(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対してロールおよびピッチ方向において可動である、第１の流体搬送部材と第２の部材との間のフレキシブルな接続部であって、
前記第１の流体搬送部材と前記第２の部材とを相互接続する関節接続部であって、前記関節接続部が、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の部分と、前記第２の部材に固定されている第２の部分とを含み、前記関節接続部が前記第１の流体搬送部材と前記第２の部材とが互いに直交するロールおよびピッチ軸の回りに互いに対して移動するのを許容し、前記ロールおよびピッチ軸がそれぞれ前記第１の流体搬送部材の中心長手方向軸に直交する、関節接続部と、
前記関節接続部に隣接するフレキシブルな流体不透過性ベローズであって、前記フレキシブルな流体不透過性ベローズが、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の端部と、前記第２の部材に固定されている第２の端部とを含む、フレキシブルな流体不透過性ベローズと、を備え、
前記フレキシブルな流体不透過性ベローズが、
複数のフレキシブルなリングセグメントと、
半径方向外側に向いたチャンネルを形成する複数の鋼チャンネルリングセグメントとを備え、
前記複数のフレキシブルなリングセグメントは前記複数の鋼チャンネルリングセグメントと交互に隣接する配置で配設され、前記複数の鋼チャンネルリングセグメントの少なくともいくつかは、第１側で第１のフレキシブルなリングセグメントに連結され、第２側で第２のフレキシブルなリングセグメントに連結され、
各フレキシブルなリングセグメントが、２つの半径方向内側に向いた谷部と半径方向外側に向いた谷部とを画定するように相互接続されている一対の端フランジおよび一対の中間フランジを有するエラストマーリングと、前記半径方向内側に向いた谷部内に配置されている鋼リングとを含み、
各エラストマーリングに対して、前記端フランジの１つが、前記鋼リングの１つと前記鋼チャネルリングセグメントの１つとの間に配置されている、フレキシブルな接続部。
【請求項２】
前記関節接続部が、前記第１の流体搬送部材の中心長手方向軸に沿って配置されている関節継手を備え、前記関節継手が、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の区画と、前記第２の部材に固定されている第２の区画とを含み、前記関節継手が前記フレキシブルな流体不透過性ベローズによって包囲されている、請求項１に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項３】
前記第２の部材が、前記フレキシブルな流体不透過性ベローズに固定されている第１の端部および支持構造に固定されている第２の端部を有する先細り形状であり、前記第２の部材が、前記フレキシブルな流体不透過性ベローズに固定されている前記第１の端部から前記支持構造に固定されている前記第２の端部まで連続的に先細りである、請求項２に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項４】
前記フレキシブルな接続部が、前記関節継手の前記第１の区画と前記第１の流体搬送部材の内面との間に延びる第１の荷重伝達梁と、前記関節継手の前記第２の区画と前記第２の部材の内面との間に延びる第２の荷重伝達梁とをさらに備え、前記第１の荷重伝達梁および前記第２の荷重伝達梁が概して平坦であり、その面が、前記中心長手方向軸に実質的に平行に向けられている、請求項３に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項５】
前記関節接続部がジンバル継手を備える、請求項１に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項６】
前記ジンバル継手が、ジンバルリングと、前記ジンバルリングの反対に配置されている第１のピンと、前記第１のピンと前記流体搬送部材との間に接続されている第１の軸受と、前記ジンバルリングの反対に配置されている第２のピンと、前記第２のピンと前記第２の部材との間に接続されている第２の軸受とを含み、
前記ジンバル継手が、前記フレキシブルな流体不透過性ベローズから軸方向に離間されている、請求項５に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項７】
前記第１のピンが、前記ジンバルリングから半径方向内側に延び、前記第２のピンが、前記ジンバルリングから半径方向外側に延び、前記第１のピンおよび前記第２のピンが、互いから９０度だけ円周方向に離間されている、請求項６に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項８】
前記関節接続部が、前記第１の流体搬送部材の前記中心長手方向軸を中心として互いから円周方向に離間されている複数のテンションシリンダを備え、各テンションシリンダが、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１のテンションシリンダ端部と、前記第２の部材に固定されている第２のテンションシリンダ端部とを含み、前記フレキシブルな流体不透過性ベローズが前記複数のテンションシリンダによって包囲されている、請求項１に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項９】
前記テンションシリンダの各々が、シリンダと、前記シリンダ内に配置されているピストンと、前記シリンダ内に配置されて前記ピストンと係合されているエラストマー部材と、を備える受動シリンダである、請求項８に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項１０】
前記テンションシリンダの各々が、シリンダと、前記シリンダ内に配置されているピストンと、を含む液圧シリンダである、請求項８に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項１１】
前記テンションシリンダが、前記中心長手方向軸に対して少なくとも５度の角度を成して配置されている、請求項８に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項１２】
前記鋼チャネルリングセグメントの前記半径方向外側に向いたチャネル内に配置されている浮力要素をさらに備える、請求項１に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項１３】
各エラストマーリングの前記外側に向いた谷部の根元に配置されているフレキシブルなリングをさらに備える、請求項１に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項１４】
前記第１の流体搬送部材が、管または管の束を含む、請求項１に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項１５】
前記第１の流体搬送部材が、少なくとも約１０メートルの直径を有する管を含む、請求項１４に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項１６】
前記第２の部材が浮きプラットフォームである、請求項１４に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項１７】
前記浮きプラットフォームが、海洋温度差発電プラントにおいて使用される、請求項１６に記載のフレキシブルな接続部。
【請求項１８】
互いに対してロールおよびピッチ方向において可動である、第１の流体搬送部材と第２の部材との間の関節接続を可能にするフレキシブルな接続部であって、
前記第１の流体搬送部材と前記第２の部材とを相互接続する関節接続部であって、前記関節接続部が、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の部分と、前記第２の部材に固定されている第２の部分とを含む、関節接続部と、
前記関節接続部に隣接するフレキシブルな流体不透過性ベローズであって、前記フレキシブルな流体不透過性ベローズが、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の端部と、前記第２の部材に固定されている第２の端部とを含む、フレキシブルな流体不透過性ベローズと、を備え、
前記関節接続部が、前記第１の流体搬送部材の中心長手方向軸に沿って配置されている関節継手を備え、前記関節継手が、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の区画と、前記第２の部材に固定されている第２の区画とを含み、前記関節継手が前記フレキシブルな流体不透過性ベローズによって包囲され、
前記フレキシブルな流体不透過性ベローズが、
複数のフレキシブルなリングセグメントと、
半径方向外側に向いたチャンネルを形成する複数の鋼チャンネルリングセグメントとを備え、
前記複数のフレキシブルなリングセグメントは前記複数の鋼チャンネルリングセグメントと交互に隣接する配置で配設され、前記複数の鋼チャンネルリングセグメントの少なくともいくつかは、第１側で第１のフレキシブルなリングセグメントに連結され、第２側で第２のフレキシブルなリングセグメントに連結され、
各フレキシブルなリングセグメントが、２つの半径方向内側に向いた谷部と半径方向外側に向いた谷部とを画定するように相互接続されている一対の端フランジおよび一対の中間フランジを有するエラストマーリングと、前記半径方向内側に向いた谷部内に配置されている鋼リングとを含み、
各エラストマーリングに対して、前記端フランジの１つが、前記鋼リングの１つと前記鋼チャネルリングセグメントの１つとの間に配置されている、フレキシブルな接続部。
【請求項１９】
互いに対してロールおよびピッチ方向において可動である、第１の流体搬送部材と第２の部材との間の関節接続を可能にするフレキシブルな接続部であって、
前記第１の流体搬送部材と前記第２の部材とを相互接続する関節手段であって、前記関節手段が、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の部分と、前記第２の部材に固定されている第２の部分とを含む、関節手段と、
前記関節手段に隣接するフレキシブルな流体不透過性ベローズであって、前記フレキシブルなベローズが、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の端部と、前記第２の部材に固定されている第２の端部とを含み、前記フレキシブルなベローズが、前記フレキシブルな接続部にわたって内部および／または外部の流体圧を含むように構成されている、フレキシブルな流体不透過性ベローズと、を備え、
前記関節手段がジンバル継手を備え、
前記ジンバル継手が、ジンバルリングと、前記ジンバルリングの反対に配置されている第１のピンと、前記第１のピンと前記流体搬送部材との間に接続されている第１の軸受と、前記ジンバルリングの反対に配置されている第２のピンと、前記第２のピンと前記第２の部材との間に接続されている第２の軸受とを含み、
前記ジンバル継手が、前記フレキシブルな流体不透過性ベローズから軸方向に離間されている、フレキシブルな接続部。
【請求項２０】
互いに対してロールおよびピッチ方向において可動である、第１の流体搬送部材と第２の部材との間の関節接続を可能にするフレキシブルな接続部であって、
前記第１の流体搬送部材と前記第２の部材とを相互接続する関節手段であって、前記関節手段が、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の部分と、前記第２の部材に固定されている第２の部分とを含む、関節手段と、
前記関節手段に隣接するフレキシブルな流体不透過性ベローズであって、前記フレキシブルなベローズが、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の端部と、前記第２の部材に固定されている第２の端部とを含み、前記フレキシブルなベローズが、前記フレキシブルな接続部にわたって内部および／または外部の流体圧を含むように構成されている、フレキシブルな流体不透過性ベローズと、を備え、
前記関節手段が、前記第１の流体搬送部材の中心長手方向軸を中心として互いから円周方向に離間されている複数のテンションシリンダを備え、各テンションシリンダが、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の端部と、前記第２の部材に固定されている第２の端部とを含み、前記フレキシブルな流体不透過性ベローズが前記複数のテンションシリンダによって包囲され、
前記テンションシリンダの各々が、シリンダと、前記シリンダ内に配置されているピストンと、前記シリンダ内に配置されて前記ピストンと係合されているエラストマー部材と、を備える受動シリンダである、フレキシブルな接続部。
【請求項２１】
互いに対してロールおよびピッチ方向において可動である、第１の流体搬送部材と第２の部材との間の関節接続を可能にするフレキシブルな接続部であって、
前記第１の流体搬送部材と前記第２の部材とを相互接続する関節手段であって、前記関節手段が、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の部分と、前記第２の部材に固定されている第２の部分とを含む、関節手段と、
前記関節手段に隣接するフレキシブルな流体不透過性ベローズであって、前記フレキシブルなベローズが、前記第１の流体搬送部材に固定されている第１の端部と、前記第２の部材に固定されている第２の端部とを含み、前記フレキシブルなベローズが、前記フレキシブルな接続部にわたって内部および／または外部の流体圧を含むように構成されている、フレキシブルな流体不透過性ベローズと、を備え、
前記フレキシブルな流体不透過性ベローズが、鋼チャネルリングセグメントによって分離されている複数のフレキシブルなリングセグメントを備え、
各フレキシブルなリングセグメントが、２つの半径方向内側に向いた谷部と半径方向外側に向いた谷部とを画定するように相互接続されている一対の端フランジおよび一対の中間フランジを有するエラストマーリングと、前記半径方向内側に向いた谷部内に配置されている鋼リングとを含み、
前記鋼チャネルリングセグメントが、半径方向外側に向いたチャネルを画定し、
各エラストマーリングに対して、前記端フランジの１つが、前記鋼リングの１つと前記鋼チャネルリングセグメントの１つとの間に配置されている、フレキシブルな接続部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、互いに対して可動である、大口径の流体搬送管と、第２の部材（たとえば別の管またはプラットフォーム）との間のフレキシブルな接続部に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの用途において、第１の流体搬送管と、当該第１の流体搬送管を支持するプラットフォームまたは別の管のような、第１の流体搬送管が接続している第２の部材との間の相対運動を調整することが必要とされている。そのような用途の一例は、大口径管が浮きプラットフォーム（floating platform）から支持されている海洋温度差発電（ＯＴＥＣ）におけるものである。大口径管は、ＯＴＥＣ動力サイクルのために作動流体（たとえば、アンモニア）を凝縮する冷水をプラットフォームに搬送するために使用される。現在、商用のＯＴＥＣプラントは、過剰な摩擦損失を防止するために直径が約１０ｍ以上の管を必要とする。
【０００３】
管のための浮きプラットフォームは、波および風力に起因する様々な運動を受けることになる。管自体も、水流および波の作用を受けて作用される。これらの影響によって、管は湾曲させられ、その固有振動数およびそれらの力の振動数で振動する。内圧を含み（containing）、および／または接合部にわたって外部水圧を含みながら（containing）、管とプラットフォームとの間、または管とプラットフォーム上の別の管との間の相対運動および大きな曲げモーメントが適応される必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
互いに対して可動である、第１の流体搬送部材と第２の部材との間のフレキシブルな接続部が記載される。フレキシブルな接続部は、第１の部材と第２の部材との間のロールおよびピッチ運動に適応するための、それらの間の関節接続（articulation）をもたらす。第２の部材は、第１の流体搬送部材を支持する構造とすることができ、または、第２の流体搬送部材とすることができる。フレキシブルな接続部は、管内の内部流体圧を含み（contain）、接続部にわたって外圧を含む（contain）ようにも構成される。
【０００５】
非限定的な一例において、フレキシブルな接続部（flexible connection）は、たとえば、ＯＴＥＣプラントにおける、垂直で大口径の冷水搬送管と、冷水搬送管を支持するプラットフォームとの間の、過剰な曲げモーメントまたは歪みを管に課すことなく管およびプラットフォームの互いに対するロールおよびピッチを許容するための関節接続（articulation）をもたらす。
【０００６】
別の例において、第１の流体搬送部材は、単一の大口径管ではなく、より小径の複数の管の束によって形成される。フレキシブルな接続部付近のマニホールドが、より小径の複数の管からの流れを結集させる。
【０００７】
フレキシブルな接続部はまた、内圧を含み（contain）、接続部にわたって外圧を含む（contain）。１つの例示的なＯＴＥＣ応用形態において、流体圧は外部にある。しかしながら、内圧が接続部にわたって含まれる（contained）必要がある応用形態があり、またはその両方であってもよい。たとえば、管内部の関節継手を利用する、下記に記載する実施形態において、フレキシブルな接続部は、最終的な冷水管が水中に下ろされる前に取り付けられる可能性が高い。この例において、管は、つり上げ荷重を低減するために、水中に下ろすために加重され得る。この手順の間、フレキシブルな接続部は、内圧を受けることになる。冷水管が設置されてポンプが作動すると、接続部は周囲の水からの外圧を受けることになる。また、送水ポンプが冷水管の底に配置される他の圧送方式もある。この事例において、フレキシブルな接続部は、ＯＴＥＣプラントの運転中に内圧を受けることになる。
【０００８】
本明細書に記載するフレキシブルな接合部は、２つの主要部分を含む。第１の部分は、ヨーまたはねじれ運動を制限しながら、管に対する過剰な曲げモーメントまたは歪みを課すことなく、管の２つの区画または管およびその支持体が互いに対してロールおよびピッチ方向に湾曲することを可能にする関節手段である。第２の部分は、関節区画にわたって内圧および外圧を含む（containing）手段である。
【０００９】
一実施形態において、互いに対して可動である、第１の流体搬送部材と第２の部材との間の関節接続（articulation）を可能にするフレキシブルな接続部が提供される。フレキシブルな接続部は、第１の流体搬送部材と第２の部材とを相互接続する関節手段を含む。関節手段は、第１の流体搬送部材に固定されている第１の部分と、第２の部材に固定されている第２の部分とを含む。フレキシブルな接続部はまた、関節手段に隣接するフレキシブルな流体不透過性ベローズをも含む。フレキシブルなベローズは、第１の流体搬送部材に固定されている第１の端部と、第２の部材に固定されている第２の端部とを含む。フレキシブルなベローズは、フレキシブルな接続部にわたって内部および／または外部の流体圧を含む（contain）ように構成されている。
【００１０】
別の実施形態において、垂直の冷水搬送管（複数の場合もあり）と浮きプラットフォーム、たとえば、ＯＴＥＣシステム内の浮きプラットフォームとの間の関節接続を可能にするフレキシブルな接続部が提供される。フレキシブルな接続部は、垂直の冷水搬送管（複数の場合もあり）とプラットフォームとを相互接続する関節機構を含み、関節機構は、冷水搬送管（複数の場合もあり）に固定されている第１の部分と、プラットフォームに固定されている第２の部分とを含む。関節機構は、冷水搬送管（複数の場合もあり）とプラットフォームとの間の相対ロールおよびピッチ運動を許容する。フレキシブルな接続部はまた、冷水搬送管に固定されている第１の端部およびプラットフォームに固定されている第２の端部を有するフレキシブルな流体不透過性ベローズをも含む。ベローズは、フレキシブルな接続部にわたって内部および／または外部の流体圧を含む（contain）ように構成されている。
【００１１】
関節手段および関節機構は、本明細書に記載する機能を達成するのに適した任意の構造とすることができる。一例において、関節手段および関節機構は、中心長手方向軸に沿って配置され、流体搬送部材または管に固定されている第１の区画および第２の部材またはプラットフォームに固定されている第２の区画を有する関節継手とすることができる。この例において、関節継手は、ベローズによって包囲される。
【００１２】
別の例において、関節手段および関節機構は、たとえば、ジンバルと、ジンバルの反対に配置されている第１のピンと、第１のピンと流体搬送部材または管との間に接続されている第１の軸受と、ジンバルの反対に配置されている第２のピンと、第２のピンと第２の部材またはプラットフォームとの間に接続されている第２の軸受とを含むタイプのジンバル継手とすることができる。加えて、ジンバル継手は、ベローズから軸方向に離間され得る。
【００１３】
別の例において、関節手段および関節機構は、中心長手方向軸を中心として互いから円周方向に離間されている複数のテンションシリンダとすることができ、各テンションシリンダは、第１の流体搬送部材または管に固定されている第１の端部と、第２の部材またはプラットフォームに固定されている第２の端部とを含む。加えて、ベローズは、複数のテンションシリンダによって包囲され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】フレキシブルな接続部の第１の実施形態の斜視図である。
【図２】図１のフレキシブルな接続部の長手方向断面図である。
【図２Ａ】図２の円２Ａ内の領域の拡大図である。
【図３】図２の円３に含まれる部分の詳細図である。
【図３Ａ】本明細書に記載するフレキシブルなベローズの変形形態を示す。
【図４】フレキシブルな接続部の第２の実施形態の斜視図である。
【図５】図４のフレキシブルな接続部の側面図である。
【図６】図５の線６−６に沿った長手方向断面図である。
【図７】図６の線７−７に沿った別の長手方向断面図である。
【図８】図６の円８に含まれる部分の詳細図である。
【図９】図７の円９に含まれる部分の詳細図である。
【図１０】フレキシブルな接続部の第３の実施形態の斜視図である。
【図１１】図１０のフレキシブルな接続部の長手方向断面図である。
【図１２】図１１の円１２に含まれる部分の詳細図である。
【図１３】図１０〜図１２と同様であるが、流体シリンダを使用する実施形態を示す。
【図１４】図１０〜図１２におけるフレキシブルな接続部を含む浮きプラットフォームを示す。
【図１５】図１４からのフレキシブルな接続部の拡大図である。
【図１６】より小径の複数の管の束の形態の第１の流体搬送部材を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
互いに対して可動である、第１の流体搬送部材と第２の部材との間のフレキシブルな接続部が、図１〜図１２を参照して下記に記載される。フレキシブルな接続部は、第１の部材と第２の部材との間の相対運動に適応する（accommodate）ための、それらの間の関節接続（articulation）をもたらす。特に、フレキシブルな接続部は、ヨーまたはねじれ運動を制限しながら、第１の部材と第２の部材との間のロールおよびピッチ運動または回転に適応する。図１を参照する。ロール運動はｘ軸を中心とした運動であり、ピッチ運動はｙ軸を中心とした運動であり、ヨー運動はｚ軸を中心とした運動である。
【００１６】
下記にさらに記載するように、第１の流体搬送部材は、単一の大口径管、または、より小径の複数の管の束とすることができる。第１の流体搬送部材は、本明細書において、冷水搬送管と呼ばれる場合があり、この用語は、単一の大口径管またはより小径の複数の管の束を包含するように意図されている。第２の部材は、第１の流体搬送部材を支持する構造とすることができ、または、第２の流体搬送部材とすることができる。フレキシブルな接続部はまた、接続部にわたって内部および／または外部の流体圧を含む（contain）ようにも構成されている。
【００１７】
フレキシブルな接続部の例示的な非限定応用形態は、浮きプラットフォーム１０、たとえば、ＯＴＥＣプラントの浮きプラットフォームまたは液化天然ガスプラントの浮きプラットフォームを示す図１４および図１５を参照して説明する。
【００１８】
プラットフォーム１０は、大洋、海、または他の水体１２の中に浮いている。プラットフォーム１０は、複数の支持脚１６によって水１２の上に支持されている上部プラットフォーム１４を含む。下部プラットフォーム１８は、水面の下で支持されている。大口径で垂直の冷水搬送管２０（第１の流体搬送部材とも呼ばれる）が、プラットフォーム１０、特に下部プラットフォーム１８によって支持されている。管２０は、冷水をプラットフォーム１０に搬送するために、水の中へ垂直下向きに一定距離にわたって延伸している。一例において、管２０は、過剰な摩擦損失を防止するために直径を約１０ｍ以上にすることができる。管２０は、たとえば、鋼または塩水もしくは真水に耐えるのに適した他の適切な材料から成る、単一の長い管区画から形成することができる。管２０はまた、ともに接続されている複数の管区画によって形成することもできる。
【００１９】
ＯＴＥＣプラントの場合、水搬送管２２はフランジによって、ａ）ＯＴＥＣプラントの電力モジュールに向かう配管、およびｂ）下記にさらに説明するベローズの上部に接続されている上フランジに接合されることになる。ベローズと管２２との間の接続は水密であり、それによって、冷水管２０を通じて上がってくる水は漏れることなく管２２内へと流れこむ。一実施形態において、管２２とベローズとの間のフランジは、下記にさらに説明するように冷水管２０が水１２の中に下ろされ、下部ガイドから宙づりになった後に設置されることになる。
【００２０】
例示を目的として、図１４〜図１５は、過剰な曲げモーメントまたは歪みを管２０に課すことなく管２０とプラットフォーム１０との間のロールおよびピッチ運動または回転に適応するために、管とプラットフォーム１０との間の関節接続をもたらすための管２０とプラットフォーム１０との間の図１０〜図１２のフレキシブルな接続部を示す。フレキシブルな接続部はまた、接続部にわたって内部および外部の流体圧を含む（contain）。しかしながら、図１〜図３、図３Ａ、図４〜図９、および図１３のフレキシブルな接続部を含むフレキシブルな接続部の他の設計が、浮きプラットフォーム１０に対して管２０とプラットフォームとの間で使用されてもよいことは認識されたい。
【００２１】
図１６を参照する。第１の流体搬送部材は、単一の管２０の代わりに、より小径の複数の管の束２４によって形成することができる。管２４を下向きに加重するのを助けるために、管２４の下端にバラストウェイト２６を設けることができる。管束２４の中の管は、より小径の複数の管からの流れを結集させるためにマニホールド２８に接続し、ベローズ５４（下記に詳細に記載）がマニホールドに接続されている。マニホールド２８およびベローズ５４の互いに対する位置は変更することができるが、マニホールド２８は、管２４からの流れを結集させるためにフレキシブルな接続部に隣接する必要があると考えられる。
【００２２】
本明細書に記載するフレキシブルな接続部は、ＯＴＥＣ応用形態での使用には限定されないことは理解されたい。フレキシブルな接続部は、限定ではないが、浮揚式液化天然ガスプラントを含む任意の応用形態において任意の支持構造または別の管に第１の管を接続するのに使用することができる。本特許出願において使用される場合、管２０またはより小径の複数の管の束２４はまた、第１の流体搬送部材とも呼ばれ得る。下部プラットフォーム１８を含むプラットフォーム１０が、第２の部材と呼ばれ得る。第２の部材は、第２の管でもあり得る。
【００２３】
フレキシブルな接続部の複数の異なる実施形態の詳細をここで説明する。各実施形態において、フレキシブルな接続部は２つの主要部分を含む。第１の部分は、ヨーまたはねじれ回転を抑制または制限しながら、管に対する過剰な曲げモーメントまたは歪みを課すことなく、管の２つの区画または管およびその支持体が互いに対してロールおよびピッチ方向に回転することを可能にする関節手段である。第２の部分は、関節区画にわたって内圧および外圧を含む（contain）手段である。
【００２４】
フレキシブルな接続部５０の第１の実施形態を図１〜図３に示す。接続部５０は、第１の流体搬送部材５２の中心長手方向軸Ａ−Ａに沿って配置されている関節継手と、流体不透過性ベローズ５４とを備える。関節継手は、第１の流体搬送部材５２に固定されている第１の区画５６と、第２の部材６０に固定されている第２の区画５８とを含む。使用時、部材５２は、冷水管に固定されるか、または冷水管の一部分を形成し、一方で部材６０は、プラットフォーム１０または別の管に固定される。加えて、部材５２、６０は、冷水管の直径に一致するために直径を約１０ｍ以上にすることができる。
【００２５】
ｚ軸を中心としたヨー回転を抑制しながら、それぞれｘ軸およびｙ軸を中心とした第１の区画５６と第２の区画５８との間の相対ロールおよびピッチ回転を許容する、２つの区画間の任意のタイプの接続を使用することができる。たとえば、図２および図２Ａに示す実施形態において、第１の区画５６は、カップ形状領域６３を形成する円筒スリーブ６１がそこから上向きに延伸している上端を有する。領域６３内で第１の区画５６の上端に半球ボール６２が形成される。第２の区画５８は、領域６３内へと延伸し、半球ボール６２上に配置される球面６４を確定する下端を有する。加えて、エラストマーベアリング６６が領域６３内に配置され、その下端を球面６４に固定され、その上端を、スリーブ６１の上端に固定されているキャップ６７に固定される。ボール６２、球面６４、エラストマーベアリング６６、およびキャップ６７のこの一般的な構成は、当該技術分野において既知である。
【００２６】
図１および図２を参照する。第１の区画５６および第２の区画５８は、荷重伝達梁によって接合部５０内で支持される。特に、第１の荷重伝達梁７０のセットが、部材５２内に配置され、第１の端部が第１の区画５６に固定され、第２の端部が部材５２の内面に固定される。同様に、第２の荷重伝達梁７２のセットが、部材６０内に配置され、第１の端部が第２の区画５８に固定され、第２の端部が部材６０の内面に固定される。
【００２７】
荷重伝達梁７０、７２は中心長手方向軸Ａ−Ａに対して実質的に半径方向に延び、概して平坦で、その面は、中心長手方向軸Ａ−Ａに実質的に平行に向けられている。荷重伝達梁７０、７２は、部材５２、６０と、第１の区画５６および第２の区画５８との間で負荷を伝達する。部材５２、６０および梁７０、７２は好ましくは、金属から形成される。
【００２８】
図１に最もよく示されるように、梁７０、７２は、梁７０、７２の座屈を防止するために梁７０、７２を補強するためにその上に配置されている補強材７４を含む（梁７０上の補強材は図１では見えないが、梁７２上の補強材と同様である）。加えて、水は接続部５０を通じて上向きに流れるように意図されているため、乱流を低減するために、梁７０、７２の前縁（またはフランジ）７６、７８は、たとえば、前縁７６、７８を丸めることによって流線形にすることができる。接続部５０を通る空間を最大化するために、部材５２内の梁７０が部材６０内の梁７２と整列されることが好適であり、これによって、必要に応じて設置中または設置後に、機器が接続部５０を通過することが可能になる。
【００２９】
図１および図２に示すように、部材５２は、部材５２を管２０（または管２４）の上端に接続することを容易にするために、フランジ８０を有する下端を有する。部材５２の上端も、図３に最もよく見えるフランジ８２を有し、これは、ベローズ５４に接続するのに使用される。
【００３０】
図示されている実施形態において、部材６０は、（図３に最もよく示されるように）ベローズに固定するためのフランジ８４を有するその端部の直径がより小さくなっており、プラットフォームまたは別の管に固定されるフランジ８６を有する端部の直径がより大きくなっている先細り形状を有する。図１および図２から明白なように、部材６０は、ベローズ５４に固定されているより小径の端部からより大径の端部まで連続的に先細りになっている。部材６０が別の管に接続されている場合、部材６０は先細りでなくてもよい。
【００３１】
図１および図２から明白なように、ベローズ５４は関節継手を包囲している。ベローズ５４は、２つの部材５２、６０の間に柔軟性をもたらすとともに、接続部にわたって圧力の同一性保持（integrity）を維持するように構成されている。ベローズ５４の例示的な実施形態の詳細を、図３を参照して説明する。
【００３２】
図示されている実施形態において、ベローズ５４は、鋼チャネルリングセグメント９２によって分離されている複数のフレキシブルなリングセグメント９０を備える。リングセグメント９０およびチャネルリングセグメント９２は、円周方向に連続している。各フレキシブルなリングセグメント９０は、２つの半径方向内側に向いた谷部（valley）１００ａ、１００ｂおよび半径方向外側に向いた谷部１０２を画定するように一体形成および相互接続されている一対の端フランジ９６ａ、９６ｂおよび一対の中間フランジ９８ａ、９８ｂを有するエラストマーリング９４を含む。したがって、エラストマーリング９４は、おおよそ、時計回りに９０度回転されている横向きＭ字形状をしている。平坦な鋼リング１０４が、半径方向内側に向いた谷部１００ａ、１００ｂ内に配置されている。
【００３３】
引き続き図３を参照する。鋼チャネルリングセグメント９２は、半径方向外側に向いたチャネル１０６を画定する概してＣ字形状のリングによって形成される。図示されている実施形態には、３つのリングセグメント９０および２つのリングセグメント９２がある。上部リングセグメント９０について、端フランジ９６ａは、部材６０上のフランジ８４とリング１０４の１つとの間にクランプされ、間に挟まれ、または他の様態で間に配置および締結（以降、間に配置および締結）される。上部リングセグメント９０の端フランジ９６ｂは、リング１０４の１つとＣ字形状リングの上部との間に配置および締結される。中央リングセグメント９０について、端フランジ９６ａはリング１０４と一方のＣ字形状リングの下部との間に配置および締結され、端フランジ９６ｂは、リング１０４と他方のＣ字形状リングの上部との間に配置および締結される。下部リングセグメント９０について、端フランジ９６ａは、下側Ｃ字形状リングの下部とリング１０４との間に配置および締結され、端フランジ９６ｂは、リング１０４と部材５２上のフランジ８２との間に配置および締結される。
【００３４】
堅牢で水密の取り付けが達成される限り、リング１０４とフランジ８２、８４とＣ字形状リングとの間に端フランジ９６ａ、９６ｂを締結するための任意の手段が使用されてもよい。たとえば、端フランジ９６ａ、９６ｂは、硬化される接着剤を使用して隣接する要素に接合されてもよい。しかしながら、セグメント接合部間で十分な密閉が達成または提供される場合は、機械的締結具が使用されてもよい。
【００３５】
接続部５０が水面下にある、水面下応用形態において、たとえば、ＯＴＥＣプラントにおいて、ベローズ５４にかかる負荷のため、接続部５０の浮力をおおよそ、またはさらには実質的に中立的に（neutrally）することが好ましい。ベローズ５４が潰れるのに対抗するのを保証するために、何らかの正浮力が所望される場合がある。しかしながら、何らかの正浮力が所望されない状況において、接続部の浮力は実質的に中立的にされ得る。図３Ａを参照する。接続部の浮力は、１つまたは複数のリングセグメント９２のＣ字形状リングの半径方向外側に向いたチャネル内に浮力要素（複数の場合もあり）１１０を配置することによって制御することができる。図３Ａは、各チャネル内の浮力要素（複数の場合もあり）１１０を示す。しかしながら、浮力要件およびリングセグメント９２の数に応じて、より少数またはより多数のチャネル内に浮力要素（複数の場合もあり）を設けてもよい。加えて、浮力要素（複数の場合もあり）は、チャネルの半径方向および／または円周方向範囲全体を占有する必要はない。浮力要素（複数の場合もあり）は、浮力をもたらすことができる任意の要素（複数の場合もあり）によって形成することができる。例としては、限定ではないが、発泡体、ゲル、空気で満たされた要素などが挙げられる。
【００３６】
加えて、引き続き図３Ａを参照する。接続部が内圧を受ける場合、エラストマーリング９４が外側にひっくり返る（すなわち、反転する）のを防止するための手段をベローズ５４に加えることができる。図３Ａに示すように、フレキシブルな弾性リング１１２を、各エラストマーリング９４の外側に向いた谷部１０２の根元にフィットさせることができる。リング１１２は、エラストマーリング９４を通じて伝達される内圧からのフープ荷重を支えるのに十分剛性であるべきであるが、伸縮して、リング１０４が分離して谷部１０２が開くことを可能にするのに十分に柔軟である。言い換えれば、リング１１２の直径は自由に増大できるべきである。
【００３７】
接続部５０の例示的な使用において、部材５２の下端は、フランジ８０および冷水管上の対応するフランジを介して冷水管に固定される。部材６０の上端は、フランジ８６を介してプラットフォームの管上の適切なフランジまたは結合部に固定される。したがって、フレキシブルな接続部５０は、冷水管とプラットフォームの管および他の要素との間の相対運動を許容し、ベローズが接続部にわたって圧力を含む（contain）。
【００３８】
ここで図４〜図９を参照する。フレキシブルな接続部１５０の別の実施形態が示されている。この実施形態において、フレキシブルな接続部１５０は、フレキシブルな流体不透過性ベローズから軸方向に離間されているジンバル継手として構成されている。より詳細には、図示されている実施形態において、ジンバル継手は、ジンバル継手のヒンジとして機能するエラストマーベアリングを利用する。エラストマーベアリングは好ましくは、ベアリングが、維持管理せずに水中で長い年数、たとえば２０年以上持ちこたえることを可能にするゴム／鋼サンドイッチタイプである。しかしながら、従来のローラーベアリング、静圧軸受、ブッシングタイプの軸受のような他の軸受が使用されてもよいと考えられるが、それらの軸受はエラストマーベアリングよりも多くの維持管理を必要とすることになる。
【００３９】
図４〜図６を参照する。浮きプラットフォーム１５２の一部分が示されている。接続部１５０は、プラットフォーム１５２を通じて上向きに延伸するフランジ１５６をその上端に有する円筒スリーブ１５４を含む。管２０と同様の冷水管１５８が、スリーブ１５４を通じて上向きに延伸し、図６〜図９に最もよく示されるように、フランジ１５６上に着座するフランジ１６０をその上端に有する。
【００４０】
フレキシブルな流体不透過性ベローズ１６２が、フランジ１５６から上向きに延伸する。特に、図６〜図９を参照する。ベローズ１６２は、フランジ１５６に密閉して固定されるフランジ（図示せず）をその下端に含む。ベローズ１６２の対向端は、使用時に浮きプラットフォーム上の配管２２に固定されるフランジ１６４（図４〜図６）を含む。ベローズ１６２は、図３に示すベローズ５４と構造が同一のものである。
【００４１】
ジンバル継手１５０は、円周方向に連続しているジンバルリング１６６を含む。リング１６６は、リング上で互いから１８０度離間されている第１のピン１６８であって、それによって、ピン１６８は対向して配置される、第１のピン１６８と、互いから１８０度離間されており、ピン１６８から９０度離間されている第２のピン１７０であって、それによって、ピン１７０は対向して配置される、第２のピン１７０とを有する。図９に示すように、ピン１６８は、半径方向内側に突出しており、一方で、ピン１７０は図８に示すように、半径方向外側に突出している。第１のエラストマーベアリング１７２が第１のピン１６８とフランジ１５６との間に接続されており、第２のエラストマーベアリング１７４が、第２のピン１７０とプラットフォーム１５２との間に接続されている。上記に示したように、エラストマーベアリングは、維持管理を低減するかまたはなくすために、ゴムと鋼とがともに挟み合わされて交互になった層から構成される。しかしながら、エラストマーベアリング１７２、１７４は、上述したような他のタイプのベアリングに置き換えられてもよい。
【００４２】
接続部１５０の例示的な使用において、スリーブ１５４は、浮きプラットフォーム内の穴を通じて上向きに延伸する。ベローズの下端はスリーブ１５４の上端に固定されており、ベローズの上端は浮きプラットフォームの管上の適切なフランジまたは結合部に固定されている。ジンバルリング１６６も、上述したようにスリーブ１５４とプラットフォームとの間に載置されている。その後、冷水管１５８が、そのフランジ１６０がフランジ１５６上に着座するまで、ベローズを通じて下向きに下ろされる。したがって、フレキシブルな接続部１５０は、冷水管とプラットフォームの管および他の要素との間の相対的なロールおよびピッチ運動を許容し、ベローズが接続部にわたって圧力を含む（contain）。
【００４３】
ここで図１０〜図１２を参照する。フレキシブルな接続部２５０の別の実施形態が示されている。この実施形態において、フレキシブルな接続部２５０は、フレキシブルな流体不透過性ベローズ２５４を包囲する複数の受動エラストマーテンションシリンダ２５２を含む。
【００４４】
接続部１５０と同様に、接続部２５０は、使用時に、図１５に示すようにプラットフォームを通じて上向きに延伸するフランジ２５８をその上端に有する円筒スリーブ２５６を含む。管２０と同様の冷水管２６０が、スリーブ２５６を通じて上向きに延伸し、図１２に最もよく示されるように、フランジ２５８上に着座するフランジ２６２をその上端に有する。
【００４５】
ベローズ２５４が、フランジ２５８から上向きに延伸する。特に、図１１および図１２を参照する。ベローズ２５４は、フランジ２５８に密閉して固定されるフランジ（図示せず）をその下端に含む。ベローズ２５４の対向端は、使用時に浮きプラットフォーム上の配管に固定されるフランジ２６４（図１０〜図１２）を含む。ベローズ２５４は、図３に示すベローズ５４と構造が同一のものである。
【００４６】
テンションシリンダ２５２は、管２６０の中心長手方向軸Ａ−Ａを中心として互いから円周方向に離間されている。図１２に最もよく示されるように、各テンションシリンダ２５２は、フランジ２５８に固定されている第１の端部２７０と、フランジ２６４に固定されている第２の端部２７２とを含む。上述したように、また図１２を参照する。テンションシリンダ２５２は好ましくは受動エラストマーテンションシリンダであり、その各々が、第２の端部２７２に固定されているシリンダ２８０と、シリンダ内に配置されており第１の端部２７０に固定されているピストン２８２と、ピストン２８２および端部２７０に最も近いシリンダの端部の間で、それらと係合してシリンダ２８０内に配置されているエラストマー部材２８４と、を含む。エラストマー部材２８４は、ピストン２８２に対する制動を可能にする任意の形態のエラストマー材料であってもよい。たとえば、エラストマー部材２８４は、ピストン棒がそれを通じて延びることを可能にするように構成されている単一のブロックのエラストマー材料であってもよい。代替的に、エラストマー部材２８４は、エラストマーおよび鋼のリングが交互になったスタック、ピストン棒を中心として円周方向に配列された個々のエラストマー部材などから形成されてもよい。それゆえ、エラストマー部材という用語は、単一の一体型エラストマー構造と、複数の個々のエラストマーならびにエラストマーおよび鋼要素によって形成される構造とを包含するように意図されている。
【００４７】
図１１および図１２に示すように、テンションシリンダ２５２は、中心長手方向軸Ａ−Ａに対して角度αを成して配置される。角度αは、せん断力に抗して、冷水管とプラットフォームとの間の位置整合を維持するのを助けるように選択される。たとえば、角度αは、少なくとも約５度であってもよい。別の例において、角度αは、少なくとも約１０度であってもよい。別の例において、角度αは、約５度〜約１０度であってもよい。記載されている構造において、テンションシリンダ２５２は一定の張力ではなく、非線形バネのように機能する。
【００４８】
テンションシリンダ２５２は受動エラストマーデバイスであるものとして記載されているが、液圧テンションシリンダ３００が、図１３に示されているように使用されてもよい。シリンダ２５２と同様に、シリンダ３００は、フランジ２５８に接続されている第１の端部３０２と、フランジ２６４に接続されている第２の端部３０４とを有することができる。各シリンダ３００は、シリンダ３１０と、シリンダ３１０内に配置されているピストン３１２とを含む。この実施形態において、シリンダ３１０は第１の端部３０２に接続されており、ピストン３１２は、第２の端部３０４に接続されている。シリンダ３１０は、冷水管とプラットフォームとの間のロールおよびピッチ運動が液圧流体を１つのシリンダから別のシリンダへと推し進めるように、流体ライン３１４によって相互接続することができる。加えて、アキュムレータ３１６が、ライン３１４に流体接続され得る。代替形態において、シリンダ３１０は、流体ラインによって相互接続されず、代わりに、ロールおよびピッチ運動が液圧流体をシリンダからアキュムレータ内に、および、アキュムレータからシリンダ内に推し進めるように、各シリンダ３１０がそれ自体のアキュムレータを有するか、または、１つまたは複数の他のシリンダ３１０とアキュムレータを共有する。
【００４９】
接続部２５０のプラットフォームに対する取り付けが図１４および図１５の説明において上述されており、本明細書においてはさらに説明をしない。接続部２５０は、冷水管とプラットフォームの管および他の要素との間の相対的なロールおよびピッチ運動を許容し、ベローズが接合部にわたって圧力を含む（contain）。
【００５０】
本出願において開示されている例は、あらゆる点において限定ではなく例示として考えられるべきである。本発明の範囲は、上記の記載ではなく添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と等価の意味および範囲内に入るすべての変更が、特許請求の範囲に包含されるように意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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