DE69936231T2

DE69936231T2 - Verankerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69936231T2
Application number: DE69936231T
Authority: DE
Inventors: Peter Douglas Bruce
Original assignee: Brupat Ltd
Current assignee: Brupat Ltd
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2019-10-30
Also published as: EP1321356A3; CN1325352A; AU1054600A; CA2348078C; ID28960A; DE69936231D1; EP1462356A2; EP1124718A2; NO333123B1; WO2000026081A2; EP1321356A2; PT1462356E; WO2000026081A9; CN1264722C; JP2003516890A; CN1137833C; AR021046A1; HK1056709A1; AU761296B2; ATE363428T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Seeanker und insbesondere auf Anker zur Schleppeinbettung und zur direkten Einbettung und ihre Einbettungsmittel.
Ein Seeanker zur Einbettung in einem Festmachbett ist im Allgemeinen an einer Ankerleine befestigt, um ihn mit einem Objekt, das durch das Festmachen in einem Gewässer über dem Festmachbett zurückgehalten werden soll, zu verbinden. Der Anker umfasst ein Flunkenelement und einen Lastangriffspunkt zu einer Seite des Flunkenelements zum Befestigen der Ankerleine daran mittels eines Ankerleinen-Befestigungsmittels (zum Beispiel eines Bügels) und umfasst eine Symmetrieebene, die eine erste Richtung, in der die Oberfläche des Flunkenelements auf der einen Seite des Flunkenelements eine maximale projizierte Fläche aufweist, wenn der Anker betätigt wird, und eine zweite (Vorwärts-)Richtung (F), in der die Oberfläche eine minimale projizierte Fläche aufweist, enthält. Entsprechend treten in diesen Richtungen ein maximaler und ein im Wesentlichen minimaler Widerstand gegenüber der Bewegung des Ankers in dem Boden eines Festmachbetts auf. Die Ankerflunke tendiert dazu, sich in dem Boden entlang der Vorwärtsrichtung (F) des minimalen Widerstands voranzubewegen.
Ein Anker zur Schleppeinbettung ist ein Seeanker, wie oben beschrieben, bei dem sich der Lastangriffspunkt des Ankerleinen-Befestigungsmittels so auf dem Anker befindet, dass das horizontale Ziehen an der Leine bei auf der Oberfläche eines Festmachbetts liegendem Anker bewirkt, dass sich der Anker in einen penetrierenden Eingriff damit neigt und sich dann in den Boden des Festmachbetts bewegt, wobei eine wesentliche Komponente der Verschiebung in der Vorwärtsrichtung der minimalen projizierten Fläche der Oberfläche des Flunkenelements auftritt. Dies bewirkt, dass der Anker einer gekrümmten Vergrabetrajektorie folgt, während er sich in den Boden des Festmachbetts einbettet. Die Lage des Lastangriffspunktes ermöglicht es somit, dass das Ankerleinen-Befestigungsmittel als das Einbettungsmittel des Ankers funktioniert.
Ein Anker zur direkten Einbettung, zum Beispiel EP-A-0161190 , ist ein Seeanker, wie oben beschrieben, der einen Lastangriffspunkt des Ankerleinen-Befestigungsmittels aufweist, der so angeordnet ist, dass das Ziehen an der befestigten Ankerleine bewirkt, dass der Anker dazu tendiert, sich in der Richtung der maximalen projizierten Fläche des Flunkenelements zu bewegen, wenn er in dem Boden des Festmachbetts vergraben ist. Dies bewirkt, dass der eingebettete Anker einer Bahn folgt, die zu der Oberfläche des Festmachbetts aufsteigt und durch diese ausbricht, und verhindert auf diese Weise, dass die Ankerleine und das Ankerleinen-Befestigungsmittel als das Einbettungsmittel des Ankers funktionieren. Es wird daher ein alternatives Einbettungsmittel eingesetzt, das ein Stoßelement, das als Schieber bekannt ist, beinhaltet, um in den Anker einzugreifen und ihn im Wesentlichen in der Vorwärtsrichtung der minimalen projizierten Fläche des Flunkenelements tief in den Boden des Festmachbetts zu stoßen.
Das U.S.-Patent Nr. 5474015 beschreibt eine Seeanker, der eine Flunke und einen an der Flunke befestigten Schaft beinhaltet und zur Schleppeinbettung in einem Festmachbett vorgesehen ist, indem der Anker mittels des Schaftes im Wesentlichen horizontal gezogen wird.
Des Weiteren ist es ein besonderes Merkmal des Ankers, dass zwei Betätigungsmodi möglich sind, indem die Linie, die sich zwischen dem Ankerkabel-Befestigungspunkt auf dem Schaft und dem Flunkenschwerpunkt erstreckt, variabel ist, um eine erste Linie für die Schleppeinbettung des Ankers und eine zweite Linie, die benutzt wird, wenn der Anker eingebettet ist, bereitzustellen, wobei die ziehende Kraft auf den Anker mittels des Schaftes nun im rechten Winkel zu der Flunke sein kann, wodurch aufgrund der vergrößerten Flunkenfläche, die in der Richtung der Ziehenden Kraft vorliegt, eine erhöhte Haltekraft bereitgestellt wird. Die zwei Modi ermöglichen es, dass der Anker zuerst als Anker zur Schleppeinbettung und anschließend als Anker zur direkten Einbettung arbeitet.
Jeder zuvor erwähnte Anker wird im Folgenden als Seeanker, Anker zur Schleppeinbettung bzw. Anker zur direkten Einbettung der oben beschriebenen Art bezeichnet.
Diese Anker weisen Nachteile auf: Der Anker zur Schleppeinbettung erfordert eine mitunter inakzeptable horizontale Komponente der Verschiebung, um eine gewünschte Einbettungstiefe unter der Oberfläche eines Festmachbetts zu erreichen, und der Anker zur direkten Einbettung leidet unter einer progressiven Reduktion der Einbettungstiefe bei Überlastung, was letztendlich zu einem katastrophalen Versagen durch das Ausbrechen aus dem Festmachbett führt. Des Weiteren erfordert der Anker zur direkten Einbettung, von einem langen Schieber in den Meeresboden gestoßen zu werden, der anfällig für Beschädigung und beim Arrangieren an Deck auf einem Anker handhabenden Seefahrzeug schwer zu handhaben ist.
Die Ziele der vorliegenden Erfindung umfassen unter anderem das Abschwächen dieser Nachteile. Die vorliegende Erfindung stellt allgemein eine Verankerungsvorrichtung bereit, die einen Seeanker, der einer Vergrabetrajektorie folgt, wenn er von einer Ankerleine mittels eines Ankerleinen-Befestigungsmittels nach dem Einbetten bis zu einer anfänglichen vergrabenen Position unterhalb einer Oberfläche des Meeresbodens geschleppt wird, und ein Einbettungsmittel zum Festlegen der anfänglichen vergrabenen Position beinhaltet.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verankerungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Seeanker beinhaltet, wobei der Anker ein Flunkenelement und einen ersten Lastangriffspunkt auf dem Seeanker zu einer Seite des Flunkenelements zum Befestigen eines Ankerleinen-Befestigungsmittels umfasst, wobei eine gerade Linie, die den ersten Lastangriffspunkt und den Schwerpunkt (C) der Oberfläche des Flunkenelements auf der einen Seite des Flunkenelements enthält, mit einer Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Schwerpunktwinkel β bildet, in der Richtung, in der die Oberfläche des Flunkenelements eine minimale projizierte Fläche aufweist, und der Schwerpunktwinkel β ausgewählt ist, um zur Betätigung des Ankers in einem weichen, bindigen Boden in dem Bereich von 68° bis 85° oder zur Betätigung des Ankers in nicht bindigem Boden in dem Bereich von 50° bis 65° zu liegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Flunkenelement ein plattenartiges Schaftelement umfasst, das daran unnachgiebig befestigt ist und parallel zu einer Symmetrieebene (X-X) des Ankers liegt, das plattenartige Schaftelement einen länglichen Schlitz zur gleitfähigen Bewegung des Ankerleinen-Befestigungsmittels darin umfasst, wobei ein vorwärts liegendes Ende des Schlitzes den ersten Lastangriffspunkt definiert und wobei ein hinteres Ende des Schlitzes einen zweiten Lastangriffspunkt definiert, der sich neben einer hinteren Kante des Flunkenelements befindet.
Vorzugsweise ist der Anker für ein tieferes Vergraben durch Schleppen und eine anschließende rückwärtige Einholung in einer Richtung, die der Vorwärtsrichtung F im Wesentlichen entgegen gesetzt ist, angepasst.
Vorzugsweise ist ein Gleitstopmittel knapp achtern von dem vorwärts liegenden Ende des Schlitzes bereitgestellt, um das Befestigungsmittel an dem ersten Lastangriffspunkt zurückzuhalten.
Vorzugsweise umfasst das Gleitstopmittel Freigabemittel, die mit dem Ankerleinen-Befestigungsmittel zusammenarbeiten, wodurch eine Drehverschiebung des Befestigungsmittels das Gleitstopmittel freigibt, um zu ermöglichen, dass das Befestigungsmittel in dem Schlitz zu einer hinteren Kante des Flunkenelements gleitet.
Vorzugsweise umfasst das Ankerleinen-Befestigungsmittel ein längliches Element mit einem Befestigungspunkt an einem Ende und mit einem Schäkel an dem anderen Ende, der ein Stiftelement trägt, das dazu dient, gleitfähig und drehbar in den Schlitz einzugreifen, und das an dem Lastangriffspunkt des Schaftelements eingreifen kann.
Vorzugsweise umfasst das Schaftelement eine bogenförmige Oberfläche, die auf den ersten Lastangriffspunkt zentriert ist, und das längliche Element umfasst einen Stopper, der gleitfähig auf der bogenförmigen Oberfläche eingreifen kann, wodurch das Stiftelement an dem ersten Lastangriffspunkt in dem Schlitz gehalten wird, bis die Drehung des länglichen Elements um den ersten Lastangriffspunkt die Richtung der Bewegung des Stoppers parallel zu dem Schlitz macht, woraufhin das Stiftelement ungehindert in dem Schlitz in dem Schaftelement gleiten kann.
Vorzugsweise umfasst der Anker ein freigebbares Drehstopmittel, das die Drehung des länglichen Elements an einer vorbestimmten Position relativ zu dem Schaftelement stoppt, wenn sich das Stiftelement an dem ersten Lastangriffspunkt befindet.
Vorzugsweise bildet eine Ebene, die zu der Symmetrieebene (X-X) orthogonal liegt und eine vorwärts liegende Extremität des Flunkenelements und den Befestigungspunkt enthält, mit der Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Winkel α', wenn das längliche Element von dem Stopper gestoppt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α' weniger als 95° beträgt.
Vorzugsweise beträgt der Winkel α' weniger als 75°.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren des Einbettens eines Seeankers in einem Festmachbett bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet:

(a) Bereitstellen eines Seeankers gemäß dem ersten Aspekt;
(b) Einbetten des Ankers in dem Festmachbett bis zu einer ersten vergrabenen Position; dadurch gekennzeichnet, dass:
(c) sich der Flunkenschwerpunkt (C) in der ersten Vergrabeposition in einer Tiefe von mindestens zweimal der Quadratwurzel einer maximalen projizierten Fläche der Oberfläche des Flunkenelements auf der einen Seite des Flunkenelements befindet;
(d) Aufbringen einer ziehenden Kraft auf den Anker durch eine Ankerleine, die an dem Ankerleinen-Befestigungsmittel befestigt ist, wenn sich der Anker in der ersten Vergrabeposition befindet, um zu bewirken, dass der Anker dazu tendiert, sich in dem Boden des Festmachbetts mit einer wesentlichen Komponente (9B) der Verschiebung in der Vorwärtsrichtung F zu bewegen.

Vorzugsweise übertrifft die Komponente (9B) der Verschiebung 35 Prozent der tatsächlichen Verschiebung (9A).
Vorzugsweise beträgt der Schwerpunktwinkel β für die Betätigung in weichem, bindigem Boden weniger als oder gleich 80° und für die Betätigung in nicht bindigem Boden weniger als oder gleich 60°.
Vorzugsweise wird der Schritt (b) erreicht, indem das Flunkenelement unter Verwendung eines Schiebers vertikal belastet wird.
Alternativ dazu wird der Schritt (b) erreicht, indem der Anker auf der Oberfläche des Festmachbetts ausgelegt wird und horizontal an der Ankerleine gezogen wird, um zu bewirken, dass sich der Anker in einen penetrierenden Eingriff damit neigt.
Im Schritt (d) bildet eine Ebene, die zu einer Symmetrieebene (X-X) des Ankers orthogonal ist und eine vorwärts liegende Extremität des Flunkenelements und den Lastangriffspunkt enthält, vorzugsweise mit der Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Punktwinkel α, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α für die Betätigung in weichem, bindigem Boden nicht weniger als 95° beträgt und für die Betätigung in nicht bindigem Boden nicht weniger als 85° beträgt.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise die folgenden weiteren Schritte:

(e) Vergraben des Ankers bis zu einer zweiten Vergrabeposition, die tiefer als die erste Vergrabeposition ist;
(f) rückwärtiges Einholen des Ankers in einer Richtung, die im Wesentlichen der Vorwärtsrichtung F entgegengesetzt ist, indem das Ankerleinen-Befestigungsmittel entlang dem länglichen Schlitz zum hinteren Ende gleiten gelassen wird und an der Ankerleine gezogen wird.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Zurückhaltens des Befestigungsmittels an dem ersten Lastangriffspunkt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Freigebens des Befestigungsmittels von dem ersten Lastangriffspunkt, um zu ermöglichen, dass das Befestigungsmittel in dem Schlitz gleitet.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Eingreifens eines Stiftelements eines Schäkels an einem Ende eines länglichen Elements des Ankerleinen-Befestigungsmittels an dem Lastangriffspunkt in dem Schaftelement.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Stoppens der Drehung des länglichen Elements in einer vorbestimmten Position relativ zu dem Schaftelement, wenn sich das Stiftelement an dem ersten Lastangriffspunkt befindet.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Stoppens des länglichen Elements in einer Position, so dass eine Ebene, die zu der Symmetrieebene (X-X) orthogonal liegt und eine vorwärts liegende Extremität des Flunkenelements und einen Befestigungspunkt auf dem länglichen Element zur Verbindung mit der Ankerleine enthält, mit der Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Winkel α' bildet und dass der Winkel α' weniger als 95° beträgt. Vorzugsweise beträgt der Winkel α' weniger als 75°.
Beim Betrachten eines Seeankers, wie hier zuvor beschrieben, und bei der Arbeitskonfiguration für die Betätigung unter der Oberfläche eines Festmachbetts wird auch ein Schleppanker erörtert, bei dem eine gerade Linie, die den Lastangriffspunkt und den Schwerpunkt der Oberfläche des Flunkenelements auf der Lastangriffspunkt-Seite des Flunkenelements enthält, mit der Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Schwerpunktwinkel β bildet, in der Richtung, in der die Oberfläche des Flunkenelements eine minimale projizierte Fläche aufweist, wodurch eine ziehende Kraft, die an dem Lastangriffspunkt des Ankerleinen-Befestigungsmittels auf die Ankerleine aufgebracht wird, wenn der Flunkenschwerpunkt C unter der Oberfläche des Festmachbetts um mindestens zweimal die Quadratwurzel der maximalen projizierten Fläche der Oberfläche des Flunkenelements vergraben wird, bewirkt, dass der Anker dazu tendiert, sich in dem Boden des Festmachbetts mit einer wesentlichen Komponente der Verschiebung in der Vorwärtsrichtung F zu bewegen, und wobei der Schwerpunktwinkel β zur Betätigung des Ankers in einem weichen, bindigen Boden in dem Bereich von 71° bis 85° und zur Betätigung des Ankers in nicht bindigem Boden in dem Bereich von 50° bis 65° liegt.
Vorzugsweise übertrifft der Schwerpunktwinkel für die Betätigung in weichem, bindigem Boden nicht 80° und für die Betätigung in nicht bindigem Boden nicht 60°.
Vorzugsweise ist der Schleppanker so, dass eine Ebene, die zu der Symmetrieebene des Ankers orthogonal ist und eine vorwärts liegende Extremität des Flunkenelements und den Lastangriffspunkt enthält, mit der Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Punktwinkel α bildet und der Winkel α für die Betätigung in weichem, bindigem Boden nicht weniger als 95° beträgt und für die Betätigung in nicht bindigem Boden nicht weniger als 85° beträgt.
Vorzugsweise beinhaltet der Anker ein Flunkenelement mit einem plattenartigen Schaftelement, das daran unnachgiebig befestigt ist und zu der Symmetrieebene des Ankers parallel liegt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben:
1 zeigt einen Seitenriss eines bekannten Ankers zur Schleppeinbettung;
2 zeigt eine Vorderansicht des Ankers aus 1;
3 zeigt eine Draufsicht des Ankers aus 1;
4 zeigt die Installierung des Ankers aus 1 in einem Festmachbett;
5 zeigt einen Seitenriss eines bekannten Ankers zur direkten Einbettung;
6 zeigt eine Vorderansicht des Ankers aus 5;
7 zeigt eine Draufsicht des Ankers aus 5;
8 zeigt die Installierung des Ankers aus 5 in einem Festmachbett;
9 zeigt eine Ansicht des Seitenrisses des Ankers zur Schleppeinbettung aus 1 und eines Schieberelements, die in einem Festmachbett installiert sind;
10 zeigt eine vergrößerte Einzelheit des Ankers und des Schiebers aus 9;
11 zeigt einen Seitenriss eines Schleppankers gemäß der vorliegenden Erfindung;
12 zeigt eine Vorderansicht des Ankers aus 11;
13 zeigt eine Draufsicht des Ankers aus 11;
14 zeigt eine Bügelstoppereinzelheit aus 11 mit gestopptem Bügel;
15 zeigt die Einzelheit aus 14, wobei der Bügelstopper freigegeben ist;
16 zeigt die Einzelheit aus 15, wobei der Bügel in einer Position ist, um sich an dem freigegebenen Stopper vorbei zu bewegen;
17 zeigt einen Schnitt A-A durch den Bügelstopper in 15;
18 zeigt den Anker aus 11 und ein Schieberelement, die einen Heckrolle eines den Anker handhabenden Seefahrzeugs überqueren;
19 zeigt den Anker aus 11 und ein Schieberelement, die in einem Festmachbett installiert sind;
20 zeigt die Drehung des Ankers aus 11 durch das Reagieren gegen das Schieberelement aus 19;
21 zeigt das Spannen der Ankerleine des gedrehten Ankers und die Einholung des Schieberelements aus 20;
22 zeigt den Anker aus 11, der abgewandelt ist, um anfänglich auf die Art und Weise des Ankers aus 1 zu arbeiten und im Wesentlichen auf die Art und Weise des Ankers aus 11 zu arbeiten.
Ein bekannter Anker 1 zur Schleppeinbettung (1, 2, 3) für die Schleppeinbettung in dem Boden eines Festmachbetts beinhaltet einen Schaft 2, der an einem Ende mit einer dreieckigen plattenartigen oder schaufelartigen Flunke 3 und an dem anderen Ende mittels eines Bügels 5, der schwenkbar in einem Loch 6 in dem Schaft 2 verstiftet ist, mit einer Ankerleine 4 verbunden ist. Die Flunke 3 ist von ebener Form und der Anker 1 ist um eine Symmetrieebene X-X, die den Mittelpunkt des Lochs 6 in dem Schaft 2 und eine Mittellinie 7 der Flunke 3 enthält, symmetrisch. Die Mittellinie 7 ist zu einer Vorwärtsrichtung F der Flunke 3 parallel, die entlang der Flunke 3 weg von der Verbindung zwischen dem Schaft 2 und der Flunke 3 weist. Eine gerade Linie in der Symmetrieebene X-X, die den Mittelpunkt des Bügellochs 6 und einen vordersten Punkt auf der Flunke 3 enthält, bildet mit einer Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Punktwinkel α. Eine gerade Linie in der Symmetrieebene X-X, die den Mittelpunkt des Bügellochs 6 und den Schwerpunkt C der oberen Oberfläche der Flunke 3 enthält, bildet mit der Vorwärtsrichtung F der Flunke 3 einen sich vorwärts öffnenden Schwerpunktwinkel β.
Ein derartiger Anker zur Schleppeinbettung ist besonders in U.S.-Patent 2,674,969 an R.S. Danforth offenbart, worin die Grenzen von α und β als 50° bis 80° bzw. 25° bis 55° gegeben werden. In dem Patent 553,235 des Vereinigten Königreichs offenbart Danforth die Bedeutung der Winkel α und β und stellt fest, dass Werte für α, die 75° übertreffen, einen Verlust eines verlässlichen Eingriffs eines Ankers in die Oberfläche eines Festmachbetts verursachen, und dass Werte für β von bis zu 65° eingesetzt werden können, wo ein Anker nur zur Verwendung in weichem Schlammgrund vorgesehen ist. Diese Danforth-Grenzen zeigen, dass die Geometrie von Ankern zur Schleppeinbettung bisher durch die vorrangige Anforderung, die Oberfläche des Meeresbodens zu penetrieren, beschränkt worden ist.
Der Anker 1 zur Schleppeinbettung wird auf der Oberfläche 8 eines Festmachbetts (4) ausgelegt und mittels der Ankerleine 4 horizontal gezogen. Für einen Punktwinkel α von weniger als 75° penetriert die Flunke 3 zuerst die Oberfläche 8, und anschließend folgt der Ankerflunkenschwerpunkt C einer gekrümmten Trajektorie 9 in dem Boden 10 des Festmachbetts, die in einer begrenzenden Tiefe d unter der Oberfläche 8 schließlich horizontal wird. Die beträchtliche horizontale Verschiebung dd (Schleppdistanz), die das Erreichen der gewünschten Penetrationstiefe mit sich bringt, ist häufig inakzeptabel, wenn der auf dem Festmachbett verfügbare Raum beschränkt ist.
Ein bekannter Anker 11 zur direkten Einbettung (5, 6, 7) für die direkte Einbettung in einem Festmachbett beinhaltet einen dreieckigen Plattenschaft 2, der an einem Ende mit einer Flunke 3 mit im Wesentlichen rechteckiger Platte und an dem anderen Ende mittels eines Bügels 5, der schwenkbar in einem Loch 6 in dem Schaft 2 verstiftet ist, mit einer Ankerleine 4 verbunden ist. Die Flunke 3 ist von ebener Form und der Anker 11 ist um eine Symmetrieebene X-X, die das Bügelloch 6 in dem Plattenschaft 2 und eine Mittellinie 7 der Flunke 3 enthält, symmetrisch. Eine Vorwärtsrichtung F ist zu der Mittellinie 7 der Flunke 3 parallel. Eine gerade Linie in der Symmetrieebene X-X, die den Mittelpunkt des Bügellochs 6 und den Schwerpunkt C der oberen Oberfläche der Flunke 3 enthält, bildet mit der Mittellinie 7 einen Winkel von 90°.
Der Anker 11 zur direkten Einbettung wird mittels eines unnachgiebigen, länglichen Schieberelements 13, das daran abnehmbar befestigt ist, vertikal in ein Festmachbett 10 getrieben (8). Das Schieberelement 13 beinhaltet einen Pfahl 14, der von einem daran befestigten und von einer Leine 16 hängenden Rammhammer 15 getrieben wird. Das Treiben ist abgeschlossen, wenn sich der Mittelpunkt der Fläche C der Flunke 3 in einer gewünschten Tiefe d unter der Oberfläche 8 des Festmachbetts befindet. Der Pfahl 14 wird dann von dem Anker 11 durch das Heraufziehen an einer Leine 16 gelöst, und eine schräg ziehende Kraft, die über die Ankerleine 4 aufgebracht wird, bewirkt, dass sich der Anker 11 dreht und gleichzeitig aufwärts über die Distanz k verschiebt, bis die Linie der Wirkung der Kraft in der Ankerleine 4 durch den Schwerpunkt C der Flunke 3 verläuft. Der Anker 11 zur direkten Einbettung ist nun so ausgerichtet, das er einer durch die Spannung der Ankerleine 4 induzierten Bewegung in der Vergrabetiefe d minus k, die tatsächlich erreicht wurde, maximalen Widerstand entgegen bringt. Wenn die Ankerleine 4 jedoch über diesen maximalen Widerstand hinaus belastet wird, versagt der Anker zur direkten Einbettung katastrophal, indem er sich in die Richtung der Ankerleine 4 bewegt, bis er zu der Oberfläche 8 des Meeresbodens aufsteigt und aus dieser ausbricht. Aus diesem Grund ist für derartige Anker im Allgemeinen ein Installationssicherheitsfaktor von 2 erforderlich.
Ein Anker 1 zur Schleppeinbettung, wie hier zuvor beschrieben, mit einem Winkel β (1) auf einem bevorzugten hohen Wert, ist abnehmbar und schwenkbar an einem Drehzapfen 17 (9) auf dem Schaft 2 mit einem zusammenarbeitenden Schäkel 18 in einer unteren Extremität 19 eines schweren, länglichen Schiebers 13, der an einer Ablass- und Einziehleine 16 hängt, befestigt. Die Mittellinie 7 der Flunke 3 ist anfänglich parallel zu einer Längsachse 20 des Schiebers 13 angeordnet, so dass die Flunke 3 in der Richtung der Achse 20 eine minimale projizierte Fläche präsentiert und der Mittelpunkt der Fläche C1 (2) der Summe der minimalen projizierten Flächen des Ankers 1 und des Bügels 5 auf einer Linie mit der Achse 20 liegt. Das Ziehen an der Ankerleine 4 parallel zu der Achse 20 dreht den Anker 1 um den Drehzapfen 17, bis er dadurch angehalten wird, dass der Schaft 2 einen Stopper 21 in dem Schäkel 18 berührt, woraufhin eine gewünschte Ausrichtung des Ankers 1 festgelegt wird. Ein kleiner Scherstift 22 (10), der durch den Schäkel 18 und den Schaft 2 verläuft, dient dazu, den Anker 1 in dem Schäkel 18 zu halten, wobei die Mittellinie 7 der Flunke 3 vor der Drehung parallel zu der Achse 20 ist.
Die Einbettung des Ankers 1 (9) wird erreicht, indem der Anker 1, der an dem Schieber 13 befestigt ist, einfach auf die Oberfläche 8 des Festmachbetts 10 abgelassen wird und die Leine 16 bei schlaff gehaltener Ankerleine 4 weiter ausgegeben wird. Der Anker 1 wird durch das Gewicht des schweren Schiebers 13 in das Festmachbett 10 gezwungen, bis sich der Schwerpunkt C der Flunke 3 in einer gewünschten Tiefe d unter der Oberfläche 8 des Festmachbetts befindet, die die Quadratwurzel der maximalen projizierten Fläche der Flunke 3 zweimal übertrifft. Dies wird erzielt, indem die Masse des Schieber 13 angemessen ausgewählt wird. Die Leine 16 wird dann schlaff gelassen und die Ankerleine 4 wird hochgezogen. Mit dem Schieber 13 noch immer am Platz, um ein Auflagerwiderstandsteil bereitzustellen, bewirkt die Hochziehspannung in der Leine 4, dass sich der Scherstift 22 (10) teilt und der Anker 1 in dem Boden 10 des Festmachbetts um den Drehzapfen 17 dreht, bis der Schaft 2 durch den Stopper 21 in dem Schäkel 18 angehalten wird. Der Schwerpunkt C der Flunke 3 bewegt sich auf diese Weise geringfügig tiefer als die Tiefe d unter die Oberfläche 8 und der nachteilige Verlust k der Vergrabetiefe, in 4 gezeigt, wird beseitigt. Der Schieber 13 wird dann von dem Anker 1 gelöst, indem er an der Leine 16 hochgezogen wird, und eine schräge Kraft wird auf die Ankerleine 4 aufgebracht, was bewirkt, dass sie in den Boden 10 schneidet, um den Anker 1 im Wesentlichen in der Vorwärtsrichtung F entlang einer abwärts schrägen Trajektorie 9 zu bewegen, wobei eine weitere Einbettung des Ankers 1 ermöglicht, dass progressiv größere Belastungen der Ankerleine 4 ausgehalten werden können. Obwohl der Anker 1 ohne unerwünschte horizontale Bewegung direkt eingebettet wird, versagt er nicht katastrophal, wenn er überbelastet wird, indem er sich in der Richtung der Ankerleine 4 bewegt, um aus der Oberfläche 8 herausgezogen zu werden, sondern bewegt sich stattdessen bei konstanter Belastung horizontal oder taucht mit zunehmender Belastung auf eine sichere Art und Weise tiefer ein. Daher kann ein Installierungssicherheitsfaktor von 1,5, der für Anker zur Schleppeinbettung akzeptiert wird, angenommen werden, statt eines Sicherheitsfaktors von 2, der üblicherweise für Anker zur direkten Einbettung, die bekannterweise katastrophal versagen, obligatorisch ist. Dies ermöglicht es, in einem gegebenen Festmachsystem kleinere Anker zu geringeren Kosten zu benutzen.
Der Anker 1 zur Schleppeinbettung (9) weist jedoch Werte für die Winkel α und β (1) auf, die innerhalb der zuvor erwähnten Danforth-Grenzen liegen, und behält somit die Fähigkeit, die Oberfläche des Meeresbodens zu penetrieren, wenn er horizontal darüber geschleppt wird. Demzufolge ist der Schaft länger als für das progressive Vergraben notwendig ist, nachdem sich der Anker unter der Oberfläche des Meeresbodens befindet. Diese übermäßige Länge produziert einen unerwünscht hohen Penetrierungswiderstand, wenn er vertikal in den Meeresboden eingebettet wird, und erfordert somit einen exzessiv schweren Schieber 13 (9).
Im Gegensatz dazu weist ein hier beschriebener Schleppanker Werte für die Winkel α und β auf, die die Danforth-Grenzen überschreiten, und er weist somit nicht die Fähigkeit auf, die Oberfläche des Meeresbodens zu penetrieren, wenn er horizontal darüber geschleppt wird, obwohl er die Fähigkeit zum progressiven Vergraben behält, wenn er von einer Position, die sich bereits unter der Oberfläche des Meeresbodens befindet, horizontal geschleppt wird. Der hier beschriebene Schleppanker erfordert somit nur ein kurzes, kompaktes Schaftelement und bietet somit nur minimalen Widerstand, wenn er von einem Schieber in den Meeresboden gestoßen wird. Des Weiteren ermöglichen die hohen Werte der Winkel α und β, dass der Schleppanker vorteilhafterweise einer Trajektorie 9 folgt, die viel steiler ist, als es dem Anker zur Schleppeinbettung, der durch die Danforth-Grenzen beschränkt ist, möglich ist.
Auf diese Weise vergraben sich sowohl ein Anker zur Schleppeinbettung als auch ein Schleppanker, wenn sie in einem Festmachbett von einer Anfangsposition in gewisser Tiefe unter der Oberfläche des Festmachbetts geschleppt werden. Der Anker zur Schleppeinbettung wird durch das Einschließen einer strukturellen Anpassung, die die Selbstpenetrierung durch die Oberfläche eines Festmachbetts ermöglicht, beschränkt. Der Schleppanker unterliegt keiner derartigen Beschränkung, und tatsächlich ist der Schleppanker möglicherweise zur Selbstpenetrierung durch die Oberfläche eines Festmachbetts nicht fähig. Als ein Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Seeanker offenbart, der einen Schleppanker beinhaltet, welcher dieser Beschränkung nicht unterliegt, und der es ermöglicht, bisher unerreichbare Fähigkeiten zu verwirklichen.
Demgemäß beinhaltet ein Schleppanker 23 (11, 12, 13) in einer Konfiguration, die die Betätigung nach Installation unter der Oberfläche 8 eines Festmachbetts 10 durch einen Schieber 13 (22) ermöglicht, einen vierseitigen Stahlplattenschaft 2, der in einer Symmetrieebene X-X des Ankers 23 liegt und im rechten Winkel an eine obere ebene Oberfläche 24 einer quadratischen Stahlplattenflunke 3 von Länge L geschweißt ist. Die durchschnittliche Dicke des Schaftes 2 und der Flunke 3 überschreitet die Quadratwurzel der maximalen projizierten Fläche der Flunke 3 nicht um mehr als das 0,04-fache (und vorzugsweise das 0,03-fache). Die Mittellinie 7 der Oberfläche 24 liegt in einer Symmetrieebene X-X mit rechten Winkel zu einer Kante 25 der Flunke 3, die durch Abschrägen geschärft ist, um den Widerstand gegen die Bodenpenetrierung zu reduzieren.
Ein Lastangriffs- und Befestigungspunkt 26 für einen Bügel 5, der eine Ankerleine 4 mit dem Schaft 2 verbindet, befindet sich an einer Extremität 27 des Schaftes 2, die von der Flunke 3 entfernt liegt. Die Richtung von dem Schwerpunkt C der Oberfläche 24 entlang der Mittellinie 7 zu der geschärften Kante 25 definiert eine Vorwärtsrichtung F. Eine Ebene, die den Bügelbefestigungspunkt 26 und die geschärfte Kante 25 enthält, bildet eine Schnittlinie mit der Symmetrieebene X-X, die einen sich vorwärts öffnenden Winkel α in der Ebene X-X mit Bezug auf die Vorwärtsrichtung F definiert. Eine gerade Linie, die den Schwerpunkt C und den Bügelbefestigungspunkt 26 enthält, bildet mit Bezug auf die Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Winkel β. Der Winkel α beträgt nicht weniger als 95° für die Betätigung des Ankers 23 in weichem, bindigem Boden (Lehm) und nicht weniger als 85° für die Betätigung in nicht bindigem Boden (Sand), wobei bevorzugt wird, dass α nicht weniger als 100° und 90° für weichen Lehm bzw. Sand beträgt. Der Winkel β kann so dicht wie möglich bei 90° liegen, ohne zu verhindern, dass sich der Anker 23 in dem Boden des Festmachbetts 10 mit einer wesentlichen Komponente 98 (24) der Verschiebung des Schwerpunktes C, die in der Richtung F auftritt, bewegt. Vorzugsweise kann die wesentliche Komponente als nicht weniger als 35 Prozent der Verschiebung 9A in der tatsächlichen Bewegungsrichtung angesehen werden, wobei 50 Prozent weiter bevorzugt wird. In der Praxis übertrifft der Winkel β (11) für die Betätigung des Ankers 23 in weichem Lehm jedoch nicht 85° und für die Betätigung in Sand nicht 70°. Des Weiteren liegt der Winkel β in dem Bereich von 68° bis 85° für die Betätigung in weichem Lehm und 50° bis 65° für die Betätigung in Sand. Es wird bevorzugt, dass der Winkel β für die Betätigung in weichem Lehm 80° nicht übertrifft und für die Betätigung in Sand 60° nicht übertrifft.
Der Bügelbefestigungspunkt 26 (11) wird von einer vorwärts liegenden Extremität 28 eines länglichen geraden Schlitzes 29 in dem Schaft 2 gebildet. Eine rückwärts liegende Extremität 30 des Schlitzes 29 befindet sich neben einer hinteren Kante 31 der Flunke 3, und der Schlitz 29 bildet mit der Mittellinie 7 einen sich vorwärts öffnenden Winkel von bis zu 30°, wobei 10° bevorzugt wird. Eine vorwärts liegende Kante 32 des Schaftes 2 wird durch Abschrägen geschärft, um den Widerstand gegen die Bodenpenetrierung wie für die Kante 25 der Flunke 3 zu reduzieren. Es wird bevorzugt, dass der Abstand des Bügelbefestigungspunktes 26 von dem Schwerpunkt C in dem Bereich von 0,15 L bis 0,6 L liegt. Ein zylindrischer Stahlstift 17 (11–13) ist quer durch die Schaftplatte 2 montiert, um als Drehzapfen und Lagerbolzen für das Zusammenpassen mit einem Installationsschieber 13 (19, 20, 21) zu wirken. Die Achse 33 des Stiftes 17 ist von der Oberfläche 24 so mit Abstand angeordnet, dass die Linie der Achse 20 des Schieber 13 durch den kombinierten Mittelpunkt der Fläche 34 (12) des Ankers 23 und des Bügels 5 verläuft (wenn die Ankerleine 4 zurückgezogen ist, um zu der Richtung F parallel zu liegen), wie entgegen der Richtung F (11, 12, 19) gesehen. Dies gewährleistet, dass die resultierende Widerstandskraft R gegen die Bodenpenetrierung (19) auf den Anker 23 während der anfänglichen getriebenen Einbettung des Schleppankers 23 zu der Schieberachse 20 kollinear ist. Ein freigebbarer Bügelstopper 35 (11, 14, 15, 16, 17) in dem Schaft 2 hält den Stift 36 des Bügels 5 in der Extremität 28 des Schlitzes 29. Der Stopper 35 umfasst zwei rechteckige Platten 37, die sich gleitfähig in hinterschnittenen Aussparungen 38 befinden, eine zu jeder Seite des Schaftes 2, achtern von der Extremität 28 des Schlitzes 29 und auf einer Seite des Schlitzes 29, die von der Flunke 3 entfernt liegt. Die Platten 37 nehmen anfänglich eine Position ein, die zum Teil in den Aussparungen 38 und zum Teil in dem Schlitz 29 liegt, wodurch verhindert wird, dass der Stift 36 des Bügels 5 von der Extremität 28 des Schlitzes 29 weg gleitet. Ein gebohrtes Loch 39 (17) in dem Schaft 2 zwischen den Aussparungen 38 enthält zwei Stahlkugeln 40 mit einem Durchmesser, der geringfügig kleiner als der Durchmesser des Lochs 39 ist. Die Stahlkugeln 40 werden von einer Druckfeder 41 auseinander gehalten. Die Platte 37 weist darin gebohrt ein mittleres Loch 42 und ein versetztes Loch 43 auf, das mit einer Kugel 40 in Eingriff kommt, um die gleitfähige Position der Platte 37 in der Aussparung 38 zu bestimmen. Die Platte 37 weist auch einen aufrechten Block 44 auf, der an einem Ende, das von dem versetzten Loch 43 entfernt liegt, befestigt ist und über die Seitenoberfläche 45 des Schaftes 2 (17) vorsteht. Eine Nocke 46 (14), die innerhalb jedes Auges 47 des Bügels 5 vorsteht, ist so angeordnet, dass in der Folge des Drehens des Bügels 5 aus der parallelen in die senkrechte Lage zur Oberfläche 24 der Flunke 3 ein gleitender Kontakt zwischen der Nocke 46 und dem Block 44 auftritt. Die Nocken 46 stoßen dabei auf die Blöcke 44, um zu bewirken, dass die Platten 37 die Kugeln 40 aus ihrem Eingriff mit den Löchern 43 niederdrücken, und dann gleiten, bis die Kugeln 40 mit den Löchern 42 in Eingriff kommen, woraufhin die Platten 37 völlig frei von dem Schlitz 29 gehalten werden (15). Eine mit Absatz versehene, nicht drehbare Hülse 36A, die in dem Schlitz 29 gleiten kann, kann auf den Stift 36 gepasst werden (15), um zu verhindern, dass die Platten 37 durch Reibung zwischen dem Stift 36 und den Platten 37, während sich der Bügel 5 dreht, um die Nocken 46 mit den Blöcken 44 in Kontakt zu bringen, vorzeitig bewegt werden.
Ein anschließendes Ziehen der Ankerleine 4 nach achtern dreht den Bügel 5 rückwärts, bis die Nocken 46 von den Blöcken 44 frei kommen, womit ermöglicht wird, dass die Hülse 36A und der Stift 36 entlang dem Schlitz 29 gleiten, um sich neu an der Extremität 30 (11) anzuordnen, wodurch ein Einziehen des Ankers 23 mit geringer Last mittels der Ankerleine 4 möglich wird. Das Zurücksetzen des Stoppers 35 wird später einfach durch die Verwendung eines Hammers und Durchschlägers auf jeder der Platten 37 der Reihe nach erreicht, um die Kugeln 40 in den versetzten Löchern 43 neu in Eingriff zu nehmen und somit zu bewirken, dass die Platten 37 wieder in den Schlitz 29 vorstehen, um den Bügel 5 am Weggleiten aus der Extremität 28 des Schlitzes 29 zu hindern.
Ein Schieberelement (18) zum direkten Einbetten eines Seeankers unter der Oberfläche 8 eines Festmachbetts 10 beinhaltet ein längliches Element 13, das eine Vielzahl von Körpersegmenten 48 umfasst. Der Schieber 13 funktioniert im Wesentlichen auf die Art und Weise des zuvor erwähnten unnachgiebigen Schiebers, wenn er mittels der Leine 16 vertikal hängt, aber er ermöglicht einholbares Biegen, ohne dass ein Schaden auftritt, während er die Heckrolle 60 des Anker handhabenden Seefahrzeugs 62 (18) überquert.
Das Grundendsegment 51 des Schiebers 13 ist zur freigebbaren Verbindung mit einem Schleppanker 23 angepasst, wie zuvor beschrieben, und umfasst einen länglichen Schäkel 103 (19–21) zum Überspannen des Schaftes 2 des Ankers 23, um es zu ermöglichen, dass eine ausgesparte Fassung 104 in jedem Schäkelbein 105 den Drehstift 17 auf dem Schaft 2 aufnimmt und damit zusammenpasst. Ein Ansatz 106 auf jedem Schäkelbein 105 weist ein Loch 107 auf, das dadurch gebohrt ist, das sich mit einem Loch 108 in dem Schaft 2 deckt und einen zurückhaltenden Scherstift 109 aufnimmt, der den Anker 23 vorübergehend in dem Schäkel 103 des Grundendsegments 51 hält, wobei die Vorwärtsrichtung F zu der Achse 20 parallel ist und der Stift 17 mit den Fassungen 104 zusammenpasst. Ein Stopper 21 auf einem Bein 105 des Schäkels 103 begrenzt die Drehung des Ankers 23 um den Stift 17 auf eine gewünschte Anzahl Grad, indem er mit der Flunke 3 in Kontakt kommt. Eine Ankervorläuferleine 4A, von einer Länge, die etwa fünf Prozent länger als die Länge des Pfahls 13 ist, ist an einem Ende an dem Bügel 5 des Ankers 23 und an einem anderen Ende an einem Gelenkglied 110 zur Verbindung mit der Ankerleine 4 befestigt. Das Gelenkglied 110 ist mit einem vorstehenden Gelenkstift 110A ausgestattet. Zwei parallele Haken 111 sind mit Abstand voneinander angeordnet und auf einer Endfläche 74 eines Kontrollsegments 66, entfernt von dem Gabelstück 87 montiert. Jeder Haken 111 dient als eine Stütze zum Eingreifen eines vorstehenden Endes des Gelenkstiftes 110A, wodurch das Gelenkglied 110 abnehmbar an dem Kontrollsegment 66 befestig werden kann, so dass das Aufwärtsziehen an der Ankerleine 4 mit einem Winkel von weniger als 60° von der Vertikalen das Gelenkglied 110 von den Haken 111 löst. Diese abnehmbare Verbindung ermöglicht es, die azimutale Ausrichtung des Ankers 23 während der Installation zu kontrollieren, indem die Ankerleine 4 an den Haken 111 zieht, ohne dass der Bügelstopper 35 vorzeitig freigegeben wird, und so die Fähigkeit des Lösens des Glieds 110 von den Haken 111 im Anschluss durch das Hochziehen an der Ankerleine 4 bewahrt wird.
Auf See fahren das Anker handhabende Seefahrzeug 62 und das Ankerleine tragende Seefahrzeug zu dem Installationsort. Ein Ende der Ankerleine 4 wird zur Verbindung mit dem Gelenkglied 110, das mit den Haken 111 des Kontrollsegments 66 des Pfahls 13 in Eingriff steht, dem Seefahrzeug 62 übergeben. Die Ankerleine 4 wird dann zwischen den Seefahrzeugen in einer Schlaufe schlaff hängen gelassen, um eine Richtungskontrolle des Pfahls 13 und des Ankers 23 bereitzustellen. Auf dem Seefahrzeug 66 sind über Rollenböcke, die neben der Heckrolle 60 angebracht sind und betätigt werden, um das Kontrollsegment 66 auf dem Deck 61 nach achtern zu ziehen und so den Schleppanker 23 und den Schieber 13 über die Heckrolle 60 über Bord zu stoßen, Schlepperwindenleinen an dem Kontrollsegment 66 befestigt. Das über Bord vorstehende Gewicht des Schleppankers 23, zusammen mit dem des Grundendsegments 51, bewirkt, dass sich der Schieber 13 durch 90° über die Rolle 60 biegt. Wenn ein ausreichendes Gewicht von Segmenten 48 über Bord ist, wird der Schieber 13 selbstlaufend, wobei von der Winde 102 eine bremsende Einschränkung bereitgestellt wird, während sie die Leine 16 ausgibt, um den Schieber 13 und den Schleppanker 23 letztendlich zu der Oberfläche 8 des Festmachbetts 10 unten abzulassen. Das Ankerleine tragende Seefahrzeug gibt die Ankerleine 4 gleichzeitig mit dem Ausgeben der Leine 16 durch das Anker handhabende Seefahrzeug 62 aus und hält die Leine 4 unter einer ausreichenden Spannung, um die azimutale Richtung des Schiebers 13 und des Ankers 23 zu kontrollieren, bis der Anker 23 in dem Boden 10 des Meeresbodens vergraben ist.
Der Schleppanker 23 wird mittels des kombinierten Schwimmgewichts des Ankers 23 und des Schiebers 13 durch die Oberfläche 8 des Festmachbetts in den Boden 10 (19–21) gezwungen, während die Leinen 16 und 4 ausgegeben werden. Die Leine 16 kann zweckmäßigerweise einen Stampfkompensator umfassen, der zum Beispiel einen elastischen Nylonabschnitt beinhaltet, um als dehnbarer Absorber der Stampfbewegung des Seefahrzeugs 62 zu wirken, um die gleichmäßige Penetrierung der Oberfläche 8 durch den Schleppanker 23 zu ermöglichen.
Die vollständige Penetrierung des Ankers 23 wird durch eine Kraftmessdose auf der Winde 102 auf dem Anker handhabenden Seefahrzeug 62 signalisiert und dadurch angegeben, dass die Spannung in der Leine 16 auf das untergetauchte Gewicht der Leine 16 reduziert wird, wenn der Anker 23 und der Schieber 13 vollständig von dem Boden des Meeresbodens gestützt werden. Die Linie 16 wird dann schlaff ausgegeben, damit das Seefahrzeug 62 die Position des Schiebers 13 freimachen kann. Das Ankerleine tragende Seefahrzeug bewegt sich nun in eine Position, die direkt über dem Schieber 13 liegt, und zieht an der Ankerleine 4 hoch, so dass sich das Gelenkglied 110 von den Haken 111 auf dem Schieber 13 löst und die Leine 4 straff wird. Auf der straffen Leine 4 wird eine Markierung angebracht, die dann wieder hochgezogen wird, bis sich die Markierung über eine Distanz, die ungefähr gleich der Länge von zwei Segmentes 48 des Schiebers 13 ist, bewegt hat. Dies hebt den Anker 23 und den Schieber 13 in dem Boden 10 des Meeresbodens zusammen an und schwenkt gleichzeitig den Anker 23 um den Stift 17 in der Fassung 104 (19–20), um zu bewirken, dass sich der Scherstift 109 teilt und die Flunke 3 gezwungen wird, sich aus der Vertikalen weg zu neigen. Als nächstes wird die Ankerleine 4 ausgegeben, um zu ermöglichen, das das untergetauchte Gewicht des Schiebers 13 den Anker 23 abwärts in die nun geneigte Richtung F der Flunke 3 treibt (20). Während die Leine 4 aufwärts hochgezogen wird, wird zwischen dem untergetauchten Gewicht des Schiebers 13 und der Spannung in der Ankerleine 4 ein starkes Kräftepaar gebildet. Während die Leine 4 anschließend ausgegeben wird, wird zwischen dem untergetauchten Gewicht des Schiebers 13 und der nun versetzten Widerstandskraft R gegen den Boden, die auf den Anker 23 wirkt, ein starkes Kräftepaar gebildet. Beide Kräftepaare wirken dahin, die gewünschte Drehung des Ankers 23 zu verstärken. Diese Abfolge wird mehrere Male wiederholt. Bei jeder Wiederholung dreht sich die Flunke 3 des Ankers 23 weiter von der Vertikalen weg, bis der Stopper 21 mit der Flunke 3 in Kontakt kommt (23). Dieser Drehungsvorgang, der auch als Verkeilen bekannt ist, tritt auf, ohne zu bewirken, dass die Tiefe der Penetrierung unter der Oberfläche 8 des Meeresbodens des Schwerpunkts C der Flunke 3 um eine Distanz k abnimmt, wie zuvor für einen Anker 11 zur direkten Einbettung (8) beschrieben, der nach der Entfernung des Installationsschiebers 13 belastet wird.
Die Ankerleine 4 wird nun schlaff ausgegeben, um zu ermöglichen, dass sich das Ankerleine tragende Seefahrzeug weg bewegt, um es zu ermöglichen, dass sich das Anker handhabende Seefahrzeug 62 wieder direkt über dem Schieber 13 positioniert, so dass die Winde 102 die Leine 16 hochziehen kann, um den Schieber 13 von dem Anker 23, aus dem Festmachbett 10 und zu der Heckrolle 60 hoch zu heben. Das Heben durch die Winde 102 wird gestoppt, wenn der ganze Schieber 13 an Deck 61 ist.
Das Seefahrzeug 62 fährt dann vorwärts, um die Ankerleine 4 für das Festmachen eines Objektes, das auf der Meeresoberfläche zurückgehalten werden soll, in einem angemessenen Winkel zu der Horizontalen in den Boden 10 (21) zu ziehen. Die resultierende Bewegung des Bügels 5 bewirkt, dass der Zapfen 46 (14–16) auf dem Bügelauge 47 die Platten 37 des Stoppers 35 in die freigegebene Position auf dem Schaft 2 des Ankers 23 stößt, bereit für das spätere leichte Einziehen des Ankers 23. Das Ziehen der Ankerleine 4 weg aus der Richtung des zurückgehaltenen Objektes bewirkt dann, dass der Bügel 5 in dem Schlitz 29 zu der Extremität 30 (11) gleitet, wodurch ein geringer Widerstand gegen die Einholung des Ankers 23 während des Einziehens verwirklicht werden kann.
Wie der direkt eingebettete Anker 1 zur direkten Einbettung, der zuvor beschrieben wurde, folgt der direkt eingebettete Schleppanker 23 einer abwärts schrägen gekrümmten Trajektorie 9, wenn er über die Kapazität, die er in der Zieleinbettungstiefe bereitstellen kann, hinaus belastet wird. Der Anker 23 erhöht somit seine Kapazität passend zu der Überlast. Letztendlich erreicht der Schleppanker 23, wie traditionelle Anker zur Schleppeinbettung, eine begrenzende Tiefe unter der Oberfläche 8 des Festmachbetts 10, bei der die maximale Kapazität erreicht wird, aber es wird kein katastrophales Versagen auftreten, da die Ankerbewegung nun horizontal ist, und demzufolge kann ein normaler Sicherheitsfaktor von 1,5 für Anker zur Schleppeinbettung benutzt werden.
Der Anker 23 kann ferner angepasst werden, statt eines Bügels, der an dem Schaft 2 befestigt ist, ein längliches Plattenelement 138 (22) aufzuweisen. Mit einem Ankerleinen-Befestigungsloch 139 an einem Ende 140 und einem Schäkel 141 an einem anderen Ende 142, der den Schaft 2 überspannt und den Stift 36 zum gleitfähigen und drehbaren Eingriff in den geraden Schlitz 29 trägt. Der Schaft 2 weist eine bogenförmige Oberfläche 143 auf, die auf den Befestigungspunkt 26 an einer vorwärts liegenden Extremität 28 des Schlitzes 29 zentriert ist. Ein Stopper 144 innerhalb des Schäkels 141 macht gleitenden Kontakt mit der Oberfläche 143, wodurch der Stift 36 an dem Punkt 26 gehalten wird, bis die Drehung des Elements 138 um den Punkt 26 die Richtung der Bewegung des Stoppers 144 parallel zu dem Schlitz 29 macht, woraufhin der Stift 36 ungehindert in dem Schlitz 29 gleiten kann. Ein Drehung stoppender Scherstift 145 ist in Löchern 146 in dem Schäkel 141 und in dem deckenden Loch 147 in dem Schaft 2 montiert und dient dazu, das längliche Plattenelement 138 in einer gewünschten Position zu halten, wobei der Winkel α weniger als 95° und vorzugsweise weniger als 75° beträgt. Der Scherstift 145 ist von einer solchen Größe, dass er sich teilt, wenn ein bestimmter Wert der Belastung an dem Loch 139 von der Ankerleine 4 überschritten wird. Dies ermöglicht es, dass der Anker 23 anfänglich, vor dem Teilen des Scherstiftes 145, als ein Anker zur Schleppeinbettung wirkt, und dann als ein Schleppanker mit stark vergrößerter Haltekapazität wirkt, wenn er weiter geschleppt wird.
Ein Schleppanker 23 (19–21), der 9 kg wiegt, und ein Schieber 13, der 126 kg wiegt, wurden Tests in einem geringfügig überverdichteten Meeresboden 10 aus weichen Lehm unterzogen. Alle zuvor beschriebenen Mechanismen und Verfahrensweisen funktionierten wie geplant. Wenn der Schwerpunkt C (21) des Ankers 23 durch den Schieber 13 bis zu einer Tiefe unter der Oberfläche 8 des Meeresbodens, die das Dreifache der Quadratwurzel der Fläche der Flunke 3 betrug, installiert wurde, stellte der Anker 23 eine Haltekapazität von 53mal dem Ankergewicht bereit (unmittelbar nach Einholung des Schiebers 13 von dem Meeresboden 10), wenn die Ankerleine 4 in einer Schräglage von 18° bis zur Horizontalen an der Oberfläche 8 des Meeresbodens gezogen wurde. Weiteres Ziehen bewirkte, dass der Anker 23 geschleppt wurde, während er sich tiefer vergrub, um eine progressiv zunehmende Haltekapazität zu ergeben, die letztendlich bei 189mal dem Ankergewicht konstant wurde, wobei sich der Schwerpunkt C horizontal bewegte und die Ankerleine 4 um 23° zur Horizontalen schräg lag. In einem Test, bei dem der Schwerpunkt C auf der Flunke 3 des Ankers 23 von dem Schieber 13 bis zu einer Tiefe unter der Oberfläche 8 des Meeresbodens von 1,1mal der Quadratwurzel der Fläche der Flunke 3 installiert war, gab der Anker 23 eine progressiv abnehmende Haltekapazität und stieg zurück zu der Oberfläche 8 des Meeresbodens auf, wenn er aus seiner installierten Position geschleppt wurde. Dieser Test bewies die Wirksamkeit der Installation des Schleppankers 23 mittels eines Schiebers und des Meidens der oben erwähnten Danforth-Grenzen für die Winkel α und β (11) des Ankers 23.
Die hier vorgelegten Offenbarungen stellen besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung da, und die oben umrissenen Tests zeigen, dass die Ziele der Erfindung erreicht wurden. Es versteht sich, dass Variationen dieser Ausführungsformen innerhalb des Bereichs der Erfindung liegen.

Claims

Eine Verankerungsvorrichtung, die einen Seeanker (23) beinhaltet, wobei der Anker ein Flunkenelement (3) und einen ersten Lastangriffspunkt (26) auf dem Seeanker zu einer Seite des Flunkenelements zum Befestigen eines Ankerleinen-Befestigungsmittels (5) umfasst, wobei eine gerade Linie, die den ersten Lastangriffspunkt (26) und den Schwerpunkt (C) der Oberfläche des Flunkenelements auf der einen Seite des Flunkenelements enthält, mit einer Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Schwerpunktwinkel β bildet, in der Richtung, in der die Oberfläche des Flunkenelements eine minimale projizierte Fläche aufweist, und der Schwerpunktwinkel β ausgewählt ist, um zur Betätigung des Ankers in einem weichen, bindigen Boden in dem Bereich von 68° bis 85° oder zur Betätigung des Ankers in nicht bindigem Boden in dem Bereich von 50° bis 65° zu liegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Flunkenelement (3) ein plattenartiges Schaftelement (2) umfasst, das daran unnachgiebig befestigt ist und parallel zu einer Symmetrieebene (X-X) des Ankers liegt, das plattenartige Schaftelement (2) einen länglichen Schlitz (29) zur gleitfähigen Bewegung des Ankerleinen-Befestigungsmittels (5) darin umfasst, wobei ein vorwärts liegendes Ende (28) des Schlitzes (29) den ersten Lastangriffspunkt (26) definiert und wobei ein hinteres Ende (30) des Schlitzes einen zweiten Lastangriffspunkt definiert, der sich neben einer hinteren Kante des Flunkenelements (3) befindet.
Verankerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitstopmittel (35) knapp achtern von dem vorwärts liegenden Ende (28) des Schlitzes (29) bereitgestellt ist, um das Befestigungsmittel (5) an dem ersten Lastangriffspunkt (26) zurückzuhalten.
Verankerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitstopmittel (35) Freigabemittel (44, 46) umfasst, die mit dem Ankerleinen-Befestigungsmittel (5) zusammenarbeiten, wodurch eine Drehverschiebung des Befestigungsmittels (5) das Gleitstopmittel (35) freigibt, um zu ermöglichen, dass das Befestigungsmittel (5) in dem Schlitz zu einer hinteren Kante (31) des Flunkenelements (3) gleitet.
Verankerungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerleinen-Befestigungsmittel ein längliches Element (138) mit einem Befestigungspunkt (139) an einem Ende (140) und mit einem Schäkel (141) an dem anderen Ende, der ein Stiftelement (36) trägt, das dazu dient, gleitfähig und drehbar in den Schlitz (29) einzugreifen und das an dem Lastangriffspunkt (26) des Schaftelements (2) eingreifen kann, umfasst.
Verankerungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftelement (2) eine bogenförmige Oberfläche (143) umfasst, die auf den ersten Lastangriffspunkt (26) zentriert ist, und das längliche Element (138) einen Stopper (144) umfasst, der gleitfähig auf der bogenförmigen Oberfläche (143) eingreifen kann, wodurch das Stiftelement (36) an dem ersten Lastangriffspunkt (26) in dem Schlitz (29) gehalten wird, bis die Drehung des länglichen Elements (138) um den ersten Lastangriffspunkt (26) die Richtung der Bewegung des Stoppers (144) parallel zu dem Schlitz (29) macht, woraufhin das Stiftelement (36) ungehindert in dem Schlitz (29) in dem Schaftelement (2) gleiten kann.
Verankerungsvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (23) ein freigebbares Drehstopmittel (145) umfasst, das die Drehung des länglichen Elements (138) an einer vorbestimmten Position relativ zu dem Schaftelement (2) stoppt, wenn sich das Stiftelement (36) an dem ersten Lastangriffspunkt (26) befindet.
Verankerungsvorrichtung gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ebene, die zu der Symmetrieebene (X-X) orthogonal liegt und eine vorwärts liegende Extremität des Flunkenelements (3) und den Befestigungspunkt (139) enthält, mit der Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Winkel α' bildet, wenn das längliche Element von dem Stopper (144) gestoppt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α' weniger als 95° beträgt.
Verankerungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α' weniger als 75° beträgt.
Ein Verfahren des Einbettens eines Seeankers (23) in einem Festmachbett (10), wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: (a) Bereitstellen eines Seeankers (23) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8; (b) Einbetten des Ankers (23) in dem Festmachbett bis zu einer ersten vergrabenen Position; dadurch gekennzeichnet, dass: (c) sich der Flunkenschwerpunkt (C) in der ersten Vergrabeposition in einer Tiefe von mindestens zweimal der Quadratwurzel einer maximalen projizierten Fläche der Oberfläche des Flunkenelements auf der einen Seite des Flunkenelements befindet; (d) Aufbringen einer ziehenden Kraft auf den Anker (23) durch eine Ankerleine (4), die an dem Ankerleinen-Befestigungsmittel (5) befestigt ist, wenn sich der Anker (23) in der ersten Vergrabeposition befindet, um zu bewirken, dass der Anker (23) dazu tendiert, sich in dem Boden des Festmachbetts (10) mit einer wesentlichen Komponente (9B) der Verschiebung in der Vorwärtsrichtung F zu bewegen.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (9B) der Verschiebung 35 Prozent der tatsächlichen Verschiebung (9A) übertrifft.
Verfahren gemäß Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunktwinkel β für die Betätigung in weichem, bindigem Boden weniger als oder gleich 80° beträgt und für die Betätigung in nicht bindigem Boden weniger als oder gleich 60° beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (b) erreicht wird, indem das Flunkenelement (3) unter Verwendung eines Schiebers (13) vertikal belastet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (b) erreicht wird, indem der Anker (23) auf der Oberfläche (8) des Festmachbetts ausgelegt wird und horizontal an der Ankerleine (4) gezogen wird, um zu bewirken, dass sich der Anker (23) in einen penetrierenden Eingriff damit neigt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (d) eine Ebene, die zu einer Symmetrieebene (X-X) des Ankers (23) orthogonal ist und eine vorwärts liegende Extremität des Flunkenelements (3) und den Lastangriffspunkt (26) enthält, mit der Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Punktwinkel α bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α für die Betätigung in weichem, bindigem Boden nicht weniger als 95° beträgt und für die Betätigung in nicht bindigem Boden nicht weniger als 85° beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst: (e) Vergraben des Ankers (23) bis zu einer zweiten Vergrabeposition, die tiefer als die erste Vergrabeposition ist; (f) rückwärtiges Einholen des Ankers (23) in einer Richtung, die im Wesentlichen der Vorwärtsrichtung F entgegengesetzt ist, indem das Ankerleinen-Befestigungsmittel (5) entlang dem länglichen Schlitz (29) zum hinteren Ende (30) gleiten gelassen wird und an der Ankerleine (4) gezogen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Zurückhaltens des Befestigungsmittels (5) an dem ersten Lastangriffspunkt (26) umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Freigebens des Befestigungsmittels (5) von dem ersten Lastangriffspunkt umfasst, um zu ermöglichen, dass das Befestigungsmittel (5) in dem Schlitz (29) gleitet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13 oder 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Eingreifens eines Stiftelements (36) eines Schäkels (141) an einem Ende eines länglichen Elements (138) des Ankerleinen-Befestigungsmittels (5) an dem Lastangriffspunkt (26) in dem Schaftelement (2) umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Stoppens der Drehung des länglichen Elements (138) in einer vorbestimmten Position relativ zu dem Schaftelement (2) umfasst, wenn sich das Stiftelement (36) an dem ersten Lastangriffspunkt befindet.
Verfahren gemäß Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Stoppens des länglichen Elements (138) in einer Position umfasst, so dass eine Ebene, die zu der Symmetrieebene (X-X) orthogonal liegt und eine vorwärts liegende Extremität des Flunkenelements (3) und einen Befestigungspunkt (139) auf dem länglichen Element (138) zur Verbindung mit der Ankerleine (4) enthält, mit der Vorwärtsrichtung F einen sich vorwärts öffnenden Winkel α' bildet und dass der Winkel α' weniger als 95° beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Winkel α' weniger als 75° beträgt.