NO338199B1

NO338199B1 - Vakuumtilformet kledning

Info

Publication number: NO338199B1
Application number: NO20061314A
Authority: NO
Inventors: Allan Burgess
Original assignee: Trelleborg Crp Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2016-08-01
Also published as: BRPI0414344B1; GB0604733D0; AU2004272798A1; GB0321404D0; NO20061314L; BRPI0414344A; GB2419649B; US7600945B2; AU2004272798B2; US20070231077A1; WO2005026560A1; GB2419649A

Abstract

En kledningsseksjon (10) for montering på et langstrakt element og undertrykkelse av virvelpåført vibrasjon på det er tilformet av plastlag utformet for å definere to eller flere parallelle, delrørformede partier som respektive har virvelpåført vibrasjonsundertrykkende innslag (14, 14', 14"). Materiale som sammenføyer tilgrensende delrørformede seksjoner er tilstrekkelig bøyelig for å tillate at kledningsseksjonen gjenkonfigureres fra en kvasiflat tilstand til en tilstand, i hvilken den tilformer et rør for mottak av det langstrakte elementet. Det avdekkes også en fremgangsmåte for tilvirkning av en kledningsseksjon for montering på et langstrakt undervannselement og undertrykkelse av virvelpåført vibrasjon på det, idet fremgangsmåten omfatter termoforming av kledningsseksjonen (10) i ett stykke.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en kledning for undertrykkelse av virvelpåført vibrasjon på rør, kabler eller andre langstrakte elementer under vann.

Når vann strømmer forbi et rør, en kabel eller et annet langstrakt element under vann kan virvler spres ut vekslende fra hver enkelt side. Virkningen fra slike virvler er å påføre bølgende tverrgående krefter på elementet. Slike krefter kan bevirke at elementet bøyes mer enn ønskelig og påtvinge uønskede ytterligere krefter på elementets opp-hengingspunkt. Dersom utspredningsfrekvensen til virvlene er nær en naturlig frekvens for elementet, da kan resonnansvirkninger resultere i spesielt alvorlig og eventuelt ødeleggende oscillasjon. Problemet erfares spesielt i forbindelse med marine stigerør av typen brukt ved undersjøisk oljeboring og -utvinning. Det betegnes som "virvelpåført vibrasjon" eller "VIV (vortex induced vibration)".

Det er tjent å påføre mot langstrakte undervannselementer en kledning, hvis ytre er utformet for å undertrykke VIV. Henvisning gjøres i dette henseendet til UK patent-søknad nr. 9905276.3 (publikasjon nr. 2335248) som omtaler en undervannskledning satt sammen av flere særskilt tilformede seksjoner satt sammen for å tilforme en rørformet struktur som mottar et undervannselement, og som har skarpkantede spiralformede plankeganger langs dens lengde, hvilke plankeganger ved styring av overgang fra laminær til turbulent i en strømning av vann på strukturen virker for å undertrykke VIV. Seksjonene støpes av polyuretan og er semirørformede, idet motstå-ende par av slike seksjoner er satt sammen rundt undervannselementet for å omgi det.

Kledninger for langstrakte elementer er omtalt i publikasjonene US4171674A, US6347911B1 og GB23352148A.

Kledningene har vist seg i praksis å være svært effektive. Det finnes imidlertid kommer-sielle press for å produsere en enhet som er mer økonomisk i tilvirkning enn den eksisterende polyuretankledningen. I tillegg har den eksisterende kledningen moderat tykke vegger som bidrar til dens masse og også til arealet den presenterer mot en strømning, slik at dragsug økes. Redusering av massen og frontarealet er ønskelig.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en kledningsseksjon for montering på et langstrakt element og undertrykkelse av virvelpåført vibrasjon på det, kjennetegnet ved de trekk som er angitt i patentkrav 1.

Utførelser av foreliggende oppfinnelses kledningsseksjon ifølge patentkrav 1 er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i patentkravene 2-8.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for tilvirkning av en kledningsseksjon for montering på et langstrakt element og undertrykkelse av virvelpåført vibrasjon på det, kjennetegnet ved de trekk som er angitt i patentkrav 9.

Utførelser av foreliggende oppfinnelses fremgangsmåte ifølge patentkrav 9 er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i patentkravene 10-11.

I samsvar med et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse finnes det en kledningsseksjon for montering på et langstrakt element og undertrykkelse av virvelpåført vibrasjon på det, idet kledningsseksjonen er tilformet av plastlag utformet for å definere to eller flere parallelle delrørformede partier som respektive har virvelpåført vibrasjonsundertrykkende innslag, og idet materiale som sammenføyer tilgrensende delrørformede partier er tilstrekkelig bøyelige for å tillate at kledningsseksjonen gjenkonfigureres fra en kvasiflat tilstand til en tilstand i hvilken den tilformer et rør for mottak av det langstrakte elementet.

I samsvar med et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelse finnes det en fremgangsmåte for tilvirkning av en kledningsseksjon for montering på et langstrakt undervannselement og undertrykkelse av virvelpåført vibrasjon på det, idet fremgangsmåten omfatter termoforming av kledningsseksjonen i ett stykke.

Spesielle utførelser av den foreliggende oppfinnelse vil nå omtales kun som eksempel med henvisning til de vedføyde tegninger, i hvilke: fig. 1 er en perspektivillustrasjon av en seksjon med kledning som omfatter den foreliggende oppfinnelse;

fig. 2 er en perspektivillustrasjon av en form brukt ved tilvirkning av kledningsseksjonen;

fig. 3 er et sideriss som viser en streng av slike kledningsseksjoner montert for bruk; og fig. 4 er en perspektivillustrasjon av en ytterligere seksjon med kledning som omfatter

den foreliggende oppfinnelse.

Den illustrerte kledningsseksjonen 10 er tilvirket av plastlag med en termoformings-teknikk, og mer spesielt med vakuumforming. Når installert på et langstrakt undervannselement (ikke vist), så som et marint stigerør, tilformer kledningsseksjonen 10 en rørformet kappe 12 som strekker seg hele veien rundt omkretsen av elementet, og som har langsgående forløpende, oppstående plankeganger 14, 14', 14". Disse er skrånet i forhold til aksen av kappen 12.

I bruk (fig. 3) er tallrike kledningsseksjoner 10 plassert ende-mot-ende i en streng, og deres plankeganger 14 tilformer sammen grunt hellende skruelinjer langs lengden av undervannselementet. I den foreliggende utførelse brukes tre plankeganger og er anbrakt regelmessig periferisk i avstand fra hverandre, slik at skruelinjene til plankegangene er konfigurert på måten med en tredobbelt startskruegjenge. Resultatet er at kledningen er rundtstrålende i betydningen at den virker for å undertrykke virvelpåført vibrasjon like effektivt for hvilken som helst strømningsretning.

Plankegangene har hver et eksponert toppunkt 16 som er tilbøyelig til å "slippe" strømning over kledningen - dvs. for å fremme overgangen fra laminær til turbulent strømning. Den resulterende styrte overgangen fra laminær til turbulent strømning gir typisk ikke opphav til virvelpåført vibrasjon. De illustrerte plankegangene har trekantet tverrsnitt og er hule som et resultat av termoformingsprosessen.

Kledningsseksjonen 10 er utformet for å sammenpasses med tilgrensende, liknende tilformede seksjoner i en streng. I det illustrerte eksemplet oppnås denne sammen-pasningen i kraft av en "fortanning" - et forstørret diameterparti 18 av den rørformede kappen 12, hvilket parti er innvendig dimensjonert for å motta den motsatte (ikke-forstørrede) enden av den tilgrensende kledningsseksjonen. Et strammebånd 20 (fig. 3) plasseres deretter rundt det forstørrede diameterpartiet 18 for å virke til sikring av seksjonene på plass rundt det langstrakte elementet og for sikring av de to kledningsseksjonene sammen. Det forstørrede diameterpartiet 18 er skåret bort ved 19, 19', 19" for å tillate at det skal deformeres radialt innover under trykk fra strammebåndet.

Kledningsseksjonen er også forsynt med indekserende innslag som virker for å styre de innbyrdes vinkelposisjonene ti tilgrensende seksjoner og følgelig for å sikre at deres plankeganger innrettes for å tilforme en kontinuerlig spiralformet linje. I den illustrerte utførelsen inntar disse formen av utskjæringer 22, 22', 22" som mottar ender av de spiralformede bordgangene på den tilgrensende seksjonen og således definerer de innbyrdes vinkelpos isj onene til seksjonene.

Den sylindriske utformingen sett på fig. 1 er ikke velegnet for termoforming. I stedet brukes tilformingsverktøyet eller -formen 28 sett på fig. 2 med tre ko-plane delsylindriske partier 30, 30', 30" som er parallelle og skilt fra deres nabo av en kort strekning ved 36. Hvert delsylindriske parti bærer et fremspring 31, 31', 31" for å tilforme en respektiv plankegang. Denne tilformingen av formen bevirker lettvint frigivelse av den termotilformede kledningsseksjonen. Den samlede lengden av seksjonen er imidlertid begrenset i forhold til stigningen av spirallinjen til plankegangene ettersom for stor vinkelforskjell mellom en ende av plankegangen og den andre ville resultere i at formen underskjæres, noe som frembringer vanskeligheter i termotil-formingsprosessen og/eller i frigivelse fra formen. Legg merke til at en ende av formen 28 er avtrappet ved 40 for å tilforme det forstørrede diameterpartiet 18.

Ved fjerning fra formen har den øvre overflaten av kledningsseksjonen 10 selvsagt særdeles meget den samme utformingen som den øvre overflaten av formen 28. På grunn av tilstedeværelsen til de skrånede plankegangene 14,14', 14" er hvert av de delsylindriske partiene til seksjonen tilbøyelig til å bibeholde dets utforming. Strimler av materiale som sammenføyer disse partiene (tilsvarende områdene 36 av formen) virker imidlertid som bøyelige hengsler for å tillate at den tredelte sylindriske seksjonen roteres i forhold til hverandre og således anordnet for sammen å tilforme en fullstendig sylinder, slik som sett på fig. 1.

Den faktiske prosessen med vakuumforming er svært godt kjent. Produktet tilformes av plastlag som gjøres formbare ved oppvarming og deretter trekkes mot formoverflaten ved frembringelse av det delvakuum mellom formen og plastlaget. Vakuumhull kreves i formen 28. Disse vises ikke på fig. 2, men deres tilforming er tradisjonell.

Materialet brukt for prototypkledningsseksjoner og ansett velegnet for produksjons-utgaver er polyetylenlag, selv om andre termoplastiske lagmaterialer kan brukes. En lagtykkelse på bare 3 mm er blitt funnet hensiktsmessig. Resultatet er et lett, økonomisk produkt. På grunn av det brukte, tynne materialet bidrar kledningen ikke i stor grad til det langstrakte elementet frontareal og følgelig til dragsuget det opplever i en strøm-ning. Kledningsseksj onene er svært kompakte å lagre før utplassering, ettersom de kan stables nært på hverandre. Polyetylen har en densitet liknende den til vann, slik at kledningsseksjonene har tilnærmet nøytral oppdrift.

Termotilformingsteknikker tillater at kledningsseksjonen bygges opp av mangfoldige lag i en sandwich. Det forutsettes spesielt at seksjonen kan ha et ytre lag av antigroingsmateriale og et indre strukturelt lag, f. eks. av polyetylen, noe som besørger beskyttelse mot marin groing uten bruk av overdrevne mengder med kostbart antigroingsmateriale. Dette kan oppnås med bruk i vakuumtilformingsprosessen av et innledningsvis flatt polymerlag som omfatter minst to forskjellige lag med antigroingsmaterialet begrenset til valgte lag. En eksisterende prototyp har for eksempel et ytre lag av polymer (polyetylen)-materiale impregnert med antigroende koppersammensetning på et tykkere strukturelt lag av polymer uten antigroingen. Et alternativ ville være å tildanne et antigroingslag på begge ytterflater av et indre strukturelt lag. Lag med flere sjikt av denne typen kan tilformes av den velkjente prosessen med ko-ekstrusjon.

Fig. 4 illustrerer en andre kledningsseksjon som omfatter den foreliggende oppfinnelse. I mange henseende er denne liknende kledningsseksjonen sett på fig. 1. Like deler er gitt de samme henvisningstallene på de to tegningene, og kun forskjellene av den andre seksjonen fra den første vil omtales.

Kledningsseksjonen 100 illustrert på fig. 4 mangler utskjæringene 19 og 22 på den

første kledningsseksjonen 10. Tilvirkningen er forenklet, ettersom det ikke er nødvendig å utforme enden av termoplastlaget. Innbyrdes posisjonering av tilgrensende kledningsseksjoner i strengen besørges i kraft av utformede stubber 102, 102' (en tredje stubbe er også tildannet, men vises ikke på tegningen). For innkobling av en seksjon 100 til dens tilliggende passeres fortanningen 18 på en første kledningsseksjon over stubbene 102 på en andre, for derved å posisjonere stubbene på den andre innenfor respektive plankeganger 14 på den første. Stubbene 102 er utformet for å passe innenfor plankegangene. Så snart et strammebånd er blitt plassert rundt fortanningen 18 virker stubbene for sikkert å lokalisere de to kledningsseksjonene, noe som hindrer innbyrdes rotasjon og aksial forskyvning mellom disse.

Kledninger konstruert, slik som omtalt, er blitt funnet å være flere ganger lettere enn ekvivalente polyuretanprodukter. De tynnveggede og hule plankegangene på den foreliggende kledning bidrar til denne vektreduksjonen. Som en konsekvens av dens lave vekt er den foreliggende kledning lettvint å håndtere og installere.

Claims

1. Kledningsseksjon (10, 100) for montering på et langstrakt element og undertrykkelse av virvelpåført vibrasjon på det,karakterisert vedat kledningsseksjonen er en enhetlig komponent omfattende et termoformet plastlag utformet for å definere to parallelle, delrørformede partier (30) som respektive har virvelpåførtvibrasjonsundertrykkende innslag (14), og at materiale som sammenføyer tilgrensende delrørformede partier er tilstrekkelig bøyelig for å tillate at kledningsseksjonen gjenkonfigureres fra en kvasiflat tilstand til en tilstand i hvilken den tilformer et rør (12) for mottak av det langstrakte elementet.

2. Kledningsseksjon (10, 100) ifølge krav 1,karakterisertv e d at den er formet for å sette den i stand til å bli stablet på en annen identisk formet komponent.

3. Kledningsseksjon (10, 100) ifølge krav 1,karakterisertv e d at kledningsseksjonen er en vakuumtilformet komponent.

4. Kledningsseksjon ifølge hvilke som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat det virvelpåførtvibrasjonsundertrykkende innslaget er et hult fremspring.

5. Kledningsseksjon ifølge krav 4,karakterisert vedat innslaget er en langstrakt hul plankegang (14).

6. Kledningsseksjon ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat de delrørformede seksjonene (30) er minst semistive på grunn av deres utforming.

7. Kledningsseksjon ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat kledningsseksjonen omfatter et ytre lag av antigroingsmateriale og et indre strukturelt lag.

8. Kledningsseksjon ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat kledningsseksjonen er utstyrt med et sammen-pasningsinnslag (18, 19, 102) for sammenpasning med en langsgående tilliggende kledningsseksjon.

9. Fremgangsmåte for tilvirkning av en kledningsseksjon (10, 100) for montering på et langstrakt element og undertrykkelse av virvelpåført vibrasjon på det,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å termoforme plastlag for å danne i det to eller flere parallelle, delrørformede partier som har respektive virvelpåførtvibrasjonsundertrykkende innslag, hvilket plastlag er tilstrekkelig bøyelige for å tillate at kledningsseksjonen gjenkonfigureres fra en kvasiflat tilstand til en tilstand i hvilken den tilformer et rør for mottak av det langstrakte elementet.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat kledningsseksjonen termoformes i et formverktøy (28) med to eller flere tilliggende, parallelle delsylindriske seksjoner (30) som hver bærer innslag utformet for å tilforme respektive virvelpåførtvibrasjonsundertrykkende innslag.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9 eller krav 10,karakterisertv e d at fremgangsmåten videre omfatter at et lag brukt ved termoformingsprosessen tilformes med ko-ekstrusjon for å frembringe et lag som har et antigroingslag på et strukturelt lag av polymer.