KR102639062B1 - 굽힘 제한기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중에서 튜브형 부재(tubular member)의 굽힘(bending)을 제한하기 위한 장치(1)에 관한 것으로, 이 장치는, 제2 절반 쉘 컴포넌트(half-shell component)(3)로부터 원주 방향으로 변위되는 제1 절반 쉘 컴포넌트(2)로 각각 형성되는 복수의 상호잠금 모듈들(interlocking modules)을 포함하며, 제1 절반 쉘 컴포넌트는 그의 사이드 에지(side edge)(18)로부터 연장하는 하나 이상의 돌출부들(19)을 포함하고 그리고 제2 절반 쉘 컴포넌트는 그의 사이드 에지(18)에 하나 이상의 홈들(21)을 포함하며, 돌출부들 및 홈들은 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들의 사이드 에지들에 대해 각지고(angled), 배열은, 함께 조립될 때, 제1 절반 쉘 컴포넌트의 하나 이상의 돌출부들 각각이 2개의 절반 쉘들을 함께 고정시키기 위해 제2 절반 쉘 컴포넌트의 대응하는 홈과 상호 맞물림되게 한다.

Description

굽힘 제한기

본 발명은 굽힘 제한기, 및 보다 상세하게는 굽힘 제한기의 모듈형 컴포넌트들, 및 또한 더 구체적으로는, 볼트들, 핀들 또는 로드들과 같은 부가의 고정부들의 사용 없이 함께 연결될 수 있는 굽힘 제한기의 모듈형 컴포넌트들에 관한 것이다.

근해 석유 및 가스 산업에서, 다양한 튜브형 부재들, 라이저들(risers), 케이블 파이프들(cables pipes), 엄빌리컬들(umbilicals) 등은, 예를 들어 해저 저장소들로부터, 다운홀 공구들, 유체들, 물 순환, 진흙에 대한 전용 경로를 제공하거나 해저 장비들이 원격으로, 예컨대 지표 시설로부터 작동되는 것을 가능하게 하기 위해 해저 장비로의 파워 및 제어 라인들을 제공하는 지표 시설들(surface facilities)로 탄화수소들을 운반하기 위한 것과 같은 상이한 작동들을 위해 사용된다. 이러한 튜브형 부재들은 사실상 강성 또는 가요성일 수 있다.

가요성 부재의 이점은, 부재의 구조는 부재가 물을 통해 상이한 배향들을 받아들이도록 굽힘되는 것을 허용한다는 점이다. 이는, 부유 표면 플랫폼에 대한 손상을 방지하기 위해, 예를 들어, 해류들(current)로 인한 바다 내에서 부재의 움직임을 위해 완화하는 것을 도울 수 있고, 부재가, 가요성 부재의 상이한 배향이 물을 통해 해저 장비와 지표 시설 사이에 있는 다른 위치에서 용이하게 회수되고 그리고 재사용되는 것을 허용하고, 그리고 가요성 부재가 사용 전에 또는 작동들 사이의 수송 동안 보다 용이하게 저장되는 것을 허용한다.

케이블들, 가요성 파이프들 및 엄빌리컬들을 포함하는 이러한 모든 가요성 부재들은 최대 굽힘 반경을 가지며, 최대 굽힘 반경을 초과하여 튜브형 부재가 계속 구부러진다면, 튜브형 부재는 손상될 수 있고 그리고 작동에 대해 사용불가능하게 될 수 있다. 굽힘이 발생할 수 있는 주요 구역들 중 하나는 가요성 부재와 다른 강성 컴포넌트 사이의 부착 지점에 있다. 근해 석유 및 가스 산업에서, 이는 가장 일반적으로는, 표면 플랫폼에 대한 연결을 가능하게 하는 가요성 부재의 최상부 단부에서, 또는, 예를 들어, 해저 웰헤드(wellhead) 또는 매니폴드(manifold)와 같은 해저 시설에 대한 가요성 부재의 연결을 가능하게 하는 가요성 부재의 하부 단부에서의 파이프라인 단부 종결부(pipeline end termination)이다. 유사한 문제들이 강성 파이프 크로스 오버들(rigid pipe cross overs), J-튜브 출구들(J-Tube exits) 및 웰 헤드 연결들에서 발생할 수 있다.

굽힘 제한기들은 통상적으로, 가요성 부재가 설계된 것보다 더 큰 굽힘 반경을 겪는 것을 방지하기 위해, 다른 강성 장비와의 이러한 연결 지점들에서 가요성 부재에 대한 보호를 제공하는 데 사용된다. 굽힘 제한기는, 가요성 부재의 단부 주위에 장착되고, 그리고 인접한 강성 구조물들 또는 컴포넌트들에 대한 가요성 부재의 부착을 가능하게 하고 그리고, 튜브형 부재가 과도하게 구부러지는 것을 방지하면서, 가요성 부재의 움직임의 자유도가 요구되는 포지션 또는 배향을 받아들이는 것을 허용하는 디바이스이다.

굽힘 제한기들은 일반적으로, 중공 튜브형 모듈들의 스트링(string)을 포함하며, 각각의 중공 튜브형 모듈은 인접한 모듈들에 대해 제어된 양만큼 측방향으로 각각 이동할 수 있다. 그의 인접한 모듈에 대한 각각의 개별적인 모듈의 측방향 움직임이 꽤 작을 수 있지만, 모듈들의 스트링을 따른 전체적인 측방향 움직임은 상당할 수 있다.

각각의 모듈은 프로파일링된 내부 소켓을 갖는 제1 플레어형(flared) 단부 및 플레어형 단부보다 더 작은 직경을 가지고 그리고 플랜지형 프로파일을 가지는 제2 세장형 단부를 포함할 수 있다. 1개의 튜브형 모듈의 세장형 단부는 인접한 튜브형 모듈의 프로파일링된 소켓 내에 수용될 수 있다.

내부 보어는 플레어형 단부로부터 세장형 단부로 모듈을 통해 연장한다. 보어의 직경은 통상적으로, 보어가 세장형 단부를 통해 연장함에 따라 증가한다. 케이블, 엄빌리컬 또는 다른 가요성 부재가 굽힘 제한기의 튜브형 모듈들의 스트링을 통과함에 따라, 가요성 부재는 구부러질 수 있으며, 그리고 굽힘 제한기의 모듈들의 스트링에서의 모듈들은, 가요성 부재의 굽힘을 수용하고 그리고 가요성 부재가 요구되는 배향을 받아들이는 것을 허용하기 위해 인접한 모듈에 대해 이동할 수 있다. 굽힘 제한기의 모듈들의 기하학적 형상은, 모듈들이 인접한 모듈에 대해 1개의 모듈의 상대적인 측방향 움직임을 제한하게 하며, 그리고 이는, 스트링에서의 다수의 모듈들과 조합하여, 가요성 부재가 만들어질 수 있는 전체적인 곡률을 제어한다. 따라서, 가요성 부재는, 임의의 과도한 굽힘이 발생하는 것을 방지하는 굽힘 제한기에 의해 보호되는 상태를 유지한다.

굽힘 제한기의 개별적인 모듈들은 종종, 보호되고 있는 튜브형 부재를 둘러싸기 위해 함께 운반되는 2개의 절반 쉘 컴포넌트들로 형성된다. 일부 경우들에서, 각각의 절반 쉘 컴포넌트들에는 굽힘 제한기의 모듈을 형성하기 위해 함께 볼트결합되는 플랜지형 에지들이 형성될 수 있다. 모듈형 굽힘 제한기들을 위한 공지된 연결 시스템들은 GB2540780, EP2802800 및 AU2012375200을 포함한다. 이러한 다양한 시스템들이 표준 볼트결합된 시스템들에 대한 일부 이익들을 제공하지만, 이 시스템들은 굽힘 제한기 모듈의 2개 절반 쉘들을 함께 연결시키기 위해 제공될 부가의 고정 수단을 요구하며, 그리고 이에 따라 굽힘 제한기의 설치는, 조작자가 요구되는 포지션으로 절단 쉘들을 조작하고 그리고 절반 쉘들의 각각의 쌍을 함께 고정시키는 것을 요구하거나, 하중 능력들을 제한하고 그리고 모듈들의 스트링의 각도 변형을 한정하는 매우 복잡한 기하학적 형상들을 갖는다.

본 발명은, 보다 신속하게 설치될 수 있고 그리고 함께 운반될 보다 적은 개별적인 컴포넌트들을 요구할 수 있는 모듈형 굽힘 제한기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

각각의 모듈의 절반 쉘 컴포넌트들 사이에서 또는 인접한 모듈들 사이에서 볼트들 또는 나사들과 같은 고정 수단을 사용하지 않고 설치될 수 있는 모듈형 굽힘 제한기를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 또한, 본 발명은 2개의 절반 쉘 컴포넌트들로 형성되는 굽힘 제한기의 모듈을 제공하는 것을 목적으로 하며, 여기서 절반 쉘 컴포넌트들은 컴포넌트들의 상대적인 축방향 움직임을 통해 상호 맞물림되지만 컴포넌트들의 반경 방향 연결해제를 방지하는 상호 맞물림 연결부들을 갖는다.

본 발명의 일 양태에 따라, 수중에서 튜브형 부재(tubular member)의 굽힘을 제한하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는, 제2 절반 쉘 컴포넌트(half-shell component)로부터 원주 방향으로 변위되는 제1 절반 쉘 컴포넌트로 각각 형성되는 복수의 상호잠금 모듈들(interlocking modules)을 포함하며, 제1 절반 쉘 컴포넌트는 그의 사이드 에지(side edge)로부터 연장하는 하나 이상의 돌출부들(projections)을 포함하고 그리고 제2 절반 쉘 컴포넌트는 그의 사이드 에지에 하나 이상의 홈들(grooves)을 포함하며, 돌출부들 및 홈들은 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들의 사이드 에지들에 대해 각지고(angled), 배열은, 함께 조립될 때, 제1 절반 쉘 컴포넌트의 하나 이상의 돌출부들 각각이 2개의 절반 쉘들을 함께 고정시키기 위해 제2 절반 쉘 컴포넌트의 대응하는 홈과 상호 맞물림되게 한다.

돌출부들 및 홈들이 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들의 측벽들에 대해 각짐에 따라, 제2 절반 쉘 컴포넌트의 홈(들)과의 제1 절반 쉘 컴포넌트의 돌출부(들)의 상호 맞물림은 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들의 상대적인 축방향 움직임을 요구한다. 일단 돌출부(들) 및 홈(들)이 상호 맞물림된다면, 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들은 반경 방향으로 분리될 수 없다.

유리하게는, 제1 절반 쉘 컴포넌트의 돌출부들 및 제2 절반 쉘 컴포넌트의 홈들은 각각의 컴포넌트들의 사이드 에지들 둘 모두에 제공된다.

바람직하게는, 돌출부들 및 홈들은 컴포넌트들의 사이드 에지들에 대해 40 내지 50도의 각도로 제공된다.

더 바람직하게는, 돌출부들 및 홈들은 컴포넌트들의 사이드 에지들에 대해 약 45도의 각도로 제공된다.

유리하게는, 제1 절반 쉘 컴포넌트는 2개의 각진 돌출부들을 포함하며, 그리고 제2 절반 쉘 컴포넌트는 2개의 협력하는 각진 홈들을 포함한다. 편리하게는, 제2 절반 쉘 컴포넌트의 슬롯들은 제2 절반 쉘 컴포넌트의 두께의 약 50%의 깊이를 갖는다.

편리하게는, 또한 돌출부들은 제1 절반 쉘 컴포넌트들의 두께의 약 50%의 두께를 갖는다.

유리하게는, 각각의 돌출부는, 돌출부가 제1 절반 쉘 컴포넌트의 사이드 에지와 만나는 영역에 기초 부분을 포함한다.

편리하게는, 각각의 돌출부의 기초 부분은 돌출부의 나머지 부분보다 더 큰 폭을 갖는다.

유리하게는, 그 또는 각각의 홈의 길이는 그 또는 각각의 돌출부의 길이보다 더 크다.

편리하게는, 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들 각각은 암형 부분(female portion) 및 수형 부분(male portion)을 포함한다.

유리하게는, 소켓(socket)이 각각의 절반 쉘 컴포넌트의 암형 부분에 형성된다.

바람직하게는, 채널(channel)이 암형 부분으로부터 수형 부분으로 각각의 절반 쉘 컴포넌트를 통해 형성된다. 채널은 양쪽 단부에서 개방되고 그리고 튜브형 부재가 통과할 수 있는 도관을 형성한다.

바람직하게는, 도관 수형 부분은 세장형 넥(elongate neck)을 포함한다. 바람직하게는 또한, 넥의 직경은 컴포넌트들의 암형 부분의 직경보다 더 작다. 바람직하게는, 또한 넥은 노즈 부분에서 종결된다. 노즈 부분은 넥보다 더 크지만 암형 부분의 직경보다 더 작은 직경을 갖는다. 유리하게는, 제1 받침 표면(abutment surface)이 넥과 노즈 부분 사이에 제공된다.

편리하게는, 제2 받침 표면이 암형 부분의 소켓 내에 제공된다.

바람직하게는, 제3 받침 표면이 암형 부분과 넥 부분 사이에 제공된다.

편리하게는, 제4 받침 표면이 암형 부분의 외부 단부 표면 상에 제공된다.

받침 표면들의 배열은, 복수의 모듈형 컴포넌트들이 상호연결될 때, 제1 모듈의 제1 및 제3 받침 표면들이 제2 모듈의 제2 및 제4 받침 표면들과 각각 접하게 한다.

본 발명의 제2 양태에 따라, 제2 절반 쉘 컴포넌트로부터 원주 방향으로 변위되는 제1 절반 쉘 컴포넌트를 포함하는 굽힘 제한기 장치의 모듈이 제공되며, 제1 절반 쉘 컴포넌트는 하나 이상의 돌출부들을 포함하며, 그리고 제2 절반 쉘 컴포넌트는 하나 이상의 슬롯들을 포함하고, 배열은, 제1 절반 쉘 컴포넌트의 하나 이상의 돌출부들 각각이 제2 절반 쉘 컴포넌트의 대응하는 슬롯과 상호 맞물림되게 하며, 그리고 돌출부들 및 슬롯들은, 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들이 반경 방향으로 분리될 수 없도록 각진다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 첨부 도면들을 참조로 하여 이제 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 제한기의 모듈의 제1 절반 쉘 컴포넌트의 내부 측면도이다.
도 2는 도 1의 제1 절단 쉘 컴포넌트의 외부 측면도이다.
도 3은 본 발명의 상기 일 실시예에 따른 굽힘 제한기의 모듈의 제2 절반 쉘 컴포넌트의 내부 측면도이다.
도 4는 도 3의 제2 절반 쉘 컴포넌트의 외부 측면도이다.
도 5는 도 1 및 도 3의 복수의 상호잠금 컴포넌트들로 형성되는 굽힘 제한기의 외부 측면도이다.
도 6은 도 5의 굽힘 제한기를 통과하는 단면도이다.

이제 도면들을 참조하면, 모듈형 굽힘 제한기(1)는, 튜브형 부재(미도시됨) 주위에 있는 제2 절반 쉘 컴포넌트(3)로부터 원주 방향으로 변위된 제1 절반 쉘 컴포넌트(2)로 각각 형성되는 복수의 상호잠금 모듈들에 의해 형성된다.

제1 절반 쉘(2)은 도 1 및 도 2에서 도시되고 그리고 하나의 단부의 암형 부분(4) 및 다른 단부의 수형 부분(5)을 갖는 중공형 튜브형 본체를 포함한다. 튜브형 본체의 암형 부분은 도 1에 도시되는 바와 같은 평면도에서 실질적으로 직사각형인 깊은 내부 소켓(deep internal socket)(6)을 포함한다. 소켓은, 내부 환형 기초 벽(7), 내부 최상부 벽(8) 및 기초 벽 및 최상부 벽을 함께 연결하는 내부 측벽들(9)을 갖는다. 내부 환형 기초 벽은 내부 측벽들로부터 멀어지게 그리고 또한 내부 최상부 벽으로부터 또한 멀어지게 테이퍼진다.

튜브형 본체의 수형 부분은 암형 부분과 일체로 형성되고 그리고 튜브형 본체의 수형 부분은 소켓의 최상부 벽(9)에 인접하게 암형 부분으로부터 동심으로 연장한다. 수형 부분은 암형 부분(4)의 직경보다 더 작은 직경을 가지는 넥(neck)(10)을 포함한다. 실질적으로 수평인 받침 숄더 영역(11)은 아래에서 추가적으로 설명되는 바와 같이 암형 부분과 넥(10) 사이에 본체의 외부 표면 상에 형성된다.

넥은 컴포넌트의 암형 부분(4)의 직경보다 더 작지만 넥(11)의 직경보다 약간 더 큰 직경을 가지는 노즈 부분(12)에서 종료된다. 환형 플랜지(13)는 넥과 노즈 부분 사이에 제공된다. 환형 플랜지는 노즈 부분을 향해 테이퍼링한다.

노즈 부분(12)의 직경은 또한, 본체의 암형 부분(4) 내의 내부 소켓(6)의 직경보다 더 작다. 노즈 부분(12)의 높이는, 환형 기초 벽(7)과 암형 부분의 소켓(6)의 내부 최상부 벽(8) 사이의 거리보다 더 작다.

컴포넌트의 넥(10)으로부터 멀리 있는, 노즈 부분의 외부 단부(14)는 도 1 및 도 2에서 명확하게 도시되는 바와 같은 절두원뿔형 형상을 갖는다.

반원형 채널(15)은 아래에서 추가적으로 설명되는 바와 같이 암형 부분(4)으로부터 수형 부분(5)으로 제1 컴포넌트를 통해 형성된다. 채널은, 암형 부분의 기초부(16)와 소켓의 환형 기초 벽(7) 사이의 제1 직경 및 소켓의 내부 최상부 벽(9)과 노즈 부분의 외부 단부(14) 사이에 수형 부분(5)을 통해 감소된 직경을 갖는다. 암형 부분(4)을 통과하는 채널의 직경은 암형 부분 내의 소켓(6)의 직경보다 더 작다.

반원형 채널(15)의 개방 단부를 둘러싸는, 제1 절반 쉘의 암형 부분의 기초부(16)는 실질적으로 환형 받침 플랜지(17)를 형성하도록 실질적으로 평탄하다. 플랜지는 반원형 채널(15)에 인접한 내부 직경으로부터 외부 직경으로 테이퍼진다. 플랜지는 제1 절반 쉘 컴포넌트의 수형 부분(5)을 향해 테이퍼링한다.

반원형 채널(15) 및 소켓(6)을 둘러싸는, 제1 절반 쉘 컴포넌트의 사이드 에지들(18)은 도 1에서 도시되는 바와 같이 평탄하다.

하나 이상의 돌출부들(19)은 본체의 암형 부분의 사이드 에지들(18) 각각의 외부 표면으로부터 연장한다. 비록 단일 돌출부 또는 부가의 돌출부들이 다른 실시예들에서 제공될 수 있지만, 2개의 돌출부들이 도 1에서 도시된다. 돌출부들(19)은 중공형 본체와 일체로 형성된다. 도 2에서 가장 명확하게 도시되는 바와 같이, 돌출부들은 길이(L) 및 폭(W)을 갖는 형태로 실질적으로 직사각형이다. 돌출부들의 길이는 폭보다 더 크다. 돌출부들은 튜브형 본체의 사이드 에지들에 대한 소정의 각도로 제공된다. 돌출부들은 본체의 사이드 에지들에 대한 약 30 내지 60도의 각도로 설정될 수 있다. 바람직하게는, 돌출부들은 본체의 사이드 에지들에 대한 약 40 내지 50도의 각도로 설정된다. 일부 실시예들에서, 설정된 각도는 약 45도일 수 있다. 도시된 실시예에서, 제1 돌출부는 본체의 넥(10)에 인접한 암형 부분(4)의 단부로부터 연장하고 그리고 넥 부분으로부터 멀어지게 바깥쪽으로 그리고 하방으로 연장한다. 제2 돌출부는 본체의 사이드 에지들(18)을 따라 대략 중간의 지점으로부터 연장한다. 따라서, 돌출부들은 컴포넌트의 노즈 부분(12)으로부터 멀어지게 각진 바브들(barbs)로 고려될 수 있다. 돌출부들의 두께는 일반적으로 본체의 암형 부분(4)의 두께의 일반적으로 약 50%이다.

각각의 돌출부(19)는, 돌출부가 튜브형 본체의 사이드 에지(18)와 만나는 돌출부의 하부 단부에 형성되는 기초 부분(20)을 갖는다. 돌출부들의 기초 부분은 돌출부들의 최외부 단부보다 더 큰 폭을 갖는다. 기초부는, 돌출부의 기초 부분이 돌출부의 기초 부분이 튜브형 본체의 사이드 에지와 만나는 구역에서 실질적으로 절두원뿔형이도록 플레어형이다(flared). 제1 절반 쉘 컴포넌트(2)는 굽힘 제한기(1)의 모듈을 형성하기 위해 제2 절반 쉘 컴포넌트(3)와 상호연결하거나 정합하는 것으로 의도된다. 제2 절반 쉘 컴포넌트는 도 3 및 도 4에서 도시된다.

제2 절반 쉘 컴포넌트의 내부 피처들은 제1 절반 쉘 컴포넌트의 내부 피처들과 동일하다. 유사하게는, 넥(10) 및 노즈 부분들(12)은, 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들이 제2 컴포넌트의 사이드 에지들을 덮어씌우는 제1 컴포넌트의 사이드 에지들(18)과 함께 운반될 때, 이는 일단부에서의 환형 소켓(6)을 갖는 중공형의 실질적으로 환형 본체 및 소켓으로부터 멀어지게 본체로부터 연장하고 그리고 환형 노즈 부분(12)에서 종결되는 환형 넥(10)을 형성하도록 동일하다.

제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들은, 제1 절반 쉘 컴포넌트의 돌출부들 대신에, 각진 홈들 또는 채널들(21)이 제2 절반 쉘 컴포넌트의 암형 부분의 외부 표면(22)에 제공된다는 점에서 상이하다. 홈들의 수는, 예시된 실시예에서, 2개의 각진 홈들이 도시되도록, 제1 절반 쉘 컴포넌트 상의 돌출부들의 수와 일치할 것이다. 제1 절반 쉘 컴포넌트의 돌출부들과 마찬가지로, 제2 절반 쉘 컴포넌트의 홈들은, 홈들의 내부 폐쇄된 단부보다 컴포넌트의 노즈 부분(12)에 보다 근접한 홈들로의 개구 또는 진입 지점을 갖는 컴포넌트의 넥 부분(10)으로부터 멀리 있게 각진다. 제2 절반 쉘 컴포넌트의 측벽으로의 홈들의 각도는, 제1 절반 쉘 컴포넌트의 측벽으로의 돌출부들의 각도와 실질적으로 동일하다.

홈으로의 개방 단부 또는 진입부(23)는 실질적으로 직사각형인 영역이 뒤따르는 실질적으로 절두원뿔형 영역을 제공하기 위해 홈의 나머지보다 더 넓다. 홈은, 아래에서 추가적으로 설명되는 바와 같이, 돌출부의 플레어형 기초 부분(20) 및 돌출부의 연장된 본체를 견고하게 수용하도록 형성된다. 홈들의 깊이는, 아래에서 추가적으로 설명되는 바와 같이, 돌출부들(19a)의 두께와 실질적으로 동일하다. 제2 쉘 컴포넌트의 외부 표면(22) 주위에 있는 제2 쉘 컴포넌트의 사이드 에지들(18)로부터의 홈들의 길이는 아래에서 추가적으로 또한 설명되는 바와 같이, 돌출부들의 길이(L)보다 약간 더 길다.

제1 및 제2 절반 쉘들을 함께 연결하기 위해, 제1 및 제2 절반 쉘들(2, 3)은, 제1 절반 쉘의 돌출부들(19) 각각의 자유 단부가 제2 절반 쉘 컴포넌트의 외부 표면 상의 홈(21)으로의 진입부와 정렬되도록, 정렬된다. 이러한 포지션에서, 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들(2, 3)은 축방향으로 오프셋될 것이며, 그리고 갭은 2개의 컴포넌트들의 각각의 사이드 에지들(18) 사이에서 형성될 것이다.

2개의 절반 쉘 컴포넌트들이 함께 푸시됨에 따라, 돌출부들(19)은 홈들(21) 내에 그리고 이 홈들(21)을 따라 미끄러질 것이고 그리고 축방향 정렬로 그리고 또한 함께, 2개의 컴포넌트들의 측벽들(18) 사이의 갭이 감소되도록 절반 쉘 컴포넌트들 모두를 당길 것이다.

돌출부들(19)이 홈들 내로 완전히 맞물리게 될 때, 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들의 측벽들(18)은 서로 접할 것이다. 외부 또는 내부 잠금 핀들 또는 볼트들은 2개의 절반 쉘 컴포넌트들을 견고하게 함께 체결하기 위해 요구되지 않는데, 왜냐하면 2개의 절반 쉘들이 완전히 연결되며 그리고 제1 절반 쉘의 돌출부들이 제2 절반 쉘 컴포넌트의 홈들과 상호 맞물림될 때, 2개의 절반 쉘들이 반경 방향으로 연결해제될 수 없기 때문이다. 홈들(21)의 깊이가 돌출부들(19)의 두께와 실질적으로 동일한 경우에, 제1 절반 쉘 컴포넌트의 돌출부들의 외부 표면은 제2 절반 쉘 컴포넌트의 본체의 외부 표면과 동일한 평면에 놓인다.

2개의 절반 쉘들은 단지, 돌출부들(19)이 홈들(21)의 밖으로 미끄러지도록 축방향으로 떨어지게 컴포넌트들(2, 3)을 이동시킴으로써 분리될 수 있으며, 따라서 2개의 컴포넌트들 사이서 축방향 오프셋을 증가시키고 그리고 컴포넌트들의 사이드 에지들(18) 사이에 갭을 증가시킨다.

이는 굽힘 제한기(1)의 모듈들을 형성하기 위해 절반 쉘 컴포넌트들에 대한 매우 신속하고 효과적인 연결 기구를 제공하고 그리고 공지된 굽힘 제한기들과 비교하여 상당히 설치 시간을 감소시킨다. 본 발명은 또한, 수송 및 시간에 대한 추가의 효율 절약들(efficiency savings)로 이어질 수 있는 설치 장소로 수송되도록 요구되는 컴포넌트들의 수의 감소를 제공한다.

굽힘 제한기(1)가 전술된 바와 같이 모듈들로 형성되도록 요구될 때, 리액션 피스(reaction piece)(미도시됨)가 튜브형 부재 주위에 장착되며, 그리고 굽힘 제한기의 제1 모듈은, 굽힘 보호가 전술된 바와 같이 제공되는 것으로 요구되는 튜브형 부재 주위로 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트(2, 3)를 함께 운반함으로써 생성되며, 이 때 제1 컴포넌트의 돌출부들(19)은 제2 컴포넌트의 홈들(21)과 상호 맞물림된다. 제1 모듈은 공지된 방식으로 리액션 피스에 부착된다.

제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들(2, 3)의 추가의 세트는, 그 후, 제2 모듈의 소켓(6) 내에 착좌되는 굽힘 제한기의 제1 모듈의 노즈 부분(12)을 갖는 튜브형 부재 주위에서 취해지고 그리고 함께 운반된다. 제1 모듈의 노즈 부분(12)이 제2 모듈의 암형 부분(4)을 통과하는 반원형 채널(15)보다 더 큰 직경을 가지는 경우, 제1 모듈의 노즈 부분(12)은 제2 모듈의 소켓(6) 내에 견고하게 유지된다.

제1 모듈의 노즈 부분(12)의 높이가 제2 모듈의 암형 부분의 소켓의 내부 환형 기초 벽(7)과 내부 최상부 벽(8) 사이의 거리보다 더 작은 동안 ─ 이는 제1 모듈의 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들(2, 3) 사이에서 일부 상대적인 축방향 움직임을 허용할 수 있음 ─ , 제1 모듈의 노즈 부분의 외부 단부(14)와 제2 모듈의 소켓의 내부 최상부 벽(8) 사이의 공간은 돌출부들(19)의 길이보다 더 작으며, 그리고 이에 따라, 2개의 절반 쉘 컴포넌트들(2, 3)은, 제1 컴포넌트의 돌출부들(19)이 제2 컴포넌트의 홈들(21)과의 맞물림을 벗어나게 이동하는 것을 허용하기에 축방향으로 충분히 멀리 이동할 수 없다.

추가의 모듈들은 절반 쉘 컴포넌트들(2, 3)의 쌍들을 사용하여 형성되고 그리고 각각의 모듈은 다음의 모듈의 소켓(6)으로 이전 모듈의 노즈 부분(12)을 트랩핑하는(trapping) 튜브형 부재 주위에 설치된다.

패스너 컴포넌트는 리액션 피스로부터 멀리 있는, 굽힘 제한기의 마지막 모듈의 노즈 부분(12) 주위에 장착된다. 패스너 컴포넌트는 단지 내부 소켓을 갖는 암형 부분을 가지고 그리고 넥 및 노즈를 갖는 수형 부분 및 각진 돌출부들 또는 홈들을 가지지 않지만, 패스너 컴포넌트는 굽힘 제한기의 모듈과 형태가 유사하다. 패스너 컴포넌트는, 제1 절반 쉘의 각진 돌출부들이 제2 절반 쉘의 홈들과의 상호 맞물림으로부터 빠져나오는 것을 허용하기 위해 마지막 모듈의 2개의 절반 쉘 컴포넌트들이 충분한 정도로 서로에 대해 축방향으로 이동하는 것을 방지한다. 패스너 컴포넌트의 2개의 절반 쉘들은, 볼트들 또는 나사들과 같은 표준 고정부들에 의해 함께 고정된다.

굽힘 제한기의 모듈들의 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들 사이의 신규한 연결 기구가 보다 간단한 설치 및 감소된 설치 시간들에 대해 위에서 유의되는 바와 같이 상당한 이점들을 제공하는 동시에, 굽힘 제한기가 작동하고 있을 때, 모듈들의 기하학적 형상은 또한 부가적인 이점들을 제공한다.

제1 모듈의 노즈 부분(12)이 제2 모듈의 소켓 내에 착좌할 때, 노즈 부분의 높이가 소켓의 환형 기초부(7)와 최상부 벽(8) 사이의 거리보다 더 작은 경우, 갭은 노즈 부분의 외부 절두-원뿔형 단부(14)와 소켓의 내부 최상부 벽(8) 사이에 제공된다. 도 5는 굽힘 제한기(1)를 제공하기 위해 축방향으로 함께 연결되는 3개의 모듈들을 도시한다. 전술된 바와 같이, 굽힘 제한기의 각각의 모듈은, 각진 돌출부들(19) 그리고 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들(2, 3)의 홈들(21)의 상호 맞물림에 의해 함께 견고하게 유지된다.

도 6은 도 5의 굽힘 제한기의 절취도를 도시하고 그리고 각각의 인접한 쌍의 모듈들 사이의 상호작용을 예시한다.

튜브형 부재가 휨에 따라, 굽힘 제한기(1)는, 튜브형 부재가, 가요성 부재의 제한들을 넘어 과도하게 굽어지는 것을 방지하기 위해 제한된 정도로 굽어질 수 있다. 도 6에서 도시되는 바와 같이, 굽힘 제한기의 제1 및 제2 모듈들 사이의 최대 각도 편향의 지점에서, 제1 모듈의 노즈 부분(12)의 외부 절두-원뿔형 단부(14)와 제2 모듈의 소켓(6)의 내부 최상부 벽(8) 사이에 접촉이 존재하지 않는다.

이러한 조건에서, 제1 모듈의 넥(10)과 노즈 부분(12) 사이의 환형 테이퍼진 플랜지(13)는 소켓의 테이퍼진 내부 환형 기초 벽(7)의 상부 에지에 접한다.

또한, 제1 모듈의 암형 부분(4)과 넥(10) 사이의 환형 받침 숄더(11)의 하부 에지는 제2 모듈의 암형 부분의 외부 에지 상의 환형 받침 플랜지(17)의 하부 에지에 접한다. 다양한 받침 표면들의 기하학적 형상들은 위에서 유의된 바와 같이 인접한 모듈들 사이의 각도 편향을 제한하지만, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 모듈들이 최대 각도 편향 포지션에 도달함에 따라, 각진 돌출부들(19)의 사이드 에지들은 각진 홈들(21)의 사이드 에지들에 대해 강제되며, 그리고 이에 따라 모듈들을 통해 전달되는 높은 하중들은, 각각의 쌍의 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들을 보다 밀접한 상호 맞물림으로 당기도록 작용하고 그리고 그러므로 쌍들의 절반 쉘 컴포넌트들 사이에 임의의 부가적인 고정부들, 예컨대 볼트들 또는 나사들에 대한 필요를 회피하는 모듈들의 절반 쉘 컴포넌트의 접하는 표면을 통해 분배될 수 있다.

도 5 및 도 6이 하방으로 굽어지는 굽힘 제한기(1)를 도시하지만, 물론, 굽힘 제한기의 모듈들은, 굽힘 제한기가 그의 길이에 걸쳐 상방으로 굽어지도록, 다른 방향들, 예를 들어, 예시된 실시예로부터 180도로의 상대적인 굽힘을 허용한다. 대안적으로, 굽힘 제한기는 보호되고 있는 튜브형 부재의 이후의 존재하는 것을 허용한다.

각각의 경우에, 환형 테이퍼진 플랜지(13)의 일 측면이 암형 부분의 환형 기초 벽(7)에 대해 강제될 때, 정반대편에 있는 받침 숄더(11)의 부분은 암형 부분의 환형 받침 플랜지(17)와 접촉할 것이다. 따라서, 제1 모듈의 노즈 부분(12)은 제2 모듈의 반원형 채널(15) 내에 끼워넣어진다(wedged).

굽힘 제한기의 모듈들이 다양한 재료들로 형성될 수 있는 것이 예상된다. 예를 들어, 모듈들은 플라스틱 재료 및 바람직하게는 몰딩가능한 플라스틱 재료로 형성될 수 있다. 바람직한 재료들의 예들은, 예를 들어, 폴리우레탄 또는 나일론과 같은 강성 중합체 재료를 포함한다. 바람직하게는, 이러한 재료의 경도는 60 쇼어(shore) D보다 더 클 수 있고 그리고 일부 실시예들에서, 약 80 쇼어 D일 수 있다. 특히, 요구되는 길그의 모듈형 굽힘 제한기를 신속하게 그리고 용이하게 구축하기 위해, 요구되는 설치 장소로 수송될 수 있고 그리고 튜브형 부재 주위에서 함께 연결될 수 있는 절반 쉘 컴포넌트들의 비축물(stock)을 제공하도록 이러한 재료들이 펌핑되고 그리고 몰딩되는 경우, 이러한 재료들은 효율적이다. 또한, 굽힘 제한기가 더 이상 요구되지 않을 때, 컴포넌트들은 신속하게 맞물림해제될 수 있으며, 그리고 굽힘 제한기는, 컴포넌트들이 설치를 위한 새로운 장소로 이동될 수 있거나, 대안적으로 이후의 재사용을 위해 간단히 저장될 수 있도록 분해된다.

대안적으로, 섬유 보강된 또는 유리 보강된 플라스틱 재료 또는 탄소 보강된 플라스틱 재료와 같은 복합 재료들은 절반 쉘 컴포넌트들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 복합 재료는, 예를 들어, 섬유-보강된 에폭시 복합재들 또는 내식성 금속 시트를 포함하는(하지만, 이에 제한되지 않음) 임의의 고인장 강도, 고인장 탄성률 재료일 수 있다. 에폭시 복합재들은 상호-재료 접합 강도를 최대화하기에 바람직할 수 있다.

일부 상황들에서, 예를 들어 강과 같은 금속 재료로 절반 쉘 컴포넌트들을 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

Claims (25)

1. 수중에서 튜브형 부재(tubular member)의 굽힘(bending)을 제한하기 위한 장치로서,
   상기 장치는, 제2 절반 쉘 컴포넌트(half-shell component)로부터 원주 방향으로 변위되는 제1 절반 쉘 컴포넌트로 각각 형성되는 복수의 상호잠금 모듈들(interlocking modules)을 포함하며, 상기 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들의 각각은 제1 단부, 제2 단부 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장하는 사이드 에지들(side edges)을 포함하고, 상기 제1 절반 쉘 컴포넌트는 상기 제1 절반 쉘 컴포넌트의 사이드 에지로부터 연장하는 하나 이상의 돌출부들(projections)을 포함하고 그리고 상기 제2 절반 쉘 컴포넌트는 상기 제2 절반 쉘 컴포넌트의 사이드 에지에 하나 이상의 홈들(grooves)을 포함하며, 상기 돌출부들 및 홈들은 상기 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들의 사이드 에지들로부터 상기 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들의 제1 단부를 향해 각지고(angled), 이러한 배열은, 함께 조립될 때, 상기 제1 절반 쉘 컴포넌트의 하나 이상의 돌출부들 각각이 2개의 절반 쉘들을 함께 고정시키기 위해 상기 제2 절반 쉘 컴포넌트의 대응하는 홈과 상호 맞물림되게(inter-engaged) 하여, 2개의 절반 쉘들이 다른 하나의 절반 쉘 컴포넌트에 대한 하나의 절반 쉘 컴포넌트의 축방향 변위 없이 반경 방향으로 분리될 수 없도록 하는,
   수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 절반 쉘 컴포넌트의 돌출부들 및 상기 제2 절반 쉘 컴포넌트의 홈들은 상기 각각의 컴포넌트들의 사이드 에지들 둘 모두에 제공되는,
   수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 돌출부들 및 상기 홈들은 상기 컴포넌트들의 사이드 에지들에 대해 40 내지 50도의 각도로 제공되는,
   수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 돌출부들 및 상기 홈들은 상기 컴포넌트들의 사이드 에지들에 대해 45도의 각도로 제공되는,
   수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 절반 쉘 컴포넌트는 2개의 각진(angled) 돌출부들을 포함하는,
   수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제2 절반 쉘 컴포넌트는 협력하는 2개의 각진 홈들을 포함하는,
   수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 절반 쉘 컴포넌트의 홈 또는 홈들은 상기 제2 절반 쉘 컴포넌트의 두께의 50%의 깊이를 가지는,
   수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 돌출부 또는 돌출부들은 상기 제1 절반 쉘 컴포넌트의 두께의 50%의 두께를 가지는,
   수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 돌출부 또는 각각의 돌출부는, 상기 돌출부가 상기 제1 절반 쉘 컴포넌트의 사이드 에지와 만나는 영역에 기초 부분을 포함하는,
   수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 각각의 돌출부의 기초 부분은 상기 돌출부의 나머지 부분보다 더 큰 폭을 가지는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 홈 또는 각각의 홈의 길이는 상기 돌출부 또는 각각의 돌출부의 길이보다 더 큰,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들 각각은 암형 부분(female portion) 및 수형 부분(male portion)을 포함하는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
13. 제12 항에 있어서,
    소켓(socket)이 각각의 절반 쉘 컴포넌트의 암형 부분에 형성되는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    채널(channel)이 상기 암형 부분으로부터 상기 수형 부분으로 상기 각각의 절반 쉘 컴포넌트를 통해 형성되는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 채널은 양쪽 단부에서 개방되고 그리고 튜브형 부재(tubular member)가 통과할 수 있는 도관을 형성하는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
16. 제12 항에 있어서,
    도관의 상기 수형 부분은 세장형 넥(elongate neck)을 포함하는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
17. 제16 항에 있어서,
    상기 넥의 직경은 상기 컴포넌트들의 암형 부분의 직경보다 더 작은,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 넥은 노즈(nose) 부분에서 종결되는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
19. 제18 항에 있어서,
    상기 노즈 부분은 상기 넥보다 더 크지만 상기 암형 부분의 직경보다 더 작은 직경을 가지는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
20. 제18 항 또는 제19 항에 있어서,
    제1 받침 표면(abutment surface)이 상기 넥과 상기 노즈 부분 사이에 제공되는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
21. 제20 항에 있어서,
    제2 받침 표면이 상기 암형 부분의 소켓 내에 제공되는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
22. 제21 항에 있어서,
    제3 받침 표면이 상기 암형 부분과 상기 넥 부분 사이에 제공되는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
23. 제22 항에 있어서,
    제4 받침 표면이 상기 암형 부분의 외부 단부 표면 상에 제공되는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
24. 제23 항에 있어서,
    상기 받침 표면들의 배열은, 복수의 모듈형 컴포넌트들이 상호연결될 때, 제1 모듈의 상기 제1 받침 표면 및 상기 제3 받침 표면이 제2 모듈의 상기 제2 받침 표면 및 상기 제4 받침 표면과 각각 접하게 하는,
    수중에서 튜브형 부재의 굽힘을 제한하기 위한 장치.
25. 제2 절반 쉘 컴포넌트로부터 원주 방향으로 변위되는 제1 절반 쉘 컴포넌트를 포함하는 굽힘 제한기 장치의 모듈로서,
    상기 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트의 각각은 제1 단부, 제2 단부 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장하는 사이드 에지들을 포함하고, 상기 제1 절반 쉘 컴포넌트는 하나 이상의 돌출부들을 포함하며, 그리고 상기 제2 절반 쉘 컴포넌트는 하나 이상의 슬롯들을 포함하고, 상기 돌출부들 및 슬롯들은 상기 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들의 사이드 에지들로부터 상기 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들의 제1 단부를 향해 각지고, 이러한 배열은, 상기 제1 절반 쉘 컴포넌트의 하나 이상의 돌출부들 각각이 상기 제2 절반 쉘 컴포넌트의 대응하는 슬롯과 상호 맞물림되게 하며, 그리고 상기 돌출부들 및 슬롯들은, 상기 제1 및 제2 절반 쉘 컴포넌트들이 하나의 절반 쉘 컴포넌트의 다른 하나의 절반 쉘 컴포넌트에 대한 축방향 변위 없이 반경 방향으로 분리될 수 없도록, 각진,
    제2 절반 쉘 컴포넌트로부터 원주 방향으로 변위되는 제1 절반 쉘 컴포넌트를 포함하는 굽힘 제한기 장치의 모듈.