NO337179B1 - Slingrebøyle (Gimbal) for stigerør til bruk på fartøy - Google Patents

Description

Slingrebøyle (Gimbal) for stigerør til bruk på fartøy

Bakgrunn:

Oppfinnelsen angår et fleksibelt oppheng som er innrettet til å bli anordnet på et fartøy, for eksempel intervensjonsskip. Opphenget brukes, i kombinasjon med en spider, under installasjon eller fjerning av stigerør og ved avhenging av stigerør generelt, hvor man ikke er koblet til en brønn i korte eller lengre perioder, for å tillate relativbevegelse mellom skip og stigerør uten å skape store ekstra momenter i stigerøret.

En spider alene som oppheng til stigerør er ugunstig da denne grunnet manglende fleksibilitet ikke vil utligne for krefter forårsaket av rull- og pitch-bevegelse på fartøy og vinkling av stigerøret og økt risiko for utmatting.

Ved kjente løsninger for fleksible oppheng av stigerør brukt under kjøring av stigerør (installasjon og fjerning), benyttes et sfærisk lager mellom spideren og fartøyet for å utligne momenter, men ulempene ved disse løsningene er at de har lavere effektivitet med hensyn på å redusere momentet i stigerøret i avhengningspunktet, grunnet enten at de har stor friksjon og/eller har betydelig stivhet, som begge deler bidrar til moment i stigerøret.

Denne anordningen ifølge oppfinnelsen har også et sett med hydrauliske jekker som er tilkoblet et styringssystem som tillater at gimbal er helt fri til å rotere, eller en kan gi den en kontrollert stivhet som kan økes til den i praksis er helt innspent. Dette gir store fordeler under kjøring av stigerør da en f.eks. kan låse gimbalen en kort stund idet en kobler et nytt stigerørelement til eller fra, for så å la den rotere fritt eller med en kontrollert stivhet.

Forbedringer sammenlignet med kjent teknikk:

For å utlikne krefter på stigerøret er det ifølge oppfinnelsen montert en gimbal/slingrebøyle. Denne vil kunne tillate for eksempel +/- 4 grader fri bevegelse mellom stigerør og fartøy.

Publikasjon Dl beskriver en konstruksjon for kompensere for bevegelse ved brønn operasjoner på oljeplattformer. Konstruksjonen består av en topplate, en mellom plate og en bunnplate som er hengslet forbundet til hverandre. Konstruksjonene består også av stempel som er festet i hver ende til hhv topplate og mellomplate, og stempel som er festet i hver ende mellom bunnplate og mellomplate for å justere stivheten til konstruksjonen. Pga av at stemplene er festet i hver ende medfører dette at konstruksjonen ikke kan rotere fritt, men begrenses av tillat bevegelse i stempelet.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen:

Figur 1 er en oversiktsskisse over en gimbal ifølge oppfinnelsen montert sammen med en spider og et stigerør over boredekket på et fartøy.

Figur 2 viser gimbalen og spideren montert sammen med stigerør i boredekket.

Figur 3 viser et snitt gjennom en utføringsform av gimbalen, spideren og stigerøret.

Figur 4 viser en prinsippskisse av gimbalen.

Figur 5 og 6 viser en detaljert skisse av gimbalen sett fra siden.

Fig 1 viser et fartøy 2 for eksempel intervensjonsskip som innbefatter en vertikal åpning eller underdekksåpning 4 for gjennomføring av utstyr, for eksempel stigerør 3. Et universalledd/gimbal/slingrebøyle, heretter benevnt gimbal 1, omslutter stigerøret 3 og plasseres i underdekksåpningen i fartøyet 2. Gimbalen 1 har fortrinnsvis samme dimensjon (for eksempel 2,4 x 2,4 m) som et rotasjonsbord og kan erstatte denne, i og med at rotasjonsbordet ikke behøves under installasjon av stigerør. På oversiden av gimbalen 1 er det anordnet en spider 5 rundt stigerøret 3. Formålet med denne er å holde stigerøret 3 i posisjon, og hindre dette i å gli nedover, ved å klemme rundt stigerøret 3. Dette er nærmere vist i figur 3. Fig 2 viser gimbalen 1 plassert i underdekksåpningen 4 i boredekket på fartøyet. På oversiden av gimbalen 1 er det festet en opphengskonstruksjon, heretter kalt spider 5. Spideren 5 består av to like store bevegelige deler som er festet sammen i et bevegelig ledd 8. Dette leddet 8 guider spider 5 ned i gimbalen ved hjelp av en styreskinne 6b festet til en brakett 6 i det ene hjørnet av gimbalen 1. To motstående hydrauliske stempelstenger 7 er festet til spideren 5 i ene enden og et par av klembakker 10 i den andre enden. Klembakkene 10 klemmes mot stigerøret 3 for å fastholde dette.

I fig. 3 er sammenstillingen gimbal 1, spider 5 og stigerør 3 vist nærmere. Det er anordnet en skulder 9 på stigerøret for å hindre at stigerøret 3 forskyves nedover. Skulderen 9 hviler på klembakkene 10 som klemmer rundt stigerøret 3 i underkant av stigerørs-skulderen 9.

Spideren 5 og stigerøret 3 hviler på gimbalen 1. Gimbalen 1 har en sirkulær åpning 15 (figur 4) i midten av gimbalen 1 for gjennomføring av stigerøret 3. Spideren 5 hviler på en kant 15b (se figur 6) anordnet på topplaten 12 og nedi åpningen 15. Gimbalen 1 kan ha et designtrykk på 1000-1200 mT for å oppta kreftene til stigerøret 3.

Gimbalen 1 består i hovedsak av en topplate 12, midtplate 13 og en bunnplate 14. Platene 12,13, 14 er forbundet til hverandre ved en lagersammenstilling 11. De enkelte delene av gimbalen 1 er vist i figur 4. Figuren er en skjematisk prinsippskisse av gimbalen 1. På tegningen er det vist et sett av ører 18 montert på mellomplaten 13 i stedet for på topplaten 12 og bunnplaten 14 slik det er vist i figur 5 og 6.

Bunnplaten 13 er forbundet med fartøyet 2 i underdekksåpningen 4 vist på fig 1. Platene 12, 13 og 14 er forbundet med hverandre ved hjelp av fire lagersammenstillinger 11, Platene 12, 13 og 14 kan derved vippe i forhold til hverandre. Bunnplaten 14 er fast i forhold til boredekket og derved også fartøyet 2, mellomplaten 13 vipper om en horisontal midtakse 20 i forhold til bunnplaten 14. Topplaten 12 vipper om en horisontal midtakse 21 i forhold til mellomplaten 13. De to aksene ligger i fortrinnsvis tilnærmet samme horisontalplan og strekker seg vinkelrett på hverandre. De kan også ligge i to ulike parallelle plan.

Fig 5 og 6 viser nærmere detaljerte skisser av gimbalen 1 og lagersammenstillingene 11. I tillegg er det vist hydrauliske nivelleringsjekker 16. Nivelleringsjekkene 16 er via et gummioppstivet kuleledd 16b (figur 6) forbundet med hvert sitt hjørne av gimbalens 1 bunnplate 14 og støter mot et konvekst sete 16c (figur 6) på undersiden av gimbalens topplate 12. Jekkesystemet 16, 16b, 16c står i forbindelse med en gassakkumulator (ikke vist) og ved hjelp av denne kan man justere stivheten på nivelleringsjekkene 16. Nivelleringsjekkene 16 er koblet til samme system og justeres synkront og til samme trykk. Figur 5 viser også festedetaljer 17 mellom bunnplaten 14 og fartøyet 2.

Figurene viser videre i detalj hvordan topplaten 12 og bunnplaten 14 er forbundet til midtplaten 13 ved hjelp av ører 18a, 18b, 18c, 18d. Disse er plassert parvis på hver sin side av midtplaten 13. Ørene 18a, 18b, 18c, 18d er festet til topplaten, hhv. bunnplaten, 12,14 på disses indre overflate 19, for eksempel ved bruk av bolter, men de kan også være sveist eller integrert med platen på andre måter. Ørene 18a og 18b som er festet til topplaten 12 henger ned på hver side av midtplaten 13 med en nedadragende fri ende. Ørene 18c og 18d som er festet til bunnplaten er rettet oppover med en oppadragende fri ende på hhv. innsiden og utsiden av midtplaten 13.

Oppfinnelsens virkemåte:

Gimbalens 1 virkemåte forklares nærmere i det etterfølgende: Gimbalen 1 brukes, i kombinasjon med spideren 5 under installasjon eller fjerning av stigerøret 3 og ved avhengning generelt, hvor man ikke er koblet til brønnen i korte eller lengre perioder, for å tillate relativbevegelse mellom fartøyet 2 og stigerøret 3 uten å skape store ekstra momenter i stigerøret 3.

Fleksibiliteten til gimbalen 1 vil utligne momenter i stigerøret 3 forårsaket av rull og pitch bevegelse på fartøyet 2 og besørge en liten vinkling av stigerøret 3 og derved minske risiko for utmatting.

Settet med hydrauliske jekker 16 er tilkoblet et styringssystem og kan, når jekkene 16 ikke er trykksatt, tillate at gimbalen 1 er helt fri til å vippe om sine to akser 20, 21. Jekkene 16 kan også gi gimbalen 1 en kontrollert stivhet som kan økes fra tilnærmet lik null til at gimbalen 1 er helt innspent. Dette gjøres ved å øke det hydrauliske trykket i jekkene 16.

Når jekkene er koblet til en gassakkumulator, kan gassen i akkumulatoren virke som en fjær.

Ved kjøring av stigerøret 1 gir dette også store fordeler siden gimbalen 1 kan låses en kort stund, ved å stenge for utslipp av hydraulikkvæske fra jekkene 16, for å koble til et nytt stigerørelement 3 til eller fra. Under denne operasjonen er det ikke ønskelig at stigerøret 3 beveger seg.

Gimbalens 1 fleksibilitet oppnås ved at topplaten 12 vipper om en første horisontalakse 21 i forhold til gimbalens 1 mellomplate 13, på samme måte vipper mellomplaten 13 om en andre horisontal midtakse 20 i forhold til bunnplaten 14. De to aksene ligger vinkelrett på hverandre slik at gimbalen 1 kan vippe om de to midtaksene 20, 21 i horisontalretningen, men også om en hvilken som helst horisontal akse.

Claims (7)

1. Et fleksibelt oppheng for å motvirke momentkrefter på et stigerør (3) omfattende en gimbal (1) og et jekkesystem (16), nevnte gimbal (1) omfatter en topplate (12) hengslet til en midtplate (13) og midtplate (13) hengslet til en bunnplate (14)karakterisert vedat nevnte jekkesystem (16) er anordnet mellom nevnte topplate (12) og bunnplate (14) og innrettet til å justere stivheten til gimbalen (1), nevnte jekkesystem (16) er fast forbundet med bunnplaten (14) og støter mot topplaten (12) uten å være festet til denne.

2. Et fleksibelt oppheng ifølge krav 1,karakterisertved at topplaten (12) og midtplaten (13) er innrettet til å vippe om en respektiv horisontal midtakse (21).

3. Et fleksibelt oppheng ifølge krav 1-2,karakterisertv e d at topplatens (12) vippeakse (21) ligger vinkelrett på midtplatens (13) vippeakse (20).

4. Et fleksibelt oppheng ifølge krav 1-3,karakterisertv e d at vippeaksene (20, 21) ligger i samme horisontalplan.

5. Et fleksibelt oppheng ifølge krav 1-4,karakterisertved at gimbalen (1) er anordnet under en spider (5).

6. Et fleksibelt oppheng ifølge krav 1-5,karakterisertv e d at gimbalen 1 har hovedsakelig samme dimensjoner som et rotasjonsbord og kan erstatte denne i underdekksåpningen (4).

7. Et fleksibelt oppheng ifølge krav 1-6,karakterisertved at jekkesystemet omfatter hydrauliske jekker (16) og at det hydrauliske trykket er justerbart slik at gimbalens (1) stivhet kan justeres fra tilnærmet fritt roterbart til helt innspent.