DE2806290A1

DE2806290A1 - Stabilisierungsvorrichtung an oberflaechenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2806290A1
Application number: DE19782806290
Authority: DE
Inventors: Ove Carlsen
Original assignee: Blehr & Tenvig As
Current assignee: Blehr & Tenvig As
Priority date: 1977-02-23
Filing date: 1978-02-15
Publication date: 1978-08-24
Also published as: US4266496A; IT7809355A0; SE433832B; NL7801926A; AR216131A1; JPS53107098A; IT1161390B; GB1596552A; CA1087034A; DK76678A; FR2381660A1; FR2381660B1; SE7801684L; ES467073A1; BR7801040A

Description

A/S Blehr & Tenvig,

Tordenskioldsgate 8-10,
Oslo l/Norwegen.

.3·

Stabilisierungsvorrichtung an Oberflächenfahrzeug.

Die Erfindung betrifft eine Stabilisierungsvorrichtung an einem Oberflächenfahrzeug, welche Stabilisierungsvorrichtung mittels eines oder mehrerer von dem Fahrzeug unter
diesem getragener stabilisierender Körper gegen Stampf-, Hiev- und Schlingerbewegungen stabilisiert.

Die Erfindung ist besonders in Verbindung mit Oberflächenfahrzeugen, die für Arbeit innerhalb des Offshore-Gebietes benutzt werden, entwickelt worden. Erforschung und Gewinnung von Öl und anderen Mineralquellen auf und unter dem Meeresboden sind von der Stabilität der Schwimmkonstruktionen oder Schiffe abhängig, die die Operation unter verschiedenen

809834/0645

Wetterbelastungen steuern. Andere Operationen auf See fordern eine stabile Plattform oder eine Plattform mit voraussagbaren und regelbaren Bewegungscharakteristika.

Es ist bekannt, dass man verhältnismässig stabile Plattformen dadurch erzielen kann, sie halb eintauchbar zu machen, und dieselbe Wirkung kann man für Oberflächenfahrzeuge, z.B. ein Schiff, erzielen, wenn diese mit einem oder mehreren stabilisierenden Körpern versehen werden, die von dem Fahrzeug getragen werden und sich unter diesem, vorzugsweise in einem wesentlichen Abstand "direkt unter dem Fahrzeug und unter dem Tiefenbereich für wesentliche Einwirkungen der Wellen an der Meeresoberfläche befinden. Schiffe haben im Vergleich zu halb eingetauchten Konstruktionen den Vorteil, dass sie sehr grosse Verwendbarkeit besitzen, und sie haben konkurrenzmässige Vorzüge, wenn man mit nahe entsprechenden Bewegungscharakteristika arbeiten muss. Dies liegt an grosser Versetzungsgeschwindigkeit, Tragfähigkeit und grossem Kubikinhalt eines Schiffes sowie an gewöhnlichen Lade- und Instandhaltungsroutinen .

Man hat nunmehr gefunden, dass man hinsichtlich von Dämpfung von auf stabilisierende Körper unter dem Fahrzeug basierten Oberflächenfahrzeugen wesentlich bessere Ergebnisse erzielen kann, wenn die stabilisierenden Körper ein bestimmtes Areal und eine bestimmte Placierung im Verhältnis zu der Wasserstandslinienebene des Schiffes haben. Dies liegt an Phasenverschiebungen zwischen den auf dem Rumpf und die stabilisierenden Körper einwirkenden Wellenkräften sowie an von den Ueberlagerungen zwischen der Stampf- und Hievbewegung des Fahrzeugs herrührenden Effekten.

Bei einem in dieser Weise zu stabilisierenden Schiff wird man gewöhnlich einen stabilisierenden Körper in der achteren Hälfte und einen stabilisierenden Körper vorn haben. Diese Körper werden von Säulen oder dergleichen getragen und können gehoben und gesenkt werden, sodass sie direkt unter den Boden des Schiffes hochgebracht werden können, wenn sie nicht in Gebrauch sind, z.B., wenn sich das Fahrzeug versetzen soll.

Das Areal und die Längsschiffs-Placierung der stabilisierenden Körper sind ferner abhängig davon zu wählen, welche

809834/0645

Operationen das Fahrzeug ausführen soll - an welcher Stelle des Schiffes man die beste Dämpfung von Bewegungen und Akzelerationen wünscht. Als Beispiel sind Kranoperationen eines bug-montierten Krans oder Bohroperationen von einem Bohrturm mittschiffs zu nennen.

Erfindungsgemäss hat man dergestalt anhand einer Reihe von Modellversuchen und von umfassenden Rechenmaschinen-Simulationen gefunden, dass ein vorderer stabilisierender Körper ein Areal der horizontalen Fläche im Bereich vom 13% bis 20% der Wasserstandslinienebene des Schiffes, mit dem Schwerpunkt in einem Abstand im Bereich von 0,22L und nach vorwärts von L/2, wobei L die Länge zwischen den Perpendikeln ist, aufweisen soll. Ein achterer stabilisierender Körper soll ein Areal im Bereich von 7% bis 15% der Wasserstandslinienebene des Schiffes, mit einem Schwerpunkt in einem Abstand im Bereich von 0,l4C und nach achtern von L/2, aufweisen.

Wie erwähnt hat man gefunden, dass eine derartige Arealbemessung und Placierung zu sehr guten Ergebnissen führen. Dies hat mit der Wasserverdrängung des Schiffes und der Wasserverdrängung der stabilisierenden Körper, die in Anbetracht ihrer Ausgestaltung grosse mitschwingende Wassermassen binden, Zusammenhang» Der Effekt der mitschwingenden Wassermassen kann im Uebrigen dadurch erhöht werden, die als Platten oder Plattformen ausgebildeten Körper^ am oberen Rand und am unteren Rand mit Schlingerkielen zu versehen. Dies wird die Lateralebene und die mitschwingenden lateralen Massen der stabilisierenden Körper in wesentlichem Mass erhöhen. Die Eigenperiode des Schlingerns wird zunehmen, und das Schlingern wird gleichzeitig verringert werden»

Besonders gute Ergebnisse erzielt man, wenn der Arealschwerpunkt des vorderen stabilisierenden Körpers in einem Abstand im Bereich von 0,22L bis O,42L vorn L/2 liegt, und wenn der Arealschwerpunkt des achteren stabilisierenden Körpern in einem Abstand im Bereich von O,14L bis O₉3OL von L/2 liegt 6 Hinsichtlich der Aufhängung der stabilisierenden Körper ist die Erfindung an keine bestimmte konstruktive Ausgestaltung gebunden« Jedoch können die stabilisierenden Körper mit Vorteil von dem Fahrzeug in einer heb- und senkbaren Weise getragen sein, sodass der Körper aus einer Transportstellung

809834/0645

direkt unter dem Fahrzeugboden in eine Arbeitsstellung, d.h. eine stabilisierende Stellung, hinabgesenkt werden kann, und der Körper ist dann vorteilhafterweise verschiebbar auf einem von dem Fahrzeug getragenen, längsgehenden Tragelement vorgesehen, sodass der Körper in Längsrichtung des Fahrzeugs versetzt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wo

Fig. 1 schematisch ein Schiff mit unter dem Schiff angeordneten erfindungsgemäss bemessenen und placierten Dämpfplattformen zeigt.

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Vorderschiffes eines Oberflächenfahrzeugs, mit einem in Arbeitsstellung hinabgesenkten stabilisierenden Körper,

Fig. 3 zeigt das Vorderschiff in Fig. 2, mit dem an den Schiffsboden hochgezogenen stabilisierenden Körper, und

Fig. 4 zeigt das Vorderschiff in Fig. 2 und 3, mit dem nach rückwärts in eine Transportstellung völlig unter den Schiffsboden hineingeschobenen stabilisierenden Körper,

Fig. 5 zeigt völlig schematisch das Vorderschiff in Fig. 2 und 3, von unten gesehen, und

Fig. 6 zeigt das Vorderschiff in Fig. 4 von unten gesehen,

Fig. 7 zeigt die Stabilisierungsvorrichtung in Fig. 2, von vorn gesehen, in einem schematischen Schnitt an der hinteren Säule,

Fig. 8 zeigt einen schematischen Schnitt in grösserem Masstab längs der Linie VII-VII in Fig. 6, und

Fig. 9 zeigt einen vergrösserten Einzelausschnitt des mit dem Pfeil VIII-VIII in Fig. 8 gekennzeichneten Bereichs,

Die Perpendikeln des Schiffs sind mit AP bzw. FP (achterer und vorderer Perpendikel) bezeichnet, und die Länge zwischen den Perpendikeln ist mit L bezeichnet. Die Wasserstandslinie ist mit VL bezeichnet.

Die achtere Dämpfplattform A und die vordere Dämpfplattform F sind ausgebildet und placiert mit ihrem Schwerpunkt innerhalb der Begrenzungen wie oben angegeben. Auf der Zeichnung kann man der Einfachheit halber annehmen, dass der

809834/0645

• Ir -

Schwerpunkt in der Achse der angedeuteten Tragsäule S der Dämpfplattform liegt. Es kann natürlich eine oder mehrere Tragsäulen benutzt werden.

Die Ausbildung der Dämpfplatten im Grundriss, d.h. ihrem Umriss, kann den aktuellen Verhältnissen des betreffenden Fahrzeugs angepasst werden, und vorzugsweise werden die Dämpfplattformen eine rechteckige Form aufweisen, während der achteren auch eine den Linien des Achterschiffs angepasste Form verliehen werden kann, sodass die Mitstromverteilung unter voller Fahrt akzeptiert werden kann. Die Dämpfplattformen sollen heb- und senkbar sein und, besonders was die vordere Dämpfplattform betrifft, kann sie auch in einer Horizontalebene verschiebbar sein.

Die Wasserstandslinienebene des Schiffs ist auf der Zeichnung mit der Linie VL angedeutet. Die Tauchung des stabilisierten Fahrzeugs wird im Verhältnis zu der Sommerladelinie reduziert. Erhöhte Austauchung wird zur Verringerung von Oberwasser an Deck unter harten Wetterbeanspruchungen zweckmässig sein.

Die Tiefenplacierung der Dämpfplattform wird von der jeweiligen Wellenenergie aus gewählt und wird mit Ausgangspunkt in Versuchen, Berechnungen und Erfahrung bestimmt. Als eine günstige Tiefenplacierung sind 10 m unter dem Boden des Schiffes hinab, bei einem Tiefgang des Schiffes von 8 m, bei 5 m signifikanter Wellenhöhe angezeigt von einem Jonswarp Spektrum mit "spectrum peak¹' 8,7 Sekunden, zu nennen. Als Länge bzw. als Breite des Schiffes sind 200 bzw. 30 m gewählt worden. Bei auf 18 m Tiefe herabgesenkten Dämpfplattformen wird die Wellenenergie auf etwa 5% der Oberflächenenergie reduziert worden sein. In Fig. 1 sind zwei Dämpfplattformen gezeigt. Es können natürlich auch z.B. lediglich eine, oder auch drei oder mehr, je nach Bedarf, benutzt werden.

In Fig. 2 ist ein Oberflächenfahrzeug 1 gezeigt. Die Figur zeigt das Vorderschiff. In einem Abstand unter dem Boden 2 des Fahrzeugs ist ein stabilisierender Körper 3 angeordnet. Eine Säule 4 geht in einem Schacht 5 durch das Schiff und ist unten mit stabilisierenden Körpern 3 verbunden. Anbord des Schiffes ist die Säule 4 an hydraulische Arbeitszylinder 6 und 7 angeschlossen, mit welchen die Säule 4 in dem Schacht 5

809834/0645

gehoben und gesenkt werden kann. Eine vordere Säule 8 ist in ähnlicher V/eise unten an den stabilisierenden Körper 3' angeschlossen und geht in einem Schacht 9 durch das Schiff. Auch diese Säule 8 kann in ihrem Schacht mittels hydraulischer Arbeitszylinder 10 und 11 gehoben und gesenkt werden.

Der stabilisierende Körper ist hauptsächlich aus drei Teilen aufgebaut, nämlich zwei als Plattformen ausgebildeten Teilen 12 bzw. 13, und einem zentralen Tragelement 14. An das Tragelement 14 sind die beiden Säulen 4 und 8 angeschlossen, und die beiden Plattformteile 12 und 13 sind verschiebbar auf dem Tragelement 14 in einer Weise aufgelagert, die unten näher erklärt wird.

Mit Hilfe der hydraulischen Arbeitszylinder 6, 7, 10 und 11 können die Säulen 4 und 8 gehoben und gesenkt werden, und der stabilisierende Körper kann dergestalt in die in Fig. 3 gezeigte Stellung gebracht werden. In dieser Stellung werden die Plattformen 12 und 13 über die Bodenfläche des Schiffes hinausragen. Da die Plattformen 12 und 13 jedoch verschiebbar auf dem Tragelement 14 gelagert sind, können die Plattformen in die in Fig. 4 und 6 gezeigte Stellung nach rückwärts versetzt werden. In dieser Stellung werden hauptsächlich die Plattformen 12 und 13 ganz oben an dem Boden des Schiffes liegen. Dies ist auch in der rechten Hälfte von Fig. 7 gezeigt, wo mit strichpunktierten Linien angedeutet ist, wie die Backbord-Plattform 13 oben direkt unter dem Schiffsboden' 2 liegt. In Fig. 8 ist ganz schematisch angedeutet, wie das zentrale Tragelement 14 hinterschnittene Führungsbahnen 15 , 16 auf v/eist. Diese wirken mit entsprechenden Führungspartien 17, 18 auf in diesem Fall dem Plattformteil 12 zusammen. In dem Tragelement 14 ist ein reversierbarer hydraulischer Motor, 19, vorgesehen, der ein Zahnrad 20 antreibt. Der hydraulische Motor 19 ist vorteilhaft in einer gewünschten Stellung arretierbar. Das Zahnrad 20 hat mit einer Zahnstange 21 auf dein Plattformteil 12 Eingriff-Zusammenwirken. Durch Betreiben des Motors 19 wird nan den Plattformteil 12 dergestalt längs dem Tragelement 14 bewegen können.

Nähere Einzelheiten an der Steuerung und Auflagerung der Plattformteile auf dem Tragelen:ent sind in Fig. 9 gezeigt,

809834/0645

welche in grösserem Masstab eine mögliche Ausbildung der Steuerung und der Auflagerung zeigt. In den Zwischenraum 22 zwischen dem Plattformteil 12 und dem Tragelement 14 kann vorteilhaft ein Schmiermittel injiziert werden. In den Raum 23 kann vorteilhaft Meerwasser, z.B. mit einem Druck entsprechend 5 kp/cm , injiziert werden. Dies ergibt eine einfache und robuste Auflagerung, Steuerung und Befestigung.

Vorteilhaft können die Plattformteile 12 und 13, und eventuell auch die Säulen 4 und 8, ballastierbar sein. Nähere Vorrichtungen hierfür sind nicht gezeigt, da es sich um eine an sich bekannte Technik handelt. Es wird vorgezogen, dass die Plattformteile 12 und 13 festen Ballast haben.

In den Figuren 5 und 6 sind am Schiffsboden Verriegelungsvorrichtungen 24 zum Festriegeln und zur Halterung der Plattformteile 12 und.13 in der zurückgeschobenen Transportstellung gezeigt. Nähere Einzelheiten sind nicht gezeigt, da es sich auch hier um Benutzung an sich bekannter Technik handelt.

Wie aus dem Ausführungsbeispiel hervorgehen wird, wird man in der Transportstellung des Stabilisators gewährleisten, dass sich dieser in einer weniger ausgesetzten Position unter dem flachen Boden des Schiffes befindet. Dies hat auch grosse Bedeutung für den Fortbewegungswiderstand des Schiffes. Man hat gefunden, dass besonders vorn bessere Stabilisierung erzielt werden kann₉ wenn der stabilisierende Körper so vorgesehen ist, dass er sich über die Wasserstandslinienebene des Fahrzeugs hinaus erstreckt« Beim Hochziehen in Transportstellung bedeutet dies, dass der stabilisierende Körper über den Schiffsboden hinausragen wird und dergestalt einen von der See beeinflussten überhangenden Teil aufweisen wird» Der Stabilisierungskörper wird dergestalt, wenn sich das Schiff in Fahrt befindet, sehr grossen Kräften ausgesetzt werden können, und es ist unwirtschaftlich, die Konstruktion in Uebereinstimmung hiermit zu bemessen« Hinzu kommt« dass der Stabilisierungskörper in hochgezogenem Zustand in bedeutendem Ausmass den Fortbewegungswiderstand erhöhen und das Verhalten des Schiffes in See in ungünstiger Richtung beeinflussen wird .

803814/064B

Dieser Nachteil wird dadurch eliminiert, dass der stabilisierende Körper in Längsrichtung des Schiffes nach achtern verschoben und in eine Transportstellung gebracht werden kann, wo sich der stabilisierende Körper völlig innerhalb der Begrenzungen der Bodenfläche befindet.

Dadurch kombiniert man sowohl die sich daraus, dass der stabilisierende Körper in Arbeitsstellung über die Wasserstandslinienebene hinausragen kann, ergebenen Vorteile und den daraus, dass der stabilisierende Körper in Transportstellung unmittelbar oben unter dem Fahrzeugboden und auch hinsichtlich seiner Seitenausdehnung völlig unter diesem liegt, erwachsenen Vorteil.

809834/0645

Claims

Patentansprüche.

/l.; Stabilisierungsvorrichtung an Oberflächenfahrzeug, welche Stabilisierungsvorrichtung mittels von dem Fahrzeug unter diesem getragener stabilisierender Körper gegen Stampf-, Hiev- und Schlingerbewegungen stabilisiert, dadurch gekennzeichnet, dass ein stabilisierender Körper vorn ein Areal der horizontalen Fläche im Bereich von 13% bis 20% der Wasserstandslinienebene des Schiffes mit dem' Schwerpunkt in einem Abstand im Bereich von 0,22L und vorwärts von L/2, wobei L die Länge zwischen den Perpendikeln ist, aufweist, und dass ein achterer stabilisierender Körper ein Areal im Bereich von 7% bis 15% der Wasserstandslinienebene des Schiffes mit einem Schwerpunkt in einem Abstand im Bereich von O,14L und nach achtern von L/2 aufweist.
2. Stabilisierungsvorrichtung an Oberflächenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein stabilisierender Körper vorn einen Arealschwerpunkt in einem Abstand im Bereich von 0,22L bis 0,42L vorn L/2, wobei L die Länge zwischen den Perpendikeln ist, aufweist.
3. Stabilisierungsvorrichtung an Oberflächenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein stabilisierender achterer Körper einen Arealschwerpunkt in einem Abstand im Bereich von O,14L bis O,3OL von L/2, wobei L die Länge zwischen den Perpendikeln ist, aufweist.
4. Stabilisierungsvorrichtung an Oberfächenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die stabilisierenden Körper in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar montiert sind.
5. Stabilisierungsvorrichtung an Oberflächenfahrzeug nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein von dem Fahrzeug getragenes, längsgehendes Tragelement, längs welchem der stabilisierende Körper in Längsrichtung des Fahrzeugs verschoben werden kann»
6. Stabilisierungsvorrichtung an Oberflächenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die stabilisierenden Körper im Verhältnis zu. dem Fahrzeug heb- und senkbar sind.

809834/0645

ORIGINAL INSPECTED
7. Stabilisierungsvorrichtung an Oberflächenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stabilisierende Körper oder die stabilisierenden Körper feste oder hinunterlassbare Schlingerkiele oder Flächen aufweisen, um die Menge der mitschwingenden Wassermassen, insbesondere für laterale Bewegungen, zu erhöhen.
8. Stabilisierungsvorrichtung an Oberflächenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe des stabilisierenden Körper oder der stabilisierenden Körper gemäss der Wettersituation, der Auftreffrichtung des Schiffes auf die Wellen und mit Rücksicht darauf gewählt wird, an v/elcher Stelle des Schiffes oder von welchen Bewegungen und Akzelerationen maximale Dämpfung erwünscht ist.

809834/0645