DE2745890C2 - Vorrichtung zum Beladen und Festmachen eines Schiffes, insbesondere eines Tankschiffes an einer Offshorebohrungssäule - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beladen und Festmachen eines Schiffes, insbesondere eines Tankschiffes an einer Offshorebohrungssäule, z. B.

einer am Meeresboden verankerten oder gelenkig befestigten Säule, unter Förderung gasförmiger oder flüssiger Ladung (Erdöl oder dergleichen) in das Schiff mittels gelenkig angeordneter Arme bzw. Ausleger.
Es ist schon bekannt auf einer Säule zur Offshore-Bohrung bzw. einer Offshorebohrungsplattform den größten Teil der Einrichtung zur Herstellung eines Anschlusses zwischen dem oberen Ende der Rohrleitungen der Säule einerseits und den Rohrleitungen des Schiffes andererseits zu lagern. Derartige Einrichtungen weisen insbesondere einen auf der Plattform abgestützten Ausleger auf zwischen dem freien Ende des Auslegers und den Rohrleitungen des Schiffes müssen jedoch zwangsweise biegsame Anschlußleitungen bzw. -schläuche vorgesehen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine starre Einheit zu schaffen und dadurch die bis jetzt notwendigen biegsamen Schläuche überflüssig zu machen.

Zu diesem Zweck werden gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen.

Bei einer derartigen Vorrichtung wird der gesamte Rohrstrang zwischen der Plattform und dem Schiff durch den Ausleger und dessen Hilfsvorrichtungen getragen. Insbesondere kann der Rohrstrang ausschließ-Hch aus starren Elementen bestehen, die gegebenenfalls dem Ausleger und den Hilfsvorrichtungen und insbesondere der teleskopischen Vorrichtung gemeinsam sind.
Wenn eine teleskopische Anordnung eingesetzt wird, läßt man im Inneren derselben in ebenfalls teleskopisch ausgeführten Röhren die Flüssigkeit bzw. das Medium strömen, und es ist auch möglich, eine Anordnung einzusetzen, die getrennt eingesetzt, d. h. an Anschlußvorrichtungen jeder Art für die Förderung von Medien in beliebiger Anordnung angewandt werden kann, in welcher die durch den Ausleger getragene teleskopische Einrichtung aus aufeinanderfolgenden verformbaren Elementen besteht, die in der Art eines Pantographes mit Gelenkparallelogrammen oder -rauten versehen sind, wobei mindestens einige dieser Elemente hohl ausgebildet sind und in Verbindung mit geeigneten Drehrichtungen zur Förderung des Mediums dienen.

Selbstverständlich können anstatt eines einzigen Auslegers bzw. Armes mehrere aneinander angelenkte Arme vorgesehen werden, die im Bereich ihrer Anlenkpunkte mit durch Servomotoren gesteuerten Mitteln zur Vergrößerung oder Verringerung ihrer jeweiligen Neigungswinkel versehen sind, wobei diese Lösung dadurch vorteilhaft ist, daß die gesamte Einrichtung während den Ruhezeiten leicht auf der Plattform eingezogen werden kann.

Der einzige bzw. der erste säulenseitige Arm wird auf dem drehenden Oberteil der Säule in der Nähe der senkrechten Achse derselben befestigt oder angelenkt und kann auch am Ende eines waagerechten oder geneigten, mit der Säule bzw. deren drehenden Oberteil festverbundenen Balkens angelenkt werden.

Das eigentliche Festmachen des Schiffes erfolgt mit

Hilfe einer Haltetrosse, deren erstes Ende z. B. an die Anschlußvorrichtung und deshalb an das Schiff befestigt wird, sobald die Vorrichtung zur Förderung des Mediums in Stellung gebracht ist, während cas andere Ende der Halletrosse an einer Winde oder besser einem Gegengewicht befestigt ist, welcher bzw. welche mit einem Teil der Haltetrosse im Inneren der Säule eingezogen werden kann.

Es ist auch gegebenenfalls möglich, die Halte trosse dadurch zu vermeiden, daß man die Arme, insbesondere wenn mehrere vorgesehen sind, zur Aufnahme der auf das Festmachen des Schiffes zurückzuführenden Beanspruchungen sobald die Anschlußverbindung hergestellt ist, in Kombination mit Dämpfungsmitteln einsetzt, weiche die aus den Armen und der Anschlußvorrichtung bestehende Einheit in einer bestimmten relativen Stellung halten und dabei der hergestellten Verbindung eine bestimmte Elastizität bzw. Ausdehnbarkeit überlassen.

Es wird darauf hingewiesen, daß dank der teleskopischen Vorrichtungen, die gesamte Struktur, wenn der genannte Anschluß und das Belegen des Schiffes durchgeführt worden sind, verformt werden kann, wobei die entstehenden Verformungen durch die Dämpfungsmittel gedämpft sind, so daß die Struktur die auf die Dünung zurückzuführenden relativen Bewegungen des Schiffes und der Säule gefahrlos aushält

Die Anschlußvorrichtung wird vorzugsweise gemäß einer Anordnung ausgeführt, in welcher eine Einheit eingesetzt wird, die einerseits aus einem Hohlkörpe* mit einem Zentrier- und Führungskegel, der mit dem Rohransatz zusammenwirkt, sowie aus einem gleitenden Anschlußelement, das in den Rohransatz hineindringt und zusammen mit Dichtungspackungen den gewünschten Anschluß bewerkstelligt, und schließlich aus Verriegelungsmitteln besteht, welche die hergestellte Anschlußverbindung in Stellung halten.

Schließlich wird die Steuerung der verschiedenen Motoren bzw. Servomotoren oder der Winden, die die Bewegungen der durch die Säule getragenen Einheit bewirken, entweder von der Säule oder vom Schiff aus ausgelöst, und zwar über funkelektrische Übertragungsmittel, die mit den Motoren zugeordneten Relais zusammenwirken, wobei die letztgenannte Lösung die Anwesenheit von Bedienungspersonal auf dor Bohrsäule vermeidet oder dieses Personal auf eine Überwachungsfunktion beschränkt.

Die Erfindung weist im Vergleich zu den schon bekannten Anlagen dieser Art zahlreiche Vorteile auf, und zwar:

— es werden im wesentlichen nur starre, die Wartung erleichternde Elemente eingesetzt;

— die Betätigungen, die gegebenenfalls vom Schiff aus funkelektrisch ferngesteuert sind, sind besonders einfach;

— diese Manöver können mit der notwendigen Genauigkeit durchgeführt werden;

— durch diese Einziehung der teleskopischen Anordnung und durch das Aneinanderschmiegen der Arme, wenn zwei solche vorgesehen sind, kann die gesamte Einheit platzspurend auf der Säule abgestellt werden;

— und in der Festmachstellung des Schiffes mit Hilfe der teleskopischen Anordnung und gegebenenfalls der gelenkigen Anordnung der Arme können die relativen Bewegungen des Schiffes und der Säule leicht aufgenommen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in welcher sie an Hand der Zeichnungen erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine abgebrochene schemaüsche Seitenansicht einer Einheit, die aus einer Säule sowie aus einer Einrichtung zum Festmachen des Schiffes sowie zur Förderung des Erdöles besteht,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht in vergrößertem ίο Maßstab, die einige Elemente der teleskopischen Vorrichtung, die das Anschlußsystem der Einheit trägt, zeigt; und

Fig.3 in einer schematischen, der Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine Einheit gemäß einer anderen Ausführungsart der Erfindung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung werden mit einer Offshoresäule, z. B. der Säule 1 in Fig. 1, die am Boden der See angelenkt werden kann und über Rohrleitungen wie z. B. 5 mit Erdöl gespeist wird, zum Festmachen eines Schiffes 6 und zur Förderung von Erdöl (in die eine oder die andere Richtung, der gestellten Aufgabe entsprechend) zwischen der Rohrleitung 5 und einer anderen, auf dem Schiff ortsfest angeordneten Rohrleitung 7 folgende Maßnahmen getroffen:

Zu diesem Zweck wird mindestens ein Ausleger 8 eingesetzt, der auf dem drehenden Oberteil 9 der Säule 1 befestigt oder angelenkt ist, wobei dieser Arm eine entsprechende Länge aufweist, um einwandfreie Verbindungsmögiichkeiten zum Vorderteil des Schiffes zu schaffen. Das freie Ende 10 des Auslegers trägt vorzugsweise über ein Kardangelenk eine Anschlußvorrichtung C, die die Aufgabe hat, einen hohlen Rohransatz am Ende der ortsfesten Rohrleitung des Schiffes zu umgreifen, wobei die Verbindung zwischen dem Kardangelenk und der Anschlußvorrichtung vorzugsweise über starre und teleskopisch ausgeführte Mittel 7"(Fig. 1 und 3) einstellbarer Länge hergestellt wird. Selbstverständlich ist auch eine Anordnung denkbar, bei welcher die An-Schlußvorrichtung an dem Ausleger einfach angelenkt ist, wobei der genannte Ausleger dann auf dem drehenden Oberteil der Säule gelenkig angeordnet ist.

Es ist auch möglich, mehrere Arme bzw. Ausleger wie z. B. die zwei Arme 8| und 82 einzusetzen, wobei der Arm 81 am Oberteil der Säule oder gegebenenfalls, wie es die Fig.3 zeigt, am Ende eines mit dem genannten Oberteil drehbar eingebauten Balkens 51 angelenkt ist, während der zweite Arm 8₂ mit dem ersten in 10' gelenkig verbunden ist. Wenn die Säule kein drehendes Oberteil aufweist, ist der Arm 8 oder 81 auf der Plattform oder dem feststehenden Oberteil der Säule schwenkbar angeordnet.

Die Rohrleitungsabschnitte, die auf dieser Einheit, zwischen der Plattform, d. h. zwischen der Rohrleitung 5 einerseits und der Anschlußvorrichtung C andererseits vorgesehen sind, können aus starren Röhren bestehen, die durch die Einheit getragen sind, wobei die Leitungsabschnitte im Inneren der teleskopischen Anordnung T, die die Anschlußvorrichtung Cmitdem Arm 8 oder82 in 10 verbindet, z. B. teleskopisch ausgeführt werden kön-

nen.

Es scheint jedoch vorteilhaft, wie es die Zeichnungen zeige·], die teleskopische Anordnung T in Form von mehreren ähnlich wie Pantographe oder dergleichen aneinanderangelenkten Elementen zu bilden, wobei mindestens einige dieser Elemente aus Röhren bestehen, die in Kombination mit Drehdichtungen zur Förderung des Mediums zwischen dem Gelenk 10 und Her

erzielt werden, daß die Haltetrosse zuerst auf einen Führungsblock 28 geführt und dann an ein Gegengewicht 29 befestigt wird, das, wie die F i g. 3 zeigt, ins Innere der Säule unbehindert abgesenkt werden kann.

Gegebenenfalls kann die Haltetrosse entfernt werden, so daß man zum Festmachen des Schiffes die starre Einheit benutzt, die aus dem bzw. den Arm bzw. Armen 8,8|, 8₂ und der Anschlußvorrichtung Cbesteht. Zu diesem Zweck wird die genannte Einheit, nachdem der

mit Dämpfungsmitteln letzterer eine gewisse Verformungsmöglichkeit überlassen ist.

Die Anwendung von Dämpfungsmitteln ist auf alle Fälle günstig und erlaubt es der gesamten Einheit, durch die relativen Verformungen ihrer Bestandteile ohne Resonanzgefahr den relativen Bewegungen des Schiffes (Schlinger- und Stampfbewegungen) und der schwingenden Bohrsäule unter der Wirkung der Wellen zu

Anschlußvorrichtung Cdienen.

Die in F i g. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform einer derartigen teleskopischen Anordnung T besteht z. B. aus mehreren geradlinigen, gemäß den Achsen 13, 14|, 1+2 aneinanderangelenkien Elementen, die entsprechende Rauten 11,12 bilden, wobei einige der Achsen 13 auf der mittleren Linie AA liegen, während die Achsen 14|, 142, die die Spitzen der Rauten bilden, beiderseits dieser Linie AA verteilt sind.

Der Einfachheit halber hat man in den F i g. 1 und 2 10 genannte Anschluß herbeigeführt worden ist, in der geangenommen, daß nur eine der Linien zur Förderung wünschten Stellung festgehalten, wobei in Verbindung des Mediums eingesetzt ist und aus hohlen Elementen
und entsprechenden Drehdichtungen im Bereich der
Anlenkpunkte 14i besteht, während die andere Linie 12
aus beliebigen Verbindungselementen besteht, die bei 15
142 aneinander angelenkt sind. Selbstverständlich könnte man die zwei Linien zur Förderung des Mediums
benutzen.

Die Einheit ist bei 10 mit der durch den Ausleger 8
getragenen Rohrleitung und in 15 mit dem Mundstück 20 folgen,
der Anschlußvorrichtung Cverbunden. Dementsprechend bestehen, wie die F i g. 3 zeigt,

Die Betätigung dieser gelenkigen Vorrichtung, die wenn zwei Arme vorgesehen sind, die mit einer Halteausgestreckt oder eingezogen werden kann, erfolgt auf trosse 26, welche einerseits an der Anschlußvorrichtung beliebige Weise, z. B. mit Hilfe eines Seiles 32, welches und andererseits an der Säule befestigt ist, zusammenüber einen Block 33 geführt wird und mit Hilfe einer 25 wirken und wenn die Steuerung der relativen Bewegundurch den Motor 35 gesteuerten Winde 34 auf- und gen der zwei Arme 81, 82 z. B. mit Hilfe einer zwischen

zwei Achsen 30i, 302 zwischengeschalteten Kolben-Zylinderanordnung 31 erzielt wird, die Dämpfungsmittel aus einer mit der genannten Kolben-Zylinderanordnung verbundenen ölpneumatischen Vorrichtung 38, die dann wirksam wird, wenn beide Arme in die gewünschte Stellung durch die Kolben-Zylinderanordnung gebracht worden sind.

Zum gleichen Zweck könnte man auch die gelenkige

der teleskopischen Anordnung 7"oder unmittelbar 35 Einrichtung starr verriegeln, wobei in diesem Fall der an dem Ausleger 8 angelenkten Träger getragen ist Rohransatz 20 durch ein Bauelement gebildet ist welches mit dem Schiff nicht mehr starr, sondern über dämpfende Mittel verbunden ist

Dadurch wird eine Einheit geschaffen, die das Festmachen der Schiffe sowie die Förderung ihrer Ladung ermöglicht und bei welcher die gesamten Geräte und Vorrichtungen auf der Plattform angeordnet sind, wobei das Vorhandensein von biegsamen Schläuchen überflüssig wird. Diese Einheit wird vom Schiff aus (fernge-

den Ablaufabnschnitt 24 des Rohransatzes 20 dicht 45 steuerte funkelektrische Steuerung) in einfacher Weise eingeführt wird, wobei die entsprechende Steue- gesteuert und kontrolliert und wird beim Festmachen rung mit Hilfe einer Kolben-Zylinderanordnung er- eines Schiffes folgenderweise eingesetzt:
zielt wird; Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1, bei welchem

und Verriegelungsmitteln, die den hergestellten eine mit der Anschlußvorrichtung Cverbundene Halte-Anschluß in Stellung halten und z. B. aus Riegeln 50 trosse 26 eingesetzt wird, befindet sich die Anschlußvorbestehen, die mit einer in dem Rohransatz vorgese- richtung mit der teleskopischen Einrichtung T vor dem

abgespult werden kann.

Die F i g. 1 zeigt schematisch die hauptsächlichen Bestandteile der Anschlußvorrichtung C, die mit dem Rohransatz 20, mit welchem die Rohrleitung 7 des Schiffes verbunden wird, zusammenwirkt und aus folgenden Elementen besteht:

— einem Hohlkörper 21, der durch einen an der Basis

und den Rohransatz 20 mit einem angemessenen Spielraum umgreift wobei dieser Hohlkörper an seinem Unterteil mit einem Zentrierkegel 23 versehen ist:

einem gleitbar angeordneten, hohl ausgebildeten Anschlußelement welches mit der von der Säule oder der teleskopischen Vorrichtung T ausgehenden Rohrleitung hydraulisch verbunden ist und in

henen Nute 25 zusammenwirken.

Die Einheit kann mit Fernsehkameras 36 ergänzt werden, welche auf der Anschlußvorrichtung C angeordnet sind und die Justierung der Anschlußvorrichtung in bezug auf das Schiff erleichtern, wenn letzteres Manöver ausführt

Die gesamte durch die Bohrsäule getragene Einheit

Festmachen des Schiffes in der eingezogenen Stellung, während der Arm bzw. der Ausleger 8 in der Windrichtung liegt

Mit Hilfe seines vorderen Vortriebsmittels bzw. Propellers 37 führt dann das Schiff ein Manöver aus, um sich zu nähern und etwa senkrecht zu der Anschlußvorrichtung C zu kommen.
Die teleskopische Einrichtung Γ wird dann mit Hilfe

ist mit Mitteln ergänzt die zum Festmachen des Schiffes 60 des Motors 35 abgesenkt bzw. ausgestreckt wobei die dienen, sobald der genannte Anschluß hergestellt wor- entsprechende Betätigung entweder von der Säule aus den ist wobei diese Mittel z. B. aus einer herkömmlichen
Haitetrosse 26 bestehen, deren erstes Ende, an einem

um den Korper 21 der Anschlußvorrichtung Cfrei dreh-

von dem Fachpersonal oder besser unmittelbar vom Schiff aus durchgeführt wird, wenn letzteres mit funkelektrischen Mitteln versehen ist die durch Fernsteue-

bar eingebauten Kranz 27 befestigt ist während das 65 rung mit Relais zur Auslösung des Motors 35 zusamandere Ende der Haltetrosse an die Säule, an einen orts- menwirken; selbstverständlich werden gleichzeitig anfesten Befestigungspunkt 52 oder eine Winde festgebunden wird, wobei noch bessere Bedingungen dadurch

dere Betätigungsorgane der Einheit gesteuert
Sobald der Hohlkörper 21 der Anschlußvorrichtung

C auf den Rohransatz 20 angesetzt worden ist, wird mit Hilfe der mit der Nute 25 zusammenwirkenden Riegel die Verriegelung durchgeführt.

Das Festmachen des Schiffes erfolgt dann mit Hilfe der Haltetrosse 26, die durch ein Gegengewicht 29 (F i g. 3) gespannt gehalten ist. Mit der in F i g. 3 gezeigten Einheit verfährt man in ähnlicher Weise und zwar unter Zuhilfenahme der Kolben-Zylinderanordnung 31 und des Motors 35 zur Ausstreckung der teleskopischen Anordnung.

Mit dieser Anordnung kann die gesamte Einheit platzsparend in eingeschobener Stellung während der Ruhezeiten der Anlage leicht aufgeräumt werden.

Wenn die Plattform keinen drehenden Kopf aufweist, wobei in diesem Fall der Arm 8 oder 8j um einen senkrechten Drehzapfen oder gegebenenfalls um eine senkrechte Achse auf der Säule unmittelbar angeordnet ist, sind die auszuführenden Manöver ähnlich und die Möglichkeit, die biegsamen Anschlußschläuche zu vermeiden, ist immerhin gegeben, sofern die örtlichen Bedingungen es erlauben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Beladen und Festmachen eines Schiffes, insbesondere eines Tankschiffes, an einer Offshorebohrungssäule, unter Förderung gasförmiger oder flüssiger Ladung in das Schiff mittels gelenkig angeordneter Arme bzw. Ausleger, die auf dem Oberteil einer Säule angeordnet sind und um diese verschwenken können, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein auf dem Oberteil der Säule angeordneter Ausleger (8,8i, 82) an seinem freien Ende (10) mit einer teleskopischen Anordnung (T) verbunden ist, welche eine Anschlußvorrichtung (C) trägt, wobei diese Anschlußvorrichtung (C) an die Rohrleitung (7) des Schiffes (6) angeschlossen wird und außerdem über eine Kaltetrosse (26) oder dergleichen mit dem Oberteil (9) der Säule (1) verbunden ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopische Anordnung (T) aus einer Folge von Gelenkparallelogrammen oder -rauten (11, 12) besteht, wobei mindestens eine durchgehende Zickzacklinie dieser Parallelogramme oder -rauten aus Röhren (11) zur Förderung des Mediums besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 für eine Bohrungssäule mit einem drehbaren Oberteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm bzw. der Ausleger (8, 81,8₂) durch das drehbare Oberteil (9) getragen wird und mit letzterem ausgerichtet werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der teleskopischen Anordnung (T) über Mittel wie z. B. ein Seil (32) erfolgt, welche am Ende (10) des Armes bzw. Auslegers (8,82) befestigt sind und von einem Antrieb (34,35) bewegt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit mindestens zwei aneinander angelenkten Armen, von denen der erste auf dem Oberteil der Säule angeordnet ist und der zweite die genannte Anschlußvorrichtung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Armen (81, 8₂) Dämpfungsmittel (38) vorgesehen sind, welche es der Vorrichtung ermöglichen, den auf die Dünung zurückzuführenden Bewegungen gedämpft zu folgen, um Resonanzerscheinungen zu vermeiden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Dämpfungsmittel (38) hydro-pneumatischer Art sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit mindestens zwei aneinander angelenkten Armen, von denen der erste auf dem Oberteil der Säule angeordnet ist, während der zweite die Anschlußvorrichtung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Armen (8|, 82) Antriebsmittel vorgesehen sind, die mit einer Kolben/Zylinderanordnung (31) die Winkelstellung beider Arme (81,82) zueinander steuern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schiff (6) und dem Rohrstutzen (20) zur Aufnahme der Anschlußvorrichtung (C) Dämpfungsmittel vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Antriebe (31, 35), die die Verstellung der Anschlußvorrichtung (C) und der teleskopischen Anordnung (T) bewirken, mit Relais versehen sind, welche vom Schiff (6) ausgestrahlte funkelektrische Sendungen empfangen können, damit die Anschlußsteuerung vom Schiff aus geleitet werden kann. ■