(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮き船用の係留システムであって、前記浮き船は、海洋環境での作業を実施するためのプラットホーム及び前記海洋環境の水線下でのバラスト及び安定性を提供する浮きタワーを有し、前記係留システムは、
海底に沿って前記タワー周りに配置された複数個のアンカと、
各々が前記タワーに作動的に連結されている第１の端部及び各アンカに作動的に連結されている第２の端部を備えた複数本の係留ラインと、を備え、各係留ラインは、回動連結部を用いて互いに接合された少なくとも２本の実質的に剛性のリンクを含み、前記回動連結部が単一の平面に沿って隣り合うリンク相互間の相対運動をもたらすようになっており、
前記各リンクは、互いに平行に配置された複数本の細長い部材から成る、
ことを特徴とする係留システム。
【請求項２】
各リンクの長さは、少なくとも５メートルである、
請求項１記載の係留システム。
【請求項３】
前記係留システムは、約１００メガニュートン以上の氷圧力が存在する場合でも前記船の位置保持を維持する能力を備えている、
請求項１記載の係留システム。
【請求項４】
前記氷圧力は、水平の成分を有し、各係留ラインは、少なくとも約５００メガニュートンの水平力に耐えることができる、
請求項１記載の係留システム。
【請求項５】
前記浮き船は、軸対称形状を有する、
請求項１記載の係留システム。
【請求項６】
前記浮き船は、浮き掘削ユニットであり、
前記作業は、海洋掘削作業又は産出作業である、
請求項１記載の係留システム。
【請求項７】
前記複数個のアンカの各々は、重力により前記海底上に保持された重り付きブロック又は前記海底の近くで地球に固定されている複数本の杭打ちピラー又はサクションピラーを備えた骨組み構造体から成る、
請求項６記載の係留システム。
【請求項８】
前記複数本の細長い部材は、２本又は３本以上のアイバーか２本又は３本以上の実質的に中空の管状部材かのいずれかから成る、
請求項１記載の係留システム。
【請求項９】
前記複数本の係留ラインの各々の前記第１の端部は、前記タワーの上端部の近くで前記タワーに連結され、
前記第１の端部の各々は、前記海洋環境中における前記掘削ユニットの浮き位置を調節するよう前記タワーの前記上端部に沿う２つ又は３つ以上の互いに異なる深さのところで前記タワーに選択的に連結可能である、
請求項６記載の係留システム。
【請求項１０】
前記複数本の係留ラインの各々の前記第１の端部は、選択的に回動可能なリンクによって前記タワーに連結され、前記リンクは、前記タワーに第１の箇所でピン留めされた第１の端部及び第２の端部を有し、該第２の端部は、選択的に、海洋条件に応じて、
前記浮き船の喫水を増大させるよう第２の下方の箇所のところで前記タワーにピン留めされたり、
前記浮き船の喫水を増大させるよう前記第２の下方の箇所のところで前記タワーにはピン留めされなかったりする、
請求項９記載の係留システム。
【請求項１１】
前記複数本の係留ラインの各々の前記第１の端部は、半径方向コネクタによって前記タワーに連結され、前記コネクタは、前記タワーに対する各係留ラインの回動運動を可能にするようスロット内に嵌まり込み、
前記タワーの上端部に沿う前記２つ又は３つ以上の互いに異なる深さの各々のところに第１のスロットが設けられている、
請求項９記載の係留システム。
【請求項１２】
前記複数個のアンカの各々は、各係留ラインを対応のアンカに沿って選択的に連結し、それにより連結箇所からの前記タワーの距離を調節するための複数個の連結箇所を有する、
請求項６記載の係留システム。
【請求項１３】
前記プラットホームは、切頭円錐形の掘削船体によって支持され、
前記掘削ユニットは、掘削構造物を前記タワーに連結するネックを更に有する、
請求項６記載の係留システム。
【請求項１４】
複数本の補助係留ラインを更に有し、各補助係留ラインは、前記タワーの底端部の近くで前記タワーに連結された第１の端部及び各アンカに連結された第２の端部を有する、
請求項６記載の係留システム。
【請求項１５】
前記タワーの底部の近くに配置されていて、前記水線下における前記タワーのバラスト及び安定性を一段と提供するようになった少なくとも１つのスラスタを更に有する、
請求項６記載の係留システム。
【請求項１６】
前記複数本の係留ラインの各々は、実質的に引張り状態で前記タワーと前記アンカとの間に連結され、
前記水線に対する前記複数本の係留ラインのうちの少なくとも２本の角度は、前記掘削ユニットの運動を減少させるよう選択され、前記角度は、前記タワーの寸法形状及び前記アンカから前記タワーまでの前記係留ラインの距離を考慮して選択される、
請求項６記載の係留システム。
【請求項１７】
浮き構造体用の係留システムを配備する方法であって、
（ａ）位置決めテンプレートを海上作業場所のところで海底上に配置するステップを有し、
（ｂ）設定ラインを容易するステップを有し、前記設定ラインには、第１の端部、第２の端部及びリンク装置を用いて互いに接続された複数個の実質的に剛性のリンクを有し、各リンクは、少なくとも１つの細長い金属製の部材を含み、
（ｃ）前記設定ラインの前記第１の端部を前記位置決めテンプレートに連結するステップを有し、
（ｄ）前記設定ラインの前記第２の端部をアンカに連結するステップを有し、
（ｅ）前記アンカを第１の長さに従って前記海底に沿って固定するステップを有し、
（ｆ）前記設定ラインの前記第１の端部を前記位置決めテンプレートから切り離すと共に前記設定ラインの前記第２の端部を前記アンカから切り離すステップを有し、
（ｇ）連続して位置するアンカについて前記ステップ（ａ）〜（ｆ）を繰り返し実施して複数個のアンカが前記位置決めテンプレートの周りに配置されるようにするステップを有し、
（ｈ）永続的係留ラインを用意するステップを有し、前記係留ラインは、第１の端部、第２の端部及びリンク装置を用いて互いに接合された複数本の実質的に剛性のリンクを有し、
（ｉ）前記係留ラインの前記第２の端部をアンカに作動的に連結するステップを有し、
（ｊ）前記係留ラインの前記第１の端部を前記浮き構造物に作動的に連結するステップを有し、
（ｋ）前記連続して位置するアンカの各々について前記ステップ（ｈ）〜（ｊ）を繰り返し実施するステップを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記浮き構造物は、浮き掘削ユニットであり、前記浮き掘削ユニットは、
海洋環境中での掘削作業を可能にするプラットホームと、
前記海洋環境の水線下でのバラスト及び安定性を提供するようになったタワーと、を備え、
前記作業現場は、掘削及び産出作業が行われる掘削現場であり、前記位置決めテンプレートは、前記掘削現場における前記タワーの意図した配設場所の下に配置され、
それぞれの永続的係留ラインの各々の前記第１の端部は、前記タワーに作動的に連結される、
請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記複数個のアンカの各々は、重力により前記海底上に保持された重り付きブロック又は前記海底の近くで地球に固定されている複数本の杭打ちピラー又はサクションピラーを備えた骨組み構造体から成る、
請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
各永続的係留ラインは、移動中の氷床からの少なくとも約１００メガニュートンの力に耐えることができる、
請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記移動中の氷床からの前記力は、水平の成分を有し、
各係留ラインは、少なくとも約５００メガニュートンの水平力に耐えることができる、  請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記複数本の係留ラインの各々内の選択されたリンクは、浮力を増大させる物体を受け入れる、
請求項１８記載の方法。
【請求項２３】
前記タワーを前記プラットホームから切り離すステップと、
前記タワーを前記海洋環境内において近づいてくる氷床の深さよりも下の深さまで下降させるステップと、
前記浮き構造物を前記海洋環境中の新たな場所まで動かすステップとを有する方法によって再配置された前記係留システムであって、
前記浮き構造物は、北極圏の海洋環境中に元々係留システムによって配置されており、前記係留システムは、
第１の端部及び第２の端部を備えた複数本の係留ラインを有し、各係留ラインは、回動連結部を用いて互いに接合された少なくとも２本の実質的に剛性のリンクを有し、前記回動連結により前記係留ラインは、前記タワーを前記海洋環境中に下降させると、運動学的に折り畳み可能であり、
海底に沿って配置された複数個のアンカを有し、各アンカは、前記係留ラインの前記第２の端部のところで各係留ラインをそれぞれ固定する、
請求項１記載の係留システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沖合掘削技術分野に関する。特に、本発明は、氷の多い北極圏海域で使用するのに適したライザ及び係留システムを用いる浮き海洋掘削装置（以下、「掘削ユニット」ともいう）に関する。
【０００２】
〔関連出願の説明〕
本願は、２００９年４月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／１７４，２８４号の権益主張出願である。
【０００３】
本項では、本発明の例示の実施形態と関連している場合のある当該技術分野の種々の態様を紹介する。この説明は、本発明の特定の態様の良好な理解を容易にする技術内容の枠組みを提供するのを助けるものと考えられる。従って、本項は、このような見方で読まれるべきであり、必ずしも本項の記載内容が先行技術である旨の承認として読まれるべきではない。
【背景技術】
【０００４】
化石燃料に対する世界の需要が高まっているので、エネルギー会社は、陸地（オンショア）と沖合（オフショア）の両方における世界の遠隔且つ悪条件の地域に埋蔵されている炭化水素資源を追い求めている。このような地域としては、周囲空気温度が水の氷点を優に下回る温度に達する北極圏が挙げられる。特定の陸上の例としては、カナダ、グリーンランド及び北アラスカが挙げられる。
【０００５】
沖合北極圏で遭遇する主要な問題のうちの１つは、氷床が海面上に絶え間なく生じることである。海岸線から離れて生じる水深が２０メートル又は２５メートルを超える氷の塊は、これらがほぼ絶え間なく動いているという点において動的である。氷塊又は氷床は、例えば風、波及び海流のような環境要因に応答して動く。氷床は、約１メートル／秒という速い速度で水中を側方に動く場合がある。このような動的な氷塊は、これら氷塊の経路中の構造的物体に途方もなく大きな力を及ぼす場合がある。したがって、北極圏海域で操業する沖合構造物は、移動中の氷によって生じる力に耐え又は打ち勝つことができなければならない。
【０００６】
北極圏海域で遭遇する別の危険性は、氷丘脈である。これらは、通常、氷床内で生じ、又、氷床の衝突によって生じた板状氷及び再凍結ラブルの互いにオーバラップした層から成る場合のある大きな氷山である。氷丘脈は、厚さが最大３０メートル以上にもなる場合があり、従って、通常の板状氷よりも比例して大きな力を及ぼす場合がある。
【０００７】
底部支持型静止構造物は、沖合北極圏、特に水深のある領域において特に損傷しやすい。氷床又は氷丘脈の大きな力は、水面の近くに向けられる。沖合構造物が海面よりもかなり下に延びる長くて比較的細い柱又はコラムによって支持された掘削プラットホーム又はデッキを有する場合、側方に動いている氷によって生じる曲げモーメントは、プラットホームを倒壊させるほど十分に大きい場合がある。
【０００８】
１９７７年にジャーウィック（Gerwick）に付与された米国特許第４，０４８，９４３号（「ジャーウィック特許」）明細書は、全体として水線上に浮く倒立又は逆円錐形の構造物を備えた掘削ユニットを提案した。倒立構造物は、掘削機器及び活動を支持した頂面又はデッキを有する。掘削ユニットは、倒立円錐形構造物の下で浮いている大型の円筒形ケーソンを更に有する。この場合、ケーソンは、水線の下で倒立円錐形構造物に連結された半径方向にテーパした好ましくは円錐形の上側部分を有する。係留ラインは、ケーソンに取り付けられ、次に海底に係留され、それにより水中における掘削ユニットの位置が固定される。
【０００９】
ジャーウィック特許の掘削ユニットは、ケーソンを垂直方向に往復動する手段を有する。このように、ケーソンの上側部分は、氷を穿孔してこれを破壊するのに十分な動的力で氷床及び他の氷塊に斜めに接触することができる。移動中の氷は、円錐形の構造物の傾斜壁に当たり、押し上げられる。氷の押し上げは、氷を破壊する傾向があるだけでなく、構造物に加わる氷の水平破砕力を実質的に弱める。
【００１０】
倒立円錐形船体を備えた他の掘削構造物がヘルム等（Helm, et al）に付与された米国特許第３，７６６，８７４号明細書及びライト等（Wright, et al）に付与された米国特許第４，４３４，７４１号明細書に開示されている。このような構造物は、船体に当たった氷を破砕するために形状が全体として切頭円錐形である船体を用いている。船体は、伝統的なチェーン又はワイヤロープを用いて海底に係留される。
【００１１】
伝統的な沖合操業では、係留ライン用のチェーン、ワイヤロープ又は合成ロープを用いることが望ましい。これら係留ラインは、融通性を浮き構造物に与え、それにより、浮き構造物は、波、風及び海流に応答して動く可能性がある。それと同時に、このような伝統的な係留ラインは、移動中の氷床によって提供される高い剪断力に耐えるほど十分な強度を提供することができない場合がある。浮き船の現行の係留システムは、氷の荷重に抵抗する能力が制限されており、一般に、開放水域や温暖な季節の掘削又は産出作業に制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第４，０４８，９４３号明細書
【特許文献２】米国特許第３，７６６，８７４号明細書
【特許文献３】米国特許第４，４３４，７４１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
沖合の油田やガス田の完全な開発は、所与の場所からの作業、例えば、所与の場所からの多数の坑井の掘削を必要とする。これは、氷床が１年のほとんどにわたって海を覆う北極地であっても当てはまる。季節的な再配置の出費や掘削途中の坑井に複数年にわたって再度立ち入ることの複雑さを回避するため、年間を通じた操業を維持することが望ましい。
【００１４】
したがって、海上浮きユニットを北極圏環境の所与の場所に維持することができる改良型係留システムが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
北極圏用浮き船のための係留システムが提供される。この船は、例えば、浮き掘削ユニットであるのが良い。この船は、変形例として、沖合掘削、産出、調査、修復又は調査作業に用いられる軸対称調査船又は他の船であっても良い。
【００１６】
船は、海洋環境における作業を可能にするためのプラットホームを有する。船は、海洋環境における水線下でのバラスト及び安定性を提供するタワー（塔）を更に有する。タワーは、切頭円錐形の船体によって支持されるのが良い。この場合、船は、プラットホーム構造体をタワーに連結するネックを更に有する。
【００１７】
係留システムは、一般に、海底に沿ってタワー周りに半径方向に配置される複数個のアンカを有する。アンカは、重力により海底上に保持された重り付きブロックであるのが良い。変形例として、アンカは各々、例えば、海底の近くで地球に固定されている複数本の杭打ちピラー又はサクションピラーを備えた骨組み構造体から成っていても良い。
【００１８】
係留システムは、複数本の係留ラインを更に有する。各係留ラインは、タワーに作動的に連結された第１の端部及び各アンカに作動的に連結された第２の端部を有する。各係留ラインは、リンク装置又は回動連結部を用いて互いに接合された少なくとも２本の剛性のリンクを更に有する。複数本の係留ラインの各々内の選択されたリンクは、浮力を増大させる物体を有するのが良い。
【００１９】
一態様では、各リンクは、長さが少なくとも５メートルである。各リンクは、例えば、互いに平行に配置された複数個の細長い金属製部材から成るのが良い。一構成例では、複数本の係留ラインの各々の第１の端部は、タワーの上端部の近くでタワーに連結される。好ましくは、第１の端部の各々は、海洋環境中における浮き掘削ユニットの喫水を調節するようタワーの上端部に沿う２つ又は３つ以上の互いに異なる深さのところでタワーに選択的に連結可能である。さらに、複数個のアンカの各々は、各係留ラインを対応のアンカに沿って選択的に連結するための複数個の連結箇所を有するのが良い。このように、連結箇所からのタワーの距離を調節することができる。
【００２０】
係留システムは、海洋環境が実質的に凍結した冬期の数か月の間でも１年を通じて海上作業を支援することができる。好ましくは、係留システムは、約１００メガニュートン以上の氷圧力が存在する場合でも船の位置保持を維持する能力を備える。
【００２１】
氷の力は、代表的には、動いている氷床を意味している。氷床により生じる力は、水平の成分を有する。一態様では、各係留ラインは、少なくとも約５００メガニュートンの水平力に耐えることができる。
【００２２】
一実施形態では、係留システムは、複数本の補助係留ラインを更に有する。各補助係留ラインは、タワーの底端部の近くでタワーに連結された第１の端部及び各アンカに連結された第２の端部を有する。補助係留ラインの各々は、チェーン、ワイヤロープ、合成ロープ又はパイプで作られるのが良い。
【００２３】
また、浮き構造体用の係留システムを配備する方法であって、
（Ａ）位置決めテンプレートを海上作業場所のところで海底上に配置するステップを有し、
（Ｂ）設定ラインを容易するステップを有し、設定ラインには、第１の端部、第２の端部及びリンク装置を用いて互いに接続された複数個の実質的に剛性のリンクを有し、各リンクは、少なくとも１つの細長い金属製の部材を含み、
（Ｃ）設定ラインの第１の端部を位置決めテンプレートに連結するステップを有し、
（Ｄ）設定ラインの第２の端部をアンカに連結するステップを有し、
（Ｅ）アンカを第１の長さに従って海底に沿って固定するステップを有し、
（Ｆ）設定ラインの第１の端部を位置決めテンプレートから切り離すと共に設定ラインの第２の端部をアンカから切り離すステップを有し、
（Ｇ）連続して位置するアンカについてステップ（Ａ）〜（Ｆ）を繰り返し実施して複数個のアンカが位置決めテンプレートの周りに配置されるようにするステップを有し、
（Ｈ）永続的係留ラインを用意するステップを有し、係留ラインは、第１の端部、第２の端部及びリンク装置を用いて互いに接合された複数本の実質的に剛性のリンクを有し、
（Ｉ）係留ラインの第２の端部をアンカに作動的に連結するステップを有し、
（Ｊ）係留ラインの第１の端部を浮き構造物に作動的に連結するステップを有し、
（Ｋ）連続して位置するアンカの各々についてステップ（Ｈ）〜（Ｊ）を繰り返し実施するステップを有することを特徴とする方法が提供される。
【００２４】
浮き構造物は、好ましくは、浮き掘削ユニットである。この場合、掘削ユニットは、海洋環境中での作業を実施するためのプラットホーム及び海洋環境の水線下でのバラスト及び安定性を提供するタワーを有する。位置決めテンプレートは、掘削現場におけるタワーの意図した配設場所の下に配置される。好ましくは、それぞれの永続的係留ラインの各々の第１の端部は、タワーの頂部に作動的に連結される。
【００２５】
上述した係留システムの係留ラインの場合と同様、永続的係留ラインの各リンクは、互いに平行に配置された複数個の細長い部材を有する。これら部材は、金属材料、セラミック材料又は高い引張り強度をもつ他の材料であるのが良い。リンクは、回動コネクタを用いて互いに接合される。一観点では、複数本の細長い部材の各々は、２本又は３本以上のアイバーか２本又は３本以上の実質的に中空の管状部材かのいずれかから成るのが良い。各永続的係留ラインは、好ましくは、移動中の氷床からの少なくとも約１００メガニュートンの力に耐えることができる。
【００２６】
また、浮き構造物を再配置する方法が本明細書において提供される。浮き構造物は、海洋環境中での作業を可能にするプラットホーム及び海洋環境の水線下でのバラスト及び安定性を提供するタワーを有する。一観点では、この方法は、タワーを前記プラットホームから切り離すステップを有する。次に、タワーを海洋環境内において近づいてくる氷床の深さよりも下の深さまで下降させる。
【００２７】
この方法によれば、浮き構造物を海洋環境の新たな場所まで移動させる。このようにすると、浮き構造物は、氷床からの衝撃を回避することができる。
【００２８】
この方法では、浮き構造物は、北極圏の海洋環境中に元々係留システムによって配置されている。係留システムは、第１の端部及び第２の端部を備えた複数本の係留ラインを有する。各係留ラインは、回動連結部を用いて互いに接合された少なくとも２本の実質的に剛性のリンクを更に有する。回動連結により、係留ラインは、タワーを海洋環境中に下降させると、運動学的に折り畳み可能である。係留システムは、海底に沿って配置された複数個のアンカを更に有する。各アンカは、係留ラインの第２の端部のところで各係留ラインをそれぞれ固定する。
【００２９】
一態様では、複数本の係留ラインの各々内の選択されたリンクは、浮力を増大させる物体を受け入れる。このようにすると、係留ラインは、タワーを海底まで下降させると、それぞれの各アンカからタワーまでの距離の減少に対応するよう運動学的に容易に折り畳める。
【００３０】
上述した係留システムの係留ラインの場合と同様、永続的係留ラインの各リンクは、互いに平行に配置された複数個の細長い部材を有する。これら部材は、金属材料、セラミック材料又は高い引張り強度をもつ他の材料であるのが良い。リンクは、回動コネクタを用いて互いに接合される。一観点では、複数本の細長い部材の各々は、２本又は３本以上のアイバーか２本又は３本以上の実質的に中空の管状部材かのいずれかから成るのが良い。各永続的係留ラインは、好ましくは、移動中の氷床からの少なくとも約１００メガニュートンの力に耐えることができる。
【００３１】
本発明を良好に理解できるように、或る特定の図解、図表及び／又はフローチャートが本明細書に添付されている。しかしながら、図面は、本発明の選択された実施形態のみを示しており、従って、本発明の範囲を限定するものと解されてはならないことは注目されるべきである。というのは、本発明は、他の同様に効果的な実施形態及び用途に利用できる余地があるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】浮き沖合掘削ユニット用の本発明の一実施形態としての係留システムの側面図であり、浮き沖合掘削ユニットが海洋環境中に示されている状態を示す図である。
【図２Ａ】本発明の係留システム用の継手の一部として使用できるアイバーの側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのアイバーの平面図である。
【図３Ａ】図１の係留システムに用いることができる係留ラインの一部分の側面図であり、３本の図示のリンクが互いに連結された状態で示されている図である。
【図３Ｂ】図３Ａの係留ラインの一部分の斜視図であり、係留ラインのリンクを接合するために用いられるピンがアイバーから分解組み立て図で示されている図である。
【図４Ａ】図１の係留システムに用いることができるアンカの側面図であり、アンカが骨組み構造体により互いに連結された個々のサクション杭から作られている状態を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａのアンカの平面図である。
【図５Ａ】図１の係留システムに用いることができる変形実施形態としてのアンカの側面図であり、アンカが重力の作用で海底上に保持されたブロックであることを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａのアンカの斜視図である。
【図５Ｃ】係留ラインを図４Ｂ又は図５Ｂのアンカに連結するために使用可能な連結部材の側面図である。
【図６Ａ】変形実施形態としての係留システムのためのリンクの一部として使用可能な１本又は２本以上のアイバーから作られたリンクの平面図であり、リンクが部分的に浮力を増大させる材料で作られている状態を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａのアイバーのリンクの側面図である。
【図７Ａ】変形実施形態としての浮き沖合掘削ユニット用係留システムの側面図であり、ケーソンが掘削構造物の底部に取り付けられ、係留システムのリンクが図６Ａ及び図６Ｂの例示の例である状態を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａの係留システムの側面図であり、ケーソンが掘削構造物から切り離されて海洋環境内において下降され、これにより、掘削構造物を曳航して氷山との接触ラインから外すことができる状態を示す図である。
【図７Ｃ】浮き北極圏用構造物を再配置するための方法のステップを示すフローチャートである。
【図８Ａ】図１の浮き沖合掘削ユニット用の係留システムの側面図であり、係留システムが掘削構造物を実質的に氷の多い条件の場合に水線のところに位置決めするよう構成されている状態を示す図である。
【図８Ｂ】図１の係留システムの別の側面図であり、係留システムが掘削構造物を海洋波の多い条件の場合に実質的に水線よりも上方に位置決めするよう構成されている状態を示す図である。
【図９】掘削ユニットのタワーの上方部分の拡大側面図であり、回動アイバーが図８Ａの実質的の氷の多い条件か図８Ｂの実質的に海洋波の多い条件かのいずれかに対応するよう掘削構造物を昇降させるための別々の位置に存在する状態で示されている図である。
【図１０】図１の浮き沖合掘削ユニット用の係留システムの別の側面図であり、氷が掘削ユニットに衝突したときに掘削ユニットに作用する力を支持する力ベクトルが示され、スラスタが浮き構造物を平衡状態に保つのを助ける有効推進力を提供する状態を示す図である。
【図１１Ａ】アンカをテンプレートから間隔保持するために用いられるラインの側面図であり、間隔保持ラインが永続的係留ラインの一セグメントであっても良く、或いは、別個の一時的ラインであっても良い状態を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの間隔保持ラインの拡大側面図であり、一時的係留ラインとテンプレートとの間の連結状態が示されている図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｄと一緒になって、浮き構造物のための係留システムを配備する方法の１つにまとめられたフローチャートである。
【図１１Ｄ】図１１Ｃと一緒になって、浮き構造物のための係留システムを配備する方法の１つにまとめられたフローチャートである。
【図１２Ａ】浮き沖合掘削ユニット用の本発明の変形実施形態としての係留システムの側面図であり、浮き沖合掘削ユニットが海洋環境内で示され、この構成例では、係留システムが掘削構造物を実質的に氷の多い条件の場合に海洋環境中に位置決めするよう浮きタワーに固定されている状態を示す図である。
【図１２Ｂ】浮き沖合掘削ユニット用の本発明の変形実施形態としての係留システムの側面図であり、浮き沖合掘削ユニットが海洋環境内で示され、この構成例では、係留システムが掘削構造物を実質的に海洋波の多い条件の場合に海洋環境中に位置決めするよう浮きタワーに固定されている状態を示す図である。
【図１３Ａ】図１２Ａ及び図１２Ｂの係留システムに使用できる係留ラインの側面図である。
【図１３Ｂ】図１３ＡのＢ‐Ｂ線に沿って見た図１３Ａの係留ラインの断面図であり、複数本の管状部材が示されている図である。
【図１３Ｃ】図１３ＡのＣ‐Ｃ線に沿って見た図１３Ａの係留ラインの別の断面図であり、複数本の管状部材が管状部材の相対位置を維持するために包装材料を備えた状態で示されている図である。
【図１４Ａ】図１２Ａ及び図１２Ｂの係留システムに使用できる変形実施形態としての係留ラインの側面図である。
【図１４Ｂ】図１４ＡのＢ‐Ｂ線に沿って見た図１４Ａの係留ラインの断面図であり、複数本の管状部材が示されている図である。
【図１４Ｃ】図１４ＡのＣ‐Ｃ線に沿って見た図１４Ａの係留ラインの別の断面図であり、複数本の管状部材が示されている図である。
【図１５Ａ】図１２Ａ及び図１２Ｂの係留システムの一部分の側面図であり、掘削構造物が浮きタワーから切り離され、浮きタワーが大きな氷床との接触を回避するよう海洋環境中に位置決めされている状態を示す図である。
【図１５Ｂ】図１２Ａ及び図１２Ｂの係留システムの一部分の側面図であり、掘削構造物が浮きタワーから切り離され、タワーが、更に、極端な氷の特徴、例えば氷山との接触を回避するよう海洋環境中に位置決めされている状態を示す図である。
【図１６Ａ】本発明の一実施形態としての係留システムの一部として使用される場合のあるアンカの側面図であり、図１２Ａ及び図１２Ｂの係留ラインの端部がアンカに取り付けられたスロットから離された分解組立て状態で示されている図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａのアンカの平面図であり、図１５Ａ及び図１５Ｂの係留ラインの端部がこの場合も又、アンカに取り付けられたスロットから離された分解組立て状態で示されている図である。
【図１７】図１２Ａ及び図１２Ｂの浮きタワーの上方部分の側面図であり、上方部分がタワーに沿う係留ラインの端部の選択的な配置を示すために拡大され、図示の構成例において、連結継手の末端部のところに半半径方向コネクタが設けられている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
定義
本明細書で用いられる「炭化水素」という用語は、主として元素としての水素及び炭素（これらが全てであるというわけではない）を含む有機化合物を意味している。炭化水素は、一般に、２つの種類、即ち、脂肪族又は直鎖炭化水素及び環状テルペンを含む環状又は閉リング炭化水素に分類される。炭化水素含有物質の例としては、任意形式の天然ガス、石油、石炭及び燃料として使用でき又は燃料にアップグレードできるビチューメンが挙げられる。
【００３４】
本明細書に用いられる「流体」という用語は、気体、液体及び気体と液体の組み合わせ並びに気体と固体の組み合わせ及び液体と固体の組み合わせを意味している。
【００３５】
本明細書で用いられる「地下」という用語は、地表の下に生じている地質学的地層を意味している。
【００３６】
「アイバー」という用語は、互いに反対側の端部のところに連結手段を備えた任意の細長い物体を意味する。非限定的な例は、各端部のところに、ｕ字形継手若しくはピン又は他の回動コネクタを受け入れる貫通開口部を備えた「ドッグボーン（dog bone）」である。
【００３７】
「海底」という用語は、海域の床を意味する。海域は、波、風及び／又は海流を生じる沖合、海又は任意他の海域若しくは水域であるのが良い。
【００３８】
「北極」又は「北極圏」という用語は、氷特徴部が生じ又は移動する任意の沖合区域を意味する。本明細書で用いられる「北極」又は「北極圏」という用語は、北極と南極の両方の近くに位置する地理区を含むほど広い概念である。
【００３９】
「海洋環境」という用語は、任意の海上、沖合又は沖合の場所を意味している。沖合場所は、浅い海域であっても良く、深い海域であっても良い。海洋環境は、沖合域、港、大きな湖、河口域、海又は海峡である場合がある。
【００４０】
「氷床」という用語は、浮くと共に移動している氷塊、氷盤又は氷原を意味している。この用語は、氷床内の氷丘脈をも含む。
【００４１】
「プラットホーム」という用語は、海上作業、例えば掘削作業が行われるデッキを意味する。この用語は、任意の連結状態の支持浮き構造物、例えば円錐形船体を更に含む場合がある。
【００４２】
〔特定の実施形態の説明〕
図１は、沖合掘削ユニット１００の側面図である。沖合掘削ユニット１００は、倒立の全体として円錐形の掘削船体１０２を有している。船体１０２の頂側部は、掘削作業が行われるプラットホーム１０４を有している。掘削リグ１２０がプラットホーム１０４の上方に延びた状態で示されている。プラットホーム１０４は、図示していない追加の掘削・産出機器を支持している。掘削船体１０２、プラットホーム１０４及び関連の掘削・産出機器は一緒になって、掘削構造物を構成している。
【００４３】
沖合掘削ユニット１００は、浮きタワー（塔）１０６を更に有している。この図示の構成例では、タワー１０６は、直立配置で、海中に浮く実質的に円筒形の本体を備えている。このような構造物は、海洋産業界では「ケーソン」と呼ばれる場合がある。しかしながら、図示のタワー１０６は、ケーソン又は他の特定のタワー構成には限定されない。タワー１０６は、ネック１０８によって掘削船体１０２の底側部に連結されている。タワー１０６がアルキメデスの原理に従って浮いているとき、このタワーは、掘削船体１０２を支持すると共にこれに付随する掘削作業を支援する。
【００４４】
浮きタワー１０６は、掘削構造物を直立且つ安定に保つための制御可能なバラスト区画室を有している。タワー１０６は、更に、機器や補給品や食料・物資のための貯蔵施設として使用可能である。
沖合掘削ユニット１００は、海洋環境５０内に位置した状態で示されている。具体的に説明すると、沖合掘削ユニット１００は、北極圏の海域で浮いた状態で示されている。水線が参照符号５２で示され、海底又は海底床が参照符号５４で示されている。図１の記載では、海洋環境５０には実質的に氷がない。これは、海洋波が風及び海流に応答して掘削ユニット１００に作用する条件下にある。しかしながら、掘削ユニット１００は、北極圏環境において年間を通じて操業するよう設計されていることは言うまでもなく、このような北極圏環境は、実質的に氷の多い状態が海洋環境において一般的であるような寒い冬期の数ヶ月を含む。
【００４５】
海洋環境５０内における掘削ユニット１００の位置を維持するために、係留システム１５０が提供されている。係留システム１５０を用いることにより、「位置保持（station-keeping）」と呼ばれている状態が提供される。位置保持は、掘削ユニット１００を坑井（図示せず）が形成されている間、海底５４上において適正な位置に維持する上で掘削作業中、重要である。
【００４６】
係留システム１５０は、第１に、複数個のアンカ１６０を有する。図１の記載では、アンカ１６０が２つだけ示されている。しかしながら、係留システム１５０は、好ましくは、少なくとも４つ、より好ましくは６つ〜１０個のアンカ１６０を有することは言うまでもない。各アンカ１６０は、タワー１０６から指定された距離のところで海底５４上に載る。アンカ１６０は、海底５４に沿ってタワー１０６周りに半径方向に配置されている。
【００４７】
係留システム１５０は、複数本の係留ライン１５２を更に有している。各係留ライン１５２は、タワー１０６に連結された第１の端部及び各アンカ１６０に連結された第２の端部を有する。図１の構成例では、第１の回動ブラケット１５６が各係留ライン１５２の第１の端部をタワー１０６に連結し、第２の回動ブラケット１５８が各係留ライン１５２の第２の端部を各アンカ１６０にそれぞれ連結している。
【００４８】
係留ライン１５２をタワー１０６にその上端部のところで連結することが好ましい。係留ライン１５２は、カテナリー状態でタワー１０６から吊り下げられるのが良い。しかしながら、係留ラインとして用いられている従来型ワイヤロープとは異なり、本発明の係留ライン１５２は、好ましくは、引張り状態に維持される。この点に関し、北極圏海洋環境では、係留ライン１５２に弛みを与えることは必要ではない。というのは、水深が浅く、しかも氷がほぼ環状に存在するので海洋波力が最小限に抑えられるからである。
【００４９】
各係留ライン１５２は、複数本のリンク１５５を有している。リンク１５５は、回動コネクタ１５４を用いて互いに接合されている。コネクタ１５４は、例えば、整列状態の貫通穴に通して配置されたピンであるのが良い。変形例として、コネクタは、ｕ字形継手又は他の回動連結手段である。
【００５０】
本発明では、係留ライン１５２は、従来型ワイヤ、チェーン又はケーブルではなく、これらとは異なり、係留ライン１５２は、実質的に剛性の部材から成る多数本のリンク１５５を備えている。各リンク１５５は、例えば、互いに平行な２本又は３本が１組の個々のアイバーであるのが良い。リンク１５５は、コネクタ１５４によってそれぞれの端部のところが互いに連結されている。
【００５１】
図２Ａは、単一のアイバー２１０の側面図である。図２Ｂは、図２Ａのアイバー２１０の平面図である。これらの図を一緒に見て理解できるように、アイバー２１０は、細長い本体２１２を有している。本体２１２の互いに反対側の端部２１４のところには、貫通穴２１６が設けられている。貫通穴は、それぞれの連結ピン（図示せず）を受け入れる。
【００５２】
アイバー２１０は、本発明の係留システム１５０のためのリンク１５５の一部として使用されるのが良い。アイバー２１０は、細長い鋼又は他の金属製の本体を備えている。しかしながら、他の材料、例えば、ガラス繊維、セラミック又は複合材の使用が考えられる。アイバー２１０の長さは、例えば、５〜５０メートルであるのが良い。さらに、アイバー２１０は、高さが約１，０００ｍｍであり、幅が２５０ｍｍであるのが良い。これにより、２５，０００ｍｍ2は、の断面積が得られる。これにより、アイバー２１０について１００メガニュートン以上の許容引張り荷重が得られる。この量は、約１５メガニュートンの対応の許容引張り荷重をもつ約６インチ（１５．２４ｃｍ）の断面を有する従来型係留システムで用いられている典型的なワイヤロープとは対照的である。それ故、能力の向上は、引張り荷重への抵抗に有効な鋼面積の増大によって達成される。
【００５３】
図１に示されているように、複数本のリンク１５５が単一の係留ライン１５２を形成するよう互いに接合されている。図３Ａは、アイバー２１０の３本のリンク１５５の側面図である。リンク１５５は、図１の係留システム１５０に使用可能な係留ラインの一部をなしている。隣り合うリンク１５５のアイバー２１０の貫通穴２１６は、互いに整列すると共にピン留めされている。これにより、リンク１５５相互間の相対的回動運動が可能である。
【００５４】
図３Ｂは、図３Ａのアイバーリンク１５５の斜視図である。この場合、隣り合うリンク１５５は、互いに話された分解組み立て関係で示されている。理解できるように、各リンク１５５は、２本又はそれどころか３本のアイバー２１０から成るのが良い。リンク１５５に多数本のアイバー２１０を用いることにより係留ライン１５２に追加の許容引張り荷重が提供される。一観点では、各リンク１５５は、３本〜８本のアイバー２１０を含む。用いられるアイバーの本数は、例えば個々のアイバー２１０の断面積及び所望の位置保持能力のような要因で決まることになる。アイバー２１０を追加することにより、ライン能力又は許容荷重が例えば最高６００ＭＮ（ネガニュートン）まで増大する。
【００５５】
係留ライン１５２を形成するため、リンク１５５の個々のアイバー２１０は、互いに平行な位置に配置される。アイバー２１０の貫通穴２１６は、この場合も又、互いに整列する。次に、ピン２２０が平行に位置したアイバー２１０の貫通穴２１６に通される。係留ライン１５２のリンク１５５を接合するために使用可能なピン２２０がアイバー２１０から離された分解組み立て状態で示されている。
【００５６】
係留ライン１５２は、第２の端部がそれぞれのアンカ１６０に連結されている。図４Ａは、図１の係留システム１５０に使用できる例示のアンカ１６０の側面図である。図４Ｂは、図４Ａのアンカ１６０の平面図である。図４Ａ及び図４Ｂに一緒に示されているように、アンカ１６０は、ひとまとまりになった個々の杭部材１６４を有している。杭１６４は、好ましくは、杭打ち、サクション（吸引又は吸着）又は当該技術分野において知られている他の手段によって海底５４に取り付けられるよう設計されている。
【００５７】
杭１６４は、骨組み構造体１６２を介して互いに連結されている。骨組み構造体１６２は、好ましくは、杭１６４に連結されると共に互いに溶接された鋼要素の格子である。骨組み構造体により、アンカ１６０に沿う互いに異なる場所で係留ライン１５２とアンカ１６０を連結することができる。これにより、係留システム１５０は、個々の係留ライン１５２の長さに良好に対応することができる。
【００５８】
サクション杭アンカ１６０は、アンカ１６０に及ぼされる摩擦力及び静水圧によって係留ライン１５２の張力に抵抗することができる。単一のサクション杭アンカ１６０のサイズに関する要件によりその製作及び設置ができなくなる場合があるので、一群の小さな杭を図４Ａ及び図４Ｂに示されているように構造的骨組み状態に配置することにより、所要の抵抗を得るのが良い。杭の特定の本数、直径、進入距離及び間隔は、特定の用途に特有である。
【００５９】
図４Ａ及び図４Ｂのアンカ実施形態１６０は、アンカにとって考えられる唯一の実施形態であるというわけではない。図５Ａは、図１の係留システムに使用できる変形実施形態としてのアンカ５６０の側面図である。図５Ｂは、図５Ａのアンカの斜視図である。この場合、アンカ５６０は、海底５４上に重力の作用で保持されたブロック５６２である。
【００６０】
ブロック５６２は、好ましくは、スチール鉄筋で強化されたコンクリートで作られる。アンカ５６０を形成するブロックは、例えば、長さ１００メートル、幅１００メートル、厚さ４４メートルであるのが良い。当然のことながら、他の寸法を採用することができる。重力を利用したアンカ５６０は、その重量によって係留ライン１５２の張力に抵抗する。アンカの重量は、係留ライン１５２内に生じる張力の垂直成分に対する抵抗力をもたらす。それと同時に、このような重量により、張力の水平成分に対する摩擦抵抗力が得られる。
【００６１】
図５Ａと図５Ｂの両方から理解できるように、回動連結部材１５８がアンカ５６０の頂面５６４に設けられている。連結部材１５８は、スチール製のｏ‐リング１５９又は他の手段によって固定されている。ｏ‐リング１５９は、中心がブロック５６２の頂面５６４の定位置に位置したスチール製のｃ‐リング５６６に固定されている。
【００６２】
図５Ｃは、係留ライン１５２を図４Ｂ又は図５Ｂのアンカに連結するために使用できる連結部材１５８の側面図である。図示の連結部材１５８は、一対のヒンジ５３４により互いに連結された２枚の鋼板５３２を備えている。鋼板５３２の互いに反対側の端部５３８のところには、貫通穴５３６が設けられている。貫通穴５３６は、１組の平行なアイバー２１０の端部２１４の貫通穴２１６と位置合わせ可能であり、次に、しっかりとした回動連結が可能であるようにピン留めされる。
【００６３】
図５Ｃの連結部材１５８は、単なる例示であることは言うまでもない。係留ライン１５２とアンカ（例えば、アンカ１６０）の回動連結を可能にする任意の連結部材を用いることができる。また、図５Ｃの連結部材１５８は、係留ライン１５２をタワー１０６に連結するための連結部材として使用できることが注目される。
【００６４】
場合によっては、タワー１０６を掘削ユニット１２０から切り離すことが望ましい。このような一例は、掘削ユニットを新たな掘削作業のために別の海上場所に曳航すべき場合である。別の例は、掘削ユニット１２０が大きな氷山又は他の極端な氷特徴部の近づいてくる経路中に存在する場合である。いずれの場合においても、タワー１０６を切り離してこれを海底５４まで下降させる場合に問題が生じる。この点に関し、本発明の互いに接合された係留ライン１５２は、運動学的に折り畳めることによってタワー１０６の下降に対応するよう設計されている。
【００６５】
この状況を制御するため、係留ラインの選択されたリンク１５５に浮力特徴を与えるのが良い。図６Ａは、本発明の変形実施形態としての係留システム１５０のための結合継手の一部として使用できるアイバー６１０のリンク６５５の平面図である。図６Ｂは、図６Ａのアイバー６１０のリンク６５５の側面図である。
【００６６】
図示のリンク６５５は、２本の互いに平行なアイバー６１０を有する。しかしながら、これとは異なる本数のアイバー６１０を用いることができる。図６Ｂでは、アイバー６１０は、主として想像線で示されている。
【００６７】
各アイバー６１０は、互いに反対側の端部６１４を備えた細長い本体６１１を有している。各端部６１４は、貫通穴６１６を有している。貫通穴は、回動コネクタ、例えばピン（図示せず）を受け入れるような寸法形状になっている。回動コネクタは、アイバー６１０の隣り合う端部６１４を連結し、それにより連結部が形成される。
【００６８】
図６Ａ及び図６Ｂの構成例では、リンク６５５は、一部が浮力をリンクに与える材料で作られている。浮力は、浮力材料の重量と同一体積の海水の重量の差として定義される。浮力材料は、参照符号６５２で示されている。浮力材料は、オフショア油及びガス業界において知られており、一般に、低密度の水不浸透性材料で作られる。浮力材料の一例は、１立方フィート当たり２９ポンド（４６９．８ｋｇ／ｍ3）という低い密度のシンタクチックフォームである。海水中で重さが２９ポンド（１３．１５ｋｇ）の各１立方フィートの材料により、３５ポンド（１５．８８ｋｇ）の浮力が得られる。６，５００フィート（約２．０ｋｍ）の深さについて１立方フィート当たり３６ポンド（５８３．２ｋｇ／ｍ3）の密度が必要になる場合がある。
【００６９】
米国特許第３，６２２，４３７号明細書（発明の名称：Composite Buoyancy Material）は、シンタクチックフォームのマトリックス中に納められた熱可塑性樹脂で作られている中空球を有する浮力材料を開示している。この浮力材料は、１立方フィート当たり１８〜２２ポンド（２９１．６〜３５６．４ｋｇ／ｍ3）という低い浮力を提供すると言われている。他の浮力材料、例えばメイン州ビデフォード所在のフロテーション・テクノロジーズ（Flotation Technologies）社により提供されている微小球を含んでいない中実シンタクチックフォームを用いることができる。本発明は、もし用いるとしても浮力材料の種類又は源には限定されない。
【００７０】
浮力材料６５２は、選択されたアイバー６１０の互いに反対側の側部にばらばらの状態で固定されるのが良い。変形例として、浮力材料６５２は、個々のアイバー６１０に又はリンク６５５の相当な長さ分に完全に巻き付けられても良い。選択されたリンク６５５だけが浮力材料６５２を受け入れる。変形例として、全てのリンクが幾分かの浮力材料６５２を有するが、浮力の程度は、リンク相互間又はリンク群相互間で選択的に変えられる。
【００７１】
リンク６５５は、上述したように構成されていなければ係留システム１５０により掘削ユニット１００に加わる場合のある下向きの荷重を減少させるだけでなく、係留ライン１５２の折り畳み性を向上させるよう設計されている。これは、タワー１０６を掘削構造物１２０から切り離して掘削構造物１２０を別の海上場所に曳航することができるようにすることが望ましい場合に有益である。これは、もしオペレータが近づいてくる氷山との衝突を迅速に回避することを強く望む場合に特に有益である。
【００７２】
図７Ａは、浮き沖合掘削ユニット１００のための変形実施形態としての係留システム１５０′の側面図である。沖合掘削ユニット１００は、この場合も又、海洋環境５０内に位置した状態で示されている。水線が参照符号５２で示され、海底又は海底床が参照符号５４で示されている。図１の海洋環境５０とは異なり、図７Ａの海洋環境５０は、大きな氷塊７１０又は氷床を含んでいる。氷床７１０は、矢印７１２によって示された経路に沿って動いている。掘削ユニット１００は、その経路内に位置した状態で示されている。
【００７３】
掘削ユニット１００を構成する掘削構造物１２０及び取り付け状態のタワー１０６は、オフショア油及びガス産出作業のために定位置に位置している。このような作業は、掘削、修復又は産出を含む場合がある。図７Ａの記載では、タワー１０６は、掘削構造物１２０のネック１０８に取り付けられた状態のままである。
【００７４】
掘削ユニット１００は、係留システム１５０′によって定位置に維持されている。係留システム１５０′は、海底５４に沿ってタワーの周りに半径方向に配置された複数個のアンカで構成されている。さらに、係留システム１５０′は、複数本の係留ライン１５２を有している。各係留ライン１５２は、この場合も又、タワー１０６に作動的に連結された第１の端部及び各アンカ、例えば図５Ａのアンカ５６０に作動的に連結された第２の端部を有する。
【００７５】
各係留ライン１５２は、複数本のリンク１５５，６５５を有している。リンク１５５，６５５は、リンク装置、例えば、図２Ａの貫通開口部２１６内に受け入れられたピンを用いて互いに結合されている。図７Ａの係留システム１５０′では、選択されたリンク６５５が浮力材料、例えば浮力材料６５２を有している。これらリンク６５５は、上方に浮くように付勢され、即ち、これらリンクは、僅かに正の浮力を有し、リンク１５４は、沈むようになっており、即ち、これらリンクは、僅かに負の浮力を有する。リンク６５５は、上向きの矢印で示され、リンク１５５は、下向きの矢印で示されている。
【００７６】
図７Ｂは、図７Ａの係留システムの側面図である。この場合、タワー１０６は、掘削構造物１２０から切り離されている。タワー１０６は又、海洋環境内において海底５４の近くまで下降されている。これにより、掘削構造物１２０を曳航してこれを氷床７１０との衝突線（矢印７１２で示されている）から離脱させることができる。また、これにより、氷山７１０は、タワー１０６を通過することができる。
【００７７】
図７Ｂで理解できるように、船７２０は、掘削構造物１２０に連結されている。船７２０は、掘削構造物１２０を引っ張ってこれを氷床７１０から遠ざけている。このようにすると、掘削構造物１２０は、氷床７１０と衝突しないで済む。
【００７８】
タワー１０６を海底５４まで下降させることができるようにするために、係留ライン１５２は、折り畳み可能でなければならない。係留ライン１５２は、折り畳み状態であることが図７Ｂで理解できる。係留ライン１５２内に位置していて、負の浮力がゼロであり又は僅かであるリンク１５５は、沈む傾向があり、浮力材料を備えたリンク１５５は、浮く傾向がある。このように、係留システム１５０′は、タワー１０６を近づいてくる氷床７１０の危険な通り道から外れた水深まで下降させているときに「圧縮」を許容することができる。
【００７９】
オプションとして本発明の係留システムの一部として提供可能な別の特徴は、掘削ユニット１００による浮上レベルを調節することができるということにある。換言すると、掘削ユニット１００の喫水を変えることが望ましい。当業者であれば理解されるように、喫水は、水線５２からタワー１０６の最も深い部分までの距離である。
【００８０】
冬の季節及び他の天候の寒い数ヶ月の間、海洋環境には氷が極めて多く、掘削ユニットは、主として氷の荷重（波の荷重とは異なり）を受ける。この期間中、円錐形の掘削船体１０２を海中に位置決めして船体１０２の円錐形部分が海中に位置して氷のための主要な接触箇所を提供するようにすることが好ましい。これにより、氷床により生じる力に耐える能力が大幅に増す。また、これにより、氷の荷重は、常時水平且つ垂直方向上向きであり、浮き掘削ユニット１００を沈める傾向がない。図７Ｃは、北極圏の浮き構造物を再配置する方法７５０のステップを示すフローチャートである。この方法７５０は、まず最初に、浮き構造物を用意するステップを有する。これは、ボックス７５５で示されている。浮き構造物は、例えば、図１の掘削ユニット１００であるのが良い。
【００８１】
浮き構造物は、主要構成要素として、プラットホームを有し、種々の作業は、海洋環境内においてこのプラットホーム上で実施される。浮き構造物は、海洋環境の水線の下にバラスト及び安定性を提供するタワーを更に有する。さらに、浮き構造物は、元来、係留システムによって北極圏海洋環境中に配置されている。係留システムは、第１の端部及び第２の端部を備えた複数本の係留ラインを有し、各係留ラインは、回動連結部を用いて互いに接合された少なくとも２本の実質的に剛性のリンクを有している。係留システムは、海底に沿って配置された複数個のアンカを更に有している。各アンカは、係留ラインの第２の端部ところで各係留ラインをそれぞれ固定する。係留システムは、例えば、係留システム１５０又は係留システム１５０′であるのが良い。
【００８２】
方法７５０は、タワーをプラットホームから切り離すステップを更に有している。これは、ボックス７６０で示されている。当業者であれば理解されるように、浮き構造物が依然として海中にある状態で、タワーを海上作業用プラットホームから機械的に切り離すことができる。
【００８３】
方法７５０は、次に、タワーを海洋環境内で下降させるステップを有する。このステップは、ボックス７６５で示されている。タワーを近づいてくる氷床の深さよりも下の深さまで下降させる。係留ライン中の回動連結部により、係留ラインは、タワーを海洋環境中に下降させているときに運動学的に折り畳める。
【００８４】
方法７５０は、浮き構造物を海洋環境中の新たな場所まで移動させるステップを更に有する。これは、図７Ｃのボックス７７０で示されている。新たな場所は、当然のことながら、氷床の接近線から外れて位置する。このようにすると、浮き構造物は、氷床と接触しないで済む。
【００８５】
図８Ａは、図１の浮き沖合掘削ユニット１００のための係留システム１５０の側面図である。この図では、係留システム１５０は、船体１０２の円錐形部分が氷のための主要な接触箇所を提供するために海中に位置するよう掘削構造物１２０及び取り付け状態の浮きタワー１０６を位置決めするような配置状態にある。掘削構造物１２０の喫水が、参照符号ＤIで示されている。
【００８６】
海洋環境において波が生じる夏の季節の間、円錐形掘削船体１０２を上昇させて到来する波の経路から外すことが好ましい。このように、波は、掘削構造物１２０の最小構造的露出部分、即ち、掘削ユニット１００の「ネック」部分に当たる。これは、喫水を減少させることによって起こる。
【００８７】
図８Ｂは、図１の係留システム１５０の別の側面図である。この場合、係留システム１５０は、掘削構造物１２０が水線５２よりも高く位置するよう掘削構造物１２０を位置決めするように配置されている。これにより、掘削構造物１２０は、海洋波条件にもかかわらず安定することができる。減少した喫水は、参照符号ＤWで示されている。
【００８８】
公知の且つ従来型のワイヤロープ係留システムでは、種々の係留ラインの長さが、喫水の変化に対応するよう容易に調節可能である。例えば、個々のラインは、浮き船との連結部のところで巻き上げ可能である。しかしながら、機械的リンク装置を用いた係留ライン１５５又は６５５の場合、長さ調節可能なラインを製造することが困難な場合がある。したがって、本発明において一オプションとして係留システムのための独特な調節システムが提供される。
【００８９】
調節システムは、一実施形態では、選択的に回動する「ドッグボーン（dog bone）」リンクを用いる。この「ドッグボーン」リンクは、それぞれの係留ライン１５０の一部として設けられても良く、或いは、必要に応じてその外部に設けられても良い。好ましくは、「ドッグボーン」リンクは、使用されていない場合であっても係留ライン１５０内に維持される。これは、図９に示されている。
【００９０】
図９は、掘削ユニット１００の浮きタワー１０６の上方部分の拡大側面図である。この側面図には、回動「ドッグボーン」リンク９００が示されている。「ドッグボーン」リンク９００は、ドッグボーンリンク９００の近位端部のところでピン９０２周りに回動する。ピン９０２と反対側のドッグボーンリンク９００の遠位端部９０４が設けられている。この遠位端部９０４は、連結部材１５６に取り付けられ、この取り付け部材は、係留ライン（図示せず）に連結されている。
【００９１】
一構成例では、回動ドッグボーンリンク９００は、タワー１０６から自由に回動する。この位置では、リンク９００の遠位端部は、参照符号９０４ｗで示されている。係留ラインによりタワー１０６に作用する力の対応の座標は、参照符号ＦWで示されている。この位置では、係留ラインの長さは、効果的に長くされている。これにより、タワー１０６及び連結状態の掘削構造物１２０を図８Ｂに従って波を回避するよう海洋環境中に位置決めすることができる。
【００９２】
別の位置では、回動ドッグボーンリンク９００は、回動してタワー１０６から遠ざかることが阻止される。この位置では、リンク９００の遠位端部は、参照符号９０４Iで示されている。係留ラインによりタワー１０６に作用する力の対応の座標は、参照符号ＦIで示されている。この位置では、係留ラインの長さは、効果的に短くされている。これにより、タワー１０６及び連結状態の掘削構造物１２０を氷の力に良好に耐えるよう海洋環境内で下降させる。また、これにより、喫水が減少し、その結果、喫水は、図８Ａの位置ＤIに位置するようになる。
【００９３】
図９から理解できるように、ドッグボーンリンク９００の固定場所と喫水の変化との間には或る関係が存在する。この関係は、主として、係留ラインの角度の関数である。長さ８メートルのドッグボーンリンク及び約１５°の係留ライン角度の場合、ドッグボーンは、喫水の２０メートルの変化をもたらす。２０メートルの差は、図９に示されている。他の長さのドッグボーンリンクを用いると、大きな喫水又は小さな喫水をもたらすことができる。
【００９４】
図９に示されている回動ドッグボーンリンク９００は、単なる例示であることは言うまでもない。掘削ユニット１００の喫水をＤIとＤWとの間で変化させる他の調節可能な連結装置を採用することができる。例えば、オペレータは、海水条件に応じて、ドッグボーンリンク９００を単に追加し又は取り外すだけで良い。いずれの構成であっても、オペレータは、図８Ａの実質的に氷の多い条件か図８Ｂの実質的に海洋波条件かのいずれにも対応するよう掘削ユニット１２０を昇降させることができる。
【００９５】
図１７は、以下に詳細に説明するように、掘削ユニット１２０を再位置決めするための別の連結構成例を記載している。別の連結機構では、係留ラインの端部は、浮きタワー（参照符号１０６′で示されている）の上方部分に沿って選択的に配置可能である。
【００９６】
次に図１と図１０を一緒に参照すると、本発明の係留システムの一部として提供可能な別のオプションとしての特徴は、能動型推進システムを用いることである。一観点では、タワー１０６，１０６′の底部のところでの能動的推進を可能にするスラスタ１０２０が用いられる。スラスタ１０２０は、作動時、水線５２の下で海中に力“Ｒ”をもたらし、この力は、掘削ユニット１００を直立位置に維持するために使用できる。
【００９７】
図１は、タワー１０６の底部のところに一対の例示のスラスタ１０９を示している。スラスタ１０９は、センサ及びコンピュータ制御プロペラを用いた能動型又は動的位置決めシステムを提供する。スラスタ１０２０を設けることにより、スラスタ支援係留が可能である。例えば、スラスタ１０２０は、任意形式のプロペラ（例えば、制御可能なピッチ、固定ピッチ及び／又は逆推進プロペラ）、スラスタ、プロパルサ（propulsor）又はウォータジェットであって良く、このようなスラスタは、例えばピッチ制御、低騒音作業のためのトンネル、水面下交換及び引っ込み性のような特徴を有するのが良い。２つの例示の推進装置は、ＡＢＢ社製のAZIPOD（登録商標）ポッド付きプロパルサ及びカメワ（Kamewa（登録商標））社製のMermaid（登録商標）ポッド付きプロパルサである。このシステムは、強力な（プロパルサ１基当たり５〜２５メガワット）のプロパルサを有する。
【００９８】
図１０は、図１の浮き沖合掘削ユニットのための係留システム１５０″の側面図である。この場合、力ベクトルが氷床１０１０からの衝撃に応答して掘削ユニット１００に作用する力を示した状態で示されている。掘削船体１０２が円錐形であることにより、氷床１０１０は、水平力ＦHと垂直力ＦVの両方を及ぼす。水平力ＦHと垂直力ＦVの組み合わせにより、掘削ユニット１００に作用する転覆又は傾動力ＦRが生じる。
【００９９】
一連の逆向きの力が氷床１０１０の水平力ＦH及び垂直力ＦVに対して働く。基本的な流体力学的安定性が得られるようにするために、深い喫水のケーソン又は他のタワーが自然な回復モーメントをもたらす。このモーメントを増大させるため、固体バラストをタワーの下方部分に追加するのが良い。追加の浮力を上方部分に加えるのが良い。これは、例えば、タワー１０６の上方部分１０３及び下方部分１０７内のタンケージ（タンク容量）のサイズを増大させることにより行われるのが良い。タワー１０６が氷床力が加わることにより傾けられると、重力及び浮力の偏心性により生じるモーメントは、タワー１０６を垂直位置に復元しようとする。換言すると、水中のタワー１０６の重量及び寸法形状により、氷床１０１０により生じた傾動力ＦRの方向とは逆の傾動力ＣRが生じる。
【０１００】
上述の係留システム１５０及び構成部分は、例示の実施形態を提供するに過ぎない。互いに連結された複数本の実質的に剛性のリンクを採用した他の係留システムを使用しても良い。例えば、リンク１５５を形成するのに１本又は２本以上のアイバー２１０を用いる代わりに、複数本の長くて中空の管状部材を一緒に束ねても良い。この場合、リンクは、個々のアイバー２１０よりも非常に長く、連結部の数を実質的に減少させることができる。
【０１０１】
図１２Ａは、沖合掘削ユニット１００の側面図である。沖合掘削ユニット１００は、この場合も又、倒立した全体として円錐形の掘削船体１０２を有している。船体１０２の頂側部は、プラットホーム１０４を有し、掘削作業は、このプラットホーム上で行われる。掘削ライザ１２２がプラットホーム１０４から海底５４上の圧力制御機器１２４を貫通して地球表面中に下方に延びた状態で示されている。掘削船体１０２、プラットホーム１０４及び関連の掘削機器は、一緒になって、掘削構造物１２０を構成している。
【０１０２】
沖合掘削ユニット１００は、タワー１０６′を更に有している。この構成例では、タワー１０６′は、海洋環境５０内において直立配置で浮く細長いラーメン構造体又は骨組み構造体を構成している。タワー１０６′は、ネック１０８によって掘削船体１０２の底側部に連結されている。タワー１０６′の上方部分１０３及び下方部分１０７は、タワー１０６′を直立且つ安定状態に保つために制御可能なバラスト区画室（図示せず）を有している。タワー１０６′の上方部分は、オプションとして、掘削流体及び機器の貯蔵のために使用可能である。
【０１０３】
沖合掘削ユニット１００は、海洋環境５０内に位置した状態で示されている。具体的に説明すると、沖合掘削ユニット１００は、北極圏の海域内に浮いた状態で示されている。水線が参照符号５２で示され、海底又は海底床が参照符号５４で示されている。図１２Ａの記載では、海洋環境５０には実質的に氷がない。これは、海洋波が風及び海流に応答して掘削ユニット１００に作用する条件下にある。しかしながら、掘削ユニット１００は、北極圏環境において年間を通じて操業するよう設計されていることは言うまでもなく、このような北極圏環境は、実質的に氷の多い状態が海洋環境において一般的であるような寒い冬期の数ヶ月を含む。
【０１０４】
海洋環境５０内における掘削ユニット１００の位置を維持するために、係留システム１５０が提供されている。係留システム１２５０は、図１に示されていると共に図１と関連して説明した係留システム１５０とは異なる仕方で設計されている。しかしながら、図１３Ａ〜図１３Ｃ及び図１４Ａ〜図１４Ｃと関連して以下に説明するように、係留システム１２５０は、コネクタ１２５４によって互いに接合された複数本（少なくとも２本、好ましくは３本又は４本以上）の実質的に剛性のリンク１２５５を更に採用している。
【０１０５】
係留システム１５０の場合と同様、係留システム１２５０は、複数個のアンカ１５６０を更に有する。図１２Ａの記載では、アンカ１５６０が２つだけ示されている。しかしながら、係留システム１２５０は、好ましくは、少なくとも４つ、より好ましくは６つ〜１０個のアンカ１５６０を有することは言うまでもない。アンカ１５６０は、タワー１０６′から指定された距離のところで海底５４上に載る。アンカ１５６０は、海底５４に沿ってタワー１０６′周りに半径方向に配置されている。「半径方向」という用語は、完全な円を示唆するのではなく、アンカ１５６０が位置保持機能を発揮するようにタワー１０６′から離れて且つ海底５４に沿って選択的に配置されることを意味している。
【０１０６】
係留システム１２５０は、複数本の係留ライン１２５２を更に有している。各係留ライン１２５２は、タワー１０６′に連結された第１の端部１２５５Ａ及び各アンカ１５６０に連結されたラインの端部１２５８を有している。第１の端部は、タワー１０６′にタワー１０６′の上端部１０３のところで連結されている。この位置では、第１の端部は、参照符号１２５５Ａで示されている。これにより、タワー１０６′及び取り付け状態の掘削構造物１２０は、海洋環境５０内で下方に位置決めされる。図８Ａと関連して上述したように、これは、海洋環境５０が実質的に氷の多い状態にある場合に有利である。
【０１０７】
図１２Ｂは、沖合掘削ユニット１００の別の側面図である。沖合掘削ユニット１００は、今や、海中で高い位置にあることが理解できる。図８Ｂと関連して説明したように、この条件は、海洋環境に実質的に氷がない場合に有利である。この状態では、海洋波は、掘削ユニット１００に作用する。掘削船体１０２は、波の振幅よりもかなり上に位置しているので、波力は、掘削ユニット１００が海中の低い位置にある場合よりも小さい。
【０１０８】
掘削ユニット１００を海中の高い位置に位置決めすることができるようにするため、第１の端部は、タワー１０６′にタワー１０６′の上端部１０３のところであるが、相対的に低い箇所のところで連結される。この位置では、第１の端部は、参照符号１２５５Ｂで示されている。
【０１０９】
図１２Ａと図１２Ｂの両方の構成例では、係留ライン１２５２は、カテナリー上にタワー１０６′から吊り下げられるのが良い。しかしながら、係留ラインとして用いられる従来型ワイヤロープとは異なり、図１２Ａ及び図１２Ｂの係留ライン１２５２は、好ましくは、引張り状態に維持される。
【０１１０】
各係留ライン１２５２は、２本又は３本以上の剛性リンク１２５５から成る。図１２Ａの例示の構成例では、各係留ライン１２５０に一対の剛性リンク１２５２が設けられ、図１２Ｂでは、３本の剛性リンク１２５２が用いられている。それぞれの係留ライン１２５０についてどれほど多数本のリンク１２５２を実際に用いるかどうかは設計上の選択事項である。ただし、各ライン１２５０に同数本のリンク１２５２を用いることが好ましい。
【０１１１】
リンク１２５５は、コネクタ１２５４を用いて互いに連結される。コネクタ１２５４は、例えば、整列状態の貫通穴に通して配置されたピンであるのが良い。変形例として、コネクタ１２５４は、ｕ字形継手又は他の回動連結手段である。本発明では、係留ライン１２５２は、従来型ワイヤ、チェーン又はケーブルではなく、これらとは異なり、係留ライン１２５２は、「腱」１２５５を構成する。各腱１２５５は、３本又は４本以上が１組の束になった互いに平行な個々の管状部材から成る。
【０１１２】
図１３Ａは、一実施形態としての腱１２５５の一部分の側面図である。種々の管状部材が参照符号１３１０で示されている。管状部材１３１０は、参照符号１３１２で示された互いに反対側の端部を有している。管状部材１３１０は、クランプ１３２０又は他の結束手段によって束ねられている。管状部材１３１０，１３１４は、好ましくは、引張り強度が高いので鋼で作られる。しかしながら、他の材料、例えばガラス繊維、セラミック又は複合材の使用が考えられる。
【０１１３】
図１３Ｂ及び図１３Ｃは、図１３Ａの腱１２５５の断面図である。図１３Ｂは、Ｂ‐Ｂ線矢視断面図であり、図１３Ｃは、Ｃ‐Ｃ線矢視断面図である。この例示の構成例では、８本の外側管状部材１３１０が設けられている。外側管状部材１３１０は、単一の大径管状部材１３１４を包囲している。各管状部材は、浮力を腱１２５５に提供するよう中空である。図１３Ｃでは、クランプ１３２０は、管状部材１３１０，１３１４を束ねた状態で示されている。
【０１１４】
図１４Ａは、変形実施形態としての腱１４５５の一部分の側面図である。この場合も又、種々の管状部材が参照符号１４１０で示されている。管状部材１４１０は、参照符号１４１２で示された互いに反対側の端部を有している。管状部材１４１０は、この場合も又、クランプ１４２０又は他の結束手段により束ねられている。
【０１１５】
図１４Ｂ及び図１４Ｃは、図１４Ａの腱１４５５の断面図である。図１４Ｂは、Ｂ‐Ｂ線矢視断面図であり、図１４Ｃは、Ｃ‐Ｃ線矢視断面図である。この例示の構成例では、７本の管状部材１４１０が実質的に直線状に配置されている。各管状部材１４１０は、この場合も又、浮力を腱１４５５に提供するよう中空である。図１４Ｃでは、クランプ１４２０は、管状部材１４１０を束ねた状態で示されている。
【０１１６】
図７Ａ及び図７Ｂと関連して上述したように、掘削構造物１２０をタワー１０６′から切り離すことが望ましい場合がある。これは、例えば、掘削構造物１２０を修理又は一時的保管のために岸まで曳航する場合に生じることがある。もう１つの例は、掘削ユニット１００が大きな氷山が近づいてくる経路中に位置している場合である。いずれの場合においても、タワー１０６′を切り離してこれを海底５４に向かって下降させる場合に問題が生じる。この点に関し、実質的に剛性の腱１２５５又は１４５５は、圧縮力が存在している場合に曲がるようには設計されていない。
【０１１７】
この状況に対応するため、回動コネクタ１２５４は、係留ライン１２５２に或る程度の折り畳み性を提供する。これは、図１５Ａ及び図１５Ｂに示されている。第１に図１５Ａは、係留システム１２５０の側面図である。係留システム１２５０は、タワー１０６′に連結されている。また、図１５Ａでは、大きな氷山１２７０Ｂが方向“Ｉ”で掘削現場の存在場所の上に動いていることが理解できる。しかしながら、掘削構造物１２０は、タワー１０６′から切り離されて掘削現場から遠ざけられると共に危険な通り道から外れている。さらに、タワー１０６′は、安定化されて海洋環境５２中に途中まで下げられている。
【０１１８】
図１５Ａを参照すると、タワー１０６′が氷山１２７０との接触を避けるために水線５２よりも下の十分な深さ位置まで下げられていることが理解できる。これを達成するため、係留ライン１２５２は、連結部１２５４のところで屈曲している。図１５Ａの構成は、各係留ライン１２５２に沿って連結部１２５４を１つしか示していないが、係留ライン１２５２は各々、２つ、おそらくは３つ又は４つの連結部１２５４を有するのが良いことは言うまでもない。一観点では、最も長いリンクは、約７００メートル以上である。
【０１１９】
図１５Ｂは、係留システム１２５０の別の側面図である。係留システム１２５０は、タワー１０６′に連結されている。また、図１５Ａでは、更に大きな氷山１２７０Ｂが方向“Ｉ”で掘削現場の存在場所の上に動いていることが理解できる。掘削構造物１２０は、掘削ユニット１２０から切り離されて掘削現場から遠ざけられると共に危険な通り道から外れている。さらに、タワー１０６′は、安定化されて海洋環境５２中に途中まで下げられている。
【０１２０】
図１５Ｂで理解できるように、タワー１０６′が氷山１２７０Ｂとの接触を避けるために水線５２よりも下の十分な深さ位置まで下げられていることが理解できる。これを達成するため、係留ライン１２５２は、図１５Ａに示されている屈曲度よりも連結部１２５４のところで一段と屈曲している。
【０１２１】
図１６Ａ及び図１６Ｂは、係留ライン１２５２の第２の端部１２５８をアンカ１６６０に連結する例示の一手段を示している。図１６Ａは、係留ライン１２５２及びアンカ１６６０の側面図であり、図１６Ｂは、その平面図である。図示の構成例では、半径方向コネクタ１６５５が係留リンク１２５５の末端部のところに設けられている。半径方向コネクタ１６５５は、アンカ１６６０に取り付けられたスロット１６５８内に嵌まり込んでいる。スロット１６５８により、半径方向コネクタ１６５５及び取り付け状態の実質的に剛性のリンク１２５５は、回動することができる。
【０１２２】
図１７は、係留ライン１２５２の第１の端部１２５６Ａ又は１２５６Ｂをタワー１０６′に連結する一方法を示している。図１７は、タワー１０６′の上端部１０３のところの拡大部分を側面図で示している。図示の構成例では、係留リンク１２５５の末端部のところに半径方向コネクタ１７５５が設けられている。半径方向コネクタ１７５５は、タワー１０６′に取り付けられた２つのスロット１７５８Ａ又は１７５８Ｂのうちの一方の中に嵌め込まれている。スロット１７５８Ａ又は１７５８Ｂにより、半径方向コネクタ１７５５及び取り付け状態の実質的に剛性のリンク１２５５は、回動することができる。
【０１２３】
スロット１７５８Ａは、スロット１７５８Ｂよりもタワー１０６′の上端部１０３に沿って高いところに位置していることが注目される。半径方向コネクタ１７５５をスロット１７５８Ａの中に配置することにより、掘削ユニット１００は、図１２Ａの記載に従って、海洋環境５０中に引き下げられる。半径方向コネクタ１７５５をスロット１７５８Ｂ内に配置することにより、掘削ユニット１００は、図１２Ｂの記載に従って海洋環境５０中に僅かに高い位置に上昇することができる。
【０１２４】
係留ラインを形成するよう互いに連結されたアイバー若しくは腱又は他の金属製部材を有する実質的に剛性のリンクの使用と海底に沿うアンカの使用を組み合わせることにより、係留能力がかなり増大し、即ち、位置保持を維持すると共に大きな氷荷重に抵抗する能力が高められる。この能力は、公知のワイヤロープを利用した係留ラインを実質的に剛性の構造要素を利用した係留ラインで置き換えることにより従来型係留システムと比較して桁違いに高められる。多数のアイバー又は管状部材を単一のリンク内で整列させることができ、それにより必要に応じて能力が増大する。換言すると、各リンク内のアイバー若しくは管状部材又は他の細長い金属製部材の本数及び／又はサイズを増大させると、各係留ラインの位置保持能力を選択的に高めることができる。さらに、極めて高い位置保持能力、即ち少なくとも約１００メガニュートンを作るために限定された本数の係留ラインを用いることができる。このような能力は、公知のワイヤを利用した係留ライン又はチェーンでは達成することができない。というのは、係留システムが設置するのに非現実的に重く且つ困難であるような多数本のライン又はチェーンが必要だからである。有益には、剛性金属製部材は、設置するのが容易であり且つ短時間で設置可能である。これは、開放水域での工事の季節が氷の多い条件によって限定された北極圏では有利である。
【０１２５】
能力を超える係留ラインの一要件は、浮き掘削ユニット操業中安定状態に保つこと、即ち、掘削ユニットを傾動しないよう直立に維持することである。船の傾動（「ロール」又は「ピッチ」又は「トリム」と呼ばれる場合がある）は、掘削作業を実施可能にするよう所与の許容誤差範囲内に維持されるべきである。許容誤差は、代表的には、約２°の傾動である。タワー（例えば、タワー１０６又は１０６′）は、氷の荷重によって生じる転覆傾向に抵抗する長い「てこ」となる。この転覆は、氷の荷重が水線の近くに加えられることに起因している。しかしながら、主係留ライン（例えばライン１２５０）は、これら主係留ラインを氷の危険な通り道から外れた状態に保つよう水線５２よりも幾分深いところに配置されている。当業者であれば理解されるように、タワーを垂直許容誤差の範囲内に保つ幾つかの方法が存在する。一主法は、図１の「補助」係留システム、例えばライン１７０を用いることである。
【０１２６】
図１０は、タワー１０６′の底部のところに設けられた一対の例示のスラスタ１０２０を示している。スラスタ１０２０は、センサ及びコンピュータ制御プロペラを用いた能動型又は動的位置決めシステムを構成している。スラスタ１０２０の存在により、スラスタ支援係留方式が提供されている。
【０１２７】
スラスタ１０２０は、方位（アジマス）スラスタである。方位スラスタは、任意の水平方向に回転可能なポッド内に配置された１つ又は２つ以上の船舶用プロペラである。スラスタの作動により、方向舵が不用になる。方位スラスタは、固定プロペラ・方向舵システムよりも良好な操縦性を船舶及び他の船に与える。さらに、方位スラスタを搭載した船は、一般に、ドッグ入れするためのタグを必要としない。ただし、このような船は、困難な場所では操縦するのに依然としてタグを必要とする場合がある。
【０１２８】
第２に、係留ライン１０５２は、正しく位置決めされた場合、掘削ユニット１００を安定化するよう働くことが可能である。２つの例示の係留ライン１０５２が図１０に示されている。係留ライン１０５２は、上述した実施形態としてのリンク１５５又は６５５としての複数本のリンク（図示せず）を有する。係留ライン１０５２のうちの１本によって及ぼされている位置保持力を示す力ベクトルＴが示されている。
【０１２９】
実際の係留システム１５０では、３本以上の係留ライン１０５２が全て用いられる可能性があるということは言うまでもない。係留ライン１０５２のうちの２本又は３本以上は、反作用としての荷重“Ｔ”を分担する。この場合、反作用荷重は、“Ｔ１”，“Ｔ２”等として分割される。しかしながら、例示目的で、反作用荷重“Ｔ”に耐えるたった１本の係留ライン１０５２が示されている。反作用荷重“Ｔ”は、水平力ＴH及び垂直力ＴVに分解される。係留ラインの連結部相互間の距離が十分に長い場合（即ち、距離ＤC）、垂直成分ＴVは、転覆に抵抗する反作用荷重として働くことができる。
【０１３０】
傾動荷重“Ｔ”に反作用するもう１つの主法は、補助の組をなす係留ラインを用いることである。このような補助係留ラインは、図１に参照符号１７０で示されている。補助係留ラインは、一次剛性ラインよりも必要とする能力が低く、伝統的なワイヤロープ、ポリエステルラインシステムに従って製作できる場合がある。
【０１３１】
最後に、スラスタ１０２０は、掘削ユニット１００を表している浮き構造物を直立に保つのを助ける動的力“Ｒ”をもたらす。スラスタ１０２０によりもたらされる力“Ｒ”は、氷床１０１０の水平力ＦHと同一方向に働く水平力である。タワー１０６の底部のところのこの水平力“Ｒ”は、タワー１０６の垂直性を維持する直接的な手段となる。スラスタ１０２０は、図１０の係留システム１５０″の一部となっている。
【０１３２】
理解できるように、北極圏用浮き掘削ユニット１００は、本明細書において説明した種々の実施形態の係留システムと関連して、高緯度北極圏の氷に関する条件の場合であっても、年間を通じてステーションを連続的に又は中断を最小限に抑えた状態で維持する能力を備えている。係留システムは、氷床から邪魔を受ける恐れなく、これらの能力を発揮することができる。この点に関し、係留ラインは、好ましくは、氷床が浮いている深さよりも下でタワーに連結される。しかしながら、係留システムは、オペレータが掘削構造物をタワーから切り離してタワーを海中に下降させて氷山との衝突を回避しようとした場合又は他の目的で折り畳み可能である。
【０１３３】
本発明の係留システムは又、掘削ライザ（図示せず）を氷から保護する公知のシステムと適合性がある。掘削ライザの保護は、氷荷重の付近で掘削構造物の船体を包囲することによって行われるのが良い。一例が１９８４年に発行された米国特許第４，４３４，７４１号明細書（発明の名称：Arctic Barge Drilling Unit）に示されている。当然のことながら、本発明の係留システムは、浮き船の形態に制限されることがない。
【０１３４】
本発明の係留システムの位置保持機能は、海面に対する選択された個々の係留ラインの角度を調節すると共にタワー１０６′の寸法形状を調節することによって最適化できる。係留ラインの角度及びタワー１０６′の寸法形状は、係留ライン中の荷重を最小限に抑えながら氷床により及ぼされることが予想される氷荷重の有効角度の範囲の影響を受けにくいよう最適化されるのが良い。一観点では、約３０°の角度θTと長さ２００メートル、幅７０メートルのタワー寸法と組み合わせた場合、これは、この目的を達成するのに十分である。当業者であれば理解されるように、実際の設計パラメータは、各用途に応じて様々であろう。
【０１３５】
興味を引くこととして、係留ラインの角度を調節することにより、「風下」ライン、即ち、最も大きな荷重を受ける係留ラインと反対側のラインは、張力の変化をほぼゼロに保つことができる。これは、風下ラインが圧縮状態になり、場合によっては、或る程度の望ましくない運動を掘削ユニットにもたらすのを阻止する。
【０１３６】
係留ラインへの剛性リンクの使用と関連して問題が生じる。この問題は、リンクの剛性がライン全体をも比較的剛性にする傾向があるということである。このことは、アンカ（例えばアンカ１６０）をタワー１０６′の周りに半径方向に配置する際に或る程度の精度が必要になることを意味している。
【０１３７】
公知のワイヤロープ係留システムでは、ラインの長さを増大させ又は減少させる機能は、ラインを巻き出し又は巻き上げることによって容易に達成される。これにより、アンカの配置に関する精度の必要性が減少するしかしながら、本明細書において説明している係留システムの場合、係留ラインの長さは、搭載機器の高能力要件及び掘削構造物１２０を氷床の脅威下において分離する上での要件に起因して搭載機器を用いたのでは容易には調節できない。さらに、アンカを高い許容誤差の範囲内で、例えば数センチメートル以内で配置することは困難である。したがって、係留システムにおける設置上の許容誤差のための調節が望ましい。
【０１３８】
一態様では、アンカ１６０に沿って互いに異なる連結箇所１５８が設けられるのが良い。しかしながら、このようにしても海面下における設置許容誤差にとって十分精細であるというわけではない。変形例として、種々のアンカの配置のためのガイドとして設置中、中央位置決めテンプレートを用いても良い。
【０１３９】
図１１Ａは、浮き構造物用の係留システム１０５０を配備するための方式を示している。浮き構造物は、例えば、図１の掘削ユニット１００であるのが良い。この方法は、実質的に剛性の係留ライン及び対応のアンカを許容誤差範囲内で迅速に且つ支持機器を最小限に抑えた状態で設置する必要性を満たす。
【０１４０】
図１１Ａで理解できるように、係留ライン１１５２及び対応のアンカ１１６０は、海洋環境５６内に、即ち、沖合且つ海面下に配置されている。係留ライン１１５２は、回動連結手段、例えばピンを用いて互いに連結された複数本の実質的に剛性のリンク１１５５から成っている。係留ライン１１５２のリンク１１５５は、少なくとも２本のアイバーから成っていても良く、或いは、複数本の実質的に中空の管状部材から成っていても良い。係留ライン１１５２は、好ましくは、少なくとも約１０メガニュートンの力、より好ましくは最高約１００メガニュートンの力に耐えることができる。より好ましくは、係留ライン１１５２は、最高約５００メガニュートンの力に耐えることができる。
【０１４１】
係留ライン１１５２は、ケーソン（図示せず）に作動的に連結されるよう構成された第１の端部１５６及びアンカ１６０に作動的に連結された第２の端部１５８を有している。第１の端部１５６及び第２の端部１５８は各々、回動コネクタ、例えば図５Ｃのコネクタ１５８を有している。係留ライン１１５２、アンカ１６０及びコネクタは、括弧で示された係留システム１１５０を構成している。係留ライン１１５２中の選択されたリンクは、浮力を増大させる材料を受け入れるのが良い。
【０１４２】
海底１１５４も又、海洋環境５６の一部として示されている。図１１Ａでは、係留システム１１５０は、海底１１５４上に浮遊した状態で示されている。矢印１１Ａは、海底１１５４上への係留システム１１５０の下降方向を示している。永続的な係留ライン１１５２は、いったん定位置に配置されると、海底１１５４からタワーまで延びる。具体的に説明すると、アンカ１６０は、海底１１５４に取り付けられ、永続的係留ライン１１５２は、アンカ１６０から上方に延びてタワーに取り付けられる。アンカ１６０をタワーに対して正確な位置に固定するため、位置決めテンプレート１１１０が用いられる。位置決めテンプレート１１１０は、好ましくは、海底１１５４上に載るよう構成された重い鋼製のスキッドである。位置決めテンプレート１１１０は、海底１１５４に沿って通常設置され、構成を掘削する手段をなす掘削テンプレートの改造版であるのが良い。係留システム１１５０を配備する方法と関連して、テンプレート１１１０は、海底１１５４上に配置される。これは、括弧１１２０のところに示されている。位置決めテンプレート１１１０は、タワーが後で操業のために配備される上限の位置で海底１１５４に沿って配置される。
【０１４３】
次に、設定ライン１１５２′を海洋環境５６中に下降させる。設定ライン１１５２′も又、括弧１１２０のところに示されている。設定ライン１１５２′は、所定の長さをもつ係留ライン１１５２の一部分であるのが良い。変形例として、設定ライン１１５２′は、一時的測定ラインであっても良い。いずれの場合であっても、設定ライン１１５２′は、アンカ１６０にアンカ１６０の端部１５８のところで取り付けられる。しかしながら、アンカ１６０は、海底１１５４にまだ取り付けられない。
【０１４４】
次に、設定ライン１１５２′を位置決めテンプレート１１１０に連結する。このステップの実施を可能にするため、案内ブラケット１１１２を位置決めテンプレート１１１０に沿って設ける。案内ブラケット１１１２は、図１１Ｂのテンプレート１１１０の端部のところに示されている。
【０１４５】
図１１Ｂは、図１１Ａの括弧１１２０の一部の拡大図である。拡大領域は、図１１Ａ中に参照符号１１Ｂで示されている。図１１Ｂを参照すると、案内ブラケット１１１２及び位置決めテンプレート１１１０の側面図が提供されている。案内ブラケット１１１２は、テンプレート１１１０と設定ライン１１５２′との間の回動連結部となる。設定ライン１１５２′の第１の継手１１５５（１）が案内ブラケット１１１２に連結された状態で示されている。
【０１４６】
第１の継手１１５５（１）までの設定ライン１１５２′の長さは、テンプレート１１１０とアンカ１１６０との間の正確な間隔を提供するよう設定されている。設定ライン１１５２′の剛性を利用して、アンカ１１６０を海洋環境５６内で海底１１５４まで位置決めテンプレート１１１０から適切な距離のところに完全に下降させる。アンカ１１６０を重力の作用か杭もしくはサクションアタッチメントかのいずれかによって海底１１５４に固定する。
【０１４７】
アンカ１１６０を位置決めする上述のプロセスを設定ライン１１５２′の使用によって繰り返す。この点に関し、設定ライン１１５２′を各アンカ１１６０が海底１１５４上に配置されると各アンカ１１６０から切り離す。それにより、多数のアンカ１１６０は、将来タワーに連結可能に正しく位置決めされる。次に、位置決めテンプレート１１１０を取り外すのが良く、そしてオプションとして運び去る。
【０１４８】
アンカ１１６０を海底１１５４にいったん固定すると、タワー、例えばタワー１０６′を現場に運ぶ。タワーを直立配置にする。次に、係留ライン１１５２をタワーとそれぞれのアンカ１１６０との間に連結するのが良い。位置決めテンプレート１１１０により、アンカ１１６０を係留ライン１１５２が容易にタワーに連結されるように高い精度で配置することができる。
【０１４９】
タワーをいったん完全に連結すると、オペレータは、タワーの喫水を増大させる。次に、掘削構造物をタワー上に浮かせて連結する。タワーを部分的にバラスト除去して係留ライン１１５２に所望の予備張力を達成するのが良い。
【０１５０】
図１１Ｃ及び図１１Ｄは、一緒になって、浮き構造物のための係留システムを配備する方法１１６０の１つにまとめられたフローチャートである。係留システムは、図１１Ａの係留システム１１５０によるものであっても良く、或いは、図１２Ａの係留システム１２５０によるものであっても良い。浮き構造物は、例えば、図１２Ａの掘削ユニット１００であるのが良い。この点に関し、浮き構造物は、海洋環境における作業を可能にするためのプラットホームを有する。浮き構造物は、海洋環境における水線下でのバラスト及び安定性を提供するタワーを更に有する。
【０１５１】
この方法１１６０は、位置決めテンプレートを沖合作業現場、例えば掘削現場で海底上に配置するステップを有する。これは、図１１Ｃのボックス１１６２で示されている。位置決めテンプレートを掘削現場でタワーの意図した配置場所の下に配置する。この方法１１６０は、設定ラインを用意するステップを更に有する。これは、ボックス１１６２で示されている。設定ラインは、第１の端部、第２の端部及びリンク装置を用いて互いに接合される複数本の実質的に剛性のリンクを有する。各リンクは、少なくとも１本の細長い金属製部材から成る。
【０１５２】
方法１１６０は、設定ラインの第１の端部を位置決めテンプレートに連結するステップ及び次に設定ラインの第２の端部をアンカに連結するステップを更に有する。これらステップは、それぞれ、ボックス１１６６及びボックス１１６８に示されている。アンカを用いて設定ラインを固定し、後で浮き構造物に連結されている係留ラインを固定する。
【０１５３】
方法１１６０は、アンカを海底に沿って固定するステップを更に有する。これは、ボックス１１７０で示されている。固定方式は、用いられるアンカの形式によって決まる。例えば、アンカがブロックベースだけを有している場合、アンカを海底上に設置するだけでアンカを重力の作用で固定することができる。アンカがサクション杭を用いている場合、海底の下の土を除去し、サクション杭を埋設することによってアンカを固定する。アンカを第１の長さに従って固定する。
【０１５４】
方法１１６０は、設定ラインの第１の端部を位置決めテンプレートから切り離すステップ及び設定ラインの第２の端部をアンカから切り離すステップを更に有する。これらステップは、それぞれ、ボックス１１７２及びボックス１１７４に示されている。このようにすると、設定ラインは自由である。ここで注目されるように、設定ラインは、アンカをテンプレートから正しい間隔を置いて配置するために用いられる一時的測定ラインであるのが良い。変形例として、設定ラインは、所定の長さをもつ永続的係留ラインの一部分であっても良い。いずれの場合においても、ステップ１１６４〜１１７４を連続して位置したアンカについて繰り返し実施し、それにより複数個のアンカを位置決めテンプレートの周りに適正な間隔を置いて配置する。これらステップを繰り返すプロセスは、ボックス１１７６に示されている。
【０１５５】
方法１１６０は、永続的係留ラインを用意するステップを更に有する。これは、ボックス１１７８に示されている。係留ラインは、第１の端部、第２の端部及びリンク装置を用いて互いに接合される複数本の実質的に剛性のリンクを有する。係留ラインは、例えば、図１のライン１５０によるものであっても良く、図１１Ａのライン１１５２によるものであっても良く、或いは図１２Ａのライン１２５０によるものであっても良い。
【０１５６】
方法１１６０は、係留ラインの第２の端部をそれぞれのアンカに作動的に連結するステップを更に有する。これは、図１１Ｄのボックス１１８０に示されている。この方法１１６０は、係留ラインの第１の端部を浮き構造物に作動的に連結するステップを更に有する。このするステップは、ボックス１１８２に示されている。好ましくは、各第１の端部は、タワーの頂部のところで浮き構造物に連結される。
【０１５７】
次に、ステップ１１７８〜１１８２を連続して位置したアンカの各々について繰り返し実施する（ステップ１１８４））。好ましくは、設置される各永続的係留ラインは、移動中の氷床からの少なくとも約１００メガニュートンの力に耐えることができる。一観点では、移動中の氷床からの力は、水平の成分を有し、各係留ラインは、少なくとも約５００メガニュートンの水平力に耐えることができる。
【０１５８】
本明細書において説明した本発明は、掘削リグを支持するために用いられる沖合構造物には限定されない。本発明は、氷の動的氷塊に対する保護が必要な北極圏海域で操業する任意形式の沖合船に適している。例としては、産出支援船、北極調査船及び北極圏海域の軍隊用又は民間人用のロジスティクス支援のための戦略的場所が挙げられる。
【０１５９】
本明細書において説明した本発明は、上述の利益及び利点を達成するよう十分に計画されていることは明らかであるが、本発明は、その精神から逸脱することなく、改造、変形及び変更が可能である。「高緯度北極」に代表的な厳しい氷の条件の条件下において浮き船を「定位置」に維持するための技術的改良が提供されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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