JPS62180879A - 可撓性ラインのねじれを防止する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、可撓性ライン、特に可撓性専管のねじれを
防止する装置に関する。

本発明は特に、海上における石面製品の生産に対して適
用される。

浮動生産システムの底と表面との接続手段としては鎖状
に配置した“可撓性”導管を使用するが、浮動支持体の
水平／鉛直移動に順応することができる。この浮動支持
体が石油運搬船や湿式プラットフォームの場合は、回転
継手が可撓性導管の頭部の周囲を回転する。

回転継手が完全で（摩擦がない）、タンカーか可撓性導
管の鉛直面内に止まっている時は、可撓性同感にねじれ
を生じることはない。

これに対して、大抵の場合（特に高圧回転継手や、前記
鉛直面外の移動の場合）は、たとえタンカーが一定の方
向を維持してい゛ても、可撓性導管にねじれを生じる。

このねじれはラインの寿命を縮めるが、それは外装（ａ
ｒｍｕｒｅ）どうしが摩赦し合って摩耗するからである
。それだけでなく１、可撓性ラインの端部の固定部、ま
た、より一般的にはこの固定部の支持体にとって６害な
反応がねじれによって生じる。

本発明の装置によれば、可撓性専管のねじれを防止し、
ｉ＋Ｊ撓性導性導管常備えられている外装ｊ出の応力を
抑制し、可撓性専管の変形、曲げを抑制することができ
る。　： すなわち本発明は、一端が２部構成回転継手に接続して
いる可撓性ラインであって、該回転継手の一方の構成部
分が該端部に一体化されており、該回転継手の他方の構
成部分が該可撓性ラインの他方の端部との関係において
移動自在設備に一体化されているとこ□ろの可撓性ライ
ンのねじれを防止する装置に関する。本発明の装置には
、回転継手の第１構成部分を該回転継手の第２構成部分
との関係にｉいて回転させる手段がある。

該回転手段は、可撓性ラインめ形状／寸法条件を考慮し
た自動操作システム（ｓｙｓｔｅｍｅｄａｐｉｌｏｔａ
ｇｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｑｕｃ）に従属する原動機とす
ることができる。

本発明の装置には、可撓性ラインの両端の相対位置の変
化をａｌｌｌ定する手段を備えることかできる。

可撓性ラインの両端の位置の変イヒを測定する該手段と
しては、少なくとも２つめ傾斜計と、少なくとも１つの
指向性測渫器（ｓｏｎｄｃｕｒｄｉｒｅｃｔｉｒ）　（
！：、少なくとも１つのコンパスを備えることができる
。

可撓性ラインの両端の位置の変化を測定する該手段とし
ては、場合によっては音響式の、少なく六も３つの標識
（ｂａｌ　１ｓｃ）を備えることかできる。

本発明の別の実施態様としての装置には、該可撓性ライ
ンのねじれを測定する手段を備えることができる。

該手段としては、歪み計または加速度計、またはその両
方を備えることができる。

該可撓性ラインの両端を、各々の接続部の近傍において
鉛直線に対してほぼ等しい角度だけ傾け、該両端の鉛直
方向を、接続部から相手端部に向かって向かい合せの方
向にしても本発明の特許請求範囲から逸脱することはな
い。

該両端の相対位置の変化を測定する手段は下記の角度を
測定するニ ー　可撓性ラインの端部（１１）と移動前後の該浮動設
備との接続点（Ａ、　Ａ−）と、水中設備と可撓性ライ
ンの他端との接続点（Ｂ）との水平面上の正投影（Ａ、
Ｂ”、Ａ−）によって形成される角度θ（該角度θの頂
点は、接続点（Ｂ）の投影（Ｂ゛）である）； −該設備に一体化されている該可撓性ラインの一端（１
１）と鉛直方向とによって形成される角度α； −可撓性ラインの他端（２５）によって形成される角度
β； −タンカーの船σ変化角度ｈ０ 該回転手段は、該回転継手の２つの構成部分を相対的に
、次式で与えられる角度γだけ回転させる： γ＝θ（１＋　（ｃｏｓ　（β））／　（ｃｏｓ　（ａ
　）））　＋　ｈここで、ｃｏｓはコサイン関数である
。

以下、添附図面を参照しながら本発明のいくつかの実施
例を紹介することによって本発明の内容、特徴をより一
層明らかにする。

第１図の番号１は、船などの浮動設備２を水中設備３に
接続している可撓性ラインである。

Ａは、船２と可撓性ライン１との間の接続点である。Ｂ
は、ブイなどの水中設備と可撓性ライン１の他端２５と
の接続点である。

可撓性ラインとは、原油を移送する１本または１９数本
の導管、１本または１隻数本電気ケーブル、１本または
１９数本の光ファイバーなどを言う。

第１図ならびに他の全図において、番号４は水面を示し
、番号５は水底を示す。

第１図の水中設備３は例えば、水底５の固定台７に取付
けた立ち管に接続しｈブイである。

立ち管６は、１つまたは複数の水底油井から原油を移送
する。

本明細書の口頭部で説明したとおり、船２の移動によっ
て、例えば第２図に示す位置Ａ１がら位置Ａ２まで、下
記の諸点によって形成される角度θの範囲だけ移動する
と、可撓性ライン１にねじれを生じるニ ー　可撓性ラインの端部と位置Ａ１における船２との接
続点Ａ、 −可撓性ラインの他端と水中設備との間の接続点Ｂの、
船を含んでいる水平面への投影点Ｂ′、 −可撓性ラインの端部と位置Ａ２に船２との間の接続点
Ａ′。

角度θが例えば９０度の場合は、船が船首方向を変えな
い場合、可撓性ラインのねじれは１８０度に達する。

可撓性ラインの端部をほぼ鉛直にし、可撓性ラインに一
定の曲率を持たせて不動設備に固定すれば、角度θが９
０度の場合に可撓性ラインのねじれ角度が１８０度にな
る。このケースを第３図に示す。第４図は、可撓性ライ
ンの水平面内の端部と水中設備との固定部ＩＯを示す。

第４図の固定方法の場合は、角度θ−９０度に対して９
０度のねじれが可撓性ラインに生じる。これらのねじれ
角度１８０度、９０度はいずれも、回転しない船に可撓
性ラインを接続することを前提としていることは言うま
でもない。

本発明によれば、可撓性ラインのねじれを防止し、した
がって外装層の応力を抑制し、海上石油生産用に常用さ
れるラインの変形を抑制することは言うまでもない。

本発明によれば、可撓性ラインのねじれを防止し、した
がって外装層の応力を抑制し、海上石油生産用に常用さ
れるラインの変形を抑制することができる。

本発明の１つの実施態様を第５図に示す。

可撓性ライン１の端部１１は、一方が他方との関係にお
いて回転する２つの構成部分Ｈ，１４から成っている回
転継手１２を介して浮動設備２に接続されている。

第５図において、番号１３は、可撓性ラインの端部１１
に回転自在に一体化されている回転継手部分を示し、番
号１４は、浮動設備２に回転自在に一体化されている回
転継手部分を示す。一体化手段として、浮動設備２に溶
接されており、またフランジ１６を介して回転継手部分
１４に固定されている結合腕体１５がある。

可撓性ラインに回転自在に一体化されている回転継手部
分１３は、大歯車１７で回転させる。大歯車１７は、原
動機１９で回転させる小歯車１８に係合する。原動機１
９は、電気式、流体式などとすることができる。

回転継手部分１３は軸受２０で支持し、軸受２ｏによっ
て回転継手部分１３をｌデ動設備２との関係において回
転させる。

先述のごとく、小歯車Ｌ８を駆動する原動機は、電気式
原動機とすることができ、電子式とすることのできる制
御器２２で制御する電子出力システム２１から電力を供
給する。

電子制御システムは、動的定置（ｐｏｓｉｔ］ｏｎｎｅ
−ａ＋ｅｎｔ　ｄｙｎａｍｉｑｕｅ）式の船などに用い
られる、制御用に常用されているコンピュータとするこ
とができる。

制御システム２２は、矢印２３で示す情報（第５図）を
受け、可撓性ライン１に作用している応力の状態を知る
。

制御システム２２は、電源２１に働きかけて原動機１９
に電力を供給し、それによって原動機１９が小歯車１８
と大歯車１７を回転させ、それによって可撓性ラインの
端部１１が、十分な角度だけ、可撓性ラインのねじれを
抑制する方向に回転する。

可撓性ラインの端部１１に一体化されている回転継手部
分の回転範囲の計算例を次に紹介する。

両端が固定されている可撓性ラインのねじれ角度Ｔは次
式で与えられる： Ｔ−θ（ｃｏｓ　（ａ　）　＋　ｃｏｓ（β））−７（
ｃｏｓ　（α））−ｃｏｓ：コサイン関数 −θ：可撓性ラインの端部１１と移動前後の船との接続
点Ａ、Ａ−（第７図参照）と、水中設備と可撓性ライン
の他端との接続点Ｂの水平向りの投影、Ｂ′とによって
形成される角度； −γ：２つの回転継手部分によって形成される角度（ね
じれが出発位置Ａ１でゼロであればγは出発位置Ａ１で
ゼロとする）； −α：可撓性ラインの端部１１と浮動設備（第６図には
示していない）との接続点Ａを通る半鉛直軸線２４と可
撓性ラインの端部１１とによって形成される角度； −β：可撓性ライン１の他端２５と水中設備（第６図に
示していない）との接続点Ｂを通る、角度αを設定する
半鉛直軸線と同じ方向の半鉛直軸線と可撓性ライン１の
他端２５とによって形成される角度。

アルファ、ベータ、シータの角度を添附図面においてギ
リシャ文字で示す。

第７図に示すごとく船が船首方向を変えることなくθの
角度範囲だけ移動する時、回転継手の２つの構成部分が
γの角度範囲だけ回転してこの船の移動によって生じる
可撓性ラインのねじれを相殺しなければならない。　　
　。

角度γは次式で与えられる：。

γ＝θ（Ｌ＋　（ｃｏｓ　（β））／　（ｃｏｓ　（α
）））船が移動する時の船６の移動角度範囲りは、回転
継手の２つの構成部分の相対回転 （ｒｏｔａｔ［ｏｎ　ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｉｒａ）
によって相殺される。角度γは一般的に次式で与えられ
る：γ＝θ（１＋　（ｃｑｓ　（β））／　（ｃｏｓ　
（ａ　）））　＋　ｈ回転継手の回転角度γを測定する
装置は、角度α、β、θ、ｈを測定し、これらの角度の
値値を上の式で角度γを計算するコンピュータに導入し
、原動機に命令を与えて回転継手をｆｌ１度γだけ回転
させる。

回転角度γを測定する装置は、角度α、βを測定する複
数の傾斜計と、角度θを測定する１つの測深器と、角度
りを測定する１つのコンパスとで構成することができる
。

これらの傾斜計、測深器、コンパスは関係者にとって周
知のものであるからその詳細には触れない。

本発明の１つの好ましい実施態様としては、而ＡＣＤが
鉛直面から分れてＡＢを通るように水底５に２つの標識
Ｃ，Ｄを設置し、もう１つの標識をＢ点に設置する（第
８図参照）。

この場合は、距離ＡＢ、ＡＣ，ＡＤをａｌｌｌ定するこ
とによって、Ｂ点との関係における船の位置Ａを求める
ことができる。

Ｂ、Ｃ，Ｄ点に設置する標識は、音響式標識とすること
ができる。

本発明の別の実施態様としては、例えば可撓性ラインに
貼り付けた歪み計によって可撓性ラインのねじれを直１
抗し、歪み計から送られる測定信号を制御システム２２
へ送る。信頼度を高めるために本発明の１（数の実施態
様を同時に適用しても本発明の特５′１請求範囲から逸
脱することはない。

船が船首方向を変えずに移動する時に回転継手の２つの
構成部分を相対回転させる必要がない可撓性ラインの構
成を第９図に示す。この構成によれば、可撓性ライン１
はＳ字状であり、浮動設備に固定されている可撓性ライ
ン端部１１は、鉛直線に対して、水中設備Ｂに固定され
ている可撓性ライン端部２５が鉛直線に対して成してい
る角度に等しい角度を成している。

可撓性ライン端部１１．２５は、各々の接続点Ａ１Ｂか
ら、各々先に定義したとおりの角度α、βを成して鉛直
方向において向かい合っている。

Ｓ字状は、例えば可撓性ラインの一部に取付けたブイ（
浮き）２７で形成する。

第１０図に示す別の８字構成においては、船に設けられ
ている貫通穴２９に可撓性ライン１を通し、浮動設備２
において８字のループ（ｂｏｕｃｌｅ）２８をつくる。

可撓性ラインをこの貫通穴２９に自由に通し、案内しな
いことが肝腎である。本図に点線で示す別の構成おいて
は、可撓性ラインの第２ループ３０があり、同ループ３
０は、可撓性ラインのＳ字形部分のループ２８とほぼ方
向が逆になっており、したがって可撓性ラインはＣ字形
になっている。

ループ２８．３０を容易に形成するために、浮動設備の
錨鎖孔（ｅｅｕｂｉｅｒ）を利用することができる。

船２の係留タレット３１に本発明を適用した場合を第１
１図に示す。

タレット３１はライン３２によって海底に固定されてい
る。

船２は、軸受３３の効果でタレット３１の周囲を回転す
る。

タレット３１の内部に、可撓性ライン１の端部１１に一
体化されている本体３４があり、同本体３４が、可撓性
ライン１の端部１１に一体化されている回転継手部分Ｉ
３を支持している。

軸受３５の働きで、本体３４はタレット３４内で回転す
る。

第５図の場合と同様に、番号１４は、例えば腕体２Ｂに
よって船２に回転自在に一体化されている回転継手部分
を示す。

回転継手部分１３は、第５図を参照しながら先に紹介し
たものと同じ手段で回転させることができる。

かくして本発明は、タレットに適用した場合、タレット
がない時と同じようにタレットを使用することができる
。

第１１図に示す実施態様においては、可撓性ラインの破
損を防止するための緊急操作の一環として、タレット３
４から本体３４を切離すための手段を備えることができ
る。

この場合は、切離し後、可撓性ラインの端部１１を、場
合によっては回転継手部分１３と共に、２つの水の間に
（ｅｎｔｒｃ　ｔｌｅｕｘ　ｅａｕｘ）保持するブイを
備えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、水中設備と水面設備とを接続している可撓性
ラインを示す概念図。 第２図は、水面設備が、船肖゛方向を変えることなく移
動する状態を示す概念図。 第３，４図は、可撓性ラインを水中設備に固定する２つ
の方式を示す概念図。 第５図は、本発明の１つの実施例としての装置を示す一
部破断正面図。 第６．７図は、可撓性ラインの位置を示す角度を示す概
念図。 第８図は、水面設備の位置変化を測定する方法を示す概
念図。 第９．１０図は、可撓性ラインの構成を示す概念図。 第１１図は、水面設備係留用の係留タレット（ｔｏｕｒ
ｃｌｌｅ　ｄ’ａＩＩＩｎ＋ａｒａｇｃ）に本発明の装
置を適用した場合を示す概念図である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端（１１）が２部構成回転継手（１２）に接続
   している可撓性ラインであって、該回転継手（１３）の
   一方の構成部分が該端部（１１）に一体化されており、
   該回転継手の他方の構成部分（１４）が該可撓性ライン
   の他方の端部（２５）との関係において移動自在設備（
   ２）に一体化されているところの可撓性ライン（１）の
   ねじれを防止する装置において、回転継手の２つの構成
   部分を相対回転させる手段（１７、１８、１９）が備え
   られていることを特徴とする可撓性ラインのねじれを防
   止する装置。
2. （２）該回転手段が、自動操作システム（ｓｙｓｔｅｍ
   ｅｄｅ　ｐｉｌｏｔａｇｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｑｕｅ）
   に従属する原動機（１９）であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）可撓性ラインの両端（１１、２５）の相対位置の
   変化を測定する手段が備えられていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１または２項記載の装置。
4. （４）可撓性ラインの両端の位置の変化を測定する該手
   段として、少なくとも２つの傾斜計と、少なくとも１つ
   の指向性測深器と、少なくとも１つのコンパスが備えら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   装置。
5. （５）可撓性ラインの両端の位置の変化を測定する該手
   段として、少なくとも３つの標識が備えられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の装置。
6. （６）該可撓性ライン（１）のねじれを測定する手段が
   備えられていることを特徴とする特許請求の範囲第１ま
   たは２項記載の装置。
7. （７）該可撓性ラインのねじれを測定する手段が歪み計
   であることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の装
   置。
8. （８）該可撓性ラインの両端が、各々の接続部の近傍に
   おいて鉛直線に対してほぼ等しい角度を成していること
   と、該両端の鉛直方向が、接続部から相手端部に向かっ
   て向かい合せになっていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の装置。
9. （９）該両端の相対位置の変化を測定する手段が下記の
   角度を測定することを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の装置： −可撓性ラインの端部（１１）と移動前後の該浮動設備
   との接続点（Ａ、Ａ′）と、水中設備と可撓性ラインの
   他端との接続点（Ｂ）との水平面上の正投影（Ａ、Ｂ′
   、Ａ′）によって形成される角度θ（該角度θの頂点は
   、接続点（Ｂ）の投影（Ｂ′）である）； −該設備に一体化されている該可撓性ラインの一端（１
   １）と半鉛直軸線とによって形成される角度α； −可撓性ラインの他端（２５）と、角度α設定用の同方
   向半鉛直軸線によって形成される角度β； −タンカーの船首変化角度ｈ； ここで該回転手段は、該回転継手の２つの構成部分を相
   対的に、次式で与えられる角度γだけ回転させる： γ＝θ（１＋（ｃｏｓ（β））／（ｃｏｓ（α）））＋
   ｈここで、ｃｏｓはコサイン関数である。
10. （１０）２つの海洋設備を可撓性ラインによって接続す
    ることを目的として適用する特許請求の範囲第１ないし
    ９項のいずれかに記載の装置。