(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体が、船体自体を貫通して伸びる脚と、長手方向に間隔を設けた複数のラック歯を有していて且つ前記脚上において長手方向に伸びる、ラックと、を有する、沖合いプラットフォーム用の脚固定装置であって、前記ラック歯が前記船体上のピニオンによって係合され駆動されるように形成される、沖合いプラットフォーム用の脚固定装置において、
前記船体に搭載されたチョックハウジングと、
前記チョックハウジング内に収められ、垂直方向に配置された第１と第２のチョック部材であって、各前記チョック部材は、前記脚ラックの歯に噛合い係合するように形成される少なくとも1枚の歯を有する、チョック部材であって、上部及び下部の傾斜した負荷面を各々が有する、第１と第２のチョック部材と、
前記チョックハウジング内の複数の支持楔手段であって、前記チョックハウジング内の前記チョック部材を選択的に支持する前記チョック部材の前記上部及び下部の負荷面に一致するように係合するように形成された前記支持楔手段と、
を備える、前記脚固定装置において、
前記支持楔手段は、
上方で傾斜する負荷面に係合するように、前記第1のチョック部材の上部に配置される第1の支持楔と、
下方で傾斜する負荷面に係合するように、前記第2のチョック部材の下部に配置される第2の支持楔と、
前記第1と第2のチョック部材の間に配置され、前記第1のチョック部材の下方の傾斜した負荷面及び前記第２のチョック部材の上方の傾斜した負荷面に一致するように係合するように形成される、中間支持楔と、を具備しており、
前記脚固定装置は、
前記チョック部材の前記歯が、前記ラックの前記歯と係合しない格納位置と、前記チョック部材の前記歯が前記脚ラックの前記歯と噛合う進展位置との間で、前記チョックハウジングに対して水平方向に、前記チョック部材と前記支持楔手段を移動させるための位置決め手段と、
前記進展位置における前記支持楔手段を選択的に維持するための維持手段と、
を更に備える、前記脚固定装置。
【請求項２】
前記脚ラックの歯に噛合い係合するようにされた各前記チョック部材の歯が、三枚を超えない請求項１の装置。
【請求項３】
各前記チョック部材が2枚の歯を備える請求項２の装置。
【請求項４】
前記維持手段が、前記位置決め手段とは独立して作動するようにされている請求項１の装置。
【請求項５】
一端が前記チョックハウジングに取りつけられ、他端が前記チョック部材が前記支持楔手段に取りつけられる、複数の複動液圧シリンダーを有する前記位置決め手段を備える請求項１の装置。
【請求項６】
船体が、船体自体を貫通して伸びる脚と、長手方向に間隔を設けた複数のラック歯を有していて且つ前記脚上において長手方向に伸びる、ラックと、を有する、沖合いプラットフォーム用の脚固定装置であって、前記ラック歯が前記船体上のピニオンによって係合され駆動されるように形成される、沖合いプラットフォーム用の脚固定装置において、
前記船体に搭載されたチョックハウジングと、
前記チョックハウジング内に収められ、第１と第２の垂直方向に配置されたチョック部材であって、各前記チョック部材は、前記脚ラックの歯に噛合い係合するように形成される少なくとも1枚の歯を有する、チョック部材であって、上部及び下部の傾斜した負荷面を各々が有する、第１と第２のチョック部材と、
前記チョックハウジング内の複数の支持楔手段であって、前記チョックハウジング内の前記チョック部材を選択的に支持する前記チョック部材の前記上部及び下部の負荷面に一致するように係合するように形成された前記支持楔手段と、
前記チョック部材の前記歯が、前記ラックの前記歯と係合しない格納位置と、前記チョック部材の前記歯が前記脚ラックの前記歯と噛合う進展位置との間で、前記チョックハウジングに対して水平方向に、前記チョック部材と前記支持楔手段を移動させるための位置決め手段と、
前記進展位置における前記支持楔手段を選択的に維持するための維持手段と、
を備える、前記脚固定装置において、
前記維持手段は、少なくとも前記上部、下部支持楔を前記進展位置に選択的に固定するための、自己固定ねじを有する調整可能なねじ支持部を備える脚固定装置。
【請求項７】
前記チョック部材が前記進展位置にある場合に、前記中間支持楔が前記チョックから離れる方向へ水平移動するのを防ぐため、前記中間支持楔に選択的に係合する付加的な固定楔を備えた維持手段を備える請求項１の装置。
【請求項８】
前記チョック部材が前記進展位置にある場合に、前記上部及び下部チョック部材が前記ラック歯から離れる方向へ水平移動するのを防ぐための、前記上部及び下部のチョック部材のそれぞれに選択的に係合可能な付加的な固定楔を備える請求項７の装置。
【請求項９】
前記チョック部材相互の回転を防ぐための前記第1、第2のチョック部材を連結する付加的な回転防止案内を備える請求項１の装置。
【請求項１０】
上部傾斜案内面と下部傾斜案内面を有する細長い案内部材であって、前記第1のチョック部材上の、形状的に一致する、傾いた案内溝に係合するようにされた前記上部傾斜案内面と、前記第2のチョック部材上の、形状的に一致する、傾いた案内溝に係合するようにされた前記下部傾斜案内面とを備え、前記チョック部材が相互の回転に抗して実質的な拘束を維持しながら、前記チョック部材相互の垂直方向の動きが前記案内部材の水平方向の動きによって調整されている前記回転防止案内を備える前記請求項９の装置。
【請求項１１】
前記第1と第2のチョック部材の間を連結する細長い案内棒は、前記案内棒の上端部が、同様な形状に形成した、略垂直方向の、前記第1チョック部材の案内溝に摺動しつつ受容されるようにされ、前記案内棒の下端は、同様な形状に形成され、略垂直方向の、前記第2のチョック部材ボデーに形成された案内溝に摺動しつつ受容され、前記第1、第2のチョック部材が相互の相対的回転に実質的な拘束を維持しながら、前記チョック部材相互の動きが前記案内溝における前記案内棒の摺動によって調整されるようにした前記回転防止案内手段を備える請求項９の装置。
【請求項１２】
前記第1及び第2のチョック部材の案内溝と、実質的に垂直方向に配置される前記中間支持楔のボデーを通って形成される前記案内溝であって、前記案内棒が前記中間支持楔の前記案内溝を通って摺動的に受容される、付加的な前記案内溝を備えた請求項11の装置。
【請求項１３】
沖合いプラットフォームの船体を上昇させる装置であって、長手方向の軸を有し、前記船体を貫通して伸び、直立する脚の長手方向に取付けた、歯切りされたラックと、
前記ラックの歯に、駆動するように係合する、前記船体上の駆動ピニオンと、
前記ラックの長手方向の軸に沿って相対的に変位させて、前記船体を前記脚に対して相対的に上下に移動させるための、前記ラックに対して前記ピニオンを回転させる手段と、
前記船体に対する相対的な長手方向の変位に抗する前記脚の固定機構とを具備する、前記装置において、
前記固定機構は、
上部と下部の負荷面を有していて且つ前記船体上に組みつけられるチョックハウジングと、
前記上部負荷面と下部負荷面との間にある前記チョックハウジング内に組みつけられた、垂直方向に配置された第1及び第2のチョック部材であって、前記第1のチョック部材は、前記ラックの歯に噛合い係合するように形成された複数の歯と、前記チョック歯から水平方向に遠く離れる方向に、下方に傾斜する上部負荷面と、前記チョック歯から水平方向に離れる方向に、上方に傾斜する下部負荷面とを具備しており、前記第２のチョック部材は、前記ラックの歯に噛合い係合するように形成された複数の歯と、前記チョック歯から水平方向に遠く離れる方向に、下方に傾斜する上部負荷面と、前記チョック歯から水平方向に離れる方向に、上方に傾斜する下部負荷面を具備する、第１と第２のチョック部材と、
前記第１のチョック部材の前記上方の負荷面と前記チョックハウジングの前記上方の負荷面との間に配置され、それらに一致するように係合する、第１の支持楔と、
前記第２のチョック部材の前記下方の負荷面と前記チョックハウジングの前記下方の負荷面との間に配置され、それらに一致するように係合する、第２の支持楔と、
前記第１のチョック部材の前記下方の負荷面と前記第２のチョック部材の前記上方の負荷面との間に配置され、それらに一致するように係合する、中間支持楔と、
前記チョック部材の前記歯が、前記ラックの前記歯と係合しない格納位置と、前記チョック部材の前記歯が前記脚ラックの前記歯と噛合う進展位置との間で、前記チョックハウジングにおいて水平方向に、前記第１と第２のチョック部材と前記第１と第２の支持楔を移動させるための位置決め手段と、
前記位置決め手段とは独立して、前記第１と第２の支持楔と前記中間支持楔をそれらの進展位置において維持して、それにより前記第１と第２のチョック部材をそれらの進展位置において維持するための維持手段と、を備える、装置。
【請求項１４】
複数の複動液圧シリンダーと、一端部が前記ハウジングに、他端が前記チョック部材の一つや前記第1や第2の支持楔に取り付けられた、前記位置決め手段を備えた請求項13の装置。
【請求項１５】
前記進展された第1と第2の支持楔が、前記チョック部材から、水平方向で離れる方向に変位するのを防ぐための、前記第1と第2の支持楔に選択的に係合するねじ切りされた支持手段を有する、前記維持手段を備えた請求項13の装置。
【請求項１６】
前記チョック部材が前記進展位置にある時に、前記ラック歯から離れた位置にあり、前記中間楔の水平方向の変位を防止するための前記中間支持楔に選択的に係合する付加的固定楔を有する前記維持手段を備えた請求項15の装置。
【請求項１７】
前記チョック部材が前記進展位置にある時に、前記ラック歯から離れる水平方向の、前記チョック部材の水平方向の変位を防止するための前記第1と第2のチョック部材のそれぞれに選択的に係合する付加的固定楔ブロックを備えた請求項13の装置。
【請求項１８】
プラットフォームの船体に関する垂直方向の変位に抗して、脚の長手方向に伸びる脚ラックの歯を係止することによって、ジャッキアッププラットフォームの脚を固定する方法であって、
前記船体上に搭載されたチョックハウジングと、前記チョックハウジング内において垂直方向に配置された第1と第2のチョック部材であって、前記脚ラックの歯に少なくとも1枚の歯が噛合い係合し、上部と下部の傾斜した負荷面を有する前記第1と第2のチョック部材と、
前記チョックハウジング内の前記チョック部材を選択的に支持するための、前記チョック部材の前記上部と下部の傾斜した負荷面に一致して係合するようにされた前記チョックハウジング内の複数の支持楔手段であって、上方で傾斜する負荷面に係合するように、前記第1のチョック部材の上部に配置される第1の支持楔と；下方で傾斜する負荷面に係合するように、前記第2のチョック部材の下部に配置される第2の支持楔と；前記第1と第2のチョック部材の間に配置され、前記第1のチョック部材の下方の傾斜した負荷面及び前記第２のチョック部材の上方の傾斜した負荷面に一致するように係合するように形成される、中間支持楔と；を具備する前記支持楔手段と、
前記チョック部材の歯が前記ラック歯に係合しない引込み位置と、前記チョック部材の歯が前記ラックの前記歯と噛合う進展位置との間において、前記チョック部材と前記支持楔手段を、前記チョックハウジングに対して、水平方向に動かすための位置決め手段と、前記進展位置における前記支持楔手段を選択的に維持するための維持手段と、を備える前記脚固定装置を前記船体上に配置し、
前記船体に関して、望ましい垂直位置に前記脚と前記脚ラックとを配列し、
前記位置決め手段を使用して、前記引込み位置から、前記ラック上の歯に対応して前記チョック部材の歯が係合する位置に、前記チョックハウジング内で水平方向に前記チョック部材が動くようにし、
前記位置決め手段を使用して、前記ラックの歯に係合する方向に前記チョック部材を押し続け、それによって、前記位置決め手段の起動に応答して、垂直方向と水平方向に前記チョック部材を動かし、前記ラックの歯と前記チョック部材の歯の間で最大の噛合い係合が達成されるようにし、
前記位置決め手段を使用して、前記引込み位置から進展位置まで、前記チョックハウジング内で前記支持楔手段を水平方向に動かして、前記チョック部材の前記負荷面に係合し、それによって、前記脚ラックに対して相対的な垂直及び水平方向への移動に抗して前記チョック部材を支持するようにし、
前記維持手段を使用して、前記脚ラックから離れる、水平方向への動きに抗して前記支持楔手段を維持し、それによって、前記脚ラックの前記歯に噛合い係合して固定される前記チョック部材の前記歯を維持するようにした前記方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、沖合いの炭化水素の探索や発掘に使用する、自己上昇型プラットフォームやジャッキアップ装具の脚を固定し支持する分野の発明に関する。
背景技術
沖合いのプラットフォームは、石油、ガス用の穿孔、生産、稼働、パイプラインの汲み上げステーション、人員用設備、種々のサービス、改修作業用として、大陸棚におけるオイル、ガス産業で盛んに使用されてきた。
一つの場所で継続的な使用を目的とした、固定式の沖合いプラットフォームは、伝統的に海岸で建設され、艀（はしけ）で沖合いに運ばれ、そこで進水、回転、真立させて、海底に永久的に固定する。他方、穿孔、生産、改修作業等の沖合い産業のニーズに合致し、稼働中は同一場所に留まるが、それが終了すると別な場所に移動することのできる可動式の沖合い船が開発され、可動式沖合いプラットフォームの種々のタイプが産業のニーズに合わせて開発されてきた。例えば、半潜水型、水深の深い場所で稼働する浮き穿孔船、内陸水用の居留用はしけ、浅瀬や中程度の水深用のブイやジャッキアッププラットフォームなどである。
通常のジャッキアップ型沖合い穿孔装置やプラットフォームは、船体と、船体を水面上に持ち上げることのできる支持脚を含む。船体がある場所から次の場所に移動する際には、脚は船体上に持ち上げられ、浮き船として曳航される。目的地点に到着すると、昇降機は、脚を、はしけ船体を通して海底にしっかりと着地するまで下降させる。ジャッキによって脚を下降し続けると、脚は海底に進入し堅固な脚部が完成するまでは下降するが、その後、ジャッキ操作を継続すると、稼働中に遭遇すると予想される最も高い波の高さ以上の、海面上の高さに船体を上昇させるようになる。
ジャッキアップ装具の上昇装置は、通常3基又はそれ以上の脚を含み、それぞれの脚は、1又はそれ以上のコードから構成されるが、最も典型的なものは、3本のコードから構成される。1又はそれ以上のギアラックは、各脚のコードの長さに沿って長手方向に伸び、船体に設けられたピニオンギアによって駆動される。駆動力は、従来から、この技術分野で良く知られている液圧、電気、電気機械手段等である。ピニオンの歯面は、多重コードを有するトラス構造の脚の中心を向くように配置されるか、あるいは、対向するピニオンに係合するように、脚の各側部又は脚コードに組みつけられ、歯切りされたラックと対向する方向のピニオンとして配置される。多重ピニオンは、期待される荷重を上昇させるに十分な力を与える目的で、しばしば垂直方向に積み重ねられる。
このようなジャッキアップ装具は、嵐の時には厳しい環境荷重を受け、風はプラットフォームに力を加え、風と波はプラットフォームの脚に力を加える。これらの力の組合せはプラットフォームの重い重量とあいまって、脚の船体のつなぎ目あるいは結合部で解決されるべき、プラットフォームと脚の間の相互作用力を大きくする。脚と船体の接合部の強度や剛性を補助するために、ジャッキアップ装具は、嵐の条件が予想されるときには、プラットフォームを望ましい位置まで上昇させた後に脚をロックするシステムが典型的である。従来の脚の固定装置には、典型的には、細長い脚ラック上の歯に合致する表面形状を有する細長いチョックが含まれている。チョックは、垂直方向に配置されて歯と噛み合い、各脚の各コードの複数の歯に堅固に噛み合うまで、液圧シリンダー、ねじジャッキ、電気モーター等の手段によって水平に動かされる。多くの種類の機械的かつ液圧的手段がチョックを噛合い位置に固定するために使用され、それによって、上昇した構造体の剛性を増し、嵐の時の波や、そのようなものに起因する応力や荷重からピニオンを切り離すばかりでなく、脚を適正位置に固定するようにしている。
そのような従来技術の構造の原理的問題点は、歯切りされたチョックと、チョックに噛み合う前の、脚コード上のラックの歯との垂直方向の適正な配置が必要な点にある。ピニオンギアは脚を垂直に位置決めすることができる。しかし、脚が大きいので、3本脚の頂点にある個々のラック歯は、製造誤差や負荷される荷重やそれらの類似の要因によって、船体表面に対する垂直方向の関係は互いに少し異なっている。セット位置にある脚において、同じ脚の一つの頂点におけるラック歯が、同じ脚における他の頂点のそれから、典型的な垂直方向の歯の寸法である12インチを超えて、プラス又はマイナス1から3インチだけ、船体に対して垂直方向に異なることは異常ではない。かくして、チョックが脚ラックと噛合い係合する場合には、ラック歯とチョック歯が噛み合う前に、各脚ラックの歯と各チョックの歯を配置させるために、プラットフォームボデーに関し、個々のチョックに対して、垂直方向に、限定的に調整する手段を与えることが必要となる。種々の従来技術の脚固定装置には、この機能が付与されてきたが、それは、支持ハウジング、あるいは、装具の船体上に組みこまれた構造体に対して、相対的にチョックの垂直方向の調整をする手段であり、その後チョックは、チョック歯がラック歯と水平方向で噛み合う前に、その垂直位置で固定されるものであった。そのような装置で、もし、チョックの垂直方向の調整が不正確になされると、チョック歯と脚ラック歯間で少しの垂直方向の不整合が生じ、その結果、チョックの有効性を大きく減ずる部分噛合いしている歯の間で、応力集中を起すことになろう。
従来技術の脚固定装置で提起された他の問題は、脚ラック歯の製造許容誤差の調整に失敗したことである。ジャッキアップ装具の脚用ラック歯の多くは、物理的規格やコンピュータ制御によって、重い鋼板から炎切断される。切断熱とそれに続く熱処理は、歪の原因となり、典型的な12インチの歯の場合、1/8インチ程の寸法変化を生ずる原因となる。脚固定装置では、チョックの歯は少なくとも、各ラックの歯4枚に噛み合うことが望ましい。この歯4枚の長さによる製造誤差が累積すると、いくつかの歯に不正な噛合いが生じるには十分な値となり、噛合い歯の望ましい負荷分布を阻害する応力集中の原因が再び生じることになる。
脚の固定装置に関する多くの従来技術に存在する更なる問題点は、嵐の力にさらされた後、動かなくなったり、脚の固定装置を分解したいときに、噛み合いをはずすことが困難であることである。
加えて、いくつかの従来技術の装置では、脚ラットに噛合うチョックを維持するために、液圧力に依存しているものがあるが、これなどは、万一、プラットフォームのすべての動力が失われると、噛合いがはずれるというリスクが生じてくる。
従って、本発明の主目的は、従来技術の困難さを克服するか、あるいは最小にするジャッキアッププラットフォームの改良型固定装置を提供することである。
更なる目的は、ジャッキアッププラットフォームと脚を確実に係合させ、1度係合すると、脚のジャッキアップ機構とは独立した、簡素で信頼性のある作動が得られ、プラットフォーム上の動力損失があっても問題のないジャッキアッププラットフォームの固定装置を提供することである。
更なる目的は、従来技術よりも簡素で、頑強で、信頼性に富む方法で、ラックの歯に、チョックの垂直方向の相対的な調整を可能にしたジャッキアッププラットフォームの固定装置を提供することである。
更なる目的は、各チョックユニット中に、複数でかなり短い、垂直方向に並べたチョック部材を配置し、それぞれは、好ましくは対応する脚ラックの歯二枚を超えて連続はしないように噛合わせ、脚ラックの炎切断された歯の製造誤差の効果を最小にするようにした。
更なる目的は、ラックの歯と噛合うように、チョック部材を水平方向と垂直方向に位置決めし、かつ支持するために、液圧駆動の支持楔を使用した装置を提供することにあり、また、固定位置で装置を維持するための液圧への依存を最小にするか、あるいは除くために、固定位置における支持楔とチョック部材を、機械的に固定する自己固定型水平ねじ機構を使用した装置を提供することにある。
更なる目的は、従来技術の装置が本質的に有する、固着する危険を伴わないような、支持楔とチョック部材の噛合いを迅速に且つ容易にはずす装置を提供することである。
発明の要約
本発明の脚固定装置は、それぞれの脚ラックの長手方向に配置された、複数個の配列され歯切りされたチョック部材を使用している。それぞれのチョック部材は長手方向寸法が相対的に短く、好ましくは脚ラックの2枚の歯を超えては噛み合わない。歯切りされたチョック部材は、上下に傾斜した負荷面を有し、チョック部材を支持し、その負荷面と接する楔と係合する。支持楔はチョック部材の水平及び垂直方向の調整を許容し、チョック部材と噛合い、対応するラック歯の水平および垂直方向位置が合致するようにしている。複数液圧シリンダーが、ラックチョック部材とその支持楔を、対応するラック歯と噛み合う配列に移動させる。自己固定ネジを有する機械的ネジ手段が、液圧とは独立して、係合した装置をその場で固定する。
好ましくは脚ラックの2枚の歯を超えないように噛み合う、短い、独立した、調整可能な、複数のラックチョック部材を使用して、個々のラック歯の寸法誤差の影響を抑えながら、配列されたラックチョック部材によって脚ラックの4枚又はそれを超える噛み合いを可能にしている。ラックチョック部材の水平及び垂直方向の調整と支持をする楔を使用して、装置の使用時にかかる荷重によって部品が結合したり固着する危険を減らしているが、同様に、脚装具を分解したいときには、装置を固定状態から解除して、部品を引込み位置に戻すが、そのための荷重も減らしている。
【図面の簡単な説明】
本発明の目的と利点は、以下の図を用いてなされる、好適な実施例の詳細な説明から明かになろう。
図1は、3箇所の三角ジャッキアップ脚と、本発明が使用すると思われる脚固定装置が搭載されるジャッキアップ装具の平面図であり、装具のボデーに対して相対的に上昇、下降するための脚ラックとピニオンによるジャッキ装置の場所が図示されている。
図2は図1のジャッキアップ装具における、脚の一つのコードの部分立面図であり、脚コードの細長い歯切りされたギアラック、ジャッキアップピニオン、本発明に関する脚固定ユニットの相対的位置が図示されている。
図3は、側面図であり、脚固定装置の1ユニットの半分が、本発明通りに、プラットフォームにある脚の一つのコード上のラック歯に噛合っていることを示している。
図4は、図3のユニットの部分断面を含む側面図であり、歯切られたチョック部材と、チョック部材の垂直及び水平の位置決めと支持に使用する支持楔と、脚ラックの歯とは噛み合わない引込み位置にあるチョック部を図示している。
図5は、図4の線5−5に沿った拡大詳細断面図で、上部及び下部の歯切りされたチョック部材を連結する案内手段の詳細を図示している。
図6は、図4と同様の図であるが、脚ラックの歯に噛合うように進展された歯切りされたチョックを示している。
図7は図3の線7−7に沿った部分断面図を含む部分図であり、中央支持楔を係合位置に固定するための、固定楔とシューの配置の詳細を図示している。
図8は、図3の線8−8に沿った部分断面図を含む部分図であり、装置の支持楔の一つが、進展位置に位置決められ固定されるための液圧あるいは機械式装置の詳細図である。
図9は、図3の線9−9に沿った部分断面を含む部分図であり、装置の一つの歯切られたチョック部材を位置決めするための液圧装具の詳細を図示したものである。
図10は、図6の線10−10に沿った部分断面を含む立面図であり、図8、9のねじ式楔維持装置の詳細を付加的に図示したものである。
図11は、図4の線11−11に沿った部分図であり、図8−図10の装置を維持するねじ式楔のためのギア配列の詳細を図示したものである。
図12は、図6と類似の立面図であるが、脚ラックの歯とチョック部材の歯とに初期の垂直方向の不整合があった場合、即ち、脚ラックの歯が初期に約3インチだけ対応するチョックの歯よりも高い場合の装置の部品を示している。
図13は、図12に類似の図であるが、脚ラックの歯が、対応するチョックの歯よりも初期に約3インチだけ低い場合の装置の部品を示している。
図14は装置の上部と下部の歯切りされたチョック部材と中間支持楔部を連結する代替え案内手段の組立分解略図である。
図15は、図6と類似の図であるが、上部と下部の歯切りされたチョック部材が中間支持楔と同様、バックアップ固定楔を有している図である。
図16は、図6と極めて類似しているが、中間支持楔の代替え的構造と、図3−図6では削除されている回転防止案内手段を示した図である。
好適な実施例の詳細な説明
図1には、本発明の脚固定機構を使用した、沖合いのジャッキアッププラットフォームの一般的タイプについての平面図を示した。プラットフォーム10は、自走式か牽引式で、所望の場所に移動できる浮きはしけ型船体12である。船体は、図の実施例では3本の三角形プラットフォーム脚を備え、プラットフォーム脚14を支持したり移動させる。プラットフォームのデッキ16には、起重機、牽引装置、パイプ棚、泥処理装置、船員宿舎、ヘリポート、クレーンなどのような沖合いの発掘や生産装置に通常備えられる付帯物が取りつけてある。プラットフォームのそれぞれの3隅には垂直な井戸が船体を貫通して伸ばされ、プラットフォーム脚14の1個を案内するように受容している。3個のプラットフォーム脚のそれぞれには、相互に構造的に結ばれ、横支柱20によって結合される、3個の垂直なコード18を備えている。
プラットフォームがある場所から次の場所に移動する場合は、脚は持ち上げられた位置で運搬される。脚は分解され、分解された脚はデッキ上で運搬されるが、脚を伸長したい場合には、それらを配置し低い脚に取り付ければ良い。
プラットフォームが一度稼働する所望の場所に到達すると、脚部分を海底に届くまでジャッキで下ろすが、船体は海上に上昇することになる。1度、脚の底に取りつけた支持部材が荷重に十分耐えうる地層に潜ると、続く脚ユニットのジャッキ操作は、プラットフォームを、嵐の時の最も高い波も海上の船体に当たらないような位置である、望ましい作業位置まで上昇させる。
通常使用される脚のジャッキ機構のタイプは、その課題のために本発明は特に有用なのであるが、ラックアンドピニオンジャッキ装置として知られている。この装置のそれぞれの脚のコードは、長手方向に伸びる二側面に、炎切断で歯切りされた複数の歯24を付帯したラック22を含む。対抗するピニオンギア26は、それぞれの脚ラックのそれぞれの側面に係合し、ラックの歯に噛合うように係合する。プラットフォームに搭載れた油圧あるいは電気駆動機構27は、プラットフォームの船体に対して相対的に、脚を上昇、下降させるために、所望の回転方向にピニオンギアを駆動する。
一度プラットフォームが水上の所望の高さに達すると、ピニオンギアの動きは止まる。ピニオンの駆動装置はセルフロック設計なので、台は所望の高さに維持できる。本発明に関わる、複数の脚の固定装置28もまたプラットフォームに搭載される。それぞれのユニットは、2個の垂直に配したギアチョック部材を含み、それぞれ、長手方向の脚ラックの歯に適合する形状を取る。歯切りされたチョック部材が、脚ラックに噛合い、剛に係合するとき、以下に述べるように、それらはプラットフォームの船体に対する長手方向の相対的動きに対して脚を固定し、嵐の時に遭遇する特異な条件である過剰な荷重、拘束、変形から、ピニオンギアを保護している。
さて、図4は、長手方向の脚ラック22の一方側面に対向する関係にある、単一の脚固定装置28の一部断面立面図である。それぞれの長手方向の脚ラックの各側面に少なくとも1個の脚固定装置が配置される。三角形の脚を有する、3個の脚のジャッキアップは、かくして18のユニットが必要になる。部品の相対的位置関係を図示したが、図4は引込んだ位置、図6は進展させて固定した位置である。
それぞれの脚固定装置は、船体に搭載され、ユニットの可動部品を適切に支持し案内する剛なハウジング36を備える。上下の水平支持面37、39は、それぞれ、後壁41と対向する側壁部分（図示せず）とでハウジング36の中央空間を形成し、その中に固定装置の作動要素が格納される。
これらは、第1の又は上部の、2枚の歯34を有するチョック部材30と、第2の又は下部の、2枚の歯34を有するチョック部材32からなる。上部、下部のチョックは中間の三角形の支持楔38によって分離されている。支持楔38は二重楔として作用し、チョック部材30で下向きの同様な形状を取る表面40と、チョック部材32で下向きの同様形状をとる表面42に係合する。上部と下部のチョック部材30、32と中間支持楔38は、適度な厚さと強度の鋼で製作され、台の脚からロックシステムに負荷される重い機械的荷重に耐えうるようにしている。チョック部材の傾斜面40、42と二重の支持楔38間での好ましい傾きは、楔、チョックとも無負荷状態でセルフロックする程度である。
回転防止案内手段は、上部、下部のチョック部材30、32と摺動可能に係合するようにされている。図4、5、に示すように、これらは、1対の細長い案内部材43からなり、上下チョック部材30、32の各側面に配置され中央の楔に橋を掛けている。案内部材43のそれぞれが上部にそして下部に傾く斜面を肩部44の上に有し、この肩部はチョック部材に設けられた傾斜した案内溝45と同様な形状をして係合し、この溝に案内される。図示されないが、案内部材43は、チョックユニットハウジングの部分に摺動係合しているので、案内溝45から外側への移動は拘束されている。案内部材43は溝45の中で、アイドラーとして動き、チョック部材30、32、が垂直方向で、近づいたりあるいは相互に離れる方向に動くと、案内部材43は、チョック部材の垂直の動きを調整するように、水平に動くようにされている。肩44の案内面と案内溝45との係合は、チョック部材に更なる固定モーメントを与え、チョック部材の、重要な相互の相対的な回転を防ぎ、構造全体に更なる剛性と強度とを与える。
チョック部材30、32に対する上部、下部の支持はチョック部材とユニットハウジング間に挿入される付加的な支持楔にて与えられる。上部チョック部材30の上面は、下方に傾く表面46に形成される。その面は、チョック部材30の上部表面と、ハウジング開口部の上面である上部水平支持表面37の間に形成される、第1のあるいは上部支持楔48の下側表面に適合するように係合する。下部チョック部材の底面である上方に傾く面50は、チョック部材32とハウジング36の下部支持表面の間に形成される、第2の又は下部支持楔52に係合する。再び、チョックと上部あるいは下部の支持楔間の角度は、どのような傾斜でも使用可能であるが、好ましくは、無負荷状態でそれらの部品が実質的にセルフロックできる程度が良い。
当業者には明らかであるが、3個の支持楔38、48、52は、ともに、チョック部材30、32との水平、垂直方向の調整と支持が可能である。対向する傾斜面を有するチョック部材30、32は、支持楔38、48、と52上の対向する楔の表面間に挟まれて、また楔の機能をも有する。より詳細に以下に述べるが、この配置では、チョック部材の歯とそれに対応する脚ラック22の間の正確な噛み合いを保証するために、装置の寸法上のパラメータ内であれば、チョック部材30、32の水平、垂直方向での調整については、実質的に無限の可能性が出てくる。しかし、一度、チョック部材の歯が脚ラック（図6）の歯に噛み合い、楔38、48、52がそれぞれ関連するチョック部材の表面で係合し、脚ラック22から離れるような長手方向への動きを拘束すると、全装置は、その場で剛性高く、確実に固定され、楔38、48、52が開放されるまで、脚ラック22は、チョックユニットに関しては垂直方向には動けない。
上部、下部チョック部材30、32と、支持楔48、52を、ハウジング36の中における引込み位置と進展位置の間で、水平方向に動かすための位置決め手段が設けられる。好適な実施例では、これらは2つの複動液圧シリンダー53、54であり、チョック部材の取りつけられるそれぞれのピストン端部と、ユニットハウジング（図3、9）の一部を形成する箱型の梁57に取りつくシリンダー端を備えている。上部、下部の支持楔48、52を動かすための、ハウジング内の水平方向における位置決め手段は、複動シリンダーの第2の1組である液圧シリンダー55、56を備え、シリンダー端はユニットハウジングに取りつけられ、ピストン端は上部と下部の楔ブロック48、52（図3、8）の1つに取りつけられる。
複動シリンダー53、54、55、56は好ましくは摺動可能に且つ回転可能に固定されており、チョック部材と支持楔の垂直方向の調整に関しては、チョックユニットハウジングとの相対比較で、シリンダーの拘束なしで、少なくとも上下3インチは調整できるようにしてある。液圧ライン58は、過圧流体を複動シリンダーのそれぞれの末端まで供給し、同時に他のシリンダーの終端から排出し、シリンダー中のピストン（図示しない）が取りつけてあるチョック部材や楔ブロックを、脚ラック22から水平方向に近づけたり、遠ざけたりして動かす。通常の液圧パワーユニット60は、加圧流体を選択的に個々のシリンダーのいずれかのサイドに供給し、チョック部材や楔部材の所望の水平方向の動きに影響をあたえるようにした通常の制御手段（図示しない）を備える。図を簡単にするため、全ての液圧ラインの番号は58とし、単一の液圧動力源60のみ示した。しかしながら、分離された液圧ラインは各複動シリンダーのそれぞれのサイドのために用意されていると理解されるし、また、1又はそれ以上の液圧源と関連する制御手段は、固定ユニット28のそれぞれに動力を与え、且つ制御するために、あるいは、2又はそれ以上のユニットを同時に、所望通りに制御するために用意されていると理解される。ねじ式、電気的、空気圧利用などの位置決め手段は、勿論、開示された液圧手段にも置換できる。
維持手段は、3個の支持楔を選択的に維持し、1度進展されると、脚ラック22から離れる水平方向の動きに抗するようにされている。図4と6に示したように、細長い中空管状のスペーサー60は、上下の楔48、52のそれぞれに取りつけられ、また、それらとともに水平方向に動く。上部楔48を参照すると、それに係合するスペーサー60は楔の後部とねじを切った板62の間にあり、その板は、チョックユニットハウジング36内で、回転可能に組みこまれた3本の細長いロッド64にねじ係合されている。
可逆液圧モーター66は、3個のねじ切られたロッドのいずれかの方向に同期した回転を与えるように、中央ギア68（図11）を回し、ねじ切られたロッド64のそれぞれの頂上にある、より大きなギア70を回す。板62は全てのロッド64の3本にねじで係合しているので、ロッド64の一方向の回転は板62、スペーサー60、上部楔48、を水平方向である脚ラック62の方向に動かす。一方、ねじ切られたロッドの逆方向の回転は、板62をラック22から離れるように動かし、複動シリンダー55によって、スペーサー60や楔48、を水平方向でギアラックから離れるように動かすようにしてある。ねじ切られたロッド64の回転をいずれかの方向に選択的に運ぶように、加圧流体を可逆液圧モーター66に供給する適当な手段が提供される。そのような手段は示していないが、可逆液圧モーターと液圧パワーユニット60の間に伸びる液圧ラインと、選択的に加圧流体を可逆モーター66の一方サイドに所望通り供給する液圧パワーユニットにおける制御手段とを備える。
同一状態に水平を維持する手段は下方ブロック52に対して提供される。
複動の中央支持楔38の保持手段は、複動シリンダー72のピストンロッドに取りつけられ、ロック楔74に負荷する5番目の複動液圧シリンダー72（図7）を備える。ロック楔74は、ユニットハウジング36に取りつけたシュー76に係合する。
シュー76は、楔74上の表面80に接する斜面78を有し、楔74の反対側の平面82は、中央支持楔38の後方端部84に係合して、楔38の進展位置や固定位置を確保する。
シュー76上の傾斜と楔部材74上の80の個々の傾斜は、楔表面が実質的にセルフロックする程度に十分浅い。このことは、装置が進展され固定された条件下にあれば、楔74をその場所に維持するためのシリンダー72からの力は、もしあったとしても、ほとんど必要のないことを意味している。この楔のための適切な機械的ロック機構が更に採用される。3個の支持楔をその進展位置に支持し固定する維持手段に対する代替的設計も使用可能である。
図15は、本発明である脚固定装置の代替的実施例であり、上部、下部のチョック部材30、32に、バックアップ固定楔を設けている。
図示したように、上部固定楔86は上部チョック部材30の裏面とユニットハウジングに支えられるシュー88の間に位置し、他方、下部固定楔90は下部チョック部材32の裏面とユニットハウジングに支えられるシュー90の間に位置している。
付加的な固定楔である86、90のそれぞれは、前記中央固定楔74（図7）に関連して説明したように、付加的な液圧シリンダー（図示せず）で起動される。付加的な固定楔86、90の作動態様は中央固定楔74に対して開示したものと同じである。もし、バックアップ固定楔が、上部、下部チョック部材と中央支持楔38とに設けられれば、細長い案内部材43のような、チョック部材の付加的な回転防止案内手段を用意する必要はなく、従って、図15には図示されていない。
図14を参照して、上部、下部のチョック部材30、32の回転防止案内手段の他の代替的実施例を開示する。組立分解図に見られるように、垂直の案内バー94は、好ましくは一般的矩形断面で、中間支持楔38の本体を貫通して、前記案内バーの形状と共通形状の垂直方向に設けられた通路96に摺動可能に受容される。案内バースト96の上部、下部端部は、上部チョック30、下部チョック32の個々の本体に設けられた、実質的に垂直な凹所94、100に摺動可能に取りつけられる。
摺動可能に係合する部品間の間隙は、好ましくは、上部、下部のチョック部材30、32、と中間支持楔38の相互の相対位置、また、脚ラック22の歯との相対位置を、独立して適切に調整可能にし、ラック歯の製造許容誤差を調整しながら、チョック部材の歯が、対応する脚ラックの歯に完全に噛合い係合するようにしている。
案内バー94は、しかしながら、中間支持楔38が上部、下部チョック部材30、32とともに水平方向に動くことを保証し、付加的には、固定モーメントを与えて、チョック部材の重要な相対的回転運動を阻むことも保証している。
図16を参照して、上部、下部チョック30、32と中央支持楔38の代替的構造を示す。その変更部は、二重楔38上にある対抗する肩部106と、上部、下部チョック部材30、32と、それぞれの上にある108とを備える。これらの対向する肩部はチョック部材の後方への変位に抗して二重楔を維持し、二個のチョックと二重楔が一ユニットとして動けるようにしたものである。しかし、好ましい二重楔38は、両チョック部材間の空間よりもいくらか小さく、二重楔とチョック部材相互間の、垂直、水平方向の限られた動きに対する自由度を有している。これによって、上部チョック部材30に噛み合う2枚のラック歯間、及び下部チョック部材32に噛み合う2枚のラック歯間の、小さな寸法上の誤差を調整できる装置とするこができ、脚ラックとチョック間の分布荷重をより均等にする。図16に示す実施例には、図3から図6の細長い案内部材43も図14の中央垂直案内バー94も、図15の付加的なバックアップ固定楔も提示のように図示されていない。勿論、そのような付加的な回転防止手段は、図16中の構造中でも、もし望むなら用いることができる。
装置が引込み位置（図4）にある場合には、チョック部材30、32はハウジング36の空間の中心にある。この位置での、ハウジング37の上面とチョック部材30の最上部間の好ましい隙間は、少なくとも約3インチ、ハウジング下部方表面とチョック部材32の底部との隙間は、少なくとも約3インチである。以下に、より詳しく説明するが、このことは、垂直方向全体で約6インチのチョック部材の調整代を許容し（中央位置からはプラス、マイナス3インチであるが）、チョック部材の歯34と脚ラックの歯24との間の不整合を調整する。チョック部材30、32と楔38、48、52の長手方向の中心線は、好ましくは、脚ラック22の中心線と実質的に関連している。油圧シリンダー53、54、55、56はその部品を格納する、引込み位置に収めるように油圧を与え、あるいは、チョック部材に設けた支持ピン（図示しない）のような機械的固定機構で、チョック部材の歯が脚ラックの歯に噛合わないようにしている。もし液圧的に確実であるなら、好ましい手段は、部品が引込み位置にある間はシリンダーに圧力を維持することである。部品を、格納し、引込む位置に確保するためには、シリンダーの適切なサイドに、適切なレベルの油圧を確保するように、シリンダーを隔離させる液圧動力ユニット60における制御手段（図示しない）と、関連する液圧ラインが必要である。圧力アキュームレータ（図示しない）はまた、その目的のために圧力系に組み込まれる。圧力シリンダー72とそれに関連する楔74は引き込まれ、不作動状態となる。板62は、ねじ切られたロッド64上を引込まれ、上部及び下部の支持楔48、52と、関連するスペーサー60との引込みを許容している。
例えば、嵐が予想される場合のように、固定装置の係合が望まれれば、それぞれの脚上の3本のコードが、好ましくは同時に”チョック（係止）”される。最初に係止させるコードを選択して、チョックユニットに対応するチョック部材の歯に、脚ラック22の歯が実質的に噛合えるように、脚ラックとコードに対するチョック装置の垂直位置をピニオンギア26を作動させて設定する。これは手動でなされ、好ましくは、プラットフォーム船体上に設置された垂直位置決めセンサー102の手段でなされる。このようなセンサーはプラットフォームのそれぞれの脚に設置され、そして、好ましくは最初にチョックされるその脚に対するコードの近くか、コードに接して設置される。センサーは一般的設計がなされたもので、事前に選定された位置において、脚に対するプラットフォームの上昇を止めるために取りつけられる。その位置は、その脚コードに対する二つのチョックユニットの中央位置にあり、また、引込み位置にあるチョック部材の歯に、脚コードの脚ラックの歯が、噛合い係合できるような位値である。
所望されるいかなるタイプの垂直方向の配置手段やセンサーでも使用できるが、好ましいタイプは、歯先がメータを通りすぎる時に、その各歯先の近接を知覚する、船体に支持される、近接メーターを含む近接センサーであり、その歯先を計数、累積し、それによって脚上の事前に選定された垂直位置までプラットフォームを自動的に上昇させる。
他のラック歯と、チョックユニットの中央に位置するチョック歯との実質的な垂直方向の配置を保証するように、ピニオンの作動は、歯先が近接メータに実質的、直接的に対向する位置で停止可能にしてある。実質的な配置が望まれる一方、チョックユニットは、図示される好ましい実施例に対しては、装置の設計で決まる上限値、プラスマイナス約3インチまでは、組み付け誤差を調整できる。
1度脚が適切に位置決めされると、シリンダー53、54には、脚ラックの歯にチョック部材の歯が噛み合うまで、2つのチョック部材30、32が、脚ラックの方向に動かすための加圧流体が供給される。二重楔38はチョック部材30、32に沿って前に進む。
チョック部材がラック歯の方向に進むと、それらは、下部チョック部材32と下部支持楔52の間の斜面に対応して、少し下に動く。1度チョック歯がラック歯と噛み合うと、シリンダー53、54からの継続する圧力は、チョック部材のラック方向への移動を促すが、その圧力がラック歯24の斜面上で、ラック歯24とチョック歯34の間で完全に近い噛み合いが達成されるまで、チョック歯を上方と内部の方向に滑らせる原因となる。
2つのチョック部材30、32が、ある程度の相互に独立した動きを有しているという事実は、相互に結合するガイド手段の較差の範囲で、もし使用されるなら、4枚歯の1個のチョックよりも、チョック歯と脚ラックとの噛みあいが、より完全な噛み合いになるように許容されているということである。炎切断ラック歯の製造の寸法誤差の影響は、従って、4枚のラック歯の垂直方向の距離で累積するよりも、2枚の歯の範囲に限定されている。
チョック部材が、シリンダー53、54によってラック歯との密接な噛み合いを継続している間は、シリンダー55、56には、2つの支持楔48、52をチョック部材と堅固に支持係合する方向に移動させる加圧流体が供給される。これによって基本的な配置と噛み合いの過程が完成する。
係合している部品ともに、シリンダー72は、シュー76の傾斜面に抗して中間固定楔74を負荷する方向に加圧され、中間支持楔38を堅固にその場に固定する。上部、下部の固定楔86、90は、使用されれば、似たように係合する。次に、液圧モーター66は、ねじ切りされたロッド64上で、プレート62を中空スペーサ60に接触する方向に動かすために使用される。これは上部、下部支持楔48、52をその場において堅く固定し、チョック部材30、32が脚ラック歯との噛合いからはずれることを防止している。板62とねじ切られたロッド64間のセルフロックねじは、ロッドがモーター66によって逆方向に回転されるまで移動を防ぐ。このとき、圧力はシリンダー53、54、55、56から開放され、もはやいかなる維持機能は持たない。絶対的に必要というのではないが、固定楔をその場で固定し続けるためには、好ましくは、上部、下部固定楔86、90のシリンダーばかりでなく、シリンダー72にも幾分かの圧力を保持していたほうが良い。ごく僅かの小さい圧力が必要とされるが、これは、シリンダー内への加圧流体をロックするように、液圧動力ユニット60における制御手段（図示されない）を調整して達成できる。
代替的には、もし、液圧パワーユニット60からの全てのパワーが中断される場合には、パッシブアキュームレータ手段が固定楔シリンダー上の圧力を維持するために設けられる。代替的には、この目的のために機械的固定装置が使用される。
プラットフォーム脚をその場で確実に固定するために、記述されたステップは、プラットフォーム脚の各コードにおける各チョックユニットで、順序通りに遂行される。
もしも、チョック歯とラック歯が実質的に最初のコードのために、垂直方向のアライメントセンサーによって制御されながら、配置されれば、他のコード上のチョック歯とラック歯は、製造誤差や応力による変位等によって、垂直方向の不整合をいくらかはおこすであろう。しかしながら、各チョックユニットは、チョック部材歯とそれに対応する脚ラック歯との間の垂直方向の不整合を、他のチョックユニットとは独立して調整するので、確実な、完全に近い、それぞれのチョックユニット上のチョック歯とラック歯との適合が保証される。但し、その保証は、脚コード全体の不整合がユニットのために設計された垂直方向の調整範囲を超えない限度においてである。図12と図13を参照すると、図にはチョック部材と楔ブロックの相対位置が示され、脚ラック22の歯に正しく配置するために約3インチだけ、上方に（図13）移動したり、下方（図12）に移動することが想定されている。
上述の開示と好ましい実施例の記述では、図にし説明しただけであり、多くの変更、規模、材料、他の詳細な構造や操作の方法は、発明の本質を逸脱しない限り、付帯する請求の範囲内でなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１４】
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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１５】
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【図１６】
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