KR20150122657A - 2개의 플로우팅 구조들을 커플링하기 위한 시스템 - Google Patents

2개의 플로우팅 구조들을 커플링하기 위한 시스템

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KR20150122657A
KR20150122657A KR1020157022781A KR20157022781A KR20150122657A KR 20150122657 A KR20150122657 A KR 20150122657A KR 1020157022781 A KR1020157022781 A KR 1020157022781A KR 20157022781 A KR20157022781 A KR 20157022781A KR 20150122657 A KR20150122657 A KR 20150122657A
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아니스 알타프 후세인
아지즈 아미랄리 머챈트
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케펠 오프쇼어 앤드 마린 테크놀로지 센터 피티이 엘티디.
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Abstract

본 발명은 2개의 플로우팅 구조들을 서로 커플링하기 위한 커플링 시스템과 관련된다. 커플링 시스템은, 단절됨이 없이 2개의 플로우팅 구조들 사이의 상대적인 회전 및 병진 모션들을 수용할 수 있다. 게다가, 커플링 시스템은, 원격으로 효율적으로 구현될 수 있는 맞물림 및 맞물림해제 메커니즘을 갖는다.

Description

2개의 플로우팅 구조들을 커플링하기 위한 시스템{A SYSTEM FOR COUPLING TWO FLOATING STRUCTURES}
본 발명은, 제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은, 복수의 조인트들 및 복수의 암(arm)들을 갖는 시스템에 관한 것이고, 이에 의해, 조인트들 및 암들의 결합이 제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하는데 이용되고, 이러한 구조는 고유의 심해 무어링(mooring) 시스템에서, 심지어 혹독한 해양 상태들에서도 유지된다. 커플링 시스템은 또한 이러한 2개의 플로우팅 구조들의 신속한 디커플링을 제공한다.
해상 유정 시추 플랫폼들과 같은 플로우팅 구조들은 과거 수십년에 걸쳐 원유 시추 회사들에 의해 널리 이용되어 왔다. 플로우팅 텐더(tender) 보조 시추 유닛들과 같은 비교적 더 작은 플로우팅 구조들이 통상적으로 이러한 시추 플랫폼들에 무어링되어, 시추 및 생산 동작들을 보조한다. 이러한 텐더 시추 유닛들의 이용은, 머드(mud) 시스템들, 전력, 파이프 데크, 수용 등과 같은 다른 시스템들이 시추 플랫폼이 아닌 텐더 시추 유닛에 포함될 수 있어서, 시추 플랫폼 상의 가치있는 공간을 자유롭게 하고, 통합된 시추 플랫폼에 대한 요구를 불필요하게한다는 점에서 주요한 경제적 이점을 제공한다. 이러한 유닛들은 통상적으로 서플라이를 위한 플랫폼으로 동작하고, 통상적으로 메인 시추 플랫폼과 함께 배치된다.
시추 플랫폼들은 통상적으로, 시추 및/또는 원유 생산 프로세스들 동안 와이어 로프, 폴리에스테르 로프들 또는 체인들의 조합들을 활용하는 무어링 시스템들을 이용하여 제자리에 유지된다. 텐더 보조 시추 유닛들은 통상적으로 시추 플랫폼들 옆에 무어링되고, 나일론 호저(hawser) 로프들을 이용하여 시추 플랫폼에 커플링된다. 이러한 2개의 플로우팅 구조들은 장비 또는 인원의 이송을 용이하게 하기 위해, 2개의 구조들 사이에서의 상대적 이동을 제한하도록 함께 커플링된다. 나일론 호저 로프 시스템은, 2개의 구조들 사이의 상대적 거리가 미리 결정된 한계들 이내로 유지되도록 허용한다. 그러나, 나일론 호저 로프 시스템은 2개의 플로우팅 구조들이 충돌하는 것을 막지 못한다. 나일론 호저 로프 시스템은 오직 플로우팅 구조들이 너무 멀리 떨어지는 것을 방지할 뿐이다. 허리케인 또는 태풍 상태와 같은 혹독한 환경 상태들에 직면하는 경우, 2개의 플로우팅 구조들 사이의 거리는 증가될 수 있지만, 로프의 길이를 단순히 증가시킴으로써 2개의 구조들 사이의 연결을 유지할 수 있다. 통상적으로, 텐더 보조 시추 유닛과 메인 시추 플랫폼 사이를 유지하기 위해, 약 150 - 200 미터의 안전 스탠드오프(stand-off) 거리가 요구된다. 이러한 거친 해양 상태들 하에서, 커플링 시스템이 비교적 낮은 강도를 가져서, 2개의 플로우팅 구조들 사이의 회전 및 병진 모션들의 커플링이 최소화되는 것을 보장하는 것이 요구된다. 심지어 더 극단적인 기상 상태들 하에서, 2개의 플로우팅 구조들을 커플링하는 나일론 로프는, 구조들 둘 모두가 뒤집히는 것을 방지하기 위해, 급하게 단절될 필요가 있을 수도 있다.
해상 시추 베셀(vessel)을 일시적으로 시추 플랫폼에 속박시키기 위한 시스템은, Anders G. C. Ekvall 등에 의해 1995년 6월 13일에 공개된 미국 특허 제 5,423,632호에서 설명된다. 개시된 시스템에서, 해상 시추 베셀에는 키(key)들과 같은 복수의 맞물림 부재들이 제공된다. 시추 베셀의 외부로 연장되는 이러한 맞물림 부재들은, 이러한 맞물림 부재들이 힌지들의 수평면을 중심으로 피봇하고 힌지들의 수직면을 중심으로 피봇할 수 있는 방식으로 시추 베셀들에 힌지 방식으로 연결된다. 맞물림 부재들의 수직 피봇 모션은, 맞물림 부재들이, 시추 플랫폼의 측면들을 따라 배치된 수직 슬라이딩 트랙들과 맞물리게 하여, 맞물릴 때 시추 베셀을 시추 플랫폼에 속박시킨다. 동작시에, 시추 베셀은 안내 라인들의 이용을 통해 시추 플랫폼을 향해 안내되거나, 또는 시추 베셀이 조심스럽게 시추 플랫폼을 향해 이동될 수 있다. 그 다음, 시추 베셀은 맞물림 부재들 각각을 시추 플랫폼 상의 슬라이딩 트랙들 각각과 정렬시킨다. 정렬되면, 맞물림 부재들은 제 위치로 슬라이딩하여, 시추 베셀을 시추 플랫폼에 속박시킬 것이다. 맞물림 부재 상의 힌지들은, 시추 플랫폼에 대한 시추 베셀의 수직 및 수평 이동을 허용하여, 파도들에 의해 유발되는 일부 이동들을 보상한다. 그러나, 혹독한 해양 상태들 하에서, 더 거친 파도는 시추 베셀을 시추 플랫폼에 대해 피치(pitch), 요(yaw), 및 롤링(roll)하게 할 수 있다. 이러한 상태들 하에서, 맞물림 부재들은 신속하게 맞물림해제되어야 하고, 구조들 둘 모두가 뒤집히는 것을 방지하기 위해 2개의 플로우팅 구조들은 안전 거리까지 분리되어야 할 것이다.
텐더 보조 시추 유닛을 플로우팅 생산 플랫폼에 래싱(lashing)하기 위한 다른 시스템은, Terje W. Eilertsen에 의해 2008년 6월 10일에 공개된 미국 특허 제 7,383,784호에 개시된다. 이 공보에 개시된 래싱 시스템은, 텐더 보조 시추 유닛의 전단 상의 복수의 윈치들, 플랫폼의 선체 상부의 복수의 쉬브(sheave)들, 플랫폼의 선체 하부의 복수의 연결 디바이스들, 및 래싱 라인들의 세트를 포함한다. 래싱 라인은, 윈치들 중 하나로부터, 쉬브들 중 대응하는 쉬브를 통해, 플랫폼 선체를 따라 수직 아래로 연결 디바이스들 중 대응하는 연결 디바이스까지 연장된다. 이용시에, 윈치들이 래싱 라인들을 당기고 풀어서, 2개의 플로우팅 베셀들 사이의 분리 거리를 제어한다. 잔잔한 해양 상태들 하에서, 라인들은 단축된 것이고, 거친 해양 상태들 하에서, 라인들은 신장되어, 2개의 구조들이 안전한 분리 거리에 도달하게 한다.
반잠수형 텐더를 심해 드래프트 케이슨 베셀에 연결하기 위한 또 다른 래싱 시스템은, Christopher Louis Beato에 의해 2003년 9월 16일에 공개된 미국 특허 제 6,619,223호에 개시된다. 이 공보는, 윈치들, 커넥터들, 및 호저 윈치들을 이용하는 시스템을 개시한다. 윈치들은 텐더 상에 배치되고, 커넥터들은 심해 드래프트 베셀에 배치된다. 나일론과 같은 폴리아미드 재료로 구성된 호저는 텐더의 윈치들을 통과하고 또한 심해 드래프트 베셀의 커넥터들을 통과한다. 텐더와 심해 드래프트 베셀 사이의 분리 거리는, 호저 길이를 그에 따라 단축 또는 신장시킴으로써 단축 또는 증가될 수 있다.
2개의 해상 유닛들을 연결하기 위한 연결 장치는, Marine Structure Consultants (MSC) B. V. 에 의해 2005년 9월 22일에 공개된 PCT 출원 제 PCT/NL2005/00156호에 개시된다. 이 공보에 개시된 연결 장치는, 2개의 해상 유닛들 사이의 이동들을 보상하기 위해 제 1 해상 유닛 상에 배치되는 리셋 설비들 및 2개의 해상 유닛들을 함께 커플링하기 위한 커플링 요소를 포함한다. 커플링 요소는, 피봇 및 회전 이동을 허용하는 커플링 수단의 세트를 이용하여, 각각의 해상 유닛에 부착되는 프레임을 포함한다. 이는, 각각의 해상 유닛이 프레임에 대해 피봇 및 회전할 수 있음을 의미한다. 리셋 설비들은, 해상 유닛에 연결되는 탄성 요소들을 포함한다. 그 다음, 프레임의 커플링 요소들이 이러한 탄성 요소들에 연결된다. 해상 유닛이 해양에 의해 다른 유닛으로부터 더 멀어지는 경우, 탄성 요소들이 스트레칭 및 연장되어, 다른 해상 유닛이 드리프트하도록 허용한다. 해양 상태가 다시 잠잠해지는 경우, 탄성 요소는 그 원래의 상태로 회복하여, 2개의 해상 유닛들을 그들의 원래의 분리 거리로 리턴시킬 것이다.
상기 문헌들은, 2개의 해상 베셀들을 일시적으로 함께 연결 또는 커플링하기 위한 시스템들 및 디바이스들을 개시한다. 그러나, 이러한 시스템들은, 악화되는 기상 상태의 경우 베셀이 신속하게 단절되도록 허용하지 않는다. 나일론으로 이루어진 호저를 이용하는 시스템들에서, 이러한 호저들은 그들의 윈치들로부터 신속하게 풀려야 하고, 그렇지 않으면 악화될 것이고,둘로 절단되어, 해상 베셀들이 더 안전한 거리까지 플로우팅하도록 해야 할 것이다. 게다가, 호저들, 커넥터들 및 윈치들을 활용하는 이러한 시스템들 대부분은 통상적으로, 해상 베셀들 둘 모두가 충돌하는 것을 방지하는 가동중인 메커니즘을 구비하지 않는다. 개시된 시스템들 중 일부는 또한 과도하게 복잡한 연결 또는 커플링 메커니즘들을 이용하여, 해상 베셀들 둘 모두는 오직 잠잠한 해양 상태들 하에서만 함께 커플링될 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 분야의 상기 문제들 및 다른 문제들이 해결되고 본 본야에서의 진보가 행해진다. 본 발명의 제 1 양상에 따르면, 제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은, 맞물림 부재를 수용하기 위해 제 1 플로우팅 구조 상에 배치되는 수용 부재를 갖는다. 맞물림 부재가 수용 부재를 수용하는 경우, 이 2개의 부재들은, 수용 부재가 맞물림 부재에 대해 상대적으로 이동하는 경우 함께 맞물릴 것이다. 시스템은 또한, 맞물림 부재에 연결되는 제 1 조인트, 및 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 1 암을 갖고, 여기서 제 1 단부는 제 1 조인트에 동작가능하게 커플링된다. 제 1 조인트는, 맞물림 부재가 제 1 암의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동할 수 있도록 구성된다. 시스템은 또한, 제 1 암의 제 2 단부에 동작가능하게 커플링되는 제 2 조인트, 및 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 2 암을 갖고, 여기서 제 1 단부는 제 2 조인트와 동작가능하다. 제 2 조인트는, 제 2 암이 제 2 조인트의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동가능하도록 구성된다. 시스템은 또한, 제 2 암의 제 2 단부에 커플링하기 위해 제 2 플로우팅 구조 상에 배치되는 커플링 장치를 갖는다. 이 시스템은, 수용 부재가 맞물림 부재에 대해 상대적으로 이동하는 경우 수용 부재와 맞물리는 수용 부재를 이용하여, 2개의 플로우팅 구조들이 용이하게 커플링되도록 허용한다. 이것은 또한, 수용 부재를 맞물림 부재에 맞물리게 하기 위해 수행되는 이동을 반전시킴으로써, 이러한 2개의 플로우팅 구조들 사이의 커플링이 용이하게 단절될 수 있음을 의미한다. 게다가, 맞물림 부재는 오직 제 1 암의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동하도록 구성되기 때문에, 일단 이러한 2개의 부재들이 맞물리면, 맞물림 암에 의한 임의의 원치않는 이동이, 수용 부재가 수용 부재로부터 맞물림해제되는 것을 초래하지 않을 것이다. 견고한 커플링 암들은 또한, 2개의 플로우팅 구조들이 최소 스탠드-오프 거리를 유지하고 서로 충돌하지 않는 것을 보장한다.
바람직하게는, 커플링 장치는, 제 2 암의 제 2 단부에 동작가능하게 커플링되는 제 3 조인트, 및 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 3 암을 더 포함한다. 제 3 암의 제 1 단부는, 제 3 조인트까지 연장되어 제 3 암을 제 3 조인트에 동작가능하게 커플링시키는 돌출부를 갖는다. 제 3 조인트는 또한, 제 3 암이 제 3 암의 종축을 중심으로 회전가능하도록 구성된다. 제 3 암의 회전 이동은, 제 2 조인트의 종축에 수직인 평면들을 따르는 제 2 암의 이동과 결합하여, 시스템이 큰 파도들로부터의 히비, 피치, 롤, 요 및 스웨이(sway)를 보상하게 한다. 호저들을 활용하는 시스템들과는 달리, 이 시스템은, 해양의 파도들에 의해 발생되는 무작위적 이동들을 흡수할 수 있으면서, 플로우팅 구조들 둘 모두를 안전한 거리에 유지할 수 있다. 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 제 3 조인트는 추가로, 제 3 조인트가, 제 2 암의 종축들에 수직인 평면들을 따라 이동가능하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 커플링 장치는, 제 2 암의 제 2 단부에 동작가능하게 커플링되는 제 3 조인트, 및 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 3 암을 더 포함한다. 제 3 암의 제 1 단부는 제 3 조인트에 동작가능하게 커플링된다. 제 3 조인트는, 제 3 암이 제 3 조인트의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동가능하도록 구성된다. 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 제 3 조인트는 추가로, 제 3 조인트가 제 2 암의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동가능하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 커플링 장치는, 제 2 암의 제 2 단부에 연결되도록 적응되는 수압 피스톤, 및 수압 피스톤에 연결되는 스키드 어셈블리를 더 포함한다. 수압 피스톤 및 스키드 어셈블리의 이용은, 2개의 커플링된 플로우팅 구조들 사이의 거리가 요구되는 대로 신장되거나 단축되게 허용한다. 수압 피스톤 및 스키드 어셈블리는 또한 플로우팅 구조들 사이의 상대적인 서징 모션들을 흡수한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 수용 부재는, 2개의 플로우팅 구조들이 서로 커플링되는 경우 맞물림 부재를 수용 부재와 정렬시키기 위해 이용되는 원뿔형 리셉터클을 갖는다. 이러한 원뿔형 리셉터클은, 맞물림 부재를 수용 부재의 요구되는 부분으로 안내함으로써, 맞물림 부재와 수용 부재의 맞물림을 보조한다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 원뿔형 리셉터클의 내부 표면 상에 복수의 메일 러그(male lug)들이 제공되고, 맞물림 부재의 둘레 주위에 복수의 피메일 러그들이 배치된다. 복수의 피메일 러그들 각각은, 원뿔형 리셉터클의 내부 표면 상에 제공되는 복수의 메일 러그들 각각과 맞물림가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수용 부재는 맞물림 부재에 대해 회전가능하게 이동한다. 이러한 회전 이동은, 수용 부재가 맞물림 부재와 맞물리게 한다. 이러한 회전 이동을 반전시킴으로써, 수용 부재가 맞물림 부재로부터 맞물림해제되는 것이 초래된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 수용 부재에 인접하게 모터가 위치된다. 이러한 모터는, 수용 부재를 작동시키기 위해 이용되어, 수용 부재가 맞물림 부재에 대해 상대적으로 회전하게 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 1 조인트는 제 1 섹션을 포함한다. 제 1 섹션은, 제 1 암의 제 1 단부를 수용하는 제 1 브래킷, 제 1 암의 제 1 단부를 감싸도록 위치되는 탄성 재료, 및 제 1 암의 제 1 단부를 제 1 브래킷에 피봇가능하게 커플링하기 위해 제 1 브래킷에 고정되는 제 1 후크를 갖는다. 이것은, 제 1 암이 제 1 조인트의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동할 수 있는 것, 또는 제 1 조인트가 제 1 암의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동할 수 있는 것을 의미한다. 이러한 구성은, 제 1 암이 종축을 중심으로 회전 이동하는 것을 허용하지 않는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 2 조인트는 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함한다. 제 1 섹션은, 제 1 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷, 제 1 암의 제 2 단부를 감싸도록 제 1 브래킷에 위치되는 제 1 탄성 재료, 및 제 1 암의 제 2 단부를 제 1 브래킷에 커플링하기 위해 제 1 브래킷에 고정되는 제 1 후크를 갖는다. 제 2 섹션은, 제 2 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷, 제 2 암의 제 1 단부를 감싸도록 제 2 브래킷에 위치되는 제 2 탄성 재료, 및 제 2 암의 제 1 단부를 제 2 브래킷에 커플링하기 위해 제 2 브래킷에 고정되는 제 2 후크를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 3 조인트는, 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함한다. 제 1 섹션은 제 2 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷을 갖는다. 제 2 섹션은 제 3 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷을 갖고, 그 단부의 돌출부는 제 2 브래킷의 개구부를 통해 연장된다. 돌출부는 개구부와 맞물려서, 그에 의해, 제 3 암이 제 3 암의 종축을 중축을 중심으로 회전하도록 허용한다. 제 3 암의 제 1 단부를 감싸도록 제 2 브래킷에 탄성 재료가 위치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 3 조인트는 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함한다. 제 1 섹션은, 제 2 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷, 제 2 암의 제 2 단부를 감싸도록 제 1 브래킷에 위치되는 제 1 탄성 재료, 및 제 2 암의 제 2 단부를 제 1 브래킷에 커플링하기 위해 제 2 브래킷에 고정되는 제 1 후크를 포함한다. 제 2 섹션은 제 3 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷을 갖고, 그 단부의 돌출부는 제 2 브래킷의 개구부를 통해 연장된다. 돌출부는 개구부와 맞물려서, 그에 의해 제 3 암이 제 3 암의 종축을 중심으로 회전하도록 허용한다. 제 3 암의 제 1 단부를 감싸도록 제 2 브래킷에 제 2 탄성 재료가 또한 위치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 3 조인트는 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함한다. 제 1 섹션은 제 2 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷을 갖는다. 제 2 섹션은, 제 3 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷, 제 3 암의 제 1 단부를 감싸도록 제 2 브래킷에 위치되는 탄성 재료, 및 제 3 암의 제 1 단부를 제 2 브래킷에 커플링하기 위해 제 2 브래킷에 고정되는 제 2 후크를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 3 조인트는 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함한다. 제 1 섹션은, 제 2 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷, 제 2 암의 제 2 단부를 감싸도록 제 1 브래킷에 위치되는 제 1 탄성 재료, 및 제 2 암의 제 2 단부를 제 1 브래킷에 커플링하기 위해 제 1 브래킷에 고정되는 제 1 후크를 갖는다. 제 2 섹션은, 제 3 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷, 제 3 암의 제 1 단부를 감싸도록 제 2 브래킷에 위치되는 제 2 탄성 재료, 및 제 3 암의 제 1 단부를 제 2 브래킷에 커플링하기 위해 제 2 브래킷에 고정되는 제 2 후크를 갖는다.
본 발명의 추가적인 실시예들에 따르면, 탄성 재료, 제 1 탄성 재료 및 제 2 탄성 재료는 유연한 탄소중합체 요소를 포함한다.
본 발명의 또한 추가적인 실시예들에 따르면, 수압 피스톤 및 스키드 어셈블리는, 제 2 플로우팅 구조의 파이프 랙 데크 상의 연장된 플랫폼 상에 배치된다.
본 발명의 또한 추가적인 실시예들에 따르면, 수압 피스톤 및 스키드 어셈블리는, 제 2 플로우팅 구조의 메인 데크 상에 배치된다.
본 발명의 또한 추가적인 실시예들에 따르면, 수압 피스톤 및 스키드 어셈블리는, 제 2 플로우팅 구조의 메인 데크의 박스 바닥에 배치된다.
본 발명에 따른 시스템의 상기 이점들 및 특징들은 다음의 상세한 설명에서 설명되고 도면들에 도시된다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템을 이용하여 텐더 보조 시추 플랫폼에 커플링되는 텐션 레그(tension leg) 플랫폼을 도시한다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템의 측면도를 도시한다.
도 3a는, 본 발명의 실시예에 따른 수용 부재의 사시도를 도시한다.
도 3b는, 본 발명의 실시예에 따른 수용 부재의 측단면도를 도시한다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 맞물림 부재의 측면도를 도시한다.
도 5a는, 본 발명의 실시예에 따른 맞물림 부재의 단면도를 도시한다.
도 5b는, 본 발명의 실시예에 따른 수용 부재와 맞물리는 맞물림 부재의 단면도를 도시한다.
도 5c는, 본 발명의 실시예에 따른 수용 부재와 맞물리는 맞물림 부재의 단면 사시도를 도시한다.
도 6a는, 본 발명의 실시예에 따른 유연한 벤더블(bendable) 섹션을 갖는 조인트의 단면도를 도시한다.
도 6b는, 본 발명의 실시예에 따른 유연한 벤더블 섹션을 갖는 조인트의 단면 사시도를 도시한다.
도 6c는, 본 발명의 실시예에 따른 암을 수용하기 위한 제 1 섹션 및 제 2 유연한 벤더블 섹션을 갖는 조인트의 단면도를 도시한다.
도 7은, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 벤더블 섹션 및 제 2 벤더블 섹션을 갖는 조인트의 단면도를 도시한다.
도 8a은, 본 발명의 실시예에 따른 회전 섹션을 갖는 조인트의 단면도를 도시한다.
도 8b는, 본 발명의 실시예에 따른 회전 섹션을 갖는 조인트의 단면 사시도를 도시한다.
도 8c는, 본 발명의 실시예에 따른 암을 수용하기 위한 제 1 섹션 및 제 2 회전 섹션을 갖는 조인트의 단면도를 도시한다.
도 9는, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 벤더블 섹션 및 제 2 회전 섹션을 갖는 조인트의 단면도를 도시한다.
도 10은, 수압 피스톤 및 스키드 어셈블리를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템의 측면도를 도시한다.
도 11은, 연장된 수압 피스톤 및 스키드 어셈블리를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템의 측면도를 도시한다.
도 12는, 제 1 조인트의 이동을 도시하는, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템의 측면도를 도시한다.
도 13은, 제 1 조인트 및 제 2 암의 이동을 도시하는, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템의 측면도를 도시한다.
도 14는, 제 3 암의 회전 이동과 함께 제 1 조인트 및 제 2 암의 이동을 도시하는, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템의 측면도를 도시한다.
도 15는, 제 1 조인트 및 제 2 암의 이동을 도시하는, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템의 측면도를 도시한다. 이 도면은 또한, 제 3 조인트의 제 1 섹션의 이동 및 제 3 암의 회전 이동을 도시한다.
도 16은, 제 1 조인트, 제 2 암 및 제 3 암의 이동을 도시하는, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템의 측면도를 도시한다.
도 17은, 제 1 조인트, 제 2 암, 제 3 조인트 및 제 3 암의 이동을 도시하는, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템의 측면도를 도시한다.
도 18은, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템의 측단면도를 도시한다.
본 발명은, 제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은, 복수의 조인트들 및 복수의 암들을 갖는 시스템에 관한 것이고, 이에 의해, 제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위해 조인트들 및 암들의 결합이 이용된다. 커플링 시스템은 또한 2개의 플로우팅 구조들의 신속한 디커플링을 제공한다. 게다가, 커플링 시스템은, 제 2 플로우팅 구조에 대해 상대적인 제 1 플로우팅 구조의 이동을 수용한다.
본 발명을 이용하여 함께 커플링될 수 있는 플로우팅 구조들은, 텐더 보조 시추 유닛들, 원유 웰헤드(wellhead) 플랫폼들, 원유 생산 플랫폼들 및 대부분의 타입들의 반잠수형 플랫폼들을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 임의의 2개의 플로우팅 베셀들 또는 플로우팅 구조들을 함께 커플링하고 2개의 플로우팅 구조들을 미리 결정된 거리로 유지하기 위해 이용될 수 있음을 당업자는 인식할 것이다. 통상적으로, 2개의 플로우팅 구조들 사이의 분리 거리들은 15 미터 내지 20 미터이다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 시스템(100)을 이용하여 텐션 레그 플랫폼(110)에 커플링되는 텐션 보조 시추 플랫폼(105)을 도시한다. 커플링 시스템(100)은, 텐더 보조 시추 플랫폼(105)이 텐션 레그 플랫폼(110)으로부터 안전 거리에 유지되는 것을 보장한다. 커플링 시스템(100)은, 벤더블 및 회전가능한 조인트들을 이용하여 연결되는 견고한 암들의 조합을 활용한다. 견고한 암들은 2개의 플로우팅 구조들이 충돌하는 것을 방지하는 한편, 벤더블 및 회전가능한 조인트들은, 커플링 시스템(100)이 2개의 플로우팅 구조들의 서로에 대한 피치, 히비, 롤, 스웨이 및 요를 보상하도록 허용한다. 따라서, 텐더 보조 시추 플랫폼(105) 및 텐션 레그 플랫폼(110)은 서로 독립적으로 이동할 수 있다. 극단적인 기상 상태들 하에서, 커플링 시스템(100)은 맞물림해제되어, 텐더 보조 시추 플랫폼(105)이 텐션 레그 플랫폼(110)으로부터 드리프트하여, 2개의 플로우팅 구조들의 무어링 실패의 경우 이러한 2개의 플로우팅 구조들이 충돌하는 것이 방지될 것이다. 커플링 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들의 세부 동작들은 도 2 내지 도 11 및 다음의 문단들에서 예시된다.
도 2는, 커플링 시스템(100)의 실시예의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 커플링 시스템(100)은, 제 1 조인트(215)에 연결되는 맞물림 부재(210)를 갖는다. 암(220)의 일단은 제 1 조인트(215)에 동작가능하게 커플링되고, 암(220)의 타단은 제 2 조인트(225)에 동작가능하게 커플링된다. 제 2 조인트(225)는 또한 암(230)에 동작가능하게 커플링된다. 커플링 시스템(100)은 또한, 텐더 보조 시추 플랫폼(105) 상에 배치될 수 있는 커플링 장치(235)를 갖는다. 본 발명의 특정 실시예들에서, 커플링 장치(235)는, 텐더 보조 시추 플랫폼(105)의 파이프 랙 데크 상의 연장된 플랫폼 상에 하우징될 수 있다. 이러한 위치는, 커플링 장치(235)가, 데크 상의 어떠한 장비 및 구조들과도 간섭하지 않도록 선택된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 커플링 장치(235)는, 파이프 랙 데크보다 구조적으로 더 강한 메인 데크 상에 위치된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 커플링 장치(235)는, 메인 데크의 박스 바닥 내부에 위치된다. 커플링 장치(235)는, 본 발명으로부터 벗어남이 없이, 텐더 보조 시추 플랫폼(105)에서 다른 위치들에 위치될 수 있음을 당업자는 인식할 것이다.
커플링 장치(235)는 도 2에 도시된 바와 같이 암(230)의 타단에 연결된다. 커플링 시스템(100)은 또한, 맞물림 부재(210)를 수용하기 위해 텐션 레그 플랫폼(110) 상에 배치되는 수용 부재(205)를 포함한다. 맞물림 부재(210)는, 텐더 보조 시추 플랫폼(105)이 텐션 레그 플랫폼(110)과 함께 커플링되는 경우 수용 부재(205)와 맞물릴 것이다. 커플링 장치(235) 및 수용 부재(205)의 위치들은 본 발명으로부터 벗어남이 없이 변할 수 있는데, 즉, 커플링 장치(235)는 텐션 레그 플랫폼(110)에서 다양한 위치들에 위치될 수 있고, 수용 부재(205)는 텐더 보조 시추 플랫폼(105)에 위치될 수 있음을 당업자는 인식할 것이다.
수용 부재(205)의 사시도가 도 3a에 도시된다. 본 발명의 실시예에서, 수용 부재(205)는, 맞물림 부재(210)를 수용하기 위한 원뿔과 같은 형상의 캐비티 또는 리셉터클을 가질 수 있다. 원뿔형 캐비티(310)는 맞물림 부재(210)보다 크도록 설계되어, 원뿔형 캐비티(310)는 수용 부재(205)와 맞물림 부재(210)의 정렬을 보조할 수 있다. 원뿔형 캐비티(310)를 이용함으로써, 맞물림 부재(210)가 수용 부재(205)와 맞물릴 수 있기 전에, 맞물림 부재(210)는 원뿔형 캐비티(310)의 중앙에 정확하게 정렬될 필요가 없다. 심해 동작들 동안, 해양 파도들의 예측불가능한 이동으로 인해, 정확한 측정들 및 타이밍들을 요구하는 전략들은 종종 곤란하거나 그렇지 않으면 실행하기 불가능하다. 맞물림 부재(210)가 수용 부재(205)와 맞물리는 경우, 맞물림 부재(210)는 단지 수용 부재(205)의 일반적인 근방을 향해 안내되기만 하면 된다. 원뿔형 캐비티(310)의 내측 표면과 접촉시에, 원뿔형 캐비티(310)의 테이퍼링된 형상으로 인해, 맞물림 부재(210)는 수용 부재(205)의 중심을 향해 슬라이딩할 것이다. 그 다음, 수용 부재(210)는 맞물림 부재(210)에 대해 상대적으로 이동하여 수용 부재(205)가 맞물림 부재(210)와 맞물리게 할 것이다. 이러한 상대적 이동은 슬라이딩 이동 또는 회전 이동을 수반할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 복수의 피메일 러그들(305)은 원뿔형 캐비티(310)의 내측 원주 주위에 위치된다. 이에 대응하게, 복수의 메일 러그들(405)이 도 4에 도시된 바와 같이 맞물림 부재(210)의 외부 원주 주위에 배치된다. 본 발명을 벗어남이 없이, 임의의 수의 피메일 및 메일 러그들이 이용될 수 있음을 당업자는 인식할 것이다. 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서, 원뿔형 캐비티(310)의 내부에 22. 5도의 각도 분리도로 8개의 피메일 러그들이 제공되고, 맞물림 부재(210) 상에 8개의 메일 러그들이 제공된다. 맞물림 부재(210)가 수용 부재(205)에 의해 수용된 후, 수용 부재(205)는 화살표 E로 나타난 방향에 의해 표시된 바와 같이 맞물림 부재(210)에 대해 상대적인 방향으로 회전하여, 피메일 러그들(305)이 메일 러그들(405)에 맞물리게 할 수 있다. 회전 이동의 방향을 반전시키는 것은 피메일 러그들(305)이 메일 러그들(405)로부터 맞물림해제되게 할 것이다. 스티어링 휠-유사 핸들이 수용 부재(205)의 후방에 제공되어, 수동으로 또는 기계적 수단을 통해 수용 부재(205)의 회전을 보조한다. 수용 부재(205)에 인접하게 위치된 모터는 수용 부재(205)를 회전시키기 위해 이용될 수 있다. 이러한 모터는 요구에 따라 2개의 플로우팅 구조들이 신속하게 맞물림해제되거나 맞물리게 되도록 원격 제어될 수 있다. 이것은, 극단적인 기상 상태들 하에서, 작업자들이 맞물림 부재(210)를 수용 부재(205)로부터 해제시키기 위해 핸들을 수동으로 작동시킬 필요없이, 2개의 플로우팅 구조들이 용이하고 신속하게 맞물림해제될 수 있음을 의미한다. 이것은, 극단적인 기상 상태들 하에서 이러한 플로우팅 구조들 상의 상태들이 매우 위험하게 되기 때문에 유리하다. 이는, 작업자들이 이러한 상태들 하에서 호저들을 수동으로 핸들링 또는 조작해야 한다면, 이러한 플로우팅 구조들 상의 작업자들에 대해 안전하지 않을 것이다. 커플링 시스템(100)에 대해 상기 개시된 메커니즘은 이러한 안전 문제들을 다루는데, 이는, 메커니즘이 맞물림 및 맞물림해제 동작들이 원격으로 효율적으로 수행되도록 허용하기 때문이다.
도 4를 참조하면, 맞물림 부재(210)는, 둥근 형상을 갖는 것으로 도시된다. 이러한 형상은 원뿔형 캐비티(310)에 의해 수용 부재(205) 내의 리셉터클로 쉽게 안내될 수 있기 때문에 선택되었다. 본 발명으로부터 벗어남이 없이, 맞물림 부재(210)가 다른 형상들일 수 있음을 당업자는 인식할 것이다. 도 5a의 맞물림 부재(210)의 단면도에 도시된 바와 같이, 제 1 조인트(215)의 일단은 맞물림 부재(210)에 부착되고, 타단은 브래킷(505), 후크(515) 및 개구부(510)를 통해 제 1 암(220)에 동작가능하게 커플링된다. 후크(515)는 브래킷(505) 상에 고정되고, 제 1 암(220)의 개구부(510)를 통과한다. 후크(515)와 개구부(510) 사이의 연결부는, 제 1 조인트(215)가 이러한 연결부를 중심으로 피봇하도록 허용한다. 즉, 맞물림 부재(210)는, 제 1 암(220)의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동할 수 있다. 피봇가능한 연결부를 중심으로 이러한 자유로운 이동은, 맞물림 부재(210) 및 제 1 암(215)이 2 개의 플로우팅 구조들 사이에서 상대적인 히비, 요, 피치 및 스웨이 모션들에 응답하여 이동하게 하는 한편, 제 1 암(220)이 견고하게 유지되어, 2개의 플로우팅 구조들 사이의 거리를 유지하도록 허용한다. 본 발명의 실시예에서, 후크(515) 및 개구부(510)에 의한 피봇가능한 연결 형태들은, 제 1 암(220)의 종축을 중심으로 15도보다 큰 이동을 허용한다. 제 1 조인트(215)와 제 1 암(220) 사이의 연결부는, 피봇 모션인 것으로 설계되어, 제 1 조인트(215)는 제 1 암(220)에 대해 상대적으로 회전하지 않을 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 이것은, 2개의 플로우팅 구조들의 모션들로 인한 맞물림 부재(210)의 우연한 회전을 방지한다.
브래킷(505) 내에 포함되는 제 1 암(220)의 섹션은 탄성 재료로 둘러싸인다. 탄성 재료(520)는, 압력이 인가되고 제거되는 경우 압축 및 팽창할 수 있는 임의의 타입의 유연한 탄성중합체를 포함할 수 있다. 유연한 탄성중합체는 무거운 압축 및 전단 부하들을 또한 흡수할 수 있어야 한다. 즉, 탄성 재료(520)는 댐퍼로서 동작하여, 압축 및 팽창에 의한 맞물림 부재(210)의 히빙 및 스웨이 모션들을 댐핑한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 원뿔형 캐비티(525)는 수용 부재(205)로부터 돌출된다. 이러한 실시예의 측단면도는 도 5b에 도시된다. 이러한 실시예의 원뿔형 캐비티(525)는, 맞물림 부재(210)를 수용 부재(205)의 리셉터클을 향해 안내하는, 앞서 설명된 기능과 동일한 기능을 수행한다. 도 5b에서, 수용 부재(205)는 맞물림 부재(210)에 대해 상대적으로 회전하여, 피메일 러그들(305)이 메일 러그들(405)과 인터로킹 또는 맞물리게 한다. 유사하게, 피메일 러그들(305) 및 메일 러그들(405)은, 반대 방향으로 수용 부재(205)를 회전시킴으로써 맞물림해제될 수 있다. 도 5c는 도 5b에 도시된 실시예의 측단면 사시도를 도시한다.
도 6a는, 제 2 조인트(225)의 단면도를 도시한다. 제 2 조인트(225)는 2개의 섹션들, 즉, 섹션(605)(도 6c에 도시됨) 및 섹션(610)으로 분할될 수 있다. 섹션(610)에는 피봇 수단이 제공되어, 암(230)은 제 2 조인트(225)에 대해 상대적으로 피봇할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 섹션(610)에서, 암(230)은 후크(615)를 통해 브래킷(626)에 피봇가능하게 연결된다. 후크(615)는 브래킷(626) 상에 고정되고, 암(230)의 개구부(630)를 통과한다. 후크(615)와 개구부(630) 사이의 연결부는, 암(230)이 이 연결부를 중심으로 피봇하도록 허용한다. 즉, 암(230)은 제 2 조인트(225)의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동할 수 있다. 이러한 실시예가 오직, 제 2 조인트(225)의 종축에 수직인 평면들을 따른 암(230)의 이동 또는 암(230)의 종축에 수직인 평면들을 따른 제 2 조인트(225)의 이동만을 허용하기 때문에, 이것은, 맞물림 부재(210)가 2개의 플로우팅 구조들의 상대적인 피치, 롤 및 요 모션들로 인해 우연히 맞물림해제되지 않는 것을 보장한다. 2개의 플로우팅 구조들의 상대적인 병진 모션들이 이러한 조인트에 의해 수용될 수 있다. 브래킷(626) 내에 위치된 암(230)의 단부에 인접하여 탄성 재료(625)가 위치되어, 2개의 플로우팅 구조들의 상대적인 히비, 스웨이 및 서징 모션들을 댐핑 및 흡수한다. 섹션(610)의 측단면 사시도가 도 6b에 도시된다. 도 6c는 제 1 조인트(225)의 섹션(605) 및 섹션(610)의 측단면도를 도시한다. 섹션(610)과는 달리, 피봇 수단이 섹션(605)에 제공되지 않는다. 그 대신, 섹션(605)은, 제 1 암(220)의 단부를 제 2 조인트(225)에 연결시키기 위해 이용되는 브래킷(606)을 갖는다.
제 2 조인트(225)의 다른 실시예가 도 7에 도시된다. 이 실시예에서, 섹션(605)에는 피봇 수단이 제공되어, 제 2 조인트(225)는 제 1 암(220)에 대해 상대적으로 피봇할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 섹션(605)에서, 제 1 암(220)은 후크(705)를 통해 브래킷(606)에 피봇가능하게 접속된다. 후크(705)는 브래킷(606) 상에 고정되고, 제 1 암(220)의 개구부(715)를 통과한다. 후크(705)와 개구부(715) 사이의 연결부는 제 1 암(220)이 이 연결부를 중심으로 피봇하도록 허용한다. 즉, 제 1 암(220)은, 제 2 조인트(225)의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동할 수 있다. 유사하게, 이러한 실시예가 오직, 제 2 조인트(225)의 종축에 수직인 평면들을 따른 제 1 암(220)의 이동 또는 제 1 암(220)의 종축에 수직인 평면들을 따른 제 2 조인트(225)의 이동만을 허용하기 때문에, 이것은, 맞물림 부재(210)가 2개의 플로우팅 구조들의 모션들로 인해 우연히 맞물림해제되지 않을 수 있는 것을 보장한다. 제 1 암(220)과 제 2 조인트(225) 사이의 이동을 댐핑하기 위해, 브래킷(606) 내에 위치된 제 1 암(220)의 단부를 둘러싸는 탄성 재료(710)가 배치된다. 이러한 구성은 2개의 플로우팅 구조들 사이의 상대적인 병진 이동들을 댐핑한다.
본 발명의 다른 실시예들에서, 다른 암에 연결된 제 3 조인트가 암(230)과 커플링 장치(235) 사이에 연결될 수 있다. 이러한 암과 조합된 이러한 제 3 조인트는, 제 1 플로우팅 구조가 제 2 플로우팅 구조에 대해 상대적으로 회전하도록 그리고 그 반대도 마찬가지이도록 허용하는 회전가능한 조인트-암 조합일 수 있다. 이러한 조인트가 도 8a에 도시된다. 제 3 조인트(240)는 2개의 섹션들, 즉, 섹션(805)(도 8c에 도시됨) 및 섹션(810)으로 이루어진다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 3 암(245)은, 브래킷(811)의 개구부를 통해 연장되는 돌출부(820)를 갖는다. 개구부(825)보다 더 넓은 앵커(830)가 돌출부(820)의 단부에 위치된다. 돌출부(820)의 폭 또는 직경이 브래킷(811)의 단부의 개구부보다 더 작기 때문에, 돌출부(820)는 개구부(825)와 접촉하지 않는다. 따라서, 암(245)은, 자기 자신의 종축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있다. 앵커(830)는, 돌출부(820)가 브래킷(811)으로부터 이탈하는 것을 방지하여, 암(24)과 조인트(240) 사이의 커플링을 유지한다. 브래킷(811) 내에 위치된 암(245)의 단부에 인접하여 탄성 재료(815)가 위치된다. 탄성 재료(815)는 암(245)의 회전 이동을 제한하고 댐핑하도록 동작한다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 탄성 재료(815)와 접촉하는 암(245)의 단부와 탄성 재료(815) 사이의 계면에 건조 윤활층이 배치될 수 있다. 이러한 건조 윤활층은 이러한 2개의 구성요소들 사이의 마찰을 최소화하여, 암(245)의 회전을 보조한다. 동작시에, 비틀림 진동은 탄성 재료에 의해 흡수될 것이다. 이것은, 시스템의 수명이 향상되는 것을 보장하는데, 이는, 베어링 캡들과 같은 다른 타입들의 기계적 구성요소들보다 탄성 재료가 모든 작은 이동들 및 모션들을 더 잘 수용할 수 있기 때문이다. 섹션(810)의 측단면 사시도가 도 8b에 도시된다. 조인트(240)의 섹션들(805 및 810)이 도 8c에 도시된다. 섹션(810)과는 달리, 섹션(805)에는 회전가능 또는 피봇 수단이 제공되지 않는다. 섹션(805)은, 암(230)의 단부에 연결하기 위해 이용되는 브래킷(806)을 갖는다. 조인트(240)는 2개의 플로우팅 구조들 사이의 상대적인 피치, 롤 및 요 모션들이 수용되도록 허용한다.
본 발명의 추가적인 실시예들에서, 섹션(805)에는 피봇 수단이 제공된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 브래킷(916)에는, 암(230) 상의 개구부(905)를 통과하는 후크(910)가 제공된다. 암(230)은 후크(910)와 개구부(905) 사이의 연결부를 통해 제 3 조인트(240)에 피봇가능하게 연결된다. 그에 따라, 이러한 연결부는, 암(230)이 제 3 조인트(240)의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동하도록 허용하거나, 제 3 조인트(240)가 암(230)의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동하도록 허용한다. 브래킷(916) 내에 위치되는 암(230)의 단부는, 조인트에 대해 상대적인 암의 모션을 흡수하는 댐퍼로서 동작하는 탄성 재료(915)로 둘러싸인다. 돌출부(820)는 브래킷(811)의 개구부(825)를 통해 브래킷(916)까지 통과한다. 앵커(830)는, 브래킷(916)의 중공 영역 주위를 자유롭게 이동하여, 암(245)이 자신의 종축을 중심으로 자유롭게 회전하도록 허용한다. 이러한 실시예는, 조인트(240)가 2개의 플로우팅 구조들 사이의 상대적인 회전 이동들을 수용하도록 허용할 뿐만 아니라, 이러한 실시예는 병진 이동이 또한 수용되도록 허용한다.
본 발명의 다른 실시예들에서, 커플링 장치(235)는 도 10에 도시된 바와 같이, 수압 피스톤(255) 및 스키드 어셈블리(260)로 대체된다. 이러한 구성에서, 암(230)의 일단은 수압 피스톤(255)에 연결될 것인 한편, 스키드 어셈블리(260)는 앞서 논의된 바와 같이 텐더 보조 시추 플랫폼(105) 상의 특정 위치에 위치될 것이다. 수압 피스톤(255)은 오일과 같은 가압된 수압 유체에 의해 전력을 공급받는다. 통상적으로, 수압 피스톤(255)은, 배럴(barrel)을 가질 것이고, 배럴에서 로드(rod)에 연결된 피스톤이 안팎으로 이동한다. 2개의 플로우팅 구조들 사이의 거리가 증가되는 경우, 로드가 수압 피스톤(255)으로부터 연장되어 2개의 플로우팅 구조들을 서로 멀리 이동시킬 것이다. 2개의 플로우팅 구조들이 더 근접하게 되는 경우, 로드가 수압 피스톤으로 수축되어 2개의 구조들을 서로 더 근접하게 당긴다. 수압 피스톤 및 스키드 어셈블리는 또한 플로우팅 구조들 사이의 상대적인 서징 모션들을 흡수한다. 게다가, 맞물림 부재(210)가 수용 부재(205)로부터 맞물림해제된 후, 수압 피스톤(255)은 수축되어, 암 및 조인트 시스템이 수용 부재(205)로부터 당겨지게 할 것이다. 스키드 어셈블리(260)는, 2개의 구조들 사이의 분리가 그에 따라 증가되거나 감소되도로 허용하기 위해 이용된다. 스키드 어셈블리(260)는, 수압 피스톤(255)이 슬라이딩할 수 있는 텐더 보조 시추 플랫폼(105) 상에 위치된 트랙들로 이루어진다. 예시적인 실시예에서, 스키드 어셈블리(260)는, 길이 10미터인 트랙들로 이루어질 수 있는 한편, 수압 피스톤(255)은 5 미터까지 연장될 수 있다. 도 11은, 수압 피스톤(255)이 완전히 연장되는 경우 본 발명의 실시예를 도시한다. 본 발명으로부터 벗어남이 없이, 수압 피스톤 및 스키드 어셈블리 구성은, 암(230)의 단부들 또는 예를 들어, 암(245) 등과 같은 후속 암들의 단부에 연결될 수 있음을 당업자는 인식할 것이다.
암들 및 조인트들의 서로에 대해 상대적인 이동들은 도 12 내지 도 17을 참조하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에서, 텐더 보조 시추 플랫폼(105)은 커플링 시스템(100)의 실시예를 이용하여 텐션 레그 플랫폼(110)에 성공적으로 커플링된 것으로 가정된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 맞물림 부재(210)는 제 1 조인트(215)에 연결된다. 제 1 조인트(215)에는, 맞물림 부재(210)가 제 1 암(220)의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동하도록 허용하는 피봇 수단이 제공된다. 일례로, 화살표 A는, 맞물림 부재(210)가, 파도에 의해 유도된 텐션 레그 플랫폼(110)의 모션들에 따라 위로, 아래로 그리고 측면으로 이동할 수 있는 것을 도시한다. 도 13은, 암(230)에 연결된 섹션의 피봇 수단이 제 2 조인트(225)에 제공되는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 따라서, 이제, 암(230)은 제 2 조인트의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동할 수 있다. 일례에서, 화살표 B는, 해양의 텐션 레그 플랫폼(110)의 모션들에 따라 암(230)이 위로, 아래로 그리고 측면으로 이동할 수 있는 것을 도시한다. 이 실시예에서, 이제, 2개의 플로우팅 구조들의 상대적인 병진 이동들을 보상할 수 있는 2개의 조인트들이 존재한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제 3 조인트(240)가 암(230)과 암(245) 사이에 연결된다. 이 실시예는 도 14에 도시된다. 제 3 조인트(240)에는 회전가능한 수단이 제공되어, 암(245)이 자신의 종축을 중심으로 회전하도록 허용한다. 화살표 C는, 암(245)의 회전 이동을 도시한다. 이 실시예에서, 이러한 3개의 조인트들은, 2개의 플로우팅 구조들의 상대적인 병진 및 회전 이동들이 수용되도록 허용한다. 도 15에 도시된 실시예에서, 암(230)에 커플링되는 제 3 조인트(240)의 섹션에는 피봇 수단이 제공된다. 따라서, 이제 제 2 조인트(240)는 암(230)의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동할 수 있다. 화살표 D는 이러한 이동의 예시적인 방향을 도시한다. 이러한 실시예에서, 2개의 플로우팅 구조들은 서로 상대적으로 히빙, 피칭, 스웨잉, 서징 및 롤링할 수 있고, 커플링 시스템(100)은 이러한 2개의 구조들 사이에서 여전히 연결 유지할 수 있을 것인데, 이는, 모든 무작위적인 이동들이 이러한 3개의 조인트들에 의해 흡수될 것이기 때문이다.
본 발명의 또 다른 실시예가 도 16에 도시된다. 이 실시예에서, 이전의 실시예와는 달리, 제 3 조인트(240)에는 피봇 수단이 대신 제공된다. 이것은, 암(245)이 제 3 조인트(240)의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동할 수 있음을 의미한다. 화살표 C는 이러한 예시적인 이동의 방향을 도시한다. 도 17은, 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하며, 이에 의해, 제 3 조인트(240)에는 또 다른 피봇 수단이 제공되어, 제 3 조인트가 암(230)의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동하도록 허용한다. 이러한 이동의 예는 화살표 D의 방향들에 의해 도시된다.
도 18은 커플링 시스템(100)의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 맞물림 멤버(210)는 수용 부재(205)에 의해 수용된다. 각각의 모듈들 상의 러그들은 서로 인터로킹되어 안정된 연결을 생성한다. 암(220)은 제 1 조인트(215) 및 제 2 조인트(225)에 연결된다. 제 1 조인트(215) 및 제 2 조인트 둘 모두에는 피봇 수단이 제공된다. 암(230)은 제 2 조인트(225) 및 제 3 조인트(240)에 연결되는 한편, 암(245)은 제 2 플로우팅 구조 상에 배치된 커플링 장치 및 제 3 조인트(240)에 연결된다. 제 3 조인트(240)에는 회전 수단이 제공되어, 암(245)이 자신의 종축을 중심으로 회전하도록 허용한다. 암들 및 조인트들의 이러한 조합은, 커플링 시스템(100)의 이러한 실시예가, 2개의 플로우팅 구조들의 상대적인 병진 및 회전 이동들을 용이하게 수용하도록 허용하는 한편, 2개의 플로우팅 구조들을 안전한 동작 거리들에 유지한다.
상기 내용은 제 1 플로우팅 구조들을 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 커플링 시스템의 설명이다. 당업자들은, 다음의 청구항들에 기술되는 본 발명의 대안적인 실시예들을 설계할 수 있고, 설계할 것으로 예상된다.

Claims (27)

  1. 제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템으로서,
    맞물림 부재를 수용하기 위해 상기 제 1 플로우팅 구조 상에 배치되는 수용 부재 ―상기 맞물림 부재는, 상기 수용 부재가 상기 맞물림 부재에 대해 상대적으로 이동하는 경우 상기 수용 부재와 맞물리도록 적응됨―;
    상기 맞물림 부재에 연결되는 제 1 조인트;
    제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 1 암 ―상기 제 1 암의 제 1 단부는 상기 제 1 조인트에 동작가능하게 커플링됨되고, 상기 제 1 조인트는, 상기 맞물림 부재가 상기 제 1 암의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동가능하도록 구성됨―;
    상기 제 1 암의 제 2 단부에 동작가능하게 커플링되는 제 2 조인트;
    제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 2 암 ―상기 제 2 암의 제 1 단부는 상기 제 2 조인트에 동작가능하게 커플링되고, 상기 제 2 조인트는, 상기 제 2 암이 상기 제 2 조인트의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동가능하도록 구성됨―; 및
    상기 제 2 암의 제 2 단부에 커플링하기 위해 상기 제 2 플로우팅 구조 상에 배치되는 커플링 장치를 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커플링 장치는,
    상기 제 2 암의 제 2 단부에 동작가능하게 커플링되는 제 3 조인트; 및
    제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 3 암을 더 포함하고,
    상기 제 3 암의 제 1 단부는, 상기 제 3 조인트까지 연장되는 돌출부를 가져서 상기 제 3 암을 상기 제 3 조인트에 동작가능하게 커플링시키고,
    상기 제 3 조인트는, 상기 제 3 암이 상기 제 3 암의 종축을 중심으로 회전가능하도록 구성되는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 조인트는 추가로, 상기 제 3 조인트가 상기 제 2 암의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동가능하도록 구성되는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 커플링 장치는,
    상기 제 2 암의 제 2 단부에 동작가능하게 커플링되는 제 3 조인트; 및
    제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 3 암을 더 포함하고,
    상기 제 3 암의 제 1 단부는 상기 제 3 조인트에 동작가능하게 커플링되고,
    상기 제 3 조인트는, 상기 제 3 암이 상기 제 3 조인트의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동가능하도록 구성되는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 조인트는 추가로, 상기 제 3 조인트가 상기 제 2 암의 종축에 수직인 평면들을 따라 이동가능하도록 구성되는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 커플링 장치는,
    상기 제 2 암의 제 2 단부에 연결되도록 적응되는 수압 피스톤; 및
    상기 수압 피스톤에 연결되는 스키드 어셈블리를 더 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 커플링 장치는,
    상기 제 3 암의 제 2 단부에 연결되도록 적응되는 수압 피스톤; 및
    상기 수압 피스톤에 연결되는 스키드 어셈블리를 더 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 커플링 장치는,
    상기 제 3 암의 제 2 단부에 연결되도록 적응되는 수압 피스톤; 및
    상기 수압 피스톤에 연결되는 스키드 어셈블리를 더 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용 부재는,
    상기 맞물림 부재를 상기 수용 부재와 정렬시키기 위한 원뿔형 리셉터클을 더 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 원뿔형 리셉터클의 내부 표면 상에 제공되는 복수의 메일 러그(male lug)들; 및
    상기 맞물림 부재의 둘레 주위에 배치되는 복수의 피메일(female) 러그들을 더 포함하고,
    상기 복수의 피메일 러그들 각각은, 상기 원뿔형 리셉터클의 내부 표면 상에 제공되는 상기 복수의 메일 러그들 각각과 맞물림가능한,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용 부재는, 상기 맞물림 부재와 맞물리기 위해, 상기 맞물림 부재에 대해 상대적으로 회전가능하게 이동하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수용 부재에 인접하게 위치되는 모터를 더 포함하고,
    상기 맞물림 부재에 대한 상대적인 상기 수용 부재의 회전 이동은 상기 모터에 의해 작동가능한,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 수용 부재는, 상기 맞물림 부재와 맞물리기 위해, 상기 맞물림 부재에 대해 상대적으로 회전가능하게 이동하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 수용 부재에 인접하게 위치되는 모터를 더 포함하고,
    상기 맞물림 부재에 대한 상대적인 상기 수용 부재의 회전 이동은 상기 모터에 의해 작동가능한,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 조인트는, 제 1 섹션을 포함하고,
    상기 제 1 섹션은,
    상기 제 1 암의 제 1 단부를 수용하는 제 1 브래킷;
    탄성 재료 ―상기 탄성 재료는 상기 제 1 암의 제 1 단부를 감싸도록 상기 제 1 브래킷에 위치됨―; 및
    상기 제 1 암의 제 1 단부를 상기 제 1 브래킷에 피봇가능하게 커플링하기 위해 상기 제 1 브래킷에 고정되는 제 1 후크를 더 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 조인트는,
    제 1 섹션; 및
    제 2 섹션을 포함하고,
    상기 제 1 섹션은,
    상기 제 1 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷을 더 포함하고,
    상기 제 2 섹션은,
    상기 제 2 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷;
    탄성 재료 ―상기 탄성 재료는 상기 제 2 암의 제 1 단부를 감싸도록 상기 제 2 브래킷에 위치됨―; 및
    상기 제 2 암의 제 1 단부를 상기 제 2 브래킷에 피봇가능하게 커플링하기 위해 상기 제 2 브래킷에 고정되는 제 1 후크를 더 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 조인트는,
    제 1 섹션; 및
    제 2 섹션을 포함하고,
    상기 제 1 섹션은,
    상기 제 1 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷;
    제 1 탄성 재료 ―상기 제 1 탄성 재료는 상기 제 1 암의 제 2 단부를 감싸도록 상기 제 1 브래킷에 위치됨―; 및
    상기 제 1 암의 제 2 단부를 상기 제 1 브래킷에 커플링하기 위해 상기 제 1 브래킷에 고정되는 제 1 후크를 더 포함하고,
    상기 제 2 섹션은,
    상기 제 2 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷;
    제 2 탄성 재료 ―상기 제 2 탄성 재료는 상기 제 2 암의 제 1 단부를 감싸도록 상기 제 2 브래킷에 위치됨―; 및
    상기 제 2 암의 제 1 단부를 상기 제 2 브래킷에 커플링하기 위해 상기 제 2 브래킷에 고정되는 제 2 후크를 더 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 조인트는,
    제 1 섹션; 및
    제 2 섹션을 포함하고,
    상기 제 1 섹션은,
    상기 제 2 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷을 더 포함하고,
    상기 제 2 섹션은,
    상기 제 3 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷 ―상기 돌출부는, 상기 제 2 브래킷의 개구부를 통해 연장되고, 상기 개구부와 피봇가능하게 맞물려서, 상기 제 3 암이 상기 제 3 암의 종축을 중심으로 회전하도록 허용함―; 및
    탄성 재료를 더 포함하고,
    상기 탄성 재료는 상기 제 3 암의 제 1 단부를 감싸도록 상기 제 2 브래킷에 위치되는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  19. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 조인트는,
    제 1 섹션; 및
    제 2 섹션을 포함하고,
    상기 제 1 섹션은,
    상기 제 2 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷;
    제 1 탄성 재료 ―상기 제 1 탄성 재료는 상기 제 2 암의 제 2 단부를 감싸도록 상기 제 1 브래킷에 위치됨―; 및
    상기 제 2 암의 제 2 단부를 상기 제 1 브래킷에 커플링하기 위해 상기 제 2 브래킷에 고정되는 제 1 후크를 더 포함하고,
    상기 제 2 섹션은,
    상기 제 3 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷 ―상기 돌출부는, 상기 제 2 브래킷의 개구부를 통해 연장되고, 상기 개구부와 피봇가능하게 맞물려서, 상기 제 3 암이 상기 제 3 암의 종축을 중심으로 회전하도록 허용함―; 및
    제 2 탄성 재료를 더 포함하고,
    상기 제 2 탄성 재료는 상기 제 3 암의 제 1 단부를 감싸도록 상기 제 2 브래킷에 위치되는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  20. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 조인트는,
    제 1 섹션; 및
    제 2 섹션을 포함하고,
    상기 제 1 섹션은,
    상기 제 2 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷을 더 포함하고,
    상기 제 2 섹션은,
    상기 제 3 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷;
    탄성 재료 ―상기 탄성 재료는 상기 제 3 암의 제 1 단부를 감싸도록 상기 제 2 브래킷에 위치됨―; 및
    상기 제 3 암의 제 1 단부를 상기 제 2 브래킷에 커플링하기 위해 상기 제 2 브래킷에 고정되는 후크를 더 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  21. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 조인트는,
    제 1 섹션; 및
    제 2 섹션을 포함하고,
    상기 제 1 섹션은,
    상기 제 2 암의 제 2 단부를 수용하는 제 1 브래킷;
    제 1 탄성 재료 ―상기 제 1 탄성 재료는 상기 제 2 암의 제 2 단부를 감싸도록 상기 제 1 브래킷에 위치됨―; 및
    상기 제 2 암의 제 2 단부를 상기 제 1 브래킷에 커플링하기 위해 상기 제 1 브래킷에 고정되는 제 1 후크를 더 포함하고,
    상기 제 2 섹션은,
    상기 제 3 암의 제 1 단부를 수용하는 제 2 브래킷;
    제 2 탄성 재료 ―상기 제 2 탄성 재료는 상기 제 3 암의 제 1 단부를 감싸도록 상기 제 2 브래킷에 위치됨―; 및
    상기 제 3 암의 제 1 단부를 상기 제 2 브래킷에 커플링하기 위해 상기 제 2 브래킷에 고정되는 제 2 후크를 더 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  22. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 탄성 재료는 유연한 탄성중합체 요소를 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 탄성 재료 및 상기 제 2 탄성 재료는 유연한 탄성중합체 요소를 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 탄성 재료는 유연한 탄성중합체 요소를 포함하는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  25. 제 6 항에 있어서,
    상기 수압 피스톤 및 상기 스키드 어셈블리는 상기 제 2 플로우팅 구조의 파이프 랙 데크(pipe rack deck) 상의 연장된 플랫폼 상에 배치되는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  26. 제 6 항에 있어서,
    상기 수압 피스톤 및 상기 스키드 어셈블리는 상기 제 2 플로우팅 구조의 메인 데크 상에 배치되는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
  27. 제 6 항에 있어서,
    상기 수압 피스톤 및 상기 스키드 어셈블리는 상기 제 2 플로우팅 구조의 메인 데크의 박스 바닥에 배치되는,
    제 1 플로우팅 구조를 제 2 플로우팅 구조에 커플링하기 위한 시스템.
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