NO173199B - Fleksibel opplagringsanordning og anvendelse av denne - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fleksibel oppiagringsanordning innbefattende et indre stivt element, et ytre stivt element og en elastomer opplageranordning innsatt mellom de stive elementer hvorved de stive elementer kan bevege seg aksielt i forhold til hverandre på en begrenset måte, hvilken elastomere opplageranordning innbefatter et antall elastomere opplagerenheter ordnet for innlegging i serier og for skjærdeformasjon for derved å gi nevnte begrensede relative aksielle bevegelse mellom de stive elementer som reaksjon til påført aksiell belastning.

Slike fleksible opplagringsanordninger er eksempelvis kjent fra GB-1531352, GB-535096 og GB-2175369.

En slik oppiagringsanordning kan være en elastisk belast-ningsenhet for en offshore strekkstagplattform.

I en strekkstagplattform tjener forankringsliner til å plassere plattformen innenfor foreskrevne grenser i forhold til sjøbunnen, og det er nødvendig å anordne strekkenheter for å opprettholde et strekk i de mange stigerør som er anordnet for fluidtransport mellom sjøbunnen og plattformen uten å måtte ta hensyn til bevegelser av plattformen innenfor de foreskrevne grenser. Opprettholdelse av en tilstrekkelig stramming er viktig for å sikre at stigerørene som er festet til plattformen ikke blir sammenfiltret med påfølgende skaderisiko, og det er nødvendig også å sikre at strekket ikke økes under ufordelaktige forhold til et nivå som også kan resultere i skade.

Den foreliggende oppfinnelse søker å tilveiebringe en fleksibel opplagringsanordning som kan oppta stor bevegelse mens et belastningsnivå bibeholdes innenfor foreskrevne grenser, samt en plattforminstallasjon som innbefatter minst én slik anordning for strekkbelastningen av et stigerør.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det til-veiebragt en fleksibel opplagringsanordning av den inn-ledningsvis nevnte art, som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken til det etterfølgende selv-stendige krav.

Den resulterende opplageranordning er av en hovedsakelig sylindrisk form hvor de bundne grenseflater alle er hovedsakelig sylindriske av form hvorved den aksielle belastning påført den fleksible opplagringsanordning resulterer i at de respektive elastomere elementer blir primært skjærbelastet i serier med hverandre. Den fleksible opplagringsanordning kan innbefatte, mellom de indre og ytre stive elementer, et antall av de nevnte elastomere opplageranordninger ordnet i en i hverandre lagt utforming hvor hver av nevnte anordninger omgir, eller er omgitt av, en annen av anordningene og i hvilke et par ender, vanligvis motstående ender, av påfølgen-de opplageranordninger er sammenknyttet hvorved lasten overføres fra en anordning til den andre for å belaste hver anordning i serie når en av de indre og ytre stive elementer forflyttes i forhold til hverandre.

I samsvar med en annen side ved den foreliggende oppfinnelse innbefatter den fleksible opplagringsanordning tilknyttet seg en forbindende innretning og mekaniske tilleggsinnretninger anordnet til å virke mellom ett av de indre og ytre stive elementer og den forbindende innretning hvorved relativ aksiell bevegelse av de stive elementer bevirker en større tilknyttet bevegelse av den forbindende innretning.

Fortrinnsvis er den mekaniske tilleggsinnretning et trinsesystem innbefattende minst et trinsehjul dreibart festet i forhold til et av de indre og ytre stive elementer i den fleksible opplagringsanordning.

Den fleksible opplagringsanordning kan være tilknyttet et elastomert dreieopplager innbefattende et lag av elastomert materiale av delsfærisk eller hovedsakelig delsfærisk form lokalisert mellom komplementært tilformede stive lagerflater. Fortrinnsvis er det elastomere materiale bundet til nevnte lagerflate.

Det elastomere dreieopplager kan være av ringform for slik å tillate fluidstrømning derigjennom.

I samsvar med nok en side av den foreliggende oppfinnelse, kan den fleksible opplagringsanordning anvendes i en offshorekonstruksjon slik som en flytende strekkstagplattform hvori et feste, slik som et fleksibelt stigerør som forløper og er festet til konstruksjonen, bibeholdes under strekk ved hjelp av en elastisk belastningsmekanisme og/eller fleksibel opplagringsanordning.

Utførelser av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, kun gjennom eksempler, og med henvisning til de vedlagte skjematiske tegninger hvor: Fig. 1 er et sidesnitt av en del av en offshore flytende plattform tatt langs linje 1-1 i fig. 2 og under virkning av påført belastning; Fig. 2 er et planriss av en del av en offshore flytende plattform vist i fig. 1; Fig. 3 er en skisse i likhet med den i fig. 1, men i mangel av en påført belastning; Fig. 4 viser en del av fig. 3 i nærmere detalj; Fig. 5 er et sidesnitt av en del av en fleksibel opplagringsanordning i samsvar med nok en utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 6 er et sideriss av en del av en offshorekonstruksjon som innehar en fleksibel opplagringsanordning i samsvar med den foreliggende oppfinnelse i en belastet tilstand; Fig. 7 er et planriss av fig. 6; Fig. 8 er et sidesnitt av en fleksibel opplagringsanordning ifølge fig. 6 som viser enheten i en ubelastet tilstand; Fig. 9 viser anordningen ifølge fig. 8 utsatt for belastning, og Fig.10 og 11 viser sidesnitt av deler av andre offshorekon-struksjoner i samsvar med den foreliggende oppf innelse.

En offshore strekkstagplattform 10 innbefattende en under-støttende dekk-konstruksjon 11 er forankret i forhold til sjøbunnen ved hjelp av konvensjonelle fortøyningsliner (ikke vist) festet til omkretsmessige områder av den understøttende dekk-konstruksjon. En samling eller bunt av sideveis avstandsplasserte stigerør 14 forløper fra sjøbunnen og er festet til et sentralt område av plattformen for stømning av gass og/eller olje derimellom.

Hvert stigerør 14 opprettholdes under strekk mellom sjøbunnen og bæredekket til plattformen ved hjelp av fire elastiske strekkbelastningsenheter 15. De fire strekkenheter er hovedsakelig jevnt avstandsplassert rundt stigerøret, som vist i fig. 2, og vil nå bli beskrevet i nærmere detalj. Hver elastiske strekkenhet innbefatter i hovedsak et indre stivt element som kan bevege seg aksielt på en begrenset måte i forhold til et ytre stivt element ved hjelp av en innsatt elastomer opplageranordning. Det indre stive element er i form av et metall-støtterør 16 hvis øvre ende dreibart bærer en trinse 17, referert til i det etterfølgende som en mellomtrinse. Det ytre stive element er i form av et sylindrisk hus 18 som har sylindriske øvre og nedre endelokk 19,20; støtterøret 16 forløper gjennom sentrale åpninger i hvert av endelokkene som derved virker som føringer og radielt lokaliserer støtterøret i forhold til huset.

Åpningen i det nedre endelokk 20 innbefatter en fluidtetning (ikke vist) som ligger an mot støtterøret for å hindre lekkasje av fluid fra inne i huset selv under relativ aksiell bevegelse mellom huset og støtterøret. Det er ikke ment at huset skal inneholde trykkfluid, men en fluid- eller støvtetning kan inngå i åpningen til det øvre endelokk 19 for å hindre inntrengning av fremmed materiale.

To trinser 21,22 er tilknyttet hver strekkenehet og er montert for rotasjon omkring respektive akser festet i forhold til den understøttende dekkstruktur 11, hvor trinsene i denne utførelse er montert i de øvre ender av huset ved diametralt motstående posisjoner av disse. Rotasjonsaksene til de to trinsene er parallelle med hverandre og med rotasjonsaksen for mellomtrinsen 17. En av de to trinser, en innertrinse, er en tosporet føringstrinse 21 som er beskrevet nedenfor og hjelper til radielt å lokalisere og føre et stigerør 14 i forhold til dekket 11. Den andre av de to trinser er en vinsjetrinse 22 selektivt dreibar under virkningen av en elektrisk vinsjemotor (ikke vist) og som har innretninger til å låse den mot omdreining.

I anordningene slik de er illustrert ligger de tre trinser 17, 21, 22 tilknyttet hver strekkenhet i et felles vertikalt plan som er et plan som krysser det tilhørende stigerør.

En støttekabel 23 er festet i en ende til vinsj trinsen 22, og forløper oppad over mellomtrinsen 17 og nedad over føringstrinsen 21. En andre ende er en forbindelsesende festet til en ringformet koplingskrave 24 festet til stigerøret i en stilling av denne som alltid er beregnet til å ligge under føringstrinsen 21.

Den elastomere opplageranordning 25 innsatt mellom støtte-røret 16 og huset 18 innbefatter en kabel av 8 identiske ringformede elastomere opplagerenheter 26 (se fig. 4) ordnet for innlegging i serie og til å skjærdeformere for å muliggjøre begrenset aksiell bevegelse av støtterøret 16 i forhold til huset 18.

Ever elastomere opplagerenhet 26 innbefatter et ringformet element 27 av elastomert materiale innsatt mellom og bundet til hver av en radielt indre stiv støttering 28 og en radielt ytre stiv støttering 29. De motvendende flater av støtte-ringene og til hvilke et ringformet elastomert element er bundet, er hver av en avkortet konisk form og av hovedsakelig samme helningsvinkel til lengderetningen av opplageranordningen, som er vertikalretningen når sett i fig. 1. De bundne områder ved den indre og ytre støttering korresponderer med hverandre. Eventuelt kan en eller flere platemetallhylser av avkortet konisk form inngå i det ringformede elastomere element for slik å være innlagt mellom lagene av det elastomere materiale. En aksiell endeflate av elementet 27 av elastomert materiale er plant og det andre konisk avkortet når materialet er upåkjent som vist i fig. 4, hvor den konisk avkortede flate er orientert i opplageranordningen slik at når trykkbelastning påføres for å gi skjærbevegelse i det elastomere materialet, deformerer den konisk avkortede flate mot en plan form (se fig. 1).

De åtte lagerenheter 26 opprettholdes avstandsplassert ved fire ytre 30 og tre indre 31 føringsringer innsatt mellom påfølgende lagerenheter med de ytre føringsringer alterner-ende med de indre føringsringer. Hver føringsring har et par sylindriske seteflater 32,33 for plassering av en respektiv indre eller ytre stiv støttering 28,29 og et par motsatt vendende radielle anlegg 34,35 for å forhindre relativ aksiell bevegelse mellom føringsringen og støtteringene båret av denne når aksiell trykkbelastning påføres den elastomere opplageranordning. Ever ytre føringsring 30 er anordnet midtveis mellom dens aksielle ender med et radielt innad forløpende feilsikkert anlegg 36 hvorved i tilfellet av svikt i en av de elastomere lagerenheter 26 vil lasten som virker på den indre støttering 28 av denne lagerenhet overføres direkte gjennom den ytre føringsring 30 til den ytre støttering 29 av den neste påfølgende lagerenhet.

I tillegg til de forannevnte indre føringsringer innbefatter lageranordningen indre føringsringer 37,38 i øvre og nedre ender. Ever endeføringsring har en sylindrisk flate 39 og radielt anlegg 40 for å bære en enkelt indre stiv støttering av en elastomer lagerenhet.

Den øvre endes indre føringsring 37 er festet aksielt i forhold til støtterøret 16 og den nedre endes indre førings-ring 38 ligger an mot og er båret av det nedre endelokk 20. De gjenværende fire ytre og tre indre føringsringer er aksielt glidbare respektivt i forhold til det sylindriske hus 18 og støtterøret 16. Lavfriksjonsmaterialet kan anordnes ved de glidende grenseflater for å lette enkel glidebevegelse.

Euset 18 er fylt med et viskøst fluid slik som olje for å hemme hurtig relativ bevegelse av støtterøret 16 oppad i forhold til huset 18 i tilfellet av brå avlastning av påført trykkbelastning til den elastomere lageranordning. I tillegg kan et stoppelement (ikke vist) festes til støtterøret utenfor huset, under og avstandsplassert fra det nedre endelokk 20 for å hindre for stor bevegelse av støtterøret oppad i forhold til huset.

Fig. 2 viser i planriss et stigerør 14 når båret av fire elastomere lageranordninger 15 og tydeliggjør ytterligere detaljer ved den ovenfor nevnte indre føringstrinse. Ever indre føringstrinse 21 har i en aksiell ende et kabel-lokaliserende spor 41 og inntil dette et grunt føringsspor 42 for å kontakte og styre den ytre flate av stigerøret. Fire lageranordninger 15 er ordnet symmetrisk og hovedsakelig jevnt avstandsplassert rundt stigerøret 14 hvorved stigerøret ved området av føringstrinsene er lokalisert radielt i forhold til plattformdekket 11.

I fig. 2 er for enkelhet skyld vinsjemotorene og vinsjetrinsene 22 ikke vist. Vinsjetrinsene tilknyttet de elastomere lageranordninger til et stigerør (ikke vist), som ligger inntil stigerøret vist i fig. 1 og 2, er plassert ved en forskjellig høyde over bæredekket for slik å ligge delvis over eller under hverandre.

Ved bruk av strekklastenheter 15 for å påføre den ønskede strekkbelastning til stigerøret 14 drives vinsjemotorene for å redusere frilengden til kablene 23. Som følge presses lagerstøtterørene 16 nedad (men ikke så langt som deforma-sjonstllstanden vist i fig. 1).

Etter værbevegelse i plattformen medfører dette enten ytterligere sammentrykning av de elastomere lagerenheter til nær maksimal bøyetilstand (vist i fig. 1) eller avlastning i retning mot den ubelastede tilstand (vist i fig. 3).

I en alternativ utførelse av oppfinnelsen, illustrert med henvisning til fig. 5, er stigerørets strammeenhet for plattformen oppbygd hovedsakelig som beskrevet med hensyn til fig. 1-4 bortsett fra at et par ekstra ytre føringshylser 50,51 er anordnet mellom de ytre føringsringer 52-55 og indre vegg av det sylindriske hus 18. Den øvre av de ekstra føringshylser 50 er festet til den øverste ytre føringsring 52 og forløper nedad fra denne til å omgi en neste ytre føringsring 53. Den andre 51 av de ekstra føringshylser er festet til den nederste ytre føringsring 55 og forløper oppad fra denne til å omgi den neste ytre føringsring 54. Under relativ aksiell bevegelse av støtterøret og huset deles aksiell bevegelse av de aksielt indre to (radielt) ytre føringsringer 53,52 mellom bevegelsen av en av ringene og/eller omgivende ekstra føring og mellom den ekstra føring og det sylindriske hus.

Eventuelt kan en ekstra føring anordnes på en av de indre føringsringer og til å forløpe aksielt og omgi i det minste en annen indre føringsring og derved også å dele relativ glidebevegelse i den aksielle retning.

Fig. 6 og 7 viser deler av en offshorekonstruksjon med et arrangement av fire fleksible opplagringsanordninger ifølge den foreliggende oppfinnelse for å opprettholde strekk i et stigerør.

Et stigerør 60 er plassert i forhold til det øvre dekk 61 av en offshore strekkstagplattform ved fire fleksible elastomere opplagringsanordninger 62 og et elastomert dreielager 63.

De fire anordninger er plassert med en jevn avstand fra og omkring stigerøret 60, hvor lengdeaksene til anordningene er parallelle med hverandre og med lengderetningen av stigerør-et .

Ever fleksible elastomere anordning 62 (beskrevet i nærmere detalj nedenfor) innbefatter et ytre stivt element i form av en sylindrisk hushylse 64 for plassering i forhold til støttedekket og et indre stivt element i form av et stål-stø.tterør 65.

Støtterørene 65 til de fire anordninger 62 er sammenknyttet med en stiv armkorsenhet 66 som tjener også som det ytre stive element for det elastomere dreielager 63.

Armkorsenheten har en konkav ringformet lagerflate 67 av del-sfærisk form og står i mot en ringformet del-sfærisk konveks lagerflate 68 til en indre stiv støttering 69 festet til stigerøret 60. Et lag 70 av elastomert materiale er innsatt mellom og bundet til de motvendende del-sfaeriske flater 67,68. Eventuelt har det elastomere lag innlagt i seg minst et ringformet del-sfærisk forsterkende lag av f. eks. platestål eller tekstilmateriale.

Hver fleksible elastomere anordning 62 virker som en lastcelle og innbefatter to hovedsakelig sylindrisk formede mellomliggende stive elementer 71,72 innsatt mellom hushylsen 64 og støtterøret 65. Hvert mellomhylseelement har en radielt utad forløpende flens i en aksiell ende og en innad forløp-ende flens i den andre aksielle ende. Mellomelementene er sammenknyttet i serier med hverandre; huset 64 og støtterøret 65 ved tre konsentrisk ordnede elastomere lageranordninger 76.

Hver elastomere lageranordning 76 er oppbygd som beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 1 og 4, og innbefatter således elastomere lagerenheter innsatt og med stive støtteringer og ordnet for innleggelse i serier på en måte som resulterer i skjærdeformasjon i det elastomere materialet .

En innerste lageranordning 76 virker mellom en flens 73 på røret 65 og en innad rettet flens på det indre mellomelement 71. En midtre lageranordning virker aksielt mellom den ytre flens av det indre mellomelement 71 og den indre flens til det ytre mellomelement 72. Den tredje ytre lageranordning virker mellom den ytre flens av det ytre mellomelement og en indre endeflens 74 av huset 64.

Når stigerøret 60 er plassert i strekk deformerer hver fleksible opplagringsanordning 62 til en utforming slik som den vist i fig. 9. Bevegelse av stigerøret fra vertikal retning, eller relativ bevegelse av bæredekket 61 fra horisontalen, opptas primært ved skjærdeformasjon i det elastomere dreielager 63.

I en annen utførelse av oppfinnelsen (beskrevet med henvisning til fig. 10) er et stigerør 60 festet i forhold til støttedekket på en strekkstagplattform ved en enkelt fleksibel opplagringsanordning 80.

Den fleksible anordning 80 er oppbygd hovedsakelig i likhet med den ovenfor beskrevne fleksible anordning 62 bortsett fra at støtterøret 65 er erstattet av et indre hus 81. Det indre hus er dannet i et stykke, midtveis mellom sine ender, med en ring 82 som gir en ringformet del-sfærisk konveks lagerflate for det elastomere dreielager 83. Fig. 10 viser den fleksible anordning under aksiell belastning.

I en ytterligere utførelse av oppfinnelsen (beskrevet med henvisning til fig. 11) er et stigerør fleksibelt festet i forhold til en strekkstagplattform med en fleksibel anordning 90 hovedsakelig i likhet med den ovenfor beskrevne anordning 80. Anordningen 90 avviker ved at det indre hus 91 er tildannet med den integrerte lagerring 92 i en øvre ende av det indre hus 91 i motsetning til midtveis-stillingen ifølge fig. 9.

Claims (9)

1. Fleksibel opplagringsanordning innbefattende et indre stivt element, et ytre stivt element og en elastomer opplageranordning innsatt mellom de stive elementer hvorved de stive elementer kan bevege seg aksielt i forhold til hverandre på en begrenset måte, hvilken elastomere opplageranordning (25) innbefatter et antall elastomere opplagerenheter (26) ordnet for innlegging i serier og for skjærdeformasjon for derved å gi nevnte begrensede relative aksielle bevegelse mellom de stive elementer (16,18) som reaksjon til påført aksiell belastning, karakterisert ved at den elastomere opplageranordning (25) innbefatter et aksielt forløpende arrangement av en serie ringformede elastomere elementer (27) som hver alternerer med og er bundet til respektive bæreinnretninger (28,29) av en serie av stive bæreinnretninger, hvilken serie av stive bæreelementer innbefatter en serie av ytre ringer (29) som alternerer med innerringer (28) og de ytre ringer (29) er bundet til radielt ytre partier av de elastomere elementer (27) og de indre ringer (28) er bundet til indre partier av nevnte elementer.

2. Fleksibel opplagringsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytre stive element (18) er i form av et hus fyllt med et viskøst fluid og de indre og ytre stive bæreringer (28,29) er glidbare i forhold til de indre og ytre stive elementer (16,18).

3. Fleksibel opplagringsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at opplageranordningen (25) er av en sylindrisk form og de bundne grenseflater er alle av hovedsakelig sylindrisk form hvorved aksiell belastning påført den fleksible opplagringsanordning resulterer i at respektive elastomere elementer (27) blir primært skjærbelastet i serier med hverandre.

4 . Fleksibel opplagringsanordning ifølge et eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at et av de indre og ytre stive elementer (16,18) har tilknyttet seg en forbindende innretning (24) og mekaniske tilleggsinnretninger ordnet til å virke mellom et av de indre og ytre stive elementer og den forbindende innretning (24) hvorved relativ aksiell bevegelse av de indre og ytre stive elementer (16,18) bevirker en større tilhørende bevegelse av den forbindende innretning (24).

5. Fleksibel opplagringsanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den mekaniske tilleggsinnretning er et trinsesystem innbefattende et lineelement (23) og minst et hjul (17;21,22) dreibart festet i forhold til en av de indre og ytre stive element (16,18) av den fleksible opplagringsanordning.

6. Fleksibel opplagringsanordning ifølge krav 5, karakterisert ved at trinsemekanismen innbefatter et trinsehjul (21) som tjener til å styre trinse-lineelementet (23) og også tilveiebringe lokalisering av et feste (14) festet til den forbindende innretning (24) i en retning hovedsakelig på tvers i forhold til bevegelsesretningen av nevnte feste under virkning av den forbindende innretning.

7. Fleksibel opplagringsanordning ifølge et eller flere av kravene 1-3, karakterisert ved at et av de indre og ytre stive elementer har tilknyttet seg et elastomert dreieopplager (63) innbefattende et lag (70) av elastomert materiale av del-sfærisk eller hovedsakelig del-sfærisk form plassert mellom komplementært tilformede stive lagerflater.

8. Fleksibel opplagringsanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at det elastomere dreielager (63) er av ringform for å tillate fluidstrømning derigjennom.

9. Anvendelse av en fleksibel opplagringsanordning ifølge krav 1-8, i en offshorekonstruksjon.