NO129894B - - Google Patents

Description

Nedgravningsanordning for anker med ankerkabel.

Denne oppfinnelse vedrører en nedgravningsanordning for anker med ankerkabel til forankring av en gjenstand i sjøbunnen.

I tidligere foreslåtte ankerkabelsystemer har ankeret et ankerskaft med ankerblad som kan skråstilles i forhold til skaftet slik at bladene med ankeret på en myk sjøbunn av f.eks. slam, sand eller grus og med skaftet forløpende horisontalt og forbundet med en uttrukket kabel til gjenstanden som skal forankres, vil grave seg ned i sjøbunnen når ankeret utsettes for en horisontal trekkraft fra kabelen. (Med "kabel" menes også vaier, trosse kjetting etc.)

Det er blitt funnet fordelaktig i tidligere foreslåtte an-kerlabelsystemer at ankeret nedgraves betraktelig for økning av systemets forankringskraft. Ved de tidligere foreslåtte ankerkabelsystemer vil dog den nedgravde del av kabelen med øket nedgravning ut-sette ankeret for med dybden økende løftekrefter.

Virkemåten for tidligere foreslåtte ankerkabelsystemer som allerede er i bruk, vil nå bli belyst under henvisning til fig. 1,2 og 9 på de medfølgende tegninger.

For et anker av den tidligere foreslåtte type er maksimum angrepsvinkel for bladene i forhold til horisontalen i arbeidsposi-sjon den største vinkel mellom planet gjennom bladene og en rett linje gjennom knutepunktet mellom svingakselen for kabelsjakkelbolten og den fremre ende av ankerskaftet og som går gjennom dreiepunktet for bladene.

Med ankeret i arbeidsstilling kan angrepsvinkelen for bla-fene kalles a og den ovenfor nevnte rette linje kan kalles tangenten til kabelen ved sjakkelbolten eller kort tangenten.

Med et slikt anker på sjøbunnen og med bladene nedgravd i overflaten på bunnen og med den del av kabelen nærmest ankeret tilnærmet horisontal og for horisontal bevegelse av ankeret kan kreftene som utvikles av ankeret oppløses i en vertikal nedadrettet begra-vende komponent, P = en funksjon av a = f(a),og en horisontal mot-stands komponent, D = f(a) + K, hvor K er den horisontale komponent av ankermotstanden når ankerets orientering er slik at tverrsnittsa-realet i bevegelsesretningen er minimum.- I den ovennevnte stilling er tangenten til kabelen ved sjakkelbolten horisontal.

Idet ankeret begraver seg selv sammen med den nærmeste del av kabelen under påvirkning av den horisontale kraft fra kabelen,vil den nedgravde dei av kabelen ha en tendens til å oppta en kurve som tilnærmes en kjedelinje i form på grunn av distribuerte motstandskrefter som virker langs kabelens lengde på grunn av motstandskraf-ten i sjøbunnen. Den del av kabelen som direkte støter til sjakkelbolten på ankerskaftet, og følgelig tangenten, vil derfor ha en hellingsvinkel 3 i forhold til horisontalen. Angrepsvinkelen til ankeret, a, vil derfor bli redusert med 3 idet ankeret og kabelen graves ned i sjøbunnen slik at P = f (a-$) og D = f(a—3) + K. Kreftene utviklet av ankeret vil derfor minke med økende nedgravning på grunn av den gradvise redusering av bladenes angrepsvinkel som blir forår-saket av den økende krumning av kabelen.

Motstandskreftene som er distribuert langs den nedgravde del av kabelen, kan også oppløses vertikalt og horisontalt og summe-res for å gi en oppadrettet løftende komponent som motvirker den nedgravende kraft, P, til ankeret og en horisontal motstandskomponent som motvirker trekket på kabelen over sjøbunnen.

Når alle kraftkomponenter som blir utviklet av den nedgravde del av kabelen og ankeret blir lagt sammen, vil de horisontale motstandskomponenter virke sammen til å utgjøre den horisontale holdekraft til ankerkabelsystemet, mens de vertikale løftende og nedgravende komponenter vil motvirke hverandre og være like store i li-kevektskondisjonen.

Idet nedgravningen til ankeret øker, vil det overliggende reaksjonsvolum av sjøbunnmateriale øke og derfor vil nedgravningskraften som resulterer fra dette reaksjonsvolum også øke. Men idet vinkelen 3 øker, vil bladenes angrepsvinkel minke med det resultat at hastigheten av økning av nedgravningskraften ved økende nedgravning blir redusert til en hastighet mindre enn hastigheten av økning av oppadrettet løftekraft utviklet av kabelen. Den økende oppadrettede løftekraft vil til slutt overvinne og utligne den nedgravende kraftkomponent utviklet av ankeret og vertikal likevekt av ankerkabelsystemet vil da være nådd. I denne likevektstilling vil ankeret ha oppnådd maksimum nedgravning som kabelen vil tillate og siden kan det bare bevege seg horisontalt. Den horisontale holdekraft som utvikles med ankeret så vidt i bevegelse bestående av ankermotstand og kabeImotstand, er derfor konstant og brukes vanligvis som et mål for ankerets holdekraft, selv om en betydelig del av holdekraften i et slikt ankerkabelsystem blir utviklet av den nedgravde del av kabelen.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en nedgravningsanordning av den innledningsvis nevnte art som sikrer en betydelig økning av holdekraften og dermed av nedgravningsdybden. Anordningen ifølge oppfinnelsen utmerker seg i det vesentlige ved at anordningen omfatter innretninger for fastgjøring av anordningen på ankerkabelen slik at anordningens lengdeakse kan bli koaksial med kabelen når denne er under strekk, og i det minste en med finne eller finner utført del som omfatter en nedgravningsflate som i anordningens normale nedgravningsstilling er i en fast hellingsvinkel til anordningens nevnte langsgående akse for frembringelse av nedgravningskrefter som er tilstrekkelige til å nedgrave anordningen. Andre trekk ved anordningen ifølge oppfinnelsen fremgår av underkravene.

Ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen oppnås at kabelen tvinges til å avvike fra den normale kjedelinje og oppta en tilnærmet rettlinjet stilling med konstant hellingsgrad over dens nedgravde lengde i sjøbunnen. Tangenten ved ankerskaftets sjakkel-bolt vil ha samme hellingsgrad som kabelen og ligge på samme linje som denne. De fordelte nedgravingskrefter frembragt av flere etter hverandre anordnede anordninger på kabelen kan utnyttes til å frem-bringe en kjent konstant hellingsgrad på den rettlinjede nedgravde del av kabelen, slik at den ovenfor nevnte vinkel B aldri blir stor nok til å redusere ankerets angrepsvinkel særlig meget fra maksimum. Ankeret vil derfor fortsette å virke effektivt og utvikle en tilnærmet konstant nedgravingskraft uavhengig av gjennomtrengningsdybden av ankeret og kabelen under havbunnen.

Hver nedgravningsanordning er i stand til å utvikle en ned-gravingskraf t som er like stor som løftekraften utviklet av kabelpartiet mellom anordningene med tillegg av den nedgravingskraft som er nødvendig for å begrave angjeldende finneanordning. Derfor blir det ingen økning i' den oppadrettede løftekraft som virker på ankeret når nedgravingsdybden for ankeret øker. Holdekraften av et slikt anker med nedgravingsanordninger vil derfor bare være avhengig av dybden av ankergjennomtrengbart materiale i sjøbunnen, forutsatt at nedgravingsanordninger blir montert på en tilstrekkelig lengde av kabelen nærmest ankeret. Med en gitt dybde ankergjennomtrengbar sjøbunn kan holdekraften bli valgt så nær opptil bruddstyrken på ankerkabelen som ønsket ved at et tilstrekkelig antall nedgravingsanordninger anbringes på kabelen for å tillate ankeret å gjennomtrenge dypt nok under havbunnen..

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av eksempler under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et snitt gjennom en nedgravingsanordning iføl-ge oppfinnelsen, fig. 2 et sideriss av en annen utførelse av anordningen ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser i mindre målestokk en anordning ifølge fig. 1 sett på skrå nedenfra, fig. 4 er et frontriss av anordningen ifølge fig. 1 eller 3 sett i retning av pilen A på fig. 1, fig. 5 viser anordningen ifølge fig. 1, 3 eller 4 sett på skrå ovenfra, og fig. 6 viser skjematisk et forankringssystem f.eks. for fortøyning av skip hvor nedgravingsanordninger ifølge fig. 1-5 benyttes. Figuren illustrerer økningen av angrepsvinkelen (et * g) for ankerets vinger eller armer som følge av bruken av den oppfinnelsesmes-sige anordning. Fig. 6 viser et i og for seg kjent forankringssystem med et anker 18 for forankring eller fortøyning av et fartøy 2 i en bløt sjøbunn 3 (f.eks. bunn av slam, sand eller singel) som er forbundet med fartøyet ved hjelp av en kabel 19 hvis lengde er mange ganger større enn vanndybden på fortøyningsstedet. Når ankeret 18 ligger på bunnen 3, forløper derfor kabelpartiet nærmest ankeret i det vesentlige horisontalt. Når det trekkes i kabelen 19, f.eks. som føl-ge av fartøyets 2 bevegelse, vil ankerets 18 vinger innta en maksi-mal angrepsvinkel ot i forhold til sjøbunnen 3. Horisontal bevegelse av ankeret i denne stilling tvinger ankervingene til å grave ankeret ned med den følge at også et parti 19A av kabelen 19 vil nedgraves under bunnflaten. Krefter i bunnen som motvirker nedgravingen og som fordeles langs den nedgravde lengde av kabelen 19A tvinger kabelen til å innta et kjedekurvelignende forløp som vist. Ettersom nedgravingen fortsetter., vil vinkelen 3 mellom tangenten til kabelen og horisontalen ved ankersjakkelen øke inntil angrepsvinkelen (a t 3) ved ankervingen nedsettes slik at ytterligere nedgraving av ankeret 18 utelukkes. Ankeret 18 og kabelen 19A er nå i likevekt og ankeret 18 beveger seg horisontalt i en begrenset dybde A som er avhengig' av de motstandskrefter som innvirker på kabelen 19A og motvirker nedgravingen.

Nedgravingsdybden for ankeret 18 og dermed også fortøynings-kraften eller forankringskraften i et konvensjonelt forankringssystem er begrenset ved den motstand mot gjennomtrengning av kabelen som bygges opp når det dras i kabelen under sjøbunnen.

En anordning utført i samsvar med oppfinnelsen og dennes virkemåte skal nå forklares under henvisning til fig. 1-6. På fig.

1 er vist en nedgravingsanordning anbragt på en kabel 20 som skal festes til et anker 21 til fortøyning av et skip til sjøbunnen. Det forutsettes at flere nedgravingsanordninger 22 er anbragt med jevne mellomrom på kabelpartiet nærmest ankeret. Avstanden H mellom anordningene 22 bør være av passende lengde slik at nedgravingskraften utviklet av hver anordning 22 kan nedgrave anordningen og i tillegg motvirke den vertikale motstand fra den del av kabelen 20 som ligger mellom tilstøtende anordninger 22. For bruk på vaierkabler (fig. 1 og 3-5) omfatter hver anordning 22 en dreibar hylse 23 (fig. 1) på kabelen og to klammerringer 24,25, en i hver ende 23A, 23B av hylsen 23 og låst til kabelen 20, for fiksering av hylsen 23 på kabelen 20. To motsatte finner 26 (fig. 4 og 5) stikker ut fra hylsen og danner

vinkel med hverandre (se fig. 5) og med hylsens 23 akse, slik at med kabelen 20 plassert horisontalt på sjøbunnen 3, tvil de to finner 26 danne en angrepsvinkel med sjøbunnen 3 når midtpunktet av arealet for finnene 26 ligger over kabelen 20 i det vertikale plan gjennom kabelaksen. Innfallsvinkelen for finnene med hensyn til kabelaksen er fortrinnsvis i området 15° til 60°, men kan være en hvilken som helst vinkel, hvorved nyttig nedgravingskraft tilstrekkelig til å begrave anordningen 22 sammen med den nærmeste del av kabelen utvikles idet kabelen dras gjennom sjøbunnen. Den fremre klammerring 24 har en endevegg 27 med en ringformet fordypning 28 i denne, og den fremre en-de av hylsen 23A er plassert inne i denne fordypning 28. Den andre (bakre) ende 23B av hylsen 23 har en fordypning 29 inn i hvilken den bakre klammerring 2 5 er innsatt for å plassere hylsen 2 3 på kabelen 20. En bakoverrettet utstående forlengelse 30 av den fremre krave 24 tjener som lager for hylsen 23. En tredje finne 31 er plassert mellom de motstående finneender 26 og stikker ut vinkelrett på hylsen 23. Den tredje finne er plassert i et plan som inneholder aksen for hylsen 23.

Anordningen ifølge fig. 2 er innrettet til bruk på kjetting og omfatter en roterende hylse 40 hvis fremre ende 40A er plassert og støttet i en fremre frontsko 41 utstyrt med en kjettingring 42 og den bakre ende 4OB av hylsen 40 omslutter den fremre ende av en bakre mansjett 43. Frontskoen og mansjetten forbinder hylsen med kjet-tingen omtrent som et kjettingledd. To skrå finner 44 stikker i motsatte retninger ut fra hylsen 4 0 tilsvarende finnene 26 i arrangemen-tet i fig. 1 og virker på en tilsvarende måte. Den fremre forbinder 41 har en endevegg 45 med en ringformet fordypning (ikke vist), og den fremre ende 4OA av hylsen 4 0 er plassert inne i denne fordypning, og den andre (bakre) ende 40B av hylsen 40 har en lignende fordypning (ikke vist), inn i hvilken en klammerring kan monteres som vil om-slutte en bakoverrettet sylindrisk forlengelse av frontskoforbinde-ren 41, slik at den tjener som lager for hylsen. Den bakre kjettingring 42 på frontskoen 41 er montert bakerst på den bakoverrettede sy-lindriske forlengelse av frontskoen 41. Som på anordningen 22 på fig. 1 er en tredje finne 46 plassert mellom de motsatte finner 44 og stikker ut vinkelrett fra hylsen 40 og er lokalisert i et plan som inneholder aksen til hylsen 40.

Kabelsystemet er beregnet til bruk spesielt i bløte sjøbun-ner av den type som allerede er beskrevet.

Ved bruk av ankerkabelsystemet, f.eks. til fortøyning av et skip 1 til en bløt sjøbunn 3, er lengden a<y> kabelen 20 som brukes flere ganger lengre enn sjødybden på ankringsstedet, slik at den del 2OA av kabelen nærmest ankeret 21 ligger tilnærmet horisontalt langs sjøbunnen. Ankeret kan være av hvilken som helst type som egner seg til nedgraving. Når en trekkraft blir tilført kabelen 20 på grunn av bevegelse av skipet 1, vil ankeret 21 og den del av kabelen 2OA nærmest ankeret gjennomtrenge sjøbunnen 3. Gjennomtrengning av sjø-bunnoverflaten av kabelen 20 under påvirkning av ankeret 21 vil for-årsake at anordningene 22 griper i sjøbunnen med det resultat at nedgravingskrefter utvikles ved de skrå finner 26,44. Disse nedgravingskrefter vil nedgrave hver anordning 22 og overvinne kreftene som motvirker gjennomtrengning av bunnen og som virker vertikalt på kabelen mellom hver anordning 22, slik at den nedgravde del av kabelen vil ha en tendens til å oppta et tilnærmet rettlinjet forløp med de skrå finner 26,44 på anordningene 22 mer eller mindre innbyrdes parallel-le og slepende bak kabelen på grunn av virkningen av den midtre finne 31,46 og den forskjøvne plassering av nedgravingsfinnene 26,44.

Det vil forstås at nedgravingsanordningene 22 automatisk vil oppta den korrekte slepende stilling ved inngrep med sjøbunnen 3 på grunn av avstanden mellom midtpunktet for finnenes 26,44 areal og kabelens akse og som følge av plasseringen av finnene på kabelen.

På den måte blir innfallsvinkelen 3 for kabelens ankerende

i forhold til horisontalen holdt mindre enn tilfellet ville være hvis kabelen ikke var utstyrt med anordninger 22 og følgelig ble tillatt å oppta en tilnærmest kjedelinje som tidligere beskrevet. Denne ned-satte verdi for 3 varierer ikke med nedgravingsdybden for ankeret og bevirker en tydelig reduksjon av angreps\inkelen for ankeret slik at dette kan fortsette å utvikle en nyttig nedgravingskraft ved enden av kabelen. Ankerets 21 nedgravingskraft vil derfor forbli stor for-di den ikke reduseres av bunnens gjennomtrengningsmotstand som innvirker på kabelens nedgravede parti. Følgelig er nedgravingsdybden for ankeret 21 ikke lenger begrenset ved den nevnte motstand, men ba-re ved lengden av.det kabelparti som er utstyrt med nedgravingsanordninger 22. Ved hensiktsmessig bestemmelse av lengden av kabelpartiet som skal utstyres med nedgravingsanordninger, kan derfor nedgravingsdybden for ankeret og dermed forankringskraften eller fortøy-ningskraften bestemmes og etter ønske økes helt opp til den grense som er bestemt ved styrken av det materiale som benyttes i systemets forskjellige deler.

For å forhindre tilstopping med f.eks. sand av klaringene mellom hylseendene 20,40 og klammerringene eller skoene 24,25 (eller 41) er klaringene så stive at sanden etc. kan passere fritt Oppfinnelsen er ikke begrenset til hva som fremgår av tegningene. Finnene kan f.eks. monteres på en hylse mellom to klammerringer som med et mellomrom er festet på kabelen. Det er selvsagt også mulig å ta bort den midtre finne 31,46.

Ved tilfeller av permanent fortøyning, hvor et anker og en kabel blir plassert på havbunnen av dykkere, vil det ikke være behov for svingbare vinger på ankeret og dreibare anordninger 22. Det kan derfor brukes et anker med faste vinger og ikke-dreibare anordninger 22 for permanent fortøyning forutsatt at alle anordningene er iden-tisk orientert på kabelen og at ankeret 21 er tilsvarende orientert, slik at ankerkabelsystemet kan begynne å virke på vanlig måte etter at dykkere har plassert ankeret og kabelen i riktig stilling på sjø-bunnen og kabelen utsettes for horisontal trekkraft. Det er klart at oppfinnelsen er like anvendelig til fortøyning av fartøyer i el-ver, innsjøer og lignende farvann.

Claims (11)

1. Nedgravningsanordning for anker med ankerkabel til forankring av en gjenstand i sjøbunnen, karakterisert ved at anordningen omfatter innretninger (24,25) for fastgjøring av anordningen (22) på ankerkabelen (20) slik at anordningens lengdeakse kan bli koaksial med kabelen når denne er under strekk, og i det minste en med finne eller finner utført del (26) som omfatter en nedgravningsflate som i anordningens (22) normale nedgravningsstilling er i en fast hellingsvinkel til anordningens nevnte langsgående akse for frembringelse av nedgravningskrefter som er tilstrekkelige til å nedgrave anordningen (22).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nedgravningsflatens (26) relative hellingsvinkel er i området 15° - 60°, fortrinnsvis 30° - 60°.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den har to eller flere finner (26) anordnet i vinkel til hverandre og til anordningens lengdeakse slik at anordningen (22) er symmetrisk om et vertikalplan som skjærer anordningen i normal nedgravningsstilling .

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at plasseringen av nedgravningsfinneflåtene (26) på anordningen (22) er slik at ved samvirkning med sjøbunnens overflate i en stilling med oppsiden ned vil resultantkraftvektoren frembragt ved de partier av nedgravningsfinnen som ligger på hver sin side av vertikalplanet som skjærer anordningen (22) og er i inngrep med overflatemateria-let i sjøbunnen, ligge på en rett linje som skjærer det vertikale symmetriplan på et punkt under anordningens langsgående akse, hvorved et dreiemoment frembringes om nevnte akse og som tvinger anordningen til å bli ustabil i stillingen med oppsiden ned og bli sta-bil i normal nedgravningsstilling.

5. Anordning ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at senteret for området for skråfin-nene (26) ligger over anordningens lengdeakse når den er i sin nor male nedgravningsstilling.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at i det minste tre femtedeler av det totale nedgravningsfinneare-al (26) av anordningen (22) ligger på en side av anordningens lengdeakse .

7. Anordning ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at anordningens (22) parti (40) som bærer finnen eller finnene, er dreibar om anordningens lengdeakse for å tillate de forskjøvne finner (23,46) å henge etter nevnte langsgående akse og tilpasse automatisk en effektiv arbeidsstilling for finnene (26).

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den omfatter en fremre klemmansjett (24,30) som kan anbringes på en ankerkabel og som har en ringformet forsenkning (28) i sin ene endevegg, en hylse (23) hvorpå to motsatt forskjøvne finner (26) er anbragt i vinkel i forhold til kravens (30) akse og i vinkel til hverandre, og en tredje finne (31) anordnet mellom de motsatte finner (26) og fremstående fra hylsen (23), hvor hylsens fremre ende (23A) er innsatt i forsenkningen (28) i den fremre mansjett (24), mens hylsens bakre ende (23B) har en forsenkning, og hvor en bakre klemmansjett (25) er innsatt i forsenkningen (23B) slik at hylsen (23) er dreibar på kabelen (30).

9. Anordning ifølge krav 7 for anbringelse på en ankerkjet-ting, karakterisert ved at der er anordnet en frontsko (41) med en kjettingring (42} og med en ringformet forsenkning (45) i sin endevegg, en hylse (40) hvorpå det er anbragt to motsatte finner (44) plassert i vinkel i forhold til frontskoens (41) akse og til hverandre, og en tredje finne (46) anbragt mellom de motsatte finner (44) og fremstående fra hylsen (40), hvor hylsens (40) fremre ende er anbragt i frontskoens (41) forsenkning (45) og dreibart på et bakover forløpende sylindrisk fremspring (43) som går ut fra frontskoen og som tjener som lager for hylsen (40).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at hylsens bakre ende (4OB) har en ringformet forsenkning, hvori en holdemansjett (43) er innsatt og som omgir den bakre ende av det sy-lindriske fremspring som strekker seg fra frontskoen.

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at en kjettingring (42) er anbragt på den bakre ende av fremsprin-get (43), og hvor mansjettene og kjettingringen er festet til frem-springet .