ITMI20081015A1 - Sistema di ancoraggio di banchina galleggiante - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“SISTEMA DI ANCORAGGIO DI BANCHINA GALLEGGIANTE”

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di ancoraggio per una banchina galleggiante, in particolare in ridotta profondità. Questa è particolarmente adatta per le strutture o banchine galleggianti che immagazzinano degli idrocarburi o gas naturale liquefatto (GNL).

Tali strutture sono in particolare del tipo stazioni di immagazzinamento e di scarico (in inglese Floating Storage and Offloading, in sintesi FSO) o del tipo stazione di immagazzinamento, di scarico e di produzione (in inglese Floating Production Storage and Offloading, in sintesi FPSO).

La banchina presenta un orientamento fisso relativamente al fondo marino, ma è importante che l’ancoraggio di una tale struttura permetta dei movimenti relativi con il fondo marino. Questi movimenti sono essenzialmente dovuti agli effetti di onde, correnti, venti e alle interazioni con la nave che si attracca alla banchina galleggiante. Questi movimenti devono restare ridotti, ovvero in modo che un tale ancoraggio debba limitare i più estremi di questi movimenti affinché siano compatibili con lo scarico dei fluidi in continuo, generalmente attraverso le tubazioni flessibili o articolate, ed eventualmente un collegamento mediante passerella per le persone. Inoltre è importante che il sistema di ancoraggio non interferisca con la nave in ormeggio.

Sulle banchine galleggianti dello stato della tecnica, si può utilizzare la tecnica detta “soft-yoke”, o semi-rigida, per ancorare la banchina. Questa tecnica viene utilizzata per unità di stoccaggio e/o produzione (FSO o FPSO), ancorate in mare aperto ad una struttura di ancoraggio del tipo “jacket”, intorno alla quale possono girare liberamente. Questa tecnica si basa sull’utilizzo di bracci articolati e zavorrati, sospesi attraverso una delle loro estremità alla struttura di ancoraggio del tipo “jacket”, e attraverso un’altra estremità, alla banchina galleggiante. La struttura del tipo “jacket” è del genere pilone, generalmente un traliccio metallico, ancorato rigidamente nel fondo marino. La sospensione del braccio zavorrato permette di assorbire i piccoli movimenti relativi. Tuttavia, un tale ancoraggio è complesso e costoso da realizzare, e necessita di strutture pesanti da mettere in opera.

Lo scopo dell’invenzione è quello di proporre un sistema di ancoraggio di una banchina flottante che sia flessibile, facile e rapido da mettere in opera e che non rischi di interferire con le navi che attraccano alla banchina. Preferibilmente, un tale sistema potrà essere messo in opera in un’ampia varietà di suoli, in particolare dei suoli relativamente molli.

Secondo un primo obiettivo dell’invenzione, un tale sistema di ancoraggio in una struttura galleggiante, in particolare di una banchina galleggiante, comprende:

- una zavorra immersa,

- mezzi per sospendere la zavorra alla detta struttura,

- mezzi per ancorare la zavorra.

Ed il sistema è caratterizzato dal fatto che i mezzi di ancoraggio comprendono delle catene di ancoraggio che si estendono dalla zavorra, le dette catene, nella loro posizione tesa, ovvero la zavorra trovandosi in una posizione alta massima, formando con l’orizzontale un angolo ridotto, tipicamente inferiore a 20°, preferibilmente inferiore a 10°.

Quindi, la zavorra viene mantenuta vicino al fondo, e non interferisce con le navi attraccate, anche in acque poco profonde. La zavorra è sospesa, ovvero in una posizione corrispondente ad un piano di acqua a filo nelle acqua più basse, questa non tocca il fondo. La zavorra può quindi effettuare dei movimenti verticali intorno ad una posizione media. In questa posizione media, qualunque sia il livello del piano di acqua, le catene di ancoraggio devono quindi presentare un certo “allentamento”, in modo che la zavorra possa elevarsi al di sopra della posizione media.

Si preferisce che nella posizione media, le catene di ancoraggio si trovino sul fondo su una maggior parte della loro lunghezza.

I mezzi di ancoraggio possono inoltre comprendere dei punti di ancoraggio su dei pali piantati nel fondo, ogni catena di ancoraggio estendendosi fra la detta zavorra e un punto di ancoraggio di un rispettivo palo. L’utilizzo di pali è particolarmente adatto ad un fondo molle, in particolare in un estuario. La testa del palo può vantaggiosamente essere sostanzialmente a livello del fondo e quindi non presentare un rischio di interferenza con le navi. Il punto di ancoraggio viene allora supportato dalla testa del palo.

Per limitare ancora i rischi di interferenza, le catene di ancoraggio che collegano i pali e la zavorra, verranno vantaggiosamente fissate in una parte bassa della zavorra.

La zavorra è vantaggiosamente sospesa grazie ad una catena di sospensione. Ovviamente, la catena di sospensione, come le altre catene, può comprendere diverse catene, per rispondere a questioni di stabilità o di peso della zavorra. Questa catena di sospensione si estende vantaggiosamente dalla zavorra verso l’alto, fino ad un punto di sospensione. Questo punto di sospensione è vantaggiosamente parte di una struttura di supporto, per esempio una travatura, la detta struttura estendendosi preferibilmente longitudinalmente da un’estremità longitudinale della banchina galleggiante, in modo che il punto di sospensione venga spostato longitudinalmente relativamente allo scafo della banchina. Quindi, nessuna struttura trasversale del sistema di ancoraggio non ostacola l’attracco di una nave.

Le catene di ancoraggio comprendono vantaggiosamente almeno tre catene di ancoraggio che si estendono radialmente dalla zavorra, in modo che due catene successive non formino mai fra loro un angolo superiore a 180°. Quindi, la zavorra viene mantenuta orizzontalmente almeno fra tre punti di ancoraggio, e i suoi spostamenti orizzontali sono limitati dall’allentamento delle catene di ancoraggio, ed in funzione del livello del piano di acqua. Preferibilmente, intorno alla zavorra vengono disposte tipicamente sei catene a stella.

Per evitare ogni rischio di interferenza, si possono disporre i pali in modo che sfuggano alla sporgenza verticale di una nave ormeggiata alla detta banchina galleggiante, ovvero nessun palo e nessuna catena è coperta da un’ombra verticalmente proiettata di una nave attraccata alla banchina galleggiante. Preferibilmente, le teste dei pali verranno disposte in modo che siano al di qua di un piano verticale di attracco delle navi.

La zona della struttura di supporto che forma il punto di sospensione della zavorra comprende vantaggiosamente dei mezzi di ancoraggio, per esempio una bitta di ormeggio o ganci a sganciamento rapido, per la poppa o la prua di una nave attraccata alla banchina galleggiante. Questo è tanto più vantaggioso per il fatto che la struttura di supporto permette uno spostamento longitudinale del punto di sospensione, quindi dei mezzi di ancoraggio. Quindi si può ormeggiare alla banchina una nave più lunga rispetto alla stessa banchina, mantenendo comunque una disposizione adatta ai mezzi di ancoraggio.

Il termine catena deve essere inteso come comprendente mezzi flessibili di collegamento, in particolare uno o diversi cavi.

Una banchina galleggiante secondo l’invenzione comprende mezzi di ancoraggio secondo l’invenzione.

Altre particolarità e vantaggi dell’invenzione emergeranno ancora dalla descrizione successiva, relativa ad esempi non limitativi.

Sui disegni allegati:

- la figura 1 è una vista in pianta di una nave e di una banchina galleggiante secondo l’invenzione, accoppiate fra loro;

- la figura 2 è una sezione trasversale della nave e della banchina della figura 1, secondo i riferimenti II-II della figura 1, su scala ingrandita; e,

- la figura 3 è una vista longitudinale parziale in elevazione, secondo il riferimento III della figura 1, di un’estremità longitudinale della banchina galleggiante della figura 1, su scala ancora più ingrandita. Sulle figure 1 e 2, si può vedere una banchina galleggiante 1. Questa banchina galleggiante è ormeggiata vicino alla costa, in acque di ridotta profondità D5. La banchina galleggiante 1 presenta uno scafo 100 di forma sostanzialmente a parallelepipedo, che si estende, visto in pianta, fra due bordi longitudinali e due bordi laterali 11.

Nell’esempio illustrato, una nave 2 viene attraccata alla banchina 1, lungo un bordo longitudinale 3 della banchina 1. Il bordo longitudinale 3 è fornito di grossi involucri di gomma gonfiati di aria 4 forniti per smorzare i movimenti e gli urti fra la nave 2 ed il banchina 1. Gli involucri di gomma gonfi di aria definiscono secondo la loro linea di contatto con lo scafo della nave 2, un piano di attracco P4 verticale.

La banchina galleggiante è del tipo FPSO, e più in particolare del tipo FSRU, ovvero un’Unità Galleggiante di Immagazzinamento e di Rigassificazione (in inglese: Floating Storage Regasification Unit, FSRU). Quindi, la banchina comprende una cisterna 6, interna allo scafo 100 della banchina galleggiante, fornita per l’immagazzinamento di gas liquido ed un’officina di rigassificazione. La banchina è collegata alla terra ferma mediante una tubazione 8, 9, che nell’esempio illustrato, è supportata da un pilone intermedio 7. Il pilone è ancorato nel fondo marino 5. Fra la banchina ed il pilone, la tubazione 8 è flessibile o articolata, oltre il pilone in direzione della terra ferma, la tubazione 9 è rigida.

La banchina 1 comprende, che si estendono su ognuna delle sue estremità longitudinali delle strutture portanti 10. Nell’esempio illustrato, ogni struttura portante 10 ha qui la forma di una trave a forma di braccio di sostegno, sporgente, e realizzata con un traliccio di travi metalliche. Ogni struttura portante 10 si estende dal bordo traversale 11 rispettivo dallo scafo del banchina. Una zavorra 12 è sospesa su un’estremità distale 13 della struttura portante 10 (vedere figura 3) attraverso una catena 14, quest’estremità distale formando quindi un punto di sospensione per la zavorra. Quindi, sospesa, la zavorra viene mantenuta vicino ma distante dal fondo 5. Come illustrato sulla figura 3:

- il punto di sospensione 13 viene spostato longitudinalmente di una distanza D13 di circa 40 metri rispetto al bordo trasversale 11 della banchina galleggiante 1;

- la superficie 15 dell’acqua perpendicolare al punto di sospensione 13 è ad una distanza verticale D5 di circa 16 metri dal fondo marino 5;

- l’altezza H12 della zavorra è di circa 6 metri; e,

- la faccia inferiore 120 della zavorra 12 viene mantenuta ad un’altezza H120 di circa 2 metri al di sopra del fondo 5, e questo corrisponde all’incirca alla distanza H1 fra la parte inferiore 101 dello scafo della banchina 1.

La zavorra 12 è ancorata nel fondo 5 grazie a sei catene di ancoraggio 16 e sei pali 17. Le sei catene e i sei pali sono disposti simmetricamente da una parte e dall’altra di un piano P1 verticale, mediano per lo scafo 100, e che passa dalle estremità 13 delle strutture portanti 10. I pali sono piantati nel fondo marino 5, ad una distanza di circa 40 metri longitudinali dal punto di sospensione 13. La testa 70 di ogni palo è a filo con il fondo marino. Una catena di ancoraggio 16 rispettiva collega la testa di un rispettivo palo con la zavorra, vicino alla sua faccia inferiore 120.

Su ogni lato del piano mediano P1, una prima catena si estende perpendicolarmente al piano P1, e altre due formano con la prima, e da una parte e dall’altra della prima, un angolo A16 di circa 45°. Nella posizione media della zavorra 12 fra le sue catene 14, 16 come illustrato sulle figure, ogni catena di ancoraggio 16 è allentata, ovvero non è generalmente tesa fra la testa del palo 179 rispettiva e la zavorra 12. Quindi, come illustrato sulla figura 3, ogni catena si trova sul fondo 5 per circa dall’80 al 90% della sua lunghezza più vicina al palo 17, poi si eleva in direzione della zavorra. Nell’esempio illustrato, l’altezza H120 rappresenta circa dal 5 al 7% della lunghezza delle catene di ancoraggio 16.

Quindi, collegato alla struttura portante 10 e ai pali 17, sospesa al di sopra del fondo 5, la zavorra 12 può presentare movimenti verticali o orizzontali anche quando una o diverse delle sue catene di ancoraggio 16 sono tese. Questi movimenti sono tuttavia limitati dalla forze di richiamo dovute allo scostamento della zavorra rispetto alla sua posizione neutra e attraverso l’allentamento delle catene di ancoraggio.

Inoltre, anche nella sua posizione in cui la catena sarà tesa al di sopra del fondo marino, e in cui la zavorra sarà lontana dalla sua posizione neutra, il dispositivo non presenterà il rischio di interferenza con una qualsiasi nave accoppiata alla banchina 1, dato che anche il palo più vicino alla nave è sostanzialmente nel piano di attracco P4.

La lunghezza L1 dello scafo della banchina galleggiante 1 è L1, qui L1 è uguale a circa 175 metri. La nave che è attaccata a questa misura circa 290 metri fuori tutto. Grazie alle strutture di supporto 10, la distanza fra i punti di sospensione 13 è di circa 255m. Quindi, i punti di sospensione che comprendono le bitte d’ancoraggio o ganci a sganciamento rapido 19, procurano punti di ancoraggio 19 adatti a navi particolarmente più lunghe rispetto alla banchina. Quindi è possibile avere una banchina di dimensione, peso e costo più contenuti.

Inoltre, lo spostamento longitudinale delle zavorre aumenta la stabilità longitudinale della banchina, senza aumentarne notevolmente il peso.

Ovviamente, l’invenzione non è limitata agli esempi che sono stati descritti e possono essere apportate numerose modifiche a questi esempi senza uscire dall’ambito dell’invenzione.

Quindi, anche se la descrizione è stata effettuata per una struttura in mare, questa struttura può essere lacustre o fluviale. Di conseguenza, il fondo può essere un fondo marino, lacustre o fluviale.

Le catene possono essere sostituite mediante cavi. In particolare la catena di sospensione può ancora essere sostituita da una barra di collegamento, articolata nel suo punto di sospensione mediante un cardano o uno snodo. Una tale barra può essere formata nella sua parte inferiore per formare o contenere una zavorra.

Le lunghezze delle catene possono non essere uguali fra loro. Inoltre, l’allentamento delle catene può essere previsto affinché le grandezze dei movimenti orizzontali della zavorra, e quindi della banchina, siano diverse secondo le direzioni.

Le lunghezze e distanze possono variare, in particolare in funzione dell’ambiente nel quale è ormeggiata la banchina galleggiante, ma anche in funzione della sua capacità, delle sue dimensioni, e delle dimensioni delle navi previste per attraccare a questa.

La descrizione effettuata era di una sola zavorra per ogni dispositivo. Ovviamente, questo non esclude che il dispositivo possa presentare diverse zavorre. Ogni zavorra può presentare i suoi propri mezzi di sospensione. Inoltre, ogni zavorra può essere collegata ad un rispettivo palo. Quindi, i mezzi di sospensione non sono più necessariamente strettamente verticali, ma leggermente inclinati in direzione di ogni palo.

I pali possono essere sostituiti da altri tipi di ancoraggi, quali degli ancoraggi ad aspirazione, o degli ancoraggi classici, secondo il tipo di suolo incontrato sul sito di ancoraggio.

Inoltre, questi mezzi di ancoraggio possono essere adattati ad altre strutture galleggianti previste per essere ancorate, in particolare in acque poco profonde, e per le quali si desidera una grande stabilità.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di ancoraggio (10, 12-17) di una struttura galleggiante (1) ad un fondo (5) comprendente: - una zavorra immersa (12), - mezzi (13, 14) per sospendere la zavorra alla detta struttura, - mezzi (16, 17) per ancorare la zavorra, caratterizzato dal fatto che i mezzi di ancoraggio comprendono delle catene (16) che si estendono dalla zavorra, ogni catena, in una posizione tesa, formando con l’orizzontale un angolo inferiore a 20°.
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ogni catena, nella sua posizione tesa, forma con l’orizzontale un angolo inferiore a 10°.
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che ogni catena è depositata sul fondo (5) per la maggior parte della lunghezza, preferibilmente dall’80 al 90 per cento della sua lunghezza.
4. 4. Sistema secondo una delle rivendicazioni dalla 1 alla 3, caratterizzato dal fatto che i mezzi di ancoraggio comprendono dei pali (17), ogni catena (16) estendendosi fra la detta zavorra (12) ed un rispettivo palo.
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che i pali sono disposti al di qua di un piano di attracco (P4).
6. 6. Sistema secondo una delle rivendicazioni dalla 1 alla 5, caratterizzato dal fatto che ogni catena di ancoraggio (16) si estende da una parte bassa (120) della zavorra (12).
7. 7. Sistema secondo una delle rivendicazioni dalla 1 alla 6, caratterizzato dal fatto che i mezzi di sospensione della zavorra comprendono una catena di sospensione (14) o un braccio articolato che si estende dalla zavorra verso l’alto.
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la struttura galleggiante comprende una struttura di supporto (10), la zavorra essendo sospesa ad un punto di sospensione (13) della detta struttura di supporto (10), la detta struttura estendendosi longitudinalmente da un’estremità longitudinale (11) della struttura galleggiante (1), in modo che il punto di sospensione (13) viene deviato longitudinalmente (D13) rispetto alla detta estremità (11) della detta struttura (1).
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il punto di sospensione (13) comprende dei mezzi di ancoraggio (19) per una nave (2).
10. 10. Sistema secondo una delle rivendicazioni dalla 1 alla 9, caratterizzato dal fatto che i mezzi di ancoraggio comprendono almeno 3 catene di ancoraggio (16) che si estendono radialmente dalla zavorra (12), in modo che due catene successive non formino mai fra loro un angolo (A16) superiore a 180°.
11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che questo comprende almeno sei catene (16) disposte a stella intorno alla zavorra (12).
12. 12. Struttura galleggiante caratterizzata dal fatto che questa comprende un sistema di ancoraggio secondo una delle rivendicazioni dalla 1 alla 11.
13. 13. Struttura galleggiante secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che questa comprende su ognuna di due delle sue estremità opposte (11), un sistema di ancoraggio secondo una delle rivendicazioni dalla 1 alla 11.
14. 14. Struttura galleggiante secondo la rivendicazione 12 o 13, caratterizzata dal fatto che questa comprende una banchina galleggiante, in particolare una banchina scelta fra i tipi FSO, FPSO o FSRU.