NO760217L - - Google Patents

Description

ANORDNING VED VINKELSTILLINGSAVFOLER.

Oppfinnelsen vedrorer vinkelstillingsavfolere og da nærmere bestemt om enn ikke utelukkende slike avfolere for bruk ved bestem-melse av avvikningen fra vertikalen av et stigeror under undervannsboring.

Ifolge et trekk ved oppfinnelsen er der anordnet en vinkelstil-lingsavf oler som omfatter et hus, i hvilket er montert en dreibar avfoleranordning med en fritt dreibar aksel som bærer en pendel, idet anordningen er slik at under bruk vil vinkelbevegelse av huset om nevnte aksels lengdeakse bevirke bevegelse av den roterende avfoleranordning i forhold til dennes aksel, som fastholdes stasjonært av pendelen for å gi et signal som er representativt for slik vinkelbevegelse fra den roterende avfoleranordning.

Ifolge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen omfatter en vinkel-stillingsavf oler et hus, i hvilket er montert en dreibar avfoleranordning inkludert en aksel som gir montasje for en pendel med relativt lav treghet og en balansedel som har forholdsvis hoy treghet og er roterbart montert inne i huset nær ved pendelen, idet i det minste en del av huset som inneholder pendelen og balansedelen også inneholder en væske som tilveiebringer en viskos kobling mellom pendelen og balansedelen, og anordningen er slik at under bruk vil vinkelbevegelse av huset om akselens lengdeakse bevirke bevegelse av den dreibare avfoleranordning i forhold til akselen som holdes stasjonær av pendelen som igjen er dempet av balansedelen for å gi et signal som er representativt for slik vinkelbevegelse fra den dreibare avfoleranordning.

Forholdet mellom tregheten for balansedelen og pendelens treg het skal være så hoyt som mulig slik som i størrelsesorden 40:1. Pendeleffekten av pendelen er fortrinnsvis 50 gram cm som minimum, eller tilstrekkelig til å overvinne losnekraften for friksjonen i lagringen innenfor tillatt vinkelnoyaktighet.

Pendelen er fortrinnsvis sylindrisk og har et lukket endeparti, ved hjelp av hvilket den er montert koaksialt på akselen for den dreibare avfoleranordning med en vekt festet til pendelen. Med en slik pendel er også balansedelen sylindrisk med en lukket ende, ved hjelp av hvilken den er montert koaksialt med pendelen og akselen for den dreibare avfoleranordning. Den åpne ende av balansedelen passer sammen med den åpne ende av pendelen. De åpne ender av pendelen og balansedelen kan hver være utformet med eller bære koaksialt med nevnte aksel sylindriske formasjoner eller deler som passer sammen for å oke den viskose kobling mellom pendelen og balansedelen.

Den del av huset som inneholder pendelen og balansedelen, kan være helt fylt med væske, og en relativt liten mengde kan fjernes, og forholdet mellom avstanden mellom den radielt ytre overflate av balansedelen og den omgivende innside av huset,, på den ene side, og mellom den radielt indre overflate av balansedelen og den radiale ytterf late av pendelen, på den annen side, kan være i storrelsesorden 12:1 eller mere.

Huset kan være stort sett fylt med væske som kan være silikonvæske, med en del av cellemateriale syntetisk celleplast, f.eks. neopren, også anbragt i huset for å lette ekspansjon av væsken ved okende temperatur.

Den dreibare avfoleranordning kan omfatte en dreibar vekselstroms induktiv pick-off.

Ifolge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen omfatter anordningen et ytre hus som inneholder to slike vinkelstillingsavfolere som ovenfor angitt anbragt inne i dette hus med dreiningsaksene for avfolernes aksler perpendikulært på hverandre.

Dette ytre hus kan også være i det vesentlige fylt med en væske, som likeledes kan være silikonvæske/med en del som har lukkede celler eller er av celleplastmateriale f.eks. neopren, likeledes anbragt i "huset for å lette ekspansjon av væsken ved okende temperatur.

Ifolge nok et trekk ved oppfinnelsen omfatter anordningen i det minste to vinkelstillingsavfoiende moduler, hver forbundet via resp. resolvere og demodulatorer til indikatormidler.

Disse indikatormidler kan omfatte en katodestrålerorkontrollan-ordning. I tillegg kan demodulatorene via en dempningsanordning være forbundet med en aritmetisk enhet for å drive en audibel og/eller visibel varslingsanordning.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er en fremgangsmåte for å registrere avvikelsen fra vertikalen av et stigeror under undervannsboring omfattende anbringelse av en separat avfolermodul, som foran beskrevet, på et onsket sted på stigeroret og på toppen av BOP-sjakten, og omfattende utgangseffektene fra slike avfolermoduler for å angi avvikningsvinkelen i kuleleddet eller den fleksible forbindelse mellom stigeroret og BOP-sjakten. De foran nevnte samt ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil forstås bedre av den efterfolgende beskrivelse av to foretrukne utforel-sesformer av denne anfort som eksempler og vist på tegningene, hvor:

Fig. IA er et sideriss av avfoleranordningen.

Fig. IB er et sideriss av en alternativ utforelse.

Fig. 2 er et sideriss delvis i snitt av en avfolermodul omfattende to avfoleranordninger av det slag som er vist i figuren IA eller IB. Fig. 3 viser skjematisk i perspektiv en avfolermodul ifolge fig. 2 anbragt på plass på et stigeror, og

Fig. 4 er et blokkskjema for et vinkelstillingsavfolersystem.

På fig. IA vises en posisjonsavfoler som omfatter et i snitt stort sett T-formet hus 10 med en avfoleranordning 11. Denne består av en dreibar vekselstroms induktiv pick-off anbragt inne i husets 10 hulrom.Anordningen 11 er ved skruer 12 festet til innsiden 13 av huset 10 med en avfoleraksel eller spindel 14 ragende gjennom en åpning 15 i veggen 13 og inn i et hulrom 14 for huset 10. En lettvekts sylindrisk pendel 17 bærer i det minste en vekt 18 på sin radiale innside, og er stivt montert på, og koaksialt med spindelen 14 for å dreie seg med denne ved hjelp av en lukket ende av delen 17. Pendelen er anordnet for å ha en pendeleffekt på 50 g cm.

Hulrommet 16 lukkes av et sirkulært lokk 19 fastholdt av skruer .20 og tettet ved en 0-ring 21. Lokket 19 er utformet med et innad ragende,sentralt fremspring 22 som bærer en dypsporet lagring 23 av instrumentkvalitet for å gi dreibar lagring for et hjul 24 koaksialt med pendelen 17 og spindelen 14. Hjulet 24 bærer en relativt tung, ringformet vekt 25 slik at der fås et treghetsforhold i storrelsesorden 40:1 mellom hjulet 24 og pendelen 17. Hjulet 24 er både statisk og dynamisk balansert og passer omkring pendelen 17.

Den andre ende av husets 10 hulrom er lukket av et lokk 26, fastholdt av skruer 27 og tettet med en 0-ring 28. En hylse e.l. 29 av lukket cellemateriale, f.eks. celleplast som neopren, er anbragt i husets 10 hulrom. Det indre av husets hulrom fyl-les med en væske, f.eks. en silikonvæske, ved til å begynne med å anbringe lokket 19 horisontalt og så innfore væsken gjennom en åpning som derpå lukkes med en skrueplugg 30 i lokket 26. Huset 10 dreies så til den stilling som er vist i fig. 1, hvor en skrue 31 fjernes for å lufte ut innesluttet luft i hulrommet 16. Dette er da fylt med væske. Hylsen 29 muliggjor ekspansjon av væsken ved okende temperatur.

Den indre diameter av hjulet 24, hvor det omsJLutter pendelen 17, er litt storre enn den ytre diameter av pendelen 17, f.eks. 1 mm storre for en anordning med en pendel 17 med en ytre diameter på 60 mm. Den ytre diameter av vekten 25 er slik at spalten mellom denne og innsiden av husets . 10 vegg er omkring tolv ganger spalten mellom pendelen 17 og hjulet 24, dvs.

12 mm.

Ved bruk når huset 10 krenges om lengdeaksen for spindelen 14, beveger avfoleren 11 seg med huset 10, men pendelen 17 forblir vertikal. Der foreligger således en dreining av anordningen 11

i forhold til spindelen 14, og et tilsvarende elektrisk utgangs-signal frembringes i anordningen 11.Avfoleren er særlig egnet for bruk under forhold slik som for avfoling av avvikelsen fra vertikalen av et stigeror anvendt for undervannsboring. Under slike forhold er der betydelige vibrasjoner, og pendelen 17 må derfor dempes for' mest mulig å redusere virkningen av slike vibrasjoner som ellers ville kunne få pendelen til å svinge.

Dette oppnås ved anordning av treghetshjulet 24, de spesielle parametre for pendelen 17 og hjulet 24 og silikonvæsken. Når huset krenges om lengdeaksen for spindelen tillater den kombi-nerte virkning av hjulet med hoy treghet og dettes lavfriksjons-lagring samt den viskose kobling med huset at treghetshjulet forblir stasjonært. Den hoyviskose kobling mellom hjulet 25

og pendelen 17 medvirker til at pendelen forblir vertikal. Pendelen blir selvsagt folsom for akselerasjoner, tilfort fra siden slik som tilfellet er under boring. Virkningen av disse akselerasjoner reduseres, til et minimum av den hoyviskose kobling med treghetshjulet 24 som ikke reagerer på slike' forhold.

Ser man nu på fig. IB så vises der en alternativ posisjonsavfoler som ligner den i fig. IA. I fig. IB er imidlertid anordningen forsynt med en pendel 17' som strekker seg rundt den ytre om-krets av vekten 25 for å oke den viskose kobling mellom hjulet 24'og pendelen. I tillegg til dette er de åpne ender av pendelen 17' og hjulet 24' utformet med sylindriske partier 17a og 24a, som er koaksiale med spindelen 14 og som er innpasset slik at den viskose kobling mellom pendelen 17' og hjulet 24' okes. Klaringen mellom hvert av partiene 17a og nærbeliggende partier 24a er av storrelsesorden ti til femténtusen av en tomme. Vekten 18' for pendelen 17<1>har form av en tung skive anbragt på baksiden av pendelens 17' lukkede ende. I tillegg kan i denne utforelse hylsen 29 sloyfes, og en liten mengde, f.eks. 3 3 12 cm av en total av 200 cm , væske fjernes, for å tillate temperaturekspansjon,' efter fylling. Dette reduserer også den viskose kobling mellom pendelen og huset og tilveiebringer en kompensasjon for variasjoner i væskens viskositet ved tempera-turforandringer. Avluftingshull 17b er anordnet i den ovre halv- del av pendelen 17' for å hindre luftlommer når dempningsvæske innfylles.

Anordningen i fig. IB virker på samme måte som den ifolge fig.

IA.

En egnet avfoleranordning foreligger kommersielt fra Sperry Gyroscope Division of Sperry Rand Limited/omtalt i Sperry Part Nr. 21142-0.

Ser man på fig. 2 så vises der en avfolermodul som består av et sylindrisk hus 32 med åttekantede endelokk 33 festet tettende til dette. En separat avfoler som vist i fig. IA eller IB er ved en brakett 34 festet til innsiden av hvert av endelokkene 33. Ope-ras jonsaksene for de to avfolere (dvs. lengdeaksene for spind-lene 14 for anordningene 11) forloper perpendikulært på hverandre for å tilveiebringe signaler som er representative for en avvikelse fra vertikalen av huset 32 i enhver retning. Huset 32 er også fylt med en silikonolje, og en del (ikke vist) i likhet med delen 29 i fig. IA er likeledes anbragt i huset 32.

Ser man nu på fig. 3 så vises der en avfolermodul som vist i fig. 2 festet til et stigeror 35 ved hjelp av en brakett 36 med to armpar 37 og 38 med tverrstykker 38'. Braketten 36 er festet til stigeroret 35 ved en stropp 39 hvis ender er forbundet med resp-, tverrstykke 38'. Braketten 36 omfatter videre to vinkel-stykker 40 som ligger i anlegg mot tilsvarende flater av de åttekantede endelokk 33 for huset 3 2 og som trekkes av en stropp 41 som har en hurtig frigjorbar anordning (ikke vist) mellom sine ender. Braketten 36 er festet i en spesiell posisjon på stigeroret under bruk av posisjonsreferanser (ikke vist) som kan være f.eks. en hydraulisk ledning som forloper parallelt med og langs stigeroret. Med denne spesielle -ilokalisering av braketten .36 på stigeroret 35 og anbringelsen av modulen på braketten, er de virksomme akser for de to avfolere i modulen orientert på onsket måte i forhold til de tilsvarende akser for stigeroret 35, hvis akser refererer seg til meridianen eller andre data. Det ovre endelokk 33 passer under en hjorneplate 4 2 for braketten 36, hvilken plate har et spor eller en uttag-ning 43 for avfolerkabelen 44 som går inn i modulen gjennom det ovre endelokk. Det er således ikke mulig å orientere modulen feilaktig når den anbringes i braketten 36 for befestigelse til denne ved hjelp av stroppen 41.

Modulen er festet til stigeroret 35 like ved den vanlige fleksible forbindelse eller kuleleddet som er anordnet på det sted hvor stigeledningen er festet til BOP-sjakten (ikke vist). En annen modul er festet til toppen av BOP-sjakten på en måte i likhet med den som er beskrevet og slik at de virksomme akser for denne modul er orientert på samme måte som aksene for stigerormodulen.

Ser man nu på fig. 4 omfatter utgangseffekten fra de to avfoler-moduJer eller -enheter 45a og 45b vekselstromssignaler som er representative for en vinkel, hvilke mates til respektive resolvere 46a og 46b som innretter avfolgersignalene, dvs. avf61-ersignalene orienteres i asimut i forhold til enten geografiske referanser eller en kursreferanse. Vekselstromsutgangseffekten fra resolverne 46a og 46b tilfores resp. demodulatorer 47a og

47b. Utgangseffektene fra demodulatorene 47a og 47b er uttrykt ved Cartesiske koordinater og tilfores en katodestrålerorskon-trollanordning 48, i hvilken signalene fra 'resp. avfoleranordning subtraheres og tilfores en katodestrålerorsfremviser 49.

Utgangseffekten fra demodulatorene 47a og 47b blir likeledes via et dempningsledd 50 tilfort en aritmetisk enhet 51 som virker forst til å omdanne inngangseffektene fra Cartesiske til polarkoordinater, og derpå subtraherer den ene avfolerenhets vinkel fra den andre avfolerenhets vinkel, og så sammenligner den endelige vinkel med en forutbestemt referansevinkel. Refe-ransevinklene avledes fra en frekvensdeler (ikke vist), og hvis den målte vinkel overskrider en laveste på forhånd bestemt vinkel (f.eks. 6°), vil en lampeLP1 lyse og -en lydalarmgiver 5 2 avgir et lavfrekvens lydstot. Skulle den målte vinkel oke til en andre forutbestemt vinkel (f.eks. 8°) vil lampen LP2 lyse og frekvensen for lydstotet fra lydalarmgiveren 52 okes. Skulle den målte vinkel oke til en ytterligere forutbestemt vinkel (f.eks. 10°), vil lampenLP3 lyse og lydalarmgiverens avgitte signal forandres til en kontinuerlig tone.

Vinkelresolverne 46a og 46b tillater ikke bare at de tilsyne- latende avfolerakser dreies i asimut for å tillate innretting til meridianen eller andre data for stigeroret, men også i forhold til hverandre som mellom stigerormodulen og BOP-sjaktmodulen for å tillate variasjoner i monteringen, derav.

Alternative anvendelser av oppfinnelsen er for kontrollsloyfen

i et dynamisk skipsposisjoneringssystem som hoved-eller "back-up "-uttrykket , for en stampe- og slingreavfoler for et skip,

for en oljeborerigg for å avfole dens helling når den krenges fra en slepestilling til en virksom stilling, og for kontrol-lering av hellingsvinkelen for en wire fra hvilken er opphengt en slepeskrape.

Claims (19)

1. Anordning ved vinkelstillingsavfoler, karakterisert vedet hus (10), i hvilket er montert en dreibar avfoleranordning (11) med en fritt dreibar aksel eller spindel (14) som bærer en pendel (17, 17"), idet anordningen er slik at under bruk bevirker vinkelbevegelse av huset (10) om spindelens (14) lengdeakse bevegelse av den dreibare avfoleranordning (11) i forhold til spindelen (14), som holdes stasjonær av pendelen (17, 17') for å frembringe et signal som er representativt for slik vinkelbevegelse fra den dreibare avfoleranordning (11). 2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved et hus (10), i hvilket er montert en dreibar avf oleranord-ning (11) omfattende en spindel (14) som gir montering for en pendel (17, 17') med relativt lav treghet og en balansedel (24, 24 <1> ) som har forholdsvis hoy treghet og er dreibart montert inne i huset (10) nær ved pendelen (17, 17'), idet i det minste delen (16) for huset (10) inneholder pendelen (17, 17') og balansedelen (24, 24') inneholder også en væske for å tilveiebringe en viskos kobling mellom pendelen (17, 17') og balansedelen (24, 24'), idet anordningen videre er slik at under bruk bevirker en vinkelbevegelse av huset (10) om spindelens (14) lengdeakse bevegelse av dendreiba re avfoleranordning (11) i forhold til spindelen (14) som holdes stasjonær av pendelen

(17, 17'), hvilken igjen dempes av balansedelen (24, 24') for å frembringe et signal som er representativt for slik vinkelbevegelse fra den dreibare avfoleranordning (11).

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at treghetsforholdet mellom balansedelen (24, 24') og pendelen (17, 17') ligger i størrelsesorden 40:1.

4. Anordning som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at pendeleffekten for pendelen (17, 17') er 50 g cm som minimum.

5. Anordning som angitt i krav 2, 3 eller 4, karakterisert ved at pendelen (17, 17') er sylindrisk og har en lukket ende som er montert koaksialt på spindelen (14) for den dreibare avfoleranordning (11) med en vekt (18, 18') festet til pendelen.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert v é d at balansedelen (24, 24 <1> ).også er sylindrisk og har en lukket ende, ved hjelp av hvilken den er montert koaksialt med pendelen (17, 17') og spindelen (14) for den dreibare avfoleranordning (11), idet den åpne ende av balansedelen (24, 24') passer inn med den åpne ende av pendelen (17, 17').

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at de åpne ender av pendelen (17 <1> ) og balansedelen (24') hver er utformet med, eller bærer/ koaksialt med spindelen (14), sylindriske formasjoner eller deler (17a, 24a) som passer sammen med hverandre for å oke den viskose kobling mellom pendelen (17') og balansedelen (24').

8. Anordning som angitt i ethvert av kravene 2-7, karakterisert ved . at delen 5-6) av huset (10) som inneholder pendelen (17, 17') og balansedelen (24, 24') forst er helt fylt med væske og at derpå en relativt liten del av denne er fjernet.

9. Anordning som angitt i ethvert av kravene 2- 1, karakterisert ved at huset (10) i det vesentlige er fylt med væske med en del (29) av lukket cellemateriale, synte tisk celleplast e.l. også anbragt i huset (10) for å lette ekspansjon av væsken ved temperaturøkning.

10. Anordning som angitt i krav 8 eller 9, karakterisert ved at forholdet mellom avstanden mellom den radiale utside av balansedelen (24,7 24 o1g den omgivende innside av huset (10), på den ene side, samt mellom den radiale innside av balansedelen ( 24, 24') og den radiale utside av pendelen (17, 17 1), på den annen side, ligger i storrelsesorden 12:1 eller storre.

11. Anordning som angitt i ethvert av kravene 2-10, karakterisert ved at nevnte væske omfatter en sili-kon væske .

12. Anordning som angitt i ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at den dreibare avfoleranordning (11) omfatter en dreibar vekselstrøms induktiv pick-off.

13. Vinkelstillingsavfolermodul, karakterisert ved et ytre hus (32, 33) som inneholder to avfoleranordninger som angitt i ethvert av de foregående krav/ hvilke anordninger er anbragt inne i det ytre hus (32, 33) med dreiningsaksene for nevnte spindler (14) perpendikulære på hverandre.

14. Modul som angitt i krav 13, karakterisert ved at det ytre hus (32, 33) er i det vesentlige fylt med væske, med en del av lukket cellemateriale, f.eks. syntetisk skumplast også anbragt inne i huset (32, 33) for å lette ekspansjon av væsken ved okende temperatur.

15. Modul som angitt i krav 14, karakterisert ved at nevnte væske er en silikonvæske og ,at cellematerialet er neopren.

16. Vinkelstillingsavfolersystem, karakterisert ved i det minste to avfolermoduler (45a, 45b) som angitt i krav 13, 14 eller 15 hver koblet via resp. resolvere (46a, 46b) og demodulatorer (47a, 47b) til indikatormidler (49).

17. System som angitt i krav 16, karakterisert ved at nevnte indikatormidler omfatter en katodestråleror-kontrollanordning (49).

18. System som angitt i krav 16 eller 17, karakterisert ved at demodulatorene (47a, 47b) er koblet via en dempningsanordning (50) og en aritmetisk enhet (51) for å virke på audible (52) og/eller visible (L Pl,L P2, LP3) varselanord-ninger.

19. Fremgangsmåte for å registrere avvikelser fra vertikalen av et stigeror under undervannsboring, karakterisert ved å anbringe en separat vinkelstillingsavfolermodul som angitt i krav 13, 14 eller 15, på hensiktsmessig sted på stigeroret (35) og på toppen av en BOP-sjakt, og sammenligne utgangseffektene fra slike moduler for å angi avvikningsvinkelen i den fleksible forbindelse mellom stigeroret (35) og BOP-sjakten.