DE2948826T1

DE2948826T1 - New anchoring system

Info

Publication number: DE2948826T1
Application number: DE792948826T
Authority: DE
Inventors: P Habib; M Luong
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1978-05-02
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1980-12-18
Anticipated expiration: 1999-04-28
Also published as: CA1129259A; JPS55500208A; GB2035936A; NO150998B; IT7922252A0; JPS646999B2; DE2948826C2; GB2035936B; IT1163673B; ES254550U; FR2424846A1; NO791455L; ES254550Y; US4346663A; FR2424846B1; NO150998C; NL7903414A; WO1979001017A1

Description

Neues Ankersystem

Die Erfindung betrifft ein neues Ankersystem bzw. Verankerungssystem.

Das Verankerungssystem nach der Erfindung ist insbesondere verwendbar, um schwimmende Strukturen wie Schiffe, Plattformen für das Bohren und für die Erzeugung von Kohlenwasserstoffen im Meer vor den Küsten etc. festzulegen. Dieses System läßt sich auch zur Verankerung von Strukturen zu Lande anwenden.

Die heutigen Anker basieren auf dem Prinzip, daß in den Erdboden eine Fläche, eine Platte oder ein Pflugschar genannter Haken gesetzt wird, auf den man dann eine Horizontalkraft über eine steife Stange, Ankerschaft genannt, überträgt, die über ein Auge an einer Kette befestigt ist.

Das Gewicht des Ankers ist wichtig, um zunächst das Eingreifen des oder der Ankerscharen in den Erdboden zu ermöglichen, der im Augenblick des Setzens des Ankers gering ist und, wenn man beginnt ihn zu ziehen, größer wird. Vor dem eingegrabenen Ankerflügel wird der Erdboden auf Schub beansprucht; es bildet sich ein Keil analog dem Coulombkeil: der Anker und der Erdbodenkeil würden unter Aufsteigen die Neigung zum Gleiten haben, wenn nicht das Ankergewicht den oder die Flügel auf einer gewissen Tiefe hält und so für ein kinematisches Gleichgewicht derart sorgt, daß man of zuläßt, daß das Verhalten eines Ankers (d.h. die horizontale Grenzzugkraft F) proportional zum Gewicht P des Ankers wird. Entsprechend den Ankerformen liegt das Proportionalitätsverhältnis F zwischen 5 und

für Sandböden, zwischen 8 und 20 für Tonböden. So sind für Verankerungen großer Leistung die Anker sehr massiv ausgebildet, und zwar bis zu 10 oder 15 Tonnen.

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Ein zusätzlicher Zwang rührt aus der Tatsache her, daß der Anker sich systematisch in einer günstigen Position befinden muß, damit das Einhängen in sämtlichen Konfigurationen des Absetzens auf dem Boden vor sich geht. ' ' Darum Ankerformen.; die im allgemeinen zwei Symmetrieebenen aufweisen, wie beispielsweise der sehr übliche Stockanker oder Anker, die Mechanismen umfassen, die :--■ um eine Achse am Ende des Schaftes und zu diesem senk- :-. recht gelenkig sind, wobei diese Mechanismen es ermöglichen, zu symmetrischen Lagen zu führen. ""'■■

Schließlich muß er bei Beendigung des Ankervorgangs gehievt werden, was machmal gewisse Zusatzeinrichtungen zur Erleichterung des Hebevorgangs erforderlich macht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Anker mit Abmessungen und Gewicht zu liefern, die klar kleiner als übliche Anker für ein und die gleiche Haltekraft sind.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, einen Anker zu liefern, dessen Setzvorgang erleichtert wird.

Bekannt ist aus der FR-PS 1 562 678 ein Anker mit einer gekrümmten Platte, die eine Symmetrieebene aufweist und deren Querschnitte durch diese Symmetrieebene sowie durch Ebenen parallel zu dieser stark angenähert die Form von Kreisbögen aufweisen. Eine Befestigungseinrichtung ermöglicht es, die Platte mit einer Kette oder einem Ankerseil zu verbinden, wobei die Befestigungseinrichtung in der Symmetrieebene der Platte angeordnet und an dieser derart befestigt ist, daß das Ankerseil oder die Ankerkette an ihrer Befestigungsstelle eine Kraft ausübt, die von der convexen Plattenseite nach außen gerichtet ist.

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Vorzugsweise ist die Befestigungseinrichtung derart angebracht, daß sie im Schwerpunkt der Platte oder in dessen Nähe angeordnet werden kann.

Ein solcher Anker bietet jedoch den Nachteil, daß er in den Erdboden entsprechend einer Kreisbahn eindringt, wobei die mittlere Neigung der Platte bezüglich der Horizontalen während des Einsinkens zunimmt.

Diese Besonderheit ist ungünstig für die Stabilität des Ankers, da sie dem Anker ein sehr tiefes Eingraben nicht möglich macht, wobei jede Verminderung des Eingrabens dazu neigt, sich als leichtere Freigabe der Platte darzustellen.

Ebenfalls bekannt durch die US-PS 2 721 530 ist ein Anker mit einer Platte, an der die Ankerleine über Ketten befestigt ist, welche an mehreren Stellen der Platte befestigt und mit der Ankerleine über einen Ring vereinigt sind. Ein solcher Anker kann nur in weichen Schlick eindringen.

Die Erfindung liefert ein Verankerungssystem, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist.

Das Verankerungssystem nach der Erfindung umfaßt einen Anker, der aus wenigstens einer Platte gebildet ist, an der wenigstens eine Verankerungsleine an wenigstens einer Stelle über eine nachgiebige Verbindung befestigt ist, die im wesentlichen kein Drehmoment an der Befestigungsstelle einführt. Der Angriffspunkt der Zugkraft an dir Platte ist fest und befindet sich vor dem Baryzentrum der tragenden Fläche dieser Platte, in deren Bewegungsrichtung im Erdboden während des Setzens gesehen, wobei der Anker im übrigen Einrichtungen zur Erleichterung des Eindringens der Platte in den Erdboden durch einfachen Zug an der Leitung aufweist, wobei die Einrichtungen

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gebildet werden, indem mit einem ausreichenden Ankergewicht Organe derartiger Ausbildung kombiniert werden, daß sie das Angriffsende des Ankers gegen den Erdboden geneigt halten, wobei die Neigung des Ankers bezüglich des Erdbodens 30 nicht überschreitet.

Unter nachgiebiger Verbindung versteht man hier eine Verbindung, die im wesentlichen kein Drehmoment an der Befestigungsstelle an der Platte, beispielsweise eine Verbindung über Draht, Kette oder Gelenk oder über eine Gelenkstange,einführt, die um einen Winkel drehen kann, der im wesentlichen 360° um eine Achse senkrecht zur Längssymmetrieebene der Platte erreichen kann.

Das Gewicht des Ankers wird ausreichend, um zu verhindern, daß vor seinem vollständigen Eingraben er nicht nach vorne um sein Angriffsende oder um eine hierzu benachbarte Achse unter dem Einfluß von Zug kippt oder schwenkt, welcher durch die Verankerungsleitung ausgeübt wird.

Das Minimumgewicht dieses Ankers zur; Vermeidung des Nachteils ist eine Funktion der Art des Erdbodens und ist um so größer, je steifer der Erdboden ist.

Im übrigen wird man der Ankerleitung den geringstmöglichen Querschnitt geben, der noch kompatibel mit seiner Zugfestigkeit ist, um das Eingraben des Ankers in den Erdboden zu begünstigen.

Dieses Eingraben oder Einpflügen kann gegebenenfalls begünstigt werden, indem man eine Einrammtechnik verwendet.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen:

- Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine erste Ankerbauart nach der Erfindung zeigt,

- Fig. 1A zeigt eine Variante zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform,

- Fig. 2 zeigt in der Seitenansicht den auf den Boden geworfenen Anker bei Beginn seines Setzvorgangs,

- die Fig. 3 und 4 zeigen die Bewegung des Ankers im Erdboden während des Setzens,

- und die Fig. 5 bis 10 zeigen schematisch verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein auf den Boden des Wassers abgelegtes Verankerungssystem vor dem Setzvorgang, mit einer Platte 1, an der eine Ankerleine 2 befestigt ist, gebildet durch eine Kette oder ein Seil.

Bei dieser Vorrichtung ist die Verbindung zwischen Platte und Ankerleine eine nachgiebige Verbindung, d.h. ohne Zwischenschaltung eines fest an der Platte befestigten Ankerschaftes.

Im übrigen befindet sich der Befestigungspunkt P der Ankerleine an der Platte vor dem Baryzentrum G der tragenden Fläche der Platte gegen das Angriffsende 3 dieser Platte,

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in deren Bewegungsrichtung im Boden 4 während des Setzens des Ankers (Fig. 3 und 4) betrachtet.

Schließlich erleichtern Organe wie die Ankerflügel 5 (Fig. 2) das Eindringen des Ankers in den Erdboden, indem ."...: sie seinem Angriffsehde eine gegen den Erdboden geneigte : " Ausgangsneigung verleihen. Der Wert des Neigungswinkels i gegen die Horizontale überschreitet 30° nicht. ;

Der neue Anker ist ein richtiger unterirdischer Planierer ' "' bzw. Gleiter. Die Verankerung erhält man durch progressives Eintreiben einer Platte oder einer Form, die im Erdboden .'.' unter dem Einfluß der auf die Kette ausgeübten Kraft gleitet. Diese Kraft läßt sich in Bewegungsrichtung und senkrecht zur Mittelebene des Ankers in zwei Komponenten zerlegen, die auf dem Niveau des Ankers und des Erdbodens Normalbeanspruchungen ή und Tangentialbeanspruchungen t ergeben. Der Anker gleitet weiter und dringt solange ein wie gilt: ti. c + η tg ψ , wo c und ψ die Adhäsion und der Reibungswinkel des Erdbodens bezüglich des Ankers sind. In diesem Stadium wird der Widerstand des Ankers durch seine seitliche Reibung sichergestellt. Wenn die Ungleichheit nicht mehr festgestellt werden kann, blockiert das System, die Form ist fixiert und ihr Losreißen kann nur durch Mitreißen eines Bodenvolumens erfolgen, das die angenäherte Gestalt eines geneigten umgekehrten Kegels hat (Fig. 3).

Fig. 1A zeigt eine Variante, bei der die Ankerleine 2 sich benachbart der Platte 3 in zwei Zweige 2a und 2b teilt, deren jeweilige Angriffspunkte P und P, an der

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Platte 3 sich ebenfalls vor dem Baryzentrum G, wie nach der vorhergehenden Ausführungsform, befinden.

Die Bahn des Ankers wird konditioniert durch:

- seine Anfangslage auf dem Erdboden: die Mittelebene des Ankers bildet mit der Erdbodenoberfläche einen sorgfältig festgelegten Winkel i, der von der Form des Ankers abhängt, der jedoch im allgemeinen von der Größenordnung von 15° bis 25° ist;

- von der Lage der Verhakungsstelle der Ankerleine;

- vom Querschnitt oder vom Hauptmoment der Ankerleine, der dieser eine bestimmte Form ";klampenartig" im Erdboden auferlegt; gerade diese Form bestimmt den Tangentenwinkel zur Verankerungsleine mit der Mittelebene des Ankers am Befestigungspunkt der Leine als Funktion der Tiefe des Ankers (Fig. 3), ein Winkel, der Fortsetzung oder Unterbrechung des Gleitvorgangs konditioniert;

- durch die Form des Ankers, der schnelltauchende oder geradlinige Bahnverläufe oder dagegen solche ermöglicht, die asymptotisch gegen die Horizontale verlaufen.

Fig. 3 zeigt verschiedene Stellungen von Anker und Ankerleine für einen Anker mit geradlinigem Bahnverlauf bis zur Blockierung und bis zum Herausreißen. Man sieht, daß der Anker tiefer bis zur Stellung (c¹) eindringt, wenn der Boden tonhaltig ist (ψ =0).

Fig. 4 zeigt drei gekrümmte Bahnverläufe, eine davon mit horizontaler Asymptote. Diese Form ermöglicht die Herstellung eines kinematischen Gleichgewichts und eine Verankerung, die sich bei konstanter Kraft losreißen läßt.

Zahlreiche Ankerformen nach der Erfindung wurden untersucht. Sie umfassen immer wenigstens eine Platte, gegebenenfalls mit Spitze (zur Begünstigung des Eindringens) oder

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nicht (Fig. 5 bis 10). Es können hier aber auch mehrere Oberflächen mit der Form eines umgekehrten Dieders und/ oder eines Pfeils vorgesehen sein. Hier können mehrere mittlere parallele Ebenen wie die Flügel eines Doppeldeckers vorgesehen werden, wobei vertikale oder geneigte Führungsflächen Querruder bilden, so wie das Seitenleitwerk eines Flugzeugs, um Instabilitätsbewegungen zu vermeiden (Fig. 9 und 10). In· sämtlichen Fällen ist die Verhakungsstelle des Zugkabels wesentlich und soll so gewählt werden, daß die Vorrichtung die optimale Ver- : ankerungskraft bietet.

Verschiedene Formen können zur Anwendung gebracht werden ohne das Prinzip der Erfindung zu verändern, genauso wie beispielsweise Segel- oder Fesseldrachen sehr unterschiedliche Formen annehmen können und trotzdem auf dem gleichen Prinzip beruhen. Zum Lichten des Ankers genügt es, an der Ankerleine vertikal oder nach hinten, gegebenenfalls mit einem anderen hinten am Anker befestigten Seil zu ziehen, um ihn in umgekehrter Richtung gleiten zu lassen.

Die neuen Anker können in Reihe oder parallel angeordnet sein. Ein Vorteil der Reihenanordnung ist darin zu sehen, daß der Anker nach vorne durch die Verankerungsleine gezogen wird und nach hinten durch die Verhakung des folgenden Ankers gehalten wird, was es ihm ermöglicht, leichter ausgerichtet zu werden, beispielsweise wenn man ihn gegen die Horizontale ziehen will, was eine sehr günstige Lage ist, da hierdurch der Winkel zwischen der Normalen zum Anker und zur Tangente an die Ankerleine vergrößert wird .Andererseits erhöhen mehrere Anker in Reihe die Verankerungskraft. Parallel addieren die Anker auch ihre Kraft, die sie in unterschiedlichen Ebenen entwickeln, aber auch wenn sie in der gleichen Vertikalebene sind.

Die neuen Anker ermöglichen es, sehr erhebliche Kräfte, beispielsweise im Meer, in der Größenordnung von mehreren hundert Tonnen bei einem Sandboden mit einer wenig platzraubenden Ausrüstung, beispielsweise einer Platte von 2 m χ 3 m, zu erhalten.

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Claims

PCT/FR79/OOO38 WO 79/01017 P 29 48 826.4 PATENTANSPRÜCHE

1. Neues Anker- bzw· Verankerungssystem mit einem Anker mit wenigstens einer Platte, an der wenigstens eine Ankerleine an wenigstens einer Stelle über wenigstens eine nachgiebige Verbindung befestigt ist, die im wesentlichen kein Drehmoment am Befestigungspunkt einführt, dadurch gekennzeichnet , daß diese Verbindung derart ist, daß der Zugkraftsangriffspunkt an der Platte eine feste Stelle vor dem Baryzentrum der tragenden Fläche dieser Platte,in deren Bewegungsrichtung im Erdboden während des Setzens,aufweist, und daß der Anker Einrichtungen zur Erleichterung des Eindringens der Platte in den Boden durch einfachen Zug an der Leine aufweist, wobei diese Einrichtungen gebildet sind, indem man mit einem ausreichenden Gewicht des Ankers Organe kombiniert, die so ausgebildet sind, daß sie gegen den Erdboden das Ankerangriffsende geneigt halten, wobei diese Neigung des Ankers bezüglich des Erdbodens 30° nicht überschreitet.

2. Neues Ankersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungsstelle der Ankerleine sich unter einer Entfernung zum Angriffsende zwischen dem Drittel und der Hälfte der Länge der Platte, in deren Bewegungsrichtung im Erdboden beim Setzen gemessen, sich befindet.

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3. Neues Ankersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Platte im wesentlichen rechteckiger Gestalt.

4. Neues Ankersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es wenigstens eine dreieckige Platte umfaßt.

5. Neues Ankersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es wenigstens eine rechteckige Platte umfaßt, die durch wenigstens eine dreieckige das Angriffsende bildende Spitze verlängert ist.

6. Neues Ankersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine rechteckige Platte mit einem dreieckigen Ausschnitt über ihrer Breite, die zwei Angriffsende bildende Spitzen definiert.

7. Neues Ankersystem mit wenigstens zwei Platten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß diese beiden Platten derart verbunden sind, daß ihre Ebenen ein Dieder bzw. einen Flächenwinkel miteinander bilden.

8. Neues Ankersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei in Parallelebenen angeordnete Platten.

9. Neues Ankersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Stabilisierung der Orientierung der Platte während ihrer Bewegung im Erdboden.

10. Neues Ankersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß diese Stabilisierungseinrichtungen durch an der Platte befestigte Stabilisierungs(quer)ruder gebildet sind.

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