NO802531L - System for overfoering av fluidum mellom en fast/flytende konstruksjon og en flytende konstruksjon - Google Patents

Abstract

System for overføring av fluidum mellom en fast,. flytende konstruksjon og en flytende konstruksjon, hvilket system innbefatter en leddet lastearm og et mottaksystem. Den leddede lastearmen er anordnet på den faste, flytende konstruksjon, og mottaksysternet er anordnet på den flytende konstruksjon. Lastearmen er slik utført at den gir de nødvendige seks frihetsgrader. Lastearmen bæres av et strekksystem som innbefatter fire wirer som alle har felles bevegelse under strekk, idet to wirer er tilknyttet den nedre del av lastearmen og to wirer er ført om en respektiv på midten av lastearmen opplagret bæreskive og opp til respektive festepunkter på den faste, flytende konstruksjon. Mottaksystemet på den flytende konstruksjon innbefatter tre ledningsavsnitt som er suksessivt sviveltilkoblet med hverandre, med svivelaksene sammenfallende i koblingspunktet mellom den leddede rørled-ningsanordning og den flytende konstruksjon.

Description

Oppfinnelsen vedrører et system for overføring av fluidum mellom en fast/flytende konstruksjon og en flytende konstruksjon, innbefattende en leddet rørledningsanordning som er leddopphengt om to horisontale hovedakser i den faste/flytende konstruksjon, henger ned fra denne og kan leddtilkoples den flytende konstruksjon, med dreiemulighet om den vertikale tredje hovedakse, og en rørledning-koplingsanordning på den flytende konstruksjon, for sammenkopling med den leddede rørledningsanordning.

Oppfinnelsen er særlig utviklet i forbindelse med last-overføring av olje og gass fra en fast eller flytende offshore-plattform eller bøye og et skip.

Et skip eller en flytende konstruksjon har 6 frihetsgrader i forhold til offshore-plattformen eller bøyen, og et lastover-føringssystem må derfor tillate skipet disse frihetsgrader.

En kjent løsning av lastoverføringen mellom en offshore-stasjon og et skip innbefatter en lastearm som er utformet med en leddet rørledningsanordning. Den leddede rørledningsan-ordning har de nødvendige svingemuligheter og sammentrekking-henholdsvis ekspansjonsmuligheter til å tillate de nevnte 6 frihetsgrader for skipet.

Den spesielle hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et lastoverføringssystem innbefattende en lastearm, idet systemet skal være slik at ved tilkopling/fråkopling av lastearmen i forhold til skipet må relativ bevegelse mellom lastearm og skip kunne kontrolleres på en slik måte at man unngår slagpåkjenninger.

Lastearmen må videre kunne frakoples i ekstreme ytter-posisjoner, f.eks. ved et brudd i fortøyningstrossen.

Det er også ønskelig at systemet skal ha et "svakt ledd" som en siste nødfrigjøring hvis normal frakoplingsprosedyre svikter.

Systemet bør også være slik at lastearmen alltid fjerner

seg fra skipet ved fråkopling, også i ekstreme posisjoner.

Ifølge oppfinnelsen er det derfor tilveiebrakt et system ; som nevnt innledningsvis, hvilket system i en fordelaktig ut-førelse er kjennetegnet ved at den leddede rørledningsanordning er statisk bestemt og utbalansert om øvre opphengningspunkt og om en vertikal akse og bæres av et strekksystém innbefattende 4 wirer som alle har felles bevegelse under strekk, idet 2 wirer er tilknyttet den nedre del av den leddede rørlednings-anordning og 2 wirer er ført en respektiv på- midten av den leddede røranordningopplagret bæreskive og opp til respektive festepunkter på den faste/flytende konstruksjon.

Ved en slik utførelse vil den leddede rørledningsan-ordning (lastearmen) ha et nedre endepunkt med 3 frihetsgrader (3 translasjoner) i forhold til øvre punkt (referansepunkt/ fast punkt) .

Ved tilkopling/fråkopling av den leddede rørledningsan-ordning vil den relative bevegelse mellom den leddede rør-ledningsanordning og den flytende konstruksjon kontrolleres av det nevnte strekksystém, hvorved slagpåkjenninger kan unngås. Strekksysternet vil bevirke at den leddede rørledningsanordning eller lastearmen alltid vil fjerne seg fra den flytende konstruksjon eller skipet ved fråkopling, også i ekstreme posisjoner.

Ved at den leddede rørledningsanordning er statisk bestemt, d.v.s. i prinsippet fritt lagret, vil kreftene være bestemt av anordningens vekt og eventuell akselrasjon. Kraften i strekksystemet vil være uavhengig av lasterørene.

Fordelaktig er den leddede rørledningsanordning oppbygget slik at den består av 2 uavhengige leddrør med felles rotasjonspunkt i begge ender og på midten. De to uavhengige leddrør kan da ha forskjellig deformasjon (eksempelvis termisk utvidelse) uten å påvirke hverandre, d.v.s. uten å forårsake indre krefter. Som følge av at leddrørene i prinsippet er fritt lagret (statisk bestemt), vil kreftene være bestemt av deres vekt og eventuelle akselrasjon. Kraften i strekksystemet vil som nevnt være helt uavhengig av leddrørene. De to uavhengige leddrør føres slik at når den ønskede statiske utbalansering om øvre opphengningspunkt og om en vertikal akse, som også er aksen i wiresysternet, slik at man får statisk utbalansering både i full og tom tilstand av leddrørene.

Som nevnt består strekksysternet av 4 wirer som alle har felles bevegelse ved strekkpåkjenning. D.v.s. at en felles translasjon styrer bevegelsen (formen)'til den leddede rør-ledningsanordning eller lastearmen. De 4 wirene, som er ordnet i to grupper, gir stor grad av redundans ved eventuelt wirebrudd. De to bærewirene, de wirer som er lagt om bæreskivene på midten av den leddede rørledningsanordning, bærer kun vekt, uansett kraften mellom den flytende konstruksjon og den leddede rørledningsanordning. Ved wirebrudd vil man ha en wire i reserve.

Strekkwirene som går til nedre punkt på den leddede rør-ledningsanordning, bærer vekten av en halv + to korte rørlengder + vekt av koplingen. Ved tilkopling/fråkopling og mens lastearmen er tilkoplet til disse wirene også ta reaksjonskraften mellom lastearm og skip (d.v.s. helt uavhengig av rørsystemet). Dobbelt wiresett gir også her overskudd eller sikkerhet (redundans) .

Strekkwirene til nedre punkt på den leddede rørlednings-anordning eller lastearmen, ledes fordelaktig via styretrinser i den av bæreskivene dannede bæreblokk og styrer derved lastearmens geometri. Ved brudd i begge strekkwirer kan lastearmen fremdeles fjernes fra skipet ved hjelp av bærewirene.

Lastearmen koples til skipet uavhengig av skipets rør-system. Når mekanisk kontakt er etablert mellom lastearm og skip, vil lastearmen følge skipets bevegelser. Lastearmens flensplan vil ha små bevegelser (rotasjoner) relativt tilkoplingspunktet. Lastearmens tilkoplingsmekanisme på skipet følger lastearmens bevegelser. Lastearmen vil alltid kunne frigjøres, også i ekstreme posisjoner, uten å komme i beknip.

Når lastearmen er tilkoplet skipet er lastearmens flens-plansposisjon bestemt av 3 rotasjoner i forhold til tilkoplingspunktet.

En særlig fordelaktig utførelse av lasteoverføringssys-ternet oppnås dersom flensplanet på skipets mottakssystem også bestemmes av 3 rotasjoner om det samme punktet som lastearmens flensplan roterer om. Man unngår derved ellers farlige slagpåkjenninger. Denne sistnevnte oppfinneriske idé inngår fordelaktig i det forannevnte system, men har også selvstendig oppfinnerisk verdi. Brukt sammen vil de to i og for seg uavhengige systemer bidra til optimal utnyttelse av begge systemers beste egenskaper.

Ifølge oppfinnelsen er det dertil også tilveiebrakt et system som nevnt innledningsvis, hvilket system ved den for-delaktige utførelse er kjennetegnet ved at rørledning- koplingsanordning innbefatter 3 ledningsavsnitt som er suksessivt svivelkoplet med hverandre, med svivelaksenes sammenfallende i koplingspunktet mellom den leddede rørledningsanordning og den flytende konstruksjon.

Rørledning- koplingsanordningens flesplan (mottakssystemets flensplan) går gjennom den leddede rørledningsanordnings- (lastearmens) tilkoplingspunkt. Posisjonen er bestemt av 3 rotasjoner om dette punkt. Ved 3 uavhengige rotasjonsbevegelser kan flensplanet tilkoples/frakoples lastearmens flens mens lastearmen er tilkoplet skipets, og man får små relative bevegelser, og ingen vesentlige slagpåkjenninger.

Kreftene i skipets mottakssystem (rørlednings- koplingsanordning) er kun bestemt ut fra dets masse og bevegelser/ akselrasjoner.

Fordelaktig utføres det sistnevnte system slik at ingen

av svivelaksene er ortogonale på hverandre. Med- denne betingelse er oppfylt kan det felles skjæringspunkt ligge utenfor rør-ledning- koplingsanordning, d.v.s. at det vil være god plass for koplingsmekanismen mellom lastearm og skip, med solid feste-mulighet til skipets struktur. Det tredelte mottakssystem kan ved hjelp av hydrauliske motorer og/eller sylindere styres til ønsket posisjon og kan dessuten lagres beskyttet under dekk når skipet er i fart.

Rotasjonsaksene i mottakssystemet vil alltid skjære hverandre i samme punkt selv om systemet deformeres p.g.a. ter-miske vandringer.

Oppfinnelsen kan forklares nærmere under henvisning til tegningene hvor fig. 1 viser et sideriss av en leddet rørlednings-anordning (lastearm) ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et frontriss av lastearmen i fig. 1,

fig. 3 viser et riss etter linje III i fig. 1,

fig. 4 viser strekksysternets prinsipielle oppbygging,

fig. 5 viser et grunnriss av en rørledning-koplingsanordning (mottakssystem) på en flytende konstruksjon (skip), med rør-ledning-koplingsanordningen vist i utfoldet tilstand,

fig. 6 viser et riss etter linjen VI i fig. 5,

fig. 7 viser et sideriss fra venstre i fig. 5 og 6,

og fig. 8 viser hvordan mottakssystemet kan lagres.

Figurene 9, 10, 11 og 12 viser en variantutførelse av

en rørlednings-koplingsanordning.

I figurene 1, 2 og 3 er en utligger på en fast konstruksjon, eksempelvis en offshore-plattform, betegnet med 1. Et skip,_,som skal motta last, er representert ved linjen 2, som representerer skipets fordekk. Lastearmen mellom den faste konstruksjon 1 og skipets 2, er betegnet med 3 og består i dette tilfelle av to leddrør, det ene beregnet for føring av olje, og det andre beregnet for føring av gass, i dette tilfelle gass fra tankskipet under lasting av olje. Oljeledd-røret er betegnet med 4, og gassleddrøret er betegnet med 5. De to leddrørene har felles rotasjonspunkt i begge ender og på midten. Øverst er således de to leddrør svingbart opplagret om aksen Hl og H2 muliggjort ved innkopling av svivler 6, 7, 8 og 9. Nederst er hvert leddrør svingbart forbundet med en anordning 10 om en akse A.- Anordningen 10 innbefatter flenshalvdeler for sammenkopling med tilsvarende flenshalvdeler på skipets mottakssystem, og videre strekker det seg herfra ned en koplingstapp 11. Hvert leddrør er som det særlig går frem av figurene 1 og 2, oppdelt i flere lengder, med mellomliggende svivler 12, 13 og 14, 15.

En øvre skiveblokk 16 er opphengt under den faste konstruksjon 1. 4 wirer 17, 18, 19 og 20 går gjennom blokken~16 og nedover, idet 2 av wirene 19, 20 går helt ned til nedre punkt på lastearmen, ved 21,v mens de.'to andre wir.erie i. " 19, 20 er lagt rundt bæreskiver 22, 23 og ført opp til fast-punkter på den faste del 1. Bæreskivene 22, 23 er samlet til en bæreblokk som er festet til midten av lastearmen 3. I denne forbindelse vises det også til fig. 4.

De 4 wirene går til en felles strekkanordning 24, i fig. 4 antydet som en vinsjtrommel.

Figurene 5, 6 og 7 viser mottakssystemet ombord i skipet 2. Mottakssystemet innbefatter en koplingstrakt 25 for samvirke med koplingstappen 11. Koplingstrakten 25 er montert på en brakett 26 som ved 27 er svingbart opplagret på en brakett 28 som er festet til skipets 2. En stillmekanisme 29 muliggjør små justeringer av braketten 26 og tilhørende trakt 25. I trakten 25 er det en sperremekanisme 30 for låsing av tappen 11 i trakten 25, etter at tappen 11 ved hjelp av en tag-line

31 er trukket inn i trakten. Den faste konstruksjon er da

låst til den flytende konstruksjon ved hjelp av lastearmen 3, og den flytende konstruksjon, også skipet, kan bevege seg i sjøen, som følge av lastearmens frihetsgrader. Låsingen i trakten skjer slik at skipet kan dreie seg om en vertikal akse gjennom trakten i forhold til tappen 11 og dermed i forhold til lastearmen og den faste konstruksjon.

Mottakssystemet ombord i skipet innbefatter dessuten en rørledningskoplingsanordning 32. Denne består av 3 suksessivt svivelforbundne deler, nemlig en førstedel 33, en andre del 34 og en tredje del 35. De respektive svivelforbindelser er betegnet med S. Svivelaksene treffer hverandre i festepunktet mellom tappen 11 og trakt 25, slik det går frem av figurene 5,

6 og 7. På denne måten får man en rørlednings-koplingsanordning

som kan beveges i ønsket grad for slagfri sammenkopling med anordningen 10. D.v.s. at flensene 35, 36 kan bringes til anlegg og sammenkopling med flensene i anordningen 10.på en slagfri måte, uansett skipets stilling. Rørlednings-koplingsanordningen er forsynt med en motordrift 37, og med hydrauliske arbeids-sylindere 38, 39. Ved hjelp av disse kraftelementer kan mottakssystemet styres til ønsket posisjon, og kan også svinges ned til lagringsstilling under dekk, som antydet med stiplede linjer i fig. 7 og fig. 8.

Tag-linen 31 er ført til en vinsj 40.

Sammenkopling mellom lastearm og skip skjer på den måten at tappen 11 først ved hjelp av tag-linen 31 trekkes inn i trakten 25 og låses der. Deretter manipulerer man mottakssystemet 32 slik at flenssammenkopling kan foretas. Lastover-føringssysternet er da klart til drift.

Med fråkopling koples først flensene fra hverandre og mottakssystemet svinges unna, hvoretter tappen 11 frigjøres fra trakten 25.

Strekksysternet har en karakteristikk som gir øket strekk ved ekstrem utstrekking av lastearmen. Koplingsmekanismen på

skipet kan være utført slik at den vil "føle" strekkrefter.

Ved en bestemt kraft vil hydraulikken til flenskoplingen brytes, og den fjærbelastede flenskopling vil da åpne seg. Innebygde ventiler stenger rørene.

Ved ytterligere økning i strekket brytes hydraulikktil-førselen til lastearmens fastholdingsmekanisme i trakten, og fastholdingsmekanismen, som er fjærbelastet, vil åpne seg. Lastearmen fjerner seg fra skipet, men den nevnte tag-line vil fremdeles være forbundet med lastearmen. Denne linen går som nevnt til en vinsj ombord i skipet. Denne vinsj 40 er av "con-stant tension"-type.

Eventuelt kan hele tilkoplingsmekanismen "brytes av" som siste "svake ledd" for å hindre at lastarmen ødelegges.

Ved det nye lastoverføringssystem.etableres mekanisk kontakt med skipet uavhengig av skipets rørsystem. Strekksysternet vil ikke indusere krefter i lastearmen. Nedre 3-tension kan være så stort som ønskelig ut fra ønsket bevegelse av lastearmen ved nødfrakopling.

Lastearmen er statisk utbalansert. Lasterørene er dessuten statisk bestemt (ingen deformasjonskrefter).

Flensene i skipets mottakssystem roterer om samme punkt som lastearmens flenser. Dette rotasjonspunkt ligger utenfor rørsystemet.

Mottakssystemet bringes i kontakt med lastearmen etterat denne er tilkoplet skipet.

Mottakssystemet kan fjernes fra tilkoplingspunktet under til/frakopling (kan stues bort og beskyttes).

Claims (7)

1. System for overføring av fluidum mellom en fast/flytende konstruksjon og en flytende konstruksjon, innbefattende en leddet rørledningsanordning som er leddopphengt om to horisontale hovedakser i den faste/flytende konstruksjon, henger ned fra denne, og kan lett tilkoples den flytende konstruksjon, med dreiemulighet om den vertikale tredje hovedakse, og ved en rør-lednings-koplingsanordning på den flytende konstruksjon, for sammenkopling med den leddede rørledningsanordning, karakterisert ved at den leddede rørledningsanordning er statisk bestemt

og utbalansert om øvre opphengningspunkt og om en vertikal akse og bæres av et strekksystém innbefattende 4 wirer som alle har felles bevegelse under strekk, idet 2 wirer er tilknyttet den nedre del av den leddede rørledningsanordning og 2 wirer er ført om en respektiv på midten av den leddede røranordning opplagret bæreskive og opp til respektive festepunkter på den faste/ flytende konstruksjon.

2. Systemet ifølge krav 1, karakterisert ved at strekkwirene til nedre punkt ledes i styretrinser i den av bæreskivene dannede bæreblokk og styrer den leddede rørledningsanordnings-geometri.

3. Systemet ifølge krav 1, karakterisert ved at den leddede rørledningsanordning består av to uavhengige leddrør med felles rotasjonspunkt i begge ender og på midten.

4. System for overføring av fluidum mellom en fast/flytende konstruksjon og en flytende konstruksjon, innbefattende en leddet rørledningsanordning som er leddopplagret om to horisontale hovedakser i den faste/flytende konstruksjon, henger ned fra denne, og kan leddtilkoples den flytende konstruksjon, med dreiemulighet om den vertikale tredje hovedakse, og en rør-lednings-koplingsanordning på den flytende konstruksjon, for sammenkopling med den leddede rørledningsanordning, karakterisert ved at rørledning-koplingsanordningen innbefatter 3 ledningsavsnitt som er suksessivt svivelkoplet med hverandre, med svivelaksenes sammenfallende i koplingspunktet mellom den leddede rør-ledningsanordning og den flytende konstruksjon.

5. Systemet ifølge krav 4, karakterisert ved at ingen av svivelaksene er ortogonale på hverandre.

6. System som beskrevet og særlig vist i figurene 1 til 8.

7. System som vist i figurene 1 til 4 og 9 til 12. Sammendrag System for overføring av fluidum mellom en fast/flytende konstruksjon og en flytende konstruksjon, hvilket system innbefatter en leddet lastearm og et mottakssystem. Den leddede lastearm er anordnet på den faste/flytende konstruksjon, og mottakssystemet