JPH0686792B2 - 垂直導管の引張装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 海中油田掘削は、今日のエネルギ需要を満たす上で重要
な役割を果たすようになつてきている。海中掘削の開発
の歴史は比較的新しく、最近になつて非常に進歩してき
ている。高い評価を受けている海中掘削技術の中には、
海面上に浮遊する浮揚掘削プラツトホームを使用するも
のがある。舶用垂直導管は、海底の掘削現場から海面近
くまで延びている。しかもこの垂直導管は、複数の連結
索またはケーブルにより浮揚プラツトホームに連結され
ている。

これら連結索は、舶用垂直導管をほぼ鉛直方向に支持す
るのに必要な力を備えていなくてはならない。しかしな
がら、垂直導管は海底に対しほぼ固定された状態に保た
れるが、浮揚プラツトホームは海面の動揺の影響を受け
て昇降しまた水平方向に移動する。従つてこうした連結
索に種々の設備を設け、舶用垂直導管と浮揚プラツトホ
ームの相対運動を補償し、舶用垂直導管を支持するのに
必要な力を一定に保つ必要がある。

従来までは、液圧空気装置が浮揚プラツトホームに取り
付けられ、当該装置を用いて連結索を繰り出したり巻き
上げるようになつている一方、索に必要な引張力を保ち
続けている。液圧空気圧装置は、索をシリンダ内で移動
するピストンに連結することで操作される。ピストンは
シリンダの長さにわたり移動することができ、索を引つ
張るピストンに加えられる所定の液圧または空気圧を一
定に保つている。

従来からあるすべての液圧空気圧装置はアクテイブシス
テムであつた。このことは、浮揚プラツトホームが垂直
導管に対し移動する際、装置の働きを一定に保つために
加圧空気または液圧流体の動きを一定に保たなければな
らないことを意味している。従つて加圧流体の送りを行
なう機構が不調であると、舶用垂直導管を海中プラツト
ホームに完全な状態に取り付けておくことが極めて困難
となることがある。またピストンやシリンダを用いると
シールが必要となる。こうしたシールは摩耗し、また保
守管理を怠たると長時間の修理作業や経費のかかる部品
交換が必要となる。加圧空気または加圧液体を用いると
なると、ポンプ並びに付属設備を浮揚プラツトホームに
取り付ける必要があり、プラツトホームも既設の設備と
入り込んで複雑になつてしまう。

従つて、舶用垂直導管を浮揚プラツトホームに連結する
索に所望の一定の引張力を加え、プラツトホームが垂直
導管に対し運動して索がプラツトホームから繰り出され
たり当該プラツトホームに巻き上げられる際、この引張
力を一定に保つことのできる改良された装置が必要とさ
れてきた。

発明の要約 本発明の１つの形態によれば、引張装置は比較的一定し
た所定の引張力を索に加える一方で、索が所定の距離に
わたり移動できるようにするものとして説明されてい
る。引張装置はフレームとエラストマエレメントを備え
ている。エラストマエレメントは第１と第２の端部を備
え、当該端部の一方を他方の端部に対し回転させること
でねじられた状態に弾性変形することができる。エラス
トマエレメントの第１の端部をフレームに固定する構造
が取り入れられている。また索を第２の端部に取り付
け、索が所定の距離にわたつて運動する際、エラストマ
エレメントの第２の端部が第１の端部に対し回転する構
造が取り入れられている。このようにして引張装置は、
比較的一定した所定の引張力を索に加えるようになつて
いる。

本発明の他の形態によれば、エラストマエレメントの第
１の端部をフレームに対し回転させてエラストマエレメ
ントを変形し、所定の引張力を索に与える構造が提供さ
れる。

図面の簡単な説明 本発明並びにその利点は、添付図面を参照すると共に以
下の詳細な説明から充分に理解することができる。

第１図は、浮揚プラツトホームと複数の索を用いて当該
浮揚プラツトホームで支持された舶用垂直導管とを示す
説明図にして、本発明の第１の実施例を構成する、所定
の引張力を索に保つための複数の引張装置を図示してい
る。

第2a図と第2b図は、垂直導管が浮揚プラツトホームに対
し移動する際、各々の索が箇々の引張装置からどのよう
にして繰り出されまた巻き上げられるかを示す説明図で
ある。

第３図は、テーパドラムと連続して取り付けられたエラ
ストマ部材とを図示した、引張装置の一部断面図であ
る。

第４図は、第３図に図示された引張装置に用いられるエ
ラストマ部材の一部断面図である。

第５図は、第３図の引張装置に使用可能なエラストマ部
材の変更例の一部断面図である。

第６図は、舶用垂直導管がプラツトホームに対して移動
する際、引張装置により索に加えられる引張力の均一性
を示すグラフである。

詳細な説明 ここで図面を参照する。各図面を通じて同じ参照符号は
同一または対応する部品を表わしている。新規な引張装
置10が図示されている。第１図を詳しく参照すると、浮
揚プラツトホーム12には複数の引張装置10を設置できる
ことが分かる。複数の連結索16により、舶用垂直導管14
が浮揚プラツトホーム12から支持されている。連結索16
は各々が１つの引張装置10に連絡し、箇々の引張装置10
は索16に予め設定されている一定の張力を加える一方で
索16を繰り出したり巻き上げ、浮揚プラツトホーム12が
海面の動揺を受けても舶用垂直導管14に対して自由に運
動できるようにしている。こうした引張装置を使用する
ことで、浮揚プラツトホーム12は舶用垂直導管14を海底
から離して支持することができ、同時に舶用垂直導管に
対し浮揚プラツトホームは垂直方向と水平方向に必要な
だけ運動することができる。通常の運転時において、プ
ラツトホームが当該プラツトホームと舶用垂直導管の当
初の設置地点からほぼすべての方向に30フイート（9.14
メートル）は移動することがある。

第１図に見られるように、箇々の引張装置10はターンダ
ウン索車18が各々の索を受け入れるように向き決めさ
れ、索車と箇々の引張装置10の間で索はほぼ水平にな
り、また垂直導管に向けて鉛直方向に向きを変えること
ができる。引張装置10を舶用垂直導管14に向き決めして
索車18を省略することもできるが、索車18を用いれば引
張装置10を舶用垂直導管14の上方でプラツトホーム12の
開口20から離すことができ望ましい。こうした開口の位
置は他の設備もあつて混雑している。浮揚プラツトホー
ム12は掘削用にまた作業基地のいずれにも使用できる。

次に第２図から第５図を参照する。引張装置10が詳細に
示されている。図面から、引張装置10は浮揚プラツトホ
ーム12に直接に固定された剛性フレーム22を備えている
ことが分かる。また図面からはフレーム22が円筒部分24
を備えているのが分かる。

円筒状部分24の底端部28には、テーパドラム30が円筒状
部分24に回転可能に取り付けられ、円筒状部分24の中心
軸線に一致した軸線34の廻りを回転することができる。
第2a図、第2b図および第３図を詳しく参照する。図面か
ら、テーパドラム30が螺旋状のテーパ溝36を備えている
ことが分かる。このテーパ溝は円筒状部分24の底端部28
の付近で軸線34に接近した位置から始まり、軸線34から
半径方向外向きに広がりながら端部28よりドラムに沿つ
て下がつている。図面から、テーパドラム30が円筒状部
分24の外部にブレーキデイスク38を構成し、また円筒状
部分24の内部に位置するプラツトホーム40を構成してい
ることが分かる。

第１の円筒状のエラストマ部材42が、適当な接着技術ま
たは取付け技術を用いてプラツトホーム40の下側端部に
固定されている。部材42は円筒状部分24のほぼ全長にわ
たつて延び、また軸線34を中心として配置されている。

シヤフト44が軸線34に沿つて位置しており、このシヤフ
トは両端にねじ山が形成されている。ナツト45がシヤフ
ト44の上側端部52にねじ締めされている。ナツト47とロ
ツクナツト47′がシヤフト44の下側端部にねじ締めさ
れ、ベアリング48の底を支持している。ベアリング48
が、軸線34の廻りのシヤフト44とプラツトホーム40の相
対運動を助けている。シヤフト44の上側端部付近ではプ
ラツトホーム50が当該シヤフトに支持されている。この
プラツトホーム50はシヤフト44に対し軸線34を中心とし
て回転し、またナツト45に接触するまでシヤフト44に沿
つてスライドすることができる。第１のエラストマ部材
42の上側端部は、適当な接続技術を用いてプラツトホー
ム50に固定されている。ナツト45および／またはナツト
47を調節することにより、エラストマ部材42は軸線34に
沿つてプラツトホーム50と40の間で圧縮し、部材42の疲
労寿命を延ばすことができる。シヤフト44はプラツトホ
ーム40と50の間で相対回転することができる一方、部材
42はねじられた状態に変形される。ダストキヤツプ49を
取り付けてシヤフト44の上側部分を保護することができ
る。

第２の円筒状のエラストマ部材54が第１のエラストマ部
材42を取り囲み、また軸線34を中心として配置されてい
る。この円筒状のエラストマ部材もプラツトホーム50に
固定されている。エラストマ部材54の底端部はプラツト
ホーム56に固定される。プラツトホーム56は、ベアリン
グ58を介して底端部28に回転可能に取り付けられてい
る。ナツト45および／またはナツト47を調節することで
軸線34に沿つて部材54を圧縮し、疲労寿命を延ばすよう
にするのが好ましい。

第３の円筒状のエラストマ部材60が第１と第２の両方の
エラストマ部材を取り囲み、軸線34を中心として配置さ
れている。エラストマ部材60の下側端部も同じようにプ
ラツトホーム56に固定されている。エラストマ部材60の
上側端部はリング62に固定されている。このリングは円
筒状部分24の上側端部に取り付けられ、軸線34の廻りを
回転することができる。部材60も軸線34に沿いプラツト
ホーム56とリング62の間で圧縮し、疲労寿命を延ばすよ
うにすることが好ましい。

第３図に詳しく示されているように、リング62の内側表
面には歯64が設けられている。歯64は、リングの内側周
縁の廻りで一連のピニオン歯車66と係合している。箇々
のピニオンギア66はモータ組立体68の一部を構成してい
る。また箇々のモータ組立体はモータ70と、モータブレ
ーキ72と、歯車減速機74と、当該歯車減速機74から突き
出していてピニオンギア66が取り付けられている駆動シ
ヤフトを備えている。明らかなように、各モータ組立体
68のモータブレーキ72を作動させて連係する駆動シヤフ
ト76の回転を止めると、リング62はフレーム22に対し固
定される。適当な電気接続部78がモータ組立体68に設置
され、モータ70はそれぞれ同じ速度で同時に回転してリ
ング62を軸線34の廻りでいずれか一方の回転方向に回転
させることができる。保護体80をフレーム22に固定して
モータ組立体68を保護することができる。

モータブレーキ72が作動されリング62をフレーム22に対
し固定すると、軸線34の廻りを回転するテーパドラム30
がエラストマ部材42,54および60をねじつた状態に変形
させる。エラストマ部材は連続した関係で配置されてい
るものと見なすことができ、またテーパドラム30に加わ
つて当該ドラム30を軸線34の廻りで回転させる所定のト
ルクが、エラストマ部材の各々を等しく角度変位させる
ように構成することが好ましい。このため図面から明ら
かなように、エラストマ部材の半径方向の厚みは軸線34
から半径方向に離れるにつれて薄くなつている。さらに
エラストマ部材に加わる剪断力を一定に保ち、耐久性を
揃えることが好ましい。軸線34から遠去かるにつれてレ
バーアームが長くなるため、所定のトルクに対抗するの
に要する断面積は小さくてすみ、その結果、エラストマ
部材は軸線34から遠去かるにつれて厚みを薄くされてい
る。

第４図は、エラストマ部材42の一部分を断面で示してい
る。図面からは、部材42が一連の剛性リング86を備え、
これらリングの各々が円錐体の一部を構成していること
が分かる。エラストマエレメント88は箇々のリング86を
つないでおり、またこれらエレメントは適当な技法でリ
ングに接着されている。図面に見られるように、リング
86の間の箇々のエラストマエレメント88には応力緩和輪
郭部90が位置していて、エラストマエレメントに裂け目
が広がらないようにしている。

第５図は、変更例のエラストマ部材の構造を図示してい
る。この変更例では、それぞれ円錐体の一部を構成して
いる多数のリング92がエラストマ本体94内に完全に埋設
されている。

好ましい実施例では、エラストマエレメント88は60から
70のデユロメータ示度を持つ天然ゴムとブタジエンの混
合物から作られている。それぞれのエラストマ部材に使
われるエラストマエレメントの厚みは、剛性リング86の
厚みの４倍〜６倍であるのが好ましい。剛性リングの役
割は、エラストマエレメントを事前に圧縮しておいて当
該エラストマエレメントの疲労寿命を延ばす働きをする
ことにある。

使用に際し、各々の連結索16の第１の端部が舶用垂直導
管14に取り付けられる。次いで各々の索16はターンダウ
ン索車18を通り抜け、反対の端部が引張装置10のテーパ
ドラムの最も半径方向外側にあるテーパ溝36に取り付け
られる。

各々の索を引つ張るために、引張装置10のモータ70が作
動されてリング62を回転し、余剰な索をドラム30の廻り
で溝36内に巻き付けて巻き上げる。浮揚プラツトホーム
12が舶用垂直導管14に対する理想的な位置にある場合、
所定の引張力が索16を経て加えられるまでに溝36の半径
方向の外側二分の一にわたり索16をドラムに巻き付ける
とよい。

リング62の回転により所定の一定した引張力が索16に加
わると、モータ70は停止される。次いでモータブレーキ
72が作動され、リング62をフレーム22に対し固定する。
勿論のこと、違つた大きさの所定の一定した引張力を必
要とする場合、モータ70を作動させてリング62を回転
し、所望の引張力を生じさせ、再びブレーキ72をリセツ
トして引張力を保つようにすればよい。こうした操作
は、例えばプラツトホーム12に設置された引張装置10の
１つが取り除かれ、残つた引張装置10により残りの索16
に大きな引張力を加えて垂直導管を保持する必要のある
場合に行なわれる。

所望の数のモータ組立体68を使用することができるが、
モータの数は、ピニオンとリングの歯の間のギア歯荷重
を減少させて充分な信頼性のある運転を行なえるだけの
数にするのが好ましい。テーパドラム30の代わりに直径
の一定なドラムを使用した場合、索がドラムから繰り出
されるにつれ、索の引張力はエラストマ部材がさらにね
じり変形されるために一定の力ではなくなる。索がそう
したドラムに巻き上げられると、同じようにエラストマ
部材の変形量も減少して索の引張力は一定でなくなる。
これに対しテーパドラム30によれば、エラストマ部材に
より生じる力の変動をテーパ溝36が補償し、その結果、
エラストマ部材の変形に事実上関係なく比較的一定した
所定の引張力を常に索16に加えられる。新たな索16がテ
ーパドラム30から繰り出されると、索は第2b図に図示し
たようにドラムの最も半径方向外側の付近で当該ドラム
から繰り出す。この状態により長いレバーアームが軸線
34と索16が溝から離れていく地点82bとの間に得られ、
エラストマ部材を変形させるのに必要な増加したトルク
が補償される。索16が巻き上げられるにつれ、当該索は
溝に嵌まつていき、第2a図に示すように中心軸線34と地
点82aの間のレバーアームは短くなり、エラストマ部材
により加えられる減少したトルクを補償するようになつ
ている。このように中心軸線34と索が溝36から繰り出す
地点との間のレバーアームを変化させることにより、索
の引張力はほぼ一定に保たれ、エラストマ部材がねじら
れた状態にある間、エラストマ部材によつて加えられる
トルクの変化を補償している。第６図は、本発明の引張
装置により索16に加えられる引張力を示す曲線を描いて
いる。この引張装置によれば、全体で約50フイート（1
5.24メートル）、適切な所望の設置箇所から片側に25フ
イート（7.62メートル）にわたり連結索を運動させるこ
とができる。

明らかに装置10は、連結索16に所定の引張力を加えると
共に、浮揚プラツトホーム12が舶用垂直導管14に対し移
動するにつれ、索16を繰り出したり巻き上げられるよう
にする非常に効果の高い技術を提供している。また引張
装置10は、従来の引張装置とは異なるパツシブシステム
である。通常の運転に際し、引張力はエラストマ部材の
変形により簡単に得られ、操作を続ける上で外部のエネ
ルギの入力は不要である。従来技術の液圧空気圧式の引
張装置では、プラツトホームが垂直導管に対し移動する
際、索に所望の引張力を加えておくには連続した流体送
りが必要とされる。流体送りが遮断されると、機械機能
が停止して装置は適切に作用しなくなる。これに比べ、
本発明の引張装置によればプラツトホーム12に供給され
るエネルギがストツプしても作業が続けられ、従来技術
の構造では得られない多くの機能上の利点が奏される。
本発明の構造では液圧流体を入れ換えたり、循環系を空
気式に変更したりあるいはピストン内のパツキンを交換
する必要がない。このことは作業時間の短縮につなが
り、またメインテナコストを下げることができる。本発
明のパツシブ性により液圧ポンプまたは空気圧ポンプ等
の補助設備が不要となり、これにより不要プラツトホー
ム上を大幅に簡素化できる。

引張装置10は、索16の切断を考慮に入れて補助安全装置
を備えている。箇々の引張装置10には、索の引張力を検
知するロードセル96が取り付けられている。ロードセル
96は、索が破断するとブレーキ装置制御回路網97を作動
させる。制御回路網97が作動されると、フレーム22に取
り付けられたそれぞれのブレーキカリパス98が作動さ
れ、テーパドラム30のブレーキデイスク38が挾み付けら
れる。これによつてフレームに対するドラムの回転が速
やかに停止し、破断して緩んだ索16が設備を破壊したり
作業員に怪我を負わせるのを防ぐことができる。

本発明は、単一の実施例を添付図面に図示し先の詳細な
説明で明らかにしてきたが、本発明は明らかにされた実
施例に限定されることはなく、本発明の範囲並びに精神
から逸脱することなく部品およびエレメントを様々に再
構成し、修正しまた置き換えることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】舶用垂直導管（14）を浮揚プラットホーム
   （12）に取り付ける索（16）に比較的一定した所定の引
   張力を加えると共に、浮揚プラットホームが舶用垂直導
   管に対して移動する際に索が所定の距離にわたって運動
   できるようにする引張装置において； 第１の端部（28）及び第２の端部を有する円筒部分（2
   4）を備えると共に浮揚プラットホーム（12）に設けら
   れ、更に、第１の軸線（34）の回りで回転する前記第１
   の端部（28）に第１のプラットホーム（40）と、前記第
   １の軸線（34）の回りで回転する前記第２の端部に第２
   のプラットホーム（50）と、内側表面に歯（64）を有し
   前記第１の軸線の回りで回転する前記第２の端部に設け
   たリング（62）とを設けたフレーム（22）； 前記第１の軸線（34）の回りで回転する前記円筒部分
   （24）の前記第１の端部（28）に回転自在に設けられ、
   索（16）を受けるために前記第１の軸線から半径方向外
   方に螺旋状に延びた溝（36）を有し、前記索（16）が前
   記溝（36）の最も半径方向外側の付近で前記溝に沿って
   繰り出しまたは巻き上げされるテーパドラム（30）； 前記円筒部分（24）内にあって前記第１の軸線を中心と
   し該第１の軸線の回りの捩じりで変形可能であり、前記
   第１のプラットホーム（40）に設けられた第１の端部と
   第２のプラットホーム（50）に設けられた第２の端部と
   を有する第１の円筒エラストマ部材（42）、該第１の円
   筒エラストマ部材（42）と同軸で前記円筒部分（24）内
   にあって前記第１の軸線（34）を中心とし、第１の軸線
   の回りの捩じりで変形可能であり、第３のプラットホー
   ム（56）に設けられる第１の端部と前記第２のプラット
   ホーム（50）に設けられた第２の端部とを有する第２の
   円筒エラストマ部材（54）； 前記円筒部分（24）内にあって前記第１の軸線（34）を
   中心とし、第１の軸線の回りの捩じりで変形可能であ
   り、前記第１及び第２の円筒エラストマ部材に同軸であ
   り、前記第３のプラットホーム（56）に設けられた第１
   の端部と前記リング（62）に設けられた第２の端部とを
   有する第３の円筒エラストマ部材（60）；及び 前記フレーム（22）に設けられ所望の方向に駆動シャフ
   ト（76）を回転するモータ（70）と、該駆動シャフトで
   回転され前記リング（62）の前記歯（64）に噛合するピ
   ニオン歯車（66）と、前記駆動シャフトの運動を防げる
   モータブレーキ（72）とを有する少なくとも１個のモー
   タ組立体（68）を備え、前記モータは前記第１、第２及
   び第３の円筒エラストマ部材を捩じり変形するように作
   用して前記テーパドラム（30）を回転し、前記索（16）
   に所定の引張りを与え、次いで前記モータブレーキ（7
   2）が前記フレームに関連して前記リング（62）を固定
   し、前記テーパドラムが前記第１の軸線の回りを回転し
   て前記索を繰り出しまたは巻き上げる際、前記第１の軸
   線と前記索が前記溝を離れる位置との間の半径方向距離
   が変化して、前記円筒エラストマ部材の捩じり変形によ
   り加わる捩じりモーメントの変化を補償し、前記索に所
   定の引張力を維持させることを特徴とする引張装置。
2. 【請求項２】前記円筒エラストマ部材（42,54,60）の厚
   みを前記第１の軸線からの半径方向に遠ざかるにつれて
   薄くして各円筒エラストマ部材の角変形に対し捩じりモ
   ーメントを等しくしたことを特徴とする請求の範囲第１
   項に記載の引張装置。
3. 【請求項３】前記テーパドラムに設けられたブレーキデ
   ィスク（38）と、前記テーパドラムに係合して回転運動
   を停止するために前記フレームに設けられた少なくとも
   １個のブレーキカリパス（98）と、ブレーキ装置制御回
   路網（97）と、前記索の引張力を検知して前記ブレーキ
   装置制御回路網（97）を作動して索を制動するロードセ
   ル（96）とで前記フレームに関連して前記テーパドラム
   を制動するブレーキ装置を構成して索の故障でテーパド
   ラムの回転を制御できなくなるのを防止したことを特徴
   とする請求の範囲第１項又は第２項のいずれか１項に記
   載の引張装置。
4. 【請求項４】前記円筒エラストマ部材のそれぞれが円錐
   状剛性リング（86;92）によって分離された弾性材料（8
   8;94）で構成されていることを特徴とする請求の範囲第
   １項から第３項までのいずれか１項に記載の引張装置。