DE2649371A1

DE2649371A1 - Verbesserungen an schwimmfahrzeugen

Info

Publication number: DE2649371A1
Application number: DE19762649371
Authority: DE
Inventors: Willem Paul Kaldenbach
Original assignee: Netherlands Offshore Co
Current assignee: Netherlands Offshore Co
Priority date: 1975-11-14
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-18
Also published as: AU1943976A; NL7514154A; DE2649371C3; NL161105B; NO763867L; US4100873A; NL161105C; DE2649371B2; IE43971B1; IE43971L; ES453311A1; NZ182513A; GR61762B; GB1519979A; JPS5279498A; AU501832B2

Description

l^nttiwilte

pl.-lng. Thomae Wilcken D.pl-Chem. Dr. Wolfgang Uufar .2 G. OKt. 1976

24 LObacii, Breite Straße 62-54 g.

Anmelder:

NETHERLANDS OFFSHORE COMPANY (Nederlandse Maatschappij voor

Werken Buitengaats) B.V., Martinus Nijhofflaan 2, Delft (Niederlande)

Verbesserungen an Schwimmfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf schwimmende Fahrzeuge oder Geschirre, wie z.B. Schiffe, Leichter, Schwimmbagger und Schwimmkräne, und auf die Regulierung der Schlinger- und/oder Stampfperiode sowie der
Stabilität des Fahrzeuges in Abhängigkeit von den herrschenden Seebedingungen und der Funktion, die von dem Fahrzeug auszuführen ist.

Vor allen Dingen befaßt sich die Erfindung mit einem Fahrzeug, insbesondere einem Schiff, welches mit einem Kran,zum Anheben großer
Gewichte ausgerüstet ist und welches auch für andere Zwecke benutzt werden kann, z.B. zum Legen von Unterwasserrohrleitungen für Gas oder öl.- Bei der Durchführung solcher Funktionen ist das Fahrzeug gewöhnlich durch eine Anzahl Kabel verankert. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, Mittel zur Regulierung der metazentrischen
Höhe in Quer- und Längsrichtung des Fahrzeuges vorzusehen, die die
Entfernungen zwischen den Metazentren und dem Schwerpunktsζentrum
des Fahrzeuges sind und die Werte sind, die die Aufrichtmomente des Fahrzeuges erzeugen und auch Faktoren sind, die auf die Roll- und/
oder Stampfperiode Bezug haben.

Die Last, die durch einen Kran angehoben werden kann, der auf einem

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Schiff montiert ist/ hängt von dem Profil des Schiffes ab. Zum Beispiel ist ein Schiff mit einer Verdrängung von etwa 43.ooo t und einer Schiffsbreite von etwa 26 m nur in der Lage/ eine Last von etwa 800 Untertonnen (short tons) bei einem 9o Fuß Radius anzuheben, wenn keine Neigung über 5° erzeugt wird. Durch Erhöhung der Schiffsbreite auf 36 m, kann eine Last von 2ooo Untertonnen bei einem Radius von 9o Fuß angehoben werden, wenn wieder die Neigung 5° nicht übersteigt. Die QuerStabilität des Fahrzeuges erhöht sich mit dem Kubus seiner Breite. Jedoch durch Erhöhung der Schiffsbreitenabmessung wird die metazentrische Höhe in Querrichtung erhöht und erzeugt eine entsprechende Reduzierung der Schlingerperiode des Schiffes. Wenn Resonanz auftreten sollte zwischen der geringen Frequenz eines relativ geringen Seeganges und der kleinen Schlingerperiode des Schiffes, tritt ein außergewöhnliches Schlingern ein, was es unmöglich macht, den Kran zum Anheben zu benutzen, was als Windstille betrachtet werden würde. Wenn das Profil des Schiffskörpers durch Herabsetzung der Breitenabmessung des Schiffes variiert wird, wird die metazentrische Höhe in Querrichtung reduziert und dadurch seine Schlingerperiode geändert um es aus der Resonanz mit der Wellenbewegung herauszubringen, und ebenso durch Reduzierung der tatsächlichen Längenabmessung des Schiffes wird die metazentrische Höhe in Längsrichtung reduziert, wodurch· sich die Stampfperiode ändert, um das Schiff aus der Resonanz mit der Wellenbewegung herauszubringen.

Die metazentrischen Höhen werden nach der Erfindung reduziert durch Versehen des schwimmenden Fahrzeuges mit Kammern oder Tanks,

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die verhältnismäßig große Öffnungen unterhalb der Wasserlinie besitzen und durch Vorsehen von Türen oder sonstigen Verschlüssen zum Schließen jeder dieser Öffnungen in einer im wesentlichen wasserdichten Weise, um das Profil mindestens des Teiles des Fahrzeuges unterhalb der Wasserlinie zu ändern.

Bei einer Ausführung, bei der die Tanks Seitentanks sind, die min-

destens über einen Teil der gegenüberliegenden Seiten des Schiffes verlaufen, wobei die Türen geschlossen sind, erstreckt sich somit die tatsächliche Schiffsbreitenabmessung des Schiffes über die ganze Breite einschl. der Seitentanks, während, wenn die Türen geöffnet sind, die tatsächliche Schiffsbreitenabmessung des Schiffes reduziert wird um die Breiten der beiden Seitentanks, und dementsprechend wird die Schlingerbewegung des Schiffes reduziert. Bei einer anderen oder der gleichen Ausführung, bei der die Tanks Bug- oder Hecktanks sind und die Türen geschlossen sind verläuft die tatsächliche Längenabmessung des Schiffes über die ganze Länge einschl. der Bug- und Hecktanks, während, wenn die Türen geöffnet sind, die tatsächliche Längenabmessung des Schiffes reduziert wird und die Stampfperiode des Schiffes wird damit entsprechend reduziert.

Alternativ oder zusätzlich können die seitlichen, bugseitigen und heckseitigen Tanks des Schiffes Tanks besitzen, die wenigstens über einen Teil seines Bodens verlaufen. Die Seitentanks können auf der Außenseite des Körpers eines Schiffes als Flügeltanks aufgebaut sein oder können in den Körper entlang jeder Seite desselben eingebaut sein und zwar mit einer Tiefe_f die sich sowohl oberhalb als

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unterhalb der Wasserlinie erstreckt, wobei die Öffnungen in der Bodenwandung der Flügelseitentanks oder der seitlich eingebauten Tanks vorgesehen sind. Seiten-, Bug- und Hecktanks können geöffnet werden oder sind zur Atmosphäre zu öffnen. Die Tanks können mit antreibbar betätigten Türen od.dgl. zum Schließen der Öffnungen ausgerüstet sein. Vorzugsweise ist der Tank entlang jeder Seite des und/ oder entlang des Bodens des Schiffes in Längsrichtung des Schiffes unterteilt in mehrere getrennte'wasserdichte Kammern oder besteht aus mehreren getrennten Tanks, die aneinander gereiht sind, wobei die Türen der getrennten Kammern oder Tanks wahlweise geöffnet oder geschlossen werden, so daß nur einige oder alle der verschiedenen Kammern oder Tanks zum außerseitigen Wasser geöffnet oder geschlossen werden können, um die vergrößerte Schiffsbreite zu erzeugen. Vorzugsweise ist der Tank in Nähe des Bugs und des Hecks und/oder entlang des Bodens des Schiffes in bezug auf die Breite des Schiffes unterteilt in mehrere getrennte wasserdichte Kammern oder besteht aus mehreren getrennten Tanks nebeneinander, wobei die Türen der getrennten Kammern oder Tanks wahlweise geöffnet oder geschlossen werden, so daß nur einige oder alle Kammern oder Tanks zum außenseitigen Wasser geöffnet oder geschlossen werden können, um die vergrößerte tatsächliche Länge zu erreichen.

Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um die Tanks oder Kammern trocken zu pumpen oder das Wasser in anderer· Weise auszutreiben, sobald die Türen geschlossen sind, um den Auftrieb des Schiffes zu verbessern,

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Die Öffnungen im Boden der Tanks sind verhältnismäßig groß und nehmen vorzugsweise in der Ebene der Tanks einen Bereich von 3o bis 5o % ein. Die Wasserströmung, die in den Tank eintritt und den Tank durch seine Öffnungen verläßt, sobald die Türen geöffnet werden, wird etwas durch die umgebenden Wandungsflächen des Tankbodens herabgesetzt, wodurch ein Dämpfeffekt auf das Schlingern und Stampfen des Schiffes erzeugt wird und seine Stabilität durch Reduzierung der Amplitude des Schlingerns oder Stampfens verbessert wird.

Das Schiff ist mit Steuermittel zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Türen der Kammern oder Tanks versehen und zum wahlweisen Trockenpumpen oder Entleeren des Wassers aus den verschiedenen Kammernoder Tanks, deren Türen geschlossen sind.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung anschließend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein Schiff nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf das Schiff,

Fig, 3 einen vergrößerten Querschnitt durch einen flügelseitigen Tank der Fig. l_f der den die Tür betätigenden Mechanismus zeigt,

Fig. 4 eine Ansicht gegen die Hinterseiten zweier benachbarter Türen zur Darstellung der Festellan^ Ordnung,

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Fig. 5 Querschnitte abgeänderter Schiffskonstruktionen, bis 9

Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein Wasserfahrzeug bzw. ein Schiff 1, welches Gegenstand von Versuchsprüfungen war. Es ist ein umgearbeiteter Öltanker mit ursprünglicher'Deckbreite B von etwa 26,5 m und einer Verdrängung von etwa 43.ooo t und abgeändert durch Zufügung von seitlichen Flügeltanks 2 entlang des größten Teils jeder Schiffsseite. Jeder Seitentank 2 ist etwa 4,75 m breit und durch Schotten 3 in drei getrennte wasserdichte Kammern oder Zellen 2a,2b,2c unterteilt. Die seitlichen Flügeltanks sind entlang der Oberteile der Seiten des Schiffskörpers befestigt und haben eine ausreichende Tiefe, damit sie sich oberhalb und unterhalb der Wasserlinie sogar bei einer Neigung von etwa 5° erstrecken. Die Bodenwandungsteile der Tanks sind mit einer Reihe verhältnismäßig großer Öffnungen versehen, die als rechteckige Formgebung dargestellt sind. Die Öffnungen können etwa 2 χ 3 m sein und sind durch bei 7 angelenkten Türen 6 verschließbar, die aus den geschlossenen und offenen Stellungen, in Fig. 3 in vollen und gestrichelten Linien dargestellt, mittels eines hydraulischen Zylinders 8 bewegbar sind. Die geschlossenen Türen 6 legen sich wasserdicht gegen Dichtungen 9 und werden in der geschlossenen Lage durch zwei Paar Bolzen 1oa, 1ob gesperrt gehalten, die bei 11a,lib verdrehbar sind und paarweise durch zwei Hydraulikzylinder 12 bewegt werden, um hinter Daumenknebel 13a,13b (siehe Fig,4) in Eingriff zu gelangen. Sobald eine Tür geöffnet ist, wird sie in der offenen Lage durch die oberen Bolzen loa festgestellt, die durch ihre zugehörigen Zylinder 12

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betätigt werden, um mit den Knebeln 14 in Eingriff zu gelangen, die mit der Konstruktion der Tanks fest verbunden sind (siehe Fig.3).

Die Deckteile 15 der Kammern der Tanks sind mit Öffnungen 16 zum Auslassen der Luft aus den Seitentanks während der Einströmung von Wasser bei geöffneten Türen versehen. Einige dieser Öffnungen sind mit Mannlochdeckeln (nicht gezeigt) ausgerüstet, um einen Zugang zu Leitern 17,18 abwärts zu den unteren Bereichen der Tanks zu erreichen. Andere dieser Öffnungen sind mit Verschlußglxedern versehen, um zu verhindern, daß Schmutz und lose Gegenstände in die Tanks fallen, so lange Luft abgelassen wird«

Nicht dargestellte Pumpen sind vorgesehen, um die seitlichen Tankkammern trocken zu pumpen, sobald die Türen der fraglichen Kammern geschlossen sind. Die Pumpen können für diesen Zweck speziell vorgesehen sein und können in den Seitentankkammern angeordnet werden oder alternativ kann die Pumpe binnenbords des Schiffskörpers montiert werden, und können auch benutzt werden, um Wasser in verschiedene Ballasttanks .des Schiffes zu pumpen oder aus diesen Tanks herauszupumpen. Um zuzulassen, daß Wasser in die seitlichen Tankkammern fließt, bevor das Öffnen der Türen 6 beginnt, sind Ventile 19 in der Wandung der Kammer vorgesehen und durch Steuerungen 2o oberhalb des Decks 15 betätigbar. Wenn nicht Wasser oberhalb der Türen vor deren Öffnung zugeführt wird, ist das rasche Einströmen von Wasser durch die Öffnungen 5 in der Lage, Schäden an den Dichtungspackungen 9 zu verursachen*

Die Betätigung der Türen und der Türfeststellmittel wird durch

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ein hydraulisches Steuersystem durchgeführt. Die hydraulischen Hauptzylinder und die Feststellzylinder jeder Kammer werden wahlweise betätigt durch zwei Dreiwegesteuerventile, wobei jedes Steuesventil in der einen Stellung die Zufuhr hydraulischer Druckflüssigkeit zum einen Ende der zugehörigen Zylinder zuläßt, während die anderen Enden entleert werden, in einer zweiten Stellung hydraulische Druckflüssigkeit zu den andern Enden der zugehörigen Zylinder zugeführt und an den gegenüberliegenden Enden ausgestoßen wird, und in einer dritten Stellung die hydraulische Druckflüssigkeitszufuhr zu beiden Enden des Zylinders unterbrochen wird. Die aufeinander folgenden Vorgänge zum Öffnen der Türen nach Öffnen der Ventile 19 ist vorzugsweise folgende.

1. Anwendung des Schließdruckes auf die Hauptzylinder 8,

2. Anwendung des Entriegelungsdruckes auf den Feststellzylinder 12,

3. Anwendung des Öffnungsdruckes auf die Hauptzylinder 8,

4. Anwendung des Verriegelungsdruckes auf die Feststellzylinder 12 zur Verriegelung der Türen in ihrer Offenlage,

5. Abkuppeln des Druckes von den Hauptzylindern 8,

6. Abkuppeln des Druckes von den Feststellzylindern 12.

Zum Schließen der Türen werden die vorerwähnten Vorgänge vorzugs~- weise ausgeführt in folgender Reihenfolge 3,2,1 turn die Türen in der geschlossenen Lage zu sperren), 5,6.

Wie erwähnt war die Schiffsbreite des öltankers vor der umwandlung 26,5 m und die Seitentanks haben je eine Breite von 4,75 m, so daß

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die Gesaintschiffsbre.ite bei geschlossenen Türen der Tanks 36 m war. Bei allen geschlossenen Türen und allen trockengepumpten Seitentanks war der Kran, dessen Baum durch ein Gewicht von I.600 kleinen Tonnen (short tons) ausbalanciert war, in der Lage eine Last von etwa 2.000 kleinen Tonnen bei einem Radius von 3oFuß anzuheben, ohne daß das Schiff sich um mehr als 5° neigt. Die Schlingerperiode ohne Last am Kranhaken betrug etwa 1o Sekunden. Wenn sich die Wellenbewegung der See in Resonanz mit der Schlingerperiode befindet, tritt ein außergewöhnliches Schlingern ein, und dies kann erheblich reduziert und tatsächlich im wesentlichen eleminiert werden durch das Öffnen der Tür einer oder mehrerer der Seitenkammern. Dies hat zur Folge, daß die Belastung, die der Kran beim Überschreiten einer Neigung von 5° anheben kann, reduziert ist, aber trotzdem ist es immer möglich, das Schiff, oder welches die Anhebbetätigungen ausführt sogar zu halten, wenn die Belastungen, die angehoben werden können, während dieser Perioden etwas reduziert werden müssen« Durch öffnen der Türen der Kammern 2a war somit die Last, die angehoben werden konnte, etwa 1.5oo kleine Tonnen bei einem Radius von 9o Fuß. Durch Öffnen der Türen von mehr Seitentanks wurde die Last, die angehoben werden könnte, weiter reduziert.

Die Erfindung macht es auch möglich, das Schiffzum Auslegen von Unterwasserrohren für Öl oder Gas zu benutzen. Dies sind im allgemeinen Stahlrohre von erheblichen Durchmesser und werden auf einem Aufbau entlang einer Schiffsseite zusammengeschweißt und in das Wasser abgesenkt, wie zum Beispiel in den britischen Patentschriften 1 348 487 und 1 33o o91 beschrieben ist. Die Rohre sind na-

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türlich elastisch bzw. federnd/ und bei einem Schiff mit einer Breite von 36 m und einer Schlingerperiode von etwa 9 bis 1o Sekunden wäre der Rohrabschnitt, der auf der Seite des Schiffes abgestützt wird nicht in der Lage, der Schlingerperiode zu folgen, so daß das Rohr und der Abstützungsaufbau zusammenstoßen und einen Bruch verursachen. Durch Öffnen der Türen 6 kann die Schlingerperiode vergrößert werden, so daß dadurch ermöglicht wird, daß das Rohr den Schiffsbewegungen folgt, wobei die Schlingeramplitude gleichzeitig durch die dämpfende Wirkung des Wassers reduziert wird, welches in die und aus den Seitentanks durch die Öffnungen 5 strömt, die einen Bereich von 3o bis 5o % des Bodenbereichs der Tanks einnehmen. Somit wird das Risiko von Schäden am Rohr und am Abstützungsaufbau im wesentlichen eleminiert und das Doppelzweckschiff ist in der Lage, das Auslegen des Rohres bei Seebedingungen zu bewirken, die dieses Auslegen sonst gefährlich machen.

Die Fig. 5 bis 9 zeigen Querschnitte abgeänderter Konstruktionen des Schiffes mit Seitentanks für die Regulierung der Schlingerperiode wie vorstehend beschrieben wurde. Fig. 5 zeigt eine Alternativform der Flügeltanks mit im wesentlichen horizontaler Bodenwandung. In den Fig. 6 und 7 sind die Seitentanks 2 innerhalb des Schiffkörpers angeordnet und verlaufen bis zum Schiffsboden. Die Fig. 8 und 9 zeigen wieder weitere Konstruktionen bestehend aus einem Schiff großer Breite mit doppelter Schiffskörperhaut, die die Seitentanks und die Bodentanks begrenzen» Durch öffnen der Türen 6 in der Außenhaut wird die Schiffsbreite reduziert. Alternativ oder zusätzlich kann der Raum oder die Kammer unterhalb der inneren Schiffshaut

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benutzt werden, um das Profil des Schiffskörpers zu ändern und somit die metazentrischen Höhen des Schiffes. Anstatt die Türen 6 so anzulenken, wie in den Fig. 1 bis 4, 6 und 8 gezeigt ist, können sie so angeordnet werden, wie die Fig. 5,7 und 9 es zeigen.

(Der Begriff short^tons ist eine amerikanische' Gewichtseinheit und bedeutet ein Gewicht von 9o7 kg.)

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Claims

P^feflknwWf· ο £? / η ο τ i Dr. Hugo Wifcken Z O H 3 4 / I Dipl.-lng. Thomae Wilcken Dipl.-Chem. Dr. Wolfgang Laufer Lübeck, Breile Straße 59-54 OO HLl 1Q7R Anmelder: NETHERIANDS OFFSHORE COMPANY (Nederlandse Maatschappij voor Werken Buitengaats) B.V., Martinus Nijhofflaan 2, Delft (Niederlande) Ansprüche

1. ^Schwimmendes Fahrzeug oder Schiff, ausgerüstet mit mindestens

^>~~'' einem Kran zum Anheben großer Gewichte, gekennzeichnet durch Tanks (2) mit verhältnismäßig großen öffnungen (5) unterhalb der Wasserlinie und durch Türen oder sonstige Verschlüsse (6) zum Schließen jedes der erwähnten Öffnungen in im.wesentlichen wasserdichter Weise, um das Profil mindestens des Teiles des Schiffes (1 j , zu ändern, welcher sich unterhalb der Wasserlinie befindet, um das optimale Verhalten des Schiffes unter den herrschenden Seebedingungen zu erreichen,

2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tanks (2) längs des Fahrzeuges (.1) in mehrere getrennte wasserdichte KammernC2a,2b,2c) unterteilt sind oder jeder Tank aus mehreren getrennten Tanks nebeneinander besteht, deren Öffnungen wahlweise geöffnet und geschlossen werden können.

3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß die Tanks (2) zur Breite des Fahrzeuges je unterteilt sind in mehrere getrennte wasserdichte Kammern oder jeder Tank aus mehreren

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getrennten Tanks nebeneinander besteht, deren Öffnungen wahlweise geöffnet und geschlossen werden können.

4. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tanks (2) Seitentanks sind, die sich entlang mindestens eines Teils der gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeuges (1) erstrecken, wobei die Tanks eine Tiefe besitzen, die sich sowohl oberhalb als auch unterhalb der Wasserlinie erstreckt, und daß die Öffnungen (5) im Boden der Tanks angeordnet sind und daß Mittel vorgesehen sind, um das Wasser zu entfernen, welches in ausgewählten Tanks nach Schließen ihrer Öffnungen zurückbleibt.

5. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tanks Bug~ und/oder Hecktanks sind, die sich mindestens entlang eines Teiles des Bugs und/oder Hecks des Fahrzeuges erstrecken, wobei die Tanks eine Tiefe besitzen, die sich oberhalb und unterhalb der Wasserlinie erstreckt und die Öffnungen im Boden der Tanks vorgesehen sind, wobei Mittel vorgesehen sind, um das Wasser zu entfernen, welches in ausgewählten Tanks nach Schließen ihrer Öffnungen zurückbleibt.

6. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 und/oder 5, .dadurch gekennzeichnet, daß die Tanks zur Atmosphäre offen sind oder geöffnet werden können.

7. Wasserfahrzeug nach einem":der Ansprüche Ί bis 6, dadurch gekennzeichnet_f daß die Öffnungen im Boden der Tanks in bezug auf die

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Tankebene einen Flächenbereich von 3o bis 5o % einnehmen.

8. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tanks innerhalb des Schiffskörperaufbaues angeordnet sind und sich bis zum Boden des Schiffes erstrecken.

9. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer Doppelhaut des Schiffskörper, die die Tanks begrenzt.

10, Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Anspruch 9 soweit er sich an die Ansprüche 1 bis 3 anhängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Tanks vollständig unterhalb der Wasserlinie liegen.

11. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch ge·^ kennzeichnet_f daß Mittel vorgesehen sind, um oberhalb der Türen oder sonstiger Verschlüsse Wasser in die Tanks zu leiten, wenn sie leer und ihre Öffnungen geschlossen sind, und zwar vor dem Öffnen der Türen, um zuzulassen, daß Wasser durch die Öffnungen und in die Tanks gelangt*

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