DE2514974A1

DE2514974A1 - Eisschneidvorrichtung fuer in eisbedeckten gewaessern arbeitende einrichtungen

Info

Publication number: DE2514974A1
Application number: DE19752514974
Authority: DE
Inventors: Joseph Franklin Schirtzinger
Original assignee: Sea Log Corp
Current assignee: Sea Log Corp
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1975-04-05
Publication date: 1976-02-26
Also published as: CA1021581A; NO141982C; DK148375A; NO751192L; JPS50141103A; SE8106168L; US3921560A; SE7503957L; GB1490877A; SU942582A3; NO141982B

Description

SEA-LOG CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Nevada, 3600 East Foothill Boulevard, Pasadena, California 91109 (V.St.A.)

Eisschneidvorrichtung für in eisbedeckten Gewässern arbeitende Einrichtungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Eisschneidvorrichtung zum Freischneiden einer Rinne für ein Schiff durch Oberflächeneis, mit einer an dem Schiff drehbar gelagerten und angetriebenen, sich sowohl über als auch unter das Oberflächeneis erstreckenden vertikalen Welle, und mit mehreren an der Welle angebrachten und von dieser radial abstehenden Schneidarmen, sowie auf eine Eisschneidvorrichtung für eine Bohrinsel mit einem unteren eingetauchten Rumpf, einem oberen Decksaufbau, mindestens einer sich vertikal zwischen dem unteren Rumpf und dem oberen Decksaufbau erstreckenden zylindrischen Stützsäule und mit einem die Stützsäule konzentrisch umgebenden, drehbar an der Säule gelagerten und mittels einer Antriebseinrichtung um die Säulenachse verdrehbaren hohlen zylindrischen Mantel.

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Eine derartige Eisschneidvorrichtung für eine auf einer Säule ruhende Bohrplattform ist in der am 8. April 19 in den U.S.A. eingereichten US-Patentanmeldung 459,029 des gleichen Anmelders beschrieben

worden. Wenn der Mantel um die vertikale Säule rotiert, bearbeiten die Enden der vorstehenden Schneidarme das umgebende Eis, schneiden oder hacken Eispartikel von der umgebenden Eisschicht ab und schneiden damit einen Weg durch das Eis frei, durch den sich die Tragsäule für den Decksaufbau der Bohrinsel hindurchbewegen kann.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Wirksamkeit dieser Schneidvorrichtung dadurch reduziert wird, daß die Schneidarme durch unregelmäßige Eis-Chips verstopft werden, so daß die Bewegung der Schneidarme verhindert oder gestört wird. Die Reibung zwischen den Eis-Chips und der Oberfläche der Schneidarme führt zu einer bedeutenden Zusatzbelastung bei der Bewegung der Arme, was selbstverständlich zu einer erhöhten Belastung der Antriebsquelle führt. Unter sehr niedrigen Temperaturbedingungen kann es zur Vereisung der Oberflächen der Schneidarme und des rotierenden Mantels kommen, was die rotierende Bewegung der Schneidvorrichtung weiter behindert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine unter Vermeidung der vorstehend aufgeführten Nachteile verbesserte Schneidvorrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst gemäß dem Kennzeichen der nachstehenden Ansprüche 1 und 2. Kurz zusammengefaßt sind bei der erfindungsgemäßen Eisschneidvorrichtüng die oberen Oberflächen mindestens einiger Schneidarme unter einem Winkel zur Rotationsachse dieser Arme geneigt, so daß das auf die rotierenden Arme treffende Wasser und Eis nach

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oben abgelenkt wird. Auf diese Weise erzeugen die rotierenden Schneidarme einen Pumpeffekt, durch den das Wasser und die erzeugten Eis-Chips nach oben in Richtung der tragenden Welle bzw. der Säule abgelenkt werden. Die Aufwärtsbewegung der Eispartikel durch die Pumpwirkung der Schneidarme hat zur Folge, daß die Eispartikel bei bzw. nach ihrer Entstehung aus der Bahn der Schneidarme herausbewegt werden. Sie gelangen entweder auf die Oberfläche des umgebenden Eises oder werden durch die Schneidarme schnell in den bereits geräumten Bereich offenen Wassers abtransportiert. Ferner kann die Leistungsfähigkeit dadurch verbessert werden, daß die Schneidoberflächen mit einem elastomeren Material beschichtet sind. Dadurch wird die Reibung zwischen den bewegten Oberflächen der Schneidvorrichtung und dem umgebenden Wasser bzw. den Eispartikeln reduziert. Ferner kann ein Heizmedium durch den ringförmigen Spalt zwischen der rotierenden Welle und der Schneidvorrichtung bzw. der vertikalen Tragsäule, auf welcher die Schneidvorrichtung gelagert ist, hindurchgeleitet werden, um das Einfrieren der Schneidoberflächen zu verhindern. Der von den Schneidarmen erzeugte Abwärtsdruck auf die Tragkonstruktion wirkt ferner den vom Eis auf die Tragkonstruktion übertragenen seitlichen Schubkräften entgegen, wenn das Eis auf die Schneidarme einwirkt.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer auf einer

einzigen Tragsäule ruhenden Bohrplattform, deren Tragsäule mit einer rotierenden Schneidvorrichtung umgeben ist;

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Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt im Verlauf einer Ebene 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilschnitt im Verlauf einer Linie 3-3 von Fig. 2; und

Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einzelner Schneidarme.

Die in Fig. 1 dargestellte Bohrinsel ruht auf einer Basis 10, die nach Schiffbauart im wesentlichen wasserdicht aus Schotten und Außenplatten zusammengebaut ist und sich im Ballastzustand auf dem Meeresboden in Bohrposition absetzen bzw. im Schwimmzustand halten läßt, um unterhalb der Meeresoberfläche im halbgetauchten Zustand transportiert zu werden. Eine auf der Oberseite der Basis 10 angebrachte vertikale Säule 16 reicht bis über die Wasseroberfläche und trägt einen Aufbau 12 mit einem oberen Bohrdeck 14. Der Bohrvorgang erfolgt von dem Bohrdeck 14 durch Säule 16 und Basis 10 hindurch bis in den Meeresboden mittels einer konventionellen Bohrausrüstung mit einem auf dem Bohrdeck 14 angebrachten Bohrturm 18. Eine in Fig. 2 dargestellte äußere stationäre zylindrische Hülle 20 der Säule 16 ist mit ihrem unteren Ende fest mit dem Boden der Basis 10 verbunden und enthält einen zylindrischen Schacht 22, welcher vom Bohrdeck aus Zugang zum Meeresgrund gewährt. Eine Öffnung in dem Schacht 22 wird als "moon pool'¹ bezeichnet. Vorzugsweise ist der Schacht 22 gegenüber der äußeren Hülle 20 exzentrisch versetzt, damit größere Räumlichkeiten für Mensch und Material zwischen Bohrdeck und Basis verfügbar sind.

Ein zylindrischer Mantel.24 umschließt die zylindrische Hülle 20 der Säule 16 konzentrisch, ist am Aufbau 12 drehbar gelagert und wird so von dort aus angetrieben, daß er kontinuierlich um das Äußere der zylindrischen

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Hülle 20 herum rotieren kann. An der Außenoberfläche des Mantels 24 sind mehrere einzelne Schneidarme 26 so befestigt, daß sie über den gesamten Umfang des Mantels 24 verteilt sind und sich vertikal im wesentlichen über die gesamte Länge der Säule 16 erstrecken.

Mehrere Einzelheiten einer solchen Eisschneidvorrichtung für eine auf einer einzigen Säule ruhende Bohrplattform sind der Patentanmeldung P 25

(Anwaltszeichen S 489)des gleichen Anmelders zu entnehmen.

Die in Fig. 4 detailliert dargestellten Schneidarme 26 sind durch Schmieden oder in anderer Weise aus hochfestem Material hergestellt und besitzen einen an der Außenoberfläche des Mantels 24 anliegenden Basisabschnitt 28, der sich jeweils diagonal zwischen zwei benachbarten Rippen 30, welche ihrerseits in axialen Abständen voneinander außen auf den Mantel 24 aufgesetzt sind, erstrecken. Die entgegengesetzten Enden des Basisabschnitts 28 laufen jeweils in eine Lasche 32 bzw. 34 aus, welche mit Schrauben oder in anderer Weise mit den benachbarten Rippen 30 des Mantels 24 verbunden sind.

Jeder sich von seinem Basisabschnitt 28 radial nach außen erstreckende Schneidarm 26 ist so in einem Bogen gekrümmt, daß sein äußeres Ende 36 annähernd tangential in die kreisförmige Bewegungsbahn der Schneidarmspitze einläuft. Dieses äußere Ende 36 ist mit einer scharfen Schneidkante 38 versehen. Die kreisförmige Schneidkante 38 ist am äußeren Umfang des äußeren Endes 36 zu einer flachen Fläche 39 ausgearbeitet. Wenn der Mantel 24 um seine vertikale Achse in der durch einen Pfeil in Fig. angedeuteten Richtung rotiert, bewegt sich die Schneidkante 38 mit hoher Umfangsgeschwindigkeit und bricht

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und löst große Eisbrocken aus der umgebenden Eisschicht heraus.

Wie sich aus Fig. 4 entnehmen läßt, verläuft die Vorderkante 40 des Schneidarmes 26 ein gutes Stück unterhalb der Ebene von dessen Hinterkante 42. Im Querschnitt, wie durch unterbrochene Linien angedeutet, ist der Schneidarm 26 zwischen Vorderkante 40 und Hinterkante 42 nach oben gekrümmt. Wenn sich somit dieser Schneidarm in Fig. 4 von rechts nach links durch das Wasser bewegt, erzeugt der Schneidarm eine Schaufelwirkung und schiebt das Wasser nach oben. Andererseits erzeugt dieser Effekt einen starken Abwärtsschub auf den Mantel 24, welcher seinerseits einen starken Abwärtsschub.durch seine Rollenlager-Aufhängung auf seine Tragsäule überträgt, so daß die gesamte Saulenkonstruktion noch fester an ihrem Platz stehen bleibt, wo sie auf dem Meeresgrund ruht. Gleichzeitig wird eine starke, nach oben gerichtete Wasserströmung erzeugt, so daß die von den Schneidarmen abgelösten Eisbrocken nach oben gedrückt werden, wo sie auf der Oberseite der Eisschicht landen. Der wesentliche Nutzeffekt besteht darin, daß die abgelösten Eisstücke weniger die Rotationsbewegung der Schneidarme stören, weil sie schneller aus dem Weg geräumt werden.

Es mag in manchen Fällen erwünscht sein', nur einen Abschnitt der Schneidarme so zu gestalten, daß diese aufwärts gerichtete Wasserströmung erzeugt wird. Beispielsweise können die in einer geringeren Tiefe angeordneten Schneidarme, welche weniger in den Eisschnexdvorgang eingreifen, falls es sich nicht um sehr dicke Eisströme handelt, so geformt sein, daß ihre Vorder- und Hinterkanten im wesentlichen in einer horizontalen Ebene liegen, so daß der Bewegungswiderstand des Schneidarmes durch das Wasser reduziert wird. Ferner können die Schneidarme

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in einer mittleren Tiefe mil; einem geringeren Anstieg versehen sein als die weiter oben liegenden Schneidarme, so daß einerseits ein geringerer Bewegungswiderstand, aber noch eine gewisse Aufwartsströmung erzeugt wird.

Um den Bewegungswiderstand der Schneidoberflächen durch Wasser und Eispartikel weiter zu reduzieren, kann es günstig sein, die exponierten Schneidarmoberflächen mit Ausnahme der Schneidkante mit einem elastomeren Material, viie beispielsweise Gummi, zu beschichten. Diese Beschichtung verhindert den Eisaufbau auf den Oberflächen der Schneidarme, insbesondere dann, wenn sie sich an oder oberhalb der Wasseroberfläche befinden und den manchmal sehr niedrigen arktischen Lufttemperaturen ausgesetzt sind.

Ferner ist es möglich, das Zusammenhaften und Wiedergefrieren von Eispartikeln entweder miteinander oder auf den Oberflächen der Schneidarme oder des tragenden Mantels dadurch weiter zu unterdrücken, daß man ein heißes Medium in dem ringförmigen Spalt zwischen der Innenseite des Mantels 24 und der Außenoberfläche der zylindrischen äußeren Hülle 20 zirkulieren läßt. Dies kann gemäß Fig. beispielsweise durch Einmünden einer Maschinen-Auspuffleitung in den ringförmigen Raum innerhalb des Mantels geschehen. Ein Rohr 60 leitet heiße Abgase durch eine Ringdichtung 62 in das Innere des Mantels 24. Die Gase werden vorzugsweise von dem ringförmigen Zwischenraum innerhalb des Mantels durch ein Rohr 64 abgeleitet, welches innerhalb der zylindrischen Hülle 20 nach oben verläuft. Das Rohr 64 läuft weiter durch die zylindrische Hülle 20 bis zu einem oberhalb des Wasserspiegels gelegenen Punkt, um die Rückwirkung auf das Abgassystem zu reduzieren. Alternativ dazu können die Maschinen-

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Abgase durch einen nicht dargestellten Wärmetauscher geleitet und zur Aufheizung von Wasser benutzt v/erden, welches durch den Wärmetauscher hindurch und dann in den Ringspalt innerhalb des Mantels 24 geleitet wird. Durch Konduktion werden dann die Schneidarme so weit aufgewärmt, daß ein Eisaufbau an seinen Schneidoberflächen wirksam verhindert wird.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine rotierend zerkleinernde Eisschneidvorrichtung mit einer vertikalen Welle, welche drehbar und so gelagert ist, daß sie sich von oberhalb bis unterhalb des Eises erstreckt. Mehrere radiale Schneidarme sind so an der Welle befestigt, daß sie sich innerhalb eines beträchtlichen Längenbereiches der Welle nach außen erstrecken. Die Schneidarme enden außen mit Schneidkanten, welche das umgebende Eis bearbeiten und zerkleinern. Mindestens einige der Schneidarme haben eine gegenüber der Bewegungsebene der Schneidarme geneigte obere Oberfläche, und der Neigungswinkel ist so gewählt, daß das Wasser und die abgelösten Eisstücke bei Berührung der Schneidarme nach oben in Richtung auf das obere Ende der Welle abgelenkt werden.

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Claims

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Ansprüche

l.J Eisschneidvorrichtung zum Freischneiden einer Rinne für ein Schiff durch Oberflächeneis, mit einer an dem Schiff drehbar gelagerten und angetriebenen, sich sowohl über als auch unter das Oberflächeneis erstreckenden vertikalen Welle, und mit mehreren an der Welle angebrachten und von dieser radial abstehenden Schneidarmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidarme (26) an ihren äußeren Enden mit Schneidkanten (38) abschließen, welche zum Angriff am umgebenden Eis ausgebildet sind und dieses zerkleinern, und daß mindestens einige der Schneidarme eine gegenüber der horizontalen Bewegungsebene des Schneidarmes in Bewegungsrichtung desselben durch das Wasser geneigte obere Oberflächen besitzen, deren Neigungsrichtung so verläuft, daß das mit dem rotierenden Schneidarm (26) im Kontakt stehende Wasser durch diese geneigte Oberfläche nach oben abgelenkt wird (Fig. 4).
2. Eisschneidvorrichtung für eine Bohrinsel mit einem unteren eingetauchten Rumpf, einem oberen Decksaufbau und mindestens einer sich vertikal zwischen dem unteren Rumpf und dem oberen Decksaufbau erstreckenden zylindrischen Stützsäule, und mit einem die Stützsäule konzentrisch umgebenden, drehbar an der Säule gelagerten und mittels einer Antriebseinrichtung um die Säulenachse verdrehbaren hohlen zylindrischen Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere nach außen von dem Mantel (24) abstehende Schneidarme (26) an dem Mantel befestigt sind,

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deren äußere Enden (36) mit zum Abschneiden von Eis-Chips von jeder sich an die Säule (16) heranbewegenden Eismasse eingerichteten Schneidkanten (38) versehen sind, und daß eine von dem Mantel durch das umgebende Wasser rotierend hindurchbewegte Vortriebseinrichtung (z.B. 26) das Wasser um den Mantel nach oben drückt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, "daß zu der Vortriebseinrichtung zwischen dem Mantel (24) und den äußeren Enden (36) befindliche Abschnitte der Schneidarme (26) gehören, welche Oberflächen besitzen, die sich unter einem Winkel zur Rotationsebene des betreffenden Armes in eine Richtung erstrecken, so daß das Wasser nach oben abgelenkt wird, währens sich die Arme im wesentlichen horizontal durch das Wasser bewegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die Schneidarme (26) aufheizende und dadurch ihre Vereisung verhindernde Heizeinrichtung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein innerhalb des Mantels (24) und der tragenden Säule bzw. Welle zirkulierendes Medium zum 3eheizen der Schneidarme bewegende Einrichtung (z.B. 60, 62, 64).
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidarme (26) mit einem die Oberflächenreibung gegenüber dem Eis und dem. Wasser reduzierenden elastomeren Material beschichtet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidarme (26) nahe dem unteren Ende der Welle obere Oberflächen besitzen, die unter einem kleineren

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Winkel geneigt verlaufen als bei Schneidarmen, welche dem oberen Wellenende benachbart sind.

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