DE2714337C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 39 29 087 bekannt.

Gegenwärtig werden schwimmende, mobile Ölbohrplattformen und Bohrschiffe durch Anker und Kabel festgemacht, wobei das Auswerfen und Einholen eines jeden Ankers mittels eines Aufhänge- oder Hilfsseils erfolgt, dessen eines Ende im hinteren Bereich des Ankers und dessen anderes Ende an einer Schwimmboje befestigt ist.

Das Auswerfen und Einholen des Ankers erfordert wiederholtes Verbinden und Lösen von schweren Drahtseilenden mit einem typischen Durchmesser von 56 mm, sowie das Hantieren mit einer sehr großen und schweren Boje. Die Größe der Boje und die Länge und das Gewicht des Hilfsseiles steigen mit der Wassertiefe, und damit steigen auch die Kosten. Die damit verbundenen Hantierprobleme beschränken die Wassertiefe, in der man noch arbeiten kann, sowie die für ein sicheres Arbeiten noch zulässige Wellenhöhe.

Wegen der Nachteile des beschriebenen Ankerverfahrens ist bereits ein anderes Verfahren vorgeschlagen worden, nach welchem Bohrschiffe oder Bohrplattformen in küstennahen Ge­ wässern ohne Verwendung eines von einer Boje gehaltenen Hilfs­ seiles, an dem der Anker herabgelassen wird, verankert werden sollen. Statt dessen wird eine Vorrichtung zum Führen der Ankerkette bzw. Ankertrosse während des Auswerfens und Bergens des Ankers verwendet, die im englischen Sprachge­ brauch allgemein als chaser bekannt ist und durch ein Drahtseil mit einem Hilfsschiff verbunden ist, welches den Anker an die vorgesehene Stelle manövriert. Dieses Verfahren ist in den US-Patentschriften 39 29 087, 39 27 636 und 39 31 782 beschrieben.

Die bekannte Führungsvorrichtung hat die Gestalt einer Schlaufe und besteht aus einer Krone und aus einem mit der Krone verbundenen Basisteil und dient dazu, den Anker beim Auswerfen und Einholen zu ergreifen und zu tragen. Zu diesem Zweck ist die Ankerkette bzw. Ankertrosse durch die schlaufen­ förmige Führungsvorrichtung hindurchgeführt, so daß diese entlang der Ankerkette bzw. Ankertrosse zum und vom Anker geführt werden kann. Am Basisteil der Führungsvorrichtung ist wenigstens der zentrale Abschnitt als im Querschnitt bogenförmig begrenzte Gleitfläche ausgebildet, während an der Krone der Führungsvorrichtung ein Seil befestigt ist, an welchem die Führungsvorrichtung aufgehängt ist.

Die aus den drei erwähnten US-Patenten bekannten Führungs­ vorrichtungen haben eine Schlaufe aus Stahl mit gleich­ bleibend kreisförmigem Querschnitt. Die vom Meeresboden aus­ gehenden Hemmkräfte, welche auf die Führungsvorrichtung und das daran angebrachte Seil einwirken, versuchen vereint die Führungsvorrichtung von der Ankerkette bzw. Ankertrosse fort nach oben zu kippen. Die resultierende Kraft RF ist die Vektorsumme aus der Hemmkraft d und der aufwärts gerichteten Schleppkraft P . Der Winkel zwischen einer parallel zur Achse der Ankerkette und durch den Berührungspunkt der Ankerkette mit der Führungsvorrichtung verlaufenden Geraden und einer senkrecht zur Gleitfläche durch den Berührungspunkt gehenden Geraden, also der Normalen im Berührungspunkt, wird nachstehend also R bezeichnet. Versuche haben ergeben, daß die Neigung einer Ankerkette gegen die Waagerechte am Schäkel eines tief eingegrabenen Ankers bis zu 20° betragen kann, während die Neigung eines an der Führungsvorrichtung be­ festigten Drahtseils, dessen Dicke mit der Dicke des Rund­ materials, aus dem die Kettenglieder bestehen, übereinstimmt, bis zu 10° betragen kann. Deshalb darf die Neigung der resultierenden Kraft RF gegen die Waagerechte einen gewissen Winkel (z. B. 20,15°) nicht überschreiten, wenn noch eine Gleitbewegung der Führungsvorrichtung auf der Ankerkette möglich sein soll; diese zuletzt genannte Neigung bestimmt den größten Neigungswinkel der resultierenden Kraft RF .

Der Aufbau der bekannten Führungseinrichtungen hat in der Praxis zu Schwierigkeiten geführt, welche gegenwärtig noch eine weitverbreitete Anwendung dieses Verfahrens bei Bohrungen in Küstengewässern verhindern. Das Hauptproblem liegt darin, daß die Führungsvorrichtung nicht in der Lage ist, den ein­ gegrabenen Teil der Ankerkette, die zu einem tief in den Meeresboden eingegrabenen Anker führt, oder den Ankerschäkel eines tief eingegrabenen Ankers zu überwinden. Der Anker muß dann aus dem Meeresboden herausgebrochen werden, indem an einer Schleife in der Ankerkette kräftig nach oben gezogen wird. Hierdurch werden jedoch die Führungsvorrichtung, das daran befestigte Drahtseil, die Ankerkette und der Anker sehr stark beansprucht und es besteht die Gefahr, daß eines dieser Teile oder alle diese Teile versagen. Hinzu kommt, daß der ausgebrochene Anker wahrscheinlich in einem Zustand ist, der es nicht zuläßt, daß er an Bord des Hilfsschiffes gehievt wird oder erneut ausgeworfen wird, denn es kann nicht erwartet werden, daß er seine Aufgabe noch zuverlässig erfüllt.

Aus der US-PS 38 09 001 ist bereits ein Gleitstück bekannt, das bis über den stocklosen Schaft eines Ankers gleiten kann, um diesen loszubrechen. Das Gleitstück eignet sich jedoch nicht zur Bewegung längs einer Ankerkette, sondern nur längs einer Ankertrosse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Führungsvor­ richtung zu schaffen, die ohne die Gefahr, an Gliedern der Ankerkette, insbesondere an solchen, die sich im Meeresboden eingegraben haben, hängen zu bleiben, an der Ankerkette ent­ lang bis zum Anker und wieder zurück geführt werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vor­ richtung mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die beanspruchte Ausbildung des Bogens, welcher die Gleitfläche an der Basis des Gleitstücks begrenzt, mit einem stärker gekrümmten vorderen Abschnitt und einem daran an­ schließenden schwächer gekrümmten Abschnitt, welcher so lang ist, daß er gleichzeitig an zwei aufeinanderfolgenden Kettengliedern von gleicher Orientierung anliegt, ist es dem Gleitstück möglich, gleichmäßig und ohne die Gefahr, an ihr hängen zu bleiben, an der Ankerkette entlang zu gleiten.

Die in Weiterbildung der Erfindung vorgesehenen Grabflächen sind so orientiert, daß bei einer Bewegung des Gleitstücks am Meeresboden durch das Hinwegbewegen des Erdreichs über die Grabflächen auf das Gleitstück eine quer zu dessen Gleit­ richtung gerichtete Kraft ausgeübt wird, welche beim Ziehen des Gleitstücks in der einen Richtung (beim Auswerfen des Ankers) nach unten und beim Bewegen des Gleitstückes in der anderen Richtung (beim Einholen des Ankers) nach oben ge­ richtet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zeichnerisch dar­ gestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Rückansicht eines Gleitstückes für Anker gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte Gleit­ stück,

Fig. 3 das Gleitstück im Schnitt, während es über eine im Meeresboden eingegrabene Ankerkette zum tief einge­ grabenen Anker hingezogen wird,

Fig. 4 das Gleitstück im Schnitt, während es sich vom Anker wieder entfernt, und

Fig. 5 als Detail einen Schnitt durch die Basis des Gleitstücks wie in Fig. 3.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen ein Gleitstück 1, im englischen Sprachgebrauch allgemein als "chaser" bezeichnet, bestehend aus einem ringförmig geschlossenen Teil 2 mit einer Basis 6 und einer Krone 3, die einen Aufhänger 4 mit einem Schäkelloch 5 besitzt, so daß das Gleitstück 1 zur Bildung einer Führungs­ vorrichtung für einen Anker mittels eines Schäkels an ein nicht dargestelltes Seil angehängt werden kann, mit dessen Hilfe das Gleitstück gehoben oder gesenkt werden kann. Das ringförmige Teil 2 ist so bemessen, daß die Ankerkette, Verbindungsglieder, Wirbel, Ankerschäkel und der Ankerschaft sämtlich hindurchpassen. Das Gleitstück 1 besteht aus ver­ schleißfestem Gußstahl und besitzt eine Härte, die deutlich über der Härte des Ketten- und des Ankerwerkstoffes liegt. Die Basis 6 und die Krone 3 sind mit gekrümmten Gleitflächen 7, 8 versehen, an denen die Ankerkette 9 (Fig. 3 und 4) entlang­ gleiten kann, deren Kettenglieder aus Rundmaterial vom Durch­ messer D bestehen. Der Querschnitt der Basis 6 mit der Gleit­ fläche 7 wird in der senkrechten Ebene, in der auch die Achse 13 der Ankerkette 9 liegt, begrenzt durch einen Kreisbogen mit dem Radius R = 12 D (Fig. 5), dessen Bogenlänge durch eine Sehne 10 mit der Länge χ = 4,66 D begrenzt wird. Daran schließt sich zur einen Seite ein Halbkreis mit dem Radius R ₁ = 1,33 D an. R ₁ kann auch anders gewählt werden, soll aber nicht kleiner als D sein. Der Querschnitt wird vervollständigt durch einen weiteren Halbkreis mit dem Radius R ₂ = 0,75 D , welcher sich am anderen Ende des Kreisbogens mit dem Radius R = 12 D an­ schließt, sowie durch eine gerade Linie 11, welche die Enden der beiden Halbkreise R ₁ und R ₂ miteinander verbindet.

Die Mitte des Schäkelloches 5 im Aufhänger 4 liegt auf einer Geraden 12, die durch den Schnittpunkt des Bogens mit dem Radius R = 12 D und des Halbkreises mit dem Radius R ₁ = 1,33 D verläuft und mit der Sehne 10 einen Winkel b = 134° bildet (Fig. 5), gemessen auf der den Krümmungsmittelpunkten abge­ wandten Seite der Sehne 10.

Der Querschnitt der Krone 3 mit ihren Gleitflächen 8 ist in der Ebene, die die Achse 13 der Ankerkette 9 enthält, be­ stimmt durch eine gerade Linie 14 (Fig. 14) der Länge 3,36 D, an deren Enden sich stetig eine Folge von Kreisbögen mit den Radien R = 0,75 D, R _B = 8,8 D, R _C = 1,33 D, R _D = 5 D und R _E = 1,33 D anschließt.

Die Ebene C, welche sich quer zur Bewegungsrichtung des Gleitstückes 1 erstreckt und die zuvor erwähnte Gerade 12 enthält, auf der die Mitte des Schäkellochs 5 liegt, wird hier und auch in den Ansprüchen als die Hauptebene des Gleitstückes 1 bezeichnet. Sie enthält den Krümmungsmittel­ punkt des Bogens mit dem Radius R _C im Querschnitt der Krone 3. Die gerade Linie 14 in diesem Querschnitt liegt in einem Winkel α _C = 60° (Fig. 4) zur Hauptebene.

Die Mitte des Schäkellochs 5 liegt in einem Abstand von 21,6 D vom Schnitt der Hauptebene C mit der Gleitfläche 7 der Basis 6 entfernt. Der kleinste Abstand X zwischen der Gleitfläche 8 an der Krone 3 und der Gleitfläche 7 an der Basis 6 be­ trägt 15,6 D (Fig. 4).

Die seitlichen Schenkel 16 und 17, durch welche die Krone 3 und die Basis 6 miteinander verbunden sind, besitzen parallel ausgerichtete Innenflächen 18 im Abstand 13,12 D voneinander und haben im Querschnitt die Gestalt T eines Dreiecks mit ab­ geschnittener Spitze. Die Länge des Dreiecks T von der schmalen Basis 19 zur abgeschnittenen Spitze beträgt etwa 5 D; die schmale Basis 19 bildet die Hinterkante der Schenkel 16 und 17 und ist 1,3 D lang, während die Schenkel an ihrer Vorder­ seite 20 0,5 D breit sind. Durch diese Querschnittsgestalt T erhält das Gleitstück 1 zwei einander gegenüberliegende Außenflächen 21, die unter einem Winkel von 18° nach vorne aufeinander zulaufen. Diese Außenflächen 21 erzeugen in Wechselwirkung mit dem Meeresboden Querkräfte, die das Gleit­ stück 1 stabilisieren, weil die Resultierende der Quer­ kräfte von den beiden Außenflächen 21 ein Moment um die Roll­ achse A erzeugt, welches auf die Wiederherstellung der Aus­ gangslage hinwirkt. Die Rollachse A ist die Gerade, welche durch die Mitte des Schäkelloches 5 und den Berührungspunkt 22 zwischen der Ankerkette 9 und der Gleitfläche des Gleitstückes 1 geht, wenn die Hauptebene C von ihrer recht­ winkligen Lage zu der senkrechten Ebene abweicht, in der die Achse 13 der Ankerkette 9 liegt.

Die Krone 3 und die Basis 6 sind ferner mit Grabflächen 23 und 24 versehen (Fig. 1), die so angeordnet sind, daß die Schnittlinien 14 und 15 (Fig. 4) der Grabflächen 23 und 24 mit Ebenen, die parallel zur Geraden 12 und rechtwinklig zur Hauptebene C liegen, mit der Hauptebene C Winkel a _C bzw. α _B von 60° einschließen.

Die Grabflächen 23 und 24 liegen zuoberst auf der Krone 3 und der Basis 6 des Teils 2, und zwar zu beiden Seiten neben dem Aufhänger 4 an der Krone 3 und zu beiden Seiten der gekrümmten Gleitfläche 7 an der Basis 6. Schließlich liegen die Grabflächen 23 und 24 zwischen den Endebenen EP, die das Teil 2 vorn und hinten begrenzen. Die gekrümmte Gleitfläche 7 geht fließend durch Übergangskurven in die be­ nachbarten Grabflächen 24 über, die ein flaches V bilden, dessen Schenkel einen Winkel β _V = 140° einschließen (Fig. 1), wenn man in Richtung der Geraden Linie 15 schaut. Durch die V-förmige Gestaltung wird die Ankerkette 9 dahingehend be­ einflußt, daß sie nur auf der Gleitfläche 7 im Scheitel des V läuft. Die Grabflächen 23 an der Krone 3 bilden ein umge­ kehrtes V, dessen Schenkel einen Winkel β _C = 96° (Fig. 1) einschließen, wenn man in Richtung der geraden Linie 14 (Fig. 4) blickt, während die Gleitfläche 8 darunter durch Übergangs­ kurven entlang eines Bogens mit dem Radius 18 D fließend in die Innenfläche 18 der Schenkel 16 und 17 übergeht.

Obwohl die beschriebenen Grabflächen 23 und 24 im wesent­ lichen eben sind, könnten sie auch gekrümmt ausgebildet werden, wobei aus der V-Konfiguration dann eher eine U-Kon­ figuration wird.

Ferner sind im beschriebenen Beispiel die Grabflächen 23 und 24 zwar integraler Bestandteil des ringförmigen Teils 2, sie könnten sich aber auch an einem gesonderten Teil be­ finden, welches flexibel mit dem ringförmigen Teil 2 ver­ bunden ist, so daß dieses dann noch die Gleitflächen 7 und 8 besitzt, während das separate Teil wenigstens eine der Grab­ flächen trüge und als Niederhalter für die Ankerkette diente. Auch Kombinationen dieser Ausführungsformen kommen in Be­ tracht; dabei kann das ringförmige Teil 2 durch ein U- oder V-förmiges Teil ersetzt werden.

Das in Fig. 1 dargestellte Gleitstück 1 verringert die Hemmkraft d , die Gegenkraft zwischen der Ankerkette 9 und dem Gleitstück 1 im gemeinsamen Berührungspunkt und die Neigung der Schleppkraft P im Berührungspunkt ganz erheblich. Die Verringerung der Hemmkraft d erlaubt es, die Neigung der Schleppkraft P der maximalen Neigung der resultierenden Kraft RD anzunähern; eine Gleitbewegung des Gleitstücks 1 kann deshalb bei einer so vollständig wie nur möglich ausge­ bildeten inversen Kettenlinie des an ihm angebrachten Schlepp­ seils erfolgen, um die Fähigkeit des Gleitstücks 1, tief in den Meeresboden einzudringen, auf ein Höchstmaß zu bringen. Die Verminderung der Gegenkraft verringert den Verschleiß an den Gleitflächen. Die Verminderung der Neigung der am Berührungspunkt zwischen dem Gleitstück 1 und der Ankerkette 9 auftretenden Schleppkraft führt trotz der vollen Ausbildung einer inversen Kettenlinie in dem am Gleitstück 1 angebrachten Schleppseil zu einer Verringerung der Gegenkraft sowie zu einer Förderung des Gleitvorgangs bei hohen Neigungswinkeln der Ankerkette 9.

Diese Verbesserungen werden bei dem Gleitstück 1 gemäß Fig. 1 durch Grabkräfte, welche entstehen, wenn sich das Erdreich am Meeresgrund über die Grabflächen 23 und 24 hinwegbewegt, sowie durch Minimierung des Widerstandes erzielt, der auftritt, wenn die Teile des Gleitstücks 1 durch den Meeres­ boden bewegt werden. Sowohl die oberen als auch die unteren Grabflächen 23 und 24 bewirken eine Verminderung des Be­ rührungsdruckes an der Unterseite der Ankerkette 9, während die obere Grabfläche 23 darüber hinaus so angeordnet ist, daß sie den vorderen Teil des Gleitstücks 1 (die Krone 3) auf oder näher zur Ankerkette 9 niederdrückt, obwohl durch das schräg nach oben gerichtete Schleppseil eine Kraft mit nach oben gerichteter Komponente auf die Krone 3 ausgeübt wird.

Das Gleitstück 1 besitzt ferner die Fähigkeit, auch steil verlaufende Ankerketten 9 zu überwinden und dabei auf den Schaft eines tief eingegrabenen Ankers zu gelangen, während, wie die vorhergehende Analyse der Kräfte und Momente gezeigt hat, herkömmliche Gleitstücke diese Fähigkeit kaum oder gar nicht besitzen. Hinzu kommt, daß die durch die Grabflächen 23, 24 bewirkte Verringerung des Berührungsdruckes zwischen der Ankerkette 9 und dem Gleitstück 1 den früher zu erwartenden hohen Verschleiß drastisch verringert.

Die Gestalt und die Maße des erfindungsgemäßen Gleitstücks 1 sind so gewählt, daß es sowohl beim Aufziehen auf den Anker­ schaft als auch beim Lösen vom Ankerschaft den Ankerschäkel überwinden kann.

Natürlich kann die Erfindung auch in anderen Ausführungsformen als der beschriebenen verwirklicht werden. So kann statt eines ringförmigen Teils 2 auch ein hakenförmiges Teil ver­ wendet werden, und zwar mit oder ohne einem daran befestigten gesonderten Niederhalter für die Ankerkette, wobei der Nieder­ halter - falls vorgesehen - eine Grabfläche aufweist. Die Gleitflächen würden im Mittelbereich des U-förmigen Teils des Hakens liegen und die Grabflächen könnten beiderseits dieses Mittelbereichs angeordnet sein und sich quer zur Achse der Ankerkette entlang den Armen des U-förmigen Teils er­ strecken.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Führen eines Ankers und seiner Anker­ kette mit einem schlaufenförmigen, auf die Ankerkette aufgefädelten und an ihr entlang bewegbaren Gleitstück, welches aus einer Basis und einer damit fest verbundenen Krone besteht, die einen Aufhänger hat, beim Auswerfen und Einholen des Ankers diesen erfaßt und trägt, und dessen Basis wenigstens in ihrem mittleren Abschnitt eine als Gleitfläche ausgebildete, einwärts weisende, bogenförmig begrenzte Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gleitfläche (7) begrenzende Bogen einen vorderen Abschnitt (7 A) und daran anschließend einen längeren Abschnitt (7 B) hat, mit welchem das Gleit­ stück (1) auf dem Weg zum Anker an der Ankerkette (9) ent­ langgleitet, dessen Krümmungsradius (R) ein Mehrfaches des Krümmungsradius (R 1) des vorderen Abschnitts (7 A) ist und dessen Länge χ größer ist als der Abstand zweier benachbarter, gleich orientierter Glieder der Ankerkette (9), und daß die längste Sehne (10) durch den längeren Abschnitt (7 B) des Bogens mit der Geraden (12), welche vom Aufhänger (4) zum Treffpunkt der beiden Abschnitte (7 A, 7 B) des Bogens verläuft, einen stumpfen Winkel (β) bildet und dadurch, daß an der Krone (3) und/oder an der Basis (6) des Gleitstücks (1) symmetrisch zu dessen Längsmittelebene (M) Grabflächen (23, 24) ausgebildet sind, die in einem Winkel zwischen 45° und 85° gegen die Hauptebene (C) des Gleitstücks (1) geneigt sind, wobei dieser Neigungswinkel in einer Ebene gemessen wird, die senkrecht zur Hauptebene (C) verläuft und den Aufhänger (4) schneidet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einwärts weisende Oberfläche der Basis (6) des Gleitstücks (1) in Sei­ tenansicht (Fig. 1) V-Form hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β, den die V-Schenkel einschließen, ungefähr 140° beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grabflächen (23, 24) die ebenen Endflächen der eigentlichen Schlaufe (Teil 2) nicht wesentlich überragen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück (1) oben und unten Grabflächen (23, 24) trägt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel zwischen 50° und 70° liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grab­ fläche (23) auf der nach außen weisenden Oberfläche des Gleitstücks (1), die untere Grabfläche (24) auf der nach innen weisenden Oberfläche des Gleitstücks (1) liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Grab­ flächen (23) nach unten auseinander laufen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Grab­ fläche (24) aus zwei im Abstand zueinander angeord­ neten Abschnitten besteht, die zu beiden Seiten der Gleitfläche (7) an der Innenseite der Basis (6) liegen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte der unteren Grabfläche (24) nach oben auseinander laufen.