NL8501953A - Omkeerbare mechanische koppeling voor onder spanning staande verankeringen. - Google Patents

Description

X ? 853077/Ke/ki

Korte aanduiding: Omkeerbare mechanische koppeling voor onder spanning staande verankeringen.

Door Aanvraagster worden als uitvinders genoemd:

Apollonio DE MEIO en Roberto BRANDI.

De uitvinding heeft betrekking op een omkeerbare mechanische koppeling voor de constructieve verbinding van de buisvormige verankeringen van zeeplatforms met spanningsverankering, die bekend zijn als TLP ("Tension Leg Platforms") aan de op de zeebodem geplaatste funderingsbasis.

5 Het is bekend dat zeeplatforms van dit type aan de zeebodem worden verankerd door middel van een stel onder spanning staande buisvormige verankeringen, die constructief zijn verbonden met de op de zeebodem geplaatste funderingsbasis door middel van omkeerbare mechanische koppelingen die zichzelf vastklemmen binnen geschikte zittingen die in de funderings-10 basis zijn aangebracht.

De verschillende typen van deze omkeerbare mechanische koppelingen zoals die bij de huidige techniek bekend zijn voor het genoemde doel, zijn niet in staat de buisspanningen op te nemen die de buisvormige verankeringen ondergaan. Met het oog op het compenseren van het buismoment is het 15 dan ook noodzakelijk tussen de verankering en de koppeling een universeel koppeling te plaatsen met alle bezwaren die inherent zijn aan het gebruik van een dergelijke inrichting op grote diepte.

Hèt doel van de onderhavige uitvinding is het ondervangen van dit bezwaar en dus het verschaffen van een koppeling die ook toelaat dat de 20 spanningen uit de buigmomenten worden afgevoerd, zonder de noodzaak van het gebruik van extra inrichtingen.

Dit doel wordt in hoofdzaak bereikt door het feit dat de koppeling tot stand gebracht wordt door een buisvormig lichaam waaraan twee typen kleminrichtingen zijn aangebracht op een geschikte afstand: klemhefboom 25 en wiggen.

De klemhefbomen, die hydraulisch worden bekrachtigd, wekken een mechanische interferentie op tussen het ondereinde van het huis van de koppeling en het corresponderende kegelvormige gebied van de zitting.

Dank zij deze interferentie, die bereikt wordt op een kegelvormig 30 vlak, kunnen zowel vertikale als horizontale krachten worden afgevoerd.

De wiggen, die ook hydraulisch worden bekrachtigd, werken de speling weg tussen het bovenste deel van het huis van de koppeling en het corresponderende gebied van de zitting.

Via de wiggen kunnen horizontale krachten worden afgevoerd. De kop-35 peling is dan ook, dank zij de klemhefbomen en de wiggen, in staat niet ^ V V.' w Xj ♦ · k -2- alleen de trekspanningen en de schuifspanningen af te voeren, maar ook de buigmomenten. De horizontale component van de reactiekracht die uitgeoefend wordt door het kegelvormige vlak van de zitting van de klemhefbomen vormt, samen met de kracht die ertegen wordt uitgevoerd door de zitting 5 van de wiggen, een koppel dat het buigmoment tegenwerkt dat werkzaam is op de buisvormige verankering, en dus op de koppeling die er aan het einde mee verbonden is.

Door kleine veranderingen binnen het kader van de uitvinding is de koppeling ook geschikt voor de overbrenging van het wringmoment door mid-10 del van geschikte vertikale verlengingen die aangebracht worden aan de buitenzijde van de wiggen, om te worden ingestoken in corresponderende vertikale sleuven die in de zitting worden aangebracht.

In het bijzonder maakt de koppeling volgens de onderhavige uitvinding het volgende mogelijk: 15 - het afvoeren van hoge trek-, buig-, schuif- en eventueel wringspan- ningen, als gevolg van de buisvormige geometrische vorm, zonder gaten die verzwakkingen vormen en dus zeer efficient vanuit constructief oogpunt, van de koppeling, en als gevolg van de krachten op de kleminrichtinge, de klemhefbomen en de wiggen, die in hoofdzaak drukkrachten zijn; 20 - het bereiken van een spelingvrije klemming, ook met ruime construc tieve toleranties in de dimensionering; het uitvoeren van de vastklemming van de koppeling ten opzichte van de zitting, en het vrijgeven ervan, door middel van bijzonder eenvoudige handelingen; 25 - het uitvoeren van de vastklemming van de koppeling ten opzichte van de zitting met ruime toleranties in de richting en de centrering in de aanvang; het verkrijgen van een nauwkeurige gerichtheid en centrering van de koppeling ten opzichte van de zitting nadat de klemming totstand gebracht 30 is, doordat het systeem zelfcentrerend is als gevolg van de werking van de coniciteit van de zitting; het handhaven van de koppeling, ook na eventuele breuk in de hydraulische keten, door de werking van de lage waarde van de coniciteit van de wiggen, die kleiner is dan de minimale wrijvingshoek, en het zelfklemmende 35 effect van de trekkracht van de koppeling op de klemhefbomen; het vasthouden van de verbinding ook na eventuele dimensionele veranderingen (corrosie, slagen) van de koppeling of de zitting ervan; - het verschaffen van een grote mate van bescherming aan de onderdelen van de hydraulische ketens; r ^ " N-» '» * v;;r -ij φ « -3- het uitvoeren- van de vrijgave van de koppeling door het gebruik van hulpuitrusting, ook in het geval van slecht functioneren van de voor de bediening gebruikte hydraulische keten.

Nauwkeuriger gezegd, is de hydraulische koppeling volgens de uit-3 vinding gekenmerkt doordat de koppeling wordt gevormd door een in hoofdzaak cilindrisch huisdeel dat onderaan eindigt in een kegelvormig breder wordend deel dat geschikt is om te zorgen voor de radiale expansie van een stel klemhefbomen, welke klemhefbomen bovenaan scharnieren om een onderste verbindingsring die coaxiaal is met het cilindrische huis en die IQ zo wordt bestuurd dat hij axiaal verplaatsbaar is door een stel hydraulische cilinders die door het cilindrische huis worden gedragen, welke klemhefbomen in contact gehouden worden met het cilindrische huis door veren en in de uitgezette stand in mechanische interferentie zijn met een kegelvormig vlak dat aanwezig is aan de genoemde zitting, en welk cilindrisch 15 huis verder bovenaan voorzien is van vertikale geleidingen voor een stel wiggen die geschikt zijn om samen te werken met het cilindrische vlak van de zitting, welke wiggen bovenaan scharnieren om een bovenste verbjndings-ring die coaxiaal is met het cilindrische huis en zo bestuurd wordt dat hij axiaal verplaatsbaar is door een tweede stel hydraulische cilinders 20 die gedragen worden door het cilindrische huis, terwijl tenslotte middelen aanwezig zijn om de hydraulische cilinders van elk stel op identieke wijze te voeden.

Bij voorkeur wordt dit zo uitgevoerd dat de klemhefbomen scharnieren om de onderste verbindingsring door middel van scharnieren met een 25 geringe constructieve speling, zodat de scharnieren niet onder spanning staan wanneer de koppeling zich in zijn klemstand bevindt, omdat de klemhefbomen tegen het kegelvlak van de zitting worden gedrukt.

Een andere voorkeursmaatregel volgens de uitvinding is het feit dat de wiggen een convergentiehoek hebben die kleiner is dan de mechanische 30 wrijvingshoek, waardoor, wanneer ze in werking zijn, losraken wordt voorkomen, ook in het geval van afwezigheid van druk in de hydraulische cilinders.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening van enkele bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvormen, welke 35 echter slechts bij wijze van voorbeeld en niet als beperking zijn weergegeven, zodat het steeds mogelijk is binnen het kader van de uitvindings-gedachte, technische en constructieve wijzigingen te introduceren.

Fig. 1 toont een gedeeltelijk opengesneden vooraanzicht van de koppeling volgens de uitvinding, reeds in de bijbehorende zitting gestoken, : .£ ' ·« ft 5 7 : rJ Ö 3 • * -4- maar nog niet vastgeklemd; fig. 2 toont een vertikale doorsnede door de in zijn zitting vastgeklemde koppeling volgens de uitvinding, welke doorsnede genomen is volgens de lijn A-A in fig. 3; 5 - fig. 3 toont een horizontale doorsnede van de koppeling op grotere schaal, genomen volgens de lijn B-B in fig. 2; fig. 4 toont een horizontale doorsnede door de koppeling op grotere schaal, genomen volgens de lijn C-C in fig. 2; fig. 5 toont het leidingschema van de hydraulische keten voor de belt) krachtiging; fig. 6 toont gedeeltelijk perspectivisch op grotere schaal een detail van de koppeling volgens de uitvinding.

De in de tekening weergegeven koppeling wordt gevormd door een buisvormig lijfdeel 1 dat bovenaan voorzien is van geleidingen 2 voor de wig-15 gen 12, en waarvan het ondereinde voorzien is van een verbreed deel met omgekeerde coniciteit 3.

Nabij het ondereinde van het lijfdeel van de koppeling, aan de buitenzijde, zijn de huizen bevestigd van drie hydraulische cilinders 4, waarvan de zuigers scharnierend zijn aangebracht aan een onderste verbin-20 dingsring 5.

Aan de onderste verbindingsring 5 zijn drie paren klemhefbomen 7 aangebracht door middel van de beugels 6 en de scharnieren 6' (zie in het bijzonder fig. 4).

De klemhefbomen 7 worden in contact gehouden met het lijfdeel van de 25 verbindingsinrichting of koppeling door de werking van de veren 8 die ertussen werkzaam zijn en de beugels 6 van de verbindingsring 5 (zie in het bijzonder fig. 6).

Scharnieren 6'die de klemhefbom en 7 verbinden met de beugels 6 van de ring 5 hebben een geringe constructieve speling, zodat, wanneer de kop-30 peling zich in zijn vastgeklemde toestand bevindt, deze niet onder spanning staan doordat de optredende krachten allemaal afgevoerd worden door de klemhefbomen 7 naar het kegelvormige huisdeel 19 van de zitting.

Bovenaan het huisdeel van de koppeling, aan de buitenzijde, zijn de huizen bevestigd van drie hydraulische cilinders 9, waarvan de zuigers 35 scharnierend zijn aan de bovenste ring 10.

Aan deze laatste zijn, door middel van de kleine verbindingsstan-gen 11, drie onder 120° geplaatste wiggen 12 gekoppeld, die langs de er tegenover liggende geleiders 2 van het lijfdeel van de koppeling kunnen glijden.

3 0 lJ l 3 Ó O

-5-

De wiggen 12 hebben een convergentiehoek die kleiner is dan de minimale wrijvingshoek, en hierdoor wordt voorkomen dat ze in de praktijk losraken, ook in het geval van afwezigheid van druk in de hydraulische cilinders 9.

5 Aan de bovenste verbindingsring 10 zijn hijsogen 13 bevestigd, om te worden gebruikt in het geval de koppeling met de hand moet worden losgenomen wanneer de noodprocedure in werking moet worden gesteld.

Zowel de bovenste verbindingsring 10 als de onderste verbindingsring 5 grijpen in de bovenste eindstand van de slag resp. de haken 14 en 15 10 (zie fig. 1).

De werking van de haken 14 en 15 is voldoende om het gewicht van de verbindingsringen en de eraan hangende inrichtingen vast te houden bij afwezigheid van druk in de hydraulische keten.

Binnen het lijfdeel van de koppeling, eventueel in een oliebad onder 15 atmosferische druk, is een gedeelte ondergebracht van de hydraulische keten voor de bediening.

Zoals blijkt uit fig. 5 wordt elk van de hydraulische ketens voor de bediening van de wiggen en van de klemhefbomen resp. gevormd door: voedings- en terugkeerleidingen 16 en 161; 20 - stromingsscheiders 17 en 17'; hydraulische cilinders 4 en 9.

De hydraulische leidingen die de cilinders verbinden met de stromingsscheiders, lopen door het huis van de verbindingsinrichting of koppeling, door de boringen die op geschikte wijze in het huis zijn aange-25 bracht, of aan de onderwand ervan.

Elke stormingsscheider 17 of 17' wordt in wezen gevormd door drie hydraulische motoren (tandwielmotoren of motoren met axiale zuiger) die op dezelfde as zijn gemonteerd, waardoor een gelijke afgegeven hoeveelheid, en dus dezelfde slag, wordt gegarandeerd voor de drie ermee verbon-30 den hydraulische cilinders 9 of 4.

De toevoer- en terugstroomleidingen 16 en 16' worden gelegd binnen de verankeringsbuis, of langs een andere weg, resp. naar de voedingspomp en naar de uitlaat.

De zitting voor de koppeling is samengesteld uit het bovenste deel, 35 dat bijna cilindervormig is, en waarin het gedeelte 18 dat met de wiggen in aanraking komt, en het onderste deel 19, dat kegelvormig is, en bestemd is voor het centreren en voor de aangrijping van de klemhefbomen, aanwezig zijn.

De vastklemming van de koppeling in zijn zitting wordt op de volgende

\ 7* p * q :Γ» X

U v * J - « -6-

« V

wijze verkregen.

De koppeling, met de hydraulische cilinders in de uitgestoken stand volgens fig. 1, wordt in zijn zitting gestoken. De centreerkegel 21, die bevestigd is aan de mond van de zitting, vergemakkelijkt deze handeling.

5 De tussenruimte die in dit stadium bestaat tussen de koppeling en de zitting, maakt het mogelijk dat het insteken ook wordt uitgevoerd bij het bestaan van excentriciteit en richtfouten.

Wanneer de koppeling de in fig. 1 weergegeven stand heeft bereikt, worden de onderste hydraulische cilinders 4 ingetrokken; dit veroorzaakt 10 het omlaaggaan van de onderste verbindingsring 5, en als gevolg daarvan het naar buiten draaien van de klemhefbomen 7 die dan komen te liggen op het verbrede gedeelte 3.. De koppeling wordt dan naar boven getrokken tot dat de klemhefbomen 7 in contact komen met het kegelvormige gedeelte 19 van de zitting. De bovenwaartse verplaatsing van de koppeling zorgt voor het 15 nauwkeurig centreren van het ondereinde van de koppeling, als gevolg van de werking van de coniciteit van de zitting 19.

De intrekking van de bovenste hydraulische cilinders 9 veroorzaakt het omlaaggaan van de bovenste verbindingsring 10, en dus van de wiggen 12, die dus tegen het gebied 18 van de zitting zullen worden gedrukt.

20 Dit veroorzaakt het nauwkeurig richten van de koppeling ten opzichte van de zitting en de onderlinge vastklemming ervan.

Het vrijgeven van de koppeling uit de zitting wordt verkregen door het in omgekeerde volgorde uitvoeren van dezelfde handelingen als beschreven voor de vastzetting.

25 Wanneer er, door een storing in de werking van de hydraulische keten, geen vrijgave van de koppeling op de normale wijze kan worden uitgevoerd, moet de noodprocedure voor het vrijmaken worden uitgevoerd, zoals hierna beschreven.

Door middel van een hulpuitrusting (bijvoorbeeld touwen die vanaf het 30 platform omlaaggebracht worden, of een op de funderingsbasis geïnstalleerd vijzelstelsel), welke verbonden wordt met de hijsogen 13, wordt de bovenste ring 10 opgetild, die de haken 14 grijpt.

Er wordt dus een tussenruimte geschapen tussen de wiggen 12 en het bovenste gedeelte van de zitting 18, die het mogelijk maakt de koppeling 35 omlaag te brengen.

De eerste afstand van de benedenwaartse verplaatsing van de koppeling heeft tot gevolg dat de klemhefbomen 7 komen te liggen tegen het ondereinde 20 van de zitting, en een verdere benedenwaartse verplaatsing zorgt voor de vastklemming van de onderste ring 5 door de haken 15.

8501953 * , '1 -7-

De u/erking v/and e veren 8, of eventueel van het kegelvormige gebied 19 van de zitting, veroorzaakt de draaiing van de klemhefbomen 17, waar-door de koppeling uit die zitting kan worden verwijderd.

Λ Λ 4 Λ e v 1 9 o o

Claims (8)

1. Omkeerbare mechanische koppeling, bestemd om te worden vastgeklemd binnen een ertegenover liggende zitting die aangebracht is in een funde-ringsbasis, met het oog op het verankeren aan die basis van een van de gespannen buisvormige verankeringen van een zeeplatform, met het 5 kenmerk dat de koppeling wordt gevormd door een in hoofdzaak cilindrisch huisdeel dat onderaan eindigt in een kegelvormig breder u/ordend deel dat geschikt is om te zorgen voor de radiale expansie van een stel klemhefbomen, welke klemhefbomen bovenaan scharnieren om een onderste ver-bindingsring die coaxiaal is met het cilindrische huis en die zo wordt be- 10 stuurd dat hij axiaal verplaatsbaar is door een stel hydraulische cilinders die door het cilindrische huis worden gedragen, welke klemhefbomen in contact gehouden worden met het cilindrische huis door veren en in de uitgezette stand in mechanische interferentie zijn met een kegelvormig vlak dat aanwezig is aan de genoemde zitting, en welk cilindrisch huis 15 verder bovenaan voorzien is van vertikale geleidingen voor een stel wiggen die geschikt zijn om samen te werken met het cilindrische vlak van de zitting, welke wiggen bovenaan scharnieren om een bovenste verbindingsring die coaxiaal is met het cilindrische huis en zo bestuurd wordt dat hij axiaal verplaatsbaar is door een tweede stel hydraulische cilinders die 20 gedragen worden door het cilindrische huis, terwijl tenslotte middelen aanwezig zijn om de hydraulische cilinders van elk stel op identieke wijze te voeden.

2. Koppeling volgens conclusie l,met het kenmerk dat» de klemhefbomen scharnieren om de onderste verbindingsring door middel van 25 scharnieren met een geringe constructieve speling.

3. Koppeling volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk dat de wiggen een convergentiehoek hebben die kleiner is dan de mechanische wrijvingshoek.

4. Koppeling volgens een der voorgaande conclusies, met het 30 kenmerk dat de bovenste verbindingsring voorzien is van hijsogen voor het met de hand losnemea van de koppeling ten opzichte van zijn zitting.

5. Koppeling volgens een der voorgaande conclusies, m e t h e t kenmerk dat de middelen voor het op identieke wijze voeden van de 35 hydraulische cilinders voor elk van de twee stellen cilinders bestaan uit een stromingsscheider, gevormd door evenveel hydraulische motoren, van het type tandwielmotor of motor met axiale zuiger, als er hydraulische cilinders zijn, welke stromingsscheiders geïnstalleerd zijn binnen het cilin- 85 0 1 S 5 3 -9- * drische huis in een oliebad.

6. Koppeling volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het cilindrische huis voorzien is van twee stellen haken met het oog op het vasthaken en vasthouden van de twee verbindings- 5 ringen en de daaraan scharnierende inrichtingen in losse stand ten opzichte van de zitting.

7. Koppeling volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het stel klemhefbomen bestaat uit drie paren klemhef-bomen die onder 120° ten opzichte van elkaar zijn geplaatst.

8. Koppeling volgens een der voorgaande conclusies, met het Q 10 kenmerk dat het stel wiggen bestaat uit drie wiggen die onder 120 ten opzichte van elkaar zijn geplaatst. SS 0 1 953