NO149305B - Fortoeyningsanordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for fortøyning av en flytende konstruksjon til en fralands-konstruksjon som er forbundet med et stasjonært punkt på sjøbunnen og over i det minste en del av sin lengde oppviser en vesentlig sylindrisk utvendig overflate med vertikal akse, hvilken anordning omfatter en stiv forbindelsesarm.

Den flytende konstruksjon kan være et skip og fralands-konstruksjonen en fortøyningsbøye beliggende i en viss avstand fra kysten. Fralands-konstruksjonen kan også være en bøye for lasting og/eller lossing av lasten til et skip, en konstruksjon fra hvilken utføres eller styres operasjoner såsom boring i sjø-bunnen, utvinning av petroleumsprodukter, etc. eller en ytterligere bøye, en flytende kasse, en beholder, etc

Det er tidligere kjent systemer for fortøyning av et skip til en konstruksjon såsom en flytekasse eller til et oscille-rende stigerør ved hjelp av svingarmer. Slike systemer er f.eks. beskrevet i fransk patentskrift nr. 1 403 493 og i US patentskrifter 3 354 479 og 3 908 212. I disse systemer har fortøyningskonstruksjonen på toppen en stiv arm som er forbundet med skipet i forlengelse av dens forstavn i hvilken den er dreibart opplagret for å kunne oppta stampebevegelser. For at armen og skipet skal kunne dreie om fortøyningskonstruksjonens vertikalakse er armen forbundet med denne konstruksjon ved hjelp av en med kule- eller rullelagere utstyrt dreieinnretning, kalt dreiebord eller dreiering.

Slike kjente anordninger har mange ulemper med hensyn til holdbarhet, pålitelighet og konstruktiv hensiktsmessighet.

For det første er slike dreieringer, som er meget utsatt for korrosiv påvirkning og i likhet med alle kulelagere konstruert for hurtig omdreining med suksessiv og likeartet drift av alle komponentene, dessuten lite egnet til å løse problemene i forbindelse med sakte og vilkårlig dreiebevegelse hvor vekslende krefter som skyldes bølgene stadig opptrer uten vesentlig rotasjon. Ettersom de dominerende vindretninger holder skipet og følgelig også forbindelsesarmen i en statisk fore-trukket orientering, vil samme parti av dreieringen og de samme kuler konstant være under belastning, hvilket innebærer en slik overdimensjonering av disse deler at det vil føre til problemer ved fremstilling av de store konstruksjoner som idag er aktuelle.

Ved en slik anordning vil dessuten generelt meget store belastninger gjennom dreieringen konsentreres i høyde med den midtre del av fortøyningskonstruksjqnens øvre plattform, hvilket nødvendiggjør betydelige forsterkninger for å fordele disse belastninger over hele konstruksjonen.

Som ytterligere eksempler på kjent teknikk kan nevnes norsk patentsøknad nr. 78. 1335 samt GB patentskrift nr. 1 428 147, 1 522 900 og 1 528 682.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en nye dreie-anordning av den innledningsvis angitte art, som muliggjør per-manent fortøyning av et skip til en konstruksjon som er forbundet med et stasjonært punkt på sjøbunnen, og som er mer pålite-lig, mer holdbar, og mer hensiktsmessig konstruert enn de kjente-anordninger, og som dessuten kan anvendes uavhengig av konstruksjonenes størrelse.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at forbindelsesarmen i sin ene ende bærer rulleorganer som er innrettet til å samvirke med sirkulære rullebaner på fralands-konstruksjonen ved anlegg mot rullebanene på én og samme side av et vertikalt diametralplan, og at forbindelsesorganer holder disse rulleorganer i anlegg mot rullebaner på fralands-konstruksjonen, hvorved tillates relative dreiebevegelser mellom forbindelsesarmen og fralands-konstruksjonen om sistnevntes vertikale akse.

Ved anordningen ifølge oppfinnelsen er således rulleorganene plasserte på én og samme side av et vertikalt diametralplan. Denne plassering av rulleorganene innebærer den store fordel at de to konstruksjoner kan skilles fra hverandre på en hurtig og enkel måte. Ved de kjente anordninger, hvor rulleorganene er fordelt rundt hele bøyeomkretsen eller i det minste mot to diametralt motstående sirkelbuer, blir det om ikke umulig så ihvertfall meget tungvindt på en hurtig måte å få skilt fralands-konstruksjonen fra den flytende konstruksjon.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse av endel utføringsformer i tilknytning til figurene, hvor: Figur ,1 er et frontriss av en første utføringsform av oppfinnelsen,

Figur 2 er et grunnriss av denne utføringsform,

Figur 3 er et snitt langs linjen III på fig. 2,

Figur 4 viser en annen utføringsform av forbindelsesarmen,

Figur 4A er et snitt langs linjen IV på figur. 4,

Figur 5 viser en tredje utføringsform av dreiearmen,

Figur 5A er et tverrsnitt langs linjen V på fig. 5,

Figur 6A og 6B viser en annen utføringsform, og

Figur 7 viser en alternativ utføringsform av oppfinnelsen.

På figur 1, 2 og 3 er vist en første utføringsform av for-tøyningsanordningen ifølge oppfinnelsen hvor en flytende konstruksjon 1, såsom, et skip, er fortøyet til en fralands-kon-struksjqn 2, såsom en sylindrisk flytebøye som er forbundet med sjøbunnen ved hjelp av forankringsliner 3, 3a, 3b, 3c og skivgatter 4, 4a, 4b, 4c ...., idet sjøoverflaten er antydet ved linjen 5.

Anordningen omfatter en stiv forbindelsesstang 6, f.eks. en rør-fagverkkonstruksjon. Armen strekker seg i forlengelse av skipets 1 forstavn 7. Den er ved hjelp av lågere 9 opplagret i den med braketter 8 avstivede skipsstavn 7, dreibart om en horisontalakse 12 vinkelrett på skipets langsgående symme-triplan.

Ved sin ende motsatt opplagringen 9 bærer armen 6 i et første nivå to frittløpende remskiver eller belteruller 10 og 10a samt fire hjul 11, lia,, 11b, lic forsynt med pneumatiske dekk. Likeledes er der i et annet nivå festet til armen 6 to remskiver 10b og 10c samt fire hjul lid, lie, llf, llg forsynt med pneumatiske dekk. Remskivene og hjulenes omdreiningsakser såsom 13 og 14 (fig. 3) holdes parallelle med den vertikale akse 15 til den sylindriske bøye 2 når hjulbanene ligger an mot bøyens sylindriske yttervegg 16. Hver aksel, såsom aks-lene 17, 18 som bærer rullelageréne, f.eks. 19, 19a for hjulene og 20, 20a for remskivene, forbinder to knutepunkter, f.eks. 21 og 22 i rør-fagverkkonstruksjonen som utgjør forbindelsesarmen 6.

De åtte hjul 11 til llg holdes i anlegg mot bøyens 2 yttervegg 16 ved hjelp av to fleksible, endeløse remmer eller belter som hver i sitt nivå omslutter både belterullené og bøyens yttervegg. Det øvre belte 23 er strukket rundt rullene 10 og 10a mens det nedre belte 24 er strukket rundt rullene 10b og 10c.

Rørene som danner armens 6 fagverkkonstruksjon utføres, i likhet med hjulene og remskivene som er opplagret i armen, fordelaktig som vanntette kammere. Fortrinnsvis har enheten som utgjøres av armen 6, hjulene 11 til llg og rullene 10 til 10c positiv oppdrift slik at enheten flyter uten vesentlig kontakttrykk mellom hjulene og bøyeveggen. Kontaktflatene til på den ene side beltet, bøyen og rullene og på den annen side hjulene og bøyen, kan fordelaktig ha komplementær utforming slik at nøyaktig relativ posisjonering av disse elementer kan opprettholdes. Som f.eks. vist ved 25 i figur 3 kan disse flater danne horisontale korrugeringer, men slike korrugeringer kan også være vertikale eller danne vinkel med vertikal-retningen.

Systemets virkemåte vil lett forstås ut fra følgende beskrivelse.

Med dekkene på hjulene 11 til llg i ikke-oppblåst til-stand føres armen 6 mot bøyen 2 inntil hjulene ligger an mot bøyens ytter"flate 16. Beltene 23 og 24 bringes så i stilling, oppumping av hjuldekkene strekker beltene 23 og 24 via rullene 10 til 10c. Forbindelsesarmen 6 vil således følge bøyens stampe- og rullebevegelser. Samtidig kan armen dreie om bøy-ens vertikalakse. Denne dreiebevegelse muliggjøres både på grunn av hjulene 11 til llg som ruller langs bøyens sideflate 16 og på grunn av beltene 23 og 24 som beveger seg fra hverandre idet armen 6 dreier, slik at det dannes en passasje for rullene 10 til ,10c som ruller langs, beltenes innvendige overflate under sin omdreining.

Når den samlede virkning av vind, strøm og bøl.ger brin-ger skipet 1 til å drive i lengderetningen oppstår en trekkraft som gjennom armen 6 overføres til lagrene i rullene 10 til 10c og derved strekker de to belter 23 og 24 som tilbakehol-des av den forankrede bøye 2 mot hvis sidevegg beltene tryk-ker over en stor flate.

Når skipet 1 under bølgenes sirkelbevegelser utsettes

for en stampebevegelse vil hjulene 11 til llg hindre at skipet forskyves mot bøyen 2. idet di.sse hjul ligger an mot bøyens sidevegg med dekkene i kompresjon.

Når vind-, strøm- eller bølgeretningene varierer vil skipet 1 som ovenfor beskrevet dreie lik en værehane om bøyeaksen og innta en ny stilling.

Når skipet og bøyen under påvirkning av en dønning rettet langs skipets lengdeakse utsettes for stampe- og duvebévegel-ser med stor amplitude vil enheten bestående av armen 6 og bøyen 2 svinge om leddets 9 akse 12. Det innspenningsmoment som armen 6 følgelig utøver på bøyen 2 vil.strekke det øvre belte 23 samtidig som dekkene på de nedre hjul lid, lie,- llf og llg komprimeres mot nedre del av bøyeveggen 16, eller det nedre belte 24 strekkes under samtidig kompresjon av dekkene til de øvre hjul 11, lia, 11b, lic.mot øvre del av bøyeveggen 16. I dette tilfelle vil skjærkraften i høyde med forbindelsen mellom armen og bøyen overføres ved adhesjon mellom, hjuldekkene og bøyeveggen, eller ved vekselvirkning mellom, vulstene i korrugeringsflåtene 25.

Når skipet manøvreres for å bringe baugen opp mot vinden vil de tverrgående bølger bevirke rullebevegelser. Derved oppstår et vridningsmoment i armen 6 gjennom lagerene 9. Dette vridningsmoment overføres til bøyen 2 ved adhesjonskraf.ten fra dekkene på hjulene 11 til llg eller ved vekselvirkning mellom vulstene i deres korrugerte overflater 25.

Vridningsmomentet og skjærkraften som opptrer under du-ving kan overføres mer effektivt ved å velge en av utførings-formene vist i figur 4, 4A, 5 og 5A.

I utføringsformen vist på figur 4.og 4A anvendes profi- , lerte skinnehjul 26a, 26b, 26c og 26d som samvirker med skinner 27a, 27b forbundet med bøyen 2.

På rotasjonsakslene 28 til hjulene, 26a, 26b, 26c og 26d er opplagret ruller 10 og 10a rundt hvilke løper beltet 23. Lederuller 29 og 30 som er opplagret i armen 6 besørger til-strekkelig kontaktlengde mellom beltet 2 3 og rullene 10 og 10a. En hydraulisk eller mekanisk jekk 31 som er festet til armen 6 gjør det mulig å regulere strekket i beltet 23 ved å forskyve en rull 32 festet til enden av den bevegelige jekk-stang 33.

Figur 5 og 5A viser en annen utføringsform av forbindelsesarmen 6, hvor skipet 1 kan fortøyes til en flytende søyle eller stigerør 2 som er forankret til sjøbunnen ved hjelp av liner 36, 36a etc.... via skivgatter 37 og forankringspunk-ter 38 festet til sjøbunnen 39. I dette tilfelle utgjøres armen 6 av to separate elementer 6a og 6b som er dreibart forbundet med hverandre på en aksel 4 0 parallell med bøyeaksen 12. Det første element 6a har form av en ramme som bærer rullene 10, 10a for strekking av beltene 23 og 24, og for opplagring av hjulene 11, lia ... Det andre element 6b er en bjelke som er opplagret i skipet 1 dreibart om aksen 12. Hjulene 11, lia, 11b ..., og beltene 23 og 24 ligger an mot sideveggen til sylindriske flenser 34a og 34b anordnet på søylen 2 slik at de danner ringformede, flate rullebaner. Hjul 41, 41a, 41b, 41c hvis akser er anordnet radielt i forhold til søylen 2 ligger an mot de ringformede, flate sidevegger 33, 35 på de sylindriske flenser 34a og 34b som er anordnet rundt omkretsen av søylen 2.

Fordelene ved en slik fortøyningsanordning skyldes egen-skapene til og arrangementet av de forskjellige bestanddeler som samvirker til å frembringe en meget hensiktsmessig konstruksjon. De krefter som forbindelsesarmen overfører til bøyen eller søylen 2 fordeles over en stor flate med lave kontakttrykk mot en sylinderformet konstruksjon som er innrettet til å oppta slike trykkbelastninger uten vesentlig forsterk-ning eller armering. Disse krefter som via beltene og hjulene overføres i to nivåer som ligger langt fra hverandre, gjør det mulig å oppta den stive armens innspenningsmoment i bøyen. Disse reaksjonskrefter i området ved lagerene minsker når lengden av momentarmen øker. Dessuten gjør de elastiske og plastiske egenskaper til beltene og de med dekk utstyrte hjul det mulig å dempe belastningene som oppstår ved visse plutse-lige støt på grunn av bølgenes dynamisk vekslende påvirkninger.

Videre kan de sylindriske søyler 2 som ikke inneholder noe mekanisk organ økonomisk utføres som en helsveiset konstruksjon, uten behov for nøyaktige toleranser eller maskine-ring og i motsetning til mekanismer som anvender kulelagre på-virkes belte- og hjulforbindelsene overhodet ikke av korrosjon.

Dersom det skulle oppstå slike ekstreme vær- eller bølge-tilstander at konstruksjonen sett under ett ikke kan unngå å ta skade, er det når som helst mulig å hurtig frakople skipet for å sikre bøyens 2 forankring og derved unngå nedbryting av undervannskonstruksjonene og -forbindelsene. For å gjennom-føre en slik hurtig fråkopling av skipet fra bøyen er det til-strekkelig å adskille fortøyningsbeltene, f.eks. på det sted hvor båndet som utgjør hvert av disse belter er sammenføyet, som vist på fig. 2, ved hjelp av metallbeslag 51 og 51a som er fastskrudd til hverandre og som fastholder endene av dette bånd, idet denne forbindelse avbrytes ved fjernstyrt påvirkning av eksplosjonsbolter 52.

Figur 6A og 6B viser en alternativ utføringsform av oppfinnelsen .

Ifølge denne utføringsform hindres relativ forskyvning av beltene 23, 24 og bøyen 2 i retning parallelt med sistnevntes akse, ved at beltene er plassert i spor utformet på bøyen 2. Disse spor avgrenses f.eks. av bøyens vertikale vegg og av flenser 61 forbundet med denne. Dessuten overføres skjærkref-ter i høyde méd forbindelsen mellom armen og bøyen gjennom beltene. Som vist i figur 6B har den ytre flate 62 på hvert belte et konkavt parti motsatt dets anleggsflate mot bøyens 2 sylinderflate. Denne ytterflate danner en rullebane for rulleorganene hvis hjul er utstyrt med dekk med en konveks ytterflate vesentlig komplementær til beltenes ytterflate 62. For å sikre at rulleorganene ruller korrekt på beltene er hver hjulenhet forbundet med en bæreinnretning 64 som er opplagret dreibart om en akse 6 3 anordnet radielt i forhold til bøyen 2

i et plan parallelt med .aksen 12.

Endringer kan forekomme uten å avvike fra rammen av foreliggende oppfinnelse. Selv om tegningen viser fortøyning av et skip til en overflatebøye er det f.eks. mulig å bruke andre typer fralands-konstruksjoner såsom tårn, etc.... forutsatt at disse konstruksjoner i det minste over en del av sin lengde oppviser en sylindrisk utvendig overflate.

AntaU hjul og ruller kan være forskjellig fra det som er vist på figurene. Som skjematisk vist på figur 7 kan f.eks. en enkelt rull 10 være tilknyttet to hjul 11 for hvert belte 60, idet disse tre rotasjonselementer er plassert i et fag-verks-knutepunkt.

Dessuten kan belteantallet variere og det bestemmes av fagmenn på området i avhengighet av den belastning som skal opptas av anordningen, forutsatt at beltene holder hjulene og deres rullebaner i riktig kontakt med hverandre på fralands-konstruksjonen 2.

Det er også mulig å erstatte flytebøyen 2 med en bøye som er nedsenket på større eller mindre dyp, idet armen 6 vil ha tilsvarende form og hensiktsmessig ballast.

Beltene kan være fremstilt på i og for seg kjent måte. F.eks. kan de bestå av et plastmateriale armert med lag av tråder, bånd eller kordeller, eller med lag av flettetråder. Slik armering for å oppta de mekaniske belastninger som beltene utsettes for kan bestå av metall, glassfibre eller plast-fibre, f.eks. slike som finnes på markedet under varemerket KEVLAR, etc

Beltene kan også utgjøres av kabler eller kjeder.

Alle de ovenfor beskrevne konstruksjoner er bare eksempler på utføringsformer av oppfinnelsen. De forskjellige fore-slåtte tekniske løsninger kan kombineres innbyrdes på forskjellige måter for å løse det generelle problem som foreligger i et gitt tilfelle.

Dreieanordningen for fortøyning av et skip til en sylindrisk bøye er særlig anvendbar ved fremstilling av konstruksjoner i forbindelse med midlertidig utvinning av petroleum fra en undersjøisk brønn hvor den forankrede bøye bærer de fleksible rørledninger 6 3 som forbinder brønnhodene med overflaten og hvor skipet.er et tankskip utstyrt med innretninger for behandling av produksjonen.

Som vist i figur 1 og 2 bærer i dette øyemed arm-rørkon-struksjonen de stive rør 53, 54 .... for overføring av fluidet, idet disse rør er forbundet med fleksible rør 55, 56, 57 ... som igjen er forbundet med rørsystemet ombord på skipet og bøyen.

Armens rørkonstruksjon kan også være utstyrt med gang-broer 58 som gjør det mulig for vedlikeholdspersonell å pas-sere mellom skipet og bøyen, og med en kran for utlasting av utstyr på bøyen.

Claims (10)

1. Anordning for fortøyning 'av en flytende konstruksjon (1) til en fralands-konstruksjon (2) som er forbundet med et stasjonært punkt på sjøbunnen og over i det minste en del av sin lengde oppviser en vesentlig sylindrisk utvendig overflate (16) med vertikal akse, hvilken anordning omfatter en stiv forbindelsesarm (6), karakterisert ved at forbindelsesarmen (6) i sin ene ende bærer rulleorganer (11, 26) som er innrettet til å samvirke med sirkulære rullebaner (16, 27) på fralands-konstruksjonen (2) ved anlegg mot rullebanene på én og samme side av et vertikalt diametralplan (15), og at forbindelsesorganer (10, 23, 24) holder disse rulleorganer i anlegg mot rullebaner på fralands-konstruksjonen (2), hvorved tillates relative dreiebevegelser mellom forbindelsesarmen (6) og fralands-konstruksjonen (2) om sistnevntes vertikale akse.

2. Anordning ifølge krav 1,' karakterisert ved at den stive forbindelsesarm (6) er dreibart opplagret om en horisontal akse (12) i den flytende konstruksjon (1), og at rulleorganene omfatter minst én enhet som innbefatter minst to hjul (11, 26) som er anordnet i samme plan og hvis omdreiningsakser er vesentlig vinkelrett på forbindelsesarmens (6) opplag-ringsakse, idet de to hjul er beliggende på hver sin side av forbindelsesarmens (6) lengdeakse.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at den omfatter minst to enheter på minst to i samme plan anordnede hjul (11, 26), idet disse enheter er beliggende i ulik høyde langs fralandsTkonstruksjonen (2) og i avstand fra hverandre.

4. Anordning ifølge krav 2 og 3, karakterisert ved at forbindelsesorganene omfatter minst én rull (10) som er opplagret i forbindelsesarmen (6) og hvis omdreiningsakse er vesentlig parallell med hjulenes (11, 26) akser, minst ett endeløst belte (23, 24) som løper rundt rullen (10) og fralands-konstruks jonen (2) samt organer (32) for strekking av beltet (23 , 24) .

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at hjulene (11) er utstyrt med pneumatiske dekk som strekker beltet (23, 24) ved oppumping.

6. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at rullebanene utgjøres av fralands-konstruksjonens (2) sylindriske utvendige overflate (16), og at hjulenes (11) ytterflate (25) og fralands-konstruksjonens (2) sylindriske overflate har komplementær profilform som hindrer relativ forskyvning mellom disse overflater i retning parallelt med fralands-konstruksjonens vertikalakse, og at beltets (23, 24) innvendige overflate og overflaten til belterullen (10) har komplementær profilform.

7. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at rullebanene utgjøres av skinner (27) forbundet med fralands-konstruks jonen (2), idet hjulene (26) og skinnene (27) har sam-virkende, komplementær profilform for å muliggjøre relativ omdreining mellom forbindelsesarmen (6) og fralands-konstruksjo nen (2), og at organene for strekking av beltet omfatter en bevegelig rull (32) som er opplagret i forbindelsesarmen (6) og i anlegg med beltet (23, 24).

8. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at forbindelsesarmen (6) bærer minst to ledehjul (41) som samvirker med flenser (34) på fralandskonstruksjonen (2) for å hindre relativ bevegelse mellom armen (6) og fralands-konstruksjonen (2) parallelt med fralands-konstruksjonens vertikalakse.

9. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den omfatter like mange ruller (10) og belter (23, 24) som antall hjulenheter med hjul i samme plan, at hvert beltes (23, 24) ytterflate utgjør en rullebane for en hjulenhet, at hvert belte holdes i et spor som er utformet i fralandskonstruksjo-nens (2) sylindriske parti, og at hjulene (11) er opplagret i en bæreinnretning (64) som kan dreie om en horisontal akse (63) anordnet radielt i forhold til fralands-konstruksjonen (2).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at profilformen til beltenes (23, 24) ytterflate (62) motsatt belteflaten x anlegg mot fralands-konstruksjonens sylindervegg (16) er konkav og samvirker med hjulenes profilform for å hindre relativ forskyvning av forbindelsesarmen (6) og fralands-konstruksjonen (2) i retning parallelt med sistnevntes vertikalakse .