DE3002481A1

DE3002481A1 - Vorrichtung zum vertaeuen einer schwimmenden konstruktion

Info

Publication number: DE3002481A1
Application number: DE19803002481
Authority: DE
Inventors: Tor Eriksen
Original assignee: Moss Rosenberg Verft AS
Current assignee: Moss Rosenberg Verft AS
Priority date: 1979-02-14
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1980-08-28
Also published as: FR2449028B1; JPS6044445B2; ES488035A1; GB2040849B; JPS55111513A; SE440476B; GB2040849A; SE8001142L; NO790494L; NO145826B; FR2449028A1; US4494475A; NO145826C

Description

MOSS ROSENBERG VERFT A/S Jel0y, 1500 MOSS, NORWEGEN.

DipHng. W. Meissner DipHng. P. E. Meisssw Dipl.-Img. H.-vi. Presting

Herberts*. 22,10OO Berlin 33 färbte=*/10 Ψό V/Jk* £ ST .0A

Erfinder:

TOR ERIKSEN, Terje Vigens vei 22,

4020 Bu0y, Norwegen.

VORRICHTUNG ZUM VERTÄUEN EINER SCHWIMMENDEN KONSTRUKTION.

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vertäuen einer schwimmenden Konstruktion an einer vom Meeresboden aufwärtsragenden und am Meeresboden befestigten, starren Säule.

Der allgemeine Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vertäuung einer schwimmenden Konstruktion, welche eine sichere Vertäuung mit Möglichkeit einer Ladungsübertragung durch Leitungen ermöglicht, wobei sich die erforderlichen Drehverbindungen oberhalb des Wassers befinden und für Inspektion und Wartung leicht zugänglich sind.

Aus einer Broschüre "The Moss Rosenberg Marine LNG System", die von Moss Rosenberg Verft A/S herausgegeben wurde, ist ein Verankerungssystem für einen Leichter mit einer auf diesem aufgebauten industrieofen Anlage bekannt. Dieses bekannte. Verankerungssystem basiert sich auf den Einsatz einer auf Zug belasteten Stütze ("tension leg") und eines am Leichter eingehängten Jochs, wobei die Rückstellkraft mittels eines grossen Auftriebbehälters erzielt wird. Das System weist keine andere Dämpfung als die natürlich im System innewohnende Dämpfung auf. Die Leitungen zur Übertragung von Ladungen müssen untergetauchte flexible Kupplungen am Bodenpunkt der Verankerungssäule aufweisen. Der am meisten inaugenfallende Nachteil dieses vorgeschagenen Verankerungssystems ist die beschränkte Widerstandskraft des Systems gegen Beeinflussungen von aussen, wie beispielsweise bei einem Zusammenstoss mit einem an oder entlang des Leichters zu vertäuenden Tankfahrzeug.

Es ist auch ein ähnliches Vertäuungssystem bekannt, wo das Joch an eine von einem Universalgelenk am Meeresboden aufragenden mit einer Auftriebkammer versehenen Säule angeschlossen ist. Einzelheiten über dieses Svstem sind in der Zeitschrift "Ocean

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Industry", November 1978, Seiten 75-78 zu finden_o Dieses Vertäuungssystem weist dieselben Nachteile wie das Obenerwähnte auf_o Die vorliegende Erfindung geht von der obenerwähnten bekannten Technik aus und der besondere Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vertäuungsvorrichtung, welche erhöhte Sicherheit gegen Schäden bei Zusammenstößen darbietet, wobei sich die Vertäuungsvorrichtung gleichzeitig von Übertragungsleitungen bedient wo sich die erforderlichen flexiblen Kupplungen oberhalb der Meeresfläche befinden und somit für Inspektion und Wartung leicht zugänglich sind.

Erfindungsgemäss ist somit eine Vertäuungsvorrichtung für eine schwimmende Konstruktion vorgesehen, wo die schwimmende Konstruktion an einer vom Meeresboden aufragenden und am Meeresboden befestigten, starren Säule vertaut ist«, Kennzeichnend für die Vertäuungsvorrichtung ist erfindungsgemäss, dass sie zwei teleskopische, je einen pneumatischen/hydraulischen Kompensator aufweisende biegungssteife Arme aufweist, die jeweils mit einem Ende in gegenseitigem Abstand gelenkig an die schwimmende Konstruktion angeschlossen sind und sich hauptsächlich waagerecht konvergierend zur Säule erstrecken und mit ihren jeweiligen anderen Enden gelenkig an einen waagerechten Drehtisch auf der Säule angeschlossen sind, wobei die jeweiligen gelenkigen Verbindungen- derart gestaltet sind, dass sie zusammen mit dem Drehtisch die erforderliche Anzahl Freiheitsgrade für eine Einpunktvertäuung geben. Die konvergierenden teleskopischen und je einen pneumatischen/hydraulischen Kompensator aufweisenden bieg ungssteifen Arme geben guten Schutz gegen äussere Einflüsse, wie bei einem Zusammenstoss mit einem Fahrzeug„ Weil sich zwischen der schwimmenden Konstruktion und der Säule mindestens zwei Arme

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befinden, ist auch bei Zerstörung eines Armes eine Notvertäuung gewährleistet. Die eingebauten Kompensatoren dienen zur Sicherung/ dass die schwimmende Konstruktion jeweils eine derartige Lage einzunehmen sucht/ dass ihre Längsmittellinie durch den Mittelpunkt der Säule geht. Vorteilhaft sind die Kompensatoren derart gestaltet/ dass eine gewisse Ruhekraft überschritten werden muss, ehe sich die schwimmende Konstruktion gegenüber dem durch die Säule gebildeten Verankerungspunkt dreht. Der Einsatz von hydropneumatisehen Kompensatoren ermöglicht/ dass während des Betriebes sowohl die Ruhekraft/ die Rückstellkraft als Funktion des Ausschlages/ als auch die Dämpfung variiert und angepasst werden. Die starre Säule lässt zu, dass Übertragungsleitungen durch die Säule hinaufgeführt und die erforderlichen elastischen Kupplungen oben auf der Säule, wo sie leicht zugänglich sind, vorgesehen werden.

Die Gestaltung der einzelnen gelenkigen Anschlüsse kann variieren, jedoch muss für die für eine Einpunktvertäuung erforderliche Freiheitsgradanzahl Sorge getragen werden. Die gelenkigen Anschlüsse zwischen den jeweiligen Armenden und der schwimmenden Konstruktion bzw. der Säule können beispielsweise als Kugelgelenke oder dergl., z.B. als Kardangelenk mit Drehring, gestaltet sein.

Eine andere Gestaltung bei welcher die erforderliche Anzahl von Freiheitsgraden erzielt wird, ist dadurch gekennzeichnet/ dass beide Arme mittels Kardangelenken mit der schwimmenden Konstruktion verbunden sind/ dass der eine Arm mittels eines Charniers (einem Freiheitsgrad) gelenkig mit dem Drehtisch verbunden ist, während der andere Arm gelenkig mit dem Drehtisch mittels eines Kardangelenkes verbunden ist/ und dass der ortsfeste Teil des Drehtisches auf der Säule mittels einer in der

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lotrechten Mittelebene der konvergierenden Arme liegenden Achse drehbar gelagert ist.

Vorteilhaft kann in der lotrechten Mittelebene der konvergierenden Arme ein dritter teleskopischer einen pneumatischen/hydraulischen Kompensator aufweisender biegungssteifer Arm vorgesehen sein/ der mit einem Ende gelenkig mit der schwimmenden Konstruktion und mit dem anderen Ende gelenkig mit dem Drehtisch auf der Säule verbunden ist. Dies verleiht dem System eine erhöhte Sicherheit, und der/die Ladungsübertragungsschlauche können vorteilhaft auf diesen dritten Arm verlegt werden.

Zur weiteren Erhöhung der Zusammenstoss-Sicherheit der Vertäuungsvorrichtung, kann diese vorteilhaft einen im Wasser auftriebunterstützten -Fender umfassen, welcher mit der schwimmenden Konstruktion verbunden ist und sich um die erwähnten Arme und die Säule erstreckt» Dabei bildet der Fender in erster Linie eine Zusammenstoss-Barriere, und die Arme können hinsichtlich Querbelastungen von äusseren Kräften etwas schwächer gestaltet sein_o

In einer Ausführungsform kann der Fender mit waagerechten Gelenkachsen gelenkig an'die schwimmende Konstruktion angeschlossen sein, aber der Fender kann auch mit Vorteil starr mit der schwimmenden Konstruktion verbunden sein und in gewissen Fällen in der Tat eine konstruktive Verlängerung der schwimmenden Konstruktion bilden.

Die starre den Verankerungspunkt an sich bildende Säule kann unterschiedlich gestaltet sein« Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Säule eine Betonsäule, was hohe Sicherheit gegen Zusammenstoss-Schäden gibt_e

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, wo

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Pig. 1 eine perspektivische Draufsicht auf eine schwimmende mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung vertäute Konstruktion, Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Figur 1 eingesetzte Vertauungsvorrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vertauungsvorrichtung der Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht des mittigen Armes der erfindungsgemässen Vertauungsvorrichtung laut der Figuren 1 bis 3,

Fig, 5 eine Seitenansicht einer anderen Ausführung der erfindungsgemässen Vertauungsvorrichtung/.

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Vertauungsvorrichtung der Figur 5,

Fig. 7 einen Ausschnitt entlang der Linie 7-7 in Figur 5 und Fig. 8 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vertauungsvorrichtung in der Form einer Abänderung 'der in den Figuren 5 bis 7 dargestellten Vorrichtung darstellt.

In Figur 1 ist eine schwimmende Konstruktion in der Form eines Leichters 1 dargestellt, auf welchem Leichter eine industrielle Anlage aufgebaut ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine Gasbehandlungsanlage 2 und eine Lagertankanlage für LNG. Der Leichter 1 ist in diesem Fall mittels drei biegungssteifen Armen 5,6,7, die mit ihren Enden mit dem Leichter 1 bzw. einem Drehtisch 8 auf der Betonsäule 4 gelenkig verbunden sind, an einer vom Meeresboden aufwärtsragenden und am Meeresboden befestigten starren Säule 4 aus Beton (Fig. 3) verankert. Die Arme 5,6 und 7 sind teleskopisch und als Fachwerkgebilde ausgeführt. Jeder Arm weist einen geeigneten pneumatischen oder hydraulischen Kompensator 9 bzw. 10 bzw. 11 auf.

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Der Arm 6 ist wie erwähnt teleskopisch und umfasst einen an den Leichter 1 angeschlossenen teleskopischen Armteil 12 und einen an den Drehtisch 8 angeschlossenen Armteil 13 auf_o Der Aufbau des Armes 5 entspricht demjenigen des Armes 6_e In ähnlicher Weise ist der mittige Arm 7 teleskopisch mit einem an den Leichter 1 angeschlossenen Armteil 14 und einem an den Drehtisch 8 angeschlossenen Armteil 14 (Pig_o 4)_o

Der Arm 6 ist mit einem Ende mittels eines Kugelgelenkes 16 an den Leichter 1 und mit dem anderen Ende mittels eines Kugel-' gelenkes 17 an den Drehtisch 8 angeschlossen., In ähnlicher Weise ist der Arm 5 mittels eines Kugelgelenkes 18 an den Leichter 1 und mittels eines Kugelgelenkes 19 an den Drehtisch 8 angeschlossen. Der Arm 7 ist mittels eines Kugelgelenkes 20 (Fig_o 4) an den Leichter 1 und mittels eines Charniers 21 mit waagerechter Achse an den Drehtisch 8 angeschlossen«,

Eine Leitung 22 ist vom Land in die Betonsäule 4 und durch diese hinaufgeführt, wie aus Fig_e 4 hervorgeht» Durch ein geeignetes flexibles Gelenkgebilde 23 ist diese Leitung, die dazu dient/ Gas aus einer nicht dargestellten Anlage an Land zur Anlage am Leichter 1 zu führen/ zu dem mittigen Arm 7 geführt, erstreckt sich diesem Arm entlang und weiter zum Leichter 1 durch ein besonderes Gelenkgebilde 24_o

Die Betonsäule 4 weist im Wasserspiegelbereich einen Fender 25 auf« Die Betonsäule 4 ist in diesem Fall direkt in Gestein 26 am Meeresboden verankert. Eine Schlammschicht ist mit 27 bezeichnet.

Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform der Vertäuung hat viele Vorteile« Ein Hauptvorteil ist, dass die beiden konvergierenden Arme 5,6 eine ausgezeichnete Zusammenstoss-Sicherung für die Vertäuung bilden und den Arm 7 schützen, der

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sowohl als Vertäuungsarm, als auch als Unterstützung für die Ladungsübertragungsleitung 22 dient.

Die Arme sind wie erwähnt jeweils mit Kompensatoren ausgerüstet, die bei Verschiebungen eine Rückstellkraft herbeiführen. Die Kompensatoren sind vorteilhaft derart gestaltet, dass eine gewisse Ruhekraft vorliegt, die überwunden werden muss, ehe der Leichter 1 sich gegenüber dem von der Säule gebildeten Verankerungspunkt bewegen kann.

Im Ausführungsbeispiel der Figuren 5, 6 und 7 sind für den Leichter und die Betonsäule dieselben Bezugszeichen wie im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet, weil es sich hier um dieselben Gebilde handelt. Was die Säule 4 anbelangt, ist nur die Gestaltung des Drehtisches anders und der in Fig. 3 besonders dargestellte Fender ist weggelassen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei teleskopische Arme eingesetzt, die vom Leichter 1 zum Drehtisch 30 auf der Betonsäule 4 konvergieren, Jeder dieser teleskopischen Arme 31 bzw. weist einen pneumphydraulischen Kompensator 33 bzw. 34 auf. In der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel suchen diese Kompensatoren stets den Leichter 1 in der erwünschten Lage gegenüber der Säule 4 zu halten, d.h. dass der feste Verankerungspunkt oben auf der Säule in der Längsmittelebene der Säule liegt. Der eine Arm 31 ist mittels eines Charniers 35 mit waagerechter Drehachse (ein Freiheitsgrad) an den Drehtisch 30 angeschlossen und der andere Arm 32 ist mittels eines Doppelcharniers 36 (Kardangelenk) an den Drehtisch angeschlossen. Beide Arme sind mittels jeweiliger Kardangelenke 37,38 an den Leichter 1 angeschlossen· Damit der Leichter Rollbewegungen ausführen kann, ist der Drehtisch 30 in diesem Fall derart auf der Säule 4 gelagert, dass der ortsfeste Teil des Drehtisches oben auf der Säule mit

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einer waagerechten Charnierachse 39 (fig= 7) gelenkig befestigt ist.

Die Gasübertragungsleitung 40 ist auch in diesem Fall in nicht näher dargestellter Weise durch die Betonsäule 4 hinauf geführt/ erstreckt sich aber hier entlang dem einen Arm 31 und ist mittels eines besonderen Gelenkübertragungsgebildes 41 zum Leichter 1 hinüber geführt.

Ein Fender oder eine Zusammenstoss-Barriere 42 ist in diesem Ausführungsbeispiel bei 43 und 44 am Leichter 1 gelenkig gelagert· und erstreckt sich um die Arme 31,32 und die Säule 4 herum, wie deutlich aus den Figuren 5 und 6 hervorgeht» Der Fender ist durch einen halb eintauchbaren Auftriebskörper 45 unterstützte Dieser Kollisionsfender lässt sich innerhalb ziemlich weiter Grenzen derart gestalten, dass er an die zu erwartenden Kollisionsbelastungen angepasst ist.

Das Auführungsbeispiel der Figur 8 ist in der Tat nur eine Abänderung des Beispieles der Figuren 5,6 und 7, indem der Fender 46 hier als integrierter Teil des Leichters 1 an sich gestaltet ist. Zusätzlich sind die Arme auch mittels Kugelgelenken oder dergl., beispielsweise mittels Kardangelenken mit Drehringen, an den Leichter angeschlossen, wodurch der gelenkig gelagerte Drehtisch der Ausführung in den Figuren 5, 6 und 7 vermieden werden kann. Mit 47 ist ein Tor im Kollisionsfender angedeutet.

Mit der Erfindung ist eine Vertäuungsvorrichtung geschaffen, die hinsichtlich des Kollisionswiderstandes wesentliche Verbesserungen mitsichführt, da man jedenfalls annähernd einen Kollisionswiderstand erzielen kann der mit demjenigen des Leichters an sich vergleichbar ist. Es wird eine Einpunktvertäuung mit den sich daraus ergebenden bekannten Vorteilen erzielt und es

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wird ausserdem der Vorteil erzielt, dass die Dämpfung je nach Bedarf gewählt werden kann. Ferner kann eine Ruhekraft eingestellt werden, die überwunden werden muss, ehe eine Relativbewegung stattfindet. Dadurch wird unnötiger Verschleiss vermieden und die Vertäuung z.B. von einem Tankschiff entlang des Leichters wird erleichtert weil der Leichter mehr stabil ist.

Die Durchführung der Ladungsleitung durch die starre Säule, die vorteilhaft aus Beton besteht, ermöglicht die Anbringung von den Gelenkanschlüssen oberhalb der Wasserfläche. Insbesondere in Fällen, wo man infolge des eingesetzten Druckes den Gasstrom aufteilen muss, wird der Vorteil erzielt, dass eine sogekannte "pig station", die ansonsten am Meeresboden vorzusehen wäre, oberhalb der Meeresfläche vorgesehen werden kann. Dadurch, dass sich sämtliche Gelenke im Verankerungs- und Gasleitungssystem oberhalb der Meeresoverbläche befinden, werden Inspektion und Wartung wesentlich vereinfacht. Dasselbe gilt wie erwähnt auch sogenannte "pigging" Verfahren.

Mit mindestens zwei Armen zwischen dem Leichter und dem Verankerungspunkt wird auch eine Notvertäuungsfunktion erzielt_o

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Vertäuen einer schwimmenden Konstruktion an einer vom Meeresboden hinaufragenden und am Meeresboden befestigten starren Säule, gekennzeichnet durch zwei teleskopische/ jeweils mit einem pneumatischen/hydraulischen Kompensator versehene biegungssteife Arme, die jeweils mit einem Ende in gegenseitigem Abstand gelenkig mit der schwimmenden Konstruktion verbunden sind und sich von der schwimmenden Konstruktion hauptsächlich waagerecht konvergierend zur Säule erstrecken und mit ihren jeweiligen anderen Enden gelenkig an einen waagerechten Drehtisch auf der Säule angeschlossen sind, wobei die jeweiligen gelenkigen Anschlüsse derart gestaltet sind, dass sie zusammen mit dem Drehtisch eine hinreichende Anzahl von Freigraden für eine Punktvertäuung geben»

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gelenkigen Anschlüsse zwischen den jeweiligen Enden der Arme und der schwimmenden Konstruktion bzw_o der Säule als Kugelgelenke oder dergl» gestaltet sind,,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Arme mittels Kardangelenken gelenkig an die schwimmende Konstruktion angeschlossen sind, dass der eine Arm mittels eines Charniers gelenkig an den Drehtisch und der andere Arm mittels eines Kardangelenkes an den Drehtisch angeschlossen ist,und dass der ortsfeste Teil des Drehtisches drehbar um eine in der lotrechten Mittelebene der konvergierenden Arme liegende waagerechte Achse auf der Säule gelagert ist_o

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen in der lotrechten Mittelebene der konvergierenden Arme vorgesehenen tele-

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skopischen mit einem pneumatischen/hydraulischen Kompensator versehenen Arm, der mit seinem einen Ende gelenkig an die schwimmende Konstruktion angeschlossen und mit seinem anderen Ende gelenkig an den Drehtisch auf der Säule angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ gekennzeichnet durch einen im Wasser auftriebunterstützten Fender, der an die schwimmende Konstruktion angeschlossen ist und sich um die erwähnten Arme und die Säule erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pender mit waagerechten Gelenkachsen gelenkig an die schwimmende Konstruktion angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fender mit der schwimmenden Konstruktion starr verbunden -ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule als Betonsäule gestaltet ist.

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