KR100308741B1 - 탄화수소의해양생산을위한시스템 - Google Patents

Abstract

선박에 의해 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템이 물에 잠긴 부표로 부터 신속한 연결 및 분리를 위해 장치되어 있는데, 부표는 선박에서 물에 잠긴 아래쪽으로 개방된 수용공간에 도입되고 해제가능하게 체결되는 외부부력부재와 외부부재에 회전가능하게 장착되고 해저에 정박되어 있으며 유정과 선박 사이에 뻗어 있는 적어도 하나의 라이저에 연결된 중앙부재로 구성되어 있고, 회전장치는 라이저와 선박의 튜브 시스템 사이에서 과정 유체의 운송과 상호 연결을 위한 부표의 상부끝에 배치되어 있다. 회전장치(9) 는 중앙부재와 공동축선의 개구부로 부표의 중앙부채에 영구히 체결된 암부재(10)형태의 외부부재와, 선박에서 작동수단(17)에 의해 암부재(10)로 부터 승강될 수 있는 숫부재(11) 형태의 내부부재로 구성되어 있다. 연결된 상태에서, 통상의 방식으로 회전부재(10, 11)는 회전부재(10, 11)에서 일체로 된 유체통로(26-31) 와 연통하는 공통 환형공간(23-25) 을 형성하며, 환형공간의 각각에 작동 동안에 환형공간 사이에 밀봉을 형성할 수 있도록 작동되고 그리고 회전부재를 서로 분리할때 해제될 수 있는 밀봉수단(34, 35)으로 구비되어 있다.

Description

탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템

제 1도는 배의 바닥에서 수용공간에 부표가 도입된 배의 전방부분의 개략적인 측단면도.

제 2도는 본 발명에 따른 시스템의 제 1실시예와 관련된 부표의 부분단면 측면도.

제 3도는 연결된 상태에서 제 2도의 시스템의 확대 측면도.

제 4도는 제 3도의 시스템에 상응하지만 시스템이 분리된 상태의 단면도.

제 5도 및 제 6도는 저장위치와 작동위치 사이에서 시스템의 구성품의 회전을 위한 액추에이터의 평면도.

제 7도는 제 2도 내지 제 4도에 따른 실시예에서 정적 및 동적 밀봉수단의 확대 단면도.

제 8도는 본 발명에 따른 시스템의 제 2실시예의 개략적 부분단면 측면도.

제 9도는 제 8도에 따른 실시예에서 부표의 장치의 단편적인 길이방향 단면도.

제10도는 제 8도에 따른 실시예에서 숫부재 부분의 길이방향 단면도.

제11도는 제 8도 내지 제10도에 따른 실시예에서 정적 및 동적 밀봉수단의 확대 단면도.

제12도는 제 2도 내지 제 4도에 따른 실시예에 주로 상응하지만 배의 튜브 시스템에 연결하는 수단과 아암수단의 다른 실시예를 사용하는 실시예의 개략적인 부분 단면측면도.

제13도는 제12도의 선 XIII-XIII에 따른 개략적인 평면도.

본 발명은 물에 잠긴 부표로 부터 신속히 연결 및 분리를 위해 장치된 선박에 의해 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템에 관한 것인데, 여기에서 부표는 물에 잠긴 아래쪽으로 개방된 선박의 수용공간에 도입 및 해제 가능하게 체결된 외부 부력부재와 외부부재에 회전가능하게 장착되고 해저에 정박되어 있으며 부표 쪽으로 뻗어 올라 있는 적어도 하나의 라이저(riser) 에 더 연결된 중앙부재로 구성되어 있으며, 회전장치는 선박의 튜브 시스템과 라이저 사이에서 연결과 가공유체의 운송을 위해 부표의 상부 끝에 장치되어 있다.

상기 언급한 타입과 다른 시스템이 노루웨이 특허출원 922043호, 922044호 그리고 922045호에 개시되어 있다. 이들 시스템은 국제특허출원 PCT/NO92/00054호에 개시된 소위 STL시스템(STL = Submerged Turret Loading)을 근거로한 것이다. 이 시스템에서 물에 잠긴 부표는 해저에서 예를들면 생산 시스템으로 부터 하나 이상의 유연한 라이저 및 연결관을 위한 수집 지점을 형성한다. 부표는 상승되고 그리고 선박의 수용공간에 체결되도록 되어 있어서 해저의 생산 시스템으로 부터 배의 카고 탱크로 석유제품을 위한 이송시스템을 형성한다. 부표가 수용공간에 체결될때, 선박은 부표의 외부부력부재에 견고하게 체결되고 적절한 정박 시스템에 의해 해저에 정박된 부표의 중앙부재에 대하여 회전가능하다. 그러므로, 부표자체는 배가 바람, 파도 그리고 조류의 영향하에서 선회할 수 있는 회전몸체 또는 터릿(turret)을 구성한다.

탄화수소의 생산을 위해 선상에서 사용되는 STL 시스템은 여러가지 경제적 및 실제적 장점을 갖추고 있다. 이들 장점의 더 설명은 상기 언급한 노루웨이 특허출원에 언급되어 있다.

본 발명의 일반적인 목적은 배의 바닥에 커플링 수단을 갖추어 갑판에 장착되는 커다란 구조물을 없앤 상기한 타입의 더 개발된 시스템이며 신속하게 연결하고 분리하는 것을 보장하고 그리고 모든 환경하에서 분리를 위해 주어진 최대 안정성을 보장하는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 국소적인 생산유체와 그 주변 사이에서 밀봉을 보장하는 커플링을 갖춘 시스템을 제공하는 것이다.

다른 목적은 부표와 선박 사이의 커플링이 큰 공차로 설치될 수 있고 커플링의 손상위험을 최소화시키는 시스템을 제공하는 것이다.

다른 목적은 주위 압력 보다 높은 압력을 갖춘 경계유체가 사용되는 동적 및 정적시일(seal)을 간단하게 모니터하는 것이 가능한 시스템을 제공하는 것이다.

다른 목적은 회전장치와 이것에 연결된 커플링 수단의 원격조정에 적합한 시스템을 제공하는 것이다.

상기 언급된 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따라서 앞서 서술한 타입의 시스템에 있어서, 회전장치는 서로 결합되도록 움직일 수 있는 암부재와 숫부재로 구성되는데, 회전장치의 하나의 부재는 부표의 중앙부재에 영구히 체결되어 있고 회전장치의 다른 하나의 부재는 선박에서 작동수단에 연결되어 숫부재와 암부재는 작동수단에 의해 서로 연결 및 분리가능하며, 결합된 상태에서 회전부재는 회전부재에서 일체로 된 유체통로와 연통하는 공통 환형공간을 형성하고 그리고 밀봉수단은 환형공간의 각각에 구비되고, 이 밀봉수단은 작동될 때 환형공간들 사이에서 밀봉을 형성하며 회전부재를 서로 분리할때 해제될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 시스템의 특히 유리한 시스템은 환형공간의 각각에서 회전부재중 하나는 다른 회전부재에 대하여 정적 밀봉을 위한 그리고 주변홈의 측벽과 링 요소 사이의 동적 밀봉을 위한 밀봉수단으로 구비된 방사상으로 가동되는 링 요소를 수용하는 주변 환형홈으로 구비된 것을 특징으로 한다. 밀봉수단이 주위압력 보다 더 높은 압력을 갖춘 경계 유체에 의해 유압적으로 작동되도록 배치되어 있고, 회전부재는 경계유체를 위한 공급채널로 구비된 주변 홈을 갖추고 있는 것을 더 특징으로 한다.

본 발명에 따른 시스템은 국소적인 라이저가 부표와 생산유체 (유정) 의 공급을 위한 위치 사이에서 뻗어 있는 이러한 적용에 적합하다. 이러한 위치는 해저의 생산유정(production well) 이지만, 본 시스템에 의해 유정의 흐름이 선박으로 운송되는 인접한 플랫홈이 될 수도 있다.

본 발명은 첨부도면을 참조하여 아래에서 실시예를 통해 더 설명될 것이다.

제 1도는 생산을 위한 선박으로서 가공을 위해 장비된 그리고 이런 목적을 위해 본 발명에 따른 시스템으로 구비된 선박(1) 의 이물부분의 개략적 단면 측면도를 도시하고 있다. 선박은 아래쪽으로 개방된 수용공간(2) 을 갖추고 있는데 여기에서 부표(3)를 도입하고 결합된다. 부표는 수용공간에 분리가능하게 결합되어 있는 외부부력부재(4)와 외부부재(4)에 회전가능하게 장착되고 그리고 앵커라인(6) 에 의해 해저 또는 해상에 정박된 중앙부재(5) 로 구성되어 있다. 수용공간(2) 위에 선박은 선박의 갑판(8) 과 수용공간 사이에 뻗어 있는 샤프트(7)를 갖추고 있다. 선박의 갑판에서, 부표로부터 라인으로 연결하기 위해 샤프트를 통해 수중내로 하강될 수 있는 픽-업 라인을 갖추고 그리고 물에 잠긴 위치로부터 상승되고 수용공간(1) 내로 도입될때 부표를 끌어올리는 적절한 윈치 (도시생략)가 장치될 것이다.

제 1도에서 본 발명에 따른 시스템은 단지 개략적으로 도시되어 있고, 부표의 중앙부재(5) 에 영구히 부착된 암부재(10)의 형태인 외부부재와, 샤프트(7) 의 하부끝에 장치된 숫부재(11)의 형태이고 적절한 작용수단 (도시생략), 예를들면 유압실린더와 같은 것에 의해 암부재(10)로 부터 승강되는 내부부재를 갖춘 회전장치(9)로 구성되어 도시되어 있다.

그러므로 주로 시스템은 신속하고 신뢰성 있는 방식으로 부표로 부터 연결 또는 분리를 위해서 선박에 장치된 숫부재 즉 내부부재와, 부표의 부분으로 구성되는 암부재 즉 수용부재를 갖춘 2부분으로 된 회전장치로 구성되어 있다. 숫부재가 암부재에 연결될때, 형성된 회전장치는 선박과 부표 사이의 상대운동을 흡수한다.

본 발명에 따른 시스템의 제 1실시예에 관련된 장치의 상세한 도면이 제 2도에 도시되어 있다. 예시된 실시예에서, 공정유체의 운송을 위해 3개의 라이저(12, 13, 14), 즉 유정(탄화수소)을 위한 하나의 튜브, 물분사를 위한 하나의 튜브 그리고 가스분사를 위한 하나의 튜브가 부표(3) 의 중앙부재(5) 내로 도입된다. 라이저는 폐쇄밸브(15)를 통해 회전장치(9) 의 외부부재(10)에서 각각의 유체통로 (도시생략) 에 연결된다. 회전장치(제2도에서 도시생략) 의 내부부재 즉 숫부재(11)는 다른 끝에 피벗가능하게 장착된 아암부재(16)의 자유단에 장착되어, 숫부재는 선박의 수용공간(2) 에 인접한 위치와 숫부재가 부표(3)위에 중심이 맞추어진 위치 사이에서 피벗될 수 있다. 작동수단(17)은 아암수단(16)이 중앙위치에서 숫부재에 위치될때 암부재내로 숫부재를 하강시키고 또는 암부재로부터 숫부재를 상승시키기 위해 장치되어 있다. 제 3도 및 제 4도에 더 도시된 바와같이, 숫부재(11)는 아암수단(16)의 자유단에 체결된 가이드 슬리브(18)에 미끄럼 가능하게 장착되어 있다.

가이드 슬리브(18)는 상승된 위치에 있을때 숫부재의 상부부분을 수용하기 위한 그리고 작동수단(17)을 지지하기 위한 하우징(19)을 지지하고 있다.

아암수단(16)은 가이드 슬리브(18)를 통해서 회전장치(9) 와 연통하는 그리고 선박상에 배치된 공정유체를 위한 튜브 시스템과 더 연통하는 채널 또는 튜브(20)로 구성되어 있으며, 회전 커플링(22)은 아암수단의 지지수단을 동시에 형성하고 아암수단의 회전가능하게 장착된 끝에 배치되어 있다.

제 2도의 시스템은 제 3도 및 제 4도에 더 상세히 도시되어 있는데, 회전장치의 암부재(10)와 숫부재(11)는 제 3도에서 연결된 상태 또는 작동위치에 도시되어 있고 그리고 제 4도에서 분리된 상태로 도시되어 있다. 연결된 상태에서, 통상의 방식으로 회전장치(10, 11)는 회전부재에서 일체로 된 유체통로와 연통하는 공통의 환형공간을 형성한다. 환형공간과 유체통로의 수는 실제 경우에 사용되는 라이저의 수와 상응한다. 그러므로, 3개의 라이저로 예시된 실시예에서, 예를들면 유정, 물분사 그리고 가스분사를 위한 3개의 환형공간(23, 24, 25)이 각각 배치되어 있고, 환형공간은 암부재(10)에서 3개의 유체통로(26, 27, 28)중 분리된 하나와 연통하고 그리고 숫부재(11)에서 3개의 유체통로(29, 30, 31)중 분리된 하나와 연통한다. 예시된 경우에 있어서, 환형공간은 암부재(10)에 형성된 주변 링 채널로 이루어져 있다. 하지만 대안으로서, 이들은 예를들면 일반적으로 원형 단면을 갖춘 환형공간을 형성하기 위해 내부부재 또는 숫부재(11) 또는 이들 양부재에 형성될 수 있다.

환형공간의 각각의 한쪽에 숫부재(11)가 방사상으로 가동되는 링 요소(33)를 수용하는 주변 링 홈(32)으로 구비되어 있다. 링 요소는 암부재에 대하여 정적 밀봉을 위해 그리고 링 요소(33)와 주변링 홈의 측벽 사이에 동적 밀봉을 위해 각각 배치된 밀봉수단(34, 35)으로 구비되어 있다. 이들 밀봉수단은 작동 동안에 환형공간 사이에 밀봉을 형성하기 위해 작동될 수 있고 그리고 회전장치(10, 11)의 상호 분리의 경우에 해제될 수 있다. 밀봉수단은 주위 압력, 즉 국소적인 공정유체의 압력 보다 더 높은 압력을 갖춘 경계 유체에 의해 유압적으로 작동되도록 적절히 장치되어 있다.

경계유체는 링홈(32)으로 구비된 회전부재에 배치된 적절한 공급 채널(36), 즉 예시된 경우에 있어서 숫부재(11)를 통해 공급된다. 제 7도에 더 명확히 도시된 바와같이, 경계유체를 위한 공급채널(36)은 링홈(32)의 바닥면적 그리고 일체로 된 링 요소(33)에 의해 한정된 버퍼 체적내로 진출하고 링 요소의 밀봉수단(34, 35)과 연통한다. 밀봉수단의 작동방식과 구조는 제 7도를 참조하여 아래에서 더 설명될 것이다.

이러한 링 요소 구조에 의해 링 요소(33)는 비교적 큰 공차, 예를들면 ± 12mm 내에서 암부재에 중심이 맞추어진다. 이것은 링 요소 또는 링 요소들이 방사상 방향으로 자유롭게 유동할 수 있고 그러므로 암부재와 숫부재 사이에서 가능한 중심편차 또는 중심변위를 흡수할 수 있기 때문에 가능하다.

상기한 바와같이, 숫부재(11)는 아암수단(16)의 자유단에 체결된 가이드 슬리브(18)에 미끄럼 가능하게 장착되어 있다. 숫부재는 제3도에 도시된 바와 같이 하부 삽입부(37)와 상부(38)로 구성되어 있고 상부는 삽입부가 암부재(10)내로 도입될때 가이드 슬리브(18)에 위치한다. 이 위치에서, 가이드 슬리브(18)와 상부(38)는 숫부재(11)의 유체통로(29, 30, 31)의 각각의 하나와 그리고 아암수단(16)의 채널(20)과 연통하는 3개의 공통 환형공간(39, 40, 41)을 형성하고, 가이드 슬리브(18)는 환형공간 그리고 일체로 된 채널 사이에 관통구멍을 갖추고 있다. 환형공간 사이에서 상부(38)는 밀봉수단(34)에 상응하는 그리고 공급채널(36)을 통해서 경계유체에 의해 작동되는 유압적으로 작용하는 정적 밀봉수단(42)으로 구비되어 있다.

숫부재(11)와 가이드 슬리브(18) 사이의 단지 상대운동은 축선방향이다. 이러한 운동은 숫부재와 암부재의 연결과 분리 동안에만 발생한다. 이러한 작용 동안에 내부 경계 유체압력은 낮으며, 그리고 밀봉 시스템은 해제된다.

제 4도에 도시된 바와같이, 숫부재의 상부(38)는 숫부재의 삽입부(37)가 작동수단(17)에 의해 암부재(10)로 부터 당겨 올려질때 가이드 슬리브(18)에 의해 지지된 하우징(19)에 위치한다. 그러므로 이 위치에서 전체적인 숫부재(11)는 가이드 슬리브(18)와 하우징(19)에 의해 보호된다.

작동수단(17)은 적절하게 유압 액추에이터, 예를들면 도시된 바와같이 실린더/ 피스톤로드 유니트이다.

아암수단(16)의 회전가능하게 장착된 끝에 배치된 회전 커플링(22)은 선박에 견고히 체결된 고정된 내부부재(43)와 회전가능하게 장치되고 아암수단(16)의 인접끝에 체결된 외부부재(44)로 구성되어 있다. 외부부재(44)는 가이드 슬리브(18)에 구조적으로 상응하는 슬리브의 형태이다. 내부 및 외부부재는 아암수단(16)의 채널(20)과 그리고 내부부재(43)에 배치된 각각의 유체통로(48, 49, 50)와 연통하고 그리고 선박의 튜브 시스템(21)과 연통하는 공통 환형공간(45, 46, 47)을 형성한다(제2도). 환형공간(45, 46, 47)의 각각의 면에서 밀봉수단(34)과 상응하고 그리고 내부부재에서 공급채널(52)을 통해 경계 유체에 의해 작동되는 유압으로 작용하는 정적 밀봉부재(51)가 있다. 채널(36)과 마찬가지로 공급채널(52)은 경계유체 (도시생략) 를 위한 공급부에 연결되어 있다.

아암수단(16)의 채널(20)은 그 끝이 적절한 방식, 예를들면 용접에 의해 가이드 슬리브(18) 그리고 회전 커플링(22)의 외부부재(44)에 각각 체결된 다수의 튜브(53, 54, 55)에 의해 적절히 형성될 수 있다.

숫부재(11)가 암부재(10)로 부터 분리될때, 나중에 부표를 수용공간내로 삽입하기 위해서 수용공간(2) 의 중앙면적을 비우거나 또는 자유롭도록 아암수단(16)과 회전 커플링(22)에 의해 샤프트(7) 의 벽에 대하여 옆으로 그리고 위로 선회될 수 있다. 아암수단의 선회를 위해 적절한 액추에이터, 예를들면 제 5도 및 제 6도에 도시된 바와같이 유압실린더/ 피스톤 유니트(59)가 배치되어 있다.

숫부재가 암부재(10)로 부터 분리되고 상승할때, 암부재는 개방되어 보호되지 않는다. 부표가 선박으로 부터 해제되고 수용공간으로 부터 하강하기 전에, 커플링 표면을 보호하고 오염과 누출등을 방지하기 위해서 암부재에 보호 플러그를 위치시키는 것이 유리하다.

이러한 보호 플러그는 회전장치에 사용되는 것과 동일한 원리를 사용하여 위치시키거나 또는 제거될 수 있으며, 또는 그 조작은 충분한 시간이 있다면 수동으로 수행될 수 있다. 시스템의 정적 및 동적 밀봉수단의 실시예가 제 7도에 도시되어 있다. 이 도면은 암부재(10)의 부분과 숫부재(11)의 삽입부(37)를 도시하고 있는데, 이들 부분은 연결된 위치에 있고 제 3도에 도시된 회전장치의 축선을 통한 길이방향 단면으로 도시되어 있다.

정적 밀봉수단(34)은 정적 밀봉 하우징이라고 불리우는 링 요소(33)에서의 주변홈(58)에 위치한 한쌍의 U 자형 립 시일(57)로 구성되어 있다. 링 요소는 제 7도에 도시된 바와같이 서로에 대하여 고정되고 조립된 한쌍의 강철 링으로 구성되어, 밀봉 요소는 강철링이 서로에 장착되기 전에 홈(58)에 위치될 수 있다. U자형 립 시일은 적절한 탄성재질로 구성되고 축선방향으로 향한 다리(59)를 갖추고 있고, 경계유체의 영향하에 외부 다리는 바깥쪽으로 가압되어 암부재(10)의 대향 밀봉 표면과 마찰적으로 잠금결합된다. 언급한 바와같이, 경계유체는 링홈(32)의 바닥에서 버퍼 체적과 채널(36)을 통해 공급되고 링 요소(33)는 이러한 목적을 위해 적절한 개구부로 구비되어 있다.

동적 밀봉수단(35)은 또한 한쌍의 탄성 U 자형 립 시일(60)로 구성되어 있지만, 이들 밀봉 요소는 주변 링홈(32)의 측벽에 분리된 링홈(61)에 위치해 있고 그리고 이들은 암요소에서 회전하는 경우에 숫부재(11)의 인접부분과 링요소(33) 사이에 밀봉을 형성한다. U 자형 밀봉요소(60)는 경계유체의 영향하에서 링요소(33)와 링홈(61) 각각에 대하여 동적밀봉을 위해 가압되는 방사상으로 향하는 다리(62)를 갖추고 있다.

실제 탄성 밀봉요소(57 60)는 끼워진 지지링으로 구비되어 경계유체로부터의 압력의 영향하에 서로 인접한 밀봉표면 사이에서 밀봉요소 재료의 밀림을 방지한다.

숫부재(11)의 상부(38)에 그리고 회전 커플링(22)의 내부부재(43)에 각각 배치된 다른 정적밀봉수단(42, 51)은 정적밀봉수단(34)과 상응하는 방식으로 구성되어 있다.

암부재와 숫부재가 연결된 위치에 있을때, 언급한 바와같이 링요소(33)는 암부재내에서 중심이 맞추어지고 링요소는 방사상 방향으로 자유로이 가동될 수 있다. 경계유체(예를 들면 유압오일 또는 물) 는 가압되고 그리고 경계유체 압력은 정적밀봉요소(57)를 가압하여 암부재의 밀봉표면에 대하여 팽창하며 링요소 또는 밀봉 하우징을 제위치에 잠근다. 동적밀봉에 관하여는 숫부재와 밀봉요소는 공통으로 유압적으로 균형이 맞추어 있다. 링홈(32)과 링요소(33)의 밀봉표면 사이의 작은 캡은 경계유체를 동적시일로 유도한다. 경계 유체와 공정유체 사이의 압력차는 동적밀봉을 링요소의 밀봉표면과 견고하게 접촉하게 한다.

그러므로, 밀봉수단(34, 35)이 작동될때, 정적 밀봉요소(57)는 링요소(33)를 암부재(10)에 마찰적으로 잠그며, 링홈(32)의 인접측벽과 링요소(33)는 동적밀봉요소(60)에 의해 밀봉된 상호 가동되는 미끄럼 표면을 형성한다. 정적 밀봉의 밀봉기능을 위해서, 암부재의 밀봉표면과 밀봉요소 사이에 견고하고 강력한 마찰결합이 얻어지는 것은 결정적으로 중요하다. 밀봉요소와 암부재 사이의 운동은 시일을 가로질러 큰 압력차 때문에 누출을 야기시킬 것이다. 압력과 마찰계수는 결정적이며, 밀봉재질로서 가장 커다란 마찰가능성이 있는 탄성재질을 선택할 것이다. 한편 동적 밀봉을 위해서, 미끄럼 표면들 사이에 저마찰을 주는 탄성재질을 선택하여 저마찰로 양호한 밀봉을 달성한다.

숫부재와 암부재가 서로 분리될때, 경계유체 압력이 해제되어, 링요소(33)는 그들의 위치에서 더이상 잠기지 않는다. 그리고 숫부재는 암부재로 부터 당겨질 수 있다. 이러한 작용 동안에 밀봉이 해제될지라도, 이들은 여전히 이들의 밀봉표면과 접촉한다.

밀봉되는 유체보다 더 높은 압력 (예를들면 10바아 이상의 압력) 을 갖춘 경계유체를 이용하므로서, 깨끗한 매체로 부터 "더러운" 매체까지 제어된 액체통로를 얻는다. 또한 누출방향을 제어할 수 있고 밀봉표면은 깨끗한 경계유체의 소량이 국소적인 공정유체내로 누출되는 것을 허용하므로서 보호될 수 있다. 그러므로, 매번 경계유체의 압력 및/또는 체적을 제어하므로서 회전하는 시일을 계속 감시할 수 있다.

본 발명에 따른 시스템의 제 2실시예가 제 8도 내지 제10도에 도시되어 있다. 본 실시예와 제 2도 내지 제 4도에 따른 실시예는 회전장치의 숫부재의 삽입부와 암부재에 대하여 서로 상응하지만 구조적 해결책은 숫부재를 조정하는 장치 그리고 회전장치와 선박의 튜브 시스템 사이의 공정유체의 이송수단에 관하여는 다르다.

제 8도 내지 제10도에 따른 실시예에서, 회전장치(71)는 제 9도의 선박에서 수용공간에 분리가능하게 체결된 부표(70)의 중앙부재(73)에 체결되고 장착되어 도시된 암부재(72)로 구성되어 있다. 부표는 외부부력부재(74)로 구성되어 개략적으로 도시되어 있는데, 중앙부재(73)는 한쌍의 레디얼 베어링(75, 76)과 액슬 베어링(77)에 의해 장착되어 있다. 암부재(72)는 부표내로 도입되는 각각의 라이저(80, 81)에 연결된 한쌍의 유체통로(78, 79)로 구성되어 있다.

숫부재(82)는 아암수단(83)의 자유단에 견고하게 체결되어 있고, 그 유체통로(84, 85)(제10도 참조) 는 아암수단(83)을 따라서 아암수단의 회전가능하게 장착된 끝에 견고히 체결된 커플링부재 또는 커플링 플러그(87)에서 내부유체통로로 뻗어 있는 각각의 튜브(86)(단지 하나의 튜브만 도시됨) 에 연결되어 있다. 숫부재는 또한 부표(70)에 연결된 연결라이저(89)와 상호 연결된 중앙에 위치한 플러그부재(88)로 구성된 연결커플링으로 구비되어 있다. 연결 또는 제어 케이블은 플러그 부재(88)의 하부끝에서 전기접속 리본(90)과 유압 커플링 (도시생략) 을 통해 연결된 필요한 전기 및 유압제어라인을 포함하고 있다.

실제 적절한 연결 플러그부재를 갖춘 연결 커플링은 제 2도 내지 제 4도에 따른 회전실시예와 같이 배치될 것이다. 그리고 플러그 부재는 암부재에서 상응하는 연결지점에서 연결을 위해 숫부재의 하부에지에 배치될 것이다.

제 9도의 실시예는 암부재(72)와 함께 라이저가 부표의 중앙부재를 통해 선박내로 당겨지도록 구성되어 있다. 이것은 정비의 목적을 위해 유리할 것이다.

본 시스템은 유니트로서 커플링부재(87)와 숫부재(82)를 갖춘 아암수단(83)의 상승을 위한 그리고 상승된 위치에서 상기 유니트의 회전을 위한 장치로 더 구성되어서, 숫부재는 선박의 수용공간 쪽의 위치와 부표위의 중심이 맞추어진 위치 사이에서 피벗될 수 있다. 숫부재(82)가 암부재(72)에 연결된 하강위치에서, 커플링부재(87)는 커플링부재의 내부유체통로 (도시생략) 를 공정유체용 선박 튜브 시스템(92)에 연결하기 위해 커플링 슬리브(91)의 형태로 커넥터에 위치된다.

회전장치(71)에서 통상의 방식으로 숫부재(72)는 숫부재의 유체통로(84, 85)(제10도)와 연통하기 위한 환형공간의 형성을 위해서 주변채널(93, 94) (제 9도) 로 구비되어 있다. 상응하는 방식으로 커플링 슬리브(91)는 커플링부재(87)의 유체통로와 선박의 튜브 시스템(92) 사이에 연결을 형성하는 환형공간 (도시생략) 으로 구비되어 있다. 제10도에 도시된 바와같이, 숫부재(82)의 유체통로(84, 85)는 동심튜브 요소(95, 96)의 내부에 한정되고 이들 유체통로는 튜브벽에서 개구부를 통해 암부재의 일체로 된 환형공간(93, 94)과 연통한다. 커플링부재(87)의 유체통로는 상응하는 방식으로 형성될 수 있다.

제10도의 이해로 부터 명확한 바와같이, 숫부재의 길이와 직경은 단지 하나의 매체가 이송된다면 상당히 감소될 것이다.

숫부재(82)와 커플링부재(87)와 함께 아암수단(83)의 상승, 하강 그리고 선회를 위해 회전가능하게 장착된 끝에서 아암수단은 베어링수단(98)에 회전가능하게 그리고 축선방향으로 미끄럼 가능하게 장착된 직립 샤프트부재(97)로 구비되어 있다. 베어링수단(98)은 선박에 적절하게 지지된 랙(99)에 배치되어 있다. 아암수단 그리고 이것에 의해 지지된 요소들의 승강을 위해 샤프트부재(97)는 소정의 상승/ 하강운동을 하는 유압으로 작동되는 조정기(100) 에 연결된다. 아암수단의 수평 피벗운동 또는 선회운동을 위해, 개별적인 액추에이터, 예를들면 제 5도 및 제 6도에서의 액추에이터와 유사한 유압실린더/ 피스톤 수단이 적절히 배치될 수 있다.

예시된 실시예에서 아암수단(83) 그리고 샤프트부재(97)의 회전축선(101)은 커플링부재(87)와 커플링 슬리브(91)의 길이방향 축선과 동심이다. 이러한 동축적인 배열은 기하학적 이유 및/ 또는 치수와 관련된 이유로 숫부재(82)와 관련하여 아암수단의 대향 끝에서 회전샤프트의 위치결정이 결정될때에 장점을 갖는다. 그러나 아암의 회전축선이 숫부재와 커플링부재 사이의 적절한 위치에 위치되어, 아암부재와 이 아암부재에 의해 지지된 요소들의 유리한 균형을 제공할 수 있고, 베어링수단(98)상의 로드 모우멘트와 로드 힘이 감소될 수 있다.

제 8도 내지 제10도에 따른 시스템내의 회전장치(71)는 상대적으로 큰 공차와 중심편차의 흡수를 위한 방사상으로 이동가능한 링요소에 관하여 그리고 주위의 압력 보다 높은 고압을 가진 경계유체에 의해 작용되는 정적 및 동적 밀봉수단에 관하여 상기된 실시예에서와 같은 유사한 방식으로 구성된다. 그결과, 이들 수단의 일반적인 구조와 기능 그리고 얻어지는 장점들에 관해서는 앞의 설명을 참조하면 된다.

또한, 제 2실시예에서, 결합된 링요소와 밀봉조립체는 숫부재가 암부재에 도입될때 암부재(72)의 환형공간(93 94)의 각각에 위치시키기 위하여 숫부재에 배열되어 있다. 제10도에서, 이들 조립체는 블럭(102) 으로서 단지 개략적으로 도시되어 있다. 경계유체가 제 8도에 도시된 경계유체용 라인(103) 과 연통하는 예시되지 않은 공급채널을 통하여 이들 조립체에 공급된다 (이 라인은 숫부재(82)의 상부에 연결된 연결라인(104)과 부분적으로 일치하는 것으로 도시되어 있다). 경계유체는 예시되지 않은 공급라인을 통하여 제 2도 내지 제 4도에 따른 실시예에 있는 숫부재(11)의 상부(38)에 원칙적으로 상응하는 방식으로 커플링부재(87)에 배열된 정적밀봉수단에 또한 공급된다.

링요소와 밀봉 조립체의 대체 실시예가 제11도에 도시되어 있다. 이 도면에서, 개별적인 요소 사이의 상호 간격과 거리는 명확하게 하기 위해 부분적으로 굵게 도시되어 있다. 이 실시예에서, 방사상으로 이동가능한 링요소(104) 는 숫부재의 튜브요소(95)에 있는 주변링홈(105) 에 배열된다. 링요소에서, 암부재(72)의 인접한 밀봉표면 쪽을 향한 립을 가진 U자형 립시일요소(106) 의 형태로 정적밀봉수단이 위치된다. 경계유체는 링홈(105)의 바닥에서 채널(107) 을 통하여 버퍼체적에 공급된다. 경계유체가 가압될 때, 밀봉립은 바깥방향으로 가압되어 암부재의 대향 밀봉표면과 마찰식으로 잠금 맞물림한다.

동적밀봉수단은 링요소의 인접한 밀봉표면과 밀봉 맞물림 상태에서 링요소(104) 의 각각의 면에서 각각의 링홈(109)에 밀봉적으로 위치된 한쌍의 밀봉요소(108)로 이루어져 있다.

도시된 바와같이, 각각의 링홈(109) 은 경계유체용 공급채널(107) 에 연결되고, 링홈의 바닥부에서, 경계유체로부터의 압력에 더하여 밀봉요소상에 작용하는 압력스프링(110)이 위치되어 있다. 더우기 각각의 밀봉요소(108) 는 링홈에 위치된 O링(111)에 의해 영향을 받고 그리고 유지된다. O-링의 직경, 스프링압력등의 적절한 선택으로, 밀봉압력은 균형이 맞아서 최적의 동적밀봉의 기능이 달성된다.

알수 있는 바와같이, 제11도의 모든 중요한 작동방식과 기능적 특성은 이전 실시예의 것과 동일하고 이점에서, 이전 설명을 참조한다.

앞서 언급한 실시예에서, 회전장치에 대향하여 위치한 시스템의 아암수단의 끝은 선박의 튜브 시스템과 아암수단의 도관 사이의 연결장치를 위한 유체통로로 특히 구성된 커플링부재에 또는 회전 커플링에 연결된다. 상기 연결장치를 위한 대안의 해결책이 제12도 및 제13도에 도시되어 있다. 회전 커플링(22)을 제외하고 주로 본 실시예는 제 2도 내지 제 4도에 따른 실시예에 상응하며 그러므로 대응요소는 제 2도 내지 제 4도와 동일한 번호를 부여하였다. 본 실시예에서, 아암수단은 회전가능하게 장착된 끝에서 선박의 튜브 시스템(21)에 연결된 튜브의 끝에서 일체로 된 커넥터(117) 와 분리가능하게 연결하기 위해 각각의 플랜지 커플링(116) 으로 구비된 다수의 튜브(115) 로 구성되어 있다. 커넥터(117)는 시중에서 구입가능한 타입, 예를들면 소위 "콜릿(Col let)" 커넥터일 수 있다. 튜브(115) 는 적절한 지지수단(118) 에 의해 지지되어 있고 지점(119) 에 피벗가능하게 장착되어 있다. 도시되지 않은 애구에이터에 의해 숫부재(11)와 다른 요소들과 함께 튜브(115)는 튜브가 커넥터로부터 분리될 때 제13도에서 일전쇄선으로 도시된 위치로 옆으로 피벗된다.

Claims (22)

1. 물에 잠긴 부표(3; 70) 로 부터 신속한 연결 및 분리를 위해 장치된 선박(1) 에 의해 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템으로서, 부표는 선박(1) 에서 물에 잠긴 아래쪽으로 개방된 수용공간(2) 에 도입되고 분리가능하게 체결된 외부부력부재(4; 74) 와, 외부부재(4; 74) 에 회전가능하게 장착되고 부표(3; 70) 쪽으로 뻗어 올라간 적어도 하나의 라이저(12-14; 80, 81) 에 더 연결되고 해저에 정박된 중앙부재(5; 73) 로 구성되어 있으며, 그리고 여기에서 회전장치(9; 71) 는 부표의 상부끝에 배치되고, 회전장치는 선박의 튜브시스템(21; 92)과 라이저(12-14; 80, 81) 사이에서 공정유체를 이송하기 위해서 회전부재에서 일체로된 유체통로(26-31; 78, 79, 84, 85) 와 연통하는 공통 환형공간(23-25; 93, 94) 을 형성하는 한쌍의 공동축선방향의 회전부재(10, 11; 72, 80)로 구성되는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템에 있어서, 회전부재(10, 11; 72, 82)는 서로 삽입 또는 분리가능한 암부재(10; 72)와 숫부재(11;82) 로 형성되어 있고, 하나의 부재는 부표(3; 70) 의 중앙부재(5; 73) 에 영구히 체결되어 있고, 다른 하나의 부재는 선박에서 작동수단(17; 100) 에 연결되어 있어서, 회전부재는 작동수단(17; 100) 에 의해 서로 연결 및 분리될 수 있고, 연결된 상태에서 회전부재(10, 11; 72, 82)는 환형공간(23-25; 93, 94) 을 형성하고, 밀봉수단(34, 35; 106,108)은 환형공간의 각각에 구비되어 있고, 밀봉수단은 환형공간들 사이에서 밀봉을 형성하도록 작동될 수 있고 회전부재를 서로 분리할때 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 환형공간(23-25; 93, 94) 의 각각에서 회전부재(10, 11; 72, 82)중의 하나(11; 82)는 일체로된 밀봉수단(34, 35; 106, 108)을 갖춘 방사상으로 가동되는 링요소(33; 104)를 수용하는 주변 링 홈(32; 105) 으로 구비되어 있고, 여기에서 밀봉수단(34, 35; 106, 108)은 다른 회전부재(10; 72)에 대하여 정적밀봉을 위해 그리고 주변링홈(32; 105)의 측벽과 링요소(33; 104) 사이에서 동적밀봉을 위해 배치되어 있고, 밀봉수단(34, 35; 106, 108)은 주위압력 보다 더 높은 압력을 갖춘 경계유체에 의해 유압적으로 작동되도록 배치되며, 회전부재(11; 82)는 경계유체를 위한 공급채널(36; 107) 로 구비되는 주변링홈(32; 105) 을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 숫부재(11; 82)는 상기 끝으로 부터 일정거리에 피벗가능하게 장착된 아암수단(16; 83)의 한끝에 장착되어, 아암수단(16; 83)에 의해 숫부재(11; 82)는 선박(1) 의 수용공간(2) 쪽의 한위치와 숫부재가 부표(3; 70)위에 중심이 맞추어지는 한 위치 사이에서 피벗가능하고, 아암수단(16; 83)이 중심위치에서 숫부재에 위치할때 작동수단(17; 100) 은 부표(3; 70) 와 관련하여 숫부재(11; 82)를 상승 또는 하강시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 숫부재(11)는 아암수단(16)의 상기 한끝에 체결된 가이드 슬리브(18)에 미끄럼가능하게 장착되어 있고, 숫부재(11)는 하부삽입부(37)와 상부(38)로 구성되어 있으며 여기에서 상부(38)는 삽입부(37)가 숫부재(100) 에 삽입될때 가이드 슬리브(18)에 위치하며, 이 위치에서 가이드 슬리브와 상부는 숫부재(11)의 유체통로(29-31) 와 연통하고 그리고 아암수단(16)을 따라 뻗어 있는 채널(20)과 연통하며 선박의 튜브시스템과 연통하는 공통 환형공간(39-41)을 형성하는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
5. 제 4항에 있어서, 환형공간(39-41) 의 각각에서 상부(38)는 상부(38)와 가이드 슬리브(18) 사이의 밀봉을 위해 유압적으로 작동되는 정적시일(42)로 구비된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
6. 제 4항에 있어서, 아암수단(16)의 상기 끝에서, 가이드 슬리브(18)에 의해 지지된 하우징(19)이 구비되어 있고 암부재(10)로 부터 숫부재(11)를 올릴때 숫부재(11)의 상부(38)가 당겨 올려지는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
7. 제 6항에 있어서, 작동수단(17)은 하우징(19)의 상부에 장치된 유압 액추에이터인 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
8. 제 4항에 있어서, 아암수단(16)의 피벗지지는 아암수단(16)에 체결되고 회전가능하게 배치된 외부부재(44)와 고정적인 내부부재(43)로 구성된 회전커플링(22)으로 구성되며, 내부 및 외부부재(43, 44)는 아암수단(16)의 채널(20)과 연통하는 그리고 선박에서 튜브 시스템(21)과 통하는 내부부재(43)에서 유체통로(4850)와 연통하는 공통 환형공간 (45-47) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
9. 제 8항에 있어서, 환형공간(45-47) 의 각각의 내부부재(43)는 내부(43)와 외부(44) 부재 사이에 밀봉을 위해 유압적으로 작동되는 정적시일(51)로 구비된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
10. 제5항 또는 제9항에 있어서, 정적시일(42, 51)은 경계유체에 의해 작동되고, 회전커플링(22)의 내부부재(43) 및 상부(38) 각각은 경계유체를 위한 공급채널(36, 49)로 구비된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
11. 제 4항에 있어서, 아암수단(16)은 그 끝에서 가이드 슬리브(18)와 회전 커플링(22)의 외부부재(44)에 각각 체결되는 다수의 튜브(5355)로 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
12. 제 4항에 있어서, 아암수단은 선박의 튜브 시스템(21)에서 튜브의 끝에 일체로된 커넥터(117) 와 분리가능하게 연결을 위한 각각의 플랜지 커플링(116) 으로 피벗가능하게 장착된 끝에 구비되어 있는 다수의 튜브(115) 로 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
13. 제 3항에 있어서, 숫부재(82)는 아암수단(83)의 상기 끝에 견고히 체결되고 그 유체통로(84 85)는 상기 끝으로 부터 일정거리에서 아암수단에 견고히 체결된 커플링부재(87)에 아암수단(83)을 따라 내부유체 통로로 뻗어 있는 튜브(86)에 연결되어 있으며, 장치(100) 는 유니트로서 숫부재(82)와 커플링부재(87)와 함께 아암수단(83)을 상승시키기 위해 구비되어 있고 커플링부재(87)는 하강된 위치에서 공정유체를 위해 선박의 튜브 시스템(92)에 커플링부재(87)의 내부유체통로의 연결을 위한 커넥터(91)에 위치되는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
14. 제13항에 있어서, 커플링부재(87)는 아암수단(83)의 회전축선(101)과 동심인 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
15. 제13항에 있어서, 승강장치(100)는 소정의 상/ 하 운동을 하는 유압적으로 작동되는 조정기인 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
16. 제13항에 있어서, 아암수단(83)의 수평선회를 위한 유압실린더/ 피스톤 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
17. 제13항에 있어서, 숫부재(82)와 커플링부재(87)는 아암수단(83)의 각각의 끝에 위치하며, 아암수단(83)의 회전축선(101) 은 숫부재와 커플링부재사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
18. 제 2항에 있어서, 정적밀봉수단(34)은 축선상으로 향한 다리(59)를 가진 U자형 립시일(57)로 이루어져 있으며, 여기에서 경계유체의 영향하에서 외부다리가 대향한 회전부재(10)와 마찰식 잠금 맞물림하도록 바깥쪽으로 가압되는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
19. 제 2항 또는 제18항에 있어서, 동적밀봉수단(35)은 링요소(33)의 각각에서 링홈(61)에 위치되는 탄성 U자형의 한쌍의 립시일(60)로 구성되고 경계유체의 영향하에서 링요소(33) 와 링홈(61) 각각에 대해 동적밀봉을 하도록 가압되는 방사상으로 향한 다리(62)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
20. 제 2항에 있어서, 동적밀봉수단은 링요소(104) 의 각각에서 각각의 링홈(109)에 밀봉적으로 위치되는 한쌍의 밀봉요소(108) 로 이루어져 있으며, 링홈(109) 의 바닥부는 경계 유체용 공급채널(107) 에 연결되고 그리고 기계적 스프링(110) 이 링홈의 바닥부에 위치하며 이 스프링이 경계유체로 부터의 압력에 더하여 밀봉요소(108) 상에 작용하는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
21. 제 2항 제18항, 제20항중 어느 한항에 있어서, 경계유체의 체적을 모니터하기 위한 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.
22. 제 2항 제18항, 제20항중 어느 한항에 있어서, 경계유체의 압력을 모니터하기 위한 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 해양 생산을 위한 시스템.