DE1708547C3

DE1708547C3 -

Info

Publication number: DE1708547C3
Application number: DE1968R0048076
Authority: DE
Inventors: Hubertus Dipl.-Ing. 5758 Froendenberg Ramme
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-02-22
Filing date: 1968-02-22
Publication date: 1980-10-02
Also published as: DE1708547B2; DE1708547A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Auftriebseinheit für Seestationen, insbesondere Bohrinseln, bei der ein Auftriebskörper mittels eines Ankergewichtes über eine Zugvorrichtung ganz oder teilweise unter den Wasserspiegel absenkbar ist und ein der Zugkraft entsprechender Mehrauftrieb zur Aufnahme von Lasten in Abhängigkeit von der Veränderung der Zugkraft so steuerbar ist. daß dieser Mehrauftrieb sich nach Belastungsänderungen auf einen vorgegebenen Wert einspielt.

Es ist eine derartige Auftriebseinheit bekannt, bei welcher der Auftriebskörper als geschlossener Ponton mit verschiedenen Betriebs- und Maschinenräumen ausgeführt ist und lediglich ein Ballastreservoir besitzt. In dcVi Betriebs- und Maschinenräumen sind Kompressor, Pumpe und Regelsystem für den Wasserstand ίη dem Ponton untergebracht* Außerdem ist das Lenzen und Fluten von Bällasträümeri durch Einpressen oder Ablassen Von Luft möglich. Bei dieser bekannten Aüftriebseinheit liegt der Schwerpunkt Verhältnismäßig hoch, so daß Instabilität zu befürchten ist,

Das gleiche gilt für eine andere bekannte Auf-

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triebseinheit der vorerwähnten Gattung, bei der die Auftriebskörper ebenfalls als geschlossene Pontons ausgeführt sind. Die Zugvorrichtungen für die einzelnen Ankergewichte sind im Bereich der eigentlichen Plattform angeordnet. Plattform und Auftriebskörper sind über aufwendige Rohrstützen miteinander verbunden. Das führt zu raumaufwendiger Bauweise und schwieriger Manövrierfähigkeit beim Verfahren der gesamten Auftriebseinheit, die verhältnismäßig hoch baut und dadurch groben Tiefgang hat, wenn der Schwerpunkt der Auftriebseinheit möglichst nahe oder sogar unter dem Wasserspiegel aus Gründen der Stabilität liegen soll (vgl. US-PS 2972973).

Bei einer anderen bekannten Auftriebseinheit sind als Auftriebskörper unten offene Doppelrohrsäulen \i;rwirklicht, welche an einen Druckluftspeicher mit Kompressor angeschlossen sind. Bei dieser bekannten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, in die Doppelrohrsäulen Druckluft einzudrücken oder zum Zwecke des Flutens abzulassen (vgl. US-PS 2889795). Endlich kennt man eine Auftriebseinheit mit geschlossenen Pontons, welche mit Flaschenzügen zum Heben und Senken von Ankergewichten ausgerüstet sind (vgl. US-PS 2939291).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auftriebseinheit der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß sie sich durch besonders einfachen, funktionssicheren und kompakten Aufbau auszeichnet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Antriebseinheit durch die Kombination folgender teilweise bekannter Merkmale, nämlich daß

a) der Auftriebskörper als unten offener Ponton mit obenliegendem Flutventil zum Ablassen von Luft und einem Lüftventil mit angeschlossener Druckluftversorgungsanlage zum Eindrücken von Luft ausgeführt ist.

b) der Zugvorrichtung für das in den Ponton einholbare A.nkergewicht ein Kr-iftmeßgerät zugeordnet ist, welches auf einen Steuerkommandogeber für die Betätigung des Flutventils oder Lüftventils arbeitet,

c) die Zuvorrichtung auf einer Wippe angeordnet ist. die an ihrem einen Ende schwenkbar gelagert und an ihrem anderen Ende auf dem Kraftmeßgerat abgestutzt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Auftriebseinheit entspricht der Mehrauftrieb stets nur dem aus Sicherheitsgründen vorgegebenen Mehrauftrieb, unabhängig davon, welche Belastungsveränderungen der Auftriebskörper erfahrt. Der Mehrauftrieb wird stets so reguliert, daß er konstant bleibt bzw. sich zwischen vorgegebenen Grenzen bewegt. Zur Regulierung des Mehrauftriebes wird die von der Belastung des Auftriebskörpers abhangige Zugkraft an der Zugvorrichtung, über welche das Ankergewicht an den Auftriebskörper angeschlossen ist. herangezogen. Denn der Steuerkommandogeher öffnet das Flutventil am Auftriebskörper, wenn die Zugkraft an der Zugvorrichtung und damit der Mehrauftrieb des Auftriebskörpers einen bestimmten Maximalwert überschreitet, und schließt es wieder, wenn dieser Maximalwert unterschritten wird, Außerdem öffnet der Steüerkommandogeber das Lüftventil, wenn die Zugkraft an der Zugvorrichtung und damit der Mehräuftrieb des Antriebskörpers einen bestimmten Minimalwert unterschreitet und schließt es wieder, wenn dieser Mi-

nimalwert überschritten wird. Dadurch wird erreicht, daß der eigentliche Auftrieb des Auftriebskörpers entsprechend bestimmter Zugkraftwerte verändert wird. Bei einem Anwachsen der Zugkraft über einen bestimmten Wert hinaus wird der Auftrieb entsprechend verringert, bei einem Abnehmen der Zugkraft unter einem bestimmten Wert wird der Auftrieb entsprechend vergrößert. Dadurch wird der Mehrauftrieb des abgesenkten Auftriebskörpers stets konstant gehalten. - Da bsi der erfindungsgemäßen Auftriebseinheit die Funktion des Ankergewichtes auf den Ausgleich des Mehrauftriebes beschränkt wird, kann das senkrecht unter dem Ponton aufgehängte Ankergewicht verhältnismäßig klein gehalten und bis in den Ponton hochgezogen werden. Dadurch ermöglicht die erfindungsgemäße Auftriebseinheit den Bau einer besonders mobilen Seestation bzw/. Bohrinsel und gewährleistet eine günstige Schwerpunktanordnung. Außerdem wird ein Unterbau ermöglicht, der in seinen Umfangsabmessungen unabhängig vom Oberbau ist, so daß sich ein verhältnismäßig ausladender Unterbau mit kleinem Kippmoment verwirklichen !äßt. Dadurch wird die gesamte Auftriebseinheit -.rheblich stabilisiert. Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Konstruktion dadurch aus, daß die Wippenkonstruktion die reine Ankerkraft auf das Kraftmeßgerät überträgt und dadurch eine verhältnismäßig sensible Steuerung des Mehrauftriebes gewährleistet ist.

Vorzugsweise weist die DruckIuftVersorgungsanlage einen Kompressor und einen Vorratsbehälter für Druckluft auf, während die Zugvorrichtung zweckmäßigerweise aus einem Flaschenzug und einer Seilwinde besteht. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, mehrere, inbesondere drei Auftriebseinheiten zu einer Seestation bzw. Bohrinsel miteinander unter Bildung eines starren Rahmensystems zu verbinden.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß eine Auftriebseinheit für Seestationen, insbesondere Bohrinseln, verwirklicht wird, die sich durch besonders einfachen, kompakten .nd funktionssicheren Aufbau auszeichnet. Einfach ist der Aufbau, weil auf komplizierte Trägerkonstruktionen zwischen Plattform und Auftriebskörper verzichtet werden kann. Funktionssicher ist der Aufbau, weil jeder Ponton mit einer Zugvorrichtung, einem Kraftmeßgerät und einem Steuerkommandogeber für das Flut- und Lihiventil und einer Druckluftversorgungsanlage ausgerüstet ist. Kompakt ist der Aufbau, weil die gesamte Anlage zur Regulierung des Mehrauftriebes in Abhängigkeit von den Belastungsänderungen in dem Ponton untergebracht ist. Dadurch läßt sich im Ergebnis auch eine verhältnismäßig niedi ige Bauweise bei der gesamten Auftriebseinheit verwirklichen, die dadurch besonders leicht und schnell transportiert werden kann, sich insbesondere durch Manövrierfähigkeit wegen ihres geringen Tiefganges und günstigen Schwerpunktanordnungen auszeichnet. Das führt im Ergebnis zur Stabilisierung der erfindungsgemäßen Auftriebseinheit, gleichgültig, ob diese transportiert wird oder Anker gelegt hat.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfülirungsbeispiel darstellenden Zeichnung naher erläutert

Die Figur zeigt eine Aüftriebseirtheit für Seestationen, insbesondere Bohrinseln, bei der ein Auftriebskörper ganz oder teilweise unter den Wasserspiegel äbsenkbar ürtd der Mehfiuftrieb zur Aufnahme von

ίο

Lasten derart steuerbar ist, daß dieser Mu-hrauftrieb sich nach Belastungsänderui'gen auf einen vorgegebenen Wert einspielt. Der Auftriebskörper ist als Ponton 1 ausgebildet. Auf diesem Ponton 1 steht eine Säule 2 einer Dreisäulen-Bohrinsel. Die Säule 2 ist gegen den Ponton 1 durch eine passierbare Druckschleuse 3 luftdicht abgeschlossen. Der Ponton 1 ist oben mit einem fernsteuerbaren, z. B. elektrisch zu betätigenden Flutventil 4 versehen. Eine Druckluft-Versorgungsanlage 5, 6 mit einem Kompressor 5 und einem Vorratsbehälter 6 befindet sich außerhalb des Pontons 1 und kann auf der Plattform der Bohrinsel untergebracht werden. Der Ponton 1 ist über eine Luftleitung 7 mit der Druckluftversorgungsanlage 5, 6 verbunden.

In dieser Luftleitung 7 befinden sich ein Lüftventil 8 und ein Rückschlagventil 9. Ein Ankergewicht 10 ist über einen Flaschenzug 11 einer Zugvorrichtung 11,14 im Bereich 12 einer Wippe 13 aufgehängt. Die Wippe 13. auf welcher auch eine Seilwinde 14 der Zugvorrichtung 11, 14 befestigt ist, "Λ an ihrem einen Ende 15 schwenkbar gelagert, während sie an ihrem anderen Ende 16 gelenkig auf einem K.raftmeßgerät 17 z. B. einer hydraulischen Druckmeßdose aufliegt. Mit dem nachfolgend als Druckmeßdose 17 bezeichneten Kraftmeßgerät 17 ist ein Steuerkommandogeber 18 gekoppelt, der bei bestimmten Druckwerten in der Druckmeßdose 17 elektrische Kommandos zum öffnen der elektrisch zu betätigenden Ventile 4 und 8 sowie zum Ein- und Ausschalten der elektrisch betriebenen Seilwinde 14 erteilt. In einfacher Form kann man sich den Steuerkommandogeber 18 wie folgt vorstellen: An die hydraulische Druckmeßdose 17 wird ein herkömmlicher Druckmesser angeschlossen, der anstelle des Zeigers eine Walze trägt, die über Schleifkontakte bei den in Frage kommenden Druckwerten Steuerstromkreise öffnet oder schließt.

Die Aufgabe, hydraulische Druckwerte in elektrische Kommandos umzuwandeln, ist in der Technik mehrfach gelöst worden, so daß hier nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht. - Die mit dem Stererkommandogeber 18 verwendete Druckmeßdose 17 kann am Totende des Flaschenzugseiles oder wie gezeigt unter das eine Ende 16 der Wippe 13, die das Totende, den oberen Rollenblock und die Seilwinde 14 trägt, angebracht werden. Bei letzterer Anordnung kann sich die Rollenreibung des Flaschenzuges 11 nicht fehlerbildend auf die Kraftmessung und damit auf die Steuerkommandoerteilung auswirken kann. Es sei noch erwähnt, daß die Übertragung des Steuerkommandos sowohl auf elektrischem Wege auf elektrisch betätigte Ventile als auch auf hydraulischem Wege auf hydraulisch betätigte Ventile erfolgen kann. Mittels der beschriebenen und dargestellten Anordnung kann der über seine Belastung hinausgehende Mehrauftrieb eines Pontons 1 auf jeden vorbestimmten Wert eingeregelt werden.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems sei anhand des folgenden Zahlenbeispiels näher erläutert.

Der bei voller Belastung der Bohrinsel noch freie Mehrauftrieb sei aus Sicherheitsgründen mit 300 t angenommen. Dieser Mehrauftrieb allein garantiert die Standsicherheit der Bohrinsel, da alle anderen Auftriebsanteile durch mögliche Belastungen ausgeglichen werden könneil. Infolgedessen genügt es, wenn nur dieser Mehrauftrieb in allen Betriebszustandcn gewährleistet ist. Zum Ausgleich dieses Anteils

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braucht das Ankergewicht 10 also nur 300 t zu betra^ gen. Um das Ankergewicht aber mit Sicherheit am Boden zu halten, wird noch ein Übergewicht von 200 t angenommen, so daß das Arikergewicht 10 insgesamt 500 t beträgt. Dieses gilt, weil es geling^ den Mehrauftrieb unabhängig von der Belastung des Pontons 1 auf 300 t einzuregeln* Und zwar wie folgt;

Beim Abwärtsfahren des Ankergewichtes 10 wird die Fernsteuerung der Ventile 4, 8 ausgeschaltet. Wei;n das Ankergewicht 10 auf Grund setzt, fällt die Zugkraft im Flaschenzug 11 ab. Beträgt sie z, B. nur noch200 t,schaltetderSteuerkommandogcber 17 die Seilwinde 14 ab. Zum Abwärtsfahren des Pontons 1 wird die Laufrichtung der Seilwinde 14 Unigeschaltet und die Ventilfernsteuerung eingeschaltet. Sodann wird die Seilwinde angestellt. Sie beginnt den Ponton 1 herabzuziehen bzw. versucht das Ankergewicht

10 anzuheben. Erreicht die Zugkraft im Flaschenzug

11 z. B. 310 t, so öffnet der Steuerkommaridögeber 18 das Flutventil 4 und aus dem Ponton i entweicht Lufty bis der Zugkraftwert durch eindringendes Wasser und der dadurch bedingten Gewichtszunahme unter 310 t liegt. Unter diesem Wert schließt sich das Flutventil 4 wieder. Auf diese Weise wird der Ponton 1 mit einer maximalen Kraft von 310 tunter Wasser gezogen, unabhängig davon^ wie hoch sein Mehrauftrieb in der Schwimmlage über 310 t lag. In der Arbeitsstellung bleibt das Ventilsteuersyslem eingeschaltet. Werden nun Z; B, 100 t Last auf den Pon-■5 ton 1 aufgebracht, so sinkt die Zugkraft im Flaschenzug 11 auf 210 ti Beim Absinken der Zugkraft Unter Zi B. 310 t jedoch wird das Lüftventil 8 geöffnet* so daß Luft in den Ponton laus dem Druckvorratsbehällef 6 einströmt, um den Verlust an freiem Mehfauf-

Hi trieb wieder auszugleichen; Das Luftventil 8 schließt selbsttätig wieder, wenn der Mehräüf trieb wieder über 300 t beträgt. Je nach Größe des Pontons 1 könnten nun mehrere tausend Tonnen Last aufgebracht werden, der Mehrauftrieb wird sich immer auf einen Wert

r> zwischen 300 und 310 t einspielen. Lasten, die kleirief als 300 t je Säule sind, können schlagartig aufgebracht werden^ ohne daß der Ponton 1 sinkt. Wie schnell Lasten über 300 t aufgebracht werden dürfen, hängt allein von der Bemessung der Druckiuftversorgungsanlage 5, 6 ab. Ein Mehrauftrieb von 300 f erlaubt auf jeden Fall ein plötzliches Belasten des Bohrhakens bis zu einer Maximallast von 500 t, da sich diese Last auf mindestens zwei Pontons 1 verteilt. Anstatt der Ankefgewichte können auch feste Zuganker einge-

setzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Auftriebseinheit für Seestationen, insbesondere Bohrinseln, bei der ein Auftriebskörper mittels eines Ankergewichtes über eine Zugvorrichtung ganz oder teilweise unter den Wasserspiegel absenkbar ist und ein der Zugkraft entsprechender Mehrauftrieb zur Aufnahme von Lasten in Abhängigkeit von der Veränderung der Zugkraft so steuerbar ist, daß dieser Mehrauftrieb sich nach Belastungsänderungen auf einen vorgegebenen Wert einspielt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender teilweise bekannter Merkmale, nämlich daß

a) der Auftriebskörper als unten offener Ponton (1) mit oben liegendem Flutventil (4) zum Ablassen von Luft und einem Lüftventil (8) mit angeschlossener Druckluftversorgungsanlage (5, 6) zum Eindrücken von Luft ausgeführt ist,

b) der Zugvorrichtung (Ii, 14) für das in den Ponton (1) einholbare Ankergewicht (10) ein Kraftmeßgerät (17) zugeordnet ist, welches auf einen Steuerkommandogeber (18) für die Betätigung des Flutventils (4) oder Lüftventils (8) arbeitet,

c) die Zugvorrichtung (11,14) auf einer Wippe (13) angeordnet ist, die an ihrem einen Ende (15) schwenkbar gelagert und an ihrem anderen Ende (16) auf dem Kraftmeßgerät (17) abgestü¹. :t ist.

2. Auftriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftversorgungsanlge (5, 6) einen Kompressor (S) und einen Vorratsbehälter (6) aufweist.

3. Auftriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugvorrichtung (11, 14) aus einem Flaschenzug (11) und einer Seilwinde (14) besteht.