DE69222316T2

DE69222316T2 - Drehbare festmachevorrichtung für ein schiff an einer ladeboje

Info

Publication number: DE69222316T2
Application number: DE69222316T
Authority: DE
Inventors: Kare N-4120 Tau Breivik; Arne N-4818 Faervik Smedal; Kare N-4800 Arendal Syvertsen
Original assignee: Den Norske Stats Oljeselskap AS
Current assignee: Equinor ASA
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2012-03-31
Also published as: FI942414A0; RU94027292A; US5564957A; PL169221B1; AU670240B2; JPH07501289A; GB9410603D0; EP0613440B1; ES2134216T3; DE69217244T2; EP0613440A1; EP0613438B1; AU1771692A; NO175423B1; RU94026903A; US5468166A; GB2277500B; NO923816L; FI942412A0; JPH07501286A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum drehbaren Verbinden eines schwimmenden Schiffes mit einer auf dem Meeresboden verankerten, untergetauchten Be-/Entlade- Boje, wobei die Boje derart angeordnet ist, daß sie in einem nach unten offenen Aufnahmeraum in dem Schiff aufgenommen und lösbar befestigt werden kann, wobei die Boje ein außeres Schwimmelement, das derart angeordnet ist, daß es in dem Aufnahmeraum befestigt werden kann, und ein mittleres Element aufweist, an dem das äußere Element drehbar angebracht ist, wobei das mittlere Element an dem Meeresboden verankert ist, so daß sich das Schiff um das mittlere Element drehen kann, wenn das äußere Element in dem Aufnahmeraum befestigt ist, und wobei das untere Ende des mittleren Elements an wenigstens eine Transferleitung zum Übertragen eines Mediums über das mittlere Element verbunden ist.
Eine Festmachvorrichtung in Form eines Bojenladesystens der oben beschriebenen Art ist aus der US-4 490 121 bekannt. Das Patent zeigt eine Anzahl unterschiedlicher Ausführungsformen, inklusive einer Ausführungsform, die eine Boje der oben beschriebenen Art aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist der Aufnahmeraum für die Boje in einem Arm angeordnet, der von dem Schiff oberhalb der Wasseroberfläche vorsteht und an dieses befestigt ist, so daß die Boje, wenn sie in dem Aufnahmeraum angeordnet ist, teilweise oder gesamt aus dem Wasser gehoben wird. Somit unterliegen sowohl der Aufnahmeraum als auch die Boje den möglicherweise rauhen und stürmischen Bedingungen an der Wasseroberfläche. Es ist klar, daß eine derartige Vorrichtung wesentlichen Beschränkungen hinsichtlich des Wetters unterliegt, und nicht in vergleichsweise hoher See betrieben werden kann, sowohl wegen der praktischen Schwierigkeiten beim Verbinden und Lösen, als auch wegen mangelnder Sicherheit für die Mannschaft unter schwierigen Bedingungen mit Wind und hoher See.
Bei dem bekannten Bojenaufbau besteht das mittlere Element der Boje aus einem Drehkörper oder einem Türmchen, in dem eine sich axial erstreckende Röhrenlänge angeordnet ist, die an ihrem oberen Ende mit dem Röhrensystem des Schiffes durch eine drehbare Röhrenkupplung, d.h. einem Drehgelenk, gekoppelt ist.
Eine Festmachvorrichtung oder ein Bojenladesystem einer anderen Art ist aus der US 4 604 961 bekannt. Diese Vorrichtung beruht auf einem Schiff mit einer durchgehenden Decköffnung oder einer Öffnung für die Ölaufnahme, deren unteres Ende einen eingetauchten Aufnahmeraum darstellt, in dem ein Drehkörper oder ein Türmchen angeordnet ist, das drehbar in dem Bauch des Schiffes angebracht ist und für die Aufnahme und Anbringung der Boje gestaltet ist. Aufgrund der Tatsache, daß der Drehkörper an den Rumpf angebracht ist, entstehen große Reibungskräfte, die durch Drehkräfte von der Boje überwunden werden müssen. Diese Drehkräfte sind infolge des großen Außendurchmessers des Drehkörpers relativ groß, und dies führt zu entsprechend großen Belastungen. Ferner kann dies zu unkontrollierter Drehung der Vorrichtung führen, und zwar wegen der großen Trägheitskräfte, so daß es erforderlich wird, ein Bremssystem zum Halten des Drehkörpers zu verwenden. Im Fall einer gewünschten Drehung wird das Bremssystem dann gelöst, und der Drehkörper wird auf kontrollierte Art und Weise mittels eines wirksamen Antriebs gedreht.
In der Praxis können ebenso große Belastungskräfte an der Stelle auftreten, an der die Transferleitung der Boje in die Boje an deren Unterseite eintritt. An dieser Stelle können große Biegemomente und Torsionskräfte entstehen, und entsprechend große Belastungen auf die Transferleitung, teilweise wegen des Kippens und Rollens des Schiffs unter dem Einfluß von Wind und Wellen, und teilweise wegen des Drehens des Schiffs und den entstehenden Reibungskräften zwischen der Boje und dem Schiffsrumpf.
Es ist eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der die genannten Nachteile bei den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen vermieden werden können.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Boje auf schnelle und sichere Art und Weise auch in rauher See an das Rohrsysten eines Schiffes verbunden werden kann, und bei der die Verbindungsanordnung relativ große Toleranzen absorbieren kann, und die somit ebenso für die ferngesteuerte Verbindung der Boje in dem Aufnahmeraum geeignet ist.
Die genannten Aufgaben werden durch eine Vorrichtung zum drehbaren Verbinden eines schwimmenden Schiffes mit einer auf dem Meeresboden verankerten, untergetauchten Be-/Entlade-Boje gelöst, wobei die Vorrichtung eine Boje und einen Aufnahmeraum aufweist, der beim Gebrauch des Schiffes derart angeordnet ist, daß er untergetaucht und nach unten offen ist sein, wobei die Boje angeordnet ist, um im Aufnahmeraum im Schiff aufgenommen und lösbar befestigt zu werden, wobei die Boje ein zur Befestigung im Aufnahmeraum angeordnetes äußeres Schwimmelement und ein mittleres Element aufweist, an welchem das äußere Element drehbar angebracht ist, wobei das mittlere Element am Meeresboden verankert ist, wodurch sich das Schiff mit dem äußeren Element um das mittlere Element drehen kann, wenn das äußere Element im Aufnahmeraum befestigt ist, und wobei das untere Ende des mittleren Elements mit mindestens einer Transferleitung zum Durchleiten des Mediums verbindbar ist, und das obere Ende des mittleren Elements durch eine Schwenkeinrichtung mit einer Verrohrung auf dem Schiff verbindbar ist, wobei das mittlere Element einen Hohlschaft darstellt, der an seinem oberen Ende durch mindestens ein flexibles Verbindungsstück an die Schwenkeinrichtung angeschlossen ist, welches die winkelige Verschiebung um die Verbindungsachse zuläßt, so daß das zwischen der mindestens einen Transferleitung und der Verrohrung auf dem Schiff durchgeleitete Medium im Gebrauch von dem genannten Hohlschaft transportiert wird.
Als Ergebnis der Tatsache, daß das mittlere Element der Boje einen Hohlschaft darstellt, weist dieses Element bezüglich der vergleichbaren Bojenanordnungen gemäß dem Stand der Technik einen kleinen Durchmesser auf, wobei das mittlere Element in Form eines Kerns oder "eines Türmchens" mit einem größeren Durchmesser ausgebildet ist. Da das Drehsystem Teil der Boje selbst ist, wird eine teure Anbringung als Teil des Schiffs vermieden. Der kleine Durchmesser der Drehlager führt zu einem geringen Drehwiderstand und einer geringen Drehmasse und folglich besteht keine Notwendigkeit für eine aktive Steuerung oder Bremsung des Drehsystems. Durch Verwendung eines oder mehrerer flexibler Verbindungsstücke an den Verbindungsstellen an dem oberen Ende des mittleren Elements wird erreicht, daß die Verbindungseinrichtung relativ große Toleranzen in den Abweichungen hinsichtlich der Abmessungen absorbieren kann, wenn unterschiedliche Bojen in Aufnahmeräumen unterschiedlicher Schiffe angeschlossen werden. Dadurch wird eine schnelle und sichere Verbindung erreicht, auch in dem Fall, daß die Verbindung der Boje mit dem Rohrsystem des Schiffs durch Fernsteuerung gesteuert wird. Zusätzlich erhält man die Beseitigung von Biegemomenten und Torsionskräften an den Verbindungsstellen und folglich geringeren Abrieb und eine längere Standzeit für die Komponenten der Vorrichtung.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben, die eine beispielhafte Ausführungsform darstellen. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht eines Schiffes mit einem Aufnahmeraum, der eine Boje aufnimmt, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht eines Aufnahmeraums in einem Schiff und einer daran angebrachten Boje;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht des Aufnahmeraums gemäß Fig. 2, und zwar unter einem rechten Winkel zu der Schnittebene gemäß Fig. 2.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Schiff ist eine Boje 2 in einem untergetauchten Aufnahmeraum 3 aufgenommen, der ein Teil eines Moduls ist, das in dem unteren Teil des Bugs des Schiffes angeordnet ist. Die Boje ist untergetaucht und dient der Übertragung eines fließenden Mediums, insbesondere Kohlenwasserstoffen zu oder von Tanks an Bord eines Tankers. Zu diesem Zweck ist die Boje mit einer flexiblen Übertragungsleitung 4 verbunden und ist ferner an den Meeresboden mittels mehrerer Festmachleitungen verankert, die mit 5 angedeutet sind. Der Aufnahmeraum 3 ist mit dem Deck 6 des Schiffes durch einen Zugangs- oder Serviceschacht 7 verbunden. In dem Aufnahmeraum ist ein Verschluß 8 zum Verschließen des Serviceschachts 7 und des oberen Teils des Aufnahmeraums 3 von dem Meer angeordnet, wenn der Aufnahmeraum nicht in Verwendung ist, d.h. wenn er keine Boje 2 aufnimmt. Dies sorgt für die Möglichkeit, Gerätschaften zu untersuchen, die in dem oberen Teil des Aufnahmeraums angeordnet sind, wie z.B. Sensoren und TV-Kameras für Überwachungs- und Steuerungszwecke.
Die Boje 2 und der untere Teil des Aufnahmeraums 3 weisen eine zueinander passende konische Form zur Sicherstellung einer korrekten Anordnung der Boje in dem Aufnahmeraum auf, wenn die Boje angehoben und in den Aufnahmeraum eingeführt wird. Wie aus Fig. 1 deutlich wird, ist in dem oberen Teil des Aufnahmeraums 3 eine Kopplungseinheit 9 angeordnet, die im Betrieb mit der Boje 2 gekoppelt ist, und die ferner mit einem Leitungssystem 10 verbunden ist, das zu (nicht gezeigten) Tanks an Bord des Schiffes 1 führt.
Der Aufbau der Boje 2 und der Kopplungseinheit 9 ist ferner in Fig. 2 gezeigt. Wie hieraus deutlich wird, weist die Boje ein äußeres Schwimmelement 15 und ein mittleres Element 16 auf, das drehbar in dem äußeren Element angebracht ist und einen Durchgangskanal 17 für ein durch die Boje zu transportierendes Medium aufweist. Wie die Figur zeigt, weist das äußere Schwimmelement 15 ein oberes und unteres Kegelelement 18 und 19 auf, und das obere Kegelelement weist einen Kragen 20 auf, der einen nach unten gerichteten, ringförmigen Anstoßrand 21 für einen Eingriff mit Verriegelungselementen aufweist, die Teil eines Verriegelungsmechanismus (vgl. Fig. 3) bilden, der in dem Aufnahmeraum 3 zum Verriegeln der Boje in dem Aufnahmeraum angeordnet ist. Das äußere Schwimmelement 15 ist in mehrere wasserdichte Schwimmkammern 22 unterteilt und weist ferner ein mittleres austauschbares Lagerstützelement 23 mit einem unteren Radiallager 24 und einem oberen Axiallager 25 für das mittlere Element 16 auf. Wenn erforderlich, kann das Lagerstütztelement 23 von dem äußeren Schwimmelement 15 zur Untersuchung und möglicher Ersetzung von Teilen angehoben werden.
Das mittlere Element 16, das hier die Form eines Hohlschafts aufweist, ist mit einem unteren verstärkten Abschnitt 26 mit mehreren nach außen vorstehenden Armen 27 zur Anbringung der Festmachleitungen 5 der Boje 2 (die in Fig. 2 nicht dargestellt sind) versehen.
Die Kopplungseinheit 9 in dem oberen Teil des Aufnahmeraums 3 weist eine gekrümmte Kopplungsleitung 28 auf, die mittels eines hydraulischen Zylinders 29 zwischen einer eingezogenen Stellung und einer Verbindungsstellung (in Fig. 2 sind beide Stellungen gezeigt) drehbar ist, wobei ein Ende der Leitung mit einem Kopplungskopf 30 für eine Verbindung mit dem oberen Ende des mittleren Elements 16 der Boje versehen ist, wenn die Boje an Ort und Stelle in dem Aufnahmeraum ist. Diese Verbindung findet durch eine Gelenkeinrichtung 31 statt, die an der Oberseite des mittleren Elements 16 der Boje angeordnet ist. Der Kopplungskopf 30 ist mit mehreren am Umfang angeordneten Verriegelungsarmen 32 zum Führen des Kopplungskopfes in Richtung der Gelenkeinrichtung 31 versehen und sorgt für eine sichere Verbindung. Ferner ist der Kopplungskopf mit einem flexiblen Verbindungsstück 33 versehen, um für die Flexibilität zu sorgen, und für die Möglichkeit zu sorgen, daß relativ große Abmessungstoleranzen erhalten werden, wenn die Boje an unterschiedliche Schiffe angeschlossen wird. Ein flexibles Verbindungsstück 34 ist ferner zwischen dem mittleren Element 16 und der Gelenkeinrichtung 31 vorgesehen, um für zusätzliche Flexibilität und Verringerung von Belastungen und Abrieb bei der Verbindung zu sorgen. Der Kopplungskopf 30 kann derart angeordnet sein, daß Suchbewegungen durchgeführt werden, beispielsweise mittels hydraulischer Betätigung, um eine richtige Verbindung mit der Gelenkeinrichtung zu erhalten. Wie erwähnt, können zusätzlich für Überwachungszwecke beispielsweise eine Kombination von Sensoren und TV-Kameras vorgesehen sein. Die flexiblen Verbindungsstücke können beispielsweise Kugelverbindungen oder Verbindungen aus einem flexiblen Material sein.
Das dritte flexible Verbindungsstück 35, das beispielsweise auch eine Kugelverbindung sein kann, ist zwischen dem unteren Ende des mittleren Elements 16 und der Transferleitung 4 der Boje angeordnet. Dieses flexible Verbindungsstück sorgt für den wesentlichen Vorteil einer momentenfreien Übertragung von Kräften zwischen der Transferleitung 4 zu der Boje 2 und erleichtert zusätzlich die Anordnung der Boje bezüglich des Aufnahmeraums 3, so daß die Boje leicht darin an Ort und Stelle gleitet.
Der genannte schließende Verschluß 8 in dem oberen Teil des Aufnahmeraums 3 ist derart gezeigt, daß er durch einen Hydraulikzylinder 36 betätigt wird.
Der Verriegelungsmechanismus zum lösbaren Verriegeln der Boje, wenn diese in dem Aufnahmeraum 3 an Ort und Stelle ist, ist schematisch in Fig. 3 gezeigt. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Mechanismus zwei Verriegelungsklauen 40 auf, die durch ein hydraulisches System betätigt werden und um horizontale Achsen 41 an diametral gegenüberliegenden Seiten des Aufnahmeraums 3 drehbar sind. Die hydraulischen Betätigungselemente (die nicht gezeigt sind) zur Betätigung der Verriegelungsklauen können beispielsweise hydraulische Zylinder sein. Wenn die Verriegelungsklauen 40 betätigt werden, drehen sich diese in einer vertikalen Ebene in einen Eingriff mit demn nach unten gerichteten Anstoßrand 21 des oberen Kegelelements 18 der Boje. Die hydraulischen Zylinder sind in vorteilhafter Weise parallel zu dem hydraulischen Antriebssystem verbunden, so daß sie automatisch mögliche Ungleichmäßigkeiten in dem Anstoßrand kompensieren. Die Verriegelungsklauen 40 sorgen für eine feste Verriegelung des äußeren Schwimmelements 15 der Boje mit dem Aufnahmeraum 3, und es wird dann gestattet, daß sich das Schiff um das drehbar angebrachte mittlere Element 16 dreht, wobei die Gelenkeinrichtung 31 ein derartiges Drehen zuläßt, nachdem die Kopplungsröhre 28 mit der Boje gekoppelt wurde. Die hydraulischen Betätigungselemente sind vorzugsweise derart angeordnet, daß eine (nicht gezeigte) mechanische Verriegelungseinrichtung betätigt wird, so daß die Boje 2 sicher an Ort und Stelle in der Verriegelungsstellung gehalten wird, auch im Fall eines Fehlers in dem Hydrauliksystem.

Claims

1. Vorrichtung zum drehbaren Verbinden eines schwimmenden Schiffes mit einer auf dem Meeresboden verankerten, untergetauchten Be-/Entlade-Boje, wobei die Vorrichtung eine Boje und einen Aufnahmeraum aufweist, der im Gebrauch des Schiffes angeordnet ist, um untergetaucht und nach unten offen zu sein, wobei die Boje (2) angeordnet ist, um im Aufnahmeraum (3) im Schiff (1) aufgenommen und lösbar befestigt zu werden, wobei die Boje (2) ein zur Befestigung im Aufnahmeraum (3) angeordnetes äußeres Schwimmelement (15) und ein mittleres Element (16) aufweist, an welchem das äußere Element (15) drehbar angebracht ist, wobei das mittlere Element (16) am Meeresboden verankert ist, wodurch sich das Schiff mit dem äußeren Element um das mittlere Element (16) drehen kann, wenn das äußere Element im Aufnahmeraum befestigt ist, und wobei das untere Ende des mittleren Elements (16) mit mindestens einer Transferleitung (4) zum Durchleiten des Mediums verbindbar ist und das obere Ende des mittleren Elements (16) durch eine Schwenkeinrichtung (31) mit Verrohrung (10) auf dem Schiff verbindbar ist, wobei das mittlere Element einen Hohlschaft (16) darstellt, der an seinem oberen Ende durch mindestens ein flexibles Verbindungsstück (34) an die Schwenkeinrichtung (31) angeschlossen ist, welches die winklige Verschiebung um die Verbindungsachse zuläßt, so daß das zwischen der mindestens einen Transferleitung und der Verrohrung auf dem Schiff durchgeleitete Medium im Gebrauch von dem genannten Hohlschaft transportiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schwenkeinrichtung (31) an einen Kupplungskopf (30) in einer mit der Verrohrung (10) kommunizierenden Kupplungseinheit (9) angeschlossen ist, wobei der Kupplungskopf (30) am Übergang zu der Kupplungseinheit (9) ein flexibles Verbindungsstück (33) hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mittlere Element (16) an seinem unteren Ende mit einem flexiblen Verbindungsstück (35) versehen ist zum momentfreien Übertragen von Kräften von der Transferleitung (4) auf die Boje (2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das bzw. jedes flexible Verbindungsstück (33, 34, 35) ein kugeliges Gelenk ist.