NO862894L - Boeyelig forbindelse mellom to legemer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår forbindelsen mellom to legemer som hver har en rekke forbindelseskanaler og der forbindelsen skal dannes av en bøyelig del med et tilsvarende antall forbindelseskanaler. Særlig går oppfinnelsen ut på å variere lengden av den bøyelige del som er satt ut mellom legemene, samtidig med at forbindelsen gjennom forbindelseskanalene opprettholdes.

De legemer som foreliggende oppfinnelse særlig, men ikke utelukkende, gjelder, er deler i et olje-eller gassanlegg til havs, slik som f.eks. et overflatefartøy og en under-vannsreguleringsanordning som tilføres kraft og styresignaler ved hjelp av en bøyelig strenglignende del. Forbindelseskanalene ved et anlegg av denne art innbefatter elektriske kabler for tilførsel av elektrisitet eller for overføring av styresignaler, eventuelt optiske kabler for overføring av styresignalene og hydrauliske og/eller pneumatiske slanger for overføring av driv-eller styre-fluider under trykk.

Uttrykket forbindelseskanal benyttes her for oversiktens skyld som betegnelse for en hvilken som helst slik kanal uansett dens egenskaper eller funksjon.

Der man har innbyrdes bevegelse mellom de to legemer, er det nødvendig at legden på den utsatte forbindelsesstreng vari-erer med eller overskrider avstanden mellom dem og det er ofte ønskelig på et eller annet punkt under driften å ta opp en overskytende lengde av den utsatte forbindelsesstreng, men denne overskytende lengde er vanligvis liten i sammen-ligning med den normale avstand mellom legemene.

Et eksempel på et forbindelsessystem mellom to legemer er vist på tegningens figur 1. Legemene er en undervanns reguleringsanordning 10 og et overflatefartøy 11 som er anbragt over denne og er utsatt for frem-og tilbakegående bevegelser som skyldes bølgebevegelsen, særlig hivning i

den retning som er angitt med pilen 12.

En reguleringsstreng 13 henger ned fra utsetningsanordningen 14 på fartøyet og strekker seg til reguleringsanordningen slik at kommunikasjonskanalene får forbindelse med denne og fartøyet.

For å gjøre det mulig å bibeholde forbindelsen ved høye hiveamplituder, er strengen 13 fritt satt ut, d.v.s. med utsatt lengde som er større enn avstanden målt langs en rett linje 15 mellom utsetningsanordningen og anordningen på bunnen, d.v.s. at strengen henger fra en "høy amplitude" understøttelse 16 og fartøybevegelsen opptas ved stramning og slakning av den utsatte strengdel når fartøyet beveger seg. Den overskytende lengde av den utsatte streng, vil ligge innenfor et omriss som er vanskelig å definere og som er angitt med stiplede linjer 17 og som, på grunn av sin utstrekning i tverretningen, kan hindre nedsenkening av anordninger eller annet utstyr fra fartøyet til reguleringsanordningen ved hivebevegelser som har liten amplitude ved såkalte "work-over" operasjoner.

For å muliggjøre "work-over" operasjoner, innbefatter utsetningsanordningen 14 også en understøttelsesanordning 18 for lave amplituder som understøtter strengen med et punkt 19 et sted på dens lengde mellom understøttelsen for høy amplitude og anordningen. Lavamplitudeunderstøttelsen innbefatter en anordning med konstant stramning som hever og senker understøttelsespumpen ved utligning av fartøyets bevegelse og bibeholder en stort sett konstant stramning av strengdelen som er satt ut som vist med den stiplede linje 13' med liten overskytende lengde og som holdes på denne stramning, slik at man fastlegger et meget mindre tverrsnitt for det område der den utsatte stramme streng vil befinne seg, som antydet med strekpunkterte linjer 20, hvorved det blir mulig å senke ned liner fra fartøyet til undervannsanordningen uten at disse kommer innenfor omrisset der den utsatte stramme streng kan befinne seg og dermed uten at de kan hekte seg fast i denne.

For å veksle mellom drift for høy amplitude og drift for

lav amplitude, er det nødvendig å trekke tilbake eller sette ut den overskytende lengde av strengdelen mellom under-støttelsespunktet 19 og høyamplitudeunderstøttelsen 16

uten å bryte de forbindelseskanaler man har gjennom strengen.

Den ytterligere komplikasjon man står overfor ved denne

og mange andre anlegg der en strenglignende del er satt ut mellom to legemer, er at den fritt utsatte lengde kan være av en størrelsesorden på 200 meter og høyamplitude-understøttelsen må da ta opp det strekk i strengen som skyldes bevegelser mellom legemene og i dette tilfelle også vekten av selve strengen. Videre kan det være nød-vendig for at strengdelen skal tåle strekkpåkjenningene og andre krefter som virker på denne, være nødvendig med kon-struksjonsmessig forsterkning og også med begrensninger når det gjelder den minste krumningsradius den kan utsettes for.

En hensiktsmessig håndterings/lagringsanordning for utsetning av langstrakte deler med tilsvarende fysiske begrensninger er dreibar vinsjtrommel, men her har man vanskelig-heter når det gjelder å få til rotasjon av denne og derfor av strengdelen med bibehold av forbindelsen mellom streng-delens forbindelseskanaler og det forholdsvis stillestående legeme.

Når forbindelseskanalen omfatter en enkel elektrisk leder, kan en anordning med sleperinger anvendes, men slike løs-ninger blir upraktiske når det dreier seg om overføring av store kraftmengder eller svake styresignaler som kan for-ringes av støy.

Når en kommunikasjonskanal omfatter en enkel trykkfluidum- slange, kan på samme måte en aksial roterbar kobling anvendes, men dette blir også upraktisk og i det minste meget kostbart å konstruere der man skal ha mer enn en roterende kobling og der de fluider som føres har høyt trykk.

Man skal her være klar over at i de anlegg som er beskrevet som eksempel, er opprettholdelse av forbindelsen mellom to legemer et formål med foreliggende oppfinnelse som altså er et forbindelsessystem og en fremgangsmåte til sammen-kobling av forbindelseskanaler mellom to legemer og løsnin-gen er enkel og rimelig og opphever i det minste noen av ulempene ved kjente forbindelsessystemer med bøyelige strenger.

I henhold til ett trekk ved foreliggende oppfinnelse omfatter et forbindelsessystem mellom to legemer en fleksibel strengdel med en rekke forbindelseskanaler som ved en ende er tilsluttet forbindelseskanaler på det ene legemet og som strekker seg til det annet legeme, utsetningsmidler som bæres av det annet legeme med understøttelsesanordninger for den annen ende av strengdelen, koblingsmidler for strengens forbindelseskanaler, en forbistreng med et tilsvarende antall forbindelseskanaler og større fleksibilitet enn strengdelen, koblet til en ende av denne til forbindelseskanalene for det annet legeme og ved den annen ende til strengdelen ved hjelp av koblingsmidlene, en dreibart trommel som danner understøttelsesanordning og hvorpå en på forhånd innstilt lengde av strengdelen og forbikoblingsstrengen innbefattende koblingsanordningen er viklet opp, idet overskytende forbikoblingsstreng mellom forbindelsen på legemet og den bærende trommel samles opp i et lagerområde, og drivanordninger som er innrettet til å dreie understøttelsestrommelen og forandre lengden av strengdelen på trommelen og med en tilsvarende lengde av forbikoblingsstreng samlet i lager-området .

I henhold til et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse, går en fremgangsmåte til kobling av forbindelseskanalene for to legemer til hverandre ved hjelp av en strengdel med stor fleksibilitet og inneholdende et tilsvarende antall forbindelseskanaler ut på å koble en ende av strengdelen til forbindelseskanalene i det ene av legemene, under-støttelse av den annen ende av strengdelen ved utsetningsanordninger båret av det annet legeme og avslutning av den nevnte annen ende av strengen ved koblingsmidler der disse kobles til forbindelseskanalene i det annet legeme ved hjelp av en forbikoblingsstreng med større fleksibilitet enn selve strengdelen, føring av en lengde av den tilkoblede streng og forbikoblingsstrengen innbefattende koblingsmidlene rundt en dreibar understøttelsestrommel, samling av overskytende forbikoblingsstreng mellom understøttelsestrommelen og forbindelsen til det nevnte andre legeme i et lagringsområde og regulering av lengden av den utsatte strengdel mellom legemene ved å vikle strengdelen på og av under-støttelsestrommelen og avlegning i eller uttrekning fra lagringsområdet enn tilsvarende lengde av den mer fleksible forbikoblingsstreng som vikles fra eller på understøttelses-trommelen .

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Figur 1 viser et fralandsanlegg for oljeproduksjon, sett fra siden, der man finner den strengformede forbindelse mellom undervannskonstruksjonen og et fartøy som flyter over denne, der den utsatte strengdel er som beskrevet ovenfor,

figur 2 viser skjematisk en form for et forbindelsessystem i henhold til oppfinnelsen og

figur 3 viser skjematisk en annen form for forbindelsessystem i henhold til oppfinnelsen.

På figur 2 innbefatter et forbindelsessystem mellom to legemer 21 og 22 en fleksibel strengdel 23 som inneholder en rekke forbindelseskanaler og som ved ende 24 er tilsluttet forbindelseskanaler (ikke vist) i det ene legeme 21 og strekker seg til det annet legeme 22.

Strengdelen er dannet av en bunt adskilte forbindelseskanal-komponenter så som elektriske ledninger og fluidumslanger hver omgitt av en enkel armering som kan innbefatte metallforsterkninger for å beskytte strengdelen fra slagskader og strekkrefter.

Det annet legeme 22 har utsetningsanordning 25 som innbefatter en understøttelse for den annen ende 26 av strengdelen 23

i form av en understøttelsestrommel 27 og koblingsanordning 28 som danner avslutning av de enkelte forbindelseskanaler i strengdelen.

Utsetningsanordningen 25 innbefatter også forbikoblingsstreng 29 omfattende et tilsvarende antall forbindelseskanaler og med større fleksibilitet enn strengdelen 23 og kanalene i forbikoblingsstrengen er ved en ende 30 forbundet til de tilsvarende kanaler i konstruksjonen 22 og ved den annen ende 31 er forbindelseskanalene avsluttet ved koblingsanordningen 28 som kobler kanalene til de tilsvarende kanaler i strengdelen.

Understøttelsestrommelen 27 er dreibart lagret på en aksel

32 og en drivmotor 33 sørger for drivkraft. Akselen har også en brems 34 som kan holde understøttelsestrommelen fast i en hvilken som helst rotasjonsstilling.

En lengde av strengdelen 23 og forbikoblingsstrengen 29 sammen med koblingsanordningen 28, er viklet opp på under-støttelsestrommelen med en rekke vinninger. Minst en del 29' av forbikoblingsstrengen er viklet på understøttelses-trommelen ved rotasjonsretning som er det motsatte av rotasjonsretningen for strengdelen, d.v.s. at når trommelen betraktes fra en ende og hvis strengdelen er viklet i urviseretningen og slutter ved koblingsanordningen, vil den nevnte del av forbikoblingsstrengen når den betraktes fra samme ende, være viklet mot urviseretningen. Lengden av forbikoblingsstrengen er slik at den overskytende lengde av forbikoblingsstrengen mellom trommelen og avslutnings-punktet 30 blir samlet i et lagringsområde 35. Lagringsområdet kan med fordel omfatte et ledig område på legemet 22 der den fleksible forbikoblingsstreng kan samles opp. Understøttelsestrommelen har en konstant krumningsradius over hele trommelens lengde og krumningsradien er lik eller større enn den minste krumningsradius som kan tillates for strengdelen uten at den beskadiges.

Forb ikoblingsstrengen 29 som bare befinner seg i utsetningsanordningen og aldri blir satt ut i hardere og vanskeligere forhold, kan gjøres betydelig mer fleksibel enn strengdelen 23 ved at man utelater beskyttende detaljer så som metallforsterkninger<q>g til og med en enkel omgivende armering og de enkelte kanalkomponenter i forbikoblingsstrengen behøver bare være løst sammenbuntet, slik at fleksibiliteten for forbikoblingsstrengen stort sett vil være som for den stiveste forbindelseskanalkomponent.

Systemet slik det hittil er beskrevet, vil ha en strenglignende forbindelse mellom forbindelseskanalene for de to legemer 21 og 22. Lengden av strengdel 23 som er satt ut mellom de to legemer, d.v.s. mellom legemet 21 og utsetningsanordningen 25 kan reduseres ved å drive under-støttelsestrommelen i en slik retning at den vikler opp noe av strengdelen på trommelen og på grunn av forskjellen i vikleretning for forbikoblingsstrengen vil en tilsvarende lengde av denne streng 29 som har avlagt i lagringsområdet 29, bli trukket fra dette og over på trommelen.

Omvendt, kan den utsatte lengde av strengdel økes ved å drive understøttelsestrommelen i motsatt rotasjonsretning, idet strengdelen da vil vikles av trommelen og bli satt ut mellom utsetningsanordningen og legemet 21, mens trommelrotasjonen fører til at en tilsvarende lengde av forbikoblingsstrengen vikles av understøttelsestrommelen og avlegges i lagringsområdet 35.

Under noen forhold når det gjelder den utsatte streng, f.eks. ved det opplegg som er antydet på figur 1, vil man se at for størstedelen av drifttiden er lengden av den utsatte streng på et minimum og den behøver bare økes for å ta hensyn til uvanlige forhold. Under disse be-tingelser betyr utformningen av bæretrommelen og vikle-retningene som er omhandlet at ikke bare er den ikke utsatte lengde av strengen lagret hensiktsmessig på bæretrommelen, men dette gjelder også størstedelen av forbikoblingsstrengen i stedet for å ligge i lagringsområdet. Bare i de tilfeller der det er nødvendig å sette ut en større streng-lengde, blir den tilsvarende lengde av forbikoblingsstreng avlagt i lagringsområdet.

Når arbeidsbetingelsene er slik at lengden av streng som

er satt ut normalt ligger på et maksimum bortsett fra i de tilfeller der noe av den utsatte lengde vikles opp på understøttelsestrommelen for å avlaste strengen, kan det være fordelaktig å vikle forbikoblingsstrengen på under-støttelsestrommelen i samme rotasjonsretning som strengen som vist på figur 3.

I denne utførelse ser man at når lengden av utsatt streng kortes inn ved oppvikling av endel av strengen på under-støttelsestrommelen, blir en tilsvarende lengde forbikoblingsstreng viklet av trommelen og avlagt i lagringsområdet. Omvendt, når den utsatte lengde av streng økes, blir en tilsvarende lengde av forbikoblingsstreng trukket fra lagringsområdet og over på understøttelsestrommelen. Slev om man finner at det ene eller det annet av de ovenfor omhandlede forhold når det gjelder vikleretningen kan betraktes som fordelaktig for visse arbeidsforhold, vil man forstå at om det ønskes kan det ene eller det annet forhold anvendes for hvilke som helst arbeidsbetingelser.

Den foregående beskrivelse innbefatter hovedtrekkene ved oppfinnelsen, som er nødvendige for forståelse av dens virkemåte og de underliggende prinsipper med å unngå roterende koblinger etc. ved bruk av en meget enkel,

meget fleksibel og lett stuvbar forbikoblingsstreng.

Andre betraktninger kan imidlertid angå bestemt konstruk-sjonstrekk i systemet når de påvirkes av arbeidsbetingelsene. For eksempel med det mønster for vikleretningen som er vist på figur 3 og når strekkpåkjenninger som virker på den utsatte streng er forholdsvis lave, kan den på forhånd innstilte lengde av strengdelen/forbikoblingsstrengen vikles på trommelen ved bare friksjonskontakt mot denne på samme måte som en kapstan. Under disse forhold må den på forhånd bestemte lengde velges slik at strekket opptas ved friksjonskontakt mellom den viklede lengde og trommelen. Når det gjelder den motsatt viklede streng og forbikoblingsstreng som vist på figur 2, vil hvis den viklede lengde blir mindre enn minimum, hele streng/forbikoblingsstreng kombinasjonen glippe på trommelen mens anordningen på figur 3 er slik at forbikoblingsstrengen trekkes over på trommelen og strekkpåkjenningen blir overført til avslutningen 30.

Koblingsanordningene 28 er fortrinnsvis festet til trommelen 27 slik at eventuelt strekk i strengdelen 23 som ikke absor-beres av friksjonskontakten mellom strengdelen og trommelen, virker på den faststående koblingsanordning og ikke blir overført til forbikoblingsstrengen. Dette ikke bare løser problemet med å opprettholde minimumlengdene av streng og forbikoblingsstreng for å unngå at disse glipper på trom melen, men gjør det også mulig å bygge opp forbikoblingsstrengen med den ønskede fleksibilitet for lagring i stedet for under hensyntagen til at den skal tåle strekk-belastningen.

Koblingsanordningen kan festes til trommelen med utløsbare anordninger for eksempel brytbare forbindelser eller en lås som reagerer på trommelens stilling og som påvirkes av et strekk ved enden av strengdelen, større enn et på forhånd bestemt sikkert arbeidsnivå og dessuten virker på koblingsanordningen slik at denne frigjøres fra trommelen og/eller frakobler strengdelen fra forbikoblingsstrengen slik at strengdelen kan trekkes av den kraft som skaper strekket, klar av trommelen ut utsetningsanordningen.

Forbindelsessystemet i henhold til oppfinnelsen som er beskrevet ovenfor under henvisning til figurene 2 og 3,

kan anvendes sammen med hvilke som helst legemer, særlig der en utfører begrensede bevegelser i forhold til den annen så som for eksempel land, luft og vannfartøyer som manøvrerer i forhold til en styrestasjon eller et kjøretøy.

Alt etter det strekk som kommer til virkning på strengdelen, fasthetsegenskapene i strengen og reaksjonen fra drivanordningen for understøttelsestrommelen, kan systemet innbefatte midler til måling av det virkelige strekk i den utsatte strengdel og ha anordninger for opprettholdelse av strekket i denne konstant ved kontinuerlig variasjon av lengden av den utsatte strengdel.

Systemet i henhold til oppfinnelsen er særlig nyttig ved den installasjon som er beskrevet tidligere under henvisning til figur 1, der det ene legeme 21 (på figur 2) omfatter undervannskonstruksjonen 10 og det annet legeme 22 omfatter et flytende fartøy. Understøttelsen 16 for store amplituder fåes med kapstantrommelen 27 fra hvilken den fritt utsatte strengdel henger med forbindelse til

fartøyet gjennom en mer fleksibel forbikoblingsstreng.

Ved endring fra fri utsetning til konstant strekk i instal-lasjonen, drives trommelen for å vikle inn og lagre overskytende utsatt lengde av strengdelen med tilsvarende endring i lengden av forbikoblingsstrengen på understøttel-sestrommelen inntil festepunktet 19 er i en stilling der det kan festes til anordningen 18 for konstant strekk.

Omvendt, ved endring fra lavamplitudedrift til høyamplitude-drift, frigjøres punktet 19 fra anordningen for konstant strekk og understøttelsestrommelen drives for å øke den utsatte lengde.

Som man vil se av den foregående beskrivelse, utgjør under-støttelsestrommelen en hensiktsmessig lagringsanordning for den forholdsvis lite fleksible forsterkede strengdel, mens den forholdsvis mer fleksible forbikoblingsstreng, når den føres fra trommelen, kan samle seg på fartøyets dekk eller på en enkel måte bli stuet manuelt, særlig når drifts-måtene for trommelen som er knyttet til den måte strengen er satt ut på ikke venstes å forandre seg særlig ofte.

Claims (10)

1. Forbindelsessystem mellom to legemer innbefattende en strengdel med begrenset fleksibilitet og med en rekke forbindelseskanaler som ved ende er forbundet med forbindelseskanalene i det ene legeme og strekker seg til det annet legeme og utsetningsanordninger båret av det annet legeme, innbefattende understøttelsesanordninger for den annen ende av strengdelen anbragt ved et fast sted på legemet og koblingsanordninger for forbindelseskanalene, karakterisert ved en forbikoblingsstreng med et tilsvarende antall forbindelseskanaler og større fleksibilitet enn strengdelen, ved en ende koblet til forbindelseskanalene i det annet legeme og ved den annen ende til strengdelen ved hjelp av koblingsanordninger, en dreibar trommel som danner understøttelsesanordningen og hvorpå det vikles opp og understøttes en lengde av strengdelen ut over den utsatte lengde, koblingsanordningene og en lengde av forbikoblingsstrengen der overskytende forbikoblingsstreng mellom forbindelsen til legemet og under-støttelsestrommelen blir samlet i et lagringsområde, og omfattende drivanordninger som kan dreie understøttelses-trommelen og forandre lengden av den strengdel som er lagret på denne og forandre tilsvarende lengden av forbikoblingsstreng som er samlet i lagringsområdet.

2. Forbindelsessystem som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det minst en del av forbikoblingsstrengen er viklet på understøttelsestrommelen med en vikleretning motsatt vikleretningen for strengdelen slik at rotasjon av understøttelsestrommelen i en retning for å redusere lengden av den utsatte strengdel trekker en tilsvarende lengde av forbikoblingsstrengen fra lagringsområdet for å bli viklet på understøttelsestrommelen og ved at rotasjon av understøttelsestrommelen i den motsatte retning for å øke lengden av utsatt strengdel, fører til at den tilsvarende lengde av forbikoblingsstrengen vikles av understøtelsestrommelen og legges i lagringsområdet.

3. Forbindelsessystem som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at strengdelen omfatter en rekke adskilte forbindelseskanalelementer som inneholdes i en enkel omgivende armering.

4. Forbindelsessystem som angitt i krav 3, karakterisert ved at den omgivende armering innbefatter forsterkningselementer av metall.

5. Forbindelsessystem som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at understøttelsestrommelen har en konstant krumningsradius svarende til den minste krumningsradius som kan tillates for strengdelen som ligger på trommelen, der lengden av strengdelen og forbikoblingsstreng er viklet opp.

6. Forbindelsessystem som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at forbikoblingsstrengen omfatter en løst samlet bunt av enkeltvise forbindelseskanalelementer der flek-sibiliten i forbikoblingsstrengen stort sett tilsvarer fleksibiliteten i det stiveste forbindelseskanalelement.

7. Forbindelsessystem som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at koblingsanordninger mellom strengdelen og forbikoblingsstrengen er festet til trommelen.

8. Forbindelsessystem som angitt i krav 7, karakterisert ved at koblingsanordningen er innrettet til å bli påvirket av et strekk i enden av strengdelen større enn en på lorhånd bestemt sikker arbeidsverdi for å frigjøre seg fra trommelen og frakoble strengdelen fra forbikoblingsstrengen.

9. Fremgangsmåte til kobling av forbindelseskanaler i to legemer til hverandre gjennom en strengdel med begrenset fleksibilitet inneholdende de tilhørende forbindelseskanaler, der en ende av strengdelen kobles til forbindelseskanalene i det ene av legemene og den annen ende av strengdelen understøttes ved utsetningsanordningen som bæres av det annet legeme, med avslutning av den annen ende av strengdelen ved koblingsanordningene, karakterisert ved at koblingsanordningen kobles til forbindelseskanalene i det annet legeme ved hjelp av en forbikoblingsstreng med større fleksibilitet enn strengdelen, fø ring av en lengde av den koblede strengdel og forbikoblingsstrengen , innbefattende koblingsanordningen rundt en dreibar understøttelsestrommel, samlig av overskytende forbikoblingsstreng mellom understøttelsestrommelen og forbindelsen med det annet legeme i et lagringsområde og regulering av lengden av den utsatte strengdel mellom legemene ved vikling av strengdelen på og av understøttelses-trommelen og avsetning på eller føring fra lagringsområdet av en tilsvarende lengde av den mer fleksible forbikoblingsstreng som vikles fra eller på understøttelsestrommelen.

10. Fremgangmsåte til kobling av forbindelseskanaler som angitt i krav 9, karakterisert ved vikling av minst en del av forbikoblingsstrengen i en vikleretning motsatt vikleretningen for strengdelen slik at når lengden av strengdelen som er satt utø ker ved vikling av strengdelen fra understøttelsestrommelen, blir en tilsvarende lengde av forbikoblingsstrengen viklet fra understøttelsestrommelen og overført til lagringsområdet.