ES2308671T3

ES2308671T3 - MOUNTING SYSTEM FOR A FLOATING STRUCTURE.

Info

Publication number: ES2308671T3
Application number: ES06122163T
Authority: ES
Inventors: Clemens Gerardus Johannes Maria Van Der Nat; Jelte Anne Willem Kymmell
Original assignee: Bluewater Energy Services BV
Current assignee: Bluewater Energy Services BV
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-12-01
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: WO2007096019A1; RU2408493C2; RU2008137798A; ATE395248T1; EP1826116A1; DE602006001197D1; EP1826116B1; CN101384474B; MY143554A; CN101384474A; PT1826116E; DK1826116T3

Abstract

A mooring system for a floating structure, such as vessel, is described, comprising a mooring structure, such as a buoy, a further floating structure or a fixed tower. The mooring structure has a turntable rotatable around a vertical axis, and a connection structure adapted to provide a connection between the floating structure and the mooring structure. The connection structure comprises a rigid arm assembly and pendulum members, wherein the rigid arm assembly and pendulum members at one end are hingedly interconnected and at their other ends are adapted to be connected to the floating structure and the mooring structure respectively. Ballast weights are provided at the interconnected ends. A damping system for damping the swinging motion of the pendulum members is provided. The damping system comprises at least one liquid tank containing a liquid and being located in the mooring system at a distance from the vertical axis. The liquid tank has such dimensions that at a swinging motion of the pendulum members the liquid is adapted to move in the liquid tank to provide damping forces counteracting the swinging motion of the pendulum members.

Description

Sistema de amarre para una estructura flotante.Mooring system for a structure floating.

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La invención se refiere a un sistema de amarre para una estructura flotante, tal como una embarcación, que comprende una estructura de amarre, tal como una boya, una estructura flotante adicional o una torre fija, que tiene una plataforma giratoria que rota alrededor de un eje vertical, y una estructura de conexión adaptada para proveer una conexión entre la estructura flotante y la estructura de amarre, comprendiendo la estructura de conexión un conjunto de brazos rígidos y péndulos, en el que el conjunto de brazos rígidos y los péndulos se interconectan en un extremo mediante bisagras y en sus otros extremos se adaptan para conectarse a la estructura flotante y a la estructura de amarre respectivamente, en el que se proveen lastres en los extremos interconectados.The invention relates to a mooring system for a floating structure, such as a boat, that it comprises a mooring structure, such as a buoy, a additional floating structure or a fixed tower, which has a rotating platform that rotates around a vertical axis, and a connection structure adapted to provide a connection between the floating structure and mooring structure, comprising the connection structure a set of rigid arms and pendulums, in that the set of rigid arms and pendulums is interconnect at one end by hinges and at their other ends are adapted to connect to the floating structure and to the mooring structure respectively, in which ballasts are provided at the interconnected ends.

Los sistemas de amarre de este tipo se presentan por ejemplo en las patentes EP A 0 096 119, EP A 0 105 976 y EP A 0 152 975. En tal sistema de amarre, los lastres brindan las fuerzas de restauración que le posibilitan a la estructura flotante mantener una ventana de posición con respecto a la estructura de amarre. El conjunto de brazos rígidos y los péndulos no restringen los movimientos de primer orden de la estructura flotante causados por las condiciones ambientales. En realizaciones en las que los péndulos se fijan a la estructura flotante, los extremos interconectados del conjunto de brazos rígidos y los péndulos con los lastres tienen libertad de oscilación perpendicular a la fuerza de restauración debido por ejemplo a los movimientos de balanceo de la estructura flotante. En el sistema de amarre conocido, el movimiento de oscilación de los péndulos puede hacerse excesivamente amplio cuando la oscilación del péndulo se excita o se acerca a su frecuencia natural. Se nota que el movimiento de los péndulos involucra el movimiento de otras partes móviles del sistema de amarre, i.e. la plataforma giratoria y el conjunto de brazos rígidos. La frecuencia natural de este sistema móvil depende de la geometría y del peso de todas las partes. Cuando se hace referencia a la frecuencia natural o frecuencia de oscilación de los péndulos esto debe entenderse como la frecuencia natural o frecuencia de oscilación del sistema móvil completo, comprendiendo los péndulos, brazos rígidos y plataforma giratoria.Mooring systems of this type are presented for example in patents EP A 0 096 119, EP A 0 105 976 and EP A 0 152 975. In such a mooring system, ballasts provide strength of restoration that enable the floating structure maintain a position window with respect to the structure of tie up The set of rigid arms and pendulums do not restrict first-order movements of the floating structure caused for the environmental conditions. In embodiments in which the pendulums are fixed to the floating structure, the ends interconnected from the set of rigid arms and pendulums with the ballasts have freedom of oscillation perpendicular to the force of restoration due for example to the balancing movements of the floating structure. In the known mooring system, the swing movement of pendulums can be done excessively wide when the pendulum swing is excited or about its natural frequency. It shows that the movement of pendulums involve the movement of other moving parts of the system mooring, i.e. the turntable and arm assembly rigid. The natural frequency of this mobile system depends on the geometry and weight of all parts. When reference is made at the natural frequency or oscillation frequency of the pendulums This should be understood as the natural frequency or frequency of swing of the entire mobile system, including pendulums, rigid arms and rotating platform.

El objetivo de la presente invención es el de proveer un sistema de amarre mejorado del tipo antes mencionado, en el que se obtiene el amortiguamiento del movimiento de los péndulos en una manera eficiente.The objective of the present invention is to provide an improved mooring system of the aforementioned type, in the one that obtains the damping of the movement of the pendulums in an efficient way.

En correspondencia con la presente invención el sistema de amarre se caracteriza por un sistema de amortiguamiento del movimiento de oscilación de los péndulos, comprendiendo el sistema de amortiguamiento al menos un tanque con líquido que contiene un líquido y está situado en el sistema de amarre a una distancia del eje vertical, en el que el tanque con líquido tiene dimensiones tales que a un movimiento de oscilación de los péndulos el líquido se adapta para moverse dentro del tanque con líquido para proveer fuerzas de amortiguamiento que contrarresten el movimiento de oscilación de los péndulos.In correspondence with the present invention the mooring system is characterized by a damping system of the oscillation movement of the pendulums, comprising the damping system at least one tank with liquid that It contains a liquid and is located in the mooring system to a distance from the vertical axis, in which the tank with liquid has dimensions such that at a swing movement of the pendulums the liquid adapts to move inside the tank with liquid to provide damping forces that counteract movement of oscillation of the pendulums.

De esta manera se obtiene un sistema de amortiguamiento eficiente, en el que las fuerzas que contrarrestan el movimiento del líquido en el tanque, más específicamente la fuerzas de impacto de golpe y las fuerzas de inercia, se utilizan como fuerzas de amortiguamiento para proveer el amortiguamiento el movimiento de oscilación de los péndulos. El sistema de amortiguamiento no puede ser excitado directamente por fuerzas ambientales. Una ventaja adicional es que el sistema de amortiguamiento no está sujeto a abordaje marino.In this way a system of efficient damping, in which the forces that counteract the movement of the liquid in the tank, more specifically the hit impact forces and inertia forces, are used as damping forces to provide damping the swing movement of pendulums. System damping cannot be directly excited by forces environmental. An additional advantage is that the system Damping is not subject to marine boarding.

La presente invención se explicará ahora en más detalle con referencia a los diagramas que muestran esquemáticamente una realización del sistema de amarre en correspondencia con la presente invención.The present invention will now be explained in more detail with reference to the diagrams that show schematically an embodiment of the mooring system in correspondence with the present invention

La Figura 1 muestra esquemáticamente una realización del sistema de amarre en correspondencia con la presente invención.Figure 1 schematically shows a realization of the mooring system in correspondence with this invention.

La Figura 2 muestra esquemáticamente una vista en planta del sistema de amarre de la Figura 1.Figure 2 schematically shows a view in plan of the mooring system of Figure 1.

La Figura 3 es una sección de corte transversal del extremo inferior de uno de los péndulos con un lastre y un tanque con líquido del sistema de amarre de la Figura 1.Figure 3 is a cross-sectional section from the lower end of one of the pendulums with a ballast and a tank with liquid from the mooring system of Figure 1.

Las Figuras 1 y 2 muestran una realización de un sistema de amarre para una estructura flotante 1, tal como una embarcación, que comprende una estructura de amarre 2, que en esta realización está construida como una torre fija anclada al lecho marino. Sin embargo, la estructura de amarre puede construirse también como una boya u otra estructura flotante. Esta otra estructura flotante puede ser por ejemplo una embarcación que mantiene la posición mediante un sistema de amarre adicional o por ejemplo un sistema de posicionamiento dinámico.Figures 1 and 2 show an embodiment of a mooring system for a floating structure 1, such as a vessel, comprising a mooring structure 2, which in this realization is built as a fixed tower anchored to the bed Marine. However, the mooring structure can be constructed also as a buoy or other floating structure. This other floating structure can be for example a boat that maintains the position by means of an additional mooring system or by example a dynamic positioning system.

La torre está provista de una plataforma giratoria que está sostenida de manera rotatoria sobre la torre 2 alrededor un eje vertical 4. La estructura de amarre comprende además una estructura de conexión 5 adaptada para proveer una conexión entre la estructura flotante 1 y la torre 2. En esta realización la estructura de conexión 5 comprende dos brazos rígidos construidos como yugos triangulares 6. En un extremo cada uno de los yugos 6 está conectado a la plataforma giratoria 3 por tres bisagras. En el extremo opuesto cada yugo está conectado a un lastre 8.The tower is provided with a platform rotating which is rotatably supported on tower 2 around a vertical axis 4. The mooring structure comprises also a connection structure 5 adapted to provide a connection between floating structure 1 and tower 2. In this embodiment the connection structure 5 comprises two arms rigid constructed as triangular yokes 6. At one end each one of the yokes 6 is connected to the turntable 3 by Three hinges At the opposite end each yoke is connected to a ballast 8.

La estructura de conexión comprende además dos péndulos 9 conectado cada uno de ellos mediante un conjunto de bisagras (no se muestra) para sostener a los brazos 11 montados sobre la estructura flotante 1. En sus extremos inferiores los péndulos 9 está conectados por conjuntos de bisagras 12 al lastre 8, proveyendo por tanto una interconexión entre los extremos de los péndulos 9 y de los yugos 6. Los conjuntos de bisagras en los extremos superiores e inferiores de los péndulos 9 proveen dos ejes perpendiculares de bisagra que permiten el movimiento de estos péndulos en todas direcciones.The connection structure further comprises two pendulums 9 connected each of them by a set of hinges (not shown) to hold arms 11 mounted on the floating structure 1. At its lower ends the pendulums 9 are connected by sets of hinges 12 to ballast 8, thus providing an interconnection between the ends of the pendulums 9 and yokes 6. The hinge assemblies in the upper and lower ends of pendulums 9 provide two axes perpendicular hinge that allow the movement of these pendulums in all directions.

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En la realización mostrada en las Figuras 1 y 2, cada lastre 8 incluye un tanque 13 que contiene un líquido, por ejemplo agua salada, como se muestra esquemáticamente en la Figura 3. Las dimensiones del tanque 13 y la cantidad de líquido se eligen de manera que el líquido se adapte para moverse en el tanque 13 debido al movimiento de oscilación de los péndulos 9. Esto resulta en una ola líquida 14 o en un proyectil acuoso que provee un impacto de choque y fuerzas inerciales creando una fuerza de reacción en el tanque que contrarresta el movimiento de oscilación de los péndulos 9 causando por tanto el amortiguamiento del movimiento de oscilación de los péndulos 9. En la Figura 3 el extremo inferior de los péndulos 9 se muestra en una posición externa, revirtiendo el movimiento de oscilación a la posición externa, en la que las fuerzas de reacción se representan mediante una flecha 15 que contrarresta el movimiento de oscilación. La dirección del movimiento de oscilación se representa en la Figura 2 mediante una línea punteada circular que tiene al eje 4 como su centro.In the embodiment shown in Figures 1 and 2, each ballast 8 includes a tank 13 containing a liquid, for Saltwater example, as schematically shown in Figure 3. The dimensions of tank 13 and the amount of liquid are chosen so that the liquid adapts to move in tank 13 due to the oscillation movement of the pendulums 9. This results in a liquid wave 14 or in an aqueous projectile that provides a impact of shock and inertial forces creating a force of reaction in the tank that counteracts the swing movement of the pendulums 9 thus causing the damping of the swing movement of the pendulums 9. In Figure 3 the lower end of pendulums 9 is shown in a position external, reversing the swing movement to the position external, in which the reaction forces are represented by an arrow 15 that counteracts the oscillation movement. The Swing movement direction is represented in Figure 2 using a circular dotted line that has axis 4 as its center.

En correspondencia con una realización de la presente invención, las características de amortiguamiento del tanque 13 pueden ajustarse al ajustar la cantidad de líquido, i.e. la altura del líquido en el tanque. Como una alternativa o característica añadida, las dimensiones internas del tanque pueden ajustarse, por ejemplo variando la longitud efectiva del tanque.In correspondence with an embodiment of the present invention, the damping characteristics of the Tank 13 can be adjusted by adjusting the amount of liquid, i.e. the height of the liquid in the tank. As an alternative or added feature, the internal dimensions of the tank can adjust, for example by varying the effective length of the tank.

Como se muestra en la vista en planta de la Figura 2, la dimensión de la longitud de los tanques 13 es tangencial al radio del eje de rotación 4 de la plataforma giratoria 3. Esto resulta en una operación de amortiguamiento eficiente.As shown in the plan view of the Figure 2, the dimension of the length of the tanks 13 is tangential to the radius of the axis of rotation 4 of the platform swivel 3. This results in a damping operation efficient.

El monto del amortiguamiento puede ajustarse seleccionando las dimensiones del tanque, el número de tanques y las propiedades del líquido en el tanque. En particular, cuando los tanques 13 se diseñan e instalan, el comportamiento dinámico de los tanques puede ajustarse mediante la cantidad de líquido dentro del tanque. Aunque en la realización mostrada los tanques 13 están situados en los extremos interconectados de los yugos 6 y los péndulos 9, la locación de los tanques puede elegirse libremente ya sea en los yugos, en los péndulos o en la plataforma giratoria. Generalmente, los tanques 13 se pueden situar en cualquier locación en el sistema de amarre a una distancia del eje vertical 4. Sin embargo, las fuerzas de reacción de los tanques son más efectivas en el amortiguamiento del sistema de amarre cuando las fuerzas de restauración generan el mayor momento de restauración alrededor del eje de rotación 4 de la plataforma giratoria 3. Es más, se prefiere para un amortiguamiento efectivo, tener las dimensiones de longitud de los tanques orientadas perpendicularmente al radio hacia el eje de rotación 4. Es posible utilizar diferentes tanques con diferentes longitudes y alturas de líquido.The amount of the buffer can be adjusted selecting the dimensions of the tank, the number of tanks and the properties of the liquid in the tank. In particular, when 13 tanks are designed and installed, the dynamic behavior of tanks can be adjusted by the amount of liquid inside the tank. Although in the embodiment shown the tanks 13 are located at the interconnected ends of yokes 6 and the pendulums 9, the location of the tanks can be chosen freely since either on the yokes, on the pendulums or on the turntable. Generally, tanks 13 can be placed in any location in the mooring system at a distance from the vertical axis 4. Without However, the reaction forces of the tanks are more effective in the damping of the mooring system when the forces of restoration generate the greatest restoration time around the rotation axis 4 of the turntable 3. Moreover, it is preferred for effective damping, have length dimensions of the tanks oriented perpendicularly to the radius towards the axis Rotation 4. It is possible to use different tanks with different liquid lengths and heights.

Generalmente, el período del movimiento de oscilación puede variar de 6-16 segundos, en dependencia de la longitud del péndulo y de la inclinación instantánea del péndulo con respecto a la vertical. Se señala que la inercia de la plataforma giratoria 3 tiene un efecto de incremento de un período natural sobre el período de oscilación del péndulo 9. El período natural se acortará a medida que la estructura flotante se aleje de o se acerque a la estructura de amarre debido a la inclinación de los péndulos en el plano perpendicular al movimiento de oscilación. La mayor eficiencia se obtiene por tanto cuando el amortiguamiento óptimo de los tanques anti balanceo es de alrededor del 85 - 95% del período natural encontrado en los péndulos verticales.Generally, the period of movement of swing can vary from 6-16 seconds, in dependence on pendulum length and inclination Snapshot of the pendulum with respect to the vertical. It is noted that the inertia of the turntable 3 has an effect of increase of a natural period over the period of oscillation of the pendulum 9. The natural period will shorten as the structure floating away from or near the mooring structure due to the inclination of the pendulums in the plane perpendicular to the swing movement. The highest efficiency is therefore obtained when the optimal damping of the anti-roll tanks is of around 85-95% of the natural period found in the vertical pendulums

En el caso de una frecuencia natural de una ola líquida superficial en el tanque, las dimensiones del tanque pueden determinarse mediante las siguientes ecuaciones:In the case of a natural frequency of a wave surface liquid in the tank, the dimensions of the tank can determined by the following equations:

1one

con la densidad del fluido en el tanque \rho[T/m^{3}];with the density of the fluid in the tank [T / m 3];

el número de tanques N;the number of tanks N;

el ancho del tanque B (perpendicular a la dirección del flujo) [m];the width of tank B (perpendicular to the flow direction) [m];

el nivel del líquido en el tanque h [m];the level of the liquid in the tank h [m];

la longitud del tanque L (en línea con la dirección del flujo) [m]the length of the tank L (in line with the flow direction) [m]

el período de sintonización del tanque T [s];the tuning period of tank T [s];

la velocidad de propagación de la ola en el tanque v_{w}[m/s];the propagation speed of the wave in the tank v_ {w} [m / s];

la constante de gravedad g [m/s^{2}].the gravity constant g [m / s2].

En la práctica, también es de importancia la amplitud del movimiento del tanque lo que requerirá de una longitud mayor del tanque con un incremento de la amplitud del movimiento. A grandes amplitudes del movimiento de oscilación deja de existir la frecuencia natural del tanque ya que el régimen de flujo es tal que el agua se comporta más como un "proyectil líquido" que como una ola estacionaria o taladro de agua para lo cual puede determinarse teóricamente una frecuencia del tanque. Las siguientes relaciones empíricas se han establecido sobre la base de resultados de pruebas. No obstante, estas relaciones no limitan las dimensiones del tanque.In practice, the importance of amplitude of the movement of the tank which will require a length greater of the tank with an increase in the amplitude of the movement. TO large amplitudes of the oscillation movement cease to exist the natural frequency of the tank since the flow rate is such that water behaves more like a "liquid projectile" than as a standing wave or water drill for which you can theoretically determine a frequency of the tank. The following empirical relationships have been established based on results of tests. However, these relationships do not limit the dimensions of the tank.

22

Con:With:

0,57 < a < 0,73 o más largos para longitudes ilimitadas de los tanques0.57 <a <0.73 or longer for unlimited tank lengths

0,035 < b < 0,050.035 <b <0.05

2 < c < 42 <c <4

0,10 < d < 0,13 o más anchas para anchos ilimitados de los tanques0.10 <d <0.13 or wider for widths unlimited tanks

en la que L_{tank} es la longitud del tanque, \omega_{pend} la frecuencia natural del sistema en movimiento, h_{tank} el nivel de líquido en el tanque, H_{tank} la altura estructural del tanque o del nivel del tanque, B_{tank} el ancho del tanque y N el número de niveles, F_{pend} es la fuerza en la bisagra inferior del péndulo, y \rho_{liquid} la densidad del líquido. Todas las unidades son unidades SI (m, kg, N, seg). El índice y denota el índice del radio efectivo del punto de apoyo de la plataforma giratoria a la línea del centro del tanque, R_{tank}, sobre el radio del punto de apoyo de la plataforma al punto de la bisagra inferior del péndulo, R_{pend}.where L_ {tank} is the length of the tank, \ omega_ {pend} the natural frequency of the moving system, h_ {tank} the level of liquid in the tank, H_ {tank} the structural height of the tank or level of the tank, B_ {tank} the width of the tank and N the number of levels, F_ {pend} is the force on the bottom hinge of the pendulum, and \ rho_ {liquid} the density of the liquid. All units are SI units (m, kg, N, sec). The index and denotes the index of the effective radius of the support point of the rotating platform to the center line of the tank, R_ {tank} , on the radius of the support point of the platform to the point of the lower hinge of the pendulum, R_ {pend} .

La invención no se limita a la realización antes descrita, que puede variarse de muchas formas dentro del alcance de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones.The invention is not limited to the embodiment before described, which can be varied in many ways within the scope of the present invention as defined in the claims.

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References cited in the description Este listado de referencias citadas por el solicitante es únicamente para conveniencia del lector. Este no forma parte del documento de la patente europea. Aunque se ha tomado especial cuidado en la compilación de las referencias, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP no reconoce reclamaciones o responsabilidad en este sentido.This list of references cited by the applicant It is solely for the convenience of the reader. This is not part of the European patent document. Although it has been taken special careful in the compilation of references, cannot be excluded errors or omissions and the EPO does not recognize claims or Responsibility in this regard. Patent documents cited in the description

\bullet EP 0096119 AEP 0096119 A

\bullet EP 0105976 AEP 0105976 A

\bullet EP 0152975 AEP 0152975 A

Claims

1. Mooring system for a floating structure, such as a boat, comprising a mooring structure, such as a buoy, an additional floating structure or a fixed tower, which has a rotating platform that rotates around a vertical axis, and a connection structure adapted to provide a connection between the floating structure and the mooring structure, the connection structure comprising a set of rigid arms and pendulums, in which the set of rigid arms and pendulums are connected by hinges at one end and at its other ends they are adapted to connect to the floating structure and the mooring structure, respectively, in which ballasts are provided at the interconnected ends, characterized by a damping system for damping the oscillation movement of the pendulums, comprising the damping system at least one tank with liquid that contains a liquid and that e It is located in the mooring system at a distance from the vertical axis, in which the tank with liquid has dimensions such that at a swing movement of the pendulums the liquid adapts to move inside the tank with liquid to provide damping forces that counteract the swing movement of the pendulums.

2. Mooring system in correspondence with the claim 1, wherein at least one tank is provided with liquid at the interconnected ends of the arm assembly rigid and pendulums.

3. Mooring system in correspondence with the claim 1 or 2, wherein the interior dimensions of the tank and / or the amount of liquid are / is adjustable to adjust the damping characteristics of the tank.

4. Mooring system in correspondence with the claim 1, 2 or 3, in which the length dimension of the tank It is tangential to the axis of rotation of the turntable.

5. Mooring system in correspondence with a any of the preceding claims, wherein the tank dimensions substantially meet the equations of the page 6, line 1 and page 6, line 6.

6. Damping system of a system of mooring in correspondence with any one of the claims precedents, which comprises at least one tank with liquid that has dimensions such that the liquid adapts to move within the liquid tank to provide damping forces that counteract the swing movement of the pendulums.