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Einrichtungen und Verfahren für eine auf
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dem Meeresboden absetzbare Hubinsel Die Erfindung bezieht sich auf
Einrichtungen und ein Verfahren für eine Hubinsel mit ausfahrbaren Stützen zum Abstützen
am Meeresboden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Hubinseln auch in sehr
großen Wassertiefen zu gründen und zu betreiben.
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Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Stützen
mit ihren Verlängerungsabschnitten durch längenanpaßbare Tragmittel zu einem Fachwerk-Tragwerk
ergänzbar sind. Dadurch wird eine völlig andersartige und günstigere Tragcharakteristik
insbesondere für die äußeren horizontalen Kräfte erreicht und die Hubinsel erfindungsgemäß
befähigt, auch in sehr großen Wassertiefen eingesetzt zu werden. Dies ist deshalb
von Bedeutung, weil die Hubinsel vergleichsweise zu den anderen Anlagen für die
Exploration in Schel fgebi eten, wie Halbtaucher und Bohrschiffe, das wirtschaftlichste
Bohrverfahren ermöglicht.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Tragmittel
biegbar, kontinuierlich und unter Last längenanpaßbar und in Rohren, Rollgängen
oder auf Trommeln auf dem Deck der Hubinsel speicherbar. Dadurch stehen auch größere
Längen an Tragmitteln an Deck der Hubinsel in günstiger Form gespeichert für größte
Wassertiefen zur Verfügung.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die Tragmittel
aus diskreten, zusammensetzbaren und biegesteifen Stäben und werden mit fortschreitender
Längenänderung der Stützen an diesen befestigt bzw. von den Stützen gelöst und am
Deck der Hubinsel gespeichert. Diese Art der Tragmittel hat den Vorteil, daß sie
im Wasser als Hohlkonstruktion weitgehend gewichtsausgeglichen gehalten werden kann.
Für größere Wassertiefen sind auch sie lediglich für Zugbelastungen auslegbar.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind bei unterschiedlich
tief in den Meeresboden eindringenden Füßen der Stützen undZoder späteren Setzungen
der Hub insel die Tragmittel ohne zusätzlichen Eigenspannungszustand der Hubinsel
diesen Änderungen längenanpaßbar. Dadurch werden beim eventuell -erforderlichen
Nachrichten des Decks der Hubinsel die Tragmittel den geänderten Längen angepaßt
und das gesamte Tragwerk der Hubinsel erleidet dadurch keine zusätzlichen Belastungen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Tragmitte(
nur für die Aufnahme von Zugkräften ausgelegt und gibt für jede Richtung der äußeren
Belastung der Hubinsel mindestens ein Zug-Tragmittel der Hubinsel den Tragcharakter
eines vollständigen räumlichen Fachwerkes.
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Die äußere Belastung der Hubinsel ist als jeder Richtung möglich.
Die Tragmittel, die lediglich für die Aufnahme von Zugkräften geeignet sind, sind
er Zahl und der Anordnung nach so gewählt, daß Tragmittel, die auf ~ruck beansprucht
und entspreche,d ausfallen würden, durch andere Tragmittel in ihrer Wirkung ersetzt
werden.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Tragmittel
vorzugsweise aus Stahlseilen oder Federstahlband-Paketen gebildet.
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3eide sind wegen ihrer hohen zulässigen Beanspruchung und Verformbarkeit
besonders für den vorgesehenen Zweck geeignet.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Tragmittel vorzugsweise
als sich kreuzende Diagonalen zwischen den Stützen der Hubinsel angeordnet. Diese
übliche Anordnung von Diagonalen gewährleistet, daß das von ihnen im Zusammenwirken
mit den Stützen gebildete Feld für wec"selnde Lastrichtungen statisch immer tragfähig
ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden beim Herunterfahren
der Stützen und in der späteren Betriebslage der Hubinsel am Meeresboden die mitfahrenden
Tragmittel vorzugsweise in ihrem mittleren Längenbereich durch lotrecht nach oben
gerichtete und an den Tragmitteln angreifende Kräfte gewichtsentlastet. Die biegbaren
Tragmittel werden überwiegend aus ihrem Eigengewicht belastet. Für die horizontale
Steifigkeit der Hubinsel ist es entscheidend, daß die Tragmittel einen möglichst
geringen Durchhang aufweisen.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Gewichtsentlastung
der Tragmittel vorzugsweise durch an den Tragmitteln befestigte, an eine Konstantzugwinde
am Deck der Hubinsel angeschlossene Seile, Diese Form der Gewichtsentlastung ist
den besonderen und anspruchsvollen Verhältnissen auf hoher See besonders angemessen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist bei mehr als
einem Tragmittel pro Tragmittel-Strang jedes Tragmittel für sich und unabhängig
von den anderen beweg- und fixierbar. Dies ist eine Maßnahme, die insbesondere aus
sicherheitl ichen Gesichtspunkten wesentlich ist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Tragmittel, vorzugsweise
Seile,am unteren Bereich der Stützen fest angeschlossen, über eine feststellbare
Rolle oder eine Rinne an Deck der I Hubinsel umgelenkt, üba angetriebene Reibrollen
und/oder die Rolle antreibbar und durch ein regelbar auf die Seile einwirkendes
Druckstück durch einen Reibschluß in ihrer jeweiligen Lage unter Last gleitend oder
fixierbar gehalten. Diese Anordnung und Verfahrensweise der Tragmittel wird durch
ihre Biegbarkeit ermöglicht. Die Auslegung ist für das Gründen und den Betrieb einer
Hubinsel als besonders angemessen zu bezeichnen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung steht der Krümmungsradius
der Rolle oder der Rinne in einer festen Relation zu dem Durchmesser der Seile bzw.
zu der größten Einzel dicke eines Federstahlbandes im Paket der Federstahlbänder
und wird der Krümmungsradius extrem klein ausgeführt, da erfindungsgemäß die Tragmittel-
- Seile oder Federstahlpaket- nur bei geringerer Belastung auf der gekrümmten Unterstützung
bewegt werden. Durch die hohen zulässigen Spannungen der Tragmittel können die Umtenkungen
mit vergleichsweise kleinen Radien durchgeführt werden. Außerdem werden die Tragmittel
bei hoher Beanspruchung in ihren Umlenkungsbereichen nicht bewegt. Größere Wege
der Tragmittel auf den gekrümmten Führungen erfolgen immer nur dann, wenn die Tragmittel
gering belastet sind.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind in Abständen
im Boden der Umlenkungsrinne Rollen angeordnet, auf denen sich das Seil bei geringerer
Belastung und größeren Seilwegen abstützt.Diese Rollen weichen bei hoher Belastung
des Seiles elastisch oder regelbar hinter den Rinnenboden zurück. Dadurch lagert
sich das Seil ruhend oder definiert geringfügig gleitend in der Rinne. Der Rinnenboden
ist mit einem Material hohen Reibwertes ausgekleidet. Diese Auslegung der Umlenkungsrinne
gewährleistet auf der einen Seite eine schonende Behandlung der Tragmittel sowohl
bei ihrer Bewegung als auch wenn sie zur Aufnahme großer Kräfte auf dem Rinnenboden
unbeweglich fixiert sind.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird das Druckstück durch
hydraulische Kräfte regelbar auf das Seil gedrückt und dieser Spannungszustand ungeändert
auf mechanische Mittel (z.B. Keilsysteme) übertragen.
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Ein elastisches Zwischenglied gleicht geringere Veränderungen der
Lage der druckübertragenden Mittel hinreichend aus. Insbesondere hydraulisch aufgebrachte
Kräfte sind geeignet, sehr große Kräfte regelbar auszuüben. Zweckmäßigerweise wird
die hydraulische Kraft auf mechanische Mittel übertragen, wenn ohne weitere planmäßige
Änderung der Kraft der Zustand über lange Zeit mit Sicherheit aufrecht erhalten
bleiben soll.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Rolle bzw.
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die Rinne im Deck der Hubinsel und die Führung der Tragmittel so angeordnet,
daß der Umschlingungswinkel der Tragmittel auf der umlenkenden Unterstützung ein
Maximum wird. Das Druckstück am Ende des Umschlingungswinkels ist dem Lastteil des
Tragmittels abgewandt angeordnet.Durch
diese Anordnung in Verbindung
mit den hohen Reibwerten der Auskleidung von Rolle bzw. Rinne werden nur geringe
Kräfte benötigt, um die Tragm i ttel -unverrückbar festzuhalten.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umschließt das
Speicherrohr das Tragmittel eng und weist zur Schonung und zur Erreichung eines
geringen Verschiebewiderstandes des Tragmittels große Krümmungsradien auf. Außerdem
ist es mit Mitteln versehen, die einen geringen Verschiebewiderstand ermöglichen.
Dadurch ist es möglich, Tragmittel auch sehr großer Längen in das Speicherrohr zu
drücken.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist in dem Speicherrohr
ein dünneres Seil angeordnet, das durch eine Winde am Ende des Speicherrohres antreibbar
und mit dem Ende des Tragmittels (Seil oder Federstahlband-Paket) verbunden ist.
Dadurch wird das Tragmittel zur Speicherung in das Speicherrohr gezogen. Dieses
Verfahren der Speicherung ist für flexible Mittel wie Seile, besonders geeignet.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind in Schlitzen
des Speicherrohres und vorzugsweise in den Krürnmungen des Speicherrohres Rollen
angeordnet, auf denen sich das Tragmittel bei der Bewegung im Speicherrohr antreibbar
abstützt. Dies ist eine Auslegung der Speicherung, die einen besonders geringen
Verschiebewiderstand verursacht und durch die Zwischenantriebe für die Speicherung
größter Längen auch in Krümmungen geeignet ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Vorspannung
der Tragmittel zur Verminderung ihres Durchhanges und nachdem die Stützen der Hubinsel
sich auf dem Meeresboden abstützen dadurch erreicht und bleibt erhalten, daß bei
durch das Druckstück festgehaltenen Tragmitteln das Hubwerk der Stützen das Deck
oder ein weiteres Hubmittel pro Umlenkung des Tragmittelstranges die Umlenkung durch
Rolle oder Rinne um einen geringen kräftemäßig meßbaren Wert abschließend zusätzlich
anhebt und sichert. Um den Tragmitteln in einfacher Weise eine hohe Vorspannung
zu geben, sind Reibrollen und ähnl. auf die Seile wirkende Mittel wenig geeignet.
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Es ist erfahrungsgemäß zweckmäßiger, bei fixierten Tragmitteln eine
lineare Anhebung der Umlenkungen vorzunehmen, um eine hohe Vorspannung zu erreichen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Verlängerungsstücke
der Stützen in einem Magazin an Deck der Hubinsel lotrecht angeordnet und eingespannt
und durch Transportmittel w ie Hydraulikzylinder, Transportketten u.dergl. horizontal
und vertikal eingespannt bleibend bewegbar. Wegen der hohen Stuckgewichte und großen
Längen der Verlängerungsstücke ist es zweckmäßig, diese in einer Stellung zu magazinieren,
die ihrer späteren Betriebslage entspricht.Da die Verlängerungsstücke auf hoher
See und bei
bewegtem schwimmendem Deck gehandhabt werden müssen,
werden sie während der gesamten Handhabung ständig eingespannt bleibend gehalten
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Verbindungsstößeder Verl
ängerungsstücke der Stützen durch Spannmittel wie hochfeste Schrauben hoch vorgespannt,
so daß die zusammengesetzten Stützen an den Stößen keine Minderung ihrer Steifigkeit
erfahren.
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Durch eine entsprechende zweckmäßige Gestaltung des Stoßes der Verlängerungsstücke
ist eine ungem i nderte Biegesteifigkeit der zusammengesetzten Stützen gewährleistet.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Verbindungsstöße
durch Zug-Verbi ndungsmittel lediglich zur Übertragung der Differenz-Zugbeanspruchung
in den Stößen der Stützen ausgebildet.
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Die Stützen sind durch Druckkräfte und Biegemomente beansprucht.
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Dadurch werden die aus den Biegemomenten herrührenden Zugspannungen
in den Stützen durch die Druckspannungen der Druckkräfte reduziert, so daß die Verbindungsmittel
der Verlängerungsstücke lediglich für geringere Zugkräfte ausgelegt werden müssen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind bei im Rohrinneren
der Stützen betätigbaren Verbindungsstößen im Bereich der Stöße Mannlöcher mit Verstärkungen
angeordnet. Dadurch ist ein unmittelbarer Zugang am Stoß zum Rohrinneren hergestellt,
der gestattet, unter günstigen Arbeitsbedingungen die Verbindung zwischen den Verlängerungsstücken
herzustellen. Das Mannloch wird so verstärkt, daß es keine Beeinträchtigung der
Tragfähigkeit der Stütze darstellt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Fußende
der Stütze z. B. über Scherstifte mit einer großflächigen Bodenhaube verbunden und
wird die Verbindung der Stütze mit der Bodenhaube durch die steigende Belastung
der Stütze beim Gründen der Hubinsel abgeschert.
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Für Meeresböden minderer Tragfähigkeit wird die Last der Stützen der
Hubinsel großflächig eingeleitet werden müssen. Da Hubinseln zeitlich begrenzte
Standzeiten auf der Location haben und bei großflächigen Stützkörpern das Herausziehen
aus dem Meeresboden nicht immer zu gewährleisten ist, wird die Verbindung zwischen
großflächiger Bodenkonstruktion und Stütze gelöst.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Umlenkung
der Tragmittel an Deck der Hubinsel und die Befestigung der Tragmittel an den Füßen
der Stützen so angeordnet, daß der Winkel zwischen den im Meeresboden stehenden
Stützen und den Tragmitteln einen maximalen Wert erreicht. Insbesondere für Hubinseln,
die in sehr großen Wassertiefen auf dem Meeresboden abgesetzt werden, ist das Verhältnis
der Abstände der Fußpunkte voneinander zu der Höhe der Hubinsel insofern ungünstig,
als
die Tragmittel eine sehr steile Anstellung bekommen. Dieses Verhältnis ist durch
konstruktive Maßnahmen an der Umlenkung an Deck und an der Befestigung an den Stützenfüßen
der Tragmittel entsprechend Fig. 10, 15, 16, 17, zu verbessern.
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Erfindungsgemäß werden beim Absetzen der Stützen am bzw. Hochfahren
vom Meeresboden die der jeweiligen Drift des Meereswassers zugewandten Stützen der
Hubinsel als erste auf den Meeresboden gefahren bzw. als letzte vom Meeresboden
hochgefahren. Durch diese Verfahrensweise entsprechend Fig. 10 wird für diese Zwischenzustände
der Hubinsel durch die längenveränderbaren Tragmittel eine geringe Beanspruchung
der Stützen der Hubinsel und eine robuste Verfahrensweise ermöglicht.
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Auch wird dadurch gewährleistet, daß die Hubinsel abschließend ihre
Soll-Form erreicht und insofern durch den Absetzvorgang nicht vorbeansprucht ist.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispieie der Erfindung
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Hubinsel ohne
Decksaufbauten, Fig. 2 die Draufsicht auf das Deck einer Hubinsel mit 6 Stützen,
Fig. 3 den Grundriß einer Hubinsel mit 3 Stützen in Fachwerkkonstruktion, Fig. 4
die Fußausbildung einer Stütze, Fig. 5 eine andere Ausbildung des Stützenfußes,
Fig. 6,7 das Magazin der Stützen-Verlängerungsstücke in Auf- und Grundriß, Fig.
8 die Umlenkrinne des Tragmittels an Deck der Hubinsel, Fig. 9 ein Detail zu Fig.
8 Fig. 10,11 die Hubinsel mit dem Deck in Schwimmiage und 2 Stützen in Zwischenposition
in Auf- und Grundriß, Fig. 12 ein Mannloch im Bereich des Stoßes der Stützen, Fig.
13 eine Ausbildung des Stützen-Stoßes mit Schrauben, Fig. 14 eine andere Ausbildung
des Stützen-Stoßes mit einer Kei 1-Verbindung, Fig. 15,16 eine Ausbildung des Tragmittel-Anschlusses
am Stützen-Fuß in Grund- und Aufriß, Fig. 17 eine andere Ausbildung des Tragmittel-Anschlusses
am Stützen-Fuß.
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In Fig. 1 ist das Tragwerk der Hubinsel, bestehend aus Stützfuß III,
Stützen 2, gekreuzte Diagonalen 3, Deck 1 dargestellt. Das Tragwerk ist in der Lage,
Kräfte und Momente räumlich aufzunehmen.
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Fig. 2 zeigt im Grundriß eine Hubinsel mit 6 Stützen 2. Die gekreuzten
Diagonalen 3 sind in ihren jeweiligen Ebenen mit Abstand voneinander angeordnet.
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Der Grundriß entsprechend Fig. 3 ist für sehr große Wassertiefen
ausgelegt.
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Die Stützen 2 sind als räumliche Fachwerkkonstruktion ausgebildet.
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Fig. 4 zeigt eine Ausbildung des Stützenfußes für Meeresböden größerer,
Fig. 5 eine solche für Meeresböden minderer Tragfähigkeit. Die Winkeleinstellbarkeit
zwischen Stützen 2 und Bodenkonstruktion 14 ist durch das Druckgelenk 13
gewährleistet.
Die Scherstifte 15 halten die Bodenkonstruktion 14 und die Stütze 2 beim Herunterfahren
der Stütze 2 zusammen.
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Fig. 6 und 7 zeigen im Auf- und Grundriß die Magazinierung der Stützenverlängerungsabschnitte
20. Diese sind ständig auch bei ihrer Handhabung durch Zylinder und Klammern 22,
23, 24 eingespannt gehalten.
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Das Magazin 21 ist ein stabiles räumliches Fachwerk. Erforderlichenfalls
werden die Tragmittel 3 durch Seile 28, die von einer Konstantzugwinde 29 betätigt
werden, zwischenabgefangen.
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Fig. 8 zeigt die im Deck 1 angeordnete Umlenkrinne 30. Das Tragmittel
3 wird durch das Druckstück 32 auf der Umlenkrinne fixiert 33 sind angetriebene
Reibrollen für das Tragmittel 3. 36 sind angetriebene Rollen für die Speicherung
des Tragmittels 3 im Speicherrohr 35. Der Hubzylirder 60 bringt die hohe Vorspannung
in das Tragmittel 3.
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Fig. 9 zeigt das Tragmittel 3, das bei geringerer Belastung 4 auf
den Stützrollen 34 umgelenkt wird und sich verfahrbar abstutzt. Bei höheren Belastungen
4 weichen die Stützrollen 34 hinter dem Rinnenboden 31 elastisch -35- oder regel
bar zurück.
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Fig. 10, 11 zeigen die Zwischenphase der Hubinsel I beim Absetzen
auf dem Meeresboden 41 bzw. beim Hochfahren der Stützen 2 vom Meeresboden 41. Die
Abfangseile 28 sind an den Tragmitteln 3 befestigt. Die Stellung der 4 Stützen 2
ist zu der Drift 42 derart gewählt, daß sie günstig beansprucht sind und die Hubinsel
I durch die längenveränderbaren Tragmittel 3 in die planmaßi3e Form gerichtet werden.
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In Fig. 12 ist ein Mannloch 47 dargestellt, das im Bereich des Stützenstoßes
46 in der Stütze angeordnet ist. Das Mannloch 47 ist durch die Verstärkung 48 statisch
gedeckt. Für die Herstellung der Verbindung der Stützenverlängerungsabschnitte bewegt
sich die Mannschaft in der Stütze 2 auf der Bühne 49.
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In den Fig. 13 und 14 sind als Beispiel 2 Arten der Verbindung der
StützenverlängerungsaiDsci1nitte 20 skizziert. Fig. 13 zeigt eine durch hochfeste
Schrauben 55 vorgespannte Verbindung. Die Flansche So, 51 können in der Stütze 2
innen oder in unterbrochener Form außen angeordnet sein.
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Die Verbindungsmittel 55 werden durch entsprechende Vorrichtungen
planmäßig angezogen. Die Fig. 14 zeigt eine Stützenschnellverbindung, die durch
einen geschlossenen Ringkeil 53 und z.B. 8 Segmente 52 in Ausnehmungen der riansche
50, 51 hergestellt wird. Diese Verbindungsart bringt nur eine geringe Vorspannung
der Stützenverlängerungsabschnitte gegeneinander. 54 sind die Abschnitte z. B. einer
Zahnstange für den Eingriff des Hubwerkes des Decks 1.
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Fig. 15 und 16 zeigen eine Form des Anschlusses 11, 58 der Tragmittel
3 an den Fuß der Stütze 2. Der Anschluß ist exzentrisch zur Achse aer Stütze 2 ausgebildet,
um einen größeren Winkel zwischen der Achse der Stütze 2 und dem Tragmittel 3 zu
ermöglichen. 3' ist die Lage des Tragmittels 3, wenn die Stützen sich in ihrer oberen
Endlage befinden.
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Die Anschlußgelenke 11 sind zueinander höhenversetzt, damit die Tragmittel
3 sich bei dem Aus- und Einfahren der Stützen 2 nicht berühren.
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Fig. 17 zeigt eine andere Art des Anschlusses der Tragmittel 3 an
den Fu der Stütze 2. Hier besteht die Exzentria tät nur in einer Richtung.