NO336667B1

NO336667B1 - Turret locking system

Info

Publication number: NO336667B1
Application number: NO20051352A
Authority: NO
Inventors: Sigmund Askestad
Original assignee: Advanced Prod & Loading As
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2015-10-19
Also published as: NO20051352L; NO20051352D0

Description

Oppfinnelsens område Field of the invention

Den foreliggende oppfinnelse vedrører flytende farkoster med en turret (dreietårn) som kan låses i fast posisjon. The present invention relates to floating vessels with a turret (turning tower) which can be locked in a fixed position.

Oppfinnelsens bakgrunn og kjent teknikk Background of the invention and prior art

På flytende farkoster, slik som et FPSO-fartøy, er det anordnet en såkalt turret, gjennom hvilken stigerør og kontrollkabler trekkes opp og henges av, og til hvilken fortøyningsliner festes. Den indre del av turreten ligger geostasjonært, uten vesentlig dreining (dvs. typisk innenfor ±10°), i forhold til fartøyet som kan dreie rundt turreten. Ved inntrekking av stigerør, signalkabler og festing av fortøynings-liner er det fordelaktig å låse turreten fast til fartøyet slik at plasskrevende vinsjer kan være montert på fartøyet i stedet for på selve turreten. Det er også aktuelt å låse turret ved spesielle operasjoner slik som vedlikehold av turret lager og ved anordning av midlertidige slangegjennomføringer i forbindelse med undervannsopera-sjoner eller overføring av væsker eller kraft fra fartøyet til turret. On floating vessels, such as an FPSO vessel, a so-called turret is arranged, through which risers and control cables are pulled up and suspended, and to which mooring lines are attached. The inner part of the turret is geostationary, without significant rotation (i.e. typically within ±10°), in relation to the vessel which can turn around the turret. When retracting risers, signal cables and attaching mooring lines, it is advantageous to lock the turret to the vessel so that space-consuming winches can be mounted on the vessel instead of on the turret itself. It is also relevant to lock the turret during special operations such as maintenance of the turret bearing and when arranging temporary hose passages in connection with underwater operations or the transfer of liquids or power from the vessel to the turret.

En kjent utførelsesform av et låsesystem for en turret er i form av en tann-krans med tannstang integrert i en indre eller ytre lagerring på turreten, idet en liten pinjong drevet av en motor er anordnet mot tannkransen. Motoren driver lageret rundt og holder posisjonen. Dette system er imidlertid relativt plasskrevende, idet motor og gir må plasseres inne på turret hvor det er meget begrenset plass. Slike gir-systemer er videre konstruert for primært å dreie turret under friksjonsmotstand i lågere, altså under betydelig lavere belastninger enn hva som er relevant for et robust turret-stoppersystem. Alternative utførelsesformer av et låsesystem er anvendelse av hydrauliske sylindere eller store strekkfisker eller wire anordnet mellom skipet og turret, hvilke anordninger kobles mellom en del av turreten som strekker seg opp og utenfor turretlageret, ut over dekket eller bære strukturen for turreten, og andre festeanordninger som typisk må anordnes på dekksnivå. Også de alternative utførelsesformer er relativt plasskrevende, især fordi det benyttes et relativt omfattende festesystem på dekkmvå på fartøyet og arrangementer som er montert på den roterende bærestrukturen som utgjør en del av turreten som fartøyet kan dreie fritt rundt i henhold til værpåkjenningen. Dette forhindrer utnyttelse av verdifullt rom for montering av utstyr og rørarrangementer på den geostasjonære del av turreten. Med typiske krefter på i størrelsesorden 100 til 200 metriske tonn nød-vendig for å holde turreten låst i forhold til skipet når værinduserte krefter virker til å dreie turreten ut av posisjon, er det for noen av de ovennevnte utførelsesformer vanskelig å få en tilstrekkelig stram og posisjonsnøyaktig låsing, og for andre ut-førelsesformer må turreten stilles i en nøyaktig possisjon før låsingen kan opprettes. A known embodiment of a locking system for a turret is in the form of a toothed ring with a toothed rack integrated into an inner or outer bearing ring on the turret, a small pinion driven by a motor being arranged against the toothed ring. The motor drives the bearing around and holds the position. However, this system is relatively space-consuming, as the motor and gear must be placed inside the turret where there is very limited space. Such gear systems are also designed to primarily turn the turret under lower frictional resistance, i.e. under significantly lower loads than what is relevant for a robust turret stop system. Alternative embodiments of a locking system are the use of hydraulic cylinders or large tension rods or wire arranged between the ship and the turret, which devices are connected between a part of the turret that extends up and outside the turret bearing, out over the deck or support structure for the turret, and other fastening devices that typically must be arranged at deck level. The alternative embodiments are also relatively space-consuming, especially because a relatively extensive fastening system is used on the vessel's deck and arrangements that are mounted on the rotating support structure that forms part of the turret around which the vessel can rotate freely according to the weather conditions. This prevents the utilization of valuable space for mounting equipment and pipe arrangements on the geostationary part of the tower. With typical forces of the order of 100 to 200 metric tons required to keep the turret locked relative to the ship when weather-induced forces act to turn the turret out of position, it is difficult for some of the above embodiments to obtain a sufficiently tight and positionally accurate locking, and for other designs the turret must be set in an exact position before the locking can be created.

Tidligere kjent teknikk fremlegges av patentdokumentet EP 1012035 som beskriver en anordning for å dreie eller låse en turret på et fartøy, der en stoppering er anordnet på en turret. En låseinnretning er videre anordnet utenfor stopperingens kant og innretningen kan føres mot spor i stopperingen for således å låse stopperingen i en fast posisjon i forhold til fartøyet. Prior art is provided by patent document EP 1012035 which describes a device for turning or locking a turret on a vessel, where a stop ring is arranged on a turret. A locking device is also arranged outside the edge of the stop ring and the device can be guided towards a groove in the stop ring to thus lock the stop ring in a fixed position in relation to the vessel.

Det finnes behov for et enklere system for låsing av en turret under høy last, med mindre plassbehov, som ikke rager opp i høyden og opptar rom hvor det er ønskelig å anordne rør og utstyr, med større posisjonsnøyaktighet, og som er enkel å bringe i inngrep for låsing. There is a need for a simpler system for locking a turret under high load, with less space requirement, which does not protrude in height and occupy space where it is desirable to arrange pipes and equipment, with greater positional accuracy, and which is easy to bring in intervention for locking.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Med den foreliggende oppfinnelse imøtekommes det ovennevnte behov, ved at det tilveiebringes et turret-låsesystem som omfatter en geostasjonær indre lagerring og en roterbar ytre lagerring som kan dreies passivt med et fartøy som er tilkoblet turreten. Turreten er boltet til den indre lagerringen, en sirkulær stoppering er festet med bolter til turreten og den indre lagerringen og strekker seg horisontalt ut forbi den ytre lagerringen. Boltene klemmer stopperingen fast til den indre lager-ringen og videre både lagerringen og stopperingen til turreten. Stopperingen på omkretsen er forsynt med radielt orienterte spor og en låseinnretning er radielt orientert for inngrep i de radielt orienterte spor. With the present invention, the above-mentioned need is met by providing a turret locking system comprising a geostationary inner bearing ring and a rotatable outer bearing ring which can be turned passively with a vessel connected to the turret. The turret is bolted to the inner bearing ring, a circular stop ring is bolted to the turret and inner bearing ring and extends horizontally past the outer bearing ring. The bolts clamp the stop ring firmly to the inner bearing ring and further both the bearing ring and the stop ring to the turret. The stop ring on the circumference is provided with radially oriented grooves and a locking device is radially oriented for engagement in the radially oriented grooves.

Låseinnretningen i systemet er en hydraulisk opererbar låsepinne, og sporenes posisjoner på stopperingen er fritt tilpasset for gjennomføring av utstyr under inntrekk av en vinsj montert på fartøyet. The locking device in the system is a hydraulically operable locking pin, and the positions of the tracks on the stop ring are freely adapted for the passage of equipment during retraction by a winch mounted on the vessel.

Turret låsesystemet ifølge oppfinnelsen tillater anvendelse av vinsj systemer anordnet både på skipets og turretens bærestruktur, det er tilpasset enkelt inngrep og låsing av en turret under høy last, med stor posisjonsnøyaktighet, og det lave plassbehov frigjør rom hvor det er ønskelig å anordne rør og annet utstyr. The turret locking system according to the invention allows the use of winch systems arranged both on the ship's and the turret's supporting structure, it is adapted to easy engagement and locking of a turret under high load, with great positional accuracy, and the low space requirement frees up space where it is desirable to arrange pipes and other equipment.

Stopperingen er fordelaktig festet på en indre (nåle/rulle) kulelager-ring på turreten, med bolter som fester både kulelageret og stopperingen. Alternativt kan lageret monteres i underkant av turret bære strukturen, og da kan låseringen fordelaktig bli montert på undersiden. Låseinnretningen er fordelaktig en hydraulisk opererbar låsepinne, som hydraulisk drevet kan føres inn radielt mot stopperingen for inngrep i tilpassede spor langs stopperingens kant, således at stopperingen kan låses i ønskede posisjoner. Med låsesystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse blir den indre lager-ringen avstivet, og det tilveiebringes et robust låsesystem som opptar liten plass. Låsesystemet er slik utformet at tilegnede gjennomføringer for stigerør, signalkabler, ledninger og vaiere, blir korrekt posisjonert. Således kan en vinsj anordnet på fartøyets dekk relativt uproblematisk anvendes til inntrekkings- og avhengingsoperasjonene. The stop ring is advantageously attached to an inner (needle/roller) ball bearing ring on the turret, with bolts that secure both the ball bearing and the stop ring. Alternatively, the bearing can be mounted on the underside of the turret support structure, and then the locking ring can advantageously be mounted on the underside. The locking device is advantageously a hydraulically operable locking pin, which hydraulically driven can be inserted radially towards the stop ring for engagement in adapted grooves along the stop ring's edge, so that the stop ring can be locked in desired positions. With the locking system according to the present invention, the inner bearing ring is stiffened, and a robust locking system is provided which takes up little space. The locking system is designed in such a way that appropriate penetrations for risers, signal cables, wires and cables are correctly positioned. Thus, a winch arranged on the vessel's deck can be used relatively unproblematically for the retracting and hanging operations.

Låseinnretningen er fordelaktig boltet til et sveist fundament. The locking device is advantageously bolted to a welded foundation.

I en alternativ utførelse anordnes et hydraulisk operert kalypter med bremseklosser, på eller ved låsepinnen eller separat, slik at den utover ragende stopperringen funksjonerer som skive i en skivebrems, hvilket tillater at turreten holdes i en tilfeldig valgt posisjon. En slik utførelse kan kombineres med det ovenfor beskrevne turret låsesystem. In an alternative embodiment, a hydraulically operated calypter is arranged with brake pads, on or by the locking pin or separately, so that the outwardly projecting stop ring functions as a disc in a disc brake, which allows the turret to be held in a randomly selected position. Such a design can be combined with the turret locking system described above.

Tegninger Drawings

Den foreliggende oppfinnelse er illustrert med figurer, hvor The present invention is illustrated with figures, where

Figur 1 illustrerer et turret låsesystem ifølge oppfinnelsen, Figure 1 illustrates a turret locking system according to the invention,

Figur 2 illustrerer et turret låsesystem ifølge oppfinnelsen, ved et snitt Figure 2 illustrates a turret locking system according to the invention, in a section

gjennom en turret, og through a turret, and

Figurene 3 og 4 illustrerer et låsesystem ifølge oppfinnelsen. Figures 3 and 4 illustrate a locking system according to the invention.

Detaljert beskrivelse Detailed description

Det henvises først til Figur 1, som illustrerer et turret låsesystem ifølge oppfinnelsen. Nærmere bestemt er det illustrert en stoppering 1 og en låseinnretning 2. På Figur 1 er de indre deler av en turret tatt ut, for bedre å kunne se elementene i låsesystemet ifølge oppfinnelsen. Det fremgår tydelig at stopperingen 1 er montert på toppen av et indre lager 3, festet ved hjelp av bolter. Reference is first made to Figure 1, which illustrates a turreted locking system according to the invention. More specifically, a stop ring 1 and a locking device 2 are illustrated. In Figure 1, the inner parts of a turret are taken out, in order to better see the elements of the locking system according to the invention. It is clear that the stop ring 1 is mounted on top of an inner bearing 3, fixed by means of bolts.

Låseinnretningen 2 er i den illustrerte utførelsesform en låsepinne 2 som griper inn i tilegnede spor lai stopperingen. Figur 2 er et snitt gjennom en enkel turret, hvor elementene stoppering 1 og låseinnretning 2 er tegnet inn, idet stopperingen 1 er festet på oversiden av et indre lager 3 i turreten. Figuren viser også to stigerør 4 som avhengt i turreten, og to innfestede fortøyningsliner 5. Figur 3 illustrerer i nærmere detalj låsepinnen i låseinnretningen som er vist på Figurene 1 og 2. Låseinnretningen omfatter en hydraulisk opererbar låsepinne 6. Spissen har en skrå, avsmalnende ende, idet to kutt 7 på ca. 15° er utført i spissen for lettere å kunne føre inn låsepinnen i stopperingen mens stopperingen er under bevegelse. Låsepinnen har en vinkel i enden som sammen med den indre motstanden mot en aksiell bevegelse av låsepinnen gir en svak selvlåsende virkning, men som samtidig begrenser nødvendig kraft for å trekke låsepinnen ut om det skulle være nødvendig ved en unkontrollert situasjon, f.eks ved ekstreme feil i skipets retning. En lastsensor er fordelaktig anordnet med låseinnretningen. Figur 4 illustrerer nærmere detaljer for et turret låsesystem ifølge oppfinnelsen. In the illustrated embodiment, the locking device 2 is a locking pin 2 which engages in appropriate grooves in the stop ring. Figure 2 is a section through a simple turret, where the elements stop ring 1 and locking device 2 are drawn in, the stop ring 1 being attached to the upper side of an inner bearing 3 in the turret. The figure also shows two risers 4 as suspended in the turret, and two attached mooring lines 5. Figure 3 illustrates in more detail the locking pin in the locking device shown in Figures 1 and 2. The locking device comprises a hydraulically operable locking pin 6. The tip has a slanted, tapered end , as two cuts 7 of approx. 15° is made at the tip to make it easier to insert the locking pin into the stop ring while the stop ring is in motion. The locking pin has an angle at the end which, together with the internal resistance to an axial movement of the locking pin, gives a weak self-locking effect, but which at the same time limits the necessary force to pull the locking pin out should it be necessary in an uncontrolled situation, e.g. in extreme error in the ship's direction. A load sensor is advantageously arranged with the locking device. Figure 4 illustrates further details for a turret locking system according to the invention.

Claims

1. Turret locking system for a turret comprising a geostationary inner bearing ring and a rotatable outer bearing ring passively rotatable with a vessel connected to the turret, the turret being bolted to the inner bearing ring, a circular stop ring being bolted to the turret and the inner bearing ring and extends horizontally out past the outer bearing ring and the bolts clamp the stop ring to the inner bearing ring and further both the bearing ring and the stop ring to the turret, characterized in that the stop ring on the circumference is provided with radially oriented grooves and a locking insert is radially oriented for engagement in the radially oriented grooves.

2 Turret locking system according to claim 1, characterized in that the locking device is a hydraulically operable locking pin.

3 Turret locking system according to claim 1, characterized in that the positions of the tracks on the stop ring are freely adapted for the passage of equipment during the retracting of a winch mounted on the vessel.