JP5951470B2 - Monitoring system for columnar structures and riser tubes - Google Patents
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Description
本発明は、柱状構造体及びライザー管のモニタリングシステムに関するものである。 The present invention relates to a monitoring system for columnar structures and riser tubes.
洋上のプラットフォーム(石油開発用、科学調査用等)や船舶の下方に長いパイプ等のライザー(以下、「ライザー管」ともいう。)を吊り下げて海底作業を行うための掘削用ライザーや、洋上プラットフォームへ海底油田から採取した原油を持ち上げるために用いられる生産用ライザーが知られている。このような海底での作業をするためのライザーは非常に細長い構造をしており、ライザーの全長は数千mに及ぶことがある。 Offshore platforms (for oil development, scientific research, etc.), risers for excavation for suspending long pipe risers (hereinafter also referred to as “riser pipes”) below the ship, Production risers are known that are used to lift crude oil from offshore oil fields to the platform. A riser for working on such a seabed has a very long structure, and the total length of the riser can reach several thousand meters.
また、近年では強い潮流が存在する海域でのライザーの運用が増加しつつある。そのため、潮流に起因してライザーから発生する渦による励振力の振動周期とライザーの固有振動数とが一致する場合には、ライザーは渦励振(VIV:Vortex Induced Vibration)することになる。渦励振により励起される振動数1〜数Hz程度の振動に対してライザーが共振した場合には疲労破壊が発生する虞があるため、ライザー全体に亙って応力や変位等を計測してライザーの疲労状態を把握する必要がある。 In recent years, riser operations have been increasing in areas where strong currents exist. Therefore, when the vibration period of the excitation force due to the vortex generated from the riser due to the tidal current matches the natural frequency of the riser, the riser will be vortex-induced (VIV) vortex induced vibration (VIV). When the riser resonates with vibrations of about 1 to several Hz excited by vortex excitation, there is a risk of fatigue failure. Therefore, the riser is measured by measuring stress and displacement over the entire riser. It is necessary to grasp the fatigue state.
ライザーの応力や変位を計測する方法としては、例えば、ライザー管の表面に加速度計や光ファイバー等のセンサを取り付けて海水の流れに対するライザーの応答を計測する方法が提案されている。 As a method for measuring the stress and displacement of the riser, for example, a method of measuring a response of the riser to the flow of seawater by attaching a sensor such as an accelerometer or an optical fiber to the surface of the riser pipe has been proposed.
例えば、ライザー管の表面に予め光ファイバーを接着して敷設しておき、光ファイバーの入射光に対する反射光を受信して、ライザー管に加わる応力を計算するライザー管の応答分布計測システムが開示されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, a response distribution measurement system for a riser pipe is disclosed in which an optical fiber is bonded and laid on the surface of the riser pipe in advance, the reflected light with respect to the incident light of the optical fiber is received, and the stress applied to the riser pipe is calculated. (For example, refer to Patent Document 1).
また、ライザーを潮流のある海域で使用する場合、ライザーに作用する流体抵抗を低減することや、ライザーから発生する渦による渦励振を防止することのために、流線型、楕円形または長円形等の断面形状を有するカバー(フェアリング)を設置することが提案されている。 Also, when using the riser in tidal currents, streamlined, elliptical, oval, etc. to reduce fluid resistance acting on the riser and to prevent vortex excitation caused by the vortex generated from the riser It has been proposed to install a cover (fairing) having a cross-sectional shape.
例えば、フェアリングがライザー管の周囲を回転して潮流の方向に対し、抵抗のもっとも小さくなる方向にその向きが変化でき、水深方向に全て同じ形状・サイズのものを等間隔(同じ設置間隔)で設置することが開示されている(例えば、特許文献2参照)。 For example, when the fairing rotates around the riser pipe, the direction of the tidal current can change in the direction of the smallest resistance, and all the same shape and size are equally spaced in the water depth direction (same installation interval) (See, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に記載のライザー管の応答分布計測システムでは、ライザー管の製作過程においてライザー管の表面に予め光ファイバーを接着して敷設する必要があり、既設の鋼管のライザー管には適用することができない。さらに、洋上プラットフォームや船舶等の上で光ファイバーを接続するため光ファイバーの繋ぎ目で光が減衰して信号が低下することがある。 However, in the riser pipe response distribution measurement system described in Patent Document 1, it is necessary to lay an optical fiber on the surface of the riser pipe in advance in the process of producing the riser pipe, and this is applied to an existing steel pipe riser pipe. I can't. Furthermore, since the optical fiber is connected on an offshore platform, a ship, etc., the light may be attenuated at the joint of the optical fiber and the signal may be lowered.
また、ライザー管の構造は非常に細長いため海水の流れに対するライザー管各部分の応答のモードは、十数次から百次オーダーの高次の振動モードになる。従って、ライザー管の表面に加速度計を取り付けてライザー管の応答を計測する方法では、多数の計測点が必要となるが計測用ケーブルの取り回し等の困難さのために数点の計測点しか設けることができない。そのため、ライザー全体に亙って応力や変位等を正確に計測することは難しい。 In addition, since the structure of the riser pipe is very long, the mode of response of each part of the riser pipe to the seawater flow becomes a high-order vibration mode of the tenth order to the hundredth order. Therefore, in the method of measuring the response of the riser tube by attaching an accelerometer to the surface of the riser tube, a large number of measurement points are required, but only a few measurement points are provided due to difficulty in handling the measurement cable. I can't. Therefore, it is difficult to accurately measure stress, displacement, etc. over the entire riser.
そこで、ライザー全体に亙って任意の部分での応力や変位等を計測できることが望まれている。 Therefore, it is desired to be able to measure stress, displacement, etc. at an arbitrary portion over the entire riser.
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、ライザー全体に亙って任意の部分での応力や変位等を計測することができる柱状構造体及びライザー管のモニタリングシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a columnar structure and a riser pipe monitoring system capable of measuring stress, displacement, and the like at an arbitrary portion over the entire riser. With the goal.
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、海面側から海底側に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してなるライザー管と、前記ライザー管に沿って昇降自在な昇降装置とを備え、前記昇降装置は、前記ライザー管の周囲を囲むように配置される昇降部と、前記昇降部に設けられ、前記ライザー管を一時的に把持する把持手段と、前記昇降部を前記ライザー管の全長に亙って昇降自在に移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする柱状構造体である。 The first invention of the present invention for solving the above-described problems is a riser pipe formed by continuously extending a plurality of pipes in the vertical direction from the sea surface side to the sea floor side, and along the riser pipe. An elevating device that can be moved up and down, and the elevating device is arranged so as to surround the riser tube, and a gripping means that is provided in the elevating unit and temporarily holds the riser tube, A columnar structure comprising: moving means for moving the elevating part up and down along the entire length of the riser pipe.
第2の発明は、第1の発明において、前記昇降部は、加速度計、傾斜計の何れか一方又は両方を有し、前記ライザー管の挙動を計測することを特徴とする柱状構造体である。 A second invention is a columnar structure according to the first invention, wherein the elevating unit has one or both of an accelerometer and an inclinometer, and measures the behavior of the riser tube. .
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記昇降部は、水中を航走できる水中航走体を発着させる発着ベースを備えることを特徴とする柱状構造体である。 A third invention is a columnar structure according to the first or second invention, wherein the elevating unit includes a landing base for landing and landing an underwater vehicle capable of traveling underwater.
第4の発明は、第1から第3の何れか1つの発明の1つ以上の昇降装置と、前記昇降装置で計測された前記ライザー管の挙動に基づいて前記ライザー管の応力及び変位を算出して記録すると共に前記昇降装置の移動を制御する計測制御装置と、前記計測制御装置と前記昇降装置とを接続するケーブルと、を有することを特徴とするライザー管のモニタリングシステムである。 According to a fourth aspect of the present invention, the stress and displacement of the riser pipe are calculated based on one or more lifting and lowering apparatuses according to any one of the first to third aspects and the behavior of the riser pipe measured by the lifting and lowering apparatus. A riser monitoring system comprising: a measurement control device that records and controls movement of the lifting device; and a cable that connects the measurement control device and the lifting device.
第5の発明は、第4の発明において、前記昇降装置で計測された前記ライザー管の挙動から算出した応力及び変位に基づいて、前記ライザー管に作用する流体抵抗を低減するフェアリングを前記ライザー管の周囲を囲むように1つ以上配置させることを特徴とするライザー管のモニタリングシステムである。 According to a fifth invention, in the fourth invention, a fairing that reduces fluid resistance acting on the riser pipe based on the stress and displacement calculated from the behavior of the riser pipe measured by the lifting device is provided on the riser. A monitoring system for a riser pipe, wherein one or more pipes are arranged so as to surround the pipe.
第6の発明は、第5の発明において、前記フェアリングは、前記ライザー管の周囲を囲むように配置される上部フェアリングと、前記上部フェアリングに設けられ、前記ライザー管を一時的に把持する把持手段と、前記上部フェアリングを前記ライザー管の全長に亙って昇降自在に移動させる移動手段と、を備えることを特徴とするライザー管のモニタリングシステムである。 In a sixth aspect based on the fifth aspect, the fairing is provided on the upper fairing, which is disposed so as to surround the riser pipe, and temporarily holds the riser pipe. A riser tube monitoring system comprising: gripping means for moving; and moving means for moving the upper fairing up and down along the entire length of the riser tube.
本発明によれば、ライザー全体に亙って任意の部分での応力や変位等を計測することができる。 According to the present invention, it is possible to measure stress, displacement, and the like at an arbitrary portion over the entire riser.
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに以下に記載した下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the content described in the following Examples. In addition, constituent elements in the following embodiments described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the following embodiments described below can be appropriately combined.
<ライザー管のモニタリングシステム>
本発明の実施例1に係る柱状構造体の昇降装置を備えたライザー管のモニタリングシステムについて、図面を参照して説明する。図1は、本実施例に係る柱状構造体及びライザー管のモニタリングシステムを示す概略構成図である。図1に示すように、ライザー管のモニタリングシステム10Aは、柱状構造体1Aが備える昇降装置12Aと、昇降装置12Aで計測されたライザー管11の挙動に基づいてライザー管11の応力及び変位を算出して記録すると共に昇降装置12Aの移動を制御する計測制御装置13と、計測制御装置13と昇降装置12Aとを接続するケーブル14と、を有する。ライザー管のモニタリングシステム10Aは、ライザー管11の挙動を全長に亙って計測するものである。なお、ライザー管11の挙動(応答)とは、任意の部分におけるライザー管11の縦振動や横振動等の応答のことをいう。まず、昇降装置12Aを備えた柱状構造体1Aについて説明する。
<Riser tube monitoring system>
A monitoring system for a riser pipe having a columnar structure lifting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a columnar structure and a riser tube monitoring system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
[柱状構造体]
図1に示すように、柱状構造体1Aは、海面S側から海底G側に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してなるライザー管11と、ライザー管11に沿って昇降自在な昇降装置12Aとを備える。柱状構造体1Aは、洋上のプラットフォーム(石油開発用、科学調査用等)や船舶からライザーを吊り下げて海底作業を行うための掘削用ライザーや、洋上プラットフォームへ海底油田から採取した原油を持ち上げるために用いられる生産用ライザー等に適用可能である。
[Columnar structure]
As shown in FIG. 1, the columnar structure 1 </ b> A is composed of a
ライザー管11は、例えば、20m〜数十mの複数のライザー管11を直列的に連結した構造を有しており、その全長は数千mに達するものである。
The
洋上に浮かぶ浮体15は、海上からライザー管11を海Sの中に配設し、その先端は海底Gに達している。浮体14は、例えば、船舶や洋上のプラットフォームである。ライザー管11として、例えば、掘削用のライザー管11では、先端部分で海底Gを掘削する。ライザー管11と海底Gとの境界には噴出防止装置(BOP:Blowout Preventer)16が配設されている。
The floating
(昇降装置)
図2は、本実施例に係る昇降装置の斜視図である。図2に示すように、昇降装置12Aは、ライザー管11の周囲を囲むように配置される上部昇降部21と、上部昇降部21に設けられ、ライザー管11を一時的に把持する把持手段31a、31bと、上部昇降部21をライザー管11に沿って全長に亙って昇降移動させる移動手段とを備えている。その他に、上部昇降部21と同じ形状で、ライザー管11を一時的に把持する把持手段33a、33bを有する下部昇降部27と、上部昇降部21と下部昇降部27とを連結して伸縮可能な第1伸縮手段26a、26bとを有する。さらに、上部昇降部21は、加速度計22、傾斜計23、水中カメラ24、深度計29を有する。なお、把持手段31a、31b、33a、33b、第1伸縮手段26a、26b、加速度計22、傾斜計23、水中カメラ24、深度計29は各々ケーブル14と接続されており、ケーブル14は、図1に示した洋上の浮体15に設置された後述する計測制御装置13と接続している。なお、移動手段は、第1伸縮手段26a、26bのことを示す。
(lift device)
FIG. 2 is a perspective view of the lifting device according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the elevating device 12 </ b> A includes an upper elevating
このように、昇降装置12Aは、ライザー管11の周囲を囲むように配置され、ライザー管11の挙動(以下、「応答」ともいう。)を計測するための計測機器を備えると共に、洋上から海底Gまでの間(図1に示すB1の区間)をライザー管に沿って昇降移動が可能である。昇降装置12Aは、移動手段の移動動作によってA1のようにライザー管11に沿って昇降移動して任意の部分における挙動を計測することができる。なお、ライザー管11の挙動(応答)とは、任意の部分におけるライザー管11の縦振動や横振動等の応答のことをいう。
As described above, the
上部昇降部21の形状は、ドーナツ型の中心部分が空洞(穴)の円柱であり、空洞部分から外側の円周方向に向かって所定の幅を有し、ライザー管11の長手方向に対して所定の厚みを有する円柱である。すなわち、円柱形状の上部昇降部21の中心部分が穴であり、穴の直径はライザー管11の直径よりも大きく、穴の中心をライザー管11が貫いている。なお、上部昇降部21の形状は円柱形状に限ることはなく、ライザー管11を取り囲むように配置できる形状であればよく、例えば、三角形状、四角形状などの多角形状であってもよい。
The shape of the upper elevating
把持手段31a、31bは、ライザー管11を把持する把持部25a、25bと把持部25a、25bを伸縮させる第2シリンダ32a、32bとで構成される。把持手段31a、31bは、上部昇降部21の内側の穴部分にライザー管11を中心として線対称に対向して配置され、第2シリンダ32a、32bは上部昇降部21に埋設されている。把持部25a、25bの形状は、ライザー管11と当接する面がライザー管11の円周と同じ曲率の曲面である。従って、第2シリンダ32a、32bを延伸させて把持部25a、25bがライザー管11を把持して上部昇降部21を一時的に固定する。また、第2シリンダ32a、32bが縮むことで上部昇降部21の一時的な固定を解放する。把持手段31a、31bはケーブル14で後述する計測制御装置13と接続(図示せず)されており、計測制御装置13で把持手段31a、31bの動作を制御することができる。なお、第2シリンダ32a、32bは、例えば、油圧式シリンダ、電動シリンダなど公知のシリンダを用いることができる。また、第2シリンダ32a、32b全体を取り囲みシリンダ内部に海水が浸入しないように、例えば、蛇腹式の水密性のカバー部材や柔軟性のあるカバー部材等で覆うようにしてもよい。
The gripping means 31a and 31b are configured by gripping
加速度計22は、任意の位置におけるライザー管11の各種振動による加速度を計測するものである。傾斜計23は、任意の位置におけるライザー管11の傾斜角度を計測するものである。加速度計22及び傾斜計23としては、特に限定されることはなく公知のものを適用することができる。加速度計22及び傾斜計23は、上部昇降部21の任意の部分に設置され、ケーブル14で後述する計測制御装置13と接続されており、ケーブル14を経由して計測データを計測制御装置13に受け渡すようになっている。また、計測制御装置13からはケーブル14を介して加速度計22及び傾斜計23を稼働させる電力が供給されると共に、加速度計22及び傾斜計23の動作を制御できるようになっている。なお、加速度計22及び傾斜計23の設置位置は特に限定されることはなく、例えば、上部昇降部21に内蔵するようにしてもよい。
The
水中カメラ24は、上部昇降部21が一時的に固定された位置周辺のライザー管11の外観表面を撮影するものである。水中カメラ24は、上部昇降部21の任意の部分に設置され、ケーブル14で後述する計測制御装置13と接続されており、ケーブル14を経由して映像データを計測制御装置13に受け渡すようになっている。また、計測制御装置13からはケーブル14を介して水中カメラ24を稼働させる電力が供給されると共に、水中カメラ24の動作を制御できるようになっている。なお、水中カメラ24としては、特に限定されることはなく公知のものを適用することができる。
The
深度計29は、上部昇降部21が一時的に固定された位置における深度を計測するものである。深度計29としては、特に限定されることはなく公知のものを適用することができる。深度計29は、上部昇降部21の任意の部分に設置され、ケーブル14で後述する計測制御装置13と接続されており、ケーブル14を経由して計測データを計測制御装置13に受け渡すようになっている。また、計測制御装置13からはケーブル14を介して深度計29を稼働させる電力が供給されると共に、深度計29の動作を制御することができるようになっている。なお、深度計29の設置位置は特に限定されることはなく、例えば、上部昇降部21に内蔵するようにしてもよい。
The
なお、昇降装置12Aは、上部昇降部21に加速度計22、傾斜計23、水中カメラ24、深度計29を備えるようにしたが、これに限ることはなく、後述する下部昇降部27に備えるようにしてもよい。
In addition, although the raising / lowering
下部昇降部27は、下部昇降部27をライザー管11の任意の部分を一時的に把持する伸縮可能な把持手段33a、33bを有する。下部昇降部27の構成は、上述した上部昇降部21と同じであり、把持手段33a、33bの構成も上部昇降部21の把持手段31a、31bと同様であるため、詳細な説明は省略する。
The lower elevating
移動手段である第1伸縮手段26a、26bは、上部昇降部21と下部昇降部27とを対向して連結するものである。第1伸縮手段26aは、第1シリンダ35aとピストン36aとで構成され、例えば、油圧により第1シリンダ35aのピストン36aが伸縮するものである。第1伸縮手段26bも同様に第1シリンダ35bとピストン36bとで構成される。第1伸縮手段26a、26bはライザー管11を中心として対称に対向して配置され、第1伸縮手段26a、26bのそれぞれの端は、上部昇降部21と下部昇降部27とが対向する側の面に固定されている。第1伸縮手段26a、26bは、ライザー管11の長手方向と同じ向きに伸縮することで、上部昇降部21、下部昇降部27を昇降移動させることができる。また、第1伸縮手段26a、26bはケーブル14で後述する計測制御装置13と接続(図示せず)されており、計測制御装置13で伸縮手段26a、26bの動作を制御することができる。なお、伸縮手段26a、26bは、第2シリンダ32a、32bと同様に、例えば、油圧式シリンダ、電動シリンダなど公知のシリンダを用いることができる。また、第1伸縮手段26a、26b全体を取り囲みシリンダ内部に海水が浸入しないように、例えば、蛇腹式の水密性のカバー部材や柔軟性のあるカバー部材等で覆うようにしてもよい。
The first expansion / contraction means 26a and 26b, which are moving means, connect the upper elevating
上部昇降部21、把持手段31a、31b、第1伸縮手段26a、26b、下部昇降部27及び把持手段33a、33bを構成する材料としては、洋上及び海水中の環境に曝された場合でも耐食性を有する材料であり、海底Gでの水圧に対して強度を有する材料であれば特に限定されることはない。
The material constituting the upper elevating
昇降装置12Aでは、上部昇降部21に把持手段31a、31bを有し、下部昇降部27に把持手段33a、33bを有し、移動手段として上部昇降部21と下部昇降部27とを連結して伸縮可能な第1伸縮手段26a、26bとを有するため、ライザー管11を把持して任意の部分に一時的に固定することができると共に、ライザー管11に沿って昇降移動することができる。また、昇降装置12Aは、加速度計22、傾斜計23、深度計29を有するため、任意の部分でのライザー管11の挙動を計測することができると共に、計測点の位置(深度)を特定することができる。また、水中カメラ24を有するため、ライザー管11の挙動に異常を検知した場合には、ライザー管11の外観表面を詳細に観察することができる。
In the
(昇降装置の移動動作)
図3は、図2に示す昇降装置のX−X断面斜視図である。また、図3〜図6は、昇降装置の移動動作を説明する図である。図3〜図6に示す昇降装置の構成は、上述した図2に示す昇降装置の構成と同様であるため、上述した図2に示す昇降装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
(Moving operation of the lifting device)
3 is a cross-sectional perspective view taken along the line XX of the lifting device shown in FIG. 3-6 is a figure explaining the movement operation | movement of a raising / lowering apparatus. The configuration of the lifting device shown in FIGS. 3 to 6 is the same as the configuration of the lifting device shown in FIG. 2 described above. Therefore, the same members as those of the lifting device shown in FIG. The description is omitted.
図3に示すように、昇降装置12Aの上部昇降部21は、把持手段31a、31bがライザー管11を両側から対向して把持することで一時的にライザー管11に固定されている。下部昇降部27も同様で、把持手段33a、33bがライザー管11を把持して一時的に固定されている。この時、伸縮手段26a、26bは、最も縮んでいる状態である。
As shown in FIG. 3, the upper elevating
次に、図4に示すように、下部昇降部27の把持手段33a、33bの第2シリンダ34a、34bがC1、C2の方向に縮むことで下部昇降部27の一時的な固定を解放する。その後、第1伸縮手段26a、26bのピストン36a、36bをライザー管11の長手方向(図4において下方側)のD1、D2の方向に延伸させて下部昇降部27を下方側に移動させる。
Next, as shown in FIG. 4, the
次に、図5に示すように、下部昇降部27の把持手段33a、33bの第2シリンダ34a、34bをC3、C4の方向に延伸させてライザー管11を把持し、下方側に移動した後の下部昇降部27をライザー管11に一時的に固定させる。その後、上部昇降部21の把持手段31a、31bの第2シリンダ32a、32bをE1、E2の方向に縮めて上部昇降部21の一時的な固定を解放する。次に、第1伸縮手段26a、26bのピストン36a、36bをD3、D4の方向に縮めて上部昇降部21を下方側に移動させる。
Next, as shown in FIG. 5, after the
次に、図6に示すように、上部昇降部21の把持手段31a、31bの第2シリンダ32a、32bをE3、E4の方向に延伸させてライザー管11を把持し、下方側に移動した後の上部昇降部21をライザー管11に一時的に固定させる。すなわち、図3〜図6の動作に示すように昇降装置12Aは、尺取り虫のような一連の動作によって移動することができる。
Next, as shown in FIG. 6, after the
なお、上述の移動動作は、昇降装置12Aがライザー管11の長手方向の下方側へ移動させる動作について説明したが、上述の移動動作と逆の動作をすることによって、昇降装置12Aをライザー管11の長手方向の上方側へ移動させることができる。このように、上述した一連の移動動作を繰り返すことによって、昇降装置12Aは、ライザー管11に沿って全長に亙って昇降移動することができる。
The above-described moving operation has been described with respect to the operation in which the
このように、昇降装置12Aは、上述したように、上部昇降部21の把持手段31a、31bと、下部昇降部27の把持手段33a、33bと、第1伸縮手段26a、26bとを連動させて移動動作させることによって、ライザー管11の任意の位置に昇降装置12Aを移動させることができる。従って、従来の加速度計を数点取り付けるものに比べて、昇降装置12Aでは、1つの昇降装置12Aだけで数百点にも及ぶ計測点での計測データを取得することができるため、ライザー管11の挙動を全長に亙って計測することができる。よって、昇降装置12Aによれば、ライザー全体に亙って応力や変位等を正確に計測することができると共に、ライザー管11の外観表面を詳細に観察することができる。また、昇降装置12Aは、既設の鋼管のライザー管に取り付けるだけで適用することができるため、従来のライザー管の応答分布計測システムのように新たなライザー管を製造して、ライザー管の製作過程においてライザー管の表面に予め光ファイバーを接着して敷設する必要がない。
Thus, as described above, the
(昇降装置の他の構成)
次に、昇降装置12Aの他の構成について説明する。図7は、本実施例に係る昇降装置の他の構成を示す斜視図である。昇降装置12Bは、上述の図2に示す昇降装置12Aとは上部昇降部21及び下部昇降部27の構成が異なること、把持手段31a、31b、33a、33bの構成が異なること以外は同様であるため、同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
(Other configurations of lifting device)
Next, another configuration of the
図7に示すように、昇降装置12Bは、加速度計22、傾斜計23、水中カメラ24、深度計29を備える。昇降装置12Aは、ライザー管11の周囲を取り囲むよう配置される同心円状の円柱形状の上部昇降部41と、上部昇降部41の下方に配設される下部昇降部43と、上部昇降部41と下部昇降部43とを連結して伸縮可能な第1伸縮手段26a、26bとを有する。
As shown in FIG. 7, the lifting device 12 </ b> B includes an
上部昇降部41の形状は、ライザー管11を取り囲む円柱であり、円柱の中心にはライザー管11が挿入可能な穴を有する。穴の内側はライザー管11の円筒表面に当接している。すなわち、円柱形状の上部昇降部41の中心部分が穴になっており、穴の直径はライザー管11の外周の直径と同じであり、その穴をライザー管11が貫いている。
The shape of the upper elevating / lowering
上部昇降部41は、ライザー管11を中心として略90度で4分割した扇型を組み合わせたものである。
The upper elevating / lowering
上部昇降部41は、4分割された上部昇降部41a〜41dの各々が対向する面に対して略垂直方向に伸縮し上部昇降部41a、41b、41c、41dを各々連結する第2伸縮手段42a〜42dが上部昇降部41a〜41dに埋設して設けられている。第2伸縮手段42aと42c、第2伸縮手段42bと42dは、それぞれライザー管11を中心として対称に対向して配置されている。
The upper elevating
上部昇降部41a〜41dの穴(空洞)部分のライザー管11と当接する内側曲面は、ライザー管11の円周と同じ曲率となるように形成されている。これにより、第2伸縮手段42a〜42dが縮んで上部昇降部41a、41b、41c、41dが対向する面を当接させて重ね合わせることで、上部昇降部41a〜41dが内側曲面でライザー管11を把持してライザー管11の任意の部分に一時的に固定させることができる。すなわち、上部昇降部41a〜41dの内側曲面が上部昇降部41の把持部となり、上述した図2に示す昇降装置12Aの把持手段31a、31bの把持部25a、25bと同様の作用をするものである。また、第2伸縮手段42a〜42dが延伸して上部昇降部41a、41b、41c、41dが対向する面を分割して離反するように移動させることで上部昇降部41の一時的な固定を解放することができる。
The inner curved surface that comes into contact with the
下部昇降部43は、上部昇降部41と同様に伸縮可能な第2伸縮手段44a〜44dを有する。下部昇降部43の構成は、上述した上部昇降部41と同じであり、第2伸縮手段44a〜44dの構成も上部昇降部41の第2伸縮手段42a〜42dと同様であるため、詳細な説明は省略する。
The lower elevating
第2伸縮手段42a〜42d、第2伸縮手段44a〜44dはケーブル14で計測制御装置13と接続(図示せず)されており、計測制御装置13で第2伸縮手段42a〜42d、第2伸縮手段44a〜44dの動作を制御することができる。なお、第2伸縮手段42a〜42d、第2伸縮手段44a〜44dは、上述した昇降装置12Aと同様に、例えば、油圧式シリンダ、電動シリンダなど公知のシリンダを用いることができる。
The second expansion / contraction means 42a to 42d and the second expansion / contraction means 44a to 44d are connected to the measurement control device 13 (not shown) by the
昇降装置12Bの移動動作は、上述した昇降装置12Aと同様であるため、詳細な説明は省略する。
Since the moving operation of the lifting device 12B is the same as that of the
昇降装置12Bの上部昇降部41、下部昇降部43は、ライザー管11を中心として略90度で4分割した扇型を組み合わせたもので説明したが、4分割に限定されることはなく、2分割以上であればよい。
The upper elevating
よって、昇降装置12Bは、上部昇降部41の第2伸縮手段42a〜42dと、下部昇降部43の第2伸縮手段44a〜44dと、第1伸縮手段26a、26bとを連動させて移動動作させることによって、ライザー管11の任意の部分に昇降装置12Bを移動させることができる。従って、昇降装置12Bでは、1つの昇降装置12Bだけでライザー管11の挙動を全長に亙って計測することができる。よって、昇降装置12Bによれば、ライザー全体に亙って応力や変位等を正確に計測することができると共に、ライザー管11の外観表面を詳細に観察することができる。また、昇降装置12Bは、既設の鋼管のライザー管に取り付けるだけで適用することができるため、既設の鋼管ライザーの全長に亙って挙動を計測することが可能となる。
Therefore, the elevating device 12B moves the second elongating means 42a to 42d of the upper elevating
次に、昇降装置11Aの他の構成について説明する。図8は、本実施例に係る昇降装置の他の構成を示す斜視図である。図9は、図8に示す昇降装置のY−Y断面斜視図である。昇降装置12Cは、上述の図2に示す昇降装置12Aの構成と異なるのは下部昇降部27と第1伸縮手段26a、26bとを有しない点である。また、昇降装置12Cの昇降部51の構成は、上述の図2に示す昇降装置12Aの上部昇降部21の構成とは昇降部51の内部構成が異なること、空気管17とバルブ57とポンプ53、54とを有すること以外は同様であるため、同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
Next, another configuration of the lifting device 11A will be described. FIG. 8 is a perspective view showing another configuration of the lifting device according to the present embodiment. 9 is a YY sectional perspective view of the lifting device shown in FIG. The
図8、9に示すように、昇降装置12Cは、ライザー管11の周囲を取り囲むよう配置されるドーナツ型の円柱形状の昇降部51と、昇降部51をライザー管11に固定するための把持手段31a、31bと、ケーブル14と昇降部51内部に空気56を注入するための空気管17とバルブ57と、昇降部51内部に海水55を注水または排水するためのポンプ52、53とを有する。
As shown in FIGS. 8 and 9, the elevating device 12 </ b> C includes a donut-shaped
昇降部51の外観形状は、上述の図2に示す昇降装置12Aの上部昇降部21と同様である。昇降部51の内部には空間が形成されており、内部の空間には海水55及び空気56を注入することができる。すなわち、昇降部51の内部空間は、例えば、海水55をバラスト水として用いるバラストタンクである。
The appearance of the elevating
また、上述した図2に示す昇降装置12Aと同様に、ライザー管11の挙動を計測するための加速度計22と傾斜計23とライザー管11の外観表面を撮像する水中カメラ24と深度計29とを有する。把持手段31a、31b、ポンプ53、54、加速度計22、傾斜計23、水中カメラ24、深度計29は各々ケーブル14と接続されており、ケーブル14は、図1に示した洋上の浮体15に設置された後述する計測制御装置13と接続している。
Similarly to the
空気管17は、昇降部51の内部に形成された空間(バラストタンク)に空気56を注入するためのものであり、図1に示した洋上の浮体15に設置された計測制御装置13と接続している。空気管17には空気56の注入を制御するバルブ57が設けられており、バルブ57はケーブル14と接続され、計測制御装置13で開閉が制御される。なお、空気管17とケーブル14は、取り回しが良いという観点から1つとしてまとめられている方が好ましい。また、空気56としては、圧縮空気を用いることが好ましい。
The
次に、昇降装置12Cの移動動作について説明する。図9に示すように、昇降装置12Cの昇降部51は、把持手段31a、31bがライザー管11を把持して一時的にライザー管11に固定されている。昇降装置12Cを移動させる場合には、把持手段31a、31bの把持を解放する。次に、例えば、下方側に昇降装置12Cを移動させる場合、ポンプ53、54を作動させて海水55を昇降部51内部に注水する。そして、深度計29の計測データを参照して任意の部分に移動したら、把持手段31a、31bでライザー管11を把持し、一時的にライザー菅15に固定する。昇降装置12Cを上方側に移動させる場合は、空気管17のバルブを開けて空気56を昇降部51内部に注入すると共にポンプ53、54を作動させて海水55を排水して、深度計29の計測データを参照してライザー管11の任意の部分に移動したら、把持手段31a、31bでライザー管11を把持し、一時的にライザー菅15に固定する。把持手段31a、31b、バルブ57、ポンプ53、54は、それぞれ上述した計測制御装置13により制御される。
Next, the moving operation of the
以上の一連の動作によって、昇降装置12Cはライザー管11に沿って昇降移動することができる。
The lifting device 12 </ b> C can move up and down along the
昇降装置12Cでは、海水55をバラスト水として用いて下方側に降下移動し、バラスト水の排水と空気56の浮力とにより上方側に上昇移動することができる。このため、上述した昇降装置12A、12Bのように下部昇降部と第1伸縮手段とを必要としないため、昇降装置12Cの構成を簡略化することができる。昇降装置12Cによれば、簡易な装置でライザー管11の任意の部分に昇降装置12Cを移動させることができる。従って、昇降装置12Cは、1つの昇降装置12Cだけでライザー管11の挙動を全長に亙って計測することができる。よって、昇降装置12Cによれば、ライザー全体に亙って応力や変位等を正確に計測することができると共に、ライザー管11の外観表面を詳細に観察することができる。また、昇降装置12Cは、既設の鋼管のライザー管に取り付けるだけで適用することができるため、既設の鋼管ライザーの全長に亙って挙動を計測することが可能となる。
In the elevating device 12 </ b> C, the
次に、ライザー管のモニタリングシステム10Aの昇降装置12A以外の他の構成要件(計測制御装置13、ケーブル14)について説明する。
Next, other structural requirements (measurement control device 13 and cable 14) other than the
(計測制御装置)
図1に示すように、計測制御装置13は、洋上の浮体15に設置され、ケーブル14を介して昇降装置12Aと接続されている。計測制御装置13は、昇降装置12Aが有する加速度計22、傾斜計23、深度計29で計測されたライザー管11の任意の部分における挙動(応答)及び深度などの各種計測データを受け取って記録すると共に、計測データからライザー管11の任意の部分に加わった応力及びライザー管11の変位を算出して記録するものである。また、水中カメラ24で撮影されたライザー管11の外観表面の映像データを記録すると共に表示装置(図示せず)に映像を表示させる。
(Measurement control device)
As shown in FIG. 1, the measurement control device 13 is installed on a floating
上述した図2に示した実施例1の昇降装置12Aに配設された加速度計22及び傾斜計23の計測データは、海水の流れに対するライザー管11の応答のデータである。この応答は、例えば、ライザー管11に生じている振動(横方向の振動)の波形(振幅及び周波数)を示している。そこで、例えば、加速度計22及び傾斜計23の計測データからライザー管11に生じる引っ張り応力及び圧縮応力を算出することでライザー管11に加わった応力及びの変位を求めることができる。ライザー管11に加わった応力及び変位を求める方法としては、公知の方法を用いることができる。また、ライザー管11に加わった応力及び変位を積算することによって、ライザー管11の任意の部分における疲労状態を把握することができる。
The measurement data of the
計測制御装置13は、ケーブル14を介して昇降装置12Aと接続され、昇降装置12Aでは、図2に示すように、ケーブル14を介して上部昇降部21と下部昇降部27と第1伸縮手段26a、26bと接続されている。上部昇降部21では、ケーブル14を介して把持手段31a、31bと加速度計22と傾斜計23と水中カメラ24と深度計29と接続されている。下部昇降部27では、ケーブル14を介して把持手段33a、33bと接続されている。そこで、計測制御装置13は、ケーブル14を介して昇降装置12Aを移動させるために上部昇降部21の把持手段31a、31b、下部昇降部27の把持手段33a、33b、第1伸縮手段26a、26bの移動動作を制御できるようになっている。
The measurement control device 13 is connected to the lifting / lowering
計測制御装置13は、図2で示した昇降装置12Aでライザー管11の挙動(応答)を計測する場合、昇降装置12Aの把持手段31a、31b、33a、33bでライザー管11を把持させて、ライザー管11の任意の部分に一時的に固定させる。次に、加速度計22、傾斜計23で所定時間計測を行って計測データを取得すると共に深度計29で深度データを取得する。計測時間としては、例えば、ライザー管11の応答振動数が1Hz程度とした場合、1点の計測に要する時間は2〜3分程度である。次に、昇降装置12Aの移動手段に移動動作をさせて、次の計測点に移動させる。このとき、移動させる距離としては、ライザー管11全体に亙って計測する点数に応じて任意に設定することができる。従って、設定された移動距離に基づいて、現在の計測点が計測開始点からライザー管11のどの位置(深度)にあるのかを求めることができる。次の計測点に昇降装置12Aが移動した後、上記と同様に計測データを取得する。この計測を繰り返すことによって、計測制御装置13は、昇降装置12Aによりライザー管11全体の挙動(応答)の計測データを正確に取得して、特定の計測点におけるライザー管11に加わった応力及び変位を求めることができる。また、上述したように、仮に、1点の計測に要する時間が2〜3分程度、移動に要する時間が5分程度とした場合、1時間で6〜7点の計測データを取得することができ、ライザー管のモニタリングシステム10Aを1日20時間稼働させた場合には、約120〜140点の計測データを取得することができる。
When measuring the behavior (response) of the
(ケーブル)
図1に示すように、ケーブル14は、洋上の浮体15に設置された計測制御装置13と昇降装置12Aとを接続する。ケーブル14は、上述したように、計測制御装置13と昇降装置12Aとの間で昇降装置12Aの移動動作を制御する制御信号と、加速度計22、傾斜計23及び深度計29で計測された計測データ信号と、水中カメラ24で撮影された映像データ信号とをやり取りできるようになっている。また、昇降装置12Aの稼働に必要な電力を供給できるようになっている。従って、ケーブル14は、電力供給や各種の信号などをやり取りできるように複数のケーブルから構成されているが、1つとしてまとめられている。ケーブル14としては、公知のケーブルを用いることができる。
(cable)
As shown in FIG. 1, the
よって、ライザー管のモニタリングシステム10Aは、ケーブル14が1つだけのため、従来の加速度計を数点取り付ける方法と比較してケーブル14の取り回しの問題が発生しない。
Therefore, since the
このように、ライザー管のモニタリングシステム10Aは、昇降装置12Aが移動手段の一連の移動動作を繰り返すことによってライザー管11に沿って全長に亙って数百点以上の計測データを得ることができるため、ライザー管11全体の挙動(応答)を計測することができる。そのため、ライザー管11の応答のうち、高次の応答まで正確に計測することが可能となる。また、海水の流れに起因してライザーから発生する渦による渦励振(VIV)を含む各種の振動を正確に計測することができるため、任意の部分におけるライザー管11の疲労状態を把握することができ、ライザー管11の任意の部分の疲労破壊の可能性を予測することができる。また、ライザー管のモニタリングシステム10Aの昇降装置12Aは、既設の鋼管のライザー管に取り付けるだけで適用することができるため、既設の鋼管ライザーの全長に亙って挙動を計測することが可能となる。
As described above, the
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。例えば、本実施例では、昇降装置を1つ備えている場合にして説明したが、これに限定されるものではなく、昇降装置12Aは、複数備えるようにしてもよい。図10は、本実施例に係るライザー管のモニタリングシステムの他の構成を示す図である。図10に示すように、ライザー管のモニタリングシステム10Bは、ライザー管11の挙動(応答)を計測する昇降装置12A1、12A2を2つ配設したものである。昇降装置12A1は、洋上から海底Gまでの中間地点(図10に示すB2の区間)までの区間をA2のように昇降移動し、昇降装置12A2は、洋上から海底Gまでの中間地点から海底G(図10に示すB3の区間)までの区間をA3のように昇降移動する。また、ライザー管のモニタリングシステム10Bには、上述した昇降装置12A〜12Cを適用することができる。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of invention. For example, in the present embodiment, the case where one lifting device is provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of lifting
ライザー管のモニタリングシステム10Bは、2つの昇降装置12A1、12A2によりB2、B3の2つの区間において、ライザー管11の挙動を同時にそれぞれ計測できるため、ライザー管のモニタリングシステム10Aと比較して、例えば、合計の計測点数が同じであればライザー管11の全長に亙ってライザー管11の挙動を計測する時間を1/2に短縮するこができる。また、同じ計測時間であれば、2倍の計測点でのライザー管11の挙動を計測することができる。
The riser pipe monitoring system 10B can simultaneously measure the behavior of the
よって、ライザー管のモニタリングシステム10Bによれば、約2倍の計測データを得ることができるため、ライザー管11の挙動より正確に計測することができる。そのため、ライザー管11の応答のうち、高次の応答までをより正確に計測することが可能となる。また、海水の流れに起因してライザーから発生する渦による渦励振(VIV)を含む各種の振動をさらに正確に計測することができるため、任意の部分におけるライザー管11の疲労状態を把握することができ、ライザー管11の任意の部分の疲労破壊の可能性をより正確に予測することができる。
Therefore, according to the riser
本発明の実施例に係る柱状構造体の昇降装置を備えたライザー管のモニタリングシステムについて、図面を参照して説明する。なお、本実施例に係るライザー管のモニタリングシステムのうち、図1に示す本発明の実施例1に係るライザー管のモニタリングシステムと同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 A riser tube monitoring system including a columnar structure lifting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the riser pipe monitoring system according to the present embodiment, the same components as those of the riser pipe monitoring system according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. To do.
図11は、ライザー管のモニタリングシステムを示す概略構成図である。図11に示すように、柱状構造体1Bは、上述した図1に示す実施例1に係る柱状構造体1Aの昇降装置12Aに水中航走体62の発着ベース61を備えたものである。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a riser tube monitoring system. As shown in FIG. 11, the
図12は、本実施例に係る昇降装置を示す概略斜視図である。図12に示すように、昇降装置12Dは、上述した実施例1の昇降装置12A〜12Cに水中を航走する水中航走体62が発着する発着ベース61を設けたものである。発着ベース61は、昇降装置12Dの上部昇降部21に固定して設けられている。また、発着ベース61には、水中航走体62を固定する係止部(図示せず)が設けられている。これにより、昇降装置12Dは、発着ベース61に水中航走体62を固定でき、昇降装置12Dの昇降移動と同時に水中航走体62を移動させることができるため、水中航走体62を洋上の浮体15から発着させる必要がない。従って、水中航走体62が目的の位置(深度)に移動するための動力を使用する必要がなくなる。また、発着ベース61にはケーブル14が接続されており、ケーブル14を介して水中航走体62に対して電力を供給することができるため、水中航走体62を長時間稼働させることができる。さらに、発着ベース61を介してケーブル14と水中航走体62を接続することができるため、洋上の浮体15の計測制御装置13から水中航走体62を制御することができる。
FIG. 12 is a schematic perspective view showing the lifting device according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, the lifting device 12 </ b> D is provided with a
(水中航走体)
図13は、本実施例に係る水中航走体の概略図である。図13に示すように、水中航走体62は、少なくとも照明ライト63と水中カメラ64と作業アーム65と推進器66と舵67とセンサ68とを備える。その他には、例えば、図示しない深度計とジャイロと慣性航法装置などを備えている。水中航走体62としては、例えば、公知の無人の自律型水中航走体(AUV:Autonomous Underwater Vehicle)を用いることができる。
(Underwater vehicle)
FIG. 13 is a schematic view of the underwater vehicle according to the present embodiment. As shown in FIG. 13, the
柱状構造体1Bでは、ライザー管11の挙動を計測して、任意の部分においてライザー管11に加わる応力やライザー管11の変位に異常が認められた場合に、発着ベース61に固定されている水中航走体62を発進させてライザー管11の外観表面を水中カメラ64で詳しく撮影して、不具合を見つけた場合、例えば、ライザー管11の連結部分のボルトなどが緩んでいたら水中航走体62の作業アーム65でボルトを締結することができる。
In the
よって、柱状構造体1Bによれば、昇降装置12Dが発着ベース61を備えることにより、昇降装置12Dと同時に水中航走体62を移動させることができる。これにより、任意の部分においてライザー管11の異常な挙動を検知した場合でも迅速に水中航走体62を発進させてライザー管11の外観表面を詳細に観察して対応することができる。また、昇降装置12Dの発着ベース61にはケーブル14が接続されているため、水中航走体62を稼働させるための電力を常に供給することができる。これにより、水中航走体62での作業を長時間行うことができる。さらに、発着ベース61を介してケーブル14と水中航走体62を接続することができるため、洋上の計測制御装置13から水中航走体62を制御することができると共に制御信号、計測データ信号、映像データ信号など各種の信号をやり取りすることができる。
Therefore, according to the
ライザー管のモニタリングシステム10Cは、柱状構造体1Bの昇降装置12Dを備えるものである。よって、ライザー管のモニタリングシステム10Cは、ライザー管11の挙動を計測して、任意の部分においてライザー管11に加わる応力やライザー管11の変位に異常が認められた場合に、発着ベース61に固定されている水中航走体62を発進させてライザー管11の外観表面を水中カメラ64で詳しく撮影している。ライザー管のモニタリングシステム10Cは、ライザー管11の外観表面に不具合を発見した場合、例えば、ライザー管11の連結部分のボルトなどが緩んでいたら水中航走体62の作業アーム65でボルトを締結することができる。これにより、任意の部分においてライザー管11の異常な挙動を検知した場合でも迅速に水中航走体62を発進させてライザー管11の外観表面を詳細に観察して対応することができる。
The riser tube monitoring system 10C includes an elevating
本発明の実施例に係る柱状構造体の昇降装置を備えたライザー管のモニタリングシステムについて、図面を参照して説明する。なお、本実施例に係るライザー管のモニタリングシステムのうち、図1に示す本発明の実施例1に係るライザー管のモニタリングシステムと同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 A riser tube monitoring system including a columnar structure lifting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the riser pipe monitoring system according to the present embodiment, the same components as those of the riser pipe monitoring system according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. To do.
図14は、ライザー管のモニタリングシステムを示す概略構成図である。図14に示すように、柱状構造体1Cは、上述した図1に示す実施例1に係る柱状構造体1Aに、フェアリング70を備えたものである。 FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing a riser tube monitoring system. As illustrated in FIG. 14, the columnar structure 1 </ b> C includes the fairing 70 in addition to the columnar structure 1 </ b> A according to the first embodiment illustrated in FIG. 1 described above.
図15〜図17は、本実施例に係るフェアリングの概略斜視図であり、フェアリングの移動動作を説明する図である。図14に示すように、柱状構造体1Cは、ライザー管1と、昇降装置12Aと、フェアリング70と、ケーブル76とを備える。また、さらに昇降装置12Aに上述した図11に示す発着ベース61を備えるようにしてもよい。
15 to 17 are schematic perspective views of the fairing according to the present embodiment, and are diagrams for explaining the movement operation of the fairing. As shown in FIG. 14, the columnar structure 1 </ b> C includes a riser pipe 1, an elevating device 12 </ b> A, a fairing 70, and a
柱状構造体1Cは、ライザー管に作用する流体抵抗を低減するフェアリング70をライザー管の周囲を囲むように1つ以上配置させるものである。例えば、昇降装置12Aで計測された計測データから算出した応力及び変位の大きい部分が複数存在する場合には、複数のフェアリング70を配置させるようにする。ライザー管11の周囲にフェアリング70を設置することで、ライザー管11に作用する流体抵抗を低減することや、ライザー管11から発生する渦による渦励振(VIV)を抑制することができる。
In the columnar structure 1C, one or
(フェアリング)
図14に示すように、フェアリング70は、移動動作によりライザー管11に沿ってA4のように昇降移動可能であり、ライザー管11の任意の部分に移動させて固定させることができる。フェアリング70は、ライザー管11の周囲を回転できるようになっており、海水の流れ方向に対し、抵抗のもっとも小さくなる方向にその向きを変化させ、ライザー管11に作用する流体抵抗を低減することができる。
(Fairing)
As shown in FIG. 14, the fairing 70 can be moved up and down like the A4 along the
図15に示すように、フェアリング70は、ライザー管11の周囲を囲む流線型の断面形状を有するカバー(フェアリング)である。フェアリング70は、ライザー管11の周囲を囲むように配置される上部フェアリング71と、下部フェアリング72と、上部フェアリング71と下部フェアリング72とを連結して伸縮可能な第1伸縮手段75a、75bとを有する。把持手段は、上部フェアリング71a、71bと第2伸縮手段73a、73bとで構成される。なお、移動手段は、第1伸縮手段75a、75bのことを示す。
As shown in FIG. 15, the fairing 70 is a cover (fairing) having a streamlined cross-sectional shape surrounding the
フェアリング70は、上部フェアリング71a、71bと第2伸縮手段73a、73bと、下部フェアリング72a、72bと第2伸縮手段74a、74bと、第1伸縮手段75a、75bと、深度計29と、ケーブル76とを有する。第2伸縮手段73a、73b、74a、74b、第1伸縮手段75a、75b、深度計29は各々ケーブル76と接続(図示せず)されており、ケーブル76は、図14に示した洋上の浮体15に設置された計測制御装置13と接続(図示せず)している。なお、フェアリング70は、ライザー管11の周囲を回転できるように、例えば、ベアリング機構(図示せず)が設けられている。なお、回転機構としては公知のフェアリングの回転機構を適用することができる。
The fairing 70 includes
上部フェアリング71の形状は、ライザー管11の長手方向に対して、略垂直方向の断面形状が流線型である。上部フェアリング71は、ライザー管11を中心として略半円の部分71aと略二等辺三角形の部分71bとが対向して重なり合うようにフェアリング71aと71bとに2分割されている。
As for the shape of the
上部フェアリング71は、2分割された上部フェアリング71a、71bが対向する面に対して略垂直方向に伸縮し、上部フェアリング71a、71bを連結する第2伸縮手段73a、73bが上部フェアリング71a、71bに埋設して設けられている。第2伸縮手段73a、73bはライザー管11を中心として対称に対向して配置されている。
The
上部フェアリング71の穴(空洞)部分のライザー管11と当接する内側曲面はライザー管11の円周と同じ曲率となるように形成されている。すなわち、上述した図7の実施例1の昇降装置12Bの上部昇降部41と同様であるため、詳細な説明は省略する。これにより、第2伸縮手段73a、73dが縮んで上部フェアリング71a、71bが対向する面を当接させて重ね合わせることで、上部フェアリング71a、71bが内側曲面でライザー管11を把持してライザー管11の任意の部分に固定させることができる。従って、上部フェアリング71a、71bの内側曲面が上部フェアリング71の把持部であり、上述した図2に示す昇降装置12Aの把持手段31a、31bの把持部25a、25bと同様の作用をする。
The inner curved surface in contact with the
第2伸縮手段73a、73bはケーブル76で計測制御装置13と接続(図示せず)されており、計測制御装置13で、第2伸縮手段73a、73bの動作を制御することができる。第2伸縮手段の構成、動作は、上述した図7の実施例1の昇降装置12Bの第2伸縮手段と同様であるため、詳細な説明は省略する。 The second expansion / contraction means 73a and 73b are connected to the measurement control device 13 by a cable 76 (not shown), and the measurement control device 13 can control the operation of the second expansion / contraction means 73a and 73b. Since the configuration and operation of the second expansion / contraction means are the same as those of the second expansion / contraction means of the elevating device 12B of the first embodiment shown in FIG. 7 described above, detailed description thereof is omitted.
なお、上部フェアリング71の形状は断面形状が流線型に限ることはなく、ライザー管11に作用する流体抵抗を低減することができる形状であればよく、例えば、楕円形または長円形等の断面形状を有するものでもよいし、公知のフェアリングと同様の形状でもよい。
The shape of the
下部フェアリング72は、上部フェアリング71と同様に、伸縮可能な第2伸縮手段74a、74bを有する。下部フェアリング72の構成は、上述した上部フェアリング71と同じであり、第2伸縮手段74a、74bの構成も上部フェアリング71の第2伸縮手段73a、73bと同様であるため、詳細な説明は省略する。
Similarly to the
なお、フェアリング70の上部フェアリング71、下部フェアリング72は、ライザー管11を中心として2分割して例で説明したが、これに限定されることはなく、2分割以上であればよい。
In addition, although the
移動手段である第1伸縮手段75a、75bは、上部フェアリング71と下部フェアリング72とを対向して連結するものである。第1伸縮手段75a、75bはライザー管11を中心として対称に対向して配置されている。第1伸縮手段75a、75bは、上部フェアリング71の内部に埋設されている。第1伸縮手段75a、75bは、上部フェアリング71と下部フェアリング72とを上下に分割するように配設されており、第1伸縮手段75a、75bが伸縮することで、上部フェアリング71、下部フェアリング72を移動させることができる。第1伸縮手段75a、75bはケーブル76で計測制御装置13と接続(図示せず)されており、計測制御装置13で伸縮手段75a、75bの動作を制御することができるようになっている。第1伸縮手段の構成、動作は、上述した図7の実施例1の昇降装置12Bの第1伸縮手段と同様であるため、詳細な説明は省略する。
The first expansion / contraction means 75a and 75b, which are moving means, connect the
深度計29は、上述した実施例1の深度計29と同様であるため詳細な説明は省略する。深度計29は、ケーブル76を介して得られた計測データを計測制御装置13に受け渡すようになっているが、ケーブル76を無くして、深度計29に稼働するための充電池を内蔵させて、計測データや制御は無線方式にて行うようにすることができる。
Since the
(フェアリングの移動動作)
フェアリング70の移動動作は、上述した図3〜図7の実施例1の昇降装置12Aと基本的に同様であるため、詳細な説明は省略する。図16、図17に示すように、下部フェアリング72の第2伸縮手段74a、74bのシリンダをF1の方向に延伸させてライザー管11の把持を解放してから、第1伸縮手段75a、75bのシリンダのピストン76a、76bをG1、G2の方向に延伸させて、下部フェアリング72を下方側へ移動させる。次に、図17に示すように下部フェアリング72の第2伸縮手段74a、74bをF2の方向に縮めてライザー管11を一時的に把持する。次に、上部フェアリング71の第2伸縮手段73a、73bのシリンダをF3の方向に延伸させてライザー管11の把持を解放してから、第1伸縮手段75a、75bのシリンダのピストン76a、76bをG3、G4の方向に縮めて、上部フェアリング71を下方側へ移動させる。次に、上部フェアリング71の第2伸縮手段のシリンダを縮めてライザー管を一時的に把持する。以上の一連の尺取り虫のような一連の動作を繰り返すことで、フェアリング70を任意の位置に移動させることができる。このとき、一度の移動動作により移動させる距離としては、第1伸縮手段75a、75bの長さにより任意に設定することができる。なお、フェアリング70の位置(深度)は深度計29の計測データ及び一度の移動距離に基づいて算出され、ライザー管11の目的の位置に移動したらフェアリング70は固定される。
(Fairing movement)
Since the movement operation of the fairing 70 is basically the same as that of the
柱状構造体1Cでは、昇降装置12Aによってライザー管11の挙動を計測して、任意の部分においてライザー管11に加わる応力やライザー管11の変位の大きい部分、例えば、加速度が大きい、又は振動が大きい部分を特定する。その後、特定した、例えば、ライザー管11の振動の大きい部分にフェアリング70を移動させて配置することができる。このように、柱状構造体1Cによれば、ライザー管11の振動の大きい部分を特定した後、ライザー管11に作用する流体抵抗を低減するフェアリング70を上記の特定した部分に移動させて配置することができるため、任意の部分においてライザー管11の振動を低減させることができる。これにより、任意の部分におけるライザー管11の疲労の蓄積を抑制することができ、ライザー管11の疲労破壊の可能性を低下させることができる。
In the columnar structure 1 </ b> C, the behavior of the
ライザー管のモニタリングシステム10Dは、柱状構造体1Cの昇降装置12Aを備えるものである。よって、ライザー管のモニタリングシステム10Dは、昇降装置12Aによってライザー管11の挙動を計測して、任意の部分においてライザー管11に加わる応力やライザー管11の変位の大きい部分、例えば、加速度が大きい、又は振動が大きい部分を特定する。その後、ライザー管のモニタリングシステム10Dは、特定した、例えば、ライザー管11の振動の大きい部分にフェアリング70を移動させて配置することができる。これにより、任意の部分においてライザー管11の振動を低減させることができる。
The riser tube monitoring system 10D includes an elevating
また、上記実施例では、上述した図1に示す実施例1に係る柱状構造体1Aに、フェアリング70を備えた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、柱状構造体1Cは、上述した図11に示す実施例2に係る柱状構造体1Bに、フェアリング70を備えるようにしてもよい。
Moreover, although the said Example demonstrated the case where the
1A、1B、1C 柱状構造体
10A、10B、10C、10D ライザー管のモニタリングシステム
11 ライザー管
12、12A、12A1、12A2、12B、12C、12D 昇降装置
13 計測制御装置
14 ケーブル
15 浮体
16 噴出防止装置(BOP)
17 空気管
21、41、41a、41b、41c、41d 上部昇降部
22 加速度計
23 傾斜計
24 水中カメラ
25a、25b、28a、28b 把持部
26a、26b 第1伸縮手段
27、43、43a、43b、43c、43d 下部昇降部
29 深度計
31a、31b、33a、33b 把持手段
32a、32b、34a、34b 第2シリンダ
35a、35b 第1シリンダ
36a、36b ピストン
42a、42b、42c、42d、44a、44b、44c、44d 第2伸縮手段
51 昇降部
53、54 ポンプ
55 海水
56 空気
57 バルブ
61 発着ベース
62 水中航走体
63 照明ライト
64 水中カメラ
65 作業アーム
66 推進器
67 舵
68 センサ
70 フェアリング
71、71a、71b 上部フェアリング
72、72a、72b 下部フェアリング
73a、73b、74a、74b 第2伸縮手段
75a、75b 第1伸縮手段
76 ケーブル
G 海底
S 海
1A, 1B,
17
Claims (7)
前記ライザー管に沿って昇降自在な昇降装置とを備え、
前記昇降装置は、前記ライザー管の周囲を囲むように配置され、水中を航走できる水中航走体を発着させる発着ベースを備える昇降部と、
前記昇降部に設けられ、前記ライザー管を一時的に把持する把持手段と、
前記昇降部を前記ライザー管の全長に亙って昇降自在に移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする柱状構造体。 A riser pipe formed by continuously extending a plurality of pipes in the vertical direction from the sea surface side to the sea floor side;
A lifting device that can be lifted and lowered along the riser pipe,
The lifting device, said disposed so as to surround the periphery of the riser tube, the lifting unit Ru provided with a landing base for landing the underwater vehicle capable of cruising underwater,
A gripping means provided in the elevating unit for temporarily gripping the riser pipe;
Moving means for moving the elevating part up and down freely along the entire length of the riser pipe;
A columnar structure characterized by comprising:
前記昇降部は、加速度計、傾斜計の何れか一方又は両方を有し、前記ライザー管の挙動を計測することを特徴とする柱状構造体。 In claim 1,
The elevating unit has one or both of an accelerometer and an inclinometer, and measures the behavior of the riser tube.
前記昇降装置で計測された前記ライザー管の挙動に基づいて前記ライザー管の応力及び変位を算出して記録すると共に前記昇降装置の移動を制御する計測制御装置と、
前記計測制御装置と前記昇降装置とを接続するケーブルと、
を有することを特徴とするライザー管のモニタリングシステム。 One or more lifting devices according to claim 1 or 2 ,
A measurement control device that calculates and records the stress and displacement of the riser tube based on the behavior of the riser tube measured by the lifting device, and controls the movement of the lifting device;
A cable connecting the measurement control device and the lifting device;
A riser tube monitoring system characterized by comprising:
前記昇降装置で計測された前記ライザー管の挙動から算出した応力及び変位に基づいて、前記ライザー管に作用する流体抵抗を低減するフェアリングを前記ライザー管の周囲を囲むように1つ以上配置させることを特徴とするライザー管のモニタリングシステム。 In claim 3 ,
Based on the stress and displacement calculated from the behavior of the riser pipe measured by the lifting device, one or more fairings that reduce the fluid resistance acting on the riser pipe are arranged so as to surround the riser pipe. Riser tube monitoring system characterized by that.
前記昇降装置で計測された前記ライザー管の挙動に基づいて前記ライザー管の応力及び変位を算出して記録すると共に前記昇降装置の移動を制御する計測制御装置と、
前記計測制御装置と前記昇降装置とを接続するケーブルと、
を有し、
前記昇降装置で計測された前記ライザー管の挙動から算出した応力及び変位に基づいて、前記ライザー管に作用する流体抵抗を低減するフェアリングを前記ライザー管の周囲を囲むように1つ以上配置させることを特徴とするライザー管のモニタリングシステム。 From the sea surface side to the sea floor side, it can freely move up and down along a riser pipe formed by continuously extending a plurality of pipes in the vertical direction, and an elevating part arranged so as to surround the riser pipe, One or more lifting devices provided in a lifting unit, the gripping unit temporarily gripping the riser tube, and a moving unit that moves the lifting unit up and down freely along the entire length of the riser tube; ,
A measurement control device that calculates and records the stress and displacement of the riser tube based on the behavior of the riser tube measured by the lifting device, and controls the movement of the lifting device;
A cable connecting the measurement control device and the lifting device;
Have
Based on the stress and displacement calculated from the behavior of the riser pipe measured by the lifting device, one or more fairings that reduce the fluid resistance acting on the riser pipe are arranged so as to surround the riser pipe. Riser tube monitoring system characterized by that.
何れか1つの前記昇降装置は、加速度計、傾斜計の何れか一方又は両方を有し、前記ライザー管の挙動を計測することを特徴とするライザー管のモニタリングシステム。Any one of the elevating devices includes one or both of an accelerometer and an inclinometer, and measures the behavior of the riser tube.
前記フェアリングは、前記ライザー管の周囲を囲むように配置される上部フェアリングと、
前記上部フェアリングに設けられ、前記ライザー管を一時的に把持する把持手段と、
前記上部フェアリングを前記ライザー管の全長に亙って昇降自在に移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とするライザー管のモニタリングシステム。 In claim 4 any one of claims 6,
The fairing is an upper fairing arranged to surround the riser tube;
A gripping means provided on the upper fairing for temporarily gripping the riser tube;
Moving means for moving the upper fairing up and down along the entire length of the riser tube;
A riser tube monitoring system characterized by comprising:
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