面９は、谷部１１によって分離された丸みを帯びた山部１０を有する波状の形状を有する。山部１０における内面７から外面９までの弾性体６の厚さは、ばねの谷部１１における内面７から外面９までの厚さよりも大きい。更に、個々の山部の幅は、ばねの端部における中央の山部から外側の山部に向けて増加する。山部の領域におけるばねの剛性は、谷部の領域におけるばねの剛性よりも大きい故、ばねの剛性は、ばねの中央よりも端部においてより高くなる。

図示の実施形態では、弾性体の外端８に最も近い第１の谷部１１の深さは、弾性体の中心にある谷部１１´の深さよりも浅い。この実施形態における谷部１１の深さは、最も外側の谷部と中央の谷部との間で徐々に増加する。代替的な実施形態では、谷部の深さは、弾性体の長さに沿って等しくてもよい。

図示されるように、波状の外面を有するように弾性体を形成することにより、弾性体６に指部が形成され、これが従来技術のクランプで説明されるような弾性材料の固体ブロックよりも弾性体により大きな柔軟性を提供する。

図２ｂに示すように、クランプコンポーネント１が最初に管状部材の外面の周りに合わさると、ばねの弾性体の外面９上の山部１０は、管状部材の外周に接触する。クランプのコンポーネントが管状部材の外面に押し付けられると、弾性体６は、クランプコンポーネントのハウジング２と管状部材の外面との間で圧縮される。ばねの指部が管状部材の外面の周りで圧縮され引っ張られる。図２に示すように、外面の丸みを帯びた山部１０は、谷部１１に向けて外側に広がり、谷部を実質的に閉鎖する。これにより、クランプばねと管状部材の外面との間のインタフェースの円周方向の長さが、従来技術のばねで現在利用可能な長さよりも長くなり、中心から外端８までばね内の圧力の均一な分散も提供され、これにより、クランプコンポーネントを締め付けるときの管状部材の異常な変形を防ぐ。

従って、図２ａおよび図２ｂに示されているクランプコンポーネントのばね５は、現在公知のばねよりも優れた性能を提供する。記載した実施形態では、クランプコンポーネントは、管状部材の周りの浮力モジュールのためのアンカーポイントを提供するために、管状部材の外面に取り付けられることが意図されている。あるいは、クランプコンポーネントは、浮力モジュール内に一体的に形成されてもよく、クランプコンポーネントのハウジング２は、例えば、双方向に荷重をかけたモジュール内のＣ字形状の浮力シェル部材であるか、あるいは、当業界で公知のように、マルチセグメント浮力モジュールの一部を形成することを意図した弧状シェルセグメントであってもよい。

本発明の上記の実施形態は、既知のばねおよびクランプコンポーネントに対して有意な利点を提供すると考えられるが、既知の設計に対して同様のまたは更に改善された動作特性を提供する代替的な実施形態も想定される。

本発明の更なる実施形態が図３ａおよび図３ｂに示されている。この実施形態では、参照番号は、参照を容易にするために１００だけ増加している。この実施形態では、クランプコンポーネントのハウジング１０２は、前の実施形態で説明した通りである。

この実施形態の外面１０９は、谷部の深さが徐々に増加するのではなく、谷部１１１の深さが、比較的浅い外側谷部から著しく深い中央谷部１１１´まで増加するように修正されている。従って、弾性体の端部１０８に向かう弾性体１０６の厚さは、弾性体の中心の厚さよりも大きく、その結果、弾性体１０６の剛性は、剛性が弾性体の中心よりも弾性体の端部に向けてより大きくなるように、外端１０８間にある弾性体の長さに沿って変化する。

更に、この実施形態では、弾性体１０６の外端１０８は、外端が依然としてクランプコンポーネントの中心に向けて先細になる一方、この実施形態では、弾性体の外端が半円形チャネル１０３の端部を超えてクランプハウジング１０２の外端に平行な平面内に延在するように修正される。

図３ｂに示すように、クランプコンポーネント１０１が管状部材の外面に押し付けられると、ばね１０５の指部が押し合され、弾性体１０６の内面１０７が管状部材の外周の周りに引き寄せられることで、弾性体１０６内の荷重を弾性体の長さに沿って分散させる。

ばねの性能を調整するために、弾性体の端部が先細になる角度を変更することができる。テーパ角を変更することにより、ばねの静止時、即ち、外面１０９が管状部材の外面と接触する前の、肩部１１２の角度位置と、ばねが荷重を受けている時、即ち、ばねがハウジングと管状部材との間で圧縮されている時の、（管状部材の中心に対する）その後の肩部の角度位置とを制御することができる。

本発明の更に別の実施形態が図４ａおよび図４ｂに示されている。この実施形態では、参照番号は、参照を容易にするために、２００だけ増加している。この実施形態では、クランプコンポーネント２０１のハウジング２０２は、前述の実施形態で説明した通りである。

この実施形態では、弾性体の外端２０８は、内面２０７の端部とほぼ直角を成しており、外面２０９の最も外側の山部は、平坦な肩部２１２によって置き換えられている。谷部２１１によって分離された丸みを帯びた頂部２１０が、弾性体２０６の両端の２つの平坦な肩部２１２の間の外面に形成されている。この実施形態では、平坦な肩部２１２の内端と比較的浅い最も外側の山部２１０との間に谷部が形成され、谷部は最も外側の谷部と弾性体の中心との間で深さが増加する。

図４ｂに示されるように、ばねがハウジング２０２と管状部材の外面との間で圧縮されると、弾性体の外面２０９の端部にある平坦な肩部２１２が、管状部材の外面に接触し、弾性体と管状部材の外面との間に摩擦が増加した領域を提供する。その長さに沿った異なる点での弾性体の深さの変化によって引き起こされる弾性体の剛性の変化によって、弾性体の中央から外端２０８に向かう荷重および圧力の分散が、従来技術のばねよりも向上する。

本発明の更なる実施形態が図面の図５ａおよび図５ｂに示されている。この実施形態では、参照番号は、参照を容易にするために３００だけ増加している。この実施形態では、クランプコンポーネント３０１のハウジング３０２は、半円形チャネル３０３の表面の外端が、クランプハウジングの外端に垂直に延在する直線部分３１３で終端するように修正されている。弾性体３０６の内面３０７は、ハウジング３１３の直線部分と弾性体の端部との間に直角の内側肩部が形成されるように、各外端３０８で一致するように修正されている。従って、この実施形態では、弾性体の外端３０８は、ハウジングの外端と同じ平面内に延在し、ハウジングの外端の延長部を形成する。

この実施形態では、ばね３０５は、外面３０９の起伏が、ばねの弾性体３０６内に包み込まれた空洞３１４によって置き換えられているという点で更に修正されている。図示の実施形態では、空洞はほぼ円形であり、上面から下面まで弾性体を貫通している。図示されていないいくつかの実施形態では、空洞は、異なる形状を有するか、または上面から下面まで弾性体を貫通していなくてもよいが、弾性体内に完全に包み込まれていてもよい。空洞の体積は、弾性体の端部内の最も外側の空洞から、弾性体の中心における空洞まで、弾性体の長さに沿って徐々に増加する。

図５ｂに示されるように、クランプコンポーネント３０１がハウジング３０２と管状部材の外面との間で圧縮されると、ばね３０５の弾性体内の空洞３１４により、ばねが制御された方法で変形し、ばねの長さにわたる荷重および圧力の分散が従来技術のばねよりも向上する。この実施形態は、ばね３０５と管状部材の外面との間の接触界面が弾性体の外面３０９全体にわたって延在しているという点で更なる改善を提供する。

ばね内に配置された空洞３１４の直径および間隔は、圧縮時により大きな空洞に一致する高圧縮領域によって、ばねの中心における自然なピーク負荷および圧力が確実に減少するよう、ばねの剛性が適合または調整されるように修正することができる。ばねの端部に向かうにつれて、空洞の直径は徐々に減少するか、またはいくつかの実施形態では、それらは、（大きな直径の空洞を有するばねの領域と比較した場合に、）より小さな直径または空洞が全く存在しない状態に一致する低圧縮領域を作成するために、完全に除去されてもよい。

更なる実施形態が図６ａおよび図６ｂに記載されている。この実施形態では、参照番号は、参照を容易にするために４００だけ増加されている。この実施形態では、クランプコンポーネント４０１のハウジング４０２は、上記の図５ａおよび図５ｂに示される実施形態と同様に修正されている。従って、半円形チャネル４０３の表面の外端は、クランプハウジングの外端に垂直に延在する直線部分４１３で終端する。

この実施形態では、弾性体４０６の内面４０７は、半円形チャネル４０３の弧状部分から直線部分への方向の変化に従うように、各外端４０８で一致するように修正されている。しかしながら、この実施形態では、弾性体４０６の端部は途中で切断されており、シート４０４の直線部分４１３に沿って完全には延在していないが、直線部分４１３がハウジング４０２の外端と交わる点の前で終端している。

この実施形態の弾性体４０６の外端４０８は、外面４０９の端部に平坦な肩部４１２を提供するように更に修正されている。しかしながら、平坦な肩部が外面の第１の谷部に直接的に繋がる前述した実施形態とは違って、この実施形態では、弾性体の外面は、平坦な肩部４１２に沿って延在しているが、その後、弾性体の外端に向けて戻る前に、弾性体の内面４０７に向けてほぼ９０度の角度で下向きになることで、平坦な肩部４１２の下にアンダーカット４１５を形成している。アンダーカットの開口端部からは、外面４０９が、丸みを帯びた溝４１７によって分離された一連の丸みを帯びた突起４１６により波打っている。図示の実施形態では、各突起は、弾性体の内面４０７からの同様の高さを有するが、いくつかの実施形態では、突起の高さは異なり得ることが想定される。各突起の高さは、弾性体の端部４０８の高さよりも低い。従って、この実施形態では、クランプコンポーネントが管状部材の外面と接触すると、弾性体の端部の平坦な肩部４１２は、最初に管状部材の外面と接触する。

クランプコンポーネント４０１が管状部材の外面に押し付けられると、弾性体の端部の平坦な肩部が、弾性体の端部と管状部材の外面との間で圧縮され、管状部材の周りで弾性体の中心に向けて広がる。ばねを更に圧縮すると、丸みを帯びた突起４１６が管状部材の外面と接触し、突起が溝４１７内で変形するように突起が押し出される。この実施形態は、クランプコンポーネント４０１が取り付けられた管状部材の周囲の荷重および圧力を、コンポーネントの中心から外端に向けて分散させ、従って、力がばねの中心に向けて集中し得るばねの荷重および圧力の下で管状部材が崩壊または座屈するリスクを軽減する、著しく改善されたばねを提供する。

更なる実施形態が図７ａおよび図７ｂに記載されている。この実施形態では、参照番号は、参照を容易にするために５００だけ増加している。この実施形態では、クランプコンポーネント５０１のハウジング５０２は、上記の図６ａおよび図６ｂに示される実施形態と同様に修正されている。従って、半円形チャネル５０３の表面の外端は、クランプハウジングの外端に垂直に延在する直線部分５１３で終端する。

この実施形態の弾性体５０６の外端５０８は、外面５０９の端部に平坦な肩部５１２を、平坦な肩部５１２の下にアンダーカット５１５を提供するよう、同様に修正されている。

この実施形態では、外面５０９は、丸みを帯びた深い溝５１７によって分離された一連の円錐台状突起５１６で形成されている。突起の高さは、弾性体の長さに沿って変化する。図示されている実施形態では、弾性体の中心における突起の高さは、弾性体の端部での突起の高さよりも低い。他の実施形態では、全ての突起が弾性体の内面５０７から同じ高さを有することができる。

各突起の高さは、弾性体の端部５０８の高さよりも低い。従って、この実施形態では、クランプコンポーネントが管状部材の外面と接触すると、弾性体の端部の平坦な肩部５１２は、最初に管状部材の外面と接触する。

クランプコンポーネント５０１が管状部材の外面に押し付けられると、弾性体の端部の平坦な肩部が、弾性体の端部と管状部材の外面との間で圧縮され、管状部材の周りで弾性体の中心に向けて広がる。ばねを更に圧縮すると、円錐台状突起５１６が管状部材の外面と接触し、突起が溝５１７内に変形するように突起を押し出す。

図６ａおよび図６ｂに示される実施形態と同様に、この実施形態は、クランプコンポーネント５０１が取り付けられた管状部材の周囲の荷重および圧力を、コンポーネントの中心から外端に向けて分散させ、従って、力がばねの中心に向けて集中し得るばねの荷重および圧力の下で管状部材が崩壊または座屈するリスクを軽減する、著しく改善されたばねを提供する。

ばねの剛性に影響を与える特徴が、例えば、図５ａおよび図５ｂの空洞をばねに組み込むことによって、図２ａおよび図２ｂに示される実施形態を修正することによって、または、任意の実施例のばねの端部を任意の他の実施例に記載の端部によって修正することによって組み合わされる、上記の実施形態の変形も想定される。

上記のように、各実施形態では、クランプコンポーネントは、ハウジングと、ハウジングのシート内に取り付けられたばね部材とを有するように記載されている。もちろん、説明された実施形態はいずれも、浮力モジュールが取り付けられているクランプに組み込まれるか、あるいは、クランプコンポーネントのハウジングが浮力モジュール自体の適切に成形された部分によって置き換えられ得るように、浮力モジュール内に一体的に形成され得ることが、当業者には明白であろう。

上記の実施形態のいずれかに関連して説明されたばねは、従来技術の装置に関連して説明した元のばねを本発明による修正されたばねと交換することによって、現在の浮力モジュールに後付けすることができる。これは、浮力モジュールの既存のストックに本発明の利点を提供する費用効果の高い方法を提供する。

上記の実施形態はそれぞれ、固定ネジまたはワッシャを介してクランプコンポーネントに機械的に固定することができる。開口部および／またはキャビティが、弾性体の端部を通って、および／または弾性体の長さに沿って提供され得る。あるいは、ばねは、例えば、接着剤を使用して、クランプコンポーネントに直接的に接着することができる。この場合、開口部および／またはキャビティは必要ないであろう。

上記の実施形態は、管状部材の外径を変更することにより、ばねの必要とされる円周長に基づいて突起の数を増加または減少することによって修正することができる。更に、ばねの全体的な厚さ、幅および長さは、修正可能である。

当業者は、本発明が、マルチボディクランプのセグメントと、ライザー、アンビリカル、パイプ等の管状部材との間の接触圧力の分布に関して改善された解決策を提供することを理解されよう。これは、圧力が集中して管状部材の押し潰しに繋がる可能性がある圧力の不均一な分布による管状部材の崩壊を軽減する。

本発明は、接触圧力が管状部材の外面の周りにより均一に分散される費用効果の高い解決策を提供する。

ピーク圧力を低減することにより、サイズ、即ち、オフショアクランプ装置の重量および揚圧力を、従来の値を超えて増加させることができる。

Claims (21)

1. 管状部材への取り付けに適したクランプ用のばねであって、第１および第２の端部と、クランプ部材内に着座するように適合された内面と、前記管状部材の外面に接触するように適合された外面とを有する弾性体を含むばねであり、前記ばねの弾性体の内面および外面が、前記第１の端部と第２の端部との間に延在しており、前記ばねの弾性体の剛性が、前記第１の端部と第２の端部との間で前記弾性体の長さにわたって変化する、ばね。
2. 前記ばねの弾性体が弧状である、請求項１に記載のばね。
3. 前記剛性が、前記弾性体の中心よりも、前記弾性体の第１および第２の端部に向けてより高くなっている、請求項１または２に記載のばね。
4. 前記弾性体の剛性が、前記第１および第２の端部から前記弾性体の中心に向けて徐々に変化する、請求項３に記載のばね。
5. 前記弾性体の外面の形状が波状である、請求項１～４のいずれか一項に記載のばね。
6. 前記弾性体の外面が前記ばねの外面に沿って複数の山部および谷部を含む、請求項５に記載のばね。
7. 前記ばねの外面上の山部がそれぞれ、隣接する前記谷部に対して同じ高さを有する、請求項６に記載のばね。
8. 前記隣接する谷部に対する前記ばねの外面上の山部の高さが、前記ばねの長さに沿って変化する、請求項６に記載のばね。
9. 前記隣接する谷部に対する前記ばねの中心に最も近いばねの外面上の山部の高さが、前記隣接する谷部に対する前記ばねの第１および第２の端部により近い頂部の高さよりも高い、請求項８に記載のばね。
10. 前記弾性体に空洞が形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のばね。
11. 前記空洞が、前記第１の端部と第２の端部との間の前記ばねの長さにわたって異なる体積および／または形状を有する、請求項１０に記載のばね。
12. 前記ばねの第１および第２の端部に隣接する空洞が、前記ばねの中心により近い空洞よりも体積および／またはサイズが小さい、請求項１１に記載のばね。
13. 前記弾性体がゴムを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載のばね。
14. 前記弾性体がニトリルゴムを含む、請求項１３に記載のばね。
15. 前記弾性体がポリウレタンを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載のばね。
16. 前記弾性体が繊維強化プラスチックを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載のばね。
17. 管状部材に取り付けるためのクランプコンポーネントであって、ハウジングと、前記ハウジングの内面上のシート内に取り付けられた、請求項１～１６に記載のばねとを備える、クランプコンポーネント。
18. クランプ体が複数のクランプコンポーネントを含み、各前記クランプコンポーネントが、ハウジングと、ハウジング上に取り付けられたばね部材を有する、請求項１７に記載のクランプ。
19. 前記クランプが２、３または４つのクランプコンポーネントを有する、請求項１７または１８のいずれか一項に記載のクランプ。
20. 請求項１７～１９のいずれか一項に記載の複数のクランプコンポーネントと、前記クランプコンポーネントを管状部材の周りに固定するための緊張手段とを含む、クランプ。
21. 前記緊張手段は、前記クランプを包囲するバンドを含む、請求項２０に記載のクランプ。

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