NO334789B1

NO334789B1 - Anordning for spenning av et tau eller en kabel

Info

Publication number: NO334789B1
Application number: NO20110517A
Authority: NO
Inventors: Sverre Rye Torben
Original assignee: Rolls Royce Marine As
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2014-05-26
Also published as: NO20110517A1; US20140021421A1; EP2694427A1; BR112013025598A2; EP2694427B1; SG193296A1; CN103459299A; WO2012136350A1

Abstract

Det blir beskrevet en spenningsanordning (7) for spenning av et tau eller kabel (5) som skal spoles opp på eller av en vinsjtrommel (4) ved en forhåndsbestemt spenning, hvor spenningsanordningen (7) omfatter hjul (10, 20, 30, 40), tromler og/ eller belter (10, 20, 30, 40), hvor hjulene, tromlene og/eller beltene (10, 20, 30, 40) er anordnet for å kunne bli flyttet fra en deaktivert posisjon hvor tauet eller kabelen (5) løper fritt gjennom spenningsanordningen (7), og en aktivert posisjon hvor tauet eller kabelen (5) hviler mot nevnte hjul, tromler og/eller belter (10, 20, 30, 40) som er utstyrt med bremseanordninger (13) for å holde tilbake tauet eller kabelen (5) for å fremskaffe en spenning . Det blir også beskrevet en løfteanordning omfattende spenningsanordningen.

Description

Beskrivelse

Teknisk felt

[0001 ] Foreliggende oppfinnelse angår subsea løfteoperasjoner for å overkomme utfordringene med spoletensjon når man benytter lettvektsmaterialer for løftetau. Mer spesifikt angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og anordning for reduksjon av tauets bøye-tretthet sammenlignet med alternative løsninger og gir enkel integrasjon i løftstrukturer slik som kraner, A-rammer, moonpool-tårn etc.

[0002] Oppfinnelsen kan også være fordelaktig for andre typer tau og kabler (stålvaiere, umbilicals etc) og andre typer operasjoner enn subsea løfteoperasjoner (gruvedrift, subsea intervensjon, rørleggingsoperasjoner /A&R-operasjoner (Abandonment and Recovery operasjoner (A&R), brønnintervensjon etc).

Bakgrunnsteknikk

[0003] Kjerneutfordringen ved opptak av en tom krok med et lettvekts løftetau ved bruk av en normal trommelvinsj, er at tauet vil bli spolet opp på trommelen med lav spenning. Når en etterfølgende utsettningsoperasjon (eller opptak fra grunnere vanndybder) av en tung last skal bli utført, er der en risiko for at tauet ved høy spenning vil presse seg inn i de løst spolede lagene av tau under for å skape en risiko for skade på tauet og avbrudd i operasjonen.

[0004] For å overvinne dette problemet har trekkvinsjenheter som søkerens egen US 6.182.915, blitt utviklet. Anordningen ifølge US '915 omfatter et antall trekkskiver som kan bli installert mellom en last og en lagringstrommel for å gi lav variasjon i spolespenningen for et stort område for laster. Noen

fordeler med denne løsningen er:

Håndtering av fleksible tau / kabler med lav sluring mellom trekkvinsjen og

tauet / kabelen under spennings- og avspenningsprosesser.

Mulighet til å håndtere spleiser og objekter i tauet.

Avspenning av tauet før det blir spolet på en vinsjtrommel ved et spenningsnivå som er akseptabel for tauet (f.eks. mot kryp) og trommelen.

• Ingen vridning av tauet (sikrer null flytvinkel).

[0005] Denne løsningen er også kjennetegnet ved noen trekk som ikke er optimal

i noen anvendelser:

Tauet går alltid omkring trekkskivene, selv når det strengt tatt ikke er nødvendig, noe som betyr at flere bøyesyklusser enn nødvendig blir akkumulert under:

• Utsettingsoperasjoner.

• Opptakingsoperasjoner

• Aktiv hiv-kompenseringsoperasjoner (AHC).

Stor diameter på trekkskivene (høyt D:d-forhold) er anbefalt for å redusere

oppbygging av varme og slitasje av fibre under AHC-operasjoner. Anordning av denne løsningen i en kranstruktur, A-ramme, moonpool-tårn eller andre strukturer benyttet for å bringe en last til / fra dekk og ut fra / ut i vannet er meget plasskrevende delvis på grunn av størrelsen av trekkskivene gitt av D:d-anbefalingene.

[0006] US 7.389.973 omhandler en annen løsning for spenning / avspenning av et tau (line), hvor tauet ledes i sikksakk over ruller gruppert i to grupper ruller. Gruppene med ruller kan beveges mot og fra hverandre. Spenningen kan reguleres ved å flytte gruppene av hjul mot eller fra hverandre, og at dette kan oppnås ved aktiv eller passiv regulering. Resultatet av å endre avstanden mellom gruppene med hjul vil imidlertid være at en større eller mindre del av tauet blir tatt opp i anordningen, dvs. man kan ta inn en slakk og slippe dette ut igjen når spenningen i linen

skulle tilsi dette.

Oppsummering av oppfinnelsen

[0007] Ifølge et første aspekt angår foreliggende oppfinnelse en spenningsanordning for spenning av et tau eller kabel som skal spoles opp på eller av en vinsjtrommel ved en forhåndsbestemt spenning, hvor spenningsanordningen omfatter hjul eller tromler, hvor hjulene eller tromlene er anordnet slik at de kan bli forskjøvet fra en de-aktiver posisjon hvor tauet eller kabelen løper fritt gjennom anordningen, og en aktiv posisjon hvor tauet eller kabelen hviler mot nevnte hjul eller tromler som er utstyrt med bremser for å holde tilbake tauet eller kabelen for å gi en spenning, hvor anordningen omfatter et flertall tromler eller hjul som er anordnet på en roterende skivestøtte eller -arm, hvor skivestøtten eller -armen kan bli rotert fra en de-aktivert posisjon hvor hjulene eller tromlene ikke påvirker tauet eller kabelen, til en posisjon hvor hjulene eller tromlene er i spenningsinteraksjon med tauet eller kabelen. Ved hjelp av foreliggende anordning som gjør det mulig å koble om spenningsanordningen etter behov fra en de-aktivert posisjon hvor tauet eller kabelen blir tillatt å løpe fritt uten å bli ledet over skiver, tromler, hjul eller liknende, til en aktiv posisjon hvor full spenningskraft er tilgjengelig når det er behov for dette. Omkobling mellom en aktiv og de-aktivert posisjon ifølge behovet reduserer antallet unødvendige bøyesyklusser som blir påført tauet eller kabelen, og slitasjen av disse blir betydeligredusert.

[0008] Ifølge en spesiell utførelsesform, er hjulene eller tromlene anordnet i par, med ett par på hver trommelstøtte eller -arm slik at tauet eller kabelen blir tillatt å passere mellom hjulene eller tromlene i ett par når hjulene eller tromlene er i de-aktivert posisjon, og hvor tauet eller kablene blir forårsaket å løpe på en sikksakk-måte over hjulene eller tromlene i den aktiverte posisjon.

[0009] Ifølge en alternativ utførelsesform er hjulene eller tromlene forskyvbart anordnet slik at de kan bli forskjøvet fra en de-aktivert posisjon hvor tauet eller kabelen kan passere mellom hjulene eller tromlene, og en aktivert posisjon hvor parene av hjul eller tromler blir presset mot tauet aller kabelen, en fra hver side derav for å gi spenning.

[0010] Ifølge et andre aspekt angår foreliggende oppfinnelse en løfteanordning omfattende en spenningsanordning for spenning av et tau eller kabel som skal spoles opp på eller av en vinsjtrommel ved en forhåndsbestemt spenning, hvor spenningsanordningen omfatter hjuleller tromler, hvor hjulene eller tromlene er anordnet slik at de kan bli forskjøvet fra en de-aktiver posisjon hvor tauet eller kabelen løper fritt gjennom anordningen, og en aktiv posisjon hvor tauet eller kabelen hviler mot nevnte hjul eller tromler som er utstyrt med bremser for å holde tilbake tauet eller kabelen

for å gi en spenning,

hvor anordningen omfatter et flertall tromler eller hjul som er anordnet på en roterende skivestøtte eller -arm, hvor skivestøtten eller -armen kan bli rotert fra en de-aktivert posisjon hvor hjulene eller tromlene ikke påvirker tauet eller kabelen, til en posisjon hvor hjulene eller tromlene er i

spenningsinteraksjon med tauet eller kabelen.

[0011] Ifølge en utførelsesform er løfteanordningen en kran.

[0012] Ifølge en utførelsesform er spenningsanordningen anordnet på armen til

kranen.

[0013] Ifølge en annen utførelsesform er løfteanordningen et moonpool tårn.

[0014] Ifølge enda en utførelsesform, er løfteanordningen en A-ramme.

Kort beskrivelse av figurene

[0015] Fig.1 illustrerer en kran med spenningsenheter installert på kranbommen og vinsjen som en bakpakke,

Fig. 2 illustrerer kranen vist i figur 1 sett fra en annen vinkel,

Fig. 3a illustrerer en spenningsenhet basert på trekkskiver i en de-aktivert posisjon,

fig. 3b illustrerer spenningsenheten ifølge fig. 3 i aktivert posisjon,

Fig. 4a illustrerer en alternativ spenningsenhet basert på trekkbelter, i en deaktivert posisjon,

fig. 4b illustrerer spenningsenheten ifølge fig. 4a, i aktivert posisjon,

Fig. 5a illustrerer en alternativ spenningsenhet basert på hjulpar, i en de-aktivert posisjon,

fig. 5b illustrerer spenningsenheten i fig. 5a, i aktivert posisjon,

fig. 6 illustrerer en de-aktivert posisjon av en alternativ spenningsenhet basert på et flertall enkelthjul med lineær drift for aktivering / de-aktivering, fig 7 illustrerer en kran med spenningsenheter og vinsj anordnet under dekk på fartøyet,

fig. 8 illustrerer en tårnstruktur med spenningsenheter anordnet mellom vinsjen og toppen av tårnet.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

[0016] Figurene 1 og 2 illustrerer et basiseksempel på foreliggende oppfinnelse, omfattende en base 2 og en kranarm 3, er utstyrt med en vinsj 4 for et tau 5 som løper fra vinsjen 4 over en skive 6 til en ikke vist last. En spenningsenhet 7 er anordnet i veien til tauet 5 mellom vinsjen 4 og skiven 6. Tauet 5 løper fritt gjennom spenningsenheten 7 illustrert i figurene 1 og 2, hvor spenningsenheten er i sin de-aktiverte posisjon.

[0017] Spenningsanordningen 7 illustrert i figurene 1 og 2 er enheten vist i figurene 3a og b. En hvilken som helst spenningsenhet som gir den same funksjonaliteten slik som utførelsesformene beskrevet med referanse til figurene 4 a, 4b, 5a, 5b, 6, kan imidlertid erstatte enheten vist i figurene 3a, 3b.

[0018] Figurene 3a og 3b illustrerer funksjonen til spenningsenheten 7 vist i figurene 1 og 2. Den omfatter flere trekkskiver 10, som hver er anordnet på en roterende anordnet skivestøtte 11, og skivene har en rotasjonsakse som er hovedsakelig vikkelrett på skivestøtten 11 (eller trekkskive 10). Trekkskivestøtten 11 er roterende anordnet omkring en rotasjonsakse som er hovedsakelig parallell med rotasjonsaksen til trekkskivene. Rotasjonsaksen til trekkskivene 10 og rotasjonsaksen til skivestøtten som bærer trekkskivene, er parallelle og definerer et felles plan.

[0019] Skivestøtten 11 er roterende forbundet til en støttestruktur 14, som er illustrert som en bjelke. Støttestrukturen 14 må, imidlertid være grundig festet til en fast struktur, slik som kranarmen 3, eller en annen støttestruktur avhengig av det faktiske arrangementet. Når spenningsanordningen er anordnet på en kranarm, er støttestrukturen festet til kranarmen ved hjelp av ikke viste strukturer. En aktuator 15 er forbundet til trekkskivestøtten 11 og en aktuatorstøtte 16, slik at skivestøtten kan bli rotert ved hjelp av aktuatoren 15. Aktuatorstøtten kan være selve kranarmen, eller en separat struktur festet til kranarmen.

[0020] Figur 3a illustrerer spenningsanordningen i en første, eller de-aktivert, posisjon hvor tauet 5 passerer fritt mellom trekkskivene. Spenningsanordningen vil være i denne posisjonen når det ikke er behov for spenning av tauet 5. Når spenningsanordningen trenges, blir aktuatoren aktivert for å rotere skivestøtten 11 som illustrert i figur 3b. Tauet som passerer fritt mellom trekkskivene i den de-aktiverte posisjonen, vil så bli tvunget inn i et sikksakk-mønster, hvilende på omkretsoverflaten til trekkskivene 10. Spenningsanordningen kan omfatte ett eler flere par trekkskiver avhengig av behovet for den aktuelle konstruksjonen, slik som en kran. Fagpersonen vil forstå at i en spenningsanordning omfattende et flertall par av trekkskiver kan parene bli aktivert uavhengig av hverandre, avhengig av det aktuelle behovet, for å gi tilstrekkelig spenningskraft samtidig som bøyesyklussene blir holdt på et

minimum.

[0021 ] Hver trekkskive er fortrinnsvis forbundet til en separat bremseanordning 13. Bremseanordningen kan være en elektrisk, hydraulisk eller mekanisk

bremseanordning som er velkjent for fagpersonen. Bremseanordningene

13 er fortrinnsvis individuelt kontrollerbare.

[0022] Figurene 4a og 4b illustrerer n alternative spenningsanordning omfattende et flertall trekkbelter 20, som er anordnet i par vendt mot hverandre. I et par trekkbelter, er beltene forskyvbart anordnet slik at beltene kan bli forskjøvet fra en de-aktivert posisjon hvor avstanden mellom tillater tauet 5 å passere fritt mellom beltene i et par, og en aktivert posisjon hvor beltene blir presset mot tauet 5. En eller flere aktuatorer 21, fortrinnsvis assistert av ledestaver 22, er anbrakt for hvert par for å kontrollere avstanden mellom beltene, og for å kontrollere kraften utøvd mot tauet. Som for anordningen beskrevet med referanse til figuren 1 til 3, er den same typen individuelle bremseanordninger anordnet til beltene.

[0023] Figurene 5a og 5b illustrerer enda en alternativ spenningsanordning, omfattende et flertall hjul 30 anordnet i par. Hjulene 30 er forbundet til en hovedstruktur 31 ved hjelp av en arm 32, roterende anordnet til hovedstrukturen. Armen til hvert par av hjul 30 er roterende anordnet omkring en felles rotasjonsakse 33. En aktuator 34 er forbundet til den frie enden av hver arm 32 av et par, for å forskyve hjulene i et par fra en de-aktivert posisjon hvor tauet blir tillatt å passere fritt mellom hjulene, og en posisjon hvor hjulene i et par av hjul blir tvunget mot hverandre og tauet mellom hjulene. Bremseanordninger av den ovenfor beskrevne typen er anordnet for alle hjulene for å kontrollere spenningen. Som illustrert i figurene 5a og b, er parene av hjul anordnet slik at et tau blir tillatt å løpe i en hovedsakelig rett linje gjennom spenningsanordningen.

[0024] Fig 6 illustrerer en alternativ utførelsesform omfattende et flertall enkle trekkskiver 40 som kan bli lineært forskjøvet fra den de-aktiverte posisjonen som vist i figur 6 ved hjelp av aktuatorer 41, til en aktivert posisjon hvor tauet / kabelen blir forårsaket å følge en sikksakk-rute som i figur 3b. Spor 42 anordnet vinkelrett på tauets / kabelens retning i den de-aktiverte posisjonen til anordningen, kan være anordnet for å støtte hjulene.

[0025] Figur 7 illustrerer en alternativ utførelsesform av foreliggende oppfinnelse hvor vinsjtrommelen og spenningsanordningen er anordnet under dekk på fartøyet. Fagpersonen vil forstå at selv om spenningsanordningen ifølge figur 1 til 3 er illustrert, vil en hvilken som helst ekvivalent spenningsanordning kunne benyttes.

[0026] Figurer 1, 2 og 6 illustrerer anvendelsen av en spenningsanordning som kan bli aktivert og de-aktivert, i forbindelse med en kran, denne typen spenningsanordning kan være nyttig i løfteoperasjoner og løfteutstyr som ikke omfatter en kran. Figur 8 illustrerer en alternativ anvendelse av foreliggende spenningsanordning anordnet for et moonpool-tårn for løfteoperasjoner gjennom en moonpool. Fagpersonen vil forstå at foreliggende spenningsanordning kan være anvendelig i mange andre situasjoner, slik som f.eks. A-rammer og liknende, benyttet for opptak eller utsetting i subsea operasjoner.

[0027] Fagpersonen vil også forstå at en spoleanordning for spoling av tau opp på vinsjen (dersom avstanden fra spenningsenheten til vinsjen er for kort sammenliknet med trommelens bredde til å sikre selvspoling), kan være inkludert. Også inkludert i anordningen kan være ledehjul eller ledeanordninger for å lede tauet inn eller ut av spenningsanordningen.

[0028] Foreliggende spenningsenheter er kjennetegnet ved de følgende trekkene: Spenningsenhetene kan være aktiverte eller de-aktiverte. Dette blir typisk oppnådd ved hydrauliske aktuatorer, men motorer eller andre typer aktuatorer kan også bli benyttet. • Når de er aktivert, vil tauet samvirke med spenningsenhetene for å endre spenningen i tauet. • Når de-aktivert, kan tauet passere gjennom spenningsanordningen uten samvirkning.

[0029] Fagpersonen vil forstå fra beskrivelsen at spenningsenhetene har som en bremsefunksjon som i det minste er i stand til å øke spenningen i tauet ettersom tauet blir tatt opp på vinsjtrommelen (typisk benyttet ved opptak av den tomme kroken eller en lett last). I tillegg, kan spenningsenhetene også ha de følgende tilleggs spenningsfunksjoner: • En trekkende funksjon som gjør det mulig å avspenne tauet før det blir lagret på vinsjtrommelen ved opptak av en tung last. • En bremsefunksjon som gjør det mulig å reduserer tauets trekk på vinsjtrommelen under utsetting av tung last. • En trekkende funksjon som gjør det mulig å opprettholde en høy spenning på vinsjen ved utsetting av en lett last.

[0030] Dersom spenningsenheten består av flere bremsende eller trekkende elementer, kan hvert element eller subgruppe av elementer operere individuelt for å lette spenning / avspenning av tau og passasje av spleiser og objekter med lav sluring mellom tauet eller de bremsende eller trekkende elementene, selv for fleksible tau.

[0031] Bremsefunksjonene kan bli oppnådd fra hydrauliske eller elektriske

drivenheter, eller mekaniske bremser.

[0032] Den trekkende funksjonen, hvis inkludert, kan bli oppnådd fra hydrauliske

eller elektriske drivenheter.

[0033] Et eksempel på en typisk installasjonsoperasjon er gitt nedenfor. Initial situasjon: • Tauet er klart og spolet på vinsjtrommelen ved tilstrekkelig spenning for installasjonsoperasjonen.

• Tensjonsenhetene blir de-aktivert

• Krok blir festet til modul som skal bli løftet mens den enda er på dekk.

• Modulen blir løftet fra dekket og gjennom bølgesonen.

• Modulen blir senket til omkring 50 meter over havbunnen ved bruk

av vinsjen.

• AHC (på vinsjen) blir aktivert.

• Landingsoperasjon av modul på havbunnen blir utført i AHC modus.

• Tauet blir avlastet og kroken løsnet fra modulen.

• Spenningsanordningen blir aktivert

• Den tomme kroken og tauet blir tatt opp ved spoling av tauet opp på vinsjen ved ønsket spenning. Spenningsnivået blir kontrollert av

spenningsenhetene.

• Spenningsenhetene blir de-aktivert når kroken er tatt opp på dekk.

Claims

1. En spenningsanordning (7) for spenning av et tau eller kabel (5) som skal spoles opp på eller av en vinsjtrommel (4) ved en forhåndsbestemt spenning, hvor spenningsanordningen (7) omfatter hjul eller tromler (10, 30), hvor hjulene eller tromlene (10, 30) er anordnet for å kunne bli flyttet fra en de-aktivert posisjon hvor tauet eller kabelen (5) løper fritt gjennom spenningsanordningen (7), og en aktivert posisjon hvor tauet eller kabelen (5) hviler mot nevnte hjul eller tromler (10, 30) som er utstyrt med bremseanordninger (13) for å holde tilbake tauet eller kabelen (5) for å fremskaffe en spenning,karakterisert vedat anordningen om fatter et flertall tromler eller hjul (10, 30) som er anordnet på en roterende skivestøtte eller -arm (11, 32), hvor skivestøtten eller -armen kan bli rotert fra en de-aktivert stilling hvor hjulene eller tromlene (10, 30) ikke samvirker med tauet eller kabelen (5), til en posisjon hvor hjulene eller tromlene (10, 30) er i spenningssamvirke med tauet eller kabelen.

2. Spenningsanordningen ifølge krav 1, hvor hjulene eller tromlene (10, 30) er anordnet i par, med ett par på hver trommelstøtte eller arm (11, 32) anordnet slik at tauet eller kabelen blir tillatt å passere mellom hjulene eller tromlene i den de-aktiverte posisjonen, og hvor tauet eller kabelen blir forårsaket å løpe på en sikksakk-måte over hjulene eller tromlene i den aktiverte posisjonen.

3. Spenningsanordningen ifølge krav 1, hvor hjulene eller tromlene er forskyvbart anordnet slik at de kan bli forskjøvet fra en de-aktivert posisjon hvor tauet eller kabelen kan passere mellom et par av hjul eller tromler, og en aktivert posisjon hvor par av hjul eller tromler blir presset mot tauet eller kabelen, en fra hver side derav, for å gi spenning.

4. En løfteanordning omfattende en spenningsanordning (7) for spenning av et tau eller kabel (5) som skal spoles opp på eller av en vinsjtrommel (4) ved en forhåndsbestemt spenning, hvor spenningsanordningen (7) omfatter hjul eller tromler (10, 30), hvor hjulene eller tromlene (10, 30) er anordnet for å kunne bli flyttet fra en de-aktivert posisjon hvor tauet eller kabelen (5) løper fritt gjennom spenningsanordningen (7), og en aktivert posisjon hvor tauet eller kabelen (5) hviler mot nevnte hjul eller tromler (10, 30) som er utstyrt med bremseanordninger (13) for å holde tilbake tauet eller kabelen (5) for å fremskaffe en spenning,karakterisert vedat anordningen om fatter et flertall tromler eller hjul (10, 30) som er anordnet på en roterende skivestøtte eller -arm (11, 32), hvor skivestøtten eller -armen kan bli rotert fra en de-aktivert stilling hvor hjulene eller tromlene (10, 30) ikke samvirker med tauet eller kabelen (5), til en posisjon hvor hjulene eller tromlene (10, 30) er i spenningssamvirke med tauet eller kabelen.

5. Løfteanordning ifølge krav 4, hvori løfteanordningen er en kran (1).

6. Løfteanordningen ifølge krav 5, hvori spenningsanordningen er anordnet på armen (3) på kranen (1).

7. Løfteanordningen ifølge krav 4, hvori løfteanordningen er et moonpool-tårn.

8. Løfteanordningen ifølge krav 4, hvori løfteanordningen er en A-ramme.