KR20220008302A

KR20220008302A - 트랙 텐셔너의 압착 압력 모니터링

Info

Publication number: KR20220008302A
Application number: KR1020217040177A
Authority: KR
Inventors: 루이즈 카를로스 데 레모스 쥬니어; 마르셀로 아가르 카마라; 플라비오 라제 보르만
Original assignee: 서브씨 7 도 브라질 세르비코스 엘티디에이
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2022-01-20
Also published as: CN114207337B; WO2020227795A1; EP3969794A1; CN114207337A; GB2583953B; GB201906860D0; US20220205558A1; GB2583953A; EP3969794B1; AU2020275959A1; US11846369B2; BR112021022323A2

Abstract

수중에 부설 중인 파이프라인과 같은 기다란 제품을 고정하기 위한 텐셔너 시스템(60)이 개시된다. 시스템은, 적어도 하나의 무한 순환 트랙(10); 및 트랙을 지지하는 롤러(30) 어레이를 포함한다. 어레이의 롤러 각각은 각각의 샤프트(34) 주위에서 회전하도록 장착된다. 샤프트 중 적어도 하나는 롤러의 회전축에 수직인 방향으로 어레이의 주변 롤러에 가해지는 하중을 감지하도록 구성된 로드 핀(40)을 포함한다.

Description

트랙 텐셔너의 압착 압력 모니터링

본 발명은 해저 파이프라인이 해상 선박으로부터 설치되는 동안 트랙형 텐셔너에 의해 해저 파이프라인에 가해지는 압착 압력을 모니터링하기 위한 기술에 관한 것이다.

본 발명은 해저 파이프라인을 참조하여 본 명세서에서 예시될 것이다. 그러나, 원칙적으로 본 발명은 라이저(riser) 또는 엄빌리컬(umbilical)과 같은 다른 기다란 해저 요소를 설치할 때도 사용될 수 있다.

단단하고 유연한 파이프라인을 연안에 설치하기 위한 다양한 방법이 해저 석유 및 가스 산업에 공지되어 있으며, 가장 일반적으로는 S-레이(S-lay), J-레이(J-lay) 및 릴-레이(reel-lay)와 같은 방법이 본 기술 분야에 공지되어 있다. 각각의 경우, 파이프라인은 자중의 장력 하에 설치 선박과 해저 사이에 현수선(catenary)으로서 매달려 있다.

현수선의 매달린 중량은 파이프라인에 고정력(hold-back force)을 가하는 선박에 탑재된 시스템에 의해 지지된다. 통상적으로, 고정 시스템은, 파이프라인에 기계적으로 결합하는 부싱(bushing) 또는 파이프라인을 마찰로 파지하기 위해 파이프라인을 압착하는 클램프(clamp) 또는 텐셔너를 포함한다. 심해에 대구경 파이프라인을 부설할 때, 고정 시스템은 수백 미터톤의 중량 하중을 지탱할 수 있다.

본 발명은 특히 트랙 텐셔너를 포함하는 고정 시스템에 관한 것이다. 이러한 텐셔너에서, 무한 루프 관절형 벨트(endlessly-looped articulated belt) 또는 캐터필러(caterpillar) 형태의 트랙은 파이프라인의 매달린 중량을 유지하기 위해 파이프라인을 사이에서 압착한다. 파이프라인에 대해 상호 대향하는 적어도 두 개의 이러한 트랙이 있다. 파이프라인의 파이어링 라인(firing line) 또는 발사 축(launch axis) 주위에 등각도로 이격된 세 개 또는 네 개의 트랙이 있는 텐셔너 장치도 일반적이다.

각각의 경우에, 텐셔너의 트랙은 파이프라인의 중심 종축과 교차하는 길이방향 연장 평면에서 회전한다. 이는 텐셔너가 파이프라인의 외부 표면과 접촉하도록 안쪽으로 눌려지는, 파이프라인과 평행하게 연장되는 기다란 경계 영역을 정의한다.

WO 98/50719는 트랙을 변위시키고 파이프라인에 압착 압력을 가하기 위한 잭 시스템(jack system)의 사용을 예시하고 있다. 유사한 장치가 도면의 도 1에도 도시되어 있다. 도 1의 좌측은 평행사변형 연결부를 정의하는 스윙 암(swinging arm, 16)에 의해 지지 구조(14)에 연결된 프레임 또는 섀시(12)에 의해 지지되는 텐셔너의 트랙(10) 중 하나를 도시하고 있다. 도 1에 하나만이 도시되어 있는 유압 실린더(18)도 지지 구조(14)와 섀시(12) 사이에서 연장된다. 따라서, 섀시(12)는, 연결부의 암(16)이 일제히 회전할 때 파이프라인과 맞물리도록 트랙(10)을 이동시키도록 연장되는 유압 실린더(18)에 의해 지지 구조(14)에 대해 이동할 수 있다.

유압 실린더(18)에 의해 섀시(12) 상에 가해지는 힘은 트랙(10)에 의해 파이프라인에 가해지는 압착력을 생성한다. 따라서, WO 98/50719에 개시되고 도 1에 도시된 것과 같은 텐셔너 시스템은 작동 중에 텐셔너 내의 부하를 제어하기 위해 압착 압력을 가하는 잭 시스템의 실린더(18)에 의해 작동한다. 압착 압력은 감독 제어 및 데이터 수집(supervisory control and data acquisition, SCADA) 시스템에 의해 제어된다.

도 1은 또한 트랙(10)에 의해 한정된 경계 영역의 길이를 따른 압착력의 전형적인 분포를 우측에 도시하고 있다. 구체적으로, 세로축은 도 1의 좌측에 트랙(10) 상에 도시된 경계 영역의 길이를 따른 길이방향 위치를 나타낸다. 가로축은 경계 영역의 단위 길이당 압착력을 나타낸다. 압착력은 경계 영역의 상부에서의 평균값(20) 아래의 값으로부터 경계 영역의 하부에서의 평균값(20) 위의 값까지 평균값(20)의 어느 한 쪽에서 변화하는 경향이 있음을 주목해야 한다.

고정력은 일반적으로 파이프라인의 폴리머 코팅 또는 폴리머 외피에 의해 한정되는 파이프라인의 외부 표면 및 트랙(10) 상에 장착된 패드 사이의 정적 마찰에 의해 가해진다. 패드는 일반적으로 파이프 라인에 대한 파지(grip)를 향상시키는, 순응하는 탄성 재료로 제조된다. 그러나, 패드는 대신에 강철과 같은 단단한 재료로 제조될 수 있으며, 이 경우 패드는 융기부와 같은 고-마찰 표면을 구비할 수 있다.

패드가 있는 트랙(10)은 파이프라인을 길이방향으로 변위시키기 위해 연속 무한 루프 주위를 순환하도록 구동된다. 전형적인 트랙 텐셔너는 US 3739971에 개시되어 있다. 전형적인 패드 장치는 US 3669329에 개시되어 있고, 도 2에도 도시되어 있다.

도 2는 사이에 압착된 파이프라인(22)에 대해 상호 대향하는 두 개의 텐셔너 트랙(10)을 도시하는 상세도이다. 각각의 백 플레이트(28) 상의 패드(26)를 지지하는 관절형 트랙 요소 또는 링크(24)의 체인은, 경계 영역의 길이를 따라 연장되는 지지 롤러(30) 어레이 상에서 순환한다는 것이 명백할 것이다.

어레이의 교호하는 롤러(30)는 측면에서 볼 때 어레이의 배치된 다른 롤러(30)보다 더 큰 반경을 갖는 것으로 보인다. 이는 트랙(10)을 평면 경로에 유지하기 위해, 도 5 및 도 7에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 분명히 더 큰 반경의 롤러가 이들 단부에 선택적인 가이드 플랜지(guide flange)를 갖기 때문이다. 실제로, 모든 롤러(30)는 트랙(10)과 지지 접촉하는 위치에서 실질적으로 동일한 롤링 반경을 갖는다.

어레이의 롤러(30)는 도 1에 도시된 섀시(12) 구조의 일부인 각각의 트랙 몸체(32)에 의해 지지된다. 어레이의 롤러(30)는 파이프라인(22)의 중심 종축에 직교하고 이에 평행한 평면에 놓인 각각의 평행축 상에서 회전한다. 이러한 롤러 시스템의 개선은 FR 2964441에 개시되어 있다.

어레이의 롤러(30)는 트랙 몸체에 의해 지지되는 각각의 로드 또는 샤프트(34) 주위의 평행하고 동일한 평면인 축 상에서 회전한다. 롤러(30)는 관형이고, 동축으로 샤프트(34) 중 하나를 수용하는 중심 루멘(lumen)을 각각 한정한다. 따라서 샤프트(34)는 롤러(30)의 스핀들(spindle) 역할을 한다.

도 3은 도 2의 트랙(10) 중 하나의 확대도로서, 내측 압착력과 외측 반력(reaction force) 사이의 균형을 도시하고 있다. 트랙(10)은 도 2에 도시된 파이프라인(22)과의 경계 영역을 형성하는 패드(24)와 롤러(30) 어레이 사이에 이러한 힘을 전달한다.

광범위한 구조적 측면에서, 본 발명의 텐셔너는 실질적으로 통상적이다. 실제로, 종래의 텐셔너에 대한 최소한의 조정만 필요하고, 따라서 기존 텐셔너가 본 발명에 따라 재구성되도록 쉽게 개조될 수 있다는 것이 본 발명의 이점이다. 따라서, 도 2 및 도 3이 본 발명의 텐셔너의 일부 양태를 도시하지만, 이들은 또한 종래 텐셔너의 주요 구조적 특징을 예시하는 데 유용하다.

일반적으로, 텐셔너는 경계 영역을 따라 트랙 미터당 약 150 미터톤의 압착력을 가한다. 1 미터의 트랙이 일반적으로 다섯 개의 롤러에 의해 지지되기 때문에 각각의 롤러는 일반적으로 약 30 미터톤의 하중을 지탱한다.

텐셔너와 파이프라인 사이의 정지 마찰을 유지하는 것은 필수적이다. 정지 마찰이 일단 시작되면, 텐셔너 내부에서 그리고 텐셔너에 대한 파이프라인의 미끄러짐을 저지하는 것은 거의 불가능하다. 파이프라인의 미끄러짐은 따라서 설치 선박에 탑승한 사람이 심각한 부상을 입을 위험이 있고, 파이프라인에 그리고 파이어링 라인 근처의 선박 장비에 치명적인 손상이 발생할 가능성이 있다.

결과적으로, 텐셔너가 파이프라인에 고정력을 가하는 데 사용되는 경우, 파이프 부설 작업 동안 모니터링해야 하는 주요 매개변수는 다음과 같다.

현수선의 매달린 중량에 의해 텐셔너에 가해지는 길이방향 또는 축방향 힘인 상단 장력; 및

텐셔너에 대한 파이프라인의 미끄러짐에 대한 정지 마찰 저항의 주요 요인인, 텐셔너에 의해 가해지는 압착 압력.

기존의 텐셔너 시스템에서, 파이프라인에 가해지는 압착력을 확인하고 점검하는 데 필요한 모든 매개변수는 유압 변화로부터 그리고 트랙의 기하학적 구조 및 위치로부터 간접적으로 측정된다. 파이프라인의 외경도 압착력이 가해지는 동안 간접적으로만 측정된다.

텐셔너 제조업체 및 해저 파이프라인 설치 의뢰인은 일반적으로 ±10%의 최대 허용 압착력 변화를 명시한다. 따라서, 압착력을 지속적으로 점검하고 작동 도중 필요할 수 있는 조정을 예상할 수 있는 계측 제어 시스템이 필요하다.

US 3658222에 개시된 바와 같이, 상단 장력 및/또는 압착 압력은 통상적으로 텐셔너의 프레임과 이의 지지대 사이의 각각의 핀 경계에 삽입된 하나 또는 두 개의 로드 셀(load cell)에 의해 모니터링된다. 이러한 로드 셀은 본 기술 분야에서 로드 핀(load pin)으로도 알려져 있다. 대안으로 또는 조합하여, 압착 압력은 텐셔너의 트랙 상에 작용하는 잭의 유압 실린더에서 유압을 모니터링함으로써 측정될 수 있다.

US 3658222에 개시된 방법에 의해 상단 장력 및 압착 압력을 모니터링하는 것은 어느 정도 간단하고 효율적이지만, 모든 잠재적인 문제를 예상할 만큼 충분히 상세하게 하중 데이터를 제공할 수는 없다. 결과적으로, WO 2018/189567은, 로드 셀이 텐셔너 트랙의 하나 이상의 개별 패드 또는 이들 패드의 지지 백 플레이트에 설치되는, 대안적인 모니터링 방법을 제안하고 있다.

파이프라인이 텐셔너에 의해 하강 또는 상승될 때마다, 패드는 트랙과 파이프라인 사이의 경계로부터 멀어졌다가 다시 돌아가도록 트랙 주위를 순환해야 한다. 결과적으로, 각각의 개별 패드는 항상 파이프라인과 접촉할 수는 없다. 따라서, WO 2018/189567에 제안된 것과 같은 솔루션은, 패드 또는 백 플레이트의 전부 또는 대부분이 계측되지 않는 한, 압착 압력을 일관되게 모니터링할 수 없다는 결론에 이르게 된다.

또한 패드 또는 백 플레이트 내의 로드 셀로부터의 신호가 모니터링 시스템에 무선으로 전달되어야 할 필요가 있다. 따라서, 필요한 전자 장치가, 전원인 배터리와 함께, 각각의 패드 또는 백 플레이트 내에 완비되어야 한다. 또한, 스트레인 게이지(strain gauge)를 탄성 패드 내에 장착하는 것은 어려울 수 있다. 이러한 모든 요인은 복잡성을 추가하고 신뢰성을 감소시킨다.

CN 202056412는 파이프라인 텐셔너 시스템의 추가 예를 제시하고, CN 201844115는 S-레이 파이프 부설에 사용하기 위한 지지 롤러의 예를 제시하고 있다.

본 발명은 상기한 문제를 해소하기 위해 수중에 부설 중인 기다란 제품을 고정하기 위한 텐셔너 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이러한 배경에 대해 고안된 것이다. 어떤 의미에서, 본 발명은 수중에 부설 중인 기다란 제품을 고정하기 위한 텐셔너 시스템을 제공한다. 시스템은, 적어도 하나의 무한 순환 트랙; 및 상기 또는 각각의 트랙을 지지하는 롤러 어레이를 포함하고, 어레이의 롤러 각각은 각각의 샤프트 상에서 회전하도록 장착된다. 샤프트 중 적어도 하나는 롤러의 회전축에 수직인 방향으로 어레이의 주변 롤러에 가해지는 하중을 감지하도록 구성된 로드 핀을 포함한다.

샤프트는 섀시 구조에 의해 지지되고, 상기 또는 각각의 로드 핀은 섀시 구조에 대해 고정된다. 편리하게, 이를 통해, 상기 또는 각각의 로드 핀은, 로드 핀으로부터의 하중 신호를 처리하고 처리된 신호를 텐셔너 제어 시스템으로 출력하도록 구성된 프로세서에 고정 배선(hard-wired)될 수 있다. 유사하게, 프로세서는 텐셔너 제어 시스템과 통합되거나 이에 고정 배선될 수 있다.

상기 또는 각각의 로드 핀은 섀시 구조의 상호 이격된 벽 사이에서 적절하게 연장되고, 해당 롤러의 대향 단부에서 주변 롤러와 벽 사이의 경계 너머로 바깥쪽으로 돌출될 수 있다. 이 경우, 상기 또는 각각의 로드 핀은 주변 롤러와 벽 사이의 경계와 정렬된 원주 홈(circumferential groove)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 또는 각각의 로드 핀은 주변 롤러와 벽 사이의 경계와 정렬된 스트레인 게이지를 포함할 수 있다. 스트레인 게이지는 예를 들어 로드 핀을 따라 길이방향으로 연장되는 보어(bore) 내에 배치될 수 있다.

보조 수단으로서, 상기 또는 각각의 트랙은 프레임에 가해지는 하중을 감지하도록 구성된 하나 이상의 추가 로드 핀을 포함하는 프레임 상에 장착될 수 있다.

본 발명의 개념은 또한 수중에 부설 중인 기다란 제품을 고정할 때 텐셔너 시스템을 모니터링하는 방법을 포함한다. 방법은 무한 순환 트랙을 지지하는 적어도 하나의 롤러에 가해지는 하중을 감지하는 단계를 포함하고, 하중은 해당 롤러의 회전축에 수직인 방향으로 가해진다. 본 발명에 따르면, 하중은 상기 또는 각각의 롤러가 회전하도록 장착되는 적어도 하나의 로드 핀에 의해 감지된다. 방법은 상기 또는 각각의 롤러가 회전하고 상기 또는 각각의 로드 핀이 지지 섀시 구조에 대해 고정된 상태로 유지되는 동안 트랙을 전진시키는 단계를 더 포함한다.

로드 핀의 중앙 부분에 가해지는 힘과 로드 핀의 단부 부분에 가해지는 반대 힘에 의해 전단력(shear force)이 상기 또는 각각의 로드 핀에 가해질 수 있다. 예를 들어, 로드 핀의 중앙 부분에 가해지는 힘은 주변 롤러에 의해 가해질 수 있다. 또한, 로드 핀의 단부 부분에 가해지는 반대 힘은, 섀시 구조와 일체이거나 이에 고정된 벽과 같은 상호 이격된 지지체에 의해 가해질 수 있다.

유리하게, 상기 또는 각각의 롤러가 회전하고 상기 또는 각각의 로드 핀이 지지 섀시 구조에 대해 고정된 관계로 유지되는 동안 트랙은 전진한다. 따라서 편리하게, 상기 또는 각각의 로드 핀으로부터 프로세서로 유선 연결을 통해 하중 신호가 전달될 수 있다. 그리고 나서, 하중 신호를 처리한 후, 처리된 신호는 텐셔너 제어 시스템으로 출력될 수 있다. 처리된 신호는 유선 연결을 통해 텐셔너 제어 시스템으로 출력될 수도 있다.

본 발명의 방법은 트랙을 따라 연장되는 다수의 롤러 어레이에 가해지는 개별 하중을 감지하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 트랙을 따른 압착력의 분포를 결정하기 위해 개별 하중이 기록될 수 있다. 또한, 부설되는 동안 텐셔너 시스템을 통과하는 제품의 외경 편차를 결정하기 위해 개별 하중이 기록될 수 있다.

본 발명의 개념은 본 발명의 텐셔너 시스템을 포함하거나 본 발명의 모니터링 방법을 사용하는 설치 선박으로 확장된다.

본 발명은 부설 중인 파이프라인과 같은 기다란 제품에 텐셔너에 의해 가해지는 압착력을 연속적으로 점검할 수 있는 시스템을 제공한다. 시스템은 프리-휠 모드의 트랙을 사용하는 모든 종류의 텐셔너 시스템과 함께 작동할 수 있다.

본 발명의 압착력 제어 시스템은 트랙 길이당 파이프에 국부적으로 가해지는 압착력을 직접 측정하기 위해 반력을 사용한다. 이러한 방식으로, 파이프에 대한 트랙 압축의 영향 및 허용 가능한 압착력 허용 오차를 자동으로 결정할 수 있다.

본 발명은 섀시의 상부 및 하부 주물(casting) 주위에서 회전할 수 있는 패드 및 링크 체인을 포함하는 트랙 시스템의 맥락에서 작동한다. 이러한 맥락에서, 본 발명은 트랙과 파이프 사이의 주요 접촉 지점 또는 경계 영역을 모니터링함으로써 압착력을 제어하는 것을 목표로 한다. 이를 위해, 본 발명은 섀시에 대해 고정된 안정 요소, 특히 롤러에 대해 차축 또는 스핀들 역할을 하는 축방향 롤러 핀, 로드 또는 샤프트를 사용한다. 따라서, 본 발명의 원리는, 트랙 몸체의 하나 이상의 롤러가 겪는 반력을 확인함으로써, 클램핑된 파이프에 압착 실린더에 의해 가해지는 반력을 측정하는 것이다.

롤러 샤프트는 정적이며 회전하지 않고, 베어링에 의해 안내되는 롤러 샤프트를 중심으로 롤러만 회전한다. 클램핑에 의해 유도된 반력은, 각각의 구멍 또는 베어링 내에 롤러 샤프트를 수용하는, 트랙 몸체 또는 섀시의 부재에 의해 유지된다.

본 발명은 롤러 또는 롤러 샤프트를, 수직 하중을 측정하도록 구성되고 텐셔너에 의해 가해지는 압착력을 지속적으로 모니터링하는 로드 핀으로 교체함으로써 구현될 수 있다. 상기한 바와 같이, 각각의 핀이 지탱하는 하중은 일반적으로 30 미터톤 정도일 것으로 예상된다.

트랙 조립체의 하나의 롤러 샤프트 내지 모든 롤러 샤프트를 본 발명에 따른 로드 핀으로 교체하는 것이 가능하다. 로드 핀으로 교체되는 롤러 샤프트의 수는 다를 수 있다. 압착력을 모니터링하고 SCADA 시스템에 입력을 제공하기 위해서는 이러한 샤프트의 수에 대한 계산을 조정할 필요가 있다.

본 발명에 따르면, 압착 하중 허용 오차를 자동으로 그리고 지속적으로 확인하고, 트랙 길이를 따라 지속적으로 그리고 직접적으로 압착력을 측정하고, 확인하며 제어할 수 있다. 본 발명에 따르면, 트랙 몸체를 따른 압착력의 분포를 결정할 수도 있다. 이 정보는, 예를 들어, 텐셔너 시스템을 통한 하중 증가를 측정함으로써 파이프라인의 외경 편차를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 모니터링 시스템은 50 미터톤 미만의 하중을 포함하는 텐셔너 한계 근처의 하중을 보다 정확하게 측정하기에 충분히 민감할 수 있다. 본 발명에 의해 허용되는 감도는 또한 텐셔너의 두 개 이상의 트랙 사이의 정렬 모니터링을 가능하게 하며, 여기서 하나의 트랙과 다른 트랙 사이의 서로 다른 하중은 텐셔너 및/또는 파이프라인이 적절하게 정렬되지 않음을 나타낼 수 있다.

본 발명은 또한 텐셔너 시스템의 압착력 및 기하학적 구조로부터 유도된, 파이프라인 직경 판독값을 간접적으로 얻는 데 도움이 된다.

롤러 샤프트는 고정될 수 있고 따라서 지지 섀시에 대해 이동하지 않을 것이기 때문에, 압착력을 나타내는 신호는, 와이파이 또는 다른 무선 통신에 의존하는 대신에, 와이어 또는 케이블에 의해 전달될 수 있다. 유사하게, 여러 개의 개별 배터리를 사용하는 것보다 단일 공급원으로부터 고정 롤러 샤프트에 전력을 공급하는 것이 간단하다. 그러나, 무선 통신은 여전히 가능하며 본 발명의 범위에서 제외되지 않는다.

상기한 바와 같이, 기존의 텐셔너는 본 발명에 따라 재구성되도록 쉽게 개조될 수 있다. 개조는 단순히, 하나 이상의 롤러 샤프트를 동일한 치수의 로드 핀으로 교체하고, 각각의 트랙 몸체에 가까이에 추가적인 하중 제어 시스템 케이블 또는 와이파이를 구현한 다음, SCADA 시스템을 주문 제작하여 해당 시스템이 로드 핀에 의해 감지된 하중을 모니터링할 수 있게 하는 것을 포함한다.

본 발명의 실시형태는 파이프 부설 작업 동안 트랙 텐셔너를 모니터링하는 방법을 구현하며, 방법은, 각각의 트랙의 롤러의 샤프트 내에 적어도 하나의 로드 핀을 장착하는 단계; 및 로드 핀에 의해 측정된 값을 모니터링하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시형태는 또한 파이프 부설 텐셔너용 모니터링 시스템을 제공하며, 시스템은 트랙당 적어도 하나의 계측 롤러를 포함하고, 상기 또는 각각의 계측 롤러는 이의 샤프트 내에 로드 핀을 포함한다.

로드 핀은 케이블 또는 무선으로 제어 시스템과 통신할 수 있다. 제어 시스템은 자동화된 압착 압력 조정 및 경보를 제공하는 텐셔너 제어 시스템일 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 교체되는 롤러 샤프트와 동일한 치수를 갖는 상용 로드 핀을 적용하는 것이 가능하다.

본 발명의 맥락을 살펴보기 위해, 첨부 도면의 도 1 내지 도 3은 이미 참조하였다, 도면에서:
도 1은 유압 실린더를 통해 지지 구조에 장착된 섀시에 의해 지지되는 종래의 텐셔너 트랙의 개략적인 측면도이고, 트랙의 길이를 따른 전형적인 압착력 분포의 그래프를 더 포함하고;
도 2는 각각의 일련의 패드 사이에서 파이프라인을 파지하는 것으로 도시된, 본 발명의 텐셔너의 대향하는 텐셔너 트랙의 개략적인 상세 측면도이고; 및
도 3은 패드와 지지 롤러를 통해 트랙에 작용하는 하중과 반력을 도시하는, 도 2에 도시된 텐셔너 트랙 중 하나의 개략적인 확대 상세도이다.
본 발명이 더 쉽게 이해될 수 있도록, 이제 첨부 도면의 나머지 부분을 예로서 참조할 것이다, 도면에서:
도 4는 도 3에 대응하는 사시도이고;
도 5는 도 4에 대응하는 부분 단면 분해 사시도이고;
도 6은 도 5에 대응하지만 롤러의 추가 세부사항을 도시하는 분해 사시도이고;
도 7은 본 발명에 따른 로드 핀을 둘러싸는 롤러 중 하나의 종단면도이고;
도 8은 감지 및 제어 회로에 연결된, 도 7의 롤러 내의 로드 핀의 개략적인 측면도이고; 및
도 9는 보조 로드 핀에 대해 가능한 위치를 도시하는 텐셔너의 사시도이다.

이제 도면의 도 4 내지 도 6을 참조하면, 텐셔너는 롤러(30) 어레이를 지지하는 트랙 몸체(32)를 포함한다. 어레이의 롤러(30)는, 각각의 패드(26)를 지지하는 백 플레이트(28)를 각각 갖는 관절형 링크(24)의 체인을 포함하는 트랙(10)을 지지한다.

본 발명은 부설 중인 기다란 제품의 직경 및 강성, 구조 및 구성, 특히 파이프라인이 단단한지 유연한지 여부에 따라 다양한 텐셔너 트랙 설계와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 백 플레이트가 교차 평면에서 두 개의 패드를 갖는 V자형 패드 조립체는 일반적이며, 각각의 백 플레이트 상의 개별 또는 고유 패드에 대한 대안이 될 수 있다.

어레이의 롤러(30)는 스핀들 역할을 하는 각각의 핀, 차축 또는 샤프트(34) 주위의 평행하고 동일한 평면인 축 상에서 회전한다. 롤러(30)는 관형이고, 동축으로 샤프트(34) 중 하나를 수용하는 중심 루멘을 각각 한정한다. 도 6은 롤러 내부에서 연장되는 샤프트(34)를 보여주기 위해 롤러(30) 중 교호하는 롤러를 개략적으로 도시하고 있다.

도 4 및 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 샤프트(34)는 트랙 몸체(32)의 상호 이격된 평행 벽(36)에 의해 이들의 대향 단부에서 지지된다. 샤프트(34)는 벽(36) 사이의 간극을 연결하기 위해 벽(36)에 대해 직각으로 연장된다.

도 5 및 도 6은 샤프트(34)의 각각의 단부를 수용하기 위해 소켓(socket) 역할을 하는 대응하는 어레이의 구멍(38)에 의해 각각의 벽(36)이 관통된 것을 도시하고 있다.

벽(36)은 여기에서 트랙 몸체(32)와 일체인 연속 벽(36)으로 예시된다. 그러나, 벽은 간극에 의해 중단되어, 샤프트(34)의 한쪽 단부 또는 양쪽 단부를 각각 지지하는, 길이방향으로 연속적인 벽 섹션 또는 벽 부분을 형성할 수 있다. 또한, 벽 섹션은 트랙 몸체(32)에 고정되는 개별 구성요소일 수 있다.

각각의 샤프트(34)의 길이는 트랙 몸체(32)의 벽(36) 사이의 간격을 약간 초과한다. 결과적으로, 각각의 샤프트(34)의 각각의 단부는 벽(36)의 구멍(38) 각각에 삽입되고 이를 통해 연장된다.

도 7은 본 발명에 따라 샤프트(34) 중 적어도 하나가 로드 핀(40)을 포함하거나 이에 의해 대체될 수 있는 것을 도시하고 있다.

로드 핀(40)은, 관련 롤러(30)가 로드 핀(40)에 대해 회전하도록 트랙 몸체(32)에 대해 고정된다. 따라서, 로드 핀(40)의 형상은, 로드 핀(40)을 둘러싸는 롤러(30)의 회전축 역할을 하는 중심 종축(42)에 대해 회전 대칭이다.

로드 핀(40)은, 중심 종축(42)에 직교하는 평면에서 로드 핀(40)을 이의 단부 안쪽에서 둘러싸는 원주 홈(44)을 제외하고, 길이를 따라 일정한 원형 단면을 갖는 원통형이다. 홈(44)의 안쪽에 있는 로드 핀(40)의 중앙 부분(40A)은 트랙 몸체(32)의 평행 벽(36) 사이에서 연장되고 주변 롤러(30)를 지지한다.

로드 핀(40)의 길이는 트랙 몸체(32)의 평행 벽(36) 사이의 간격을 초과한다. 홈(44)의 바깥쪽에서 주변 롤러(30)의 대향 단부로부터 돌출된 로드 핀(40)의 단부(40B)는 벽(36)의 구멍(38)을 통해 바깥쪽으로 길이방향으로 관통되고 소켓 지지체(46)에 의해 트랙 몸체(32)에 고정된다.

로드 핀(40)의 홈(44)은 벽(36)의 내부 측면과 롤러(30)의 외부 단부 사이의 경계와 길이방향으로 정렬된다. 홈(44)은 전단면(shear plane)을 한정하고, 사용시 로드 핀(40)에 작용하는 전단력을 중심 종축(42)에 직교하거나 수직인 방향으로 집중시킨다. 이러한 전단력은, 트랙 몸체의 벽(36)을 통해 로드 핀(40)의 단부(40B)에 작용하는 압착력 및 주변 롤러(30)를 통해 로드 핀(40)의 중앙 부분(40A)에 작용하는 대응하는 반력으로 인해 발생한다.

좁은 보어(48)는 중심 종축(42)을 중심으로 로드 핀(40)을 통해 길이방향으로 연장된다. 보어(48)는 홈(44)과 길이방향으로 정렬된 스트레인 게이지(50)를 수용한다. 스트레인 게이지(50)는 홈(44) 주위에서 로드 핀(40)의 전단 변형을 감지하고, 따라서 해당 특정 롤러(30)에 의해 가해지는 압착력을 나타내는 하중 신호를 생성하도록 배치되고 구성된다.

도 8은 스트레인 게이지(50)로부터의 하중 신호를 처리하기 위한 프로세서(54)에 로드 핀(40)의 스트레인 게이지(50)를 연결하는 회로(52)를 도시하고 있다. 프로세서(54)는 처리된 신호를 텐셔너 제어 시스템(56)으로 출력하고, 이는 이러한 신호에 응답하고 및/또는 디스플레이 및 알람과 같은 해당 출력을 시스템 감독자에게 제공한다. 회로(52)는 프로세서(54)에 전력을 공급하고 스트레인 게이지(50)에 전압을 인가하는 전력 공급원(58)을 더 포함한다.

유리하게, 롤러(30)가 로드 핀(40)을 중심으로 회전하는 동안 로드 핀(40)이 정지 상태로 유지될 수 있기 때문에, 스트레인 게이지(50)는 회로(52)의 다른 구성요소에 고정 배선될 수 있다. 회로(52)의 다른 구성요소는 서로 고정 배선될 수 있고, 또는 신호가 이들 사이에서 무선으로 전송될 수 있다.

편리하게, 롤러(30) 어레이의 두 개 이상의 로드 핀(40)의 스트레인 게이지(50)는 단일 프로세서(54)에 신호를 공급할 수 있다.

마지막으로 도 9를 참조하면, 이는 상호 대향하는 쌍으로 된 네 개의 트랙(10)을 갖는 텐셔너 시스템(60)을 도시하며, 트랙(10)은 수직 파이어링 라인 주위에 등각도로 이격되어 있다. 트랙(10) 중 하나 이상에는 상기한 바와 같이 이의 지지 롤러(30) 어레이에서 적어도 하나의 로드 핀(40)이 장착될 수 있다.

트랙(10)은 프레임(62)에 의해 지지된다. 도 9의 원은 전체 압착력의 확인 또는 검증의 목적으로 대안적인 하중 측정값을 제공하기 위해 추가 핀이 프레임(62) 상에 장착될 수 있는 가능한 위치를 나타낸다.

프레임(62) 상의 이러한 보조 잠금 및 반작용 핀은 압착력을 측정하고 대안적인 확인 목적으로 채택될 수 있다. 특히, 보조 핀으로부터 하중 측정값을 획득하는 것은, 지지 롤러(30) 내에 배치된 하중 핀(40)을 포함하는 상기한 방법을 사용하여 획득된 하중 측정값의 검증을 위해 사용될 수 있다.

Claims

수중에 부설 중인 기다란 제품을 고정하기 위한 텐셔너 시스템으로서, 시스템은,
적어도 하나의 무한 순환 트랙; 및
상기 또는 각각의 트랙을 지지하는 롤러 어레이를 포함하고, 어레이의 롤러 각각은 각각의 샤프트 상에서 회전하도록 장착되고;
여기서, 샤프트 중 적어도 하나는 롤러의 회전축에 수직인 방향으로 어레이의 주변 롤러에 가해지는 하중을 감지하도록 구성된 로드 핀을 포함하고;
샤프트는 섀시 구조에 의해 지지되고; 및
상기 또는 각각의 로드 핀은 섀시 구조에 대해 고정되는, 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 또는 각각의 로드 핀은 섀시 구조의 상호 이격된 벽 사이에서 연장되고, 해당 롤러의 대향 단부에서 주변 롤러와 벽 사이의 경계 너머로 바깥쪽으로 돌출되는, 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 또는 각각의 로드 핀은 주변 롤러와 벽 사이의 경계와 정렬된 원주 홈을 포함하는, 시스템.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 또는 각각의 로드 핀은 주변 롤러와 벽 사이의 경계와 정렬된 스트레인 게이지를 포함하는, 시스템.
제 4 항에 있어서,
스트레인 게이지는 로드 핀을 따라 길이방향으로 연장되는 보어 내에 배치되는, 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 또는 각각의 로드 핀은, 로드 핀으로부터의 하중 신호를 처리하고 처리된 신호를 텐셔너 제어 시스템으로 출력하도록 구성된 프로세서에 고정 배선되는, 시스템.
제 6 항에 있어서,
프로세서는 텐셔너 제어 시스템과 통합되거나 이에 고정 배선되는, 시스템.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 또는 각각의 트랙은 프레임에 가해지는 하중을 감지하도록 구성된 하나 이상의 추가 로드 핀을 포함하는 프레임 상에 장착되는, 시스템.
수중에 부설 중인 기다란 제품을 고정할 때 텐셔너 시스템을 모니터링하는 방법으로서, 방법은,
무한 순환 트랙을 지지하는 적어도 하나의 롤러에 가해지는 하중을 감지하는 단계로서, 하중은 해당 롤러의 회전축에 수직인 방향으로 가해지고, 하중은 상기 또는 각각의 롤러가 회전하도록 장착되는 적어도 하나의 로드 핀에 의해 감지되는, 단계; 및
상기 또는 각각의 롤러가 회전하고 상기 또는 각각의 로드 핀이 지지 섀시 구조에 대해 고정된 상태로 유지되는 동안 트랙을 전진시키는 단계를 포함하는 방법.
제 9 항에 있어서,
로드 핀의 중앙 부분에 가해지는 힘과 로드 핀의 단부 부분에 가해지는 반대 힘에 의해 전단력을 상기 또는 각각의 로드 핀에 가하는 단계를 포함하는 방법.
제 10 항에 있어서,
로드 핀의 중앙 부분에 가해지는 힘은 주변 롤러에 의해 가해지는, 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
로드 핀의 단부 부분에 가해지는 반대 힘은 상호 이격된 지지체에 의해 가해지는, 방법.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 또는 각각의 로드 핀으로부터 프로세서로 유선 연결을 통해 하중 신호를 전달하는 단계와, 하중 신호를 처리하는 단계, 및 처리된 신호를 텐셔너 제어 시스템으로 출력하는 단계를 포함하는 방법.
제 13 항에 있어서,
처리된 신호를 유선 연결을 통해 텐셔너 제어 시스템으로 출력하는 단계를 포함하는 방법.
제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
트랙을 따라 연장되는 다수의 롤러 어레이에 가해지는 개별 하중을 감지하는 단계를 포함하는 방법.
제 15 항에 있어서,
트랙을 따른 압착력의 분포를 결정하기 위해 개별 하중을 기록하는 단계를 포함하는 방법.
제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
부설되는 동안 텐셔너 시스템을 통과하는 제품의 외경 편차를 결정하기 위해 개별 하중을 기록하는 단계를 포함하는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 텐셔너 시스템을 포함하거나 제 9 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항의 모니터링 방법을 사용하는 설치 선박.