NO822131L

NO822131L - Stroemlinjelegeme for avlange elementer.

Info

Publication number: NO822131L
Application number: NO822131A
Authority: NO
Inventors: John Ernest Ortloff; Matthew Noble Geer
Original assignee: Exxon Production Research Co
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1982-12-27
Also published as: SE8203961D0; GB2104940B; FR2508569B1; AU8534782A; JPS6114317B2; NL8202588A; BE893648A; JPS5850291A; GB2104940A; US4398487A; SE8203961L; DE3223035A1; FR2508569A1; BR8203720A; CA1186214A

Description

Oppfinnelsen vedrører strømlinjelegemer for redusering av strøminduserte spenninger i sylindriske konstruksjoner som følge av konstruksjonenes relative bevegelser i forhold til et strømningsmedium som konstruksjonene er neddykket i. Mer særskilt vedrører oppfinnelsen et strømlinjelegeme som kan benyttes på et marint stigerør for redusering av st røm-induserte' spenninger på stigerøret.

Boring etter olje og gass i sjøen skjer ofte i et marint inn-løp eller nær en elvemunning, hvor det forefinnes sterke strømninger. Disse strømninger kan overskride 3 meter pr. sekund, mot eller fra tilliggende land, avhengig av hvorvidt tidevannet kommer eller går. Et særlig problem i denne forbindelse er strømmenes innvirkning på et stigerør eller lignende. Hovedhensikten med en stigerør er å tilveiebringe en fluidum-strømningsbane mellom et borefartøy og brønnborehull, og å

gi styring for en borestreng ned til brønnhullet. Det er kjent at stigerør kan brytes og falle ned på sjøbunnen som følge av kraftige spenningspåkjenninger som skyldes sterke strømmer. S<p>enningene i et stigerør øker kraftig med øket strømnings-hastighet, og spenningene forsterkes med økende vanndybde på borestedet.

I områder med kraftige strømmer utsettes stigerøret for strøm-mer som kan medføre i det:.minste to spenningstyper. Den første spenningstype skyldes virvelinduserte vekselkrefter som vibrerer stigerøret i retning perpendikulært på strømretningen... Når vann strømmer forbi stigerøret vil det vekselvist gå ut virvler fra hver side av stigerøret. Dette gir en fluktuerende kraft på stigerøret på tvers av strømningen. Dersom frekvensen til denne harmoniske belastning kommer nært opptil stigerørets reson-nansfrekvens vil detkunne oppstå store vibrasjoner på tvers av strømningen. Den andre spenningstype skyldes slepekrefter som skyver på stigerøret i strømningsretningen som følge av stige-rørets strømningsmotstand. Disse slepekrefter forsterkes av de virvelinduserte Vibrasjoner i stigerøret. Et stigerør som vibrerer som følge av virveldannelser, vil bryte vannstrømmen rundt stigerøret sterkere enn tilfellet er for et stasjonært stigerør. Dette gir en større energioverføring fra strømningen til stigerøret, og derfor større slepemotstand.

For å minimalisere de strømningsinduserte spenninger i et stigerør har man forsynt stigerøret med strømlinjelegemer. Slike strømlinjelegemer er vanligvis i form av strømlinjeformede legemer som kan dreie seg om stigerøret og således til enhver tid innta en stilling etter vannstrømmen. Man har funnet at . slike strømlinjelegemer i sterk grad kan redusere slepemotstanden og de virvelinduserte krefter på stigerøret, fordi de redu-serer eller bryter opp lavtrykksområder på nedstrømsiden av stigerøret.

Et eksempel på et strømlinjelegeme for et stigerør finnes i US-PS 4.171.6 74. Dette kjente strømlinjelegeme består av to skallhalvdeler som er hengselforbundne med hverandre langs legemets fremre kant og holdes sammen i bakkant ved hjelp av egnede festemidler. Strømlinjelegemets nesedel har en langsgående åpning for opptak av stigerøret. I patentskriftet foreslås det å montere skjermskallene direkte på et stigerør dersom stigerøret har samme dimensjon som åpningen i nesepartiet. Når stigerøret er mindre enn åpningen i nesepartiet eller når strømlinjelegemet skal monteres på flere rør, foreslås det ifølge patentskriftet å feste skjermskallene til kraver som er festet på stigerøret. Kravene muliggjør legemets svingebevegelse på stigerøret og gir radielle og aksielle be-lastningsopptagende lagerflater for strømlinjelegemet.

De tidligere kjente strømlinjelegemer har vist seg vellykkede med hensyn til reduksjon av strømningsinduserte spenninger i stigerør, men det foreligger et behov for et strømlinjelegeme som kan monteres raskt og lettvint på et stigerør som innbefatter oppdriftsmoduler eller såkalte jackets. Oppdriftsmoduler benyttes for å gi flytekraft til et stigerør og er tilpasset stigerørets dimensjoner, med tiltak for fri gjennomføring av strupe- og drepeledninger, hydrauliske ledninger, klemmer og andre fastgjøringsmidler ved stigerørskjøtene. Modulen er vanligvis 3 - 5 m lange,, med multiple-moduler festet til hver stigerørskjøt. Det ville være vanskelig å montere strømlinje-legemet i US-PS 4.171.674 direkte på oppdriftsmoduler med god tilpasning til modulene, fordi modulenes overflater vanligvis ikke er helt runde og også kan variere betydelig i diameter fra en stigerørseksjon til en annen. Montering av kraver på et stigerør med oppdrif tsmoduler, med montering av strømlin je-*-legemer på kravene, gir god og sikker montering, men installer-ingen av kravene er tidskrevene og kan i sterk grad øke omkost-ningene i forbindelsen med utrustningen av et stigerør med strømlin jelegemer.

Foreliggende oppfinnelse overvinner disse mangler ved tidligere kjente utførelser derved at det tilveiebringes et strømlinje-legeme som kan monteres om den langsgående aksen til et i hovedsaken stivt avlangt element, hvilket legeme vil redusere strøm-ningsinduserte krefter på det avlange element.

Strømlinjelegemet innbefatter en symmetrisk konstruksjon med

et neseparti for opptak av det avlange element, og med et haleparti som rager ut ifra nesepartiet. Nesepartiet har en åpning langs sin lengdeakse, for opptak av det avlange element. Lageranordninger i konstruksjonen gir lagerkontakt mellom det avlange element og konstruksjonen. Midler som er forbundne med lageranordningene opptar variasjoner i det avlange elements ytterflate, slik at man derved kan holde lengdeaksen til strømlinjelegemets nese i hovedsaken parallell med lengdeaksen til det avlange element under strømlinjelegemets dreiebevegeIse om det avlange element. S,trømlin jelegeme t er særlig egnet for bruk på et avlangt element som har en ujevn ytterflate.

I en foretrukken utførelsesform er flere strømlinjelegemer dreibart montert på marine bore- stigerørseksjoner som har oppdri f tsmoduler fremstilt av syntaktisk skum. Lageranordningene innbefatter fordelaktig lagersko, og de nevnte midler som er forbundne med lageranordningene for opptak av variasjoner i overflaten til oppdriftsmodulen, innbefatter fordelaktig fjæranordninger som er utformet iett med legemets neseparti. Fjæranordningene gir den nødvendige fleksibilitet for kompen-sering av uregelmessigheter i oppdriftsmodulens overflate.

Holdemidler er festet til stigerørseksjonenes øvre og nedre ender for å hindre en vertikalbevegelse av strømlinjelegemene langs stigerørseksjonen. ■Holdemidlene innbefatter fordelaktig holderinger som samvirker med de øvre og nedre strømlinjelegem-er på stigerørseksjonen for derved å hjelpe til å holde strøm-linjelegemenes lengdeakser, i hovedsaken parallelle med lengdeaksen til stigerørseksjonen.

Ved andre utførelsesformer av oppfinnelsen kan lageranordningen innbefatte ruller eller en kombinasjon av lagersko og ruller. Midlene som er forbundne med lageranordningene kan innbefatte fjæranordninger med skrueviklede eller krummede trykkfjærer som presser lageranordningene mot oppdriftsmodulen. I andre utfør-elsesformer kan lageranordningene være festet til et elastisk materiale, eksempelvis en elastomer eller en syntetisk gummi, som muliggjør en bevegelse av lageranordningene i forhold til strømningslegeme-konstruksjonen og dermed muliggjør opptak av variasjoner i overflaten til oppdriftsmodulen.

Fordelaktig kan strømningslinje-legemene ifølge oppfinnelsen ha skuldre ved de i lengderetningen orienterte ytterpartier av nesepartiet, for derved å tilveiebringe en motstand mot aksialbelastninger fra hosliggende strømlinjelegemer på stige-rørseks jonen.

Strømlinjelegemene ifølge oppfinnelsen byr på betydelige fordeler sammenlignet med de tidligere kjente. De nye strøm-lin jelegemer kan monteres slik at de er dreibare om en stige-rør-oppdriftsmodul som har en ujevn overflate, uten at det er nødvendig først å montere krave på stigerøret og så feste strømlinjelegemene til disse. Montert rundt et marint stige-rør vil lengdeaksene til strømlinjeie<g>emene?,ho lde seg i hovedsaken parallelle med lengdeaksen til stigerøret. Strømlinje-legemene kan derfor monteres over .hverandre og rundt et stige-rør med oppdriftsmoduler og strømlinjelegemene kan dreie uavhengig av hverandre.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 viser et oppriss av en del av et marint stigerør med monterte strømlinjelegemer ifølge oppfinnelsen, idet deler av to strømlinjelegemer er gjennombrutt for klar-gjøring av den konstruktive oppbygging,

fig. 2 viser et perspektivriss av et strømlinjelegeme av samme

type som er vist i fig. 1, og delvis gjennomskåret,

fig. 3 viser et snitt etter linjen 3-3 i fig. 3,

fig. 4 viser et snitt gjennom en annen utførelse av et strøm-linjelegeme ifølge oppfinnelsen,

fig. 5 viser et forstørret utsnitt etter linjen 5-5 i fig. 4,

med skuldre, øverst og nederst på strømlinjelegemet

fjernet for oversiktens skyld,

fig. 6 viser et perspektivriss av nok en utførelse av et strøm-linjelegeme ifølge oppfinnelsen,

fig. 7 viser et snitt etter linjen 7-7 i fig. 6,

fig. 8 viser et snitt etter linjen 8-8 i fig. 7y.

fig. 9 viser et forstørret snitt gjennom en annen anordning

for opptak av bevegelsen til lagerskoene i fig. 6-8, fig.10 viser et utsnitt av en annen utførelse av et fjærsystem for utøvelse av en fjærspenning på lagerskoene i de i fig. 2-8 viste strømlinjelegemer.

Fig. 1 viser en seksjon 10 av et marint bore- stigerør hvorpå det er montert stigerør- strømlinjelegemer 20 ifølge oppfinnelsen. Stigerørseksjonen 10 har en lengde på ca. 16 m og er en av mange seksjoner i en stigerørstreng (ikke vist) som strekker seg mellom et borefartøy og et undersjøisk brønnhode. Stigerørstrengen kan ha en lengde på flere hundre meter. Stigerørseksjonen 10 innbefatter et sentralt stigerør 11,

strupe- og drepeledninger 12 og andre ikke viste styreledninger. Selve stigerøret, strupe- og drepeledninger og andre ledninger som inngår i stigerørseksjonen 10 er omgitt av oppdriftsmoduler 13 fremstilt av halvsirkulære deler av syntaktisk skum.

Det syntaktiske skum har små glassbobler som holdes sammen

ved hjelp av epoxy eller polyesterharpiks. Overflaten til hver modul 13 har et lag av fiberglass som beskytter modulen mot slag og sliting. Bånd 15 og av den type som benyttes for om-surring av store kasser o.l., holder modulene 13 på stigerøret 11. Båndene 15 og fastgjøringsorganer 16 er innfelt i modulene 13 for derved å minimalisere uønskede hydrodynamiske krefter på stigerørseksjonen 10 når vann strømmer forbi stigerøret.

To holdeplater eller ringer 17 er boltet, fastklemt eller på annen måte festet til stigerørseksjonen 10 nær stigerørseksjonens øvre og nedre ender for å hindre at strømlinjelegemene 2 0 beveger seg opp og ned på stigerørseksjonen.

Selv om modulene 13 på tegningene har sylindrisk overflate, vil overflatene til modulene 13 vanligvis være ujevn. Modulene 13 har på samme måte som de fleste oppdriftsmoduler som er montert på et stigerør, vesentlige ujevnheter i overflaten. Avstanden mellom stigerørseksjonens lengdeakse og overflaten til modulene kan variere så meget som med 5 cm eller mer. I tillegg vil noen av oppdriftsmodulene 13 sannsynligvis ha avbrutte hjørner og kanter og andre avslitte områder som følge av skader som modulene utsettes for under monteringen ombord i fartøyet eller under monteringen av modulene på stigerøret.

På tegningene er det vist ulike utførelser av strømlinjelegemene ifølge oppfinnelsen, beregnet for montering på en stigerørseksjon. I hver utførelse vil lengdeaksene til strømlinjelegemene montert på stigerørseks jonen 10 forløpe i hovedsaken parallelt med lengdeaksen til stigerørseksjonen 10. Strømlinjelegemene 20 kan derfor monteres på toppen av hverandre om en stigerørseksjon 10, som vist i fig. 1, og de enkelte strømlinjelegemer vil kunne dreie seg uavhengig av hverandre selv på oppdriftsmoduler med irregu-lære eller ujevne overflater. Det dreier seg her om et vesentlig trekk av betydning for strømlinjelegemenes motstandsdyk-tighet når stigerørseksjonen 10 møter vannet med påmonterte legemer 20. En stigerørseksjon i den nedre enden av den såkalte moon-pool i et boreskip eller like under vannflaten under et halvtneddykkbart borefartøy, vil utsettes for strøm-krefter fra mange forskjellige retninger som følge av interak-sjonen mellom bølger, strømninger og borefartøyet. Disse krefter virker på de enkelte strømlinjelegemer og kan påvirke dem til å svinge eller dreie seg kraftig i forhold til hverandre. Dersom strømlinjelegemene ikke er skikkelig sentrert på stige-røret, kan strømlinjelegemene kollidere og skade hverandre eller klemme seg fast i forhold til hverandre.

Det i fig. 2 og 3 viste strømlinjelegeme 20 har en i hovedsaken symmetrisk konstruksjon som består av en nesedel 21 med en i lengderetningen forløpende sentral .åpning eller boring for opptak av oppdriftsmodulen 13. En haledel 22 er utformet iett med nesedelen, . og har stabiliserings finner 23 ved sin bakre ende. Finnene 2 3 hjelper til med innrettingen av strømlinje-ie gemet i samsvar med strømningsretningen, slik at haleenden alltid vil befinne seg på stigerørseksjonens 10 nedstrømsside. På de innvendige flater i haledelen er dét plassert avstivnings-ribber 24. Disse strekker seg horisontalt over lengden av haledelens innerflater, og gir ekstra styrke til strømlinje-legeme-skallet.

Strømlinjelegemet 20 er utformet som to skallhalvdeler som er forbundne med hverandre med den fremre enden av nesedelen 21 ved.hjelp av hurtigkoblinger 25. Ved enden av haledelen er skallhalvdelene hengselforbundne med hverandre ved hjelp av den antydede hengselforbindelse 26. Som eksempel på egnet hurtigkobling kan her nevnes de kommersielt tilgjengelige oversenter-låser. Hurtigkoblingene er fortrinnsvis manuelt betjenbare og korrosjonsmotstandsdyktige. Hurtigkoblingene 25 anbringes fordelaktig ved strømlinjelegemets fremre kant for derved i minst mulig grad å forstyrre vannstrømmen forbi strømlinjelegemet. Hengslene 26 innbefatter innbyrdes inn-rettede rør som holdes sammen ved hjelp av hengseltapper, på samme måte som man kjenner det fra vanlige dørhengsler.

Ved andre utførelser ifølge oppfinnelsen kan det benyttes egnede koblinger såvel ved fremre som bakre ende av strømlinjelegemet, eller man kan anbringe hengslene ved den fremre kant og ha fastspenningsorganer ved den bakre kant.

Strømlinjelegemet 20 settes på oppdriftsmodulen 13 ved at skallhalvdelene hengselforbindes ved den bakre ende og nesedelen settes på plass rundt oppdriftsmodulen, hvoretter man forbinder skallhalvdelenes kanter med hverandre ved hjelp av festemidlene 25. Alternativt kan skallhalvdelene sampasses rundt oppdriftsmodulen 13 med etterfølgende plassering av hengseltapper og sammenlåsing av skallene ved hjelp av låsene 25.

Strømlinjelegemet 20 har skuldre 2 7 ved øvre og nedre ender

av nesedelen. Disse skuldre tilveiebringer en aksial lager-fiåte beregnet for samvirke med hosliggende strømlinjelegemer eller holdeflaten 17, avhengig av strømlinjelegemets plassering av stigerørseksjonen 10. Fordelaktig utformes skulderne 2 7 iett med strømlinjelegemets skall og fremstilles av samme materiale som dette.

Strømlinjelegemet 20 kan fremstilles av en hvilket som helst egnet materiale som er sterkt nok til å bære sin egen vekt og til å utstå de krefter som vannstrømmen utøver. Strømlinje-legemet kan således fremstilles av et plastmateriale, så som en termoplastisk sandpolymer av akrylonitril, butadien og styren, kjent under varemerket ABS. Kreves ekstra stor styrke kan plastmaterialet foresterkes med fiberglass. Strømlinjelegemet kan også fremstilles av tynne metallplater, eksempelvis aluminium eller nikkellegeringer. Strømlinje-legemet fremstilles fordelaktig av et materiale som i seg selv har nøytral oppdrift, slik at strømlinjelegemet ikke gir ekstra vektbelastning på stigerørseksjonen. Et strømlinjelegemet med nøytral oppdrift gir dessuten maksimal stabilitet for innretting etter strømningene. Strømlinjelegemet kan gis ekstra oppdrift ved å fremstille ribbene 24 av syntaktisk skum eller lignende. Et foretrukket skall med nøytral oppdrift er utført med en syntaktisk.skumkjerne som er lagt inn • mellom ytre lag av fiberglass.

Strømlinjelegemets 20 tykkelse målt langs tverraksen 45 (se fig. 3) bestemmes i hovedsaken av diameteren til oppdriftsmodulen 13. Strømlinjelegemets lengde målt langs aksen 46

vil i stor utstrekning være avhengig av konstruktive betrakt-ninger og behov. Strømlinjelegemets lengde vil være et kompro-miss mellom motstridende krav. På den ene siden har man her klaringsmarginer i forhold til styreliner eller andre hindringer å ta hensyn til, fabrikasjonsomkostningene kommer inn i bildet, og det foreligger også et ønske om så liten vekt som mulig. Disse krav peker i retning av et relativt kort og kompakt strømlinjelegeme. På den andre siden vil sammenhengen mellom slepemotstand og lengde peke i retning av en lengre utførelse av strømlinjelegemet, fordi det er velkjent at slepemotstanden avtar med økende lengde. I de fleste praktiske utførelser antas det av forholdet mellom lengde og tykkelse neppe vil overskride 3. Praktiske begrensninger for slepemotstand, stigningsvinkelstabilitet og faren for virvelinduserte vibrasjoner peker i retning av at forholdet mellom lengde og tykkelse ikke bør være mindre enn ca. 1,5. Fortrinnsvis vil forholdet mellom lengde og tykkelse ligge mellom 2 og 2,5.

Ved den konstruktive utforming av strømlinjelegemet 2 0 tas hensyn til at strømlinjelegemets hydrodynamiske senter skal være på.nedstrømsiden av strømlinjelegemets dreiesenter eller svingepunkt. Plasseringen av det hydrodynamiske senter er viktig fordi denne bestemmer hvorvidt strømlinjelegemet vil virke som en værhane i vannstrømmen. Dersom det hydrodynamiske senter befinner seg på nedstrømsiden av strømlinjelegem-ets dreiesenter, vil strømlinjelegemet virke som en stabil værhane og vil stille seg inn i strømningsretningen med mini-mal slepemotstand. Befinner det hydrodynamiske senter seg på oppstrømsiden av dreiesenteret vil strømlinjelegemet søke å innstille seg i en annen retning og denne feilorientering kan bevirke store slepemotstander.

Som vist i fig. 2 og 3 har slepelegemet 20 lagersko 28 og 29 som ligger an mot modulen 13. Lagerflåtene på lagerskoene 28 og 29 er fordelaktig konkave, tilpasset oppdriftsmodulen 13 konvekse overflate. Lagerskoenes kanter 43 er fordelaktig avskrådd utover for derved å lette lagerskoenes bevegelse langs modulflaten. Lagerskoene kan ha en hvilket som helst egnet tykkelse for således å muliggjøre dreiinger av strømlinje-legemet rundt oppdriftsmodulen 13 over en lengre ønsket tids-periode uten nedsliting i så sterk'grad at strømlinjelegemets skall får direkte kontakt med oppdriftsmodulen. I fig. 2 og 3 er det vist bruk av fire lagersko 28, to plassert toppen av strømlinjelegemet og i like avstander fra den fremre kant, og to lagersko plassert på lignende måte nær den nedre ende eller bunnen av strømlinjelegemet. Lagerskoene 2 8 kan imidlertid anordnes også i andre mønstre som muliggjør en dreiing av strømlinjelegemet om oppdriftsmodulen og hindrer kontakt mellom modul og selve skallkonstruksjonen.

To lagersko 29 (bare én er vist på tegningene), trykkes mot oppdriftsmodulens 13 nedstrømside ved hjelp av respektive fjæranordninger 30. En slik fjæranordning av plassert nær toppen av strømlinjelegemet 20, mens den andre fjæranordning (ikke vist) er plassert nær bunnen av strømlinjelegemet. Lagerskoene er fordelaktig plassert i samme avstand fra strøm-linjelegemets ender (topp og bunn) som lagerskoene 28 er, for oppnåelse av optimal stabilitet. Hver lagersko 29 er ved hjelp av nagler, bolter,lim, sement eller andre egnede midler festet til enden av et stempel 31 som kan bevege seg frem og tilbake i et hus 32 i forhold til modulen 13. Stemplet holdes på plass i huset 32 ved hjelp av en endeflens 33 i huset og en stempelflens 34. Stemplet 31 presses utover ved hjelp av en skrueviklet trykkfjær 35 hvis ene ende ligger an mot stempelhodet og hvis andre ende ligger an mot en rammekon-struksjon 36. Fjæren 35 gjør at lagerskoene kan oppta varia-asjoner i ytterdiameteren til oppdriftmodulen og sikrer således en god tilpassing av strømlinjelegemet mot modulen.

Rammekonstruksjonen 36 strekker seg mellom skallhalvdelene i strømlinjelegemets haledel. Rammekonstruksjonens ender 37

er T-formet og er lagt inn i komplémentære spor på innersiden av skallenes halepartier. Rammekonstruksjonen 36, med tilhør-ende fjæranordninger 30 kan monteres i strømlinjelegemet etter at skallhalvdelene er plassert rundt oppdriftsmodulen 13 og sammenfestet.. Så snart skallene er på plass kan rammekonstruksjonen 36 stikkes på plass fra toppen av strømlinjelegemet. For å lette innstikkingen eller innføringen av rammekonstruksjonen i skallkonstruksjonen og for å hindre skader på lagerne 2 9 under monteringen, kan stemplet 31 først trekkes inn i huset 32 og hoibdes på plass der. Dette kan skje ved at man strammer til med mutteren 38 som er skrudd på den gjengede stang 39. Denne stangen er festet i stemplet og går gjennom fjæren 35 og rammekonstruksjonen 36. Så snart rammekonstruksjonen 36 med tilhørende fjæranordninger 35 er satt på plass, kan man løsne mutteren 38 og skru den ut mot enden av stangen 39. Derved tillates fjæren å presse lagerskoen 29 mot modulen 13. Mutteren 38 er fortrinnsvis selvlåsende, for derved å hindre at den går tapt.

Lagerskoene 28 og 29 kan fremstilles av et hvilket som helst egnet materiale som vil gi en effektiv lagerflate mellom lagerskoene og oppdriftsmodulen 13, og tillate strømlinje-legemet i å dreie seg i samsvar med endringer i strømnings- retningen. Oppbyggingen av lagerskoene vil i sterk grad være avhengig av oppbyggingen av oppdriftsmodulens overflate, fjærspenningen mellom lagerskoene og oppdriftsmodulen og den ønskede levetid for lagerskoene. Egnede materialer for bruk i forbindelse med oppdriftsmodulen av syntaktisk skum er blant annet polyuretan, teflon (varemerke) og nylon, idet nylon er et foretrukket materiale.

Lagerskoene 29 presses mot oppdriftsmodulen med en kraft tilstrekkelig til å holde strømlinjelegemets nesedels lengdeakse-

i hovedsaken parallell med stigerørets lengdeakse. Lagerskoene skal ikke presses mot modulen med en så stor kraft at friksjons-kreftene mellom lagerskoene og modulen 13 vil hindre strøm-linjelegemet i å svinge som en værhane om modulen når havstrøm-mene endrer retning. For på en effektiv måte å redusere de strømningsinduserte spenninger på stigerøret, bør strømlinje-legemet stille seg inn i en retning som ligger innenfor 5°, fortrinnsvis innenfor 2°, i forhold til strømningsretningen. Den kraft som utøves på lagerskoen 25 kan man stille inn ved å regulere størrelsen til skruefjæren 35. En effektiv fjærspenning kan bestemmes av fagfolk på området, under hensyntagen til lederlegemets vekt, den forventede friksjonskoeffisient mellom lagerskoene 29 og modulen 13, og de hydrodynamiske krefter som forventes å virke på strømlinjelegemet eller lederlegemet 20.

I samsvar med oppfinnelsen kan lagerskoene 28 og 29 ha en hvilket som helst egnet størrelse og kan ha dimensjoner som tillater strømlinjelegemet å rotere eller dreie seg fritt om oppdriftsmodulen i samsvar med endringer i strømningsretningen. Fordelaktig utføres lagerskoenes lagerflater med en bredde som er større enn et hvilket som helst gap eller avbrudd på ytterflaten på oppdriftsmodulen 13. Det er ikke nødvendig at lagerskoene har samme størrelser. Lagerskoene 28 og 29, som er vist i fig. 2 og 3, viser således bare et eksempel på ulike lager-skoarrangementer og -dimensjoner som kan benyttes ifølge oppfinnelsen.

Det er heller ikke nødvendig å ha to lagersko 29 på oppdriftsmodulens 13 nedstrømside. Man kan greie seg med bare én lagersko 29 som presses mot modulen 13, men to eller flere lagersko 29 som presses mot modulen 13, foretrekkes fordi det vil gi optimal stigningsvinkelstabilitet.

Lagerskoene 2 9 behøver ikke å være i samme vertikalplan som vist i fig. 2 og 3. Et strømlinjelegeme med tre lagersko som presses mot modulen 13 på legemets nedstrømside kan f.eks. anordnes slikiatto lagersko plasseres nær bunnen av strømlinje-legemet, i samme horisontalplan og i lik avstand fra et vertikalplan gjennom aksen 46, mens den tredje lagersko kan plasseres nær toppen av legemet, i et vertikalplan gjennom aksen 46.

Strømlinjelegemene 20 kan festes på stigerørseksjonen 10 ombord i borefartøyet, under nedsettingen av stigerøret. Strøm-lin jelegemene festes fordelaktig til stigerøret, slik at lagerskoene ligger an mot flatepartier av oppdriftsmoduléne som i hovedsaken er frie for hindringer eller avbrudd. Eksempelvis plasseres fordelaktig oppdriftsmoduléne slik at lagerskoene 28 og 29 ikke vil ri mot utsparingene hvor båndene 15 er plassert, og heller ikke vil ri over gap eller avbrudd mellom hosliggende oppdriftsmoduler. For å sikre at lagerskoene ligger an på ønskede steder på modulene kan man mellom strømlinje-legemene anordne avstandsringer.

Det første trinn ved en montering av strømlinjelegemene 20 på en stigerørseksjon 10 består i å feste den nedre holdering 17 på stigerørseksjonen. Holderingen bør være istand til å holde den tørre vekten til samtlige strømlinjelegemer som skal monteres på seksjonen. Strømlinjelegemene monteres så på stige-rørseks jonen, den ene på den andre. Fig. 1 viser seks strøm-linjelegemer som er montert på en stigerørseksjon 10. Antall strømlinjelegemer som monteres på stigerørseksjonen vil imidlertid være avhengig av strømlinjelegemenes størrelse, lengden av stigerørseksjonen og av hvorvidt det benyttes avstandsringer mellom strømlinjelegemene. Så snart strømlinjelegemene er montert på stigerørseksjonen, festes den øvre hbldering 17

på stigerørseksjonen.

Mens de øvre strømlinjelegemer monteres på stigerørseksjonen kan de nedre strømlinjelegemer utsettes for påvirkninger av bølger og strømkrefter. I samsvar med oppfinnelsen vil lagerskoene 28 og 29 under påvirkning av tilhørende fjæranordninger 30 holde strømlinjelegemene i en slik stilling at deres lengdeakser holder seg i hovedsaken parallelle med stigerørseksjonens lengdeakse.

Holderingene 17 festes fordelaktig til stigerørseksjonen slik

at skulderne 27 holdes i glidesamvirke med hverandre. Tilstrekkelig klaring mellom strømlinjelegemene sørges det også for, slik at man er sikre på at strømlinjelegemene kan dreie seg i forhold til hverandre.Holderingene skal fordelaktig hindre at strømlinjeiegemenes skuldre 27 beveger seg lengre fra hverandre enn høyst nødvendig. Denne vertikale sperring av strøm-lin jelegemene virker til å hindre en slik dreiebevegelse av legemene at deres lengdeaksel vil dreies ut av parallellstillingen i forhold til stigerørseksjonens lengdeakse. Den vertikale begrensning hjelper således til å hindre en tilting eller skrås tilling av strømlinjelegemenes i forhold til stigerøret. Slik dreiebevegelse vil kunne gi sammenstøt eller innbyrdes forstyrrelser mellom hosliggende strømlinjelegemers halepartier 22 .

Det etterfølgende eksempel belyser hvor viktig det er å holde legemenes lengdeakser i hovedsaken parallelle med stigerør-seks jonens lengdeakse. Strømlinjelegemer av den type som er vist i fig. 1 - 3 er montert på en stigerørseksjon. Hvert strømlinjelegeme har en høyde på 152,4 cm og en lengde på

154 cm. Stigerørseksjonen har oppdriftsmoduler som er elip-tiske, med en ytterdiameter som varierer fra 96,52 cm - 101,5 cm. Strømlinjelegemenes nesepartier er dimensjonert for et opptak

av en oppdriftsmodul med en diameter på 101,5 cm. Avstanden mellom strømlinjelegemenes halepartier i montert tilstand på en slik oppdriftsmodul er 7,62 cm. Under disse betingelser, med strømlinjelegemene innrettet langs den minste aksen (9 6,52 cm diameter) og uhindret med hensyn til dreiebevegelse av strømlinjelegemenes lengdeakser i forhold til stigerørsek-sjonens lengdeakse, kan strømlinjelegemenes lengdeakser dreie seg omtrent 1° ut av parallellstillingen i forhold til stige-rørseks jonens lengdeakse. Denne skjevstillingen på 1° vil bety at spissen av hvert strømlinjelegemes hale vil bevege seg (opp eller ned) ca. 4,3 cm. Dersom avstanden mellom to hos lig-gende strømlinjelegemer ved halepartier er 7,62 cm, så vil en slik skjevstilling bevirke at halepartiene vil komme i konflikt med hverandre når halepartiene svinger hver sin vei.

Fig. 4 og 5 viser en annen utførelse av et strømlinjelegeme i følge oppfinnelsen, med andre lageranordninger for anlegg mot oppdriftsmodulen 13, også her for å sikre at legemets lengdeakse i nesepartiet holdes i hovedsaken parallelt med stigerør-seks jonens lengdeakse. Strømlinjelegemet 120 har i hovedsaken samme konstruktive utførelse som strømlinjelegemet 20 i fig. 2 og 3, med unntagelse av at det er benyttet ruller 128 og 129 for lagerkontakten med oppdriftsmodulen. Videre har hvert legemeskall to horisontale ribbepartier 137 på utsiden. Det er vist fire ruller 128 som er anordnet i nesepartiet 121 i de respektive rullebraketter 138. Disse rullebrakettene 138 er anordnet i ribbepartiene 137, som strekker seg fra nesens fremre kant og mot halepartiet. Ribbe<p>artiene avtar i dybde i retning bakover og har sin maksimale dybde der hvor rullene er plassert. Brakettene 138 er innfestet i ribbepartiene 137 ved hjelp av bolter, nagler, sveising eller på annen måte. Rullene 128 er opplagret på aksiale tapper 139. Rullene 128 kan være av gummi, plast eller andre egnede materialer. Bruk av ribbepartiene 137 for opptak av en del av rullene 128 er ønskelig for derved å redusere den totale bredden for strøm-linjelegemet.

De fjæranordninger 130 (bare én er vist i fig. 4) som benyt-

tes, har samme konstruktive utforming som fjæranordningene 3 0

i fig. 2 og 3. Hver fjæranordning 130 virker på en rull 129

som således trykkes mot oppdriftsmodulen 13, under påvirkning av trykkfjærene 135. Ved at rullene 129 trykkes mot oppdriftsmodulen vil man få god tilpasning av strømlinjelegemet på oppdrif tsmodulen samtidig som man får god dreiemulighet for strøm-linjelegemet om oppdriftsmodulen. Stemplet 131 holdes også her på plass i sitt hus 132 ved hjelp av en endeflens 133 og en senterflens 134.

I fig. 6 - 8 er det vist nok en utførelse ifølge oppfinnelsen, med andre midler for utøvelse av lagerkraft på nedstrømsiden. Strømlinjelegemet 220 har et neseparti 221 og et haleparti 222. Nesepartiet 221 har en sentral åpning for opptak av oppdriftsmodulen 13. Fleksible fjærelementer 230 er utformet iett med nesepartiet 221 og gir nødvendig fjærspenning for pressing av lagerskoene 22 9 mot oppdriftsmodulens nedstrømside. I uspent tilstand vil krumningsradien til hvert fjærelement 23 0 være litt mindre enn krumningsradien til oppdriftsmodulen 13. Når skallhalvdelene tilpasses rundt oppdriftsmodulen vil fjærelementene 230 gi etter for opptak av den større modul og derved tilveiebringes det en fjærkraft som virker på lagerskoene 229.

Fjærelementene 230 er fordelaktig fremstilt av plastmateriale med elastiske egenskaper. Fordelaktig kan strømlinjelegemets skall og fjærelementene 30 være fremstilt av syntaktisk skum som er lagt inn mellom lag av fiberglass.

I topp og bunn av strømlinjelegemene er det anordnet skuldre

227 som danner lagerflater for opptak av aksialbelastninger fra hosliggende strømlinjelegemer. Skulderne er oppdelt slik at fjærelementene 230 og nesepartiet 221 får nødvendig fleksibilitet.

Når man skal fremstille strømlinjelegemer av den type som er vist i fig. 6-8, for montering på et bore- stigerør som har oppdriftsmoduler med ulike omkretser, kan det være fordelaktig å fremstille strømlinjelegemene slik at de er beregnet for tilpassing rundt de oppdriftsmoduler som har den største omkrets. Moduler med en mindre omkrets kan tilpasses strømlinjelegemene ved innføring av ett eller flere elastiske mellomlegg mellom lagerskoene og fjærelementene 230.

Fig. 9 viser hvordan et mellomlegg 218 kan legges inn mellom lagerskoen 229 og fjærelementet 230. Mellomleggets 218 tykkelse tilpasses slik at man er sikker på at lagerskoen 229 vil ligge an mot oppdriftsmodulen 213 med en kraft tilstrekkelig til å sikre at strømlinjelegemets lengdeakse vil holde segi hovedsaken parallell med modulens 13 lengdeakse når strømlinjelegem-et dreier seg om stigerøret. Bolter 219 av rustfritt stål be-byttes for å holde lagerskoen 229 og mellomlegget fast på fjærelementet 230. Mellomlegget er fordelaktig fremstilt av et mykt (lav durometerhårdhet) elastisk materiale, så som et syntetisk eller naturlig materiale, eksempelvis syntetisk eller naturlig gummi, polyuretan, eller et annet egnet elastomert materiale, slik at lagerskoen 22 9 får ønsket forbindelse med strømlinjelegemet. Det elastiske materiale bør være slik at det kan trykkes sammen av lagerskoen 229 og gå tilbake til utgangsformen når trykkbelastningen oppheves.

I fig. 9 er det vist et mellomlegg 218 brukt i forbindelse med en lagersko 229. Lignende mellomlegg kan naturligvis benyttes i forbindelse med lagerskoene 228 og i forbindelse med lagerskoene 228 og 229 i fig. 2 og 3.

Fig. 10 viser nok en mulighet for pressing av en lagersko mot en oppdriftsmodul 13. Lagerskoen 339 er av samme type som lagerskoene 228 og 229 i fig. 6-8. Lagerskoen 339 er på

egnet måte festet til en stiv lagerdel 340 som er utformet med flenser 334 øverst og nederst. Lagerdelen 34 0 holdes ved hjelp av disse flenser på plass på strømlinjelegemet 330

ved hjelp av en holder 332. Holderen 332 hindrer en bevegelse

av lagerdelen 34 0 i forhold til strømlinjelegemet 330 under strømlinjelegemets dreiebevegelse på oppdriftsmodulen. Lagerskoen 339 og lagerdelen 340 presses mot modulen 13 ved hjelp av en buefjær 333.

Et avlangt element forsynt med et strømlinjelegeme ifølge oppfinnelsen kan beveges gjennom en strømningsmedium, eller strømningsmediet kan bevege seg forbi det avlange element, men man kan naturligvis også ha begge tilstander samtidig. Vanligvis vil strømningsmediet være vann, ferskvann eller sjøvann, men strømningsmediet kan også være luft eller andre gasser.

Strømlinjelegemene ifølge oppfinnelsen er beregnet for rør eller andre i hovedsaken stive konstruksjoner idet formål å redusere den kraft som strømninger utøver mot konstruksjonen, og bruken av strømlinjelegemene er således ikke begrenset til marine bore- stigerør. Strømlinjelegemene kan også benyttes på rørledninger, på produksjons-stigerør eller på vertikale rør eller ledninger som benyttes i forbindelse med undersjøisk gruvedrift.

Av det foregående vil det gå frem at oppfinnelsen tilveiebringer betydelige fordeler sammenlignet med de tidligere kjente strømlinjelegemer. En hovedfordel er lett håndtering og montering av strømlinjelegemene på stigerørseksjoner som har oppdriftsmoduler. Videre oppnår man en stabil montering selv på ujevne flater, slik man vanligvis finner dem på stige-rør-oppdriftsmoduler, og man oppnår også liten motstand mot svingning om oppdriftsmoduléne ved endringer av strømnings-retningen.

Claims

1. Strømlinjelegeme beregnet for dreibar montering om lengdeaksen til et i hovedsaken stivt, avlangt element for redusering av strømningsinduserte krefter på det nevnte avlange element når det er neddykket i et strømningsmedium, karakterisert ved at det innbefatter en symmetrisk konstruksjon med et neseparti for opptak av det avlange element og et haleparti som rager ut ifra nesepartiet, hvilket neseparti har en åpning langs sin lengdeakse for opptak av det avlange element, lageranordninger båret av konstruksjonen for. tilveiebringelse av lagerkontakt med det avlange element, og midler forbundet med lageranordningene for opptak av lageranordningenes bevegelser i forhold til konstruksjonen, for således å holde lengdeaksen til strømlinjelegemets neseparti i hovedsaken parallell med lengdeaksen til det avlange element når strømlinjelegemet roterer om det avlange element.

2. Strømlinjelegeme ifølge krav 1, karakterisert ved at den symmetriske kontruksjon innbefatter syntaktisk skum tilformet mellom lag av fiberglass.

3. Strømlinjelegeme ifølge krav 1, karakterisert ved at lageranordningen innbefatter lagersko.

4. Strømlinjelegeme ifølge krav 1 eller 3, karakterisert ved at lageranordningen samvirker med det avlange element på dettes nedstrømside.

5. Strømlinjelegeme ifølge krav 1, karakterisert ved at de nevnte midler som er forbundne med lageranordningene for opptak av lageranordningenes bevegelser, innbefatter et elastisk materiale som er plassert mellom lageranordningen og konstruksjonen, hvilket elastiske materiale komprimeres ved en bevegelse av lageranordningen i forhold til konstruksjonen på en retning på tvers av det avlange elements lengdeakse, og går tilbake til sin opprinnelige form i fravær av kompresjonen på det elastiske materiale.

6. Strømlinjelegeme ifølge krav 1 eller 5, karakterisert ved at de nevnte midler som er forbundne med lagerne innbefatter ett polyuretanmellomlegg plassert mellom lageranordningen og konstruksjonen.

7. Strømlinjelegeme ifølge krav 1, karakterisert ved at lageranordningen innbefatter en lagersko som samvirker med det avlange element på den side av dette som vender mot strømlinjelegemets haleparti, og ved at de nevnte midler som er forbundne med lageranordningene innbefatter et middel for pressing av lagerskoen mot det avlange element.

8. Strømlinjelegeme ifølge krav 7, karakterisert ved at det nevnte middel for presspåvirkning av lagerskoen er en fjæranordning.

9. Strømlinjelegeme ifølge krav 7, karakterisert ved at det nevnte middel for presspåvirkning av lagerskoen er et elastisk materiale.

10. Strømlinjelegeme ifølge krav 1, karakterisert ved at lageranordningen innbefatter en rulle som gir bæresamvirke med det avlange element når konstruksjonen dreier seg om det avlange element, og at midlene som er forbundne med lageranordning innbefatter en fjæranordning for pressing av rullen mot det avlange element.

11. Strømlinjelegeme ifølge krav 10, karakterisert ved at rullen samvirker med det avlange element på dettes nedstrømside.

12. Strømlinjelegeme ifølge krav 11, karakterisert ved flere ruller tilknyttet konstruksjonen og beregnet for samvirke med det avlange element på dettes oppstrømside.

13. Strømlinjelegeme ifølge krav 12, karakterisert ved at konstruksjonen har horisontale ribber avstandsplassert langs hver side av det nevnte neseparti og forløpende bakover ifra strømlinjelegemets front, eller i det minste en av de nevnte ruller som samvirker med det avlange elements oppstrømside, er delvis opptatt i en av disse ribber.

14. Strømlinjelegeme for dreibar montering om lengdeaksen til et avlangt element, for redusering av strømningsinduserte krefter på det avlange element når det er neddykket i et strøm-ningsmedium, karakterisert ved at det innbefatter en symmetrisk konstruksjon med et neseparti for opptak av det avlange element, og et haleparti som rager ut ifra nesepartiet, hvilket neseparti har en åpning langs sin lengdeakse for opptak av det avlange element, lageranordninger forbundet med konstruksjonen for tilveiebringelse av lagersamvirke mellom det avlange element og konstruksjonen, og midler tilknyttet konstruksjonen for pressing av lageranordningene mot det avlange element for å holde lengdeaksen til strømlinje-legemets neseparti i hovedsaken parallell med lengdeaksen til det avlange element.

15. Strømlinjelegeme ifølge krav 14, karakterisert ved at lageranordningen innbefatter minst én lagersko og at midlene for pressing av lageranordningen mot det avlange element innbefatter i det minste én fjæranordning.

16. Strømlinjelegeme ifølge krav 14, karakterisert ved at lageranordningen innbefatter en rulle og at midlene for pressing av lageranordningen mot det avlange element innbefatter en fjæranordning tilknyttet rullen.

17. Strømlinjelegeme ifølge krav 14, karakterisert ved at lageranordningen samvirker med det avlange element på samme side av dette som strømlinjelegemets haleparti befinner seg.

18. Strømlinjelegeme ifølge krav 17, karakterisert ved en lageranordning tilknyttet konstruksjonen for tilveiebringelse av lagersamvirke mellom konstruksjonen og det avlange element på det avlange elements oppstrømside.

19. Strømlinjelegeme ifølge krav 14, karakterisert ved at midlene for pressing av lageranordningen mot det avlange element er utformet iett med nesepartiet og er plassert på samme side av det avlange element som strøm-linjelegemets haleparti er.

20. Strømlinjelegeme ifølge krav 14, karakterisert ved at det videre innbefatter en lageranordning tilknyttet nesepartiets ender, for tilveiebringelse av en aksiallagerflate for strømlinjelegemet.

21. Stigerørseksjon med et i hovedsaken sirkulært tverrsnitt og beregnet for innkobling som en del av en stigerørstreng beregnet til å strekke seg mellom et undersjøisk brønnhode og en konstruksjon derover, karakterisert ved at den innbefatter et strømlinjelegeme med et strømlinjet legeme sett i tverrsnitt, for reduksjon av spenninger på stige-rørseks jonen tilveiebragt av vannstrømninger, idet legemets bredeste parti er dreibart montert om stigerørseksjonen og legemet har lageranordninger tilknyttet for tilveiebringelse av lagersamvirke mellom stigerørseksjonen og legemet, samt har midler tilknyttet lageranordningene for opptak av lageranordningenes bevegelser i forhold til legemets.

22. Stigerørseksjon ifølge krav 21, karakterisert ved holderanordninger på stigerørseksjonen for hindring av vesentlig bevegelse av strømlinjelegemet langs stigerørseksjonens lengdeakse.

23. Stigerørseksjon ifølge krav 22, karakterisert ved at holdeanordningene på stigerørseksjonen innbefatter holdere plassert over og under stigerør-strømlinje-legemet.

24. Stigerørseksjon ifølge krav 21, karakterisert ved at strømlinjelegemet videre innbefatter lageranordninger tilknyttet endene til strømlinjelegemets bredeste parti, for tilveiebringelse av en aksiallagerflate for strømlinjelegemet.

25. Stigerørseksjon ifølge krav 24, karakterisert ved at holderanordningene samvirker med lageranordningene forbundet med endene til legemets bredeste parti, for derved å holde legemets lengdeakse i hovedsaken parallell med lengdeaksen til stigerørseksjonen.

26. Stigerørseksjon ifølge krav 21, karakterisert ved at flere stigerø r-strømlinjelegemer er montert i aksial flukt.

27. Stigerørseksjon ifølge krav 26, karakterisert ved at hvert strømlinjelegeme videre innbefatter lageranordninger festet ved hver ende av legemet, for tilveiebringelse av en motstand mot aksialkrefter på legemet.

28. Stigerørseksjon ifølge krav 26 eller 27, karakterisert ved holderanordninger på stigerørsek-sjonen ved dens øvre og nedre ender, for derved å hindre en vesentlig vertikalbevegelse av strømlinjelegemene langs stige-rørseks jonen .

29. Stigerørseksjon ifølge krav 28, karakterisert ved at holderanordningene samvirker med øvre og nedre strømlinjelegemer montert på stigerørseksjonen, for holding av strømlinjelegemenes lengdeakser parallelle med lengdeaksen til stigerørseksjonen.

30. Strømlinjelegeme for et marint bore- stigerør med flere rørledninger og en flyteanordning for bruk rundt ledningene, hvilken flyteanordning innbefatter halvsirkulære flytemoduler fremstilt av et oppdriftsmateriale og utformet med en konveks ujevn ytterflate, og klemanordninger for holding av flytemodulene om ledningene, karakterisert ved at det innbefatter et legeme av i hovedsaken stivt materiale som danner en strømlinjeformet, symmetrisk konstruksjon med et neseparti og et haleparti, hvilket neseparti har en åpning langs sin akse for opptak av fly temodul ener,: f jæranordninger utformet av et fleksibelt materiale forbundet med legemets neseparti og plassert på flytemodulenes nedstrømside, idet innerflaten til fjæranordningen er konkav for derved i hovedsaken å stemme overens med den konvekse ytterflaten til flytemodulene, og lagre forbundet med fjæranordningenes innerflate, idet fjæranordningene presser lagerne mot flytemodulene.