FI82006C - Roerelsekompensatorer och foertoejningsanordningar. - Google Patents

Description

82006

Liikkeen tasauslaitteet ja kiinnityslaitteet.

Rörelsekompensatorer och förtöjningsanordning.

Keksintö kohdistuu vedenalaisiin liikkeiden tasauslaitteisiin, joiden avulla voidaan aikaansaada joustavuutta toisiinsa nähden liikkuvien esineiden kiinnityksessä mainittujen esineiden toimintaetäisyydellä niiden suhteellisen liikkeen kompensoimiseksi ja mahdollisesti niiden välisten voimien kontrolloimiseksi esimerkiksi olennaisesti vakiosuuruisen voiman ' aikaansaamiseksi. Keksinnöllä on erityinen, muttei ainoa sovellutus vetojännityksen kontrolloinnissa kantavassa köydessä kuten esimerkiksi uivan aluksen ankkurin kiinnitys-köydessä.

Kantavien köysien vetojännityksen kontrollointi on tarpeen monissa erilaisissa olosuhteissa. Kontrollin haluttu luonne vaihtelee olosuhteiden mukaan. Usein pidetään toivottavana, että vetojännitys kasvaa jatkuvasti kiinnitysköyden pidentyessä. Nykyisin on olemassa tämänkaltaisia kontrollimenetelmiä.

] Esimerkiksi raskas ketjuköysi kestää jatkuvasti suurempaa jännitystä kun sitä venytetään kunnes se on täysin pingoittu-··:' nut. Tunnetaan pneumaattisia jousilaitteistoja, jotka sallivat kasvavan poikkeaman yhteydessä samanlaisen vetojännityksen lisääntymisen. Esimerkiksi saksalainen patenttijulkaisu DE-54186 esittää ankkuriketjuun yhdistettävän laitteiston, joka käsittää sylinterin ja männän, alukseen kiinnittämiseksi, jolloin sylinteri on väliaineen välityksellä yhteydessä säiliöön. Sylinteri ja osa säiliöstä sisältää nestettä ja säiliön loppuosa sisältää paineellista kaasua, joka edelleen asteittain puristetaan kokoon aluksen liikkuessa poispäin ankkuris-taan. Tällainen järjestely aiheuttaa kasvavan vetoj ännityksen aluksen poiketessa kiinni tyspai kas taan.

Olennaisesti samankaltaiset laitteistot on esitetty hollanti-laisissa patenttijulkaisuissa 7312778 ja 7808618 ja eurooppalaisessa patenttihakemuksessa EP-A 0045652.

t 2 82006

On kuitenkin olemassa erilaisia muita olosuhteita, joissa on toivottavaa aikaansaada erilainen vetojännityksen vaihtelun rakenne köydessä köyden yhdistämien esineiden poikkeamien vaihtelumääran mukaan. Esimerkiksi on havaittu, että syvänmeren .ankkuroi nneissa vetoj änni tystä kasvattavien laitteisto-tyyppien kuten raskaitten ketjuköysien tai saksalaisen patenttijulkaisun DE 54186 kuvaaman pneumaattisen laitteiston käyttö johtaa ei-toivottuihin tuloksiin. Erityisesti normaali kuormitus köydessä on liian suuri ja on huomattavasti keskimäärin vaadittua suurempi.

Köyden todettu maksimikuorma on edelleen voimakkaasti riippuvainen todetusta maksimipoikkeamasta ja laskuvirhe oletetun poikkeaman laskemisessa voisi johtaa huomattavasti odotettua korkeampiin todettuihin köyden kuormituksiin, josta seuraisi vaikeuksia kuten köyden katkeamista tai ankkureiden laahautu-mis ta.

Lisäksi tavanomaisten kiinnitysjärjestelmien käyttö aiheuttaa muita' epäkohtia, kuten suuri etäisyys ankkureihin, jotka ovat tarpeen käytettäessä moninkertaisia ketjuköysiä, mikä asettaa rajoituksia ankkureiden sijoitukselle ottaen huomioon merenpohjan esteet kuten pohjavarusteet. Tapauksessa, jossa käytetään jousipoijua kiinnitysköysien jännityksen säätölaitteina, vaaditun nosteen määrä jousipoijussa tarpeeksi vahvan jousen aikaansaamiseksi on joskus niin suuri, että merenpohjassa on oltava suurehkot rakenteet poijun nosteen aiheuttaman lisä-nostovoiman kestämiseksi, ja edelleen vaadittavan nosteen tuottaminen saattaa tehdä välttämättömäksi poijurakenteita, jotka itse jopa upotettuna ovat aaltovoimien kohteena, mitkä voimat ovat lisänä kiinnitetyn rakenteen itsensä aiheuttamiin ; voimiin.

On näin ollen toivottavaa aikaansaada laitteita jännityksen kontrolloimiseksi köysissä, kuten kiinnitysköysissä, jotka laitteet sallivat poikkeaman mukaan erilaisen jännityksen muutoksen kuin edellä kuvattu systeemi, tai joilla vältetään suurien kelluvien rakenteiden käytön jännityksen kontrolloin- j 3 82006 nissa.

Kuitenkin toisissa olosuhteissa on toivottavaa, että on mahdollista muuttaa jännityksen vaihtelun muotoa poikkeaman mukaan niihin erityisiin olosuhteisiin sopivaksi, joissa laitteistoa käytetään.

Brittiläinen patenttijulkaisu GB-849887 esittää ankkurointi-järjestelmän, jossa kiinnitetyn laiturin poikkeamaa kontrolloidaan painoihin yhdistetyillä köysillä niin, että köydessä . on vakiojännitys riippumatta laiturin poikkeamasta tai vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa köydet on yhdistetty pneumaattisiin sylintereihin, jotka toimivat vakiopainetta vastaan niin, että köysissä on jälleen vakiojännitys. Patenttijulkaisussa GB-849887 kuvattua laitteistoa ei ole sovellettu käytettäväksi muunlaisissa olosuhteissa kuin nimenomaan esitetyn rakenteen tyypissä. Erityisesti sitä ei ole sovitettu käytettäväksi väliasemassa kahta toistensa suhteen liikkuvaa esinettä yhdistävässä köydessä.

Tämä keksintö esittelee tasauslaitteita käytettäväksi jännityksen kontrolloimisessa liitännöissä, kuten toistensa suhteen liikkuvien esineiden välisissä köysissä, mitkä laitteet toimivat edellä mainituissa selityksissä kuvatuista periaatteista poiketen.

Näin ollen tämä keksintö esittelee vedenalaisen liikettä tasaavan järjestelyn, joka sovittaa toisiinsa kytkettyjen esineiden tai kappaleiden välisen suhteellisen liikkeen, jolloin siinä on suhteellisesti liikuteltavia kappaleita yhdistävät välineet, johon kuuluvat liiketasain, joka tasauslaite käsittää parin teleskooppimaisesti toimivia osia, jotka määrittävät muuttuvan, kaasua sisältävän tilan, joka sijaitsee ;; olennaisen vedensyvyyden alla, jolloin kukin väline on kytket ty kulloiseenkin mainittuun kappaleeseen siten, että välineiden teleskooppimaista liikettä kappaleiden välisen yhteyden pidentämiseksi vastustaa palautusvoima, jonka aiheuttaa kaasun valtaaman tilan kasvu sanotussa olennaisessa syvyydessä olevaa i 4 82006 l ympäröivää vedenpainetta vastaan.

Edullisesti ensimmäinen kappale on vedenpinnan alapuolella ja toinen kappale on vedenpinnalla tai sitä lähellä.

Vedenpinnalla tai lähellä sitä oleva kappale voi olla yhdistetty tasauslaitteeseen joustavalla johdolla väliaineen siirtämiseksi.

Muuttuva tila voi olla aikaansaatu välineillä, jotka muodosta- · vat ainakin olennaisesti veden alla olevan kaasua sisältävän kammion, joka kammio mainittuina teleskooppisesti toimivina välineinä käsittää sylinterin ja männän, joka voi liikkua sitä pitkin tiiviissä suhteessa sen kanssa, jolloin mäntä ja sylin- i teri ovat alttiina ympäröivän vesimassan painetta vastaan, joka pyrkii pienentämään mainitun kaasun tilavuutta.

Mäntä voi olla kytketty toiseen mainittuun kappaleeseen ja sylinteri voi olla kytketty toiseen.

Tasauslaite voi lisäksi käsittää säiliön, joka sisältää kaasua ja nestettä, jolla on yhteinen rajapinta kaasun kanssa, sekä välineet, jotka muodostavat kammiota ja säiliötä yhdistävän virtausyhteyden läpimenevää, kammion tilavuuden muutoksiin vastaavaa nestevirtaa varten.

Säiliö ympäröi edullisesti ainakin osaa sylinteristä.

Astia voi olla suljettu.

Säiliö voi sisältää olennaisesti vakiomassan kaasua.

Monissa käyttötarkoituksissa on suositeltavaa, että tasauslaite on vedessä kelluva.

Tasauslaite on edullisesti varustettu keinolla pumpata pois vesi, joka on tunkeutunut sylinteriin, ja mainittuja keinoja säätelee mieluiten männän liikkeet sylinterissä.

5 82006

Keksintöön kuuluu menetelmä joustavuuden aikaansaamiseksi ensimmäisen ja sen suhteen liikuteltavan toisen kappaleen välisessä kiinnityksessä, joka menetelmä sisältää tasaus-laitteen kytkemisen ensimmäisen ja toisen kappaleen väliin näiden kappaleiden välisen suhteellisen liikkeen sovittamiseksi, jolloin tasauslaite käsittää parin teleskooppisesti toimivia osia, jotka määrittävät muuttuvan, kaasua sisältävän tilavuuden, joka sijaitsee olennaisen vesisyvyyden alla, jolloin kukin tällainen osa on kytketty vastaavan mainittuun -kappaleeseen siten, että osien teleskooppinen liike yhteyden pidentämiseksi on vastustettu palautusvoiman vaikutuksesta, joka on muodostettu laajentamalla kaasua sisältävän tilan ympäröivää vesipainetta vastaan mainitussa olennaisessa syvyydessä.

Keksintöön kuuluu liikkeen tasauslaite, joka on tarkoitettu käytettäväksi aluksen kiinnittämiseksi veden alla sijaitsevaan ankkurointipisteeseen, joka tasaaja käsittää parin teleskooppisesti toimivia osia kiinnitettäviksi ankkurointiin ja vastaavasti alukseen, jolloin osat määrittävät muuttuvan, kaasua sisältävän tilavuuden, joka on sellainen, että osien liike toisistaan poispäin laajentaa tämän tilavuuden, ja se vastustetaan käytössä palautusvoimalla, joka on aikaansaatu laajentamalla kaasua sisältävän tilan ympäröivää veden painetta vastaan olennaisesa syvyydessä.

Tasaajan ensisijaiset ominaisuudet on esitetty yllä.

Tasaaja voi käsittää teleskooppisen kiinnityspylvään, joka sopivasti ulottuu pinnalta vedenalaiseen ankkurointikohteeseen, jolloin pylväs mainttuina teleskooppisesti vaikuttavina ^ välineinä käsittää mäntä- ja sylinteriasetelman joka määrittää -;· muuttuvan tilavuuden, kaasua sisältävän kammion tasaajan ala- pään suunnassa, joka käytössä mainitun pylvään pidentymisen myötä on laajennettavissa paikallista ympäröivää vedenpainetta vastaan.

6 82006

Erityisen suositeltava tasaaja käsittää sylinterin ja sitä pitkin tiiviissä suhteessa sen kanssa liikkuvan männän, joka määrittää tilavuudeltaan muutettavissa olevan nestettä sisältävän kammion, kaasua sisältävän säiliön, sekä nesteen, jolla on yhteinen rajapinta kaasun kanssa, sekä välineet, jotka määrittelevät mainittua kammiota ja säiliötä yhdistävän vir-taustien läpimenevää nestevirtaa varten, joka vastaa kammion tilavuuden muutoksia.

Säiliö voi sisältää vakiomäärän kaasua, tavallisesti ilmaa, jolla on yhteinen rajapinta myös säiliössä olevan nesteen, tavallisesti veden, kanssa. Tavallisesti säiliö on väliaine-tiivis lukuunottamatta yhteyttä ensimmäiseen kammioon.

Säiliön kaasun paine määrää kammiossa väliaineen aiheuttaman mäntään kohdistuvan paineen ja tämän johdosta vaikuttaa laitteiston ylläpitämään voimaan. Laitteessa on sopivasti kaasun ja/tai nesteen syöttöputket kaasun ja/tai nesteen määrän sovittamiseksi säiliökammiossa ja yhdistävässä putkessa laitteistoon varastoituneen energian määrän muuttamiseksi.

Edullisesti sylinteri muodostaa osan laitteiston pääosasta ja mäntä on liu' uteltavissa sylinterin sisään vaikka joissakin sovellutuksissa voi olla suositeltavampaa kiinnittää mäntä kiinteästi pääosaan ja pitää sylinteri liikuteltavana. Tavallisesti sylinteriin kuuluu kiinnitysvälineet, kuten rengas kunkin toistensa suhteen liikkuvan kappaleen kiinnitysköyteen kiinnittämistä varten tai, tietyissä tapauksissa, suoraan mainittuun kappaleeseen kiinnittämistä varten. Mäntä on käytön yhteydessä kiinnitetty, suoraan tai epäsuorasti, esimerkiksi mainituista kappaleesta tai esineestä toiseen menevään köyteen.

Männän pään tulee mieluiten liittyä sylinterin ympärysseinään tiiviisti muodostaakseen ainakin osittain väliainetiiviin tiivisteen, joka ylläpidetään männän ja sylinterin keskinäisen liikkeen yhteydessä avustaakseen männän yhteyttä toiseen mainituista keskenään liikkuvista esineistä. Männän tukipis-

II

7 82006 teestä erillään oleva pää on tarkoituksenmukaisesti varustettu asennusvälineillä, kuten renkaalla, mainitun toisen esineen köyteen tai joissakin tapauksissa suoraan ko. esineeseen kiinnittämistä varten. Mäntä voidaan liu' uttaa sylinteriin tai sylinterin päälle, jolloin viimeksi mainitussa tapauksessa männän tulee olla ontto, jotta sylinteri voi siirtyä sen sisään. '

Virtaustien läpi virtaava nestevirta voidaan jättää kuristamatta tai, jos edellytetään vaimennusta, se kuristetaan. Virtaustien läpi virtaavan nesteen virtausnopeutta voidaan kontrolloida venttiilillä. Kun kammiolla ja säiliöllä on yhteinen seinä, yhdistävä virtausväylä voi olla pelkkä aukko kyseisessä seinässä.

Kammiossa on mielellään myös vakiomäärä kaasua, tavallisesti ilmaa, laitteiston suojaamiseksi iskua ja virtaustien tukkeutumista vastaan. Yleensä säiliössä oleva kaasumäärä on suurempi kuin kammiossa olevan minkään kaasun määrä.

:.· Vaihtoehtoisesti tasaajan nostovoima vaihtelee ja se käsittää • ’ .. 1 välineet, joilla nostetta vaihdellaan tilasta, jossa tasaaja kelluu vedessä tilaan, jossa tasaajalla on negatiivinen noste.

Keksintöön kuuluu menetelmä aluksen kiinnittämiseksi nesteen siirtämistä alukseen tai aluksesta varten, jonka menetelmän mukaan alus kiinnitetään letkulla, jota käytetään myös mainitun nesteen siirtämiseen, jolloin kiinnitysletku yltää aluksen ja liikkeen tasauslaitteen välille tässä kuvatulla tavalla.

Seuraavassa on vain esimerkinomaisesti ja oheisiin piirroksiin viitaten kuvattu tämän keksinnön suoritusmuotoja. Kuvat ovat seuravat:

Kuva 1 on kaavamainen pitkittäispoikkileikkaus keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesta kiinnityslaitteesta;

Kuva 2 on kaavamainen pitkittäispoikkileikkaus keksinnön ! 8 82006 toisen suoritusmuodon mukaisesta kiinnityslaitteesta;

Kuva 3 on kaavamainen pitkittäispoikkileikkaus keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisesta kiinnityslaitteesta; ja

Kuva 4 on kaavamainen pitkittäispoikkileikkaus neljännen suoritusmuodon mukaisesta nostolaitteesta;

Kuva 5 on kaavamainen pitkittäispoikkileikkaus kuvan 4 laitteeseen yhdistetystä pumppujärjestelmästä.

i

Kuva 6 on kaaviomaninen esitys laitteistosta, johon kuuluu kuvan 4 esittämä laitteisto tankkerin kiinnittämiseksi letkulla, jota käytetään nesteen siirtämiseen.

Kuvan 1 mukaan kiinnityslaitteistoa yleensä merkitään nyt numerolla 300 ja se käsittää suoran pyöreän sylinterimaisen rungon 301, jonka yläpäähän kääntyvään liitokseen 30 on asennettu yleisnivel 29. Rengasmainen seinä 302 jakaa rungon 301 ylempään (tai "ensimmäiseen") säiliöön 9 ja alempaan säiliöön 8. Ontto mäntä 3 riippuu mainitusta rengasseinästä ja sen juureen on liitetty laajeneva rengastiiviste 5, joka muodostaa liukuvan väliainetiiviin sovitteen suoraan pyöreään sylinteriin 303. Tiivistettä ylläpidetään viskoosisella öljyllä, jota lisätään paineenalaisena tiivisteen 5 ympärysuraan putken 36 kautta öljysäiliöstä 37. Tiiviste 4 on männän 3 yläpäässä. Sylinteri 303 on suljettu alapäästään ja siitä ulkonee alaspäin nivel 32. Sylinterin 303 yläpää on liukuva ja väliaine-tiivis sovite onton männän 3 varren ympärillä .

Sylinterin 303 tilavuus männän 3 alapuolella muodostaa laitteen ensimmäisen kammion 7 ja rengasmainen tila männän 3 ja sylinterin 303 yläpään välillä muodostaa toisen kammion 6. Toinen säiliö 8 on tila sylinterin 303 yläpään ja rengasmaisen seinän 302 välissä yhdessä mainitun sylinterin ja rungon 301 ympärysseinän välisen tilan kanssa. Sen vuoksi on selvää, että säiliön 8 tilavuus vaihtelee riippuen rungon 301 ja sylinterin 303 keskinäisestä asemasta ja että se on alapäästään avoin.

Il 9 82006

Putkijohto 10, jossa on venttiili 11, työntyy esiin sylinterin 303 yläpään seinämästä salliakseen nesteen virtaavan kammion 6 ja säiliön 8 välillä. Mainittu kammio 6 ja säiliö 8 sisältävät kumpikin vakiomäärän kaasua, 14, 8b, nestetilavuuden, 6a, 8a, yläpuolella ja putki 10 on sopivan pituinen vain yhdistämään vastaavat nestefaasit.

Kammio 7 ja säiliö 9 purkautuvat ilmakehään ilma-aukon 34 kautta rungon 301 yläpäästä.

Tasauslaitteisto yltää vedenpinnalta pohjaan asti eli esim. 100 metriin. Vastaavasti männän 3 päähän kohdistuva vedenpaine saattaa olla huomattavasti yli toisessa kammiossa 7 olevan ilmakehän ilmanpaineen.

i Käytössä liitos 32 on kiinnitetty merenpohjaan paalutettuun perustaan ja liitos 29 on kiinnitetty laivan tai muun aluksen 27 keulan jatkeeseen 28. Haluttaessa öljyjohdot 35 voidaan kiinnittää runkoon 301 käännettävän välikappaleen 31 kautta : : ylettymään merenpohjan ja aluksen 27 väliin. Venttiilin 11 ollessa auki vesi on vapaa virtaamaan kammion 6 ja säiliön 8 välillä aluksen 27 mukaisia rungon 301 liikkeitä vastaten, jolloin kiinnityslaitteisto tuottaa suoran ankkuroinnin, jossa on olennaisesti vakio jännitys ja vähän tai ei ollenkaan jäykkyyttä. Vaimennus voidaan aikaansaada muuntelemalla virtausnopeutta putkessa 10 säätämällä venttiiliä 11.

Pumppu 38 on sijoitettu kammioon 7 tiivisteen 5 ohittavan veden pois pumppaamista varten.

- 1 • : Aluksessa 27 voi olla tuotanto- tai varastolaitoksia, jolloin se kiinnitettynä on kelluva tuotantolaitos, jota voidaan käyttää hyödynnettäessä pienehköjä alueita tai alueita, joita muista syistä, kuten poliittisen epävakaisuuden tai merenpoh-: : jän rakenteen takia, pidetään soveltumattomana kiinteitä tuo tantolaitoksia varten.

Esitetty laitteisto aikaansaa vakiosuuruisen jännityksen kiin nitetyn aluksen liikkeestä huolimatta, estäen siten liian suuren kuormitusten kehittymisen.

10 82006

Kuvassa 2 kiinnityslaitteistoa esittää numero 400 ja se käsittää suoran, pyöreän ulomman sylinterin 401, joka on pohjastaan suljettu ja josta riippuu kiinnitysrengas 402. Sisempi pyöreä sylinteri 403 yltää samanakselisesti ulomman sylinterin 401 pohjasta mainitun sylinterin yläpään tasoon. Sisemmän ja ulomman sylinterin 401, 403 väliin jäävä rengasmaisen tilan sulkee yläpäästä rengasmainen kansi 404. Rengasmainen seinä 405 on sisemmän ja ulomman sylinterin 401, 403 välissä jakaen rengas-tilan ylempään ja alempaan kammioon 406, 407. Ylempi kammio 406 on väliainetiivis ja se on täytetty ilmalla, jotta se toimisi kelluntasäiliönä. Sisemmän kammion 403 seinässä olevat aukot 408 on tehty pohjaan päin sallimaan väliaineen virtauksen kammiosta 407 sisempään sylinteriin 403.

Uimuri 409 on kiinnitetty ketjulla .410 ulomman sylinterin 401 pohjaan. Tämä uimuri 409 on sijoitettu sisempään sylinteriin 403 ,ja sen erottaa seinästä pieni rako. Reiät 411 yltävät pystysuunnassa uimurin läpi sallien väliaineen virtaavan sen läpi. Katkoviivan 412 kaaviomaisesti esittämä looginen järjestelmä tunnistaa ketjun 410 löystymisen ja toimiessaan sulkee alemmasta kammiosta 407 tulevan putken 414 väliainevirtausta kontrolloivan venttiilin 413. Mainitussa putkessa venttiilin 413 ja kammion 407 välillä on myös takaiskuventtiili 415 kammiosta 407 tapahtuvaa ulosvirtausta varten.

Mäntä 416 työntyy liukuen sisempään sylinteriin 403 siten, että sen pää 417 liittyy tiiviisti sylinterin seinään. Männässä on varsi 418, joka ulottuu ylöspäin sylinteristä 403 ja päättyy kääntyvään liitokseen 419, jossa on kiinnitysrengas 419a. Männän ohjaimet kuten pyörät 420 on asennettu kannesta 404 lähteviin tukiin 420a männän varren 418 paikallaan pitämiseksi1 ja ohjaamiseksi.

Sisemmän sylinterin 403 osan 421 männän pään 417 ja uimurin n 82006 411 välillä voidaan sanoa muodostavan laitteiston toiminnallisen kammion ja sisemmän sylinterin 403 osan 422 uimurin 411 alapuolella muodostavan alemman kammion 307 kanssa säiliön.

Reiät 411 ja rengasmainen rako uimurin 411 ja sisemmän sylinterin 403 välillä muodostavat toiminnallisen kammion ja säiliön yhdistävän virtaustien. Sylinterin 403 rengasmainen osa 423 on avoin yläpäästään.

Kammio 407 sisältää vettä tai muuta nestettä ja ilmaa tai muuta kaasua ja siinä on kaasun-nesteen rajapinta 424 ja män- ' nän pään 417 alapuolella oleva sisemmän sylinterin 403 osa on täytetty nesteellä. Kaasun paine kammiossa 407 määrää sylinterissä olevan nestepatsaan mäntään aiheuttaman voiman. Käytännössä rengas 402 on kiinnitetty esimerkiksi köydellä tai yleisliitoksella merenpohjassa olevaan anturaan ja rengas 419 on kiinnitetty esimerkiksi köydellä tai poijuköydellä laivaan tai muuhun esineeseen. Kaasun painetta kammiossa 407 säädellään ilman kuormitusta kunnes mäntä (joka ei ole kelluva) tukeutuu uimuriin 411 siten, että ketju 410 on olennaisesti tiukka. Kammioon 407 tuleva ylimääräinen neste poistetaan putken 414 kautta. Kun mäntää 416 vedetään sylinteristä 403, männän ylöspäin suuntautuva liike aiheuttaa nesteen virtaami- -•f sen toiminnalliseen kammioon 421 tämän kammion kasvaneen tila vuuden takia. Kaasun tilavuus kammiossa 407 suurenee silloin vähentäen samalla siellä painetta, koska kaasun massa on vakio. 1 Männän ylöspäin suuntautuva liike estää suurien voimien syntymisen männän ja kiinnitetyn esineen, esim. aluksen välisessä yhteydessä. Jännitys kasvaa kuitenkin progressiivisesti kaasun paineen putoamisen vuoksi kammiossa 407.

.* Rengasmainen osa 423 on avoin mereen ja siten täytetty meri vedellä vakiopaineessa, joka on riippuvainen toimintasyvyydes-tä mutta männän 416 asema ei vaikuta siihen oleellisesti.

Negatiivisen nostovoimansa takia mäntää 418 voidaan käyttää i pumppuamaan pois kaikki vesi, joka on voinut vuotaa männän j i2 82006 pään .417 tai venttiilin 15 ohi käytön aikana. Negatiivista nostovoimaa voidaan hyödyntää myös säätämään kaasun ja nesteen määrää kammiossa 407 systeemin lähtötilanteessa ylitäyttämällä kammio 407 kaasulla ja jättämällä venttiili 413 auki.

Kuvan 3 mukaan kiinnityslaitteistoa merkitään yleisesti numerolla 500 ja se on rakenteeltaan samanlainen kuin kuvan 2 laitteisto 400. Laitteiston 500 komponentteja, joilla on vastineet laitteistossa 400, on merkitty samoilla viitenumeroilla kuin kuvassa 2. Laitteiston 500 männällä 516 ei ole laajennettua päätä, mutta sisäsylinterin 403 suhteen on aikaansaatu väliainetiivis tiivistys pallomaisilla liukulaakereilla 525, 526, jotka on asennettu tukiosaan 520, joka on sijoitettu sisemmän sylinterin 403 laajennettuun yläosaan. Tukikappale on asennettu väliainetiiviisti sylinteriin 403 niin, että laitteiston 500 toiminnallinen kammio muodostuu tilasta 521 männän 516 ja uimurin 409 välillä yhdistettynä rengasmaiseen tilaan 523 männän 516 ja sisemmän sylinterin välillä alemman tuen 526 alapuolella. Männän 516 yläpään ympärille on asetettu joustava holkki 527 estämään männällä merieliöitä ja muita kasautumia, jotka voisivat vahingoittaa laakeria 525 tai estää männän 516 ja sylinterin 401 välistä keskinäistä liikettä.

Laitteisto 500 toimii olennaisilta osiltaan samalla tavalla kuin laitteisto 400.

Kuvan 4 mukaisesti laitteisto muodostuu raskaasta kannettomasta sylinterinmuotoisesta männästä 705, joka kulkee sylinterin 709 sisällä, joka on pyöreän vaipan sisällä, jonka jakaa kahteen osaan välikalvo 708. Ylempi osa on kelluntakammio 706, alempi osa on säiliö 707, joka on osittain täytetty nesteellä (tavallisesti merivedellä) ja osittain täytetty kaasulla (ilmalla tai typellä). Vaipan alapäähän on kiinnitetty yleisnivel 704, johon on kiinnitetty ankkuriköysi 703. Sylinteri 709 muodostaa sisemmmän hoikin ja se määrittää kelluntakammiosta erillään olevan sisäkammion ja jossa mäntä kulkee. Sisempi kammio on suoraan yhteydessä säiliön alaosaan sylinterin 709 suurien reikien 710 kautta. Sylinterillä 709 on pienempi-poik- i3 82006 kileikkauksinen yläosa ja suurempi-poikkileikkauksinen alaosa, jotka on yhdistetty välikappaleella 723.

Männällä, tavanomaisesta männästä poiketen, ei ole pääkappa-letta, mutta sen sijaan se on työstetty koko pituudeltaan korke'alaatuisesti viimeistellyksi. Mäntää tukee sivusuunnassa kaksi hoikkia tai tukea 711 ja 712 yläpäästä. Nämä tuet toimivat myös tiivisteinä estämään meriveden sisäänpääsyn laitteiston ulkopuolelta sisempään kammioon ja säiliöön. Tuet on asennettu tukirakenteeseen 713, joka voidaan vetää pois sisä- · putkesta uudelleen asettamista varten. Tässä operaatiossa käytetään apuna kiinnitysulokkeita 714. Tuet 711 ja 712 toimivat tiivisteinä. Vaipan yläpäässä on lisätiiviste 715 ja se on suunniteltu helposti säädeltäväksi ja vaihdettavaksi veden alla. Männän yläpäässä on yleisnivel 702 köyden 701 johtamiseksi esimerkiksi kiinnitettyyn alukseen.

Kun mäntä on täysin alhaalla sylinterissä, osa 716a, joka on asennettu tukipalkkiin 713, tiivistää männän osaa 716b vastaan. Rajapinta 716a: n ja 716b: n välillä käsittää lisätiivis- t teet vuodon minimoimiseksi männän ollessa täysin alhaalla (kuten on laita suurimman osan aikaa). Tiivisteen yläosa on asennettu laminoituun kumiseen iskunvaimentimeen. Tämän on suunniteltu vastaanottavan sylinteriin uppoavan männän iskuvoima. Männän liikettä hidastetaan sen iskun alapäässä neste-vaimenninlaitteella 722, joka on männän alapäässä. Toinen iskunvaimennusrengas 717 on asennettu männän alapäähän vastaanottamaan alempaan tukeen 712 kohdistuvan ylöspäin suuntautuvan iskun vaikutuksen. Jälleen männän liikettä hidastaa nestevaimennusvaikutus kun 717 joutuu sisemmän hoikin kapeam-paan osaan välikappaleen 723 yläpuolelle.

Tarkkailuputki 724 kulkee männän koko pituudella. Lähetin 725 on yhdistetty paineen muuttimeen tarkkailuputkessa. Tätä voidaan seurata pinta-aluksesta painetta, männän poikkeamaa jne.

• l . käsittelevän informaation siirtämiseksi.

Säiliön ulkopuolella on kolme läpäisyaukkoa: 720 on takaisku- i4 82006 venttiili, 721 käsittää kuvassa 5 yksityiskohtaisesti esitetyn automaattisen pumppusysteemin. 726 ja 727 ovat sulkuventtii-leitä ja ne ovat kiinni systeemin ollessa käynnissä. Pumppu-systeemi 721 on selitetty muualla tässä selostuksessa. Sen tarkoitus on pumputa pois kaikki vesi, joka saattaa vuotaa systeemin käytön aikana. Se ei tarvitse voimanlähdettä, koska liikkeelle panevana voimana on paineen sykliset muutokset säiliössä. Näitä ilmenee männän jokaisen iskun yhteydessä. Pumppu on mitoitettu niin, ettei nestettä pumpata ulos systeemistä kun systeemi toimii oikeassa etukäteen muodostetussa i paineessa.

Asennus- ja kunnossapitotöitä varten on asennettu kiinnitys-ulokkeet. 718 vetää laitetta alaspäin asennuksen aikana. 719 ovat tappeja laitteen käsittelemistä varten asennuslaivalla. Tukikappaleissa, tiivisteissä ja pumppusysteemeissä on kaikissa nostorenkaat. Tavallisesti tiivisteissä on myös laitteet (ei näy kuvassa) männän nostamiseksi ylös huollettavaksi.

Kuvassa 4 esitetyn tasauslaitteen rakenteelliset yksityiskohdat kuvaillaan seuraavassa tarkemmin: i) Mäntä Mäntä (1784 mm ulkohalkaisijaltaan ja 16 m pitkä) on valmistettu valssatusta metallilevystä. Levy on pinnoitettu ulkoapäin monelmetallilla mieluummin räjähdys -päällystystekniikalla ennen valssaamista. Valssatusta metallilevystä on hitsaamalla tuotettu sylinterimäisiä osia, jotka on työstetty korkealaatuiseksi pintavii-meistelyltään. Osat on pultattu yhteen päistään, jotta saataisiin männälle vakiohalkaisija ja haluttu pituus. Täydellinen mäntä painaa kuormittamattomana 32 tonnia. Sylinteriin asennettuna se täytetään kiinteällä painolastilla ja vedellä, jotta saavutettaisiin riittävän uppoava paino sen takaamiseksi, että kiinnitys voi toimia kohtalaisissa merenkäyntiolosuhteissa tiivisteiden ollessa täysin tehottomia.

is 820-06 k ii) Sylinteri Tämä rakenne koostuu valssatusta ja muotoillusta metallilevystä. Kokonaisulkohalkaisija on 5000 mm ja pituus 20 metriä; metallilevyn paksuus on tavanomaisia asennuksia varten noin 18 mm, koverrettujen päitten ollessa paksumpia.

iii) Tuet Käytetään itsevoitelevia laakereita. Lyijytetyt pronssiset Merriman-laakerit ovat sopivimpia. Näillä on hyvät kulumisominaisuudet, riittävä PV-arvo ja hyvä sietokyky likaantumisen suhteen. Ehdotetun tiivistys-järjestelmän kanssa on aivan mahdollista käyttää öljy-voitelua laakereihin ja tiivisteisiin täyttämällä si-( semmän johdon yläosa öljyllä päätiivisteen tasolle asti. Öljyyn voidaan annostaa lisäaineita lisäämään sen öljyn ja veden erottumiskykyä, ja tällä tavalla systeemiin tuleva vuoto kulkisi vettä kevyemmän öljyn läpi alas. Vuotovesi johdetaan systeemistä pois pumppusys-teemillä. Voiteluöljyn läsnäolo ei ole elintärkeää sys-teemin toiminnalle, mutta se voi lisätä tiivisteen ikää.

Yllämainitun ulospumppaussysteemin toimintaa kuvataan seuraa-vassa, viittaukset ovat kuvaan 5.

Päävaipan läpäisevään aukkoon 721 on asennettu sylinteri 800, jonka sulkee pyöreä levy 801. Levyssä 801 on pari nostorengas-ta 802.

i : Levyyn 801 on sijoitettu keskeisesti takaiskuventtiili 803 .: (TIV1), joka on kuormitettu suljetuksi, mutta joka sallii vain ulosvirtauksen sylinteristä 800. Putki 804 riippuu levystä 801 ympäröiden takaiskuventtiiliin 803. Levystä 801 riippuu myös laajempi putki 805 samankeskisenä putken 804 kanssa ja sylinterin 800 sisäpinnan läheisyyteen sijoitettuna.

Ontto mäntä 806 liukuu putken 804 ylle. Männällä 806 on ren- 16 82006 gasmainen sisäänpäin kääntynyt tiiviste 807 putken 804 ulkopintaan kiinnittyneenä. Männässä 806 on rengasmainen laippa 808 sen päiden välillä. Laipan 808 reunalla oleva ulospäin kääntynyt tiiviste 809 on kiinni putken 805 sisäosassa. Sisäänpäin työntyvä kieleke 810 putken 805 sisäpäässä toimii kiinnittämällä rengasmaisen laipan 808 toimimaan männän 806 liikkeen pysäyttäjänä ja rajoittajana.

Männän 806 sisäpää on suljettu, mutta käsittää takaiskuvent-tiilin 811 (TIV2), joka on kuormitettu suljetuksi, mutta järjestetty sallimaan virtauksen vain männän 806 sisäosiin.

Rengasmainen tila 812 putkien 804 ja 805 välillä ja laipan 808 sitomana on täytetty ilmalla.

Kun liikkeen tasauslaitteen päämäntää 705 vedetään väkisin takaisinpäin niin paljon, että vedenpaine säiliössä putoaa tilan 812 ilmanpaineen alapuolelle riittävän paljon avatakseen TIV2: n (811), uiospumppausmäntä 806 vetäytyy myös taaksepäin. Jos männän 705 päätiivisteet eivät vuoda, säiliön paine palautuu lähtöarvoonsa kun päämäntä palaa täysin alkuasentoonsa. Tämä ei ole riittävää männän 806 painamiseksi. Samoin ei esiinny pumpputoimintaa.

Jos toisaalta männän 705 tiivisteet päästävät vettä säiliöön männän 705 ollessa vedettynä ulos, paine säiliössä nousee männän palatessa ja saattaa yltää ylittää tilan 812 ilman paineen riittävästi painaakseen mäntää 806, pumputen siten ulos osan putken 804 ja männän 806 määrittämän kammion sisällöstä. Pumppuaminen voi toistua päämännän 705 suhteellisen pienillä liikkeillä säiliön alkuperäisen vesisisällön palauttamiseksi. Tämä toiminta ymmärretään paremmin seuraavan yksityiskohtaisen esimerkin myötä. 1

II

17 82006

Kuvan 5 mukaan nimettäköön eri toimintaparametrit seuraavasti:

Männän 806 poikkeama = D

Paine säiliössä = Pi T/m2 absoluuttinen

Paine pumpun männässä 806 = P2 " "

Paine1 pumpun ilmataskussa 812 = P3 " "

Ulkoinen hydrostaattinen paine = P* " "

Ilmataskun 812 rengasala = A3 = 0,50 m2 Männän 806 (sisä)ala = A2 = 0,20 m2 Männän tasapainottavat voimat:

Pi(Aa + Aa) = P2A2 + P3A3 jolloin P3 = 0, 7Pi - 0, 2Pa 0, 5 ja P2 = 0, 7P1 - 0, 5P3 0, 2 Männän 806 poikkeama D paineessa P3 saadaan yhtälöstä

D = Dmax JP 3 O

P3 jossa P3oon P3: n alkuperäinen arvo tilanteessa kun mäntä 806 ulottuu täysin männän pysäyttimeen 810.

Olettakaamme tätä tarkoitusta varten, että Pso = 23 T/m2 kun

Dmax ~ 1,6 m.

Eri paineiden ja männän 806 poikkeaman välisiä suhteita on annettu taulukossa 1.

ie 82006

Taulukko 1 Männän paineen P(T/m2 Abs) ja poikkeaman D(m) välinen suhde

P= Pi Pa D Pi = P2 = P3 D

100 70 58 0. 634 70 0. 53 100 60 44 0. 84 60 0. 61 100 50 30 1. 23 50 0. 74 100 45 23* 1. 6* 45 0. 82 100 40 23* 1. 6* 40 0. 92 100 30 23* 1. 6* 30 1. 23 l 100 20 23* 1. 6* 23 1. 60* * Mäntä on äärimmäisessä asennossa Dm.x

Oletetaan, että kuvan 4 mukainen laitteisto on kiinnitetty veteen 160 metrin päähän 90 metrin syvyyteen pahimmissa kestettävissä olosuhteissa:

Olkoon:

Keskimääräinen köysijännitys TH = 150 tonnia Merkitsevä aallonkorkeus = 14,0 metriä

Merkitsevä dynaaminen liike = ± 5 metriä

Maksimi dynaaminen liike = ± 9 metriä (lyyhtaikaisesti) l A. Kun laitteistoon ei ole vuotoa

Kun laitteen mäntä on täysin sisällä Pi = 45T/ma (suunnitelman mukaan)

Suurin aalto saa männän vetäytymään 8,0 metriä ja palaamaan sis äasentoonsa.

Suurimmalla männän iskulla Pi = 22, 5T/m2 Männän iskun alussa Pi = P2 = P3 = 45T/m2, ja taulukon 1 mukaan, D = 0, 82 m

Suurimmalla männän iskulla Pi = P2 = 22,5T/m2 P3 = 23T/m2 ja D = Dm«x = 1, 6 metriä eli mäntä 806 on täysin vedetty.

Il i9 82006

Iskun aikana takaiskuventtiili 2(TIV2) on auki.

l

Kun laitteen mäntä 705 liikkuu sisäänpäin, TIV2 sulkeutuu ja TIV1 on kiinni kunnes P2 nousee ulkoisen paineen arvoon 100T/m2 Abs.

Vain silloin pumppumäntä liikkuu asemastaan Dma« = 1,6 metriä ja P3 = 23T/m2.

Tämä tapahtuu kun Pi = 0,2P2 + 0,5P3 0, 7 eli kun Pi = 45T/m2

Koska Pi ei koskaan yllä arvoon 45T/m2 (Abs) vettä ei pumputa ulos systeemistä.

B. Oletetaan että systeemissä on vuoto

Otaksutaan, että vuoto laitteiston päämännän kautta , tapahtui ennen myrskyä, kun esijännitys oli 25 tonnia ja toimintasyvyys oli 50 metriä. Oletetaan, että vuoto oli riittävän suuri tasoittamaan sisä- ja ulkopuoliset paineet arvoon 60T/m2. Säiliön ilmantilavuus laitteistossa 60T/m2: n paineessa on 15 m3. Paineen ja tilavuu-.* den pitäisi olla (kun vuotoa ei ole) 45T/m2 ja 20 m3.

Seurauksena oletetaan 5 m3 vettä vuotaneen systeemiin.

·: Henkiinjäämisolosuhteissa keskiarvo TH = 150 T; toimin- tasyvyys on 90 m ja säiliön paine on 53T/.m2 kun taas :. mäntä vedetään keskimäärin 0,8 ulos ja se heilahtelee suurinpiirtein tässä pisteessä kun alus vastaa aaltoihin.

Tässä tilanteessa on riittävästi varaa, koska TH männän täydellä pituudella on vain 7 tonnia vähemmän kuin i ennen vuodon tapahtumista. Mahdollinen värähtelyliike .· keskimääräisestä kii nnitys kuormituksesta vähenee ± 15 metriin verrattuna suunniteltuun ± 17 metriin. Ennalta huomioitu käytetty kokonaisliike (pitkä aikaväli ja aallot huomioitu) on 13 metriä.

20 82006

Lopullinen sallittu maksimivuotomäärä laitteistossa

Olkoon 14 metrinen aalto ja 13 s: n aikaväli. Värähtelevän aaltoliikkeen kaksoisamplitudi on = 0,55 x 14 = 7, 7 m (eli aallonkorkeus kerrottuna kertoimella 0,55).

, Jos männän keskipoikkeama = 0, 8 metriä maksimiarvo d = 4,65 m (huomaa männän ala = 2,5 m2).

Pi = 15 x 60 15 + 4, 65 x 2, 5 = 33, 8 T/m2

Pi värähtelee arvosta 60 T/m2 arvoon 33, 8 T/m2 ja takaisin arvoon 60 T/m2 14 metrin aallon vaikutuksesta. Pienempien aaltojen vaikutuksesta ero on pienempi. Suuremmilla aalloilla ero on suurempi.

Pumpputoiminnan mekanismi näissä olosuhteissa voidaan nyt esittää.

(i) Iskun alussa, aikana t = to laitteiston männän 705 ollessa täysin sisällä

Pi = Pa = P3 = 60 T/m2 D = 0, 61 m i Aikana t ajanhetkestä t = to hetkeen t = to + 6,5 : s TIV2 avautuu, Pi= P2 = P3 ja pumppumäntä 806 liikkuu P3: n muutoksen mukaan.

(ii) Ajanhetkellä t = to + 6, 5s Pi = Pa = P3 = 33, 8 T/m2 D = 0, 89 m.

Aikana t, ajanhetkestä to + 6, 5s hetkeen to + 13s. Laitteiston mäntä liikkuu takaisin sisään; TIV2 sulkeutuu, TIVI on kiinni kunnes Pa nousee ulkoi-: sen paineen tasolli 100 T/m2. TIVI avautuu ja : pumppumäntä liikkuu ja D muuttuu.

I i 2i 82006 (iii) Ajanhetkellä t = to + 13s Pi = 60 T/m2, Pa = 100 T/m2 P3 = 0, 7Pi - 0, 2 Pa = 44 T/2m 0, 5 D = 0, 84 metriä.

Aikana ajanhetkestä t = to + 13s hetkeen t = to + 19,5s, laitteiston mäntä 705 liikkuu ulos ja TIVI sulkeutuu, TIV2 on kiinni kunnes Pa = Fi eli kun P2 = Pi = Ps = 44 T/m2. Tällä kertaa TIV 2 avautuu, vesi vetäytyy pumpun mäntään säiliöstä kun · i ilmataskun ilma laajenee putoavien paineiden Pija

Pa vaikutuksesta.

(iv) Ajanhetkellä t = to + 19, 5s (toinen aalto)

Pi - Pa = P3 = 33,8 T/m2 D = 1, 089 m.

(v) Ajanhetkellä t = to+ 26s (toisen aallon loppu)

Pi = 60 T/m2, P2 = 100 T/m2, P3 = 44 T/m3 D = 0, 84 metriä.

Kunkin aallon aikana ulos pumpatun veden määrä

Ulospumpatun veden määrä 14-metrisen aallon mukana on siten / Aa (1, 089...0,84) = 0, 050 m3.

I I

14 metrin merkitsevässä merenkäynnissä jotkut aallot ovat suurempia kuin 14 metriä, jotkut pienempiä. keskimääräinen korkeus aaltojen suurimmalla kolmasosalla on 14 metriä. Muiden keskikorkeus on luultavasti noin 9 metriä. Merkitsevä aika on 13 sekuntia. Siten: Suurimman 1/3 aaltojen takia ulos pumpattu tilavuus = 0, 050 x 3600 = 4, 62 m3/hr.

:* 3 x 13

Ottaen huomioon tosiasian, että ulos pumpatun veden määrän ja ·. aallon korkeuden suhde ei ole lineaarinen ja sitten huomioiden pienempien aaltojen ajan, kokonaismäärä on noin 8 m3/hr. Tämä uiospumppausnopeus on suurin piirtein samansuuruinen kuin 22 82006 systeemiin tuleva virtaus olettaen, että ensimmäinen tiiviste on täydellisesti rikkoontunut ja molemmat tuet ovat kuluneet noin 2 mm.

Pitäisi ottaa huomioon, että missä kuvan 4 esittämän tyyppistä laitteistoa käytetään aluksen ja veden alla olevan ankkurin välisen laitteen kiinnitysköydessä, aluksen vaakasuuntaista liikettä, esim. virran aiheuttamaa, vastustetaan progressiivisesti sekä männän ulosvetämisen aiheuttaman keskinäisen paine-eron kasvamisen perusteella että veden paineen kasvamisen perusteella männän ympärillä minkä aiheuttaa liikkeentasaajan liikkuminen alaspäin vedessä kun alus liikkuu ankkurista pois-päi n.

Kiinnitysvoima annetussa laitteistossa on siten riippuvainen seuräavista erikseen vaihtelevista muuttujista: 1) laitteiston kaltevuudesta 2) laitteiston kulkusyvyydestä 3) männän asemasta ja 4) männän uppoamispainosta.

Kuvissa 4 ja 5 esitetyn kaltaista kiinnityslaitteistoa voidaan käyttää myös systeemissä, jossa nestettä kuten öljyä siirretään vedenalaisesta sijainnista pinta-alukseen. Kuvan 6a mukaisessa laitteessa kuvien 4 ja 5 viitteiden mukaisesti kuvattu yleistyyppinen kiinnityslaite 901, jolla ei välttämättä ole edellä kuvatun mukaisia tiettyjä dimensioita, on yhdistetty merenpohja-ankkuriin 902, kuten betonialustaan, kiinnitysket-julla 903, esim. 15 cm: n ketjulla. Laitteisto kuitenkin sisältää lisäpainolastisäiliön 913 säiliön 707 alapuolelle. Kevyt ketjuköysi 904 yhdistää laitteiston 901 yhdellä sivulla olevan : kiinnitysulokkeen ankkuriin 905, joka on sijoitettu välin päähän ankkurista 902 laitteen 901 pyörimisliikkeen estämiseksi.

: Letku 906, kuten esim. 50 cm halkaisijaltaan oleva 65 m pitkä letku, yltää laitteen 901 mäntään 705 kääntyväksi asennetun sopivan liitoksen ja tankkialuksen 907 väliin. Letku toimii

II

23 82006 sekä tankkerin kiinnityslaitteena että laitteena siirtää nestettä tankkeriin. Letkun asennus kääntyvänä mäntään sallii tankkerin siirtymisen tuulen mukana. Letku 906 on varustettu kellukkeilla, jotta siitä tulisi kelluva.

Nesteen syöttöletku 908, esim. 50 cm:n letku, yhdistää merenpohjassa olevan putkiston 909 kiinnitysulokkeeseen, joka on nivelöidyssä kiinnitysvarressa 910, joka yhdistää laitteiston 901 männän ja sylinterin yläpäät. Kiinnitysvarren 910 yläosa muodostaa letkut 908 ja 906 yhdistävän johdon.

Paineellisen veden syöttöletku 911 yltää letkujen pääteaseman 909 nivelöidyn varren 910 alaosassa olevaan kiinnityskohtaan. Varren mainittu alaosa muodostaa letkun 911 painolastisäiliöön yhdistävän johdon.

Sekä letku 911 että 908 on ripustettu poijulla 912 suurinpiirtein kiinnityslaitteiston ja pääteaseman 909 puoliväliin.

Kun kiinnityslaitteisto 901 ei ole käytössä, se voidaan upot-taa pumppaamalla vettä johdon pään pääteputkesta letkun 911 kautta painolastisäiliön täyttämiseksi vedellä puristaen siten siinä olevan ilman. Kiinni tyslaitteiston nostovoima riippuu ylemmän kammion 706 kiinteän nostovoiman, alemman säiliön 707 ja painolastisäiliön vaihtelevan nostovoiman kombinaatiosta. Näiden väliset suhteet voidaan valita niin, että täyttämällä painolastisäiliö vedellä saadaan aikaan laitteiston vajoaminen.

Vedenpaineen vapauttaminen letkusta 911 aiheuttaa säiliössä 707 olevan ilman laajenemisen ja veden syrjäyttämisen säiliöstä ja aikaansaa siten taas nettonostovoimaa. Tällä menetelmällä kiinnityslaitteisto voidaan upottaa ajoittain ohikulkevien alusten, uivien jäiden tai aaltojen aiheuttamien vahinkojen estämiseksi.

* » : Esimerkiksi kiinnityslaitteisto 901 voi käsittää 250 tonnin kokonaisnettonostovoiman jousipoijun, jolla on kiinteä 100 24 82006 tonnin (vajoamispaino), 2, 36 m halkaisijaltaan oleva mäntä, jonka iskun pituus on 12 metriä. Painolastisäiliössä voi olla 400 m: n vedellä täytettävä tilavuus, joka voidaan täyttää 300 tonnilla vettä putkiston päästä pumppaamalla.

Kun tankkeri kiinnitetään letkulla 906 kiinnityslaitteistoon 901, aaltojen liike ja ympäristön aiheuttavat voimat saavat tankkerin liikkumaan kiinnityslaitteiston suhteessa. Kun tällainen suhteellinen liike vetää männän ulos, ilmanpaine säiliössä pienenee etenevästi niin, että letkun 906 jännitys ' i kasvaa asteittain.

Voidaan järjestää niin, että paine-ero säiliön ja ympäröivän veden välillä on nolla kun mäntä on kokonaan alhaalla laitteiston annetussa toimintasyvyydessä, antaen siten näissä olosuhteissa paineeksi nolla männän tiivisteiden ylitse.

Paine-ero männän tiivisteiden ylitse riippuu myös poijun syvyydestä, koska ulkoinen paine kasvaa syvyyden myötä.

r Letkun kiinnitysvoiman komponentti männän akselin suuntaan on yhtä kuin männän pinta-ala kerrottuna paine-erolla männän : tiivisteen ylä- ja alapuolisen veden välillä plus männän va- joamispainon komponentti männän akselin suuntaan. Tämä annetun laitteiston kiinnitysvoima on siis riippuvainen seuraavista erikseen vaihtelevista muuttujista: 1) jousipoijun kaltevuudesta 2) jousipoijun upotussyvyydestä 3) männän asemasta ja 4) männän vajoamispainosta

Pienillä kuormituksilla (köysijännitykset alle noin 100 tonnia) kiinnitysvomaa vastustaa männän omapaino ja muuttujan 2 aiheuttama "imu". Siten useimmissa merenkäyntiolosuhteissa (aina 4, 5 m: n merkitsevään aallonkorkeuteen asti (merkitsevä aallonkorkeus (HS) on aaltojen korkeimman kolmasosan keskikorkeus)) mäntä on kokonaan sisällä kiinni tukilaakereissa (täysin sisäänvedetty) kaiken aikaa. Liikkeen tasaus (männän

II

25 82006 t liike) esiintyy vain kun voima yltää 100 tonniin (eli kun HS on 4,5 metriä ja silloin vain harvoin). Jousen jäykkyys on melko pieni korkeilla köydenjännityksillä ja siten dynaamiset huippukuormat pienenevät verrattuna perinteiseen yhden pisteen kiinnitykseen, jossa jäykkyys kasvaa progressiivisesti kuorman mukana. Myöskin jousipoijun upotussyvyys on sellainen tekijä, ettei aaltojen aiheuttama liike vaikuta siihen. Tämä poistaa kiinnitysvoiman dynaamisen lisäkomponentin, joka on luontainen kaikille systeemeille, jotka on yhdistetty pintapoijuun.

Tästä syystä maksimi kiinnitysvoima alle 5,0 m merkitsevän aallonkorkeuden merenkäynnin on noin 130 tonnia.

Siten yllä kuvatun kaltainen systeemi voidaan suunnitella varmistamaan, että kiinnityslaitteisto voi toimia aina 5,5 m merkitsevän aallonkorkeuden olosuhteissa ilman, että heikko johto (yhteys tankkeriin) antaa periksi ja etteivät kuormitukset nouse missään yli 75%: in sallitusta.

On selvää, että keksintö ei rajoitu vain edellä kuvattuihin • yksityiskohtiin vaan, että lukuisia muunnoksia ja sovellutuk- • siä voidaan tehdä keksinnön tarkoituksesta poikkeamatta.

Claims (14)

26 82006

1. Vedenalainen liikettä tasaava järjestely, joka on tarkoi tettu toisiinsa kytkettyjen esineiden (902, 907) suhteellisen liikkeen sovittamiseksi, jolloin siinä on suhteellisesti liikkuvia esineitä yhteenkytkevät välineet (901), jotka käsittävät tasaimen joka käsittää parin teleskooppisesti toimivia välineitä (705, 709), jotka määrittävät muutettavissa olevan kaasua sisältävän tilavuuden (707, 709), tunnettu siitä, että mainittu tilavuus sijaitsee olennaisen vesisyvyyden alla, ja jokainen mainittu väline on kytketty vastaavaan sanottuun esineeseen siten, että välineiden teleskooppinen liike esineiden välisen yhteyden pidentämiseksi on vastustettu palautusvoiman vaikutuksesta, joka voima on muodostettu laajentamalla kaasua sisältävää tilavuutta olennaisessa syvyydessä olevaa ympäröivää vedenpainetta vastaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tasausjärjestely, tunnettu siitä, että mainittu muuttuva tilavuus on aikaansaatu välineillä, jotka määrittelevät ainakin olennaisesti upotuksessa olevan kaasua sisältävän kammion (707, 709), joka kammio mainittuina teleskooppisesti toimivina välineinä käsittää sylinterin (709) ja sitä pitkin tiiviistävässä suhteessa liikkuvan männän (705), jonka kammion tilavuus suurenee mainitun yhteyden pidentyessä aiheuttaen mainitun männän liikkeen mainitussa sylinterissä, jolloin mäntä ja sylinteri ovat mainitun ympäröivän vedenpaineen vaikutuksen alaisina pyrkien vähentämään mainittua kaasutilavuutta

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tasausjärjestely, tun nettu siitä, että muuttuva kaasutilavuus on tuuletettu ilmakehään (kuvio 3: 34).

: 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tasausjärjestely, tun nettu siitä, että mäntä ja sylinteri on järjestetty siten, että muodostuu teleskooppinen kiinnityspylväs (300), .· joka ulottuu vedenpinnasta pohjaan. Il 27 82006

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tasausjärjestely, tun nettu siitä, että tasauslaitteisto mainittuina teleskoop-pisesti vaikuttavana välineparina käsittää sylinterin (709) ja sitä pitkin tiiviistävässä suhteessa liikkuvan männän (705), jotka määrittävät nestettä sisältävän, tilavuudeltaan muuttuvan kammion, sekä säiliön (707), jossa on kaasua ja sen kanssa rajapinnan omaavaa nestettä, sekä välineet (710), jotka määrittelevät mainittua kammiota ja säiliötä yhdistävän virtaustien nesteen läpivirtausta varten, joka virtaus vastaa kammion tilavuuden muutoksia.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tasausjärjestely, tun nettu siitä, että siinä lisäksi on poiju (706), joka kantaa mainittuja teleskooppisesti toimivia välineitä.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen tasausjärjestely, tun nettu siitä, että tasaimen kelluvuus vaihtelee ja siihen kuuluu välineet (913) poijun kelluvuuden muuttamiseksi tilan, jossa tasaaja on vedessä kelluva ja tilan, jossa tasaaja ei ole kelluva, välillä.

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tasausjärjestely, : tunnettu siitä, että ensimmäinen esine (902) on vesi- : massan alapuolella ja toinen esine (907) on vedenpinnalla tai :* lähellä sitä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen tasausjärjestely, tun nettu siitä, että veden pinnalla tai sen lähellä oleva esine on kiinnitetty tasaajaan joustavalla letkulla (906), jota käytetään virtaavan aineen siirtämiseen.

·[ 10. Liikkeen tasauslaitteisto, joka on tarkoitettu käytettä- *: väksi veden alla aluksen (907) kiinnittämiseksi vedenalaiseen • | ankkurointipisteeseen (902), tunnettu siitä, että tasauslaitteistoon kuuluu pari teleskooppisesti toimivaa osaa (705, 709) tarkoitettu liitettäviksi ankkurointipisteeseen ja vastaavasti alukseen, jolloin nämä osat määrittävät muutettavissa olevan kaasua sisältävän tilavuuden, joka on sellainen, 28 82006 että osien teleskooppista liikettä toisistaan poispäin suurentaa mainitun tilavuuden, ja tätä käytössä vastustaa palautus-voima, joka syntyy kaasua sisältävän tilavuuden laajentuessa ympäröivää, olennaisessa syvyydessä olevaa vedenpainetta vastaan.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen liikkeen tasaaja, tun nettu siitä, että siinä on teleskooppinen kiinnityspylväs (300), joka sopii ulottumaan pinnasta vedenalaiseen ankku-rointikohtaan, jolloin pylväs mainittuina teleskooppisesti toimivina osina käsittää männästä (303) ja sylinteristä (301) muodostuvan kokonaisuuden, joka määrittää tilavuudeltaan muutettavissa olevan kaasua sisältävän kammion (7) tasaimen alapään suuntaan, joka kammio käytössä pylvään pitenemisen kautta on laajennettavissa paikallista ympäröivää vedenpainetta vastaan.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen tasaaja, tunnettu siitä, että siinä lisäksi on ulos pumppaavat välineet (kuvio 8), jotka ovat teleskooppisesti toimivien välineiden vaihtuva-suuntaisen teleskooppiliikkeen käyttämät, kaasua sisältävään tilaan käytössä mahdollisesti vuotavan veden pumppaamiseksi pois tästä tilasta.

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen liikkeen tasain, tunnettu siitä, että siinä lisäksi on poiju (706), joka kantaa mainitut teleskooppisesti toimivat osat.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen liikkeen tasain, tunnettu siitä, että siinä on välineet (913) poijun kellu- vuuden muuttamiseksi tilan, jossa tasain kellu vedessä ja [ tilan, jossa tasain ei kellu, välillä. ii I * 29 82006