JP5362819B2 - 回転可能なターンテーブルを備えた分離可能なタレット係留システム - Google Patents
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Description
本発明は、船舶(vessel)のための分離可能なタレット係留システムに関する。このようなシステムは、係留ブイ部材と、この船舶のムーンプールに装着されたタレット構造体と、を具備し、前記係留ブイ部材は、係留索(mooring line)で海底に留められ、各々がライザを収容するように構成された複数の経路を有し、前記タレット構造体は、前記ブイ部材を収容するための容器(receptacle)と、この容器中で前記ブイ部材をロックするための少なくとも1つのロック装置と、を有し、前記タレット構造体は、前記ブイ部材の経路に設置されたライザに接続される複数の導管を収容しており、前記タレット構造体は、海水面よりも上に装着された少なくとも1つのベアリングアセンブリによって、この船舶の前記ムーンプールに回転可能に支持されている。
このタイプの分離可能な係留システムが、US2007155259に開示されている。このシステムは、円錐形の外部ケーシングが設けられたブイ部材を有し、タレット構造体の容器は、ブイ部材の円錐形の外部ケーシングに対応した円錐形状を有する。タレット構造体は、ライザに接続される導管を保持しているターンテーブルを有し、このターンテーブルは、ブイ部材がタレット構造体の容器に収容されてロックされた後のみ、導管をライザと整列させるように、タレット構造体に対して回転を果すようにして、ベアリングアセンブリに支持されている。この特許公報では、ターンテーブルは、主要なタレットの上側のローラボールベアリングアセンブリのみによって支持されていることが示されている。このベアリングアセンブリは、互いに直接接続された互いに移動可能な3つの可動部品を有する。実際には、この上側のタレットのベアリングアセンブリは、互いの上部に直接配置され、1つの共通の内側のベアリングのハウジング部材によって互いに接続された2つのローラボールベアリングからなる。従って、この周知の上側のベアリングアセンブリは、タレット係留風見(turret-moored weathervaning)システムの重要かつ必須部品となっている。タレットのベアリング及びマニホルドのベアリングを単一のベアリング構造体に一体化することの欠点は、少なくとも1つのローラボールが故障したならば、完全なベアリングアセンブリが交換されなければならないことであり、これは、タレットシステムが風見システムとして機能することができないことを意味している。この交換は、沖合の状況の下で実行されることができないので、船舶は、修理のために岸の位置に搬送される必要がある。
周知のシステムの他の欠点は、いくつかのマニホルド及びスイベルデッキを備えた非常に重いターンテーブルが、この非常に敏感なローリングベアリングアセンブリによって常に支持されていることである。この結果、径方向と軸方向との両方へのあらゆる大きな静的な及び動的な力、並びにターンテーブルのデッキ構造体及び環境から生じるモーメントは、この重要なローラボールベアリングシステムに直接伝達され、これは、産業上、摩損や疲労に非常に敏感であることが周知である。この一体化されたローラベアリングシステムの他の欠点は、製造上の制限により内径が約8メートルのみの最大寸法に制限されるので、ブイに接続された例えば20以上のライザを有する大きな分離可能なタレット−ブイシステムに適していないことである。
分離可能な係留システムを記載している他の特許公報は、US5651708である。このシステムには、2つの分離したベアリングシステムが設けられており、これらの一方が、マニホルドのパイプの端部を、接続されたブイのライザの端部と整列させるために、ターンテーブルを回転させるためにのみ使用される。この特許は、ベアリングシステムが設けられた分離可能なブイを示しており、これは、分離された後、ボーイ(boy)と共にとどまる。このブイは、タレットの使用なく、喫水線(waterline)の下で船舶のムーンプールに回転可能に接続されている。追加の上側のベアリングシステムが、デッキの水平面のところに開示されており、これは、マニホルドを備えたターンテーブルを支持しているので、ブイが船舶のムーンプールに直接接続された後、ターンテーブルが、接続されたブイのライザと整列されることができる。このターンテーブルは、ベアリングシステムによって支持されているので、製造中でさえも、炭化水素が、マニホルド及びブイを接続している可撓性のパイプを通って収容されたとき、ターンテーブルが常に回転されて、ブイと整列されることができる。ブイとターンテーブルとの間の可撓性のパイプのねじり角が限界を超えたとき、ターンテーブルは、ねじれをなくす(neutralize)新しい位置に、接続されたモータ駆動ピニオンによって回転される。従って、このシステムは、より多くのライザを収容するようにサイズが合せられた分離可能なタレット−ブイシステムに適しておらず、ライザ及びマニホルドを接続するために堅いパイプのみを使用したとき、使用されることができない。
従って、本発明の目的は、例えば、少なくとも20のライザと10の接続管とである、多くのライザを支持することができ、素早く分離可能で容易に接続可能な係留ブイシステムを提供することである。本発明のさらなる目的は、動作が信頼でき、ベアリングに良い力の分配を与え、かくして、メンテナンス活動によるダウン時間のリスクを減少させるタレット係留システムを提供することである。本発明の係留ブイシステムは、例えば、浮動製造ユニット(FPUかFPSO)である浮動船舶に対する厳しい環境状況の下でさえも、素早く接続及び分離しなければならない。本発明は、浮動製造ユニット(FPU)の船首に対して永久的に一体化される分離可能なタレット係留システムに適用されることができる。このシステムは、船舶が、アンカーレッグの周りに受動的に風見を示すこと、及び広くゆき渡っている天気に最も耐えない位置を受けることを可能にし、同時に、FPUと海底設備との間の流体、ガス、電力及び通信信号を同時に伝送する。このシステムのデザインは、例えば、氷山の警告が発せられたとき、FPUの船舶がアンカーシステムから分離されるように、分離/再接続能力を組み込んでいる。
本発明に従う船舶は、船体と、前記船体の上側部分から前記船体の底部に延びたシャフトと、タレットのベアリングによって前記シャフトに回転可能に支持されたタレットと、マニホルドのベアリングによって前記タレットに回転可能に支持された、少なくとも1つの導管を保持しているマニホルド支持構造体と、を具備し、前記タレットは、少なくとも1つのライザを保持している係留ブイを収容するためのキャビティと、前記ベアリング支持構造体が前記ベアリング部材によって前記タレットに対して回転可能である回転位置と、前記ベアリングの支持構造体が前記タレットに対して回転可能にロックされるロック位置との間で、前記タレットに対して前記マニホルド支持構造体を垂直移動させるための、前記マニホルドのベアリングの近くの少なくとも1つの垂直移動可能な駆動部材と、を有する。
本発明によれば、2つの分離したベアリングアセンブリが、好ましくは、船舶のデッキの水平面に、又は近くにある。第1のベアリングアセンブリは、例えば、(径方向のガイドホイールを有する、又は有さない)大きな直径の上側のボギーのベアリングシステムと、好ましくは、船体のムーンプールにタレットを回転可能に接続するための、下方の径方向の低摩擦パッドのベアリングシステムと、からなるタレットのベアリングシステムである。ボギーホイールのベアリングの使用は、大きな直径のタレットを与え、この結果、このタレットに接続される大きな直径の係留ブイを与える。
本発明に従う第2のベアリングアセンブリは、マニホルドを備えたターンテーブルとタレットとの間に配置され、タレットと、接続された係留ブイとに対して、ターンテーブルの独立した回転を与え、この結果、マニホルドと係留ブイとの両方の流体線(fluid line)が、ブイがタレットに接続された後、整列されることができる。この手順は、厳しい状況において、非常に時間のかかる動作であるブイの流体線の端部とタレットとをまず整列させることなく、ブイをタレットにできるだけ素早く接続する必要があるので、非常に重要である。この第2のベアリングシステム、すなわちターンテーブルのベアリングシステムは、タレットのベアリングシステムに直接接続されるのではなく、タレットのベアリングシステムから径方向、好ましくは軸方向の所定の間隔で配置されるので、特定の力及びモーメントが、各特定のベアリングによって受けられる。ターンテーブルのベアリングシステムは、好ましくは、ボギーホイールのベアリングシステムである。
ターンテーブルのベアリングシステムは、マニホルドのパイプの端部とブイとを整列中、一時的にのみ回転するようにしてターンテーブルを支持し、かつ、ライザ及び接続されたパイプによって井(well)からの炭化水素の製造中のような、全ての他の状況で回転しないようにして、タレット上に直接ターンテーブルを支持しているので、ターンテーブルのベアリングは、大きな力を受けず、摩損及び疲労に関連する欠点を減少させる。
本発明に従う分離したタレット及びターンテーブルのベアリングアセンブリを提供することは、各ベアリングアセンブリのデザインがその特定の機能に対して最適化されることができるので、いくつかの利点を有する。さらなる利点は、各ベアリングシステムが、独立して、検査されたり、メンテナンスされたり、修理されたりすることができ、他に対して適所で、機能性を保つので、これら2つのベアリングシステムに対するメンテナンス及び修理活動が容易になる。また、ボギーホイールのベアリングが使用されたとき、ホイールは、互いに独立して沖合の状況の下で交換されることができ、また、このようなベアリングシステムは、機能的にとどまり、これは、コストの低減をもたらし、システム全体の安全機能がより制御される。ターンテーブルのベアリングシステムは、マニホルドのパイプの端部がタレットに接続されたブイの端部と整列される必要があるときのみ使用され、実際には、一時的なベアリングシステムである。整列手順がいったん完了すると、このベアリングシステムは、もはや駆動される必要がなく、炭化水素の製造プロセス中のいかなる負荷もモーメントも伝達しない。
マニホルド支持構造体をその回転位置に置くために、これは、マニホルドのベアリングのベアリング部材がタレットと回転接触するように下げられた後、移動装置(displacement device)によって軸方向にわずかな距離にわたってタレットに(及びタレットのベアリングに)対して引き上げられることができる。そして、移動装置が、マニホルド支持構造体を下げるので、その重さが、回転するようにしてベアリング部材によってタレットに支持される。回転しない(non-rotational)位置では、マニホルド支持構造体は、タレットに置くことができ、また、ベアリング部材は、非負荷ベアリング位置に引き下がる。
代わって、マニホルド支持構造体は、このマニホルド支持構造体を引き上げる移動装置によって回転しない位置に置かれることができるので、ベアリング部材は、タレットから解放され、移動装置は、タレットに、回転しないようにしてマニホルド支持構造体を支持している。マニホルド支持構造体は、この支持構造体を下げることによってその回転位置へともたらされるので、回転するようにしてベアリング部材によってタレットに支持される。
マニホルド支持構造体を引き上げるための移動装置は、例えば、数mmのような、比較的小さなストロークを有する、タレットとマニホルド支持構造体との間に配置された少なくとも1つの水圧シリンダを有することができる。この場合、マニホルドのベアリングのベアリング部材は、ボギーホイールのベアリングによって形成され、移動装置は、ベアリングのボギーホイールと一体的であることができ、軸方向にタレットに対して支持構造体からホイールを下げることは、マニホルド構造体をタレットからその回転位置へと引き上げさせる。
一実施の形態では、前記タレットのベアリングは、前記マニホルドのベアリングから少なくとも0.5mの軸方向の間隔及び径方向の間隔で配置されており、タレットの中心線からの径方向の間隔は、前記マニホルドのベアリングに対してよりも、前記タレットのベアリングに対して大きい。タレットのベアリングよりもタレットの中心線の近くに、かつ、タレットのベアリングよりも上方又は下方の軸方向の間隔で、マニホルドのベアリングを置くことによって、マニホルドのベアリングに働き、かつ、マニホルド及びタレット上の接続された導管をブイのライザのカップリングと整列させる力が、タレットのベアリングに働く力から効果的に分離されることができる。タレットのベアリングの直径は、例えば、15ないし30m以上の範囲に及ぶことができ、一方、マニホルドのベアリングの直径は、少なくとも1mよりも小さいことができる。マニホルド支持構造体の回転は、少なくとも1つの電気モータ、水圧駆動部材又は他の適切なアクチュエータのような駆動部材によってもたらされることができる。
好ましい一実施の形態では、少なくとも前記タレットのベアリングは、ボギーホイールのベアリングを有する。タレットのボギーホイールのベアリングは、多くのライザを有する大きな直径のタレットを構成するために与えられる。ボギーホイールのベアリングの少なくとも1つのホイールのメンテナンスは、沖合の状況の下で実行されることができるが、タレットは、動作可能にとどまる。マニホルドのベアリングは、約8mよりも大きくない直径を有する、鍛造された、又は分岐された(segmented)配管に対して、軸方向−径方向の正確なベアリングを構成することができるが、好ましくは、ボギーホイールタイプのベアリングである。
一実施の形態では、本発明に従う船舶は、前記キャビティを通って、この船舶の底部の下方に配置されたおもりに延びたケーブルを備えた前記船体に配置された引上げ装置を有し、係留ブイが、前記ケーブルに取り付けられており、前記係留ブイは、海底に接続される係留索を保持し、また、この船舶と結合するように前記キャビティ中に収容可能であり、前記係留ブイは、前記ケーブルが貫通している中央シャフトを有し、前記ブイは、前記ケーブルの長さ方向に、前記ケーブルに対して移動可能であり、前記おもりは、前記ブイのところの、又は下方の、前記ケーブルに位置されており、ストッパが、前記ブイと係合するように、かつ、前記ブイ及びケーブルの相対移動をブロックするように、前記ケーブルに設けられており、前記ストッパは、前記ブイの上端又は下端の近くで前記ケーブルに固定されている。
前記ブイに追加されたおもりは、例えば、氷のはびこる(ice-infested)水の氷山の接近の際のような、船舶から分離する際に、ブイを、水面の下方の特定の所定の深さに沈ませる。船舶に対してブイを引き上げることは、前記ケーブルから懸吊されたおもりの引っ張りによって実行され、また、ブイを、接続のためにキャビティに向かってこれら自身の浮力によって上昇させる。ブイに直接引っ張り力を働かせることなく、ブイから懸吊されたおもりのみを引き上げることによって、ブイは、おもりが船舶のウインチに接続されたケーブルに引っ張り部材によってブイからいったん引き上げると、これら自身の浮力により表面に上昇する。これは、ブイを、ブイに対するガイド要素として機能するのみの引っ張り部材に沿って滑動させ、また、上昇する。係留ブイが上昇したとき、ブイの垂直移動は、引っ張りケーブルに固定されたストッパ/ばねアセンブリによって、制御され、抑制されることができる。このシステムは、激しい海面の状態の下でケーブルに対する負荷を減少させることを可能にし、また、係留索の多くのライザを保持している大きなサイズのライザのブイが、ウインチによって、制限されたサイズのケーブルを引き上げることを可能にする。
本発明に従う分離可能なタレット係留システムを有する船舶のいくつかの実施の形態が、添付図面を参照して詳細に説明される。
図1は、本発明に従う分離可能なタレット係留システムの断面図である。このシステムは、例えば、FPUかFPSOであることができる船舶14の船体3に一体化された円筒形のムーンプール2内に位置された円筒形のタレット構造体1を有する。この船舶のムーンプールにタレットを接続し、かつ整列させるタレットのベアリングシステム4は、デッキの水平面40の近くに位置付けられた大きな直径の上部のボギーのベアリングと、(好ましくは)船体3の底部41の近くに位置付けられた、底部の低摩擦パッドの径方向のベアリング5とを有する。
大きなマルチデッキの上部構造体6が、タレット1の上部に位置されており、設備及び製造設備、パイプのマニホルド7、並びに製造流体、運び出される流体及び制御/化学接続管(umbilical)を取り込むための流体/ガスのスイベルのスタック8を収容している。
これらマニホルド7及びスイベルのスタック8は、マニホルド支持構造体、つまりターンテーブル31に支持されている。このターンテーブル31は、図3に見られることができるように、マニホルドのベアリング32によって、タレット1に対して回転可能に支持されている。鋼の枠組体9が、前記上部構造体の上に、及び周りに配置されている。船舶に接続された枠組体9は、流体のスイベルのスタック8からFPUに延びたパイプを支持し、船舶からタレット1へのアクセスを与え、スイベルの回転部分を駆動させ、ウインタリングパネル(wintering panel)を支持している。タレットのデザインは、メンテナンス及び動作の修理を可能にし、十分なフィールドのデザインの終生にわたる有用性を最大にする。
円錐形の係留ブイ11は、船体3の底部41の近くのキャビティ42に収容されており、回転しないようにしてキャビティ42にロックされている。このブイ11は、アンカーレッグ10によって海底に留められ、製造ライザ又は接続管ライザのような、海中の炭化水素の井から延びたライザ12を保持している。
各アンカーレッグ10の上側端部は、ブイ11の船体の低摩擦の関節結合ユニバーサルジョイント10’に直接接続されている。係留ブイ11が船舶14又はFPUに接続されたとき、ブイの上部部分49のところのブイのライザのデッキ50は、最大の船舶の喫水の水平面43よりも上方に上昇される。これは、あらゆる状況において、全てのパイプ設備が、アクセス及びメンテナンス容易であるように、永久的に乾燥して保たれることを確実にする。
係留ブイ11は、2つの異なる機能を有する。第1に、船舶14がブイ11に接続されたとき、ブイは、その外側シェルに接続されたアンカー線10の係留負荷を伝達する。第2に、船舶14が係留ブイ11から分離されたとき、この係留ブイは、海水面の下方に所定の間隔で所定の深さに下降し、この潜水位置で、アンカーレッグ10及びライザ12を支持する。この所定の深さは、例えば、水面の下30〜50メートルであることができるので、分離されたブイは、波の活動ゾーンの下で安定する。氷又は氷山のはびこる水では、ブイ11は、氷山との接触を避けるように、水面の下100m以上の間隔で安定されることができる。
係留ブイ11は、ブイをコンパートメントに分割する防水の内側の隔壁を備えた堅い円筒形のシェルを有する。このブイの中心は、ウインチ45に取り付けられた引っ張り部材、すなわち接続ケーブル17を収容し案内するように、厚い壁の内側シリンダ44を組み込んでいる。ブイ11の上部部分は、環状の接続リング46と係合されており、タレット内に配置された構造的なコネクタのラチェット26に対してロックされることができる。Iチューブ47が、ライザ及び海中の接続管12を収容するように、ブイの中央に係合され、ライザ/接続管のラッパ口(bell-mouth)を支持するように、フランジの底端部48で終端されている。ライザは、スチフナ(stiffener)を曲げ、ラッパ口は、係留ブイ11の底部で円筒形のスカート13によって、船舶の船体の下に漂流している氷から保護される。代わって、船舶がブイ11から分離されたとき、氷の侵入に対してムーンプール2を保護するために、もしくは、係留ブイがタレットに接続されたとき、ブイ11及びライザ12を保護するために、船舶14の底部3に配置されたスカート又はフェンスのような、氷に対する保護手段があることができる。
分離状態において、ブイ11が特定の深さレベルでライザ12及びアンカーレッグ10の支持を保つのに必要な浮力は、図2から見られることができるように、中央コンパートメント及びブイの周辺に係合されたコンパートメントによって与えられる。構造的な構成体は、分離中、ブイの周辺とタレットの部品との間の接触を最小にするように構成されるので、不慮の出水のリスクがない。それにもかかわらず、防水ブイは、1つのコンパートメントの不慮の出水の場合、十分な浮力を確実にするために区分けされる。
図1に示されるタレット1のキャビティ42への係留ブイ11の接続及び分離手順は、以下のように実行される。
再接続に関して、船舶14は、ブイに取り付けられたままとどまっている浮動ピックアップ索が引っ掛けられることができるまで、潜水係留ブイ11にゆっくりと接近する。そして、上側セクションがウインチ45の周りに巻回されている索17の引っ張り部の2つのセクションが、互いにつながれて、ピックアップ索が取り外される。氷で覆われた水中での再接続の場合には、索の引っ張り部の接続は、タレットのムーンプール2の乾燥部分で直接実行される。この状況で、船舶14は、潜水ブイに効果的に係留される。牽引ウインチ45は、動作されて、係留ブイ11は、接続リング46を備えたブイの上部フランジが構造的なコネクタの中心装置(centralizer)と接触するまで、船舶14の下方に、ムーンプール2のキャビティ42にゆっくりと引き上げられる。構造的なコネクタのクランプ25は、閉じられて、機械式ロックが駆動される。ここで、船舶14は、しっかりと再接続されて、タレット1によって係留ブイ11のアンカーレッグ10に係留される。
次に、マニホルド支持構造体、すなわちターンテーブル31が、水圧ジャッキ33によって、軸方向にわずかな距離にわたって(例えば、数mmの所定の距離にわたって)ロック解除されて引き上げられる。ベアリング部材32は、これらが回転可能なようにしてターンテーブル31を支持するように、下げられている。そして、参照符号52で概略的に示されたターンテーブル向き付けモータが駆動される。ターンテーブル31をゆっくりと回転させることによって、マニホルドのパイプの端部53、54が係留ブイのライザの端部55、56と一直線上にされたとき、マニホルド7の正確な向き付けが果される。この動作は、モータ52の制御パネルから監視され、実際には、マニホルドの下側のデッキから制御される。正確なターンテーブルの向き付けがいったん果されると、ターンテーブル31は、自動的にロックされて、一時的なターンテーブルのベアリングシステム32が、垂直方向上向きに(例えば、1mmの距離にわたって)ベアリング32を水圧式に移動させることによって動作されず(deactivate)、この結果、引き上げられ向き付けられたターンテーブル31は、回転しないようにしてタレットに再び置かれる。パイプの端部53、54とライザの端部55、56とを互いに接続しているこれら流体コネクタの下流側の流線は、これらの動作位置に戻るように下げられる。この流体コネクタは、閉じられ、漏れテストされる。隔離バルブがいったん開けられると、製造が再開される。接続管は、同様の手順を使用して接続される。
図2から見られることができるように、風見船舶14と係留ブイ11との間の回転リンクは、軸方向の負荷に対する複数の組のボギーホイール4と、径方向のホイール30と、を有する。このベアリングシステム4は、軸方向と径方向との両方の負荷のために設計されている。
図2に示されるタレット1は、2つの主な部品、すなわち、スイベル、パイプ及び設備に対するマニホルドのデッキを含む下側タレットと上側タレットとを有する。下側タレットは、底部41の高さの近くから上側のバギーホイールのベアリング4へと延びている。
下側タレットは、水及び爆発の圧力に耐え、係留力にまさるように設計された、リングスチフナを備えた円筒形/円錐形のシェル構造体によって形成される。下側のタレット構造体の上側セクションは、バギーホイールのベアリングシステム4に対する支持を与え、2つのサブアセンブリ、すなわち、円錐形によって船舶14に接続された外側支持構造体と、ボギーレール29がボルト締めされた内側支持構造体とからなる。
タレット1の重さ及びアンカーレッグ10、ライザ12及び接続管からの垂直負荷が、上側のボギーホイールのベアリング4によって、そして、ボギーホイールのベアリングによって、船舶のムーンプール2に装着された外側支持構造体に伝達される。
クランプタイプの複数の構造的なコネクタ25が、タレット1への係留ブイ11の接続を構築する。構造的なコネクタ25は、モーメント、垂直及び水平負荷を伝達するように設計されている。水圧シリンダ26は、コネクタ25を駆動させ、スクリュ/モータ還元システムが、機械的なロックシステムとして使用される。各コネクタは、検査、メンテナンス及び修理のためにブイが接続されたとき、個別に駆動されることができる。
キャビティ42へのブイ11の再接続は、設置ケーブル17を備えた係留ブイ11を持ち上げることによって果され、マニホルドのチャンバ7の中央で中空の鋼ガイドピース44を通過する。係留ブイ11は、その向きに関して、いかなる特定の注意もなく接続される。船舶14がブイ11に安全に係留された後のみ、完全なタレットのマニホルド7を有するターンテーブル31が、ブイに対してパイプの向きを合わせるように回転される。完全なマニホルド7がタレット1に関して向き付けされることができるという事実は、ブイ11が接続ウインチ45から支持され、タレット1にまだしっかりと係留されていないとき、再接続の重大な段階で、マニホルドのパイプと係留ブイのパイプとの整列をするのを避ける。
タレット1の中央部は、係留ブイ11の容器を形成し、下側のタレットのベアリングアセンブリを保持している円筒形の中空構造体によって、底部で終端されている。この下側のベアリングアセンブリは、下方のタレットの外側のボックス及び径方向のストッパ28に装着された自滑性(self-lubricating)材料でできた1組の低摩擦のベアリングパッド5を有する。ベアリング5は、係留システムの水平方向の力に耐えるように、径方向のパターンで配置され、タレット1がムーンプール2の内部で回転することを可能にする。これらパッドは、自己位置付けされ、下側タレットへのアクセスによって、検査され、元の位置に取り外されることができる。
図3は、本発明の上側のベアリングシステム4とターンテーブルのベアリングシステム32とをより詳細に示している。参照符号31は、上側のタレットのマニホルドのデッキ及びスイベルのスタックを回転可能なようにして支持しているターンテーブルを示している。このターンテーブルは、水圧ジャッキ33によって(数mm)水圧式に引き上げられることができるので、ベアリングシステム32が駆動されることができ、既に接続されたブイのパイプとマニホルドとの整列にのみ必要とされるタレットのターンテーブルを回転可能なようにして支持している。整列のためのターンテーブル31を回転させるために、ターンテーブルのモータ駆動システム52が、例えば、タレットの回転に関して周知の駆動システムと同様のタイプのラックピニオンシステムによって構成される。この一時的に駆動されるターンテーブルのベアリングシステム32は、好ましくは、少なくとも3組の垂直移動可能な水圧式のボギーホイールを有するボギーホイールのベアリングを有するが、ボールベアリングシステム、スライドパッド等を含む他の周知のベアリングシステムを有することもできる。整列の後、ターンテーブルは、垂直移動可能な水圧式のボギーホイールを動作させないことによって、タレットに(数mmだけ)再び下げられることができ、ターンテーブル31及びタレットは、水圧ジャッキ33によってその位置で互いにロックされて固定されることができる。
図4は、本発明の一実施の形態に従う海中ブイ11を示している。この実施の形態に従う係留システムの目的は、潜水ブイを可変浮力タンク15と係合させることによって、船舶14の分離可能な係留システムとして使用される、潜水ブイ11の引上げを容易にすることである。可変浮力の機能は、水よりも軽い空気のような圧縮可能な物質の使用によって、及びより小さなバルクモジュールで果される。タンク15中に含まれる物質は、直接の接触によって(海とオープン接触しているタンク内に含まれることによって)か、変形可能なメンブレン、空気充填バック、ピストン等によってかのいずれかによって、その圧力を静水圧と等しくする。水よりも圧縮可能な物質の体積、従って、タンク15の排水量は、タンクが位置された深さに依存している。タンク15中に含まれる物質の初期の量は、深さに関して、懸吊されたおもりのアンカー/ライザシステムの変化を完全に又は部分的に相殺するように決定される。ブイが船舶及びシンクから分離されたとき、図4に概略的に図示されるように、タンクを動作する水圧が増加し、物質の容積が減少する。
タンク15の浮力は、より小さくなり、ブイは、ブイ(ブイのおもり、おもりが懸吊されたアンカー/ライザシステム)に対して動作する他の垂直な力で平衡状態が達せられるまで、沈み続ける。
ブイが分離された静止位置から引き上げられたとき、物質に加えられる圧力は、減少し、物質の容積は、膨張し、より大きな浮力を引き起こし、ブイ及びそのアンカー/ライザシステムを引き上げるのに必要な引っ張り効果を減少させる。
従って、接続ウインチに対して動作する負荷は、通常のシステムと比較して減少され、動きが少なくより高い海面状態で、係留ブイの再接続を果す。
再接続での再接続ケーブルの大きなプレテンション(pretension)は、再接続のコースにわたる懸吊された鎖/ライザの重さの変化による。この変化は、例えば、600トンの範囲にあることができる。本発明に従うブイ11の可変浮力を備えたタンク15を有することは、減少されたプレテンションで、接続状態においてブイを再接続すること及びブイを維持することを可能にする。従って、懸吊されたおもりの変化は、体積の変化によって相殺されることができる。
しかし、ブイ11に係合されたこの可変浮力タンク15は、例えば、ブイが氷山を避けるのに十分に深く早く沈むのを確実にするのに十分でない可能性がある。従って、本発明はまた、ケーブル17によってブイ11におもり16を取り付けることを提案する。
図5は、本発明の一実施の形態に従う分離中のシステムを示している。本発明に従うこのシステムは、特に、氷山が接近したときに分離されるように設計されている。続く再接続に続いて、又は、初期設置後、タレットは、分離のために準備されなければならない。氷山がある場所にまっすぐ位置し、分離することが決定されたとき、流線は、流体コネクタの上流側及び下流側のバルブが閉じられた後、流される。流体コネクタの下流側のパイプの短い長さは、ブイとタレットのそれを受けるキャビティとの間にクリアランスを得るために、上側の接続点が解放された後、引き上げられる。接続管は、同様の手順を使用して、同時に分離される。分離するための最終的な決定において、構造的なコネクタの機械式ロックが解放されて、構造的なコネクタが開けられる。そして、係留ブイ11が、船舶から解放されて、所定の水の深さにゆっくりと沈む。ここで、船舶は、接近している氷山から離れて航行することができ、また、ブイ11は、氷山との接触を避けるのに十分な深さ(例えば、表面の下方100メートル)のところに置かれる。
図5に示される実施の形態では、ブイが、所定の深さに潜水されるようにして、ブイ11の浮力、分離時にその下方に必要なおもり16の重さ及びケーブル17の長さが予め決定されている。図示されるこの実施の形態では、ケーブル17の長さは、おもり16が海底19に触れたとき、ブイ11がターゲットの深さに到達するように調節されるが、他の実施の形態では、おもり16は、海底から自由にとどまることが考察される。この形態は、分離状態での優れた安定性を保証し、(おもりが取り付けられた)接続状態でのプレテンションが短い時間内でブイを落下させることを可能にする。この形態では、ブイ11内に係合される圧縮タンク15の使用は、接続と分離との両方の状態の浮力を調節するために維持されることができる。
図6は、接続中の、本発明の一実施の形態に従うシステムを示している。牽引ウインチ20は、マニホルド構造体7のタレット1の中心線に位置されている。ウインチ20は、再接続中、タレットのムーンプール2の内部でブイ11を引っ張るために使用される。収納ウインチは、ブイの再接続線を収容するために、牽引ウインチに隣接して位置されることができる(図示されない)。連結されたシーブを備えたウインチもまた、ライザ12及び接続管の接続(ホックアップ)のために使用される。
ブイ11を(再)接続するために、おもり16は、通常のシステムでなされるようなブイ11の代わりに、接続ウインチ20によって引き上げられる。正の浮力の効果によって、ブイ11は、おもり16が引き上げられたのと同じ分だけ自由に上昇される。従って、ブイ11の「引上げ」は、おもり16の引上げによって制御される。実際には、ウインチのケーブル17は、張力を与えたおもり16を直接引き上げ、また、ブイ11は、ケーブル17に沿って滑動される。ブイの垂直運動は、ウインチのケーブル17に固定されたストッパ21によって、制御され、抑制される。ストッパ21とブイ11との間の接触は、直接(図8a参照)か、図8bに示されるように、ウインチ20とブイ11との間の滑らかな負荷伝達を確実にするためにばね22によって滑らかにされる。
理論上、ブイ11で引っ張ることは、おもり16を引き上げるのとほぼ同様である。船舶14が持ち上げられたとき、おもり16及びストッパ21が続く。このブイは、自身の正の浮力によって自由に上昇する。船舶14が下降したとき、ストッパ21は、ブイにウインチ20の負荷を伝達するブイと接触して、その引上げを制御する。ウインチ20がこのプロセスで緩めば、船舶の進行が制限された振幅であったとき、ピークが負荷される。なぜならば、おもり16の重さによってのみ制限されるからである。おもり16がばね部材(図8bないし図86d)によるブイ11に取り付けられた形態は、ウインチ20とブイ11との間の滑らかな負荷によって、スナッチの負荷の振幅を制限するのを助ける。「切り離し」(“decoupling”)は、ばね22の堅さがウインチのケーブル17と比較して小さいとき、効果的であることが示されることができる。ばねの堅さに関する感度の研究は、1/10の比率(すなわち、10000kN/mのウインチのケーブルに対して約1000kN/m)が強度の使えるオーダであることを示している。
ブイ11の再接続中、比較的小さなプレテンションのおもり16のみを引き上げることによって、本発明は、比較的多くのライザを保持している重要なサイズを有するブイを再接続するのに非常に効率的なやり方を提供し、また、周知かつ従来利用可能であるドラムウインチと同等の引上げ能力を有する主要なウインチを使用することを可能にする。
本発明に従うシステムにもまた、アンカーレッグ10を軽くするために、ばねのブイ18が設けられることができ、これは、分離された係留ブイの落下及び安定した深さを制御するように、「落下ストッパ」としてもまた使用されることができる。
このシステムの他の利点は、ウインチの負荷からブイの水力学を切り離し、水力学的な最適化に関して機能的なサイズに優先を与えることである。
図7a並びに図7bは、本発明に従うブイ11の分離/接続の代わりの実施の形態を示している。周知の解決策との主な差異は、海底19に触れるように、かつ、分離されたライザのブイを係留するように、おもり16の必要がないことである。なぜならば、本発明の場合、係留ブイには、既に、水平方向に所定の位置に分離されたブイを保つ係留レッグ10が設けられているからである。おもり16は、係留ブイの接続及び分離手順を容易にし、制御し、簡単にする。追加のおもり23は、図7a並びに図7bに示されるような各係留索10に加えられることができる。この実施の形態では、ケーブル17の長さは、おもり23が海底に触れたとき、ブイ11がターゲットの深さに達するように調整されることができる。この形態は、図5に示されるのと同じ効果を保証する。この実施の形態に従うブイ11の再接続は、図6に示されるのと同じ手順が続く。
上述のように、図8aないし図8eは、連結され張力が与えられたおもり16を備えた分離可能なブイの異なる実施の形態を示している。
図8aないし図8eは、ストッパ21とブイ11との間の接触が直接である場合を示している。図8eでは、おもり16は、ブイ11の下方に懸吊されており、長くて重い鎖24の形態を有している。図8bないし図8dは、ストッパ21とブイ11との間の接触が、ウインチ20とブイ11との間の滑らかな負荷の伝達を確実にするために、ストッパ21とブイ11との間の接触が、ばね22によって滑らかにされた場合を示している。図8bでは、ばね22が、ストッパ22とブイ11との間に、ブイ11の上部に位置されている。図8cでは、ばねは、ケーブル17もまたブイ11を通過する中空経路でブイ内に位置されている。この形態では、ばね21は、ブイ11の下方に位置されている。図8dでは、おもり16は、図8a、図8b、図8c並びに図8eに示されるように、ブイの下方に引っ張っていないが、おもりの上方及び下方のばね手段21でブイの内部に位置されており、ストッパ21は、ブイ11の下方に位置されている。これら実施の形態は、限定的でなく、これら示される実施の形態のいくつかの組合せもまた実現されることができる。例えば、図8eに示される実施の形態は、ばねによってストッパ21とブイ11との間の接触を滑らかにすることによって変更されることができる。
Claims (14)
- 船体(3)と、
前記船体の上側部分(40)から前記船体の底部(41)に延びたシャフト(2)と、
タレットのベアリング(4,5)によって前記シャフトに回転可能に支持されたタレット(1)と、
マニホルドのベアリング(32)によって前記タレットに回転可能に支持された、少なくとも1つの導管を保持しているマニホルド支持構造体(31)と、を具備し、
前記タレット(1)は、
少なくとも1つのライザ(12)を保持している係留ブイ(11)を収容するためのキャビティ(42)と、
前記マニホルド支持構造体(31)が前記マニホルドのベアリング(32)によって前記タレットに対して回転可能である回転位置と、前記ベアリングの支持構造体(31)が前記タレットに対して回転可能にロックされるロック位置との間で、前記タレット(1)に対して前記マニホルド支持構造体(31)を垂直移動させるための、前記マニホルドのベアリング(32)の近くの少なくとも1つの垂直移動可能な駆動部材(33)と、を有する船舶(14)。 - 前記タレットのベアリング(4)は、前記マニホルドのベアリング(32)から少なくとも0.5mの軸方向の間隔及び径方向の間隔で配置されており、
タレットの中心線からの径方向の間隔は、前記マニホルドのベアリング(32)に対してよりも、前記タレットのベアリング(4)に対して大きい請求項1の船舶(14)。 - 前記マニホルドのベアリングは、前記ベアリング支持構造体(32)に対して軸方向に移動可能な複数のベアリング部材を有する請求項1又は2の船舶(14)。
- 前記マニホルドのベアリング(32)と前記タレットのベアリング(4)との少なくとも一方は、ボギーホイールのベアリングを有する請求項1ないし3のいずれか1の船舶(14)。
- 前記マニホルド支持構造体(31)を回転させるための駆動部材(52)を有する請求項1ないし4のいずれか1の船舶(14)。
- 前記キャビティ(42)を通って、この船舶の前記底部(41)の下方に配置されたおもり(16)に延びたケーブル(17)を備えた前記船体に配置された引上げ装置(20,45)を有し、
前記係留ブイ(11)は、前記ケーブル(17)に取り付けられており、
前記係留ブイは、海底(19)に接続される係留索(10)を保持し、前記タレット(1)と結合するように前記キャビティ(42)中に収容可能であり、
前記係留ブイは、前記ケーブル(17)が貫通している中央シャフト(44)を有し、
前記ブイは、前記ケーブルの長さ方向に、前記ケーブル(17)に対して移動可能であり、
前記おもり(16)は、前記ブイのところに、又は下方に位置されており、
ストッパ(21)が、前記ブイと係合するように、かつ前記ブイ及びケーブルの相対移動をブロックするように、前記ケーブルに設けられており、
前記ストッパは、前記ブイの上端又は下端の近くで前記ケーブルに固定されている請求項1ないし5のいずれか1の船舶(14)。 - 前記ブイ(11)は、浮力材料で充填された浮力コンパートメント(15)を有する請求項6の船舶(14)。
- 前記ストッパ(21)は、ばね部材(22)によって前記ブイに取り付けられている請求項7の船舶(14)。
- 前記ブイ(11)は、ばね部材(22)によって前記ケーブル(17)に取り付けられており、
前記ストッパ(21)は、前記ブイ(11)の下方に配置されている請求項6ないし8のいずれか1の船舶(14)。 - 前記おもり(16)は、前記ブイの前記中央シャフト(44)の内側に少なくとも部分的に配置されている請求項9の船舶(14)。
- 前記おもり(16)は、鎖部分を有する請求項6ないし10のいずれか1の船舶(14)。
- 前記ブイ(11)及び海底(19)に留められる複数のアンカーレッグ(10)を有し、
各アンカーレッグは、各アンカーレッグの長さに沿って浮力部材(18)に取り付けられている請求項1ないし11のいずれか1の船舶(14)。 - 前記ケーブル(17)の前記長さは、分離状態において、前記ブイ(11)が前記船体から分離されて、前記おもりが前記海底(19)に置かれるように構成されている請求項1ないし12のいずれか1の船舶(14)。
- 船舶(14)の船体(3)の底部(41)の近くで、複数のライザ(12)を有する係留ブイ(11)を、回転可能なタレット(1)に設けられたキャビティ(42)に取り付ける方法であって、前記タレットは、タレットのベアリング(4)によって前記船舶に回転可能に接続されており、
引上げ装置(20,45)によって、前記ブイ(11)に取り付けられた、前記タレットを通って前記引上げ装置に延びた索(17)で引っ張ることによって、前記キャビティに対して前記係留ブイ(11)を引き上げる工程と、
前記係留ブイ(11)と前記キャビティ(42)との間に、分離可能な機械接続を構築する工程と、
回転しないようにして支持面で前記タレットを支持し、マニホルドのベアリング(32)を有する回転可能なマニホルドのターンテーブル(31)にマニホルド(7)を与える工程と、
前記支持面から自由に、軸方向に前記マニホルドのターンテーブル(31)を引き上げて、前記マニホルドのベアリング(32)を前記タレット上のベアリングの支持面と係合させる工程と、
前記マニホルド支持構造体(31)を前記タレットと整列させるように回転させる工程と、
前記マニホルドベアリング(32)を駆動させず、前記支持面上に前記マニホルドのターンテーブル(31)を下げる工程と、
前記ブイのライザの端部(55,56)と前記マニホルド(53,54)との間に流体接続を構築する工程と、を具備する方法。
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