JP3886537B2 - 海で船に荷積みをするシステム - Google Patents

Description

本発明は、特に油およびガス採取に関連する作業のために、海で船に荷積みしまたは荷降ろしするシステム（装置）に関し、船には船首に停泊手段が設けられている。海底にアンカー（係累）手段が配置され、係留手段を船上の停泊手段に連結するようになっている少なくとも１つの係留ラインがある。
沖での油およびガス採取では、ある状態の下では困難なことにもなる極めて重要な作業に関する問題があり、通常、海底の係累手段に連結したパイプラインと停泊した船の間の流体の輸送が含まれる。風、波、海流が影響を持つような色々な困難な状況では、そのような停泊中やこれらの作業中、大きな応力や力が生じることがある。第１には、そのような応力は作業の中断を生じさせ、最悪の場合には、難破状態となり、例えば、油放出を制御できなくなる。本発明は、主に、荷積み作業に向けられたものであるが、当業者によって容易に認識されるように、荷降ろし作業にも利用されてもよい。
停泊、荷積み、荷降ろしのシステムが対応する目的に対して知られているという背景の下で、本発明は請求の範囲に明らかに記載されている新規な特有の特徴を含むものである。
本発明によって得られる利点として、前述の公知の方法およびシステムと比べると、困難な状態の下で、前述の大変な作業を大部分の場合高い安全性と信頼性を持って実行できることを特に強調したい。この点に関して、特に、本発明のシステムは停泊および流体輸送の際ある種の弾力性、即ち可撓性を与え、この弾力性は実行しようとする作業中生じる応力および力によるシステム全体に作用する。
以下の記載において、本発明を添付図面を参照して一層明瞭に説明する。
図１は、本発明のシステムの第１実施例を概略的に示す。
図２は、本発明のシステムに含まれるスイベル（旋回）手段に関連したアンカー（係累具）を示す詳細な立面図である。
図３は、図２と同様な正面図である。
図４は、図１の実施例の変形例を示す。
図５は、２つの船が協力した状態の図１の実施例に主に基づく配置図である。
図６は、スイベル手段に関連した係累手段の第２実施例の単純化した立面図である。
図７は、本発明の係累手段の第３の好ましい実施例を示す立面図である。
図８は、図７の実施例の平面図である。
図９は、主要部品を取り出すために図７の係累手段を２つの部品に分けた場合を示す。
図面において、海底は１で示され、海面は２で示されている。図１、図４、図５において、本発明のシステム全体のほぼ対応する部品または同様な部品および関連する作業に伴った停泊状況に含まれる全体の配置が示されている。最初に、船１０、通常タンカー（図５では、４０）、海底１における係累具３、浮標本体（ラインブイとも呼ばれる）を中間部分に備えた、２つの部品６および８を持った係累ラインがある。通常の場合、船１０は停泊手段を船首に備えている（なお、ここでは、さらに詳細な説明は行わない）。
今まで記載してきた本発明のシステムは、船１０の所望の停泊具に対しては十分であり、この点に関して、前述の導入部に既に記載した利点を含んでいる。停泊システムの重要な特徴はラインブイ（浮標）、このラインブイは好ましくは係累ライン６，８の全体の中間部分に配置されており、即ち、連結されている。ブイ７は全体のラインの長さの厳密に中間である必要はなく、所望の効果を得るために、ブイは、係累手段３における係累ライン６の下端からおよび停泊手段１１における係累ライン８の上端から良い距離に配置されていることが好ましい。
ブイ７の寸法は、最も多い応力状態の下で、ライン部品６および８の隣接部分の間にかなりの角度差があるように選ばれる。かくして、ライン部品６は、ブイ７からライン部品８が伸びる角度より、垂直に対して小さい角度で、係累具３から上方に延びている。船１０が風、波、海流によって強く影響を受けると、係累ライン６、８全体は図１に示すよりもピンと張られる。この結果、ブイ７は水の中に深く引き込まれ、ライン部品６および８の間の角度は多少１８０°近くに達することもある。対向する端部に最少の停泊力しか働かないときは、もしライン部品６の長さが水の深さよりも長いならば、ブイ７は海面２で浮遊してもよい。
後者の場合は、タンカーのターミナルにおけるように、作業が海岸の近くや湖の中で行われる場合に、生じる。例えば海の沖合のような荒い海での作業や据えつけに関しては、ブイ７は概して海面の下に十分沈めて配置される。ブイは、水中深く配置されているときには、海面において生じる風や波からの影響をそれほど受けないので、このこと自体はブイおよびシステム全体に対して極めて好ましい状況である。ほぼ全ての状態の下でこのことは係累ライン部品６を係累具３からピンと張って維持することがブイ７の重要な効果であり、その結果、係累ラインの部分は海底には横たわらない。
このブイ装置は１つ以上のブイから成ってもよいが、係累ライン全体の中間で比較的制限した偏向部分が設けられるように配置される。そのようなブイやブイ装置の主な目的は係累ライン内に比較的に集中した浮力を与えることである。その結果、動的負荷を減少させる、停泊システムの柔らかい、即ち、可撓性のある動作が得られる。
このような停泊システムは同時に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＮＯ９６／００２０３（当所番号：ＩＮ６１６５Ｌ）の課題でもある。
前述の純然たる停泊機能に加えて、本発明は係累手段３と船１０との間に流体輸送を含む。図１には、船１０の船首まで伸びる比較的可撓性のホース９が示されており、船首には、係累手段１１に組み合わされる適切な連結手段が設けられている。このような連結手段は公知のものであってもよい。ホース９の下部には、ブイ要素９Ａが示されており、ブイ要素９Ａは、この場合には、３つが設けられているが、ホース９の所望の形状によって数と寸法はもちろん変更できる。ブイ要素９Ａの主な目的は、ホース９の下部部分が一般に常に海底１から立ち上がっていることを確保するものである。ホース９が、図１に示すように、係累ライン６、８の十分下方にあることは大きな利点である。したがって、システムの２つの主要部分の間の接触が避けられ、この結果、特に、ホース９は係累ライン６、８の部分によって傷付けられることはない。
図２および図３は、関連した設備、特に係累具３におけるスイベル装置５を備えた係累具３の可能な好ましい設計を詳細に示すものである。本発明によると、これは、好ましくは、それ自体公知の設計でもよい吸引係累具の形態を取り、強い係累効果を得るために実際の海底１の下方の柔らかな物質に進入するようになっている。図２および図３に示す実施例では、吸引係累具２は下方に開いた円筒形状を持つ。
係累具３の頂部の中央には、実際のスイベル装置５を支持する固定支持部材１３が示されている。スイベル装置５はパイプベンド（湾曲したパイプ）を備えた上部連結部材１９を有し、パイプベンドには、例えば、フランジ連結によって、ホース９の下部端部が連結されている。下部スイベル部品１８は、図３に詳細に示すように、２つのライン部品６Ａおよび６Ｂの取り付けに役立つ。ライン部品、即ち、部分６Ａおよび６Ｂは６Ｃ（図１）に頂部を持ついわゆるクローフートの下端を構成し、全体としてクローフートは、好ましくは、２等辺三角形の形状を有し、２等辺三角形の底部線はアーム構造体１５Ａ、１５Ｂによって形成されている。これは下部のスイベル部材１８から各側に片持ち支持されており、係累およびスイベル手段の中心軸線を中心にスイベル部品とともに回転されるようになっている。アーム１５Ａおよび１５Ｂは共通の水平軸線１５Ｃを持ち、ライン部分６Ａおよび６Ｂは、それぞれ、軸線１５Ｃを中心に枢動するようにアーム１５Ａおよび１５Ｂの外端部に連結されている。アーム１５Ａおよび１５Ｂの重要な目的は、係累ライン６、８を通して船１０から停泊力の方向によって、中央の垂直な軸線を中心にスイベル（旋回）運動のための十分なトルクを与えることである。スイベル部材１８および１９は回転に関しては一体になっている。
前述の配置において、垂直軸線を中心とする回転に加えて、水平軸線、即ち、軸線１５Ｃを中心とする枢動または関節運動ができることである。多少可撓性のクローフートの代わりに、強固なヨーク状の設計が係累手段が組み込まれてよい。クローフートの場合および強固なヨークの場合の両方に、従来の取り付け手段または方法が係累ラインの下端に用いられる。比較的容易に緩めることができ、かつ例えば、ＲＯＶによって操作される、かなり永久的な取り付けまたは連結の問題がある。そのような着脱可能な固定は“チェーンストッパ”タイプの装置にあり、チェーンストッパはセルフロッキング（自己固着作用）し、さらに、公知の操作や動作を可能にする。
特に、図２から明らかなように、ホース９は水平に対して係累ライン部分６Ａより小さい角度でスイベル手段５から外方上方の方向を有する。図３に示すようにホース９はライン部分６Ａおよび６Ｂの間で中央に延びているとき、ホース９が係累ラインのいずれかの部分と接触することによる損傷の危険性が最少である。
特に、生ずることがある大きな力と構造体内の応力の観点から、海底１に完全に設置されたとき、アーム１５Ａおよび１５Ｂの端部における係累ライン用の取り付け手段がホース９用の連結部材１９より低いレベルに配置されることは有利である。この構造体の他の重要な特徴は、係累手段の最も重大な部品が補修、修理、交換のために海面にまで取り出すことができることである。図２の２０において、いかに実際の吸引係累部具３が残り部品、即ち、支持部材およびスイベル手段から分離されるかを示す分離面が示されており、例えば、着脱可能なボルト連結によって支持部材が吸引係累具３の頂部に取り付けできる。これらの取り出し可能な部品が上昇される前に、パイプライン１４の連結が緩められ、または可能ならば栓がなされる。
可能であるとしても、好ましい代案ではないが、９Ｘで示すように、ホースの方向はスイベル手段５から直接中央上方に延びると、そのようなホースが、水中の高いレベルでは、係累ライン６、８と交叉しなければならないことを意味する。これは通常望ましくない解決案である。最後に、図２は、パイプライン１４が例えば炭化水素のような発生した流体を係累設備３、即ちスイベル手段５のための静止支持部材１３に供給するように連結されていることを示している。
図４は、図１の配列の変形を示し、ここでは、図４において、輸送ホース２８、２９にはそれ自体のブイ要素が設けられていないが、ラインブイ７から懸垂されている。ホース部品２８、２９がそれぞれ係累ライン６、８の対応する部品より長く、ホースは通常係累ラインの下方で適切な距離だけ海中で延びている。この実施例では、ブイ７は明らかに図１の実施例のものより幾分浮力があるような大きさである。図１と比べると、図４のシステムは、船１０が変化する天候状態中係累点のまわりを移動するとき、十分制御できる一体的な単一のシステムとして動作すると考えられる。このことは、任意の水深で海流が変化する点を考慮すると、利点がある。
前述のようにホース２８、２９がブイ７に懸垂されると、それほど小さくない曲率半径でホースの懸垂部分をガイドするために支持曲管を与えることが有利であり、その結果この部分のホースは不当な曲げやねじれ応力を受けない。この点に関する他の可能性は、ブイからの懸垂が多少の弾力性の要素を通して生ずるので、ホース２８、２９はブイ７からは比較的柔らかい、即ち減衰した運動を受けるだけである。
図５の配置は、ある程度、図１の実施例と同様な原理の本発明のシステムに基づくものであるが、図５においては、下部部分にあるブイ要素３９Ａを持ったホース３９はホースの上端で船４０の中間で設備４１に連結されている。設備４１は、例えば、いわゆるマニホルドのような従来のタイプである連結装置である。
図５に示される配置で特徴あるものは、大きな容量を持つことができるタンカー４０であり、例えば、タンカーまたはバージ（はしけ）５０と共働するようになっており、それによって、流体が船４０の船尾からホース連結体４９を通して船５０の船首に輸送でき、それと同時に停泊具４４が両方の船の間に延びている。船の上の、それぞれ４５および５５に示す設備ユニットは、それぞれ、ホース連結体４９および停泊具４４に対して公知の従来の設計のものであってもよい。
図６に簡略化して示す係累手段の実施例では、図２および図３と同様な吸引係累具６３があるが、実際の係累部品を、例えば、重力式や杭打ち式のような他のタイプの係累原理に基づくようにできる。実際の係累部品６３の頂部には、スイベル手段６０を支持するためのフレームまたはプレート６４が示されている。これは、好ましくは、吸引係累具６３の中心線である回転軸線６０Ｘを有する。この場合の実際の流体スイベル６５はプレート６４の直ぐ上に配置され、水中の設備（図示せず）から海底１で延びるパイプライン用の連結体６２Ａを通して流体連通を与える。プレート６４および流体スイベル６５を通して流体連通が力支持係累部材６１を通して導かれており、係累部材６１はスイベル手段６０の上部を構成している。かくして、６２Ｂにおいて、図１における、例えば、ホース９のような、海面にまで延びるようになっている可撓性ホース用の連結フランジ等が示されている。
係累部材６１からの突起部６１Ａには係累ライン６６またはヨーク等のための１つ以上の取り付け要素６６Ａが設けられており、取り付け要素６６Ａには係累ラインが取り付けられている。係累ラインの最下部の延長部としてのヨークまたはクローフートの場合、ヨークまたはクローフートから成る両方の脚部における力を等しくするために取り付け要素６６Ａに関連した装置が設けられている。
さらに、起こりうる大きな力を考慮すると、突起部６１Ａに角度的に対応して部材６１の下部部分には１つ以上の支持ローラ６７が設けられている。これらの支持ローラはプレート６４の上側で転がるようになっている。角度輪郭を持つガイドリング６８が支持ローラ６７を保護しガイドするために軸線方向の上方で半径方向外方に取り付けられている。そのような支持ローラを設けることで、係累部材６１と実際の流体スイベル６５の中央軸支の部分は生じる大きな係累力の影響を受けない。その理由は、回転軸線６０Ｘから支持ローラの半径方向の距離がかなり有効であるからである。最も多くの停泊状況では係累ライン６６内の停泊力は、支持ローラ６７をガイドリング６８に向けて上方に押す方向を持つ。したがって、ガイドリングは停泊力に対応する大きさを持つ必要がある。
図７および図８は本発明の係累手段の好ましい実施例を示す。図６の実施例のように、図７には、吸引係累具の形態の係累部材７３が示されており、その頂部には、強力なフレームまたはプレート７４が設けられている。この上方には、ベース部品７７が示されており、ベース部品７７は、プレート状に形成され、支持部材または構造体７８を支持する。構造体７８の上には実際のスイベル装置７０が取り付けられている。さらに、ベース部品７７は海底１における設備（図示せず）からのパイプライン９９の連結のために少なくとも１つのコネクタ７９を支持する。特に、図９に最も良く示すように、１つ以上のガイドポスト７５が、海面上の船によって、ベース部品７７によって支持された構造体および部品の取り外しと取り付け中に、ベース部品７７上の要素と共働するためにプレート７４上に設けられている。
スイベル装置７０内の中央部品はスイベルハウジング７０Ａであり、スイベルハウジング内に回転可能な流体連結が公知のように配置されている。かくして、流体連通が、炭化水素の荷積みまたは荷降ろしのために、静止したパイプラインと海面上の船に連結されるようになっている可撓性ホース７６との間に達成される。スイベル装置７０の頂部には、ホース７６のための連結部材８８が示されている。下方には、スイベル装置の両側に取り付け要素８１Ａおよび８１Ｂが示されており、２つの脚部８０Ａと８０Ｂの枢動可能な取り付けがヨーク８０に組み込まれている。図８に示すように、ヨークは係累ライン（図示せず）の下端と共働する手段を持った共通頂部８０Ｃを有する。
係累ラインによって、前述の海上の船が図７および図８に示すように、係累装置で停泊される。流体輸送用のホース連結では、風、波、海流の影響下での船の天候による移動は図示の垂直軸線を中心とするスイベル装置の角度移動、即ち回転を含む。それによって、ホース７６は、好ましくは常に水中を通して海面に至るまで、係累ラインより下で、係累ラインとほぼ同一垂直面内にある。スイベル装置７０に隣接して、コネクタ８８を持ったホース７６がヨーク８０の下方で中央に配置されている。その結果、ヨークはスイベル装置７０の頂部におけるホース、即ち連結体に接触しない。
下部領域、即ち、取り付け要素８１Ａ、８１Ｂより低いレベルの領域には、スイベルハウジング７０Ａを含む全構造体の強固な軸支（ジャーナル）が設けられており、この軸支装置は連結された流体ホース７６および係累ラインに起因する力と曲げ運動を受けるようになっている。
図７に示すように、ヨーク８０は取り付け要素８１Ａおよび８１Ｂの間の水平軸線８１Ｃ（図８）を中心に上下に揺動することができ、取り付け要素８１Ａおよび８１Ｂは軸線８１Ｃと一致する水平軸スタッドから成る。図７の１００において、ヨーク８０が動くことができる角度的範囲が示されており、１つの角度位置８０’は垂直上方に向くものである。ヨーク８０のこの位置は、図９を参照して後述するように、係累装置の重要な部品を取り出しまた下げるとき、有利である。
本明細書で述べるシステムは、例えば、１５０−３００メートルの水中での操作を意図したものである。例えば、２００メートルの深さでは、全体の係累ラインの２つの部品６および８は、好ましい実施例では、それぞれ、代表的には１６０メートルと２００メートルである。
その他、種々の変形や変更が本発明の範囲内で考え出されることは明らかである。かくして、係累具３が固定されたものであると述べるときには、このことは、吸引係累具または重力係累具が設置されるとき永久に海底１に残ることを意味しない。公知のように、海底にしっかりと固定された設備でさえも適切な手段および設備によって取り外すことができる。この明細書でいう永久係累装置は、船によって運ばれるものよりも永久性がある係累具であるということを意味するだけであり、通常の係累キャプスタンによって船から投げ入れられるかまたは船から引き上げられてもよい。
前述のシステム内の係累装置の設置方法は、係累具が船のほぼ標準の係累具キャプスタンまたはウインチに属する係累チェーンまたはワイヤーの端部に懸垂され、海底における所定の点に係累具を下げるのに用いられる利点がある。
前述の係累装置の主要な部品の分離を図示するために、図７および図８による好ましい実施例を図９に示している。図９には、頂部プレート７４を持った吸引係累具７３、支持部材７８を持ったベース部品７７が示されており、実際のスイベル装置７０が概略的に示されている。さらに、コネクタ７９は、関連するコネクタ部品９９Ａを持ったパイプライン９９と分離した状態で示されている。全ての部品を支持するベース部品７７を海面にまでガイドするために、または、逆に、修理等の際に構造体のこれらの部品を下げるために、さらに、頂部プレート７４を持った係累部材７３に新たな設備を設けるために、ガイドポスト７５からガイドライン９５が海面の船にまで延びている。これに関連した操作は多少従来通りであるが、特徴ある方法は前述した通りであり、即ち、係累チェーンまたはワイヤーばかりでなく船の標準の係累具キャプスタンを用いることによる。
前述のように係累装置を下げるのと同時に、ホース（またはライザ）９は補助船から引き出すこともできる。
図１に、図２および図３を参照して説明したクローフートの頂部６Ｃが示されているが、頂部６Ｃの位置はかなり変更でき、頂部はブイ７に隣接してまたはブイの上であってもよい。図２において、スイベル手段５からホースがほぼ垂直方向に向いている場合（９Ｘで示す）、水中の高い部分で、クローフート内で２つの部分６Ａおよび６Ｂの間の係累ライン６をホースと交叉させることが便利である。頂部６Ｃが対応して配置されると、この交叉をブイ７に隣接して生じさせることもでき、それによって、そのような場合のホースはこの位置においてブイから懸垂される。

Claims (8)

1. 海における油およびガスの採取に関連して、船の停泊、荷積み、荷降ろし用に海底に設置される係累具において、
   船からの少なくとも１つの係累ライン（６Ａ、６Ｂ）のための取り付け部材（１５Ａ、１５Ｂ）を備え、回転軸線は海底（１）においてほぼ垂直であるようになっており、海底（１）とほぼ水平な面上で回転するようになっているスイベル装置（５）を有し、
   前記スイベル装置（５）は流体ホース（９）用のスイベル部材（１９）と海底にある設備に連通するようになった流体通路を有し、
   前記取り付け部材（１５Ａ、１５Ｂ）は係累ライン（６Ａ、６Ｂ）が取り付けられる外側端部を持つ２つの片持ちアーム（１５Ａ、１５Ｂ）よりなり、
   一方における下方の係累部品（３）および他方におけるほぼ全ての他の部品は前記スイベル装置（５、１８、１９）を含み着脱可能な結合要素によって分離可能にあるため、他の部品は保守、修理、交換のために海面まで取り出し可能であることを特徴とする係累具。
2. 請求項１記載の係累具において、前記取り付け部材（１５Ａ、１５Ｂ）は、海底の動作位置において、前記スイベル部材（１９）より下のレベルに配置されるようになっていることを特徴とする係累具。
3. 請求項１記載の係累具において、前記取り付け部材（１５Ａ、１５Ｂ）を支持する半径方向突起部（６１Ａ）を有する力伝達主部材（６１）と、前記主部材（６１）に連結され、前記突起部（６１Ａ）のほぼ下方に配置され、かつ下方の係累部材（６３）の頂部（６４）においてガイド（６８）内を転動するようになっている少なくとも１つの支持ローラ（６７）とを有することを特徴とする係累具。
4. 請求項１記載の係累具において、
   実際の係累部材（７３）の頂部（７４）に載っており、かつ頂部（７４）から分離できるプレート、即ちフレーム状のベース部材（７７）を有し、
   前記ベース部材（７７）には前記スイベル装置（７０）用の支持部材（７８）が設けられており、
   前記ベース部材（７７）は海底にある設備からパイプライン（９９）用のコネクタ（７９）を支持している、
   ことを特徴とする係累具。
5. 請求項４記載の係累具において、前記コネクタ（７９）は前記パイプライン（９９）との結合および分離を可能にするようになっていることを特徴とする係累具。
6. 請求項４記載の係累具において、
   前記係累部材（７３）に対して回転可能であり、かつ前記連結部材（８８）を支持している外部スイベルハウジング（７０Ａ）と、
   連結した流体ホース（７６）および係累ラインに起因する曲げ力を前記支持部材（７８）およびベース部材（７７）を通して前記係累部材（７３）に伝達するようになっている前記スイベルハウジング（７０Ａ）用のジャーナル装置と、
   を有することを特徴とする係累具。
7. 請求項１記載の係累具において、
   ２つの脚部（８０Ａ、８０Ｂ）を有し、外端部は前記取り付け部材（８１Ａ、８１Ｂ）に枢着されているヨーク（８０）が設けられており、前記脚部（８０Ａ、８０Ｂ）の対向する端部が係累ラインに連結（８０Ｃ）されていることを特徴とする係累具。
8. 請求項１記載の係累具において、前記係累具は、吸引係累具、重力係累具または打ち込み係累具であることを特徴とする係累具。

Images