DE1456235B2

DE1456235B2 - Schwimmfaehige vorrichtung zum lagern von fluessigkeiten, wie oel, auf see

Info

Publication number: DE1456235B2
Application number: DE1965S0097313
Authority: DE
Inventors: Bob Erik Den Haag Busking (Niederlande)
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B. V., Den Haag (Niederlande)
Priority date: 1964-05-28
Filing date: 1965-05-26
Publication date: 1976-11-18
Also published as: NL6405951A; US3360810A; GB1036678A; FR1434804A; SE307770B; JPS5125607B1; DE1456235A1

Description

Die Erfindung betrifft eine schwimmfähige Vorrichtung zum Lagern von Flüssigkeiten, wie öl, auf See."

Eine solche Lagervorrichtung kann beispielsweise in der Nähe einer küstenfernen Bohrstelle angeordnet sein und der Aufnahme von Rohöl dienen, das von Zeit zu Zeit mittels Tankschiffen weiter transportiert wird. Folglich schwankt die jeweils gelagerte Flüssigkeitsmenge stark, was zu entsprechenden Änderungen des Auftriebs der schwimmfähigen Vorrichtung führt. Um den daraus resultierenden Vertikalbewegungen zu begegnen, ist es bereits bekannt, einen sich senkrecht nach unten erstreckenden Speicherbehälter für öl vorzusehen, der an seiner Unterseite offen ist, so daß bei einer Entnahme von öl Seewasser in den Speicherbehälter einströmt, während beim Einleiten von öl Seewasser aus dem Speicherbehälter herausgedrückt wird (US-PS 30 19 948). Bei einem solchen Speicherbehälter der Verdrängungsbauart können wegen des geringeren spezifischen Gewichts des Öls im Vergleich zum Seewasser Auftriebsschwankungen nicht vollends vermieden werden. Der durch die Wasseroberfläche ragende Speicherbehälter taucht daher mehr oder weniger weit auf, wodurch sich Schwierigkeiten beim Einfüllen bzw. Entnehmen der Lagerflüssigkeit ergeben. Hinzu kommt der Nachteil, daß der Speicherbehälter starken Einwirkungen von Wind und Wellen ausgesetzt ist, deren Auswirkungen im Bereich der Wasseroberfläche am größten sind, wo der Speicherbehälter Angriffsflächen bietet.

Es ist bereits eine weitere schwimmfähige Vorrichtung zum Lagern von Brennstoff vorgesehen, bei der eine getrennte Ballastkammer für Seewasser und eine Regeleinrichtung zum Verändern der Ballastflüssigkeitsmenge vorgesehen sind (US-PS 30 76 205). Hierdurch bietet sich die Möglichkeit, von einer volumengleichen zu einer gewichtsgleichen Änderung zwischen Lagerflüssigkeit und Ballastwasser überzugehen, so daß die Unterschiede im spezifischen Gewicht zwischen der Lagerflüssigkeit und dem Ballastwasser berücksichtigt sind und die Eintauchtiefe konstant gehalten wird. Auch bei dieser Vorrichtung erstrecken sich der Speicherbehälter und die Ballastkammer durch die Wasseroberfläche. Dabei nimmt die Vorrichtung einen großen und damit für Wind und Wellen anfälligen Querschnitt im Bereich der Wasseroberfläche ein, zumal die Ballastkammer groß ausgelegt werden muß, da in den ίο Speicherbehälter für die Lagerflüssigkeit selbst kein Seewasser eindringen kann. Diese bekannte Vorrichtung ist daher nicht zur Verwendung auf hoher See, sondern nur in küstennahen bzw. geschützten Gewässern verwendbar.

Es ist ferner bereits eine vollständig untergetauchte Unterwasserinsel bekannt, die dem Niederbringen einer Unterwassertiefbohrung dient und zugleich Speicherbehälter zur Lagerung des gewonnenen Öls aufweist (US-PS 30 80 583). Von der untergetauchten Vorrichtung erstreckt sich lediglich ein vergleichsweise schmales Rohr bis zur Wasseroberfläche, so daß die Einwirkung von Wind und Wellen auf die Vorrichtung gering ist. Hier wird die Vorrichtung jedoch nicht in einer schwimmenden Lage gehalten, sondern weist einen positiven Auftrieb auf, der durch Verankerungen am Meeresboden aufgenommen wird. Daher führt diese Vorrichtung auch bei sich ändernden Lagerflüssigkeitsmengen keine vertikalen Ausgleichsbewegungen im Wasser durch. Allerdings sind auch Ballastbehälter vorgesehen, um den Auftrieb und damit die auf die Verankerungen wirkenden Kräfte nicht so groß werden zu lassen. Eine automatische Regeleinrichtung zur Konstanthaltung der Eintauchtiefe der Vorrichtung ist jedoch nicht vorgesehen, und ebenso hat das Meereswasser keinen Zutritt zum ölspeicherraum. Bei dieser Konstruktion besteht die Gefahr, daß unter den stets vorhandenen Auftriebskräften die gespannten Ankerketten reißen, so daß sich die Konstruktion mit großer Geschwindigkeit aufwärts bewegt und Beschädigungen an ihr sowie an in der Nähe befindlichen Schiffen auftreten können.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine schwimmfähige Vorrichtung zum Lagern von Flüssigkeiten wie öl auf See so auszubilden, daß sie in Betriebslage dem Einfluß von Wind und Wellen weitgehend entzogen ist und bei Vermeidung von unnötig großem Ballastraum Verankerungen nur zur Vermeidung seitlichen Abtreibens erfordert.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination nachstehender, für sich und in Teilkombination bekannter Merkmale gelöst:

a) Der Speicherbehälter hat eine sich im wesentlichen senkrecht nach unten erstreckende, schlanke Form;

b) die Speicherbehälter hat an seinem unteren Ende eine Verbindung mit dem Seewasser und an seinem oberen Ende eine Füll- und Entnahmeleitung für die Lagerflüssigkeit;

c) Es ist eine Einrichtung zur Konstanthaltung des Tiefganges des Speicherbehälters mit einer Ballastkammer und einer Regeleinrichtung zum Verändern der Ballastflüssigkeitsmenge entsprechend der Änderung der Lagerflüssigkeit vorgesehen;

d) an der Oberseite des Speicherbehälters ist eine bis über die Wasseroberfläche sich erstreckende eine Be- und Entladeeinrichtung für Flüssigkeiten tragende Konstruktion von gegenüber dem Speicherbehälter geringem Horizontalquerschnitt angeordnet

Bei dieser Ausbildung ist der Speicherbehälter stets vollständig untergetaucht und dadurch der Einwirkung von Wind und Wellen weitgehend entzogen. Der Speicherbehälter befindet sich stets in einer Schwimmlage ohne positiven Auftrieb, so daß in dieser untergetauchten Lage nicht Verankerungen am Meeresboden erforderlich sind. Dementsprechend bestehen auch nicht die Gefahren, der sich beim Reißen derartiger Verankerungen ergeben. Dadurch, daß in den Speicherbehälter an Stelle der Lagerflüssigkeit Seewasser einströmen kann, wird bereits ein weitgehender Ausgleich für entnommene Lagerflüssigkeit wie auch umgekehrt für eingefüllte Lagerflüssigkeit erreicht, so daß die zusätzliche Ballastkammer vergleichsweise klein ausgeführt werden kann. Schließlich trägt auch die schlanke Form des Speicherbehälters dazu bei, den Einfluß von Wasserbewegungen herabzusetzen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

F i g. 1 ist eine Seitenansicht der schwimmfähigen Vorrichtung zum Lagern von Flüssigkeiten.

F i g. 2 und 3 zeigen den Speicherbehälter jeweils in einem senkrechten Schnitt im leeren bzw. im gefüllten Zustand.

Fig.4 ist eine schematische Seitenansicht der schwimmfähigen Vorrichtung in abgeänderter Ausführung.

F i g. 5 zeigt die schwimmfähige Vorrichtung gemäß F i g. 4 in der Draufsicht.

Die tragende Flüssigkeit, bei der es sich um Salzwasser oder Süßwasser, z. B. See- oder Flußwasser, handeln kann, ist in den Figuren mit 1 bezeichnet. Die Wasseroberfläche ist mit 2 bezeichnet, während der Boden des Gewässers mit 3 bezeichnet ist. Die insgesamt mit 4 bezeichnete schwimmfähige Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem langgestreckten Speicherbehälter 5, der mit Verankerungsmitteln versehen ist; die Verankerungsmittel umfassen an dem Speicherbehälter 5 befestigte Ketten 6, an deren unteren Enden Anker 7 vorgesehen sind, mittels deren die Ketten am Boden 3 des Gewässers fest verankert sind. Der langgestreckte Speicherbehälter 5 ist an einem Ende mit einem oder mehreren Flüssigkeitsdurchlässen 8 versehen, die eine Verbindung zwischen dem Inneren des Gefäßes 5 und der Flüssigkeit 1 herstellen, in der der Speicherbehälter 5 schwimmt. Der Speicherbehälter 5 ist an seinem anderen Ende mit einer oder mehreren Ballastkammern 9 versehen. Um zu gewährleisten, daß der Speicherbehälter 5 in der Flüssigkeit 1 so schwimmt, daß seine Längsachse im wesentlichen senkrecht verläuft, kann der Speicherbehälter in der Nähe der Flüssigkeitsdurchlässe 8 mit einem oder mehreren massiven Ballastklötzen 10 versehen sein. Eine tragende Konstruktion aus Rohren 11 relativ kleinen Durchmessers stehen mit dem oberen Ende der Ballastkammern 9 in Verbindung, und mindestens ein Rohr 12 von relativ kleinem Durchmesser ist an das obere Ende des Speicherbehälters 5 angeschlossen.

Die schwimmfähige Vorrichtung 4 wird im leeren Zustand zu ihrem Bestimmungsort geschleppt, wobei ihre Längsachse im wesentlichen waagerecht verläuft. Dies ist möglich, da sie im leeren Zustand einen ausreichenden Auftrieb besitzt, um auf der Wasseroberfläche zu schwimmen. Während des Schleppens der schwimmfähigen Vorrichtung sind die Flüssigkeitsdurchlässe 8 geschlossen. Sobald der Behälter seinen Bestimmungsort erreicht hat, werden die Durchlässe 8 geöffnet, so daß Wasser in den langgestreckten Speicherbehälter 5 einströmen kann. Wegen der Gewichtsverteilung des Materials der schwimmfähigen Vorrichtung 4 und des Vorhandenseins des massiven Ballasts 10 nimmt diese dann eine solche Lage ein, daß die Längsachse des Speicherbehälters 5 senkrecht verläuft. Hierauf wird die schwimmfähige Vorrichtung 4 am Boden 3 des Gewässers mit Hilfe von Ketten oder Seilen 6 und der zugehörigen Anker 7 verankert. Da der Speicherbehälters 5 eine langgestreckte schlanke Form hat und vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist, wobei der Durchmesser des Speicherbehälters z. B. 20 m und die Länge z. B. 200 m beträgt, ragt der Speicherbehälter tief in das Wasser hinunter, in dem er schwimmt; dies bietet den Vorteil, daß der Behälter in dem gelegentlich turbulenten Wasser im wesentlichen still steht.

Mit Hilfe einer Leitung 13 kann die schwimmfähige Vorrichtung 4 mit der zu lagernden Flüssigkeit gefüllt werden, z. B. mit Rohöl, das mehreren unter der Wasseroberfläche liegenden Ölbohrungen entnommen wird. Das öl durchströmt die Füll-Leitung 12 und gelangt dann in den langgestreckten Speicherbehälter 5, der vollständig mit Wasser gefüllt ist. Wenn weiteres öl zugeführt wird, verdrängt das öl fortschreitend das im Speicherbehälter 5 enthaltende Wasser, das über die erwähnten Durchlässe 8 entweichen kann. Das im Speicherbehälter 5 befindliche Wasser ist in den Zeichnungen mit 14 bezeichnet, während das darin enthaltene öl, d. h. die Lagerflüssigkeit mit 15 bezeichnet ist Da das öl 15 ein niedrigeres spezifisches Gewicht hat als das Wasser 14, schwimmt das öl innerhalb des Speicherbehälters auf dem Wasser. Wegen des Unterschiedes der spezifischen Gewichte des Öls und des Wassers ist die schwimmfähige Vorrichtung 4 bestrebt, sich ständig weiter nach oben zu bewegen, und zwar entsprechend der eingeleiteten ölmenge. In manchen Fällen wird es jedoch für zweckmäßig gehalten, dafür zu sorgen, daß die schwimmfähige Vorrichtung 4 in der sie tragenden Flüssigkeit die gleiche Höhenlage beibehält. Um dies zu erreichen, kann man weitere Ballastflüssigkeit 16, z. B. Ballastwasser, in die Ballastkammern 9 pumpen, und zwar entsprechend der Zunahme der ölmenge im Speicherbehälter 5; umgekehrt kann man die Ballastflüssigkeit 16 aus den Ballastkammern 9 herauspumpen, wenn die ölmenge im Speicherbehälter 5 verringert wird, wobei sich die Wassermenge in dem Speicherbehälter 5 vergrößert. Diese Regelung der Menge der Ballastflüssigkeit 16 in den Ballastkammern 9 kann auch automatisch bewirkt werden, z. B. mit Hilfe der in F i g. 2 schematisch dargestellten nachstehend beschriebenen Regeleinrichtung 17 bis 27.

Ein Schwimmer 17, der auf der Wasseroberfläche 2 schwimmt, ist mit Hilfe geeigneter Mittel, z. B. einer hydraulischen oder elektrischen oder pneumatischen Verbindung oder durch ein Seil 18, mit einem Registriergerät 19 verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, die Lage der schwimmfähigen Vorrichtung 4 gegenüber der Wasseroberfläche 2 zu ermitteln. Das Registriergerät 19 ist z. B. elektrisch oder pneumatisch oder hydraulisch mit einer Regelvorrichtung 20 verbunden. Eine Leitung 21 zum Zuführen von Ballastflüssigkeit zu den Ballastkammern 9 ist an die Ballastkammern angeschlossen. In die Zuführungsleitung 21 ist ein Regelventil 22 eingeschaltet, das mit der Regelvorrichtung 20 so verbunden ist, daß dem Ventil Signale zugeführt werden können. Eine Pumpe 24 mit einer Saugleitung 25 und einer Förderleitung 26 ist in

einer Pumpenkammer 23 innerhalb der Ballastkammer 9 angeordnet Die Saugleitung 25 ist mit der Ballastkammer 9 verbunden. In die Förderleitung 26 ist ein Regelventil 27 eingeschaltet Dieses Regelventil ist mit der Regelvorrichtung 20 so verbunden, daß ihm von der Regelvorrichtung aus Signale zugeführt werden können.

Die Anordnung arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise. Es sei angenommen, daß der Speicherbehälter 5 im wesentlichen vollständig mit Seewasser 14 gefüllt ist, und daß oberhalb des Seewassers 14 eine kleine ölmenge 15 vorhanden ist, wie es aus Fig.2 hervorgeht. Wird der Speicherbehälter 5 jetzt allmählich über die Leitung 13 mit öl gefüllt, wird das Seewasser 14 allmählich über die Durchlässe 8 aus dem Gefäß 5 verdrängt. Da das spezifische Gewicht des Öls 15, welches das Wasser 14 verdrängt, niedriger ist als das spezifische Gewicht des Wassers 14, wird die schwimmfähige Vorrichtung 4 bestrebt sein, sich allmählich senkrecht nach oben zu bewegen. Diese Aufwärtsbewegung der schwimmfähigen Vorrichtung 4 wird augenblicklich durch den Schwimmer 17 und das Registriergerät 19 registriert, woraufhin der Regelvorrichtung 20 ein Signal zugeführt wird. Die Regelvorrichtung 20 führt dann den Regelventilen 22 und 27 Signale zu. Infolgedessen wird das Regelventil 22 weiter geöffnet, während das Regelventil 27 weiter geschlossen wird. Daher wird den Ballastkammern 9 mehr Ballastflüssigkeit zugeführt, als über die Leitungen 21 und 26 abgezogen wird. Mit anderen Worten, die Menge der Ballastflüssigkeit 16 in den Ballastkammern 9 nimmt in der Weise zu, daß — obwohl die ölmenge im Speicherbehälter 5 größer wird — die schwimmfähige Vorrichtung 4 stets im wesentlichen die gleiche Lage gegenüber der Wasseroberfläche 2 beibehält. Mit anderen Worten, die beschriebene Regeleinrichtung gewährleistet, daß die schwimmfähige Vorrichtung 4 ständig automatisch auf der gleichen Tauchtiefe in dem Wasser 1 gehalten wird, und zwar ohne Rücksicht auf den Füllungsgrad des Speicherbehälters 5. Wird Öl aus dem Speicherbehälter 5 abgezogen, arbeitet das beschriebene System im wesentlichen in der gleichen Weise.

Eine Leitung 28 dient dazu, öl 15 aus der schwimmfähigen Vorrichtung 4 abzuziehen. In die Leitungen 13 und 28 können gegebenenfalls Regelventile 29 und 30 eingeschaltet sein.

Sobald die schwimmfähige Vorrichtung 4 vollständig mit öl gefüllt worden ist, kann es erwünscht sein, das öl z. B. mit Hilfe eines Tankschiffs abzutransportieren. Dies kann auf sehr einfache Weise durchgeführt werden, wenn die schwimmfähige Vorrichtung 4 mit der nachstehend beschriebenen Einrichtung ausgerüstet ist.

Diese Einrichtung umfaßt ein drehbares Element 31 mit Mitteln zum Befestigen eines Halteseils 32 für ein Tankschiff 33 oder dergleichen. Die erwähnten Mittel können z. B. durch ein Spill 34 gebildet werden, das auf dem drehbaren Element 31 angeordnet ist Sobald das Tankschiff 33 durch das Halteseil 32 mit dem Spill 34 verbunden ist, kann sich das Tankschiff 33 wegen der Drehbarkeit des Elements 31 um die senkrechte Längsachse des Behältern 4 herum bewegen und je nach den vorhandenen Wind- und Strömungskräften eine solche Lage einnehmen, daß der Bug stets der schwimmfähigen Vorrichtung 4 zugewandt ist. Ist das Tankschiff 33 auf diese Weise an der schwimmfähigen Vorrichtung 4 festgemacht worden, kann man öl von dem Behälter zu dem Tankschiff oder in der umgekehrten Richtung pumpen. Zu diesem Zweck wird ein Kran 35 benutzt, der fest mit dem drehbaren Element der schwimmfähigen Vorrichtung 4 verbunden ist, so daß er sich um die senkrechte Längsachse des Speicherbehälters drehen kann; der Kran 35 umfaßt mindestens eine hier nicht gezeigte Leitung, die mit der Leitung 28 durch eine ebenfalls nicht gezeigte bewegliche Kupplung verbunden werden kann. Die auf dem Kran vorgesehene Leitung ist an einem Ende mit einem Schlauch 36 versehen, der mit der Mündung einer hier nicht gezeigten Leitung auf dem Tankschiff verbunden werden kann; diese Leitung ist an die Ladebehälter des Tankschiffs angeschlossen. Das öl kann jetzt aus dem Speicherbehälter 5 über die Leitung 28 zu den Behältern des Tankschiffs 33 strömen, und zwar über die bewegliche Kupplung, die auf dem Kran 35 vorgesehene Leitung, den Schlauch 36 und die auf dem Tankschiff 33 vorgesehene Leitung; ferner kann das öl veranlaßt werden, in der entgegengesetzten Richtung zu strömen.

Es ist möglich, anstelle der vorstehend beschriebennen schwimmfähigen Vorrichtung die in Fig.4 und 5 gezeigte Anordnung zu benutzen.

Bei dieser Ausbildungsform ist die schwimmfähige Vorrichtung 4 an ihrem oberen Ende mit einem einzigen Drehtisch 37 versehen, der von einer festen Plattform 39 aus über Rollen 38 so unterstützt wird, daß er sich um die senkrechte Längsachse des Speicherbehälters drehen kann. An dem Drehtisch 37 ist eine Rohrleitung 40 befestigt. Eine mit dem langgestreckten Speicherbehälter 5 verbundene Leitung 41 ist daran angebracht. Die Leitungen 40 und 41 sind durch eine bewegliche Kupplung 42 verbunden. Ein mit Schwimmern 44 versehener Schlauch 43 ist an das freie Ende der Leitung 40 angeschlossen. Auf dem Drehtisch 37 ist ein Spill 45 angeordnet. Ein Halteseil 46 eines Tankschiffs 47 kann mit dem Spill 45 verbunden werden. Der Schlauch 43 wird durch die Schwimmer 44 auf der Wasseroberfläche schwimmend gehalten. Das andere Ende des Schlauchs 43 kann mit der Mündung 48 einer auf dem Tankschiff 47 vorgesehenen Leitung verbunden werden.

Ist das Tankschiff 47 an der schwimmfähigen Vorrichtung 4 festgemacht worden, wie es F i g. 5 im Grundriß zeigt, kann der Speicherbehälter nach Bedarf entleert oder gefüllt werden. Zu diesem Zweck ist es nur erforderlich, das öl durch die Leitung 41, die bewegliche Kupplung 42, die Leitung 40, den Schlauch 43 und die Mündung 48 zu leiten, denn der Drehtisch 37 kann sich um die Längsachse des Behälters 4 drehen, so daß das Tankschiff 47 stets eine solche Lage einnehmen kann, daß sein Bug der schwimmfähigen Vorrichtung zugewandt ist.

Auf dem oberen Ende des beschriebenen Behälters kann man gegebenenfalls eine Landeplattform für Hubschrauber vorsehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schwimmfähige Vorrichtung zum Lagern von Flüssigkeiten, wie öl auf See, gekennzeichnet durch die Kombination nachstehender, für sich und in Teilkombination bekannter Merkmale:

a) Der Speicherbehälter (5) hat eine sich im wesentlichen senkrecht nach unten erstreckende, schlanke Form;

b) der Speicherbehälter (5) hat an seinem unteren Ende Flüssigkeitsdurchlässe (8) zum Seewasser und an seinem oberen Ende eine Füll- und Entnahmeleitung (12) für die Lagerflüssigkeit (15);

b) es ist eine Einrichtung zur Konstanthaltung des Tiefganges des Speicherbehälters (5) mit einer Ballastkammer (9) und einer Regeleinrichtung (17 bis 27) zum Verändern der Ballastflüssigkeitsmenge (16) entsprechend der Änderung der Lagerflüssigkeit (15) vorgesehen;

d) an der Oberseite des Speicherbehälters (5) ist eine bis über die Wasseroberfläche (2) sich erstreckende, eine Be- und Entladeeinrichtung für Flüssigkeiten tragende Konstruktion (11) von gegenüber dem Speicherbehälter (5) geringem Horizontalquerschnitt angeordnet.