NL8403467A - Werkwijze en inrichting voor het hijsen met een kraanvaartuig. - Google Patents

Description

1 ^ * NO 32762

Werkwijze en inrichting voor het hijsen met een kraan-vaartuig.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het hijsen op zee van een zware last vanaf een bak of dergelijke door een groot kraanvaartuig, in het bijzonder van het semi-submersibele type, welk vaartuig is voorzien 5 van ten minste een grote kraan voor het hijsen van lasten met een gewicht van één of meerdere duizenden tonnen, en van een ballastsysteem voor het compenseren van veran- * deringen van de diepgang en de helling (trim en slagzij) in de richting van de kraanarm van het vaartuig, 10 waarbij dit ballastsysteem ten minste een aantal op bestuurbare wijze met water vulbare en ledigbare ballasttanks heeft.

Zowel in het Nederlandse octrooischrift 170940 alsmede in de Nederlandse octrooiaanvrage 7601712 worden stabilisa-13 tielnrichtingen beschreven welker gebruik beoogt om het vaartuig, in het bijzonder gedurende bedrijf van de kraan, zoveel mogelijk horizontaal en stabiel te houden. Een soortgelijk oogmerk wordt ook beoogd met de inrichting beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 6807155. Al 20 deze inrichtingen zijn zodanig ontworpen en geconstrueerd, dat zij belangrijke veranderingen in de ballastcondities van het vaartuig kunnen veroorzaken ten einde variërende kraanbelastingen te compenseren.

De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op 25 grote kraanvaartuigen voor zware lasten van enkele duizenden tonnen voor het hoofdhijsblok. Ten einde de toepasbaarheid van het betrokken kraanvaartuig te vergroten, is een dergelijke kraan, al dan niet draaibaar of zwenkbaar om een in hoofdzaak verticale as, meestal geplaatst op één van de 30 hoeken van het vaartuig. Deze schepen worden op open zee, zoals bijvoorbeeld de Noordzee, gebruikt. Ook bij een draaibare kraan is, ondanks de daaruit voortvloeiende complicaties voor het ballastsysteem, een compensatie mogelijk voor alle willekeurige momentane richtingen van de 35 kraanarm ten opzichte van het kraanvaartuig. Het plaatsen van de lasten op stilstaande constructies, zoals bijvoorbeeld op de zeebodem geplaatste booreilanden, is dan ook geen probleem en redelijk beheerst uitvoerbaar. Het probleem 8403467 r i - 2 - ï, 7 waarvoor de onderhavige uitvinding een oplossing geeft, doet zich echter voor bij het hijsen van zware lasten vanaf een langszij het kraanvaartuig gelegen bak. Om economische redenen zijn de bakken in het algemeen slechts 5 van een eenvoudig en langzaam werkend ballastsysteem voorzien. In tegenstelling tot het kraanvaartuig volgen de zeegaande bakken de deining praktisch volledig zolang deze een periode heeft die langer is dan circa 5 seconden.

Korte golven met een (quasi) periode van minder dan 5 10 seconden hebben in het algemeen geen noemenswaardige invloed op de bak. Het zal duidelijk zijn, dat het hijsen van een last van een met de deining meebewegende bak door een nagenoeg stilliggend kraanvaartuig moeilijkheden kan veroorzaken. In het algemeen wordt getracht, ten einde het 15 aantal werkbare dagen te verhogen, om nog onder een golf-invloed op de bak van circa 2 meter op en neer, kraanbedrijf mogelijk te maken. Het probleem dat zich voordoet treedt op rondom het moment waarop de last loskomt van de bak.

Is de zee absoluut vlak, dan is er geen probleem, omdat de 20 bak de hijssnelheid van de last gemakkelijk kan volgen en praktisch stilligt na het loskomen. Bij golven echter met een invloed op de bak van circa 2 meter op en neer, kan deze, nadat de last losgekomen is en langzaam opgehesen wordt, niettemin als speelbal van de golven en de 25 deining met de bovenbeschreven periode tussen circa 5 en 25 seconden wederom zover opgelicht worden, dat de bak tegen de last slaat. Grote schade en ernstige ongelukken kunnen hierbij optreden. Bij lichte ladingen welke met één van de hulpkraanhaken gehesen worden, vormt dit geen 30 probleem, omdat daarbij de hijssnelheid in de grootteorde van 10 m/min of meer voldoende is om binnen de deinings-periode de last ten minste genoemde 2 meter gehesen te hebben. Bij de bovengenoemde zware ladingen van enkele duizenden tonnen echter, is het wederom om economische 35 redenen gebruikelijk, het geïnstalleerde aandrijfvermogen en de geïnstalleerde hijsinrichting zodanig te dimensioneren, dat de hijssnelheid ten hoogste circa 5,0 m/min •bedraagt. Om de last met die snelheid over de genoemde verticale beweging van de bak van ca. 2 m vrij te heffen, is ca. 40 25 seconden benodigd. Uit de eerdergenoemde periodeduur 8403467 f < - 3 - van de golven blijkt, dat dit een te lange hijstijd is en dat derhalve het risico groot is dat de bak bij een dergelijke golfinvloed ten minste eenmaal en soms zelfs meermalen tegen de omhoog bewegende last aan-$ slaat, met alle risico's van dien.

Om dit probleem op te lossen, dient de hijssnelheid van de last in absolute zin ten minste het dubbele en bij voorkeur meer dan dat te zijn.

Volgens de uitvinding wordt de werkwijze daardoor 10 gekenmerkt, dat kortstondig vóór, tijdens en kortstondig na het eigenlijke loskomen van de last vanaf de bak, bij hijsen met de gebruikelijke hoogste hijssnelheid van circa 4-5,0 m/min, het ballastsysteem zodanig bestuurd wordt, dat het vaartuig in een tijdsbestek van circa 10 seconden 15 een relatief snelle doch geringe rotatie om een horizontale as in hoofdzaak loodrecht op de ingestelde richting van de kraanarm maakt, en dat de plaats waar het hoofdhijsblok via de hijskabels aan de kraanarm aangrijpt, een verticale verplaatsing omhoog van circa 1,5-2,5 m maakt (zwiep-20 beweging), een en ander zodanig, dat de totale absolute verticale lastverplaatsing omhoog in die 10 seconden circa 2,0-3,0 m bedraagt.

Volgens de uitvinding wordt het bestaande of enigszins aangepaste ballastsysteem derhalve andersom gebruikt, 25 namelijk om het kraanvaartuig juist niet zoveel mogelijk stil te leggen, doch in het bijzonder gedurende het loskomen, een zodanige dynamische helling- en/of trimverande-ring te geven, dat het gehele kraanvaartuig een beweging maakt, zodat het einde van de kraanarm met het hoofdhijs-30 blok als het ware een aanvullende zwiepbeweging mmhoog maakt. Aangezien het hoofdhijsblok daarbij altijd op enige afstand buiten de omtrek van het kraanvaartuig is gelegen, behoeft de hoekverdraailng om horizontale assen van het kraanvaartuig slechts gering te zijn om een voldoende 35 heffing ter plaatse van de hoofdkraanhaak te verkrijgen.

Het zal duidelijk zijn dat in verband met de gewenste werkbaarheid bij een golfinvloed op de bak van ca. 2 m verticaal derhalve een dynamische zwiep in de orde van 2m voldoende is. Afhankelijk van de bouw van het vaartuig en de topstand 40 van de kraanarm zal dit een trim- of hellingsvariatie van 8403467 ψ \ - 4 - slechts enkele graden voor het kraanvaartuig vereisen.

Vooral bij een semi-submersibel kraanvaartuig, waarbij de het waterlijnoppervlak doorsnijdende kolommen zover mogelijk uiteen geplaatst zijn, is de bovenbeschreven werk-5 wijze voordelig, omdat slechts een relatief geringe ballast-hoeveelheid binnen de genoemde tijdsduur verplaatst behoeft te worden. Dit geldt in het bijzonder wanneer over de zij van het kraanvaartuig gehesen wordt, omdat het rotatie-traagheidsmoment van het gehele vaartuig inclusief de kraan 10 daarbij het geringst is.

Na het loskomen van de last en de daarbij en kort erna plaatsvindende trim- en/of hellingsverandering van het kraanvaartuig volgens de uitvinding, zal het kraanvaartuig een geringe afwijking van de horizontale stand hebben.

15 Deze kan vervolgens op bekende wijze langzaam gecompenseerd worden met de bestaande ballastsystemen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitgevonden werkwijze wordt vóór het loskomen van de last vanaf de bak, een vooraf bepaald deel van de last ter grootte van 20 circa een half tot tweederde deel door de kraan overgenomen, zonder het ballastsysteem te gebruiken ter compensatie van de overgenomen last, waarbij het overige deel van de last nog op de bak rust en het kraanvaartuig daarbij een geringe natuurlijke helling met de kraanarm mee aan-25 neemt, en wordt, na het loshijsen en het tijdelijke snelle gebruik van het ballastsysteem voor het verkrijgen van de zwiepbeweging, gedurende verder hijsen naar behoefte met het ballastsysteem op bekende wijze langzaam de horizontale stand hersteld en eventueel de diepgang gecompenseerd 30 vanuit de tijdens het loshijsen veroorzaakte helling tegen de natuurlijke door de last veroorzaakte helling in (tegenhelling).

Ten slotte is het van voordeel om, alvorens met het hijsen te beginnen, met het ballastsysteem een zekere 35 '’tegenhelling” om een horizontale as in hoofdzaak loodrecht op de ingestelde richting van de kraanarm te geven, en om tijdens het hijsen van de vooraf bepaalde last, dus tot kort vóór het loshijsen, het ballastsysteem (althans voor lastcompensatie) niet te gebruiken. Hierdoor is het 40 mogelijk, de dynamische zwiephoek gemaakt door het vaartuig 8403467 ...-5- te verdelen rondom zijn horizontale positie.

Bij het loshijsen wordt het effect van de snelle ballastverandering geteld bij de hijssnelheid door de hijsinrichting van circa 4,0-5 m/min, zodat de kritische 5 hijshoogte van circa 2 m in minder dan circa 10 seconden wordt afgelegd. Het zal duidelijk zijn dat hierbij slechts relatief weinig ballast verplaatst behoeft te worden, zij het in de korte tijd van ten hoogste 10 seconden. Verreweg het eenvoudigst vindt dat plaats door aan de tegenover de 10 kraan gelegen zijde van het vaartuig een onder water gelegen ballasttank te laten vollopen met zeewater, doordat men de opgesloten lucht eruit laat ontsnappen. Dit kan met eenvoudige middelen snel gebeuren. Weliswaar neemt daarbij de totale diepgang van het kraanvaartuig enigszins toe, Ï5 doch dit kan daarna op bekende wijze langzaam en beheerst gecompenseerd worden.

Samenvattend kan gesteld worden, dat door hët toestaan van een helling en/of trim van het kraanvaartuig na het hijsen van een vooraf bepaald deel van de 20 last, en het gedurende het loshijsen wijzigen van deze hoek tegengesteld aan de hoek welke de last van nature zou geven, het mogelijk is om niet alleen het gevreesde aanslaan van bak en last te voorkomen, doch ook om met een eenvoudiger ballastsysteem in veel gevallen te volstaan.

25 Volgens de uitvinding moet een zekere afwijking van de horizontale positie bewust aanvaard worden, doch deze is zo klein, dat hij in de praktijk slechts enkele graden bedraagt en derhalve geen enkel probleem'behoeft te veroorzaken indien de bemanning van tevoren op de hoogte is 30 van de toegepaste werkwijze*

Onder omstandigheden zal het zelfs mogelijk kunnen zijn, dat met een geringere hefsnelheid dan 5,0 m/min voor het hoofdhijsblok volstaan kan worden met aanmerkelijk geringere investeringen daardoor, indien een wat sneller 35 werkend ballastsysteem voor uitsluitend de zwiepbeweging volgens de uitvinding een geringere investering zou vereisen.

Het zal voor de vakman duidelijk zijn, dat een snelle doch relatief geringe ballastverplaatsing gedurende het 40 zwiepen verkregen kan worden met behulp van leeglopende 8403467 « $ - 6 - en/of vollopende ballasttanks of combinaties daarvan. Deze tanks kunnen onder en/of boven de waterlijn gelegen zijn.

In verband met de eenvoud lijkt echter dat het laten vollopen van een onder de waterlijn gelegen ballasttank door 5 het laten ontsnappen van opgesloten lucht, verreweg de eenvoudigste oplossing is, welke bovendien het snelst werkt. Een volkomen aanvaardbaar nadeel daarvan is de tijdelijke geringe toename van de diepgang van het-kraan-vaartuig.

10 Tegen het algemene streven om het kraanvaartuig door middel van ballasten voortdurend zoveel mogelijk horizontaal te houden, maakt de uitvinding daarentegen gedurende het eigenlijke loshijsen gebruik van een snelle bestuurde helling- of trimverandering met de hijs-15 - richting mee.

Aan de hand van de navolgende beschrijving van de als voorbeeld bijgevoegde figuren zal de uitvinding nader worden toegelicht.

Fig. 1a t/m 1d tonen schematisch enige fasen in de 20 hijsprocedure volgens de uitvinding bij een kraanvaartuig van het semi-submersibele type; fig. 2 geeft schematisch een doorsnede over de waterlijn van het kraanvaartuig volgens de fig. 1a t/m 1d.

Ter verduidelijking is in de figuren en de onderstaan-25 de beschrijving de technische uitvoeringsvorm slechts schematisch weergegeven voorzover noodzakelijk om de uitvinding toe te lichten.

Met 1 is een semi-sub-vaartuig in zijn geheel aangeduid, met 2 een bak, met 3 de kraan gemonteerd op het 30 kraanvaartuig 1 en met 4 de zware, door het kraanvaartuig van de bak te lichten last met een gewicht L. Op bekende wijze bestaat het kraanvaartuig uit een tweetal onderwater-rompen 7 welke via holle kolommen 8 verbonden zijn boven het waterniveau 5 met het werkplatform 9. Met behulp van 35 een op het werkplatform 9 bevestigde draaikrans 10 is een bekende topbare kraan bevestigd op het kraanvaartuig. De kraan 3 heeft een lange kraanarm 11 met aan het einde een aantal lichte hulptakels 13. Hun vlucht is groter dan die van de hoofdtakel 12 op welker gebruik de uitvinding be-40 trekking heeft. Via een groot aantal doorgeschoren kabel- 3403467 » * * - 7 - parten, schematisch aangegeven met 14, is de kraanhaak 15 via omleidrollen in punt 12 hijsbaar met de hijsinrichting van kraan 3. Bij het beschouwde kraantype, geschikt voor het hijsen met kraanhaak 15 van lasten tot enkele duizenden 5 tonnen, is om economische redenen de maximale hijssnelheid circa 4 è. 5,0 m/min.

In de fig. 1b, 1c en 1d is verder schematisch aangegeven dat er zich in de van de kraan verwijderde onderwa-terromp 7 één of meer ballasttanks 18 bevinden, welke aan 10 hun onderzijde in open verbinding staan met het omgevende water. Via een ruime luchtpijp 19 kunnen de ballasttanks in verbinding gebracht worden met de omgevende lucht wanneer de afsluiter 20 in de pijp 19 geopend is. Bij gesloten afsluiter 20 kan met behulp van compressoren lucht 15 onder druk in de ballasttank gepompt worden, waardoor het water eruit verdreven wordt, zodat het water in de ballasttank tot een niveau aanwezig is, aangeduid met de lijn 21. Aangezien lucht zeer snel en met geringe weerstand kan stromen, kan de pijp 19 en de afsluiter 20 van relatief 20 kleine diameter zijn ten opzichte van de inhoud van de ballasttank 18. Door het openen van één of meerdere afsluiters 20 kan de lucht binnen enkele seconden uit de ballasttank 18 afvloeien, zodat de tank geheel met water gevuld kan zijn, zoals aangegeven met 21 in fig. 1d.

25 Daarbij is de afsluiter 20 geheel geopend.

De voorkeurswerkwijze voor het hijsen van een zware last L vanaf een bak 2 is schematisch weergegeven in de fig. 1a t/m 1d. In fig. 1a is het kraanvaartuig horizontaal getrimd met behulp van bekende, niet weergegeven ballast-30 en compensatie-inrichtingen, welke veelal meer of minder automatisch werken. Ter vereenvoudiging zij verondersteld dat de ballasttanks 18 geen deel uitmaken van het overige bekende ballastsysteem. In de praktijk is dit echter zeer wel mogelijk.

35 In fig. 1b is de eerstvolgende fase weergegeven, waarbij de kraanhaak 15 met behulp van jukken en/of andere hijsmiddelen welke schematisch met 16 zijn weergegeven, begint met het hijsen van de last 4. Daarbij ondergaat het kraanvaartuig een geringe helling in de richting van de 40 last, aangeduid met a. De eventueel optredende verandering 3403437 i v t - 8 -

In de diepgang is gering en derhalve niet weergegeven. Tegelijkertijd komt de bak met de lading omhoog en'deze hijsmanoeuvre wordt voortgezet totdat circa de helft tot driekwart van het ladinggewicht L door de kraan gedragen 5 wordt en het overige deel van de helft tot een kwart L

nog door de bak. Maatgevend hiervoor is de toestand van de zee eruvan het wateroppervlak, waarbij onder geen omstandigheid de last los mag komen van de bak. Bij het besproken hijsen van dit vooraf bepaalde gedeelte van de last.

10 wordt er door het ballastsysteem niet gecompenseerd voor het opgenomen deel van de last.

Vervolgens wordt het hijsen voortgezet en wel met maximale snelheid, terwijl tegelijkertijd de afsluiter 20 geopend wordt en de ballasttanks 18 met water gevuld wor-15 den. Deze tanks zijn zo groot bemeten, dat, ondanks het volledig dragen van de last L door de kraan, tevens het gehele vaartuig omzwiept van de hoek α volgens fig. 1b en 1c naar de tegengestelde hoek β volgens fig. 1d. Inmiddels is, zoals in fig. 1c aangegeven, de last los-20 gekomen van de bak 2. Terwijl de hijsinrichting met een relatieve snelheid van circa 4-5,0 m/min blijft hijsen, zwiept het boveneinde 12 van de kraanarm 11 over een afstand h omhoog en trekt de last over diezelfde afstand omhoog weg van de bak. Daarmee wordt de absolute hijs-25 snelheid ten minste verdubbeld, zodat in circa 10 seconden de last over een afstand van circa 2,5 m ten opzichte van het gemiddelde zeeniveau is gehesen. Voor de compensatie van een golfhoogte op de bak van circa 2 meter, is er op deze wijze voldoende afstand verkregen, zodat bak en 30 last elkaar niet meer zullen raken. Aan de rechterzijde van fig. 1d is daartoe schematisch weergegeven dat de bak ook op een golftop op voldoende afstand blijft van de last. Nadrukkelijk zij erop gewezen, dat in het gegeven voorbeeld van een kraanvaartuig van het semi-sub-type 35 dit vaartuig praktisch ongevoelig is voor de genoemde geringe golfinvloed van 2 meter.

Ingeval van een klassiek kraanvaartuig met enkelvoudige romp, welke meer of minder gevoelig is voor dergelijke golven, zal naar behoefte het normale dempingsysteem in 8403467 - 9 - bedrijf kunnen zijn. Los daarvan kan dit of een aanvullend ballastsysteem toegepast worden zoals boven omschreven, ten einde ook met een dergelijk kraanvaartuig de gewenste zwiepbeweging te verkrijgen, 5 Nadat de last voldoende hoog geheven is boven de bak, kan naar behoefte op gebruikelijke wijze de positie van het kraanvaartuig langzaam gecompenseerd worden. Het zal in veel gevallen mogelijk zijn door een enigszins gewijzigde besturing, om de hijswerkwijze volgens de uitvinding 10 uit te voeren met bestaande ballastsystemen. Een zekere voorkeur gaat uit naar onder de waterlijn gelegen ballast-tanks, omdat boven de waterlijn gelegen ballasttanks in het algemeen de stabiliteit van het vaartuig nadelig beïnvloeden.

15 Het zal voor de vakman duidelijk zijn, dat de op tredende hoeken α en β naar keuze gewijzigd kunnen worden ten opzichte van de verticaal, bijvoorbeeld door meer of minder ballasttanks in te schakelen en/of door reeds in fig. 1a het kraanvaartuig 1 een tegen- of meehelling te 20 geven. In alle gevallen zullen echter de hoeken α en β klein blijven en beperkt tot hoogstens enkele graden. Daardoor zullen zij in het algemeen geen moeilijkheden veroorzaken op het kraanvaartuig, mede omdat het vooraf bekend is wanneer en in welke mate zij zullen optreden, 8 4 0? 4 ·' 7 '

Claims (4)

1. Werkwijze voor het hijsen op zee van een zware last vanaf een bak of dergelijke door een groot kraan-vaartuig, in het bijzonder van het semi-submersibele type, welk vaartuig is voorzien van ten minste een grote kraan 5 voor het hijsen van lassen met een gewicht van één of meerdere duizenden tonnen, en van een ballastsysteem voor^het compenseren van veranderingen van de diepgang en de helling (trim en slagzij) in de richting van de kraanarm van het vaartuig, 10 waarbij dit ballastsysteem ten minste een aantal op bestuurbare wijze met water vulbare en ledigbare ballast-tanks heeft, met het kenmerk, dat kortstondig voor, tijdens en kortstondig na het eigenlijke loskomen van de last vanaf de bak, bij hijsen met de 15 gebruikelijke hoogste hijssnelheid van circa 4-5,0 m/min, het ballastsysteem zodanig bestuurd wordt, dat het vaartuig in een tijdsbestek van circa 10 seconden, een relatief snelle doch geringe rotatie om een horizontale as, in hoofdzaak loodrecht op de ingestelde richting van de 20 kraanarm maakt, en dat de plaats waar het hoofdhijsblok via de hijskabels aan de kraanarm aangrijpt, een verticale verplaatsing omhoog van circa 1,5-2,5 m maakt (zwiepbeweging), een en ander zodanig, dat de totale absolute verticale 25 lastverplaatsing omhoog in die 10 seconden circa 2,0-3,0 m bedraagt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat vóór het loskomen van de last vanaf de bak, een vooraf bepaald deel van de last ter grootte van 30 circa een half tot tweederde deel door de kraan overgenomen wordt, zonder het ballastsysteem te gebruiken ter compensatie van de overgenomen last, waarbij het overige deel van de last nog op de bak rust en het kraanvaartuig daarbij een geringe natuurlijke helling met de kraanarm mee 35 aanneemt, en dat, na het loshijsen en het tijdelijke snelle gebruik van het ballastsysteem voor het verkrijgen van de zwiepbeweging, gedurende verder hijsen naar behoefte met het 8403467 - 11 - ballastsysteem op bekende wijze langzaam de horizontale stand hersteld en eventueel de diepgang gecompenseerd wordt vanuit de tijdens het loshijsen veroorzaakte helling tegen de natuurlijke door de last veroorzaakte helling in 5 (tegenhelling).

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat, alvorens met het hijsen te beginnen, met het ballastsysteem een zekere "tegenhelling" om een horizontale as in hoofdzaak loodrecht op de inge- 10 stelde richting van de kraanarm gegeven wordt, en dat tijdens het hijsen van de vooraf bepaalde last, dus tot kort vddr het loshijsen, het ballastsysteem (althans voor lastcompensatie) niet gebruikt wordt.

4. Inrichting voor toepassing van de werkwijze 15 volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de verst van de kraan verwijderde zijde van het vaartuig één of meer onder de waterlijn gelegen, van onderen open (21) ballasttanks (18) met aan hun bovenzijde ten minste een luchtafvoerleiding 20 (19) met bedienbare luchtafsluiter (20) aangebracht zijn, welke vóór het loshijsen met lucht gevuld zijn en tijdens het loshijsen snel met water vulbaar zijn door het openen van de luchtafsluiters, door welke de lucht ontsnapt. 8403467