NO138973B - Fremgangsmaate for aa installere en sterkstroemkabel eller et lignende, langstrakt element mellom to legemer, samt apparatur for aa gjennomfoere fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og apparatur for

å innstallere en sterkstrømkabel eller et lignende langstrakt element mellom to legemer, og angår særlig tilfeller hvor de to legemene er forbundet innbyrdes av en fleksibel struktur til hvilken de langstrakte elementer er festet ved praktisk talt jevnt fordelte festepunkter, og hvor det langstrakte legemet er festet med overskytende lengde mellom tilstøtende festepunkter, og således er istand til å kompensere for bevegelser mellom de to legemene eller for ekspansjoner/kontraksjoner i strukturen eller det langstrakte legemet (f.eks. forårsaket at temperaturforandringer eller belastningsvariasjoner).

Det er en tidligere kjent praksis å installere kabler med overskytende lengde for å tillate kabelen å oppta sine egne termiske ekspansjoner som skyldes enten en forandring i den omgivende tempera-

tur eller en temperaturforandring i selve kabelen på grunn av tap under belastning. Det er videre vanlig praksis å fastlåse den overskytende lengde ved å klamre kabelen ved bestemte intervaller, f.eks.

for hver halve eller kvarte bølgelengde dersom den overskytende kabellengde gis form som en sinuskurve. Det er særlig viktig å klamre kabelen hvis den er anbragt på en hellende flate, da den ellers vil ha en tendens til å forskyves nedover for hver utført bevegelses-

syklus. En lignende teknikk benyttes når en kabel skal krysse et ekspansjonsgap i en bru eller lignende.

Slike arrangementer vil selvfølgelig også kompensere for

enhver ekspansjon og kontraksjon som selve bruen utfører, så

lenge som denne ekspansjonen fordeles over et område hvor kabelen er understøttet.

Det er imidlertid også kjent at bruer av noen særlig lengde

må forsynes med ekspansjonsskjøter hvor ekspansjonen i bruen eller en del av denne ekspansjonen kan bli kompensert. For store hengebruer kan bevegelsene i disse ekspansjonsskjøtene være betydelig, da det vanligvis bare benyttes én slik skjøt ved hver ende av bruspennet.

Når en kabel, et rør eller et annet langstrakt legeme passerer en slik ekspansjonsskjøt, må man ta spesielle forholdsregler for å fordele bevegelsene i bruen ved skjøten over en viss lengde av kabelen eller røret på begge sider av skjøten. Forskjellige løsninger er foreslått for kabler som er installert over slike ekspansjons-skjøter med relativt små bevegelser. Som eksempler kan nevnes at man har forsøkt å øke amplituden for sinuskurven som kabelen følger, betydelig ved ekspansjonsskjøten og har forsøkt å fordele bevegelsen ved å henge kabelen ned fra enden til lange staver som i sin tur kan svinge fritt som pendler. Andre systemer har benyttet braketter hvortil kabelen er festet, men brakettene selv kan forskyves på rullelageret.

For tråder med mindre dimensjoner, som f.eks. telefonsnorer eller lignende, er det tidligere kjent å feste trådene med overskytende lengde til et elastisk bånd. Jamfør f.eks. US pat.nr. 2.14 3.64 9

og tysk DOS nr. 2.030.309.

Som et eksempel på en installasjon av en sterkstrømkabel arrangert slik at bevegelsene som skyldes den termiske ekspandering av kabelen kan fordeles langs hele kabellengden, kan det vises til norsk pat.nr. 124.340.

Når det gjelder konvensjonell sterkstrømkabel med en blykappe

og med impregnert papirisolasjon, så kan denne bare utsettes for svært små sykliske bevegelser. Det er empirisk vist at en syklisk bøying på 0.3% vil gi tretthetsbud i blykabelen etter omtrent 1500 bøyesykluser- En syklisk bøying på 0,1 % vil imidlertid kunne tåles gjentatt ca. 30.000 ganger. Derfor er det av stor betydning at de lokale bøyepåkjenningene ved et hvert punkt langs kabelen må

holdes på et minimum, og den maksimale verdi for bøyepåkjenningen ved hvert eneste punkt på kabelen vil kunne fastlegges av kabelens

konstruks j on.

Dersom det benyttes høyspente kabler som krever en isolasjon av oljeimpregnert papir beskyttet av en blykappe, vil problemet med å bevare kabelen under sykliske påkjenninger være størst, fordi gjentatt bøying av kabelen kan føre til to ulike former for defekter: 1) -Den påviklede isolasjon kan utvikle bløte punkter som skyldes det forhold at papirbåndene ikke glir frem og tilbake i forhold til hverandre uniformt langs kabelen, ihvertfall ikke

etter en lang periode med bøyepåkjenninger, og

2) -blykappen kan gi etter på grunn av bøyepåkjenningene.

Uansett hvilke av de tidligere kjente metoder som er blitt benyttet, har kabelen alltid blitt utsatt for lokale påkjenninger nær festepunktene. Og da bevegelsene er sykliske, vil både kabel-kappen og isolasjonen bli utsatt for tretthetsfei 1.

Felles for de nevnte tidligere kjente fremgangsmåter, som søker å gi en fordeling av bevegelsene, er at man stoler på stivheten til kabelen og at denne kan sikre en jevn fordeling av ekspansjonene. For svært lange hengebruer, hvor ekspansjonen i skjøtene kan måles

i meter istedenfor i centimeter, vil imidlertid disse fremgangsmåtene ikke lenger være brukbare. Formålet med foreliggende oppfinnelse er å eliminere denne begrensning ved bruk av et system for å sikre en styrt fordeling av kabelen over en tilstrekkelig lang kabellengde på hver side av ekspansjonsskjøten for derved å unngå alle uheldige virkninger på kabelen. Dette kan løses for ekspansjons-skjøter og for mange lignende problemer ved å benytte en fremgangsmåte eller et apparat i overensstemmelse med et eller av de nedenfor fremsatte patentkrav.

Det skal understrekes at oppfinnelsen hverken er begrenset til kabler eller bruer, men kan benyttes ved installasjon av alle typer langstrakte elementer både mellom to legemer, hvor problemet er den relative bevegelsen mellom legemene, og langs en struktur, hvor problemet heller er at strukturen eller det langstrakte elementet selv ekspanderer eller trekker seg sammen på grunn av variasjoner av noen ytre parametere som f.eks. temperatur, trykk, belastning eller lignende.

Når ulike eksempler på anvendelsesområder for foreliggende oppfinnelse nevnes, skal vi ikke glemme fralandsutstyr i form av plattformer og lignende. Fralandsplattformer beveges ofte horisontalt på grunn av vind og strøm og beveger seg dessuten vertikalt på

grunn av bølger og tidevann.

Ser vi igjen på problemet for brumontasje så ligner prinsippet for foreliggende oppfinnelse noe på det som er nevnt ovenfor og hvor det benyttes klamre anbragt på ruller eller vogner for å muliggjøre fordelingen av bruens bevegelser. Det nye ved foreliggende idé er at kabelen på begge sider av ekspansjonsskjøten er montert på en rekke støtter eller støttelegemer som hvert kan beveges i forhold til bruen og at bevegelsene av disse støttelegemer blir tvangsstyrt slik at gapene mellom to vilkårlige nabostøtter vil være den samme for alle støttene hele tiden mens ekspansjonsskjøten åpner seg og lukker seg. På grunn av dette vil selv meget store lokale ekspansjoner kunne tas hånd om ved at man benytter fremgangsmåter som allerede har vist seg nyttige for små bevegelser, fordi det bare vil dreie seg 6m å øke antallet av slike langstrakte støtter til bevegelsen mellom to av disse blir så liten at kabelen ikke vil bli skadet.

En viktig betingelse som må tilfredsstilles for å sikre at

dette arrangementet virker korrekt, er at den totale bevegelsen i bruens ekspansjonsskjøt virkelig må fordeles jevnt mellom de langstrakte støttelegemene. Ifølge en utførelse av oppfinnelsen blir dette oppnådd ved hjelp av et hydraulisk system som benytter to hydrauliske sylindre for hver av de langstrakte støtteelementer, idet en hovedsylinder er anbragt ved ekspansjonsskjøtene og drives av selve bevegelsen i bruen, mens en slavesylinder er anbragt for å bevege den langstrakte støtten i overensstemmelse med trykket som blir generert i de ovennevnte hovedsylindere.

Den korrekte bevegelse av hver langstrakt støtte med hensyn på

den delen av bruen som støtten hviler mot (f.eks. på ruller),

blir fastlagt ved å benytte et egnet forhold mellom diameterne til hoved- og slavesylindrene. F.eks. vil slavesylinderen som driver den første langstrakte støtten (regnet fra selve ekspansjons-skjøten) ha et tverrsnitt som er bare litt større enn tverrsnittet til den tilhørende, hovedsylinder slik at den frembringer nesten den samme bevegelse mot midten av ekspansjonsskjøten når bruen beveger seg bort fra midten av samme skjøt, slik at den første langstrakte støtten holdes omtrent stasjonær sett i forhold til bakken under. Dette betyr igjen at den første langstrakte

støtten bare beveger seg litt bort fra sin motpart og nabo på motsatt side av midtpunktet til ekspansjonsskjøten. Derved oppnås at forskyvningen mellom de to nabostøttene blir så liten at den uten å skade kabelen kan tas opp av denne på konvensjonell måte. Den andre langstrakte støtten (fortsatt regnet fra midtpunktet til ekspansjons-skjøten) har et tverrsnitt på sin slavesylinder som er noe større sammenlignet med dens hovedsylinder enn det som var tilfelle for den første støtten osv., inntil den siste støtten som har et meget stort forhold mellom tverrsnittene til slavesylinderen og hovedsylinderen. Dette medfører at den siste langstrakte støtten beveger seg svært lite i forhold til selve bruen slik at kabelen kan klamres til selve bruen utenfor denne siste støtten, uten at dette medfører en for stor bevegelse i kabelen på dette overgangsstedet.

Den ovennevnte utførelse av oppfinnelsen er forklart i detalj da den viser et enkelt eksempel på hvordan denønskede bevegelse for hver forlenget støtte kan styres med god nøyaktighet. Foreliggende oppfinnelse skal imidlertid ikke begrenses til en slik utførelse. Enhver mekanisk, elektrisk eller annen form for styring kan benyttes i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Som det fremgår ovenfor, er oppfinnelsen særlig nyttig for å løse problemer med bevegelser i en kabel ved steder hvor en bru eller en annen langstrakt struktur som understøtter kabelen har en ekspan-sjonsskjøt, men den er like nyttig for å begrense bøyningen som en kabel utsettes for i enhver innstallasjon hvor kabelens bevegelser utgjør et problem. Som eksempler på denne type innstallasjoner hvor oppfinnelsen vil være særlig nyttig, kan følgende nevnes idet man husker at bruken av oppfinnelsen ikke er begrenset til bare disse eksempler: - Flytende kraftstasjoner, både kjernekraftverk og kon vensjonelle kraftverk, anbragt innenfor moloer på en slik måte at den horisontale bevegelsen er liten, men ikke neglisjerbar, og hvor selve plattformen hvorpå kraftverTcet befinner seg, beveges opp og ned med tidevannet.

- Kraftstasjoner installert på flytende, fralandsplattformer

og gjør bruk av gass eller olje fra nærliggende oljekilder for å frembringe elektrisk kraft som kan overføres til land. - Flytende kraftstasjoner som gjør bruk av forskjellen mellom temperaturen i ulike sjikt i havvannet.

Av disse tre eksemplene vil det første ligne mest på en bru, idet det antas at en brulignende struktur i virkeligheten vil benyttes for å understøtte kabelen mellom den flytende plattformen og moloen. Ser vi i øyeblikket bort fra alle horisontale bevegelser av plattformen, vil det være åpenbart at en slik struktur også

må ha en ekspansjonsskjøt, f.eks. ved midtpunktet, for å tillate variasjoner i lengden når plattformen beveges opp og ned med tidevannet. Det er åpenbart at strukturen vil være kortest når de to endene befinner seg på samme nivå, mens den vil være lenger når plattformens endepunkter er høyere eller lavere. Når man bare betrakter denne longitudinelle variasjonen, så er det ingen prinsipiell forskjell mellom denne oppfinnelsen og den som allerede er beskrevet for en kabel installert på en bru. I tillegg kommer imidlertid det forhold at brustrukturen i dette tilfellet må være hengslet i begge ender. Dette introduserer et annet problem, nemlig begrensning av bøyningen til kabelen også ved disse to hengslede punkter. Ved en ytterligere utførelse av foreliggende oppfinnelse kan dette gjennomføres ved et lignende arrangement i vertikalplanet som det som allerede er beskrevet for bruanvendelsen. Mens kabelen i horisontal planet, eller et plan nær horisontalplanet, arrangeres i flere sinusbølger, idet man starter ved toppen av en sinusbølge og også slutter med toppen av en annen sinusbølge, for derved å unngå en skarp bøying ved de punkter hvor kabelen forlater plattformen og føres inn på moloen, er den i vertikalplanet arrangert i form av en halv sinusbølge, som starter ved sinuskurvens topp nær plattformen ved høyvann, og avsluttes ved bunnen av sinuskurven ved moloen, mens situasjonen vil bli omvendt ved lavvann. Denne halve sinuskurve kan fastholdes ved alle tidspunkt under bruk av et system som ligner på det som allerede er beskrevet ovenfor, nemlig et hydraulisk system med hoved-og slavesylindere, med sylinderdiametere som er fastlagt slik at man oppnår en ønsket bevegelse ved hvert understøttelsespunkt av kabelen, denne gang i vertikalplanet.

I dette tilfellet kan det også benyttes et mekanisk system

som gjør bruk av vektarmer med forskjellige armlengder eller et elektrisk system hvorved hver støtte senkes eller heves av en motor som får sitt signal fra en regnemaskin som sikrer at den korrekte

kurve opprettholdes hele tiden.

For å få den nødvendige kraften til å drive hovedsylindrene i det første tilfellet, eller for å få inngangssignaler i det andre tilfellet, kan det være nødvendig å konstruere en separat struktur parallell med brustrukturen, og denne separate styrestrukturen vil i motsetning til bruen være festet i et punkt, f.eks. på plattformen, og er rettet mot moloen på en slik måte at hovedsylindrene kan monteres mellom avslutningen av den separate styrestruktur og moloen. Det vil være praktisk å benytte relativt lange stempelstenger for slike sylindere for derved å tillate horisontale bevegelser av plattformen. Dersom et regnemaskindrevet system benyttes, kan avfølingen av posisjonen enten gjøres ved bruk av en slik styrestruktur som nevnt ovenfor, eller ved hjelp av andre hjelpemidler som f.eks. optiske måle-systemer .

I det andre og tredje eksempel er det forutsatt at kabelen i en viss lengde vil henge i en kjedelinjeform, noe som vil kunne ta hånd om en del av de longitudinelle justeringer som kreves. I disse to tilfeller vil hovedanvendelsen av oppfinnelsen derfor benyttes til å redusere bøyepåkjenningen for kabelen til et minimum både ved plattformen og ved det motsatte understøttelsespunkt både hvis dette er sjøbunnen og hvis det er en støttestruktur som f.eks. en molo. Mens oppfinnelsen omfatter enhver form på kabelen, vil det i begge disse nevnte tilfeller være naturlig å tillate kabelen å bøye seg til en sirkelperiferi med en radius som fastlegges som den minste radius som ikke vil gi noen skadelig påkjenning av isolasjonen til kabelen, for mantelen til kabelen eller for andre elementer i kabelen. Den til-latelige bøyningsgrad vil fastlegge lengden på strukturen som kreves bort fra plattformen og opp fra sjøbunnen. Det er ikke formålet med foreliggende oppfinnelse å begrense bøyingen til avslutningene eller de ytterlige deler av strukturen, men å sikre at kabelen alltid løper inn i avslutningen av strukturene på en slik måte at på disse steder vil det ikke foregå noen bøyning, og at bøyningen blir jevnt fordelt over hele støttestrukturen, på samme måte som i eksemplet med den flytende plattformen. For dette formål er strukturen utstyrt med en forlengelse som hviler mot kabelen og følger denne, og som er tilstrekkelig lang til å gi et positivt signal til en følerenhet montert ved avslutningen av strukturen, og som i sin tur detekterer et hvert avvik fra den idelle kurven

og deretter forårsaker at de nødvendige korreksjoner foretas.

For å gi en klarere og mer utvedtydig forstålelse av foreliggende oppfinnelse vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av enkelte utførelseseksempler og til de ledsagende tegninger hvor: - Figur 1 viser prinsippet for oppfinnelsen illustrert ved hjelp av en forenklet gjengivelse av et ekspansjonsgap,

- Figur 2 viser det samme ekspansjonsgap som i figur 1,

men her i en sammenskjøvet stilling,

- Figur 3 viser en hydraulisk eller pneumatisk utførelse av styresystemet i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, - Figur 4 viser en modifikasjon av det hydrauliske eller

-pneumatiske styringssystem i figur 3,

- Figur 5 viser en elektromekanisk utførelse av styringssystemet, - Figur 6. viser en mekanisk utførelse av styringssystemet i følge foreliggende oppfinnelse, - Figur 7 viser en vogn som omfatter mer enn et fastspennings-klammer, - Figurene 8, 9 og 10 viser en utførelse hvor de styrte bevegelser foretas i mer enn et plan.

I figur 1 er avslutningen av bruseksjonen 1 og det faste bruhode 2 adskilt av ekspansjonsgapet B. Tvers over dette ekspansjonsgapet B, er det anbragt en skjøtestruktur 3 som er hengslet til

det faste bruhode 2 og som er forskyvbart understøttet av brustrukturen 1 f.eks. ved hjelp av rullelageret 4, som kan være bygget inn i skjøtestrukturen 3 som vist i figuren, eller eventuelt bygget inn i bruseksjonen 1. Andre konvensjonelle forskyvbare arrangementer kan selvfølgelig også benyttes. Montert til denne skjøtestrukturen finnes 2 parallelle skinner 6 på hvilke 7 vogner 11 - 16 er anbragt. Den første vognen 10 er fast montert til skinnene, og den siste vognen 16 kan fortrinnsvis være fast montert til den bevegelige bruseksjonen. De gjenværende 5 vognene 11 - 15 er glidbart montert på skinnene.

I midten av hver vogn er det vist et festepunkt for en kabel.

I figuren er disse kabelfestepunktene vist som toppmonterte klamre. Festepunktene kan imidlertid ha mange ulike utforminger. De kan f.eks. være montert på høye vertikale stolper som igjen er montert på vognene, og mellom disse stolpene kan den overskytende kabellengde henge ned under påvirkning av tyngdekraften. I figurene 1 og 2 er det også benyttet en overskytende kabellengde, men da sløyfene mellom klamrene heller befinner seg i et horisontalt enn i et vertikalt plan, er ikke dette direkte synlig på disse figurene.

Hver av vognene 11 - 15 er som allerede nevnt, glidbart montert på skinnene 6, og prinsippene hvoretter forskyvningen langs skinnene styres, skal nå bli forklart mer detaljert.

Når bruseksjonen 1 beveger seg mot bruhodet, f..eks. på grunn av en økende omgivelsestemperatur eller på grunn av variasjoner i bruens belastning, blir ekspansjonsgapet B redusert. Prinsippet for foreliggende oppfinnelse benyttet på denne spesielle utførelse, medfører nå at posisjonen til to nabovogner skal tvangstyres på en slik måte at avstanden mellom disse to vogner til en hver tid forandres i samme grad som størrelsen på ekspansjonsgapet forandres.

Ser vi nå på figur 2, er det her som et eksempel vist hvordan posisjonen til vognene vil være når ekspansjonsgapet B er redusert til 0. Da vil de mindre, fordelte gapene mellom vognene 10 - 16 også være redusert til 0. Resultatet av alle disse bevegelsene er derfor at hver liten del av kabelen er blitt utsatt for den samme bøyepåkjenning.

Som det også fremgår av figurene 1 og 2, vil de ytterste vognene fastholdes i forhold til deres tilforordnede bruelementer. Dette er i figuren vist ved at avstanden fra slutten til det respektive bruele-ment og til den ytterste tilforordnede vogn (på figuren vist som avstandene A henholdsvis C) forblir konstant når ekspansjonsgapet B varierer.

Styringen av de til enhver tid korrekte vognposisjoner kan foretas på mange ulike måter, og under bruk av mange ulike teknikker. Enkelte muligheter er vist i figurene 3, 4, 5 og 6.

I figur 3 er det vist et hydraulisk eller pneumatisk system. Hver av vognene, på figuren bare vist for vognene 11 og 15 for

å unngå overlessing av figuren, beveges av en slavesylinder Sil,

S15 som er festet til skjøtestrukturen 3 og virker på sin respektive vogn. Hver slavesylinder blir energisert fra en tilforordnet hovedsylinder M11,M15 som er arrangert i ekspansjonsgapet. Da den relative longitudinelle bevegelse mellom hver av vognene og skjøtestrukturen ikke skal være like stor, må tverrsnittene til enten hovedsylindrene eller slavesylindrene fastlegges i overensstemmelse med de aktuelle

fordringer- I den viste utførelse er det totale ekspansjons-

gapet inndelt i 6 mindre undergap D. Antas nå at en liten forandring dB i ekspansjonsgapet B skal føre til en forandring dDn i det n'te undergap Dn, fås følgende når alle bevegelser er beskrevet i forhold til skjøtestrukturen 3. Vognen 10 må bevege seg en avstand dDlO = 1/6 .dB; og på en lignende måte for de øvrige vognene: dDll = 1/6.dB; dD12 =. 2/6.dB; dD13 = 3/6.dB; dD14 = 4/6.dB; dD15 = 5/6.dBi dD16 = 6/6.dB;

I følge dette må tverrsnittet til hovedsylinderen M13 være 3/6 ganger tverrsnittet for slavesylinder S13. Det er selvsagt ikke nødvendig med sylindre for å bevege vognene 10 og 16 som henholdsvis kan være fastklamret til skjøtestrukturen 3 og bruseksjonen 1.

En annen løsning som gjør. bruk av hoved-og slavesylindre

med samme tverrsnitt, er vist i figur 4. Dette oppnås ved å arrangere slavesylindréne mellom to tilstøtende vogner. Da vil bevegelsen til hver vogn i forhold til skjøtestrukturen 3 være avstanden man får ved å summere bevegelsene til alle de forutgående vogner til bevegelsen for den aktuelle vogn. Benyttes benevnelsen dWn for den relative bevegelsen mellom vogn n og skjøtestrukturen, og forøvrig referansene som er benyttet ovenfor vil man få: dW10 = 0/6.dBj dWll = dWlO + 1/6.dB; dW12 = dW10 + dWll + 1/6.dB; dW13 = dWlO + dWll + dW12 + l/6dB; osv. Den samme relative bevegelse fås ved dette tilfellet som ved tilfellet beskrevet i figur 2,

og oppnås altså ved å benytte et system hvor alle hovedsylinderene og alle slavesylindréne har samme diameter, mens forholdet mellom diameteene til slavesylindréne og hovedsylindrene selvsagt må fastsettes av antall vogner som bevegelsen skal fordeles over.

I figurene 2 og 3 er det vist et ulike antall vogner. Dette fører til en foretrukken utførelse hvor kabelveien har form av en sinuskurve som starter og ender ved sinuskurvens maksimal- eller minimal-punkt. Med et slikt arrangement kan festepunktene på annen-hver vogn være fullstendig festet til vognen slik at de hverken kan foreta rotasjonsbevegelser eller transverselle bevegelser. I figurene 3 og 4 er festepunktene på vognene 10, 12, 14 og 16 således fullstendig fastmontert til vognen. Kabelfestepunktene på vognene 11, 13 og 15 må imidlertid kunne forskyves i transversell retning når ekspansjonsgapet forandrer størrelse. Denne justeringen kan foretas tvangsmessig eller kan eventuelt bli styrt av kabelens iboende stivhet. Når det benyttes en tvangsstyring i transversen retning så kan dette oppnås på mange forskjellige måter. En mulighet er å anbringe kabelens festepunkter i transverselle utsparinger i sine respektive vogner, og la en tapp som rager ned under vognen samvirke med en skråkant som ligger under vognen og som er festet til strukturen 3. I dette tilfellet vil posisjonen som vognen inntar på skjøtestrukturen direkte fastlegge denønskede transverselle posisjon for festepunktet. Et separat styringssystem kan selvfølgelig også benyttes for å sikre at den transverselle stilling eller vinkelstil-lingen blir i overensstemmelse med det forøyeblikket eksisterende ekspansjonsgap. Slike modifikasjoner kan foretas ved hjelp av alle tidligere kjente teknikker. Dette er derfor ikke vist i detalj på tegningene.

I figur 5 er ytterligere en annen utførelse vist. Her blir de bevegelige vognene beveget av en felles, gjenget akse 20 som virker på individuelle tannhjul 21, 22, 23 og 24, et for hver vogn. Ved å velge en egnet gjengestigning på de ulike deler av aksen og/eller ved å benytte egnede omsetningsforhold på hvert tannhjul, kan den ønskede bevegelse av hver vogn lett oppnås. Rotasjonen av aksen kan også styres på mange ulike måter. Den kan drives hydraulisk eller pneumatisk ved hjelp av en hovedsylinder (ikke vist på figuren), eller den kan drives av en elektrisk motor som styres av en ekspansjonsgap-detektor. En selsyngenerator kan f.eks. benyttes for å detektere bredden på ekspansjonsgapet, og en selsynfølger kan overføre denne informasjonen til aksen. Separate selsynfølgere for hver bevegelig vogn kan selvsagt også benyttes. Det roterende arrangement av akse og tannhjul kan også modifiseres på mange forskjellige måter uten at man derved forlater rammen for foreliggende oppfinnelse.

I figur 6 er det vist et enkelt mekanisk arrangement. Her blir hver vogn styrt av en vektstang som er forbundet med vektstengene på de tilstøtende vogner. Kabelen passerer gjennom klamrer som er arrangert på hver vektstang. Ved dette enkle arrangementet kan man ikke bare oppnå en longitudinell bevegelse av klamrene i overensstemmelse med forandringene som foretas av ekspansjonsgapet, men en ønsket tvangsrotasjon oppnås også. Ved en egnet konstruksjon av vektarmenes lengde og arrangementer kan man få nettopp de ønskede forhold med de langsgående bevegelser og de rotasjonsmessige bevegelser.

Mange ulike arrangementer og modifikasjoner kan selvsagt også lages med et slikt rent mekanisk utstyr.

Således kan den ytterste vognen til venstre utelates. Da denne beveger seg helt identisk med bruseksjonen 1 og kan klamres fast til denne, kan den selvsagt også erstattes av en klamring direkte på

bruen. Som ovenfor nevnt kan noen av vognene bli styrt bare av elastisiteten og stivheten til kabelen. Jo stivere og mer elastisk kabelen er jo lenger kan avstanden mellom de tvangsstyrte festepunkter også være.

Skjøtestrukturen 3 kan også ha mange ulike utforminger. Den kan f.eks. være oppdelt slik at en halvdel av den er festet til hver del av bruen. Med et slikt arrangement og når et hydraulisk eller pneumatisk system brukes, kan også hovedsylindrene være avdelt. Dette fører til at den ene halvdelen av hver effektiv sylinder kan være koblet til hver sin bruseksjon. Dette er et praktisk arrangement for å unngå bevegelser i rørsystemet som fører fluidumet til systemet. Kombinasjoner av de ovennevnte utførelser er også mulige innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.

Det er også, som vist i fig. 7, mulig å arrangere mer enn ett bevegelig festepunkt på hver vogn. Videre kan de ulike festepunkter beveges av ulike arrangementer. Således kan noen av punktene bli tvangstyrt transverselt, andre kan tvangstyres longitudinelt og ytterligere andre kan tvangstyres slik at de inntar den opptimale vinkelstilling. Klamrene eller festepunktene kan også styres i mer enn en av de nevnte retninger eller modi. Og som tidligere nevnt kan eventuelt enkelte av klamrene beveges fritt, bare styrt av kabelens stivhet og elastisitet. Fri bevegelse i en retning, f.eks. med hensyn til rotasjon, og tvangstyring i andre retninger kan også kombi-neres .

I figurene er ikke alle slike kombinasjoner vist, den mest praktiske løsning kan velges i hvert tilfelle. I eksempelet vist på figur 7, kan klamrene 30 og 32 både bli dreid og bli beveget longitudinelt, mens klamrene 31 bare kan dreies. Styringsarrangement kan være det samme for alle klamrene, men de kan også styres av separate og endog ulike systemer. Således kan enkelte av klamrene styres av et mekanisk styringssystem, mens andre kan styres av et elektromekanisk eller hydraulisk system. En praktisk løsning kan det også være å

styre klamrene som er arrangert på en felles vogn av et felles system, mens posisjonen innbyrdes mellom vognene kan

styres av et helt annet styringssystem som følger andre prinsipper. Som et eksempel på dette kan klamrene på en og samme vogn styres

av et rent mekanisk system, mens bevegelsene innbyrdes av selve vognene kan styres av et hydraulisk system.

Hittil er bare bevegelser i et plan tatt i betraktning. I flere anvendelser, som f.eks. for kraftforsyning til eller kraftuttak fra flytende plattformer, som flytende kjernkraftverk eller lignende, kan det benyttes systemer som omfatter mere komplekse gjensidige bevegelser.

I figurene 8 og 9 er dette vist på en forenklet måte. Plattform 40 flyter nær en molo 41 eller en annen landfast struktur. Mellom moloen og den flytende plattformen er det arrangert en bærende struktur 42. Denne strukturen 42 kan være bygget opp som et fagverk eller kan ha en annen lett oppbygning. Strukturen må dessuten ha en konstruksjon som tillater at alle de nødvendige bevegelser kan utføres og bør dessuten kunne detektere bevegelsene som foretas av plattformen.

I utførelsen vist i figurene 8 og 9 er strukturen 42 hengslet både til plattformen og til moloen ved hjelp av horisontale lagre 43 henholdsvis 44. Strukturen er dessuten teleskopisk og det er anbragt en konvensjonell teleskopisk skjøt 4 5 nær midten av strukturen. Kabelen er arrangert inne i denne bærende struktur på en slik måte at projeksjonen av kabelen i horisontalplanet har form av minst en sinusperiode.

I figur 8 er vannstanden slik at strukturen befinner seg i horisontalplanet. Strukturen vil da virke som tidligere beskrevet for en brutypestruktur. Detektoren 46, her vist som en hovedsylinder, detekterer lengdevariasjoner i strukturen og kompenserer for slike variasjoner ved tvangsstyring av posisjonen til klamrene som er arrangert i midten av strukturen i horisontalplanet..

Når tidevannet endres, vil plattformen forskyves i overensstemmelse med dette. I figur 9 er vist situasjonen ved fjære sjø. Da vil strukturen 42 innta en skrå stilling. Det vil både påvirke strukturens tidligere nevnte lengdedetektor 46 og nivå-forandringdetektoren 47. Disse detektorer kan begge være utført som hovedsylindere eller detektorer av en hvilken som helst annen konvensjonell type. Klamrene til hvilke kablene er festet, kan for skyves i alle retninger i rommet. Dette kan ordnes ved et arrangement som vist i figur 10. De viste klamre 50 kan beveges i horisontal, vertikal eller longitudinell retning. En kombinert bevegelse kan selvfølgelig også oppnås. I denne viste utførelsen forårsaker detektoren 46 både en langsgående bevegelse og en horisontal bevegelse for derved å justere kabelens aktuelle kurve i henhold til alle lengdevariasjoner, mens nivådetektoren 47 påvirker de vertikale bevegelser og eventuelt de longitudinelle bevegelser for justering for nivåvaria-sjoner. I virkeligheten vil det ikke være nødvendig å justere de longitudinelle posisjoner for hvert eneste klammer. Det vil være tilstrekkelig at lengdedetektoren påvirker de transverselle, horisontale bevegelser til de eventuelle klamre og at nivådetektoren 47 påvirker de vertikale bevegelser til hvert klammer. Dermed vil den longitudinelle posisjonen for hvert klammer kunne være fastlåst.

Som vist i figuren skal de vertikale justeringene av klamrene utføres på en slik måte at den vertikale projeksjonen av kabelen utgjør en halv sinusbølge i et horisontalt koordinatsystem. Dette sikrer at kabelen alltid vil forlate både plattformen og moloen i horisontal retning. Dermed vil det ikke finne sted noen bøying av kabelen ved disse festepunktene.

I denne komplekse utførelsen som omfatter kompensasjonen for bevegelser i mer enn ett plan, er alle modifikasjoner som er nevnt ovenfor anvendbare. Således kan et hydraulisk, pneumatisk, elektrisk, mekanisk, elektromekanisk eller endog en optisk styringsmetode være involvert. For denne komplekse utførelsen er det også praktisk å la en liten regnemaskin behandle detekteringene for lengde og nivåvaria-sjoner og fra disse detekteringer utlede de kompenserende bevegelser som bør utføres i de ulike koordinatretninger ved hvert klammer.

Endelig skal det stadfestes at foreliggende oppfinnelse angår et generelt prinsipp, og derfor ikke er begrenset til de viste utfø-relser. Således vil et system som omfatter en undersjøisk kabel hvor festepunktene representeres av flytende bøyer med en variabel og styrt oppdrift (f.eks. som vist i US pat. søkn. nr. 704017),

være innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse. Videre omfatter den systemer hvor bevegelsene man skal kompensere for, skyldes temperatur- eller belastningsvariasjoner. Detektorene kan da være

temperaturdetektorer eller strekklapper.

Når problemet er å oppnå en jevnt fordelt bøying av kabel som

forlater en plattform og derfra går ned på sjøbunnen, kan også dette løses ved å benytte en modifikasjon av foreliggende oppfinnelse. I

dette tilfellet vil en eller flere detektorer; som er oppbygget i likhet med strukturen 42 i figurene 8 og 9 benyttes. Slike strukturer kan ikke alltid være lineære. De kan fortrinnsvis være kurveformet,

f.eks. følge en sirkelbue eller en kjedelinje. Inne i en slik struk-

tur kan de tvangsstyrte klamrene føre kabelen til en korrekt posisjon når plattformen beveger seg på grunn av strøm og vind.

En slik neddykket struktur eller en kombinasjon av slike struk-

turer kan holdes på plass delvis ved hjelp av kabelen selv og delvis ved hjelp av oppdriftsmidler, som eventuelt har en variabel og styrbar oppdrift som beskrevet i US pat. søknad nr. 70 40 17. ^? t

En slik struktur utformet som en kvart sirkelbue kan benyttes på

det stedet hvor kabelen forlater plattformen og', en annen lignende struktur kan benyttes der hvor kabelen kommer ned mot sjøbunnen.

For å holde disse strukturene i riktig posisjon, kan både ankringsanordninger, oppdriftsanordninger og propeller benyttes i en ønsket kombinasjon.

Lignende fremgangsmåter kan også benyttes for å fordele be-

vegelsene i neddykkede kabellengder når plattformen beveger seg. Dette vil særlig være påkrevet for store energiproduserende enheter som f.eks. den planlagte OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) plattformen.

En styrt fordeling av forskyvningene kan fås ved å benytte

korte, kurveformede bøyebegrensende utstyr som holdes på plass ved hjelp av forankrede oppdriftsanordninger som er utstyrt med propeller.

Kabelen kan da henge fritt mellom disse anordningene. Propellene

fastlegger den transverselle posisjonen for hver enkelt bøyebegren-

sende anordning, mens ankrene og oppdriftsanordningene fastlegger nivået for disse.

For enkelte eksempler på slike anlegg, vises til figurene 11 og 12.

Claims (34)

1. Fremgangsmåte for å installere en sterkstrømkabel eller et lignende langstrakt element mellom to legemer, hvilke legemer er forbundet med hverandre ved hjelp av en fleksibel struktur til hvilken det langstrakte elementet er festet med overskytende lengde mellom alle tilstøtende festepunkter, hvorved kompensasjon av innbyrdes bevegelser mellom legemene eller ekspansjoner i strukturen eller kabelen (f.eks. forårsaket av temperaturforandringer eller belastningsvariasjoner) kan oppnås,karakterisert vedat alle eller en del av de praktisk talt jevnt fordelte festepunkter blir tvangsstyrt, enten av den totale, relative bevegelse til legemene eller av den relative bevegelse av en gruppe av de øvrige festepunkter, eller av omgivelses-temperaturen, eventuelt av belastningen, på en slik måte at den totale bevegelse eller ekspansjon alltid blir praktisk talt jevnt fordelt mellom alle festepunktene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat de tvangsstyrte festepunktene blir tvangsstyrt med henblikk på longitudinell bevegelse, transversen bevegelse og/eller roterende bevegelse.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at de tvangsstyrte festepunkter er anbragt med slike intervaller i forhold til det langstrakte elements stivhet, at når posisjonen og/eller rotasjonen til hvert styrt festepunkt er fastlagt, så er også den totale forlegningskurve til det langstrakte element sikret innen snevre grenser.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisertved at de styrte festepunktene blir styrt i overensstemmelse med et forutbestemt mønster for å sikre at det langstrakte legeme ved et-hvert tidspunkt følger en kurve med en praktisk talt sinusformet projeksjon på et horisontalt og/eller vertikalt plan.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2, 3 eller 4,karakterisert vedat de styrte festepunktene blir beveget og styrt av hydrauliske, pneumatiske, mekaniske, elektriske og/eller elektroniske midler.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2, 3, 4 eller 5, og hvor det langstrakte element er installert under vann,karakterisertved at festepunktene består av neddykkede bøyer med en styrt og variabel oppdrift.

7. Fremgangsmåte ifølge et av de ovennevnte krav, og hvor det langstrakte legemet er en sterkstrømkabel med en kjent stivhet og en kjent bestandighet overfor syklisk bøying, og hvor amplituden til den totale sykliske bevegelsen eller ekspansjonen er kjent,karakterisert vedat først bestemmes hvor stor kabellengde som fordres for at den totale bevegelse skal kunne utholdes når bevegelsen fordeles praktisk talt helt jevnt langs hele kabelen, at en struktur av minst samme lengde arrangeres og festes til de to legemer, at festepunktene anbringes jevnt fordelt langs strukturen idet avstanden mellom to nabofestepunkt velges så kort at stivheten og elastisiteten til det langstrakte element fastholder den resterende del av dets trasé, og at det eventuelt er arrangert ytterligere festepunkter som ikke nød-vendigvis må være tvangsstyrte, men kan bli styrt av selve det langstrakte legemet, mellom de tvangsstyrte festepunktene.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de ovennevnte krav,karakterisert vedat det ved noen av festepunktene er arrangert detektorer som detekterer kraften som fordres for å justere festepunktet og/eller den aktuelle forskyvning/rotasjon som oppnås, og et alarmarrangement som påvirkes når den nødvendige kraft eller den oppnådde forskyvning eller rotasjon overskrider forutbestemte grenser.

9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7,karakterisert vedat det ved alle eller noen av festepunktene er arrangert begrensende anordninger som vil sikre at den påkrevede justeringskraft, eller den utførte forskyvning/rotasjon alltid vil ligge innenfor forutbestemte grenser.

10. Apparat for å utføre fremgangsmåten ifølge et hvilket som helst av kravene 1-9, hvilket apparat omfatter en flerhet festepunkter, til hvilke det langstrakte element kan fastspennes lokalt, samt en understøttende struktur som bærer oppe eller understøtter festepunktene, hvilken understøttende struktur strekker seg fra det ene legemet som det langstrakte element skal festes til, og bort til det andre legemet, og hvor det langstrakte element utsettes for bøyepåkjenninger, enten fordi avstandene mellom de to legemer forandrer seg, eller fordi lengden av elementet selv eller den understøttende struktur forandres p.g.a. temperatur- eller strekkforandringer,karakterisertved at apparatet dessuten omfatter minst én detektor som detekterer den innbyrdes avstand og/eller retning mellom de to legemer, eller eventuelt temperatur eller strekk som elementet eller strukturen utsettes for, posisjonsforandrende organer som frembringer den kraft som fordres for å endre posisjonen eller stillingen til i hvert fall en del av festepunktene på den understøttende struktur, samt et styringsutstyr som sørger for at de enkelte tvangsstyrte festepunkter utfører bevegelser som gjør at bøyepåkjenningene som det langstrakte element utsettes for når ytre forandringer inntreffer, blir praktisk talt jevnt fordelt langs hele elementets lengde.

11. Apparat ifølge krav 10, og hvor de to legemene beveger seg mot hverandre og fra hverandre i ett felles plan,karakterisert vedat strukturen er en fagverkkonstruksjon, en avstivet skinnekonstruksjon el.l. og er forskyvbart montert i forhold til ett eller begge legemene f.eks. ved hjelp av rullelagre, at det er arrangert en rekke vogner som kan forskyves innen ulike områder på strukturen, at hver vogn omfatter minst ett festepunkt for det langstrakte legemet og hvor den foreliggende bevegelse eller ekspansjon til enhver tid er jevnt fordelt mellom de vogner som blir tvangsstyrt separat.

12. Apparat ifølge krav 11,karakterisert vedat hver vogn omfatter minst to festepunkter som i sin tur kan beveges i forhold til vognen, idet de enten kan være tvangsstyrt eller kan bli styrt av kabelen selv. '

13. Apparat ifølge krav 11 eller 12, og hvor det foreligger to bevegelige legemer,karakterisert vedat hver av vognene beveges hydraulisk eller pneumatisk av en slavesylinder som er tilforordnet den enkelte vogn, og at hver slavesylinder styres av en tilfor- j ordnet hovedsylinder som er arrangert i det variable gap mellom de j bevegelige legemer og som blir påvirket av den totale, relative bevegelse.

14. Apparat ifølge krav 11 eller 12, og hvor det foreligger ekspansjon/s amment rekning p.g.a. temperaturvariasjoner eller belastningsvariasjoner, kkarakterisert ved at hver av vognene beveges hydraulisk eller pneumatisk av en slavesylinder tilforordnet den respektive vogn, og hvor hver slavesylinder styres av en tilforordnet hovedsylinder som påvirkes av temperatur eller belastningsvariasjoner.

15. Apparat ifølge krav 11, 12, 13 eller 14,karakterisert vedat hver vogn omfatter minst tre festepunkter hvorav noen blir tvangsstyrt og noen beveget av kabelen selv og bare følger med i dennes bevegelser.

16. Apparat ifølge krav 11, 12, 13 eller 14,karakterisert vedat hver vogn omfatter et ulike antall festepunkter som alle, unntatt det midterste, blir tvangsstyrt i forhold til vognen, mens det midterste er festet, eventuelt på en dreibar måte , til vognen.

17. Apparat ifølge krav 11, 12, 13, 14, 15 eller 16,karakterisert vedat hver slavesylinder er anbragt mellom strukturen og den respektive vogn, og at enten slavesylindréne eller de tilforordnede hovedsylindre har ulike tverrsnitt fastlagt i overensstemmelse med den forutbestemte bevegelseskarakteristikk for den aktuelle vognen.

18. Apparat ifølge krav 11, 12, 13, 14, 15 eller 16,karakterisert vedat hver slavesylinder er anbragt mellom en vogn og nabovognen, og at på den ene side tverrsnittene til alle slavesylindréne, og på den annen side alle hovedsylindrene har samme tverrsnitt.

19. Apparat ifølge krav 12, 13, 14, 15, 16, 17 eller 18, og hvor det er mer enn ett festepunkt på hver vogn,karakterisertved at hver vogn styres av et hydraulisk, pneumatisk, mekanisk, elektrisk, elektromekanisk eller elektronisk system mens festepunktene på en og samme vogn beveges av et separat mekanisk, elektrisk, elektromekanisk eller elektronisk system.

20. Apparat ifølge krav 12, 13, 14, 15, 16, 17 eller 18, og hvor det er mer enn ett festepunkt på hver vogn,karakterisertved at både vognenes bevegelse i forhold til strukturen og feste-punktenes bevegelse i forhold til vognene styres og gjennomføres av det samme styrings- og operasjonssystem.

21. Apparat ifølge krav 11 eller 12,karakterisertved at hver enkelt vogn beveges av en felles lang snekkestang eller av en separat snekkestang for hver vogn eller hver gruppe av vogner, og påvirker hver vogn over separate tannhjuloverføringer, idet tannhjulsoverføringen og eller snekkstangens stigningsvinkel har en slik verdi for hver vogn at den ønskede bevegelseskarakteristikk oppnås for den enkelte vogn.

22. Apparat ifølge krav 11 eller 12,karakterisertved at hver vogn og eventuelt hvert styrt festepunkt på vognene, blir beveget av tilforordnede selsyn motorer.

23. Apparat ifølge krav 11, 12, 15 eller 16,karakterisert vedat festepunktene som er arrangert bevegelige i forhold til vognene, beveges eventuelt både i longitudinell retning og i en dreiende bevegelse, ved hjelp av et vektarmsystem.

24. Apparat ifølge krav 10, og hvor elementet skal installeres under vann,karakterisert vedat strukturen er et åpent, fleksibelt fagverk eller et utstrakt nettverk eller minst é"n forankret line, og at hvert bevegelig festepunkt består av eller understøttes av en bøye med variabel oppdrift som kan styres og eventuelt fjernstyres.

25. Apparat ifølge krav 10 eller 24, og hvor ett av legemene beveger seg i mer enn ett plan i forhold til det andre legemet,karakterisert vedat projeksjonen av det langstrakte element på horisontalplanet omfatter minst en fullstendig sinusbølge, mens projeksjonen av det langstrakte element på et vertikalt plan omfatter minst en halv sinusbølge.

26. Apparat ifølge et av kravene 10-25,karakterisertved at både den longitudinelle forskyvning, den transverselle forskyvning og rotasjonen til hvert enkelt festepunkt styres av en felles regnemaskin.

27. Apparat ifølge et av kravene 10 - 13 eller 15-16,karakterisert vedat regnemaskinen mottar informasjoner om den innbyrdes avstand og den innbyrdes nivåforskjell fra minst en avstands-detektor koblet mellom de to legemene, og minst en nivådetektor eller vinkeldetektor f.eks. koblet mellom strukturen og det ene legemet.

28. Apparat ifølge et av kravene 10-27,karakterisertved at strukturen er et fagverk forbundet med legemene ved horisontale hengsler, hvilket fagverk kan ha en teleskopisk struktur omfattende minst to teleskopiske seksjoner.

29. Apparat ifølge et av kravene 10-28,karakterisertved at strukturen har en konstruksjon som omhyller alle de ønskede kabelforløp.

30. Apparat ifølge et av kravene 10-29,karakterisertved at strukturen er konstruert som en lineær fagverksbru.

31. Apparat ifølge et av kravene 10-29,karakterisertved at strukturen er konstruert som en del av sirkelperiferi.

32. Apparat ifølge kravene 29, 30 eller 31,karakterisertved at en eller flere neddykkede strukturer benyttes for å sikre detønskede kabelforløp i undersjøisk stilling, og at strukturene eventuelt fastholdes i riktig stilling av oppdriftsorganer.

33. Apparat ifølge krav 32,karakterisert vedat elementet fastholdes i en kurvet stilling over sjøbunnen, og at elementet ved praktisk talt like intervaller er festet til relativt korte, krumme, bøyningsbegrensende elementer hvis flytende, neddykkede posisjoner styres ved en kombinasjon av følgende elementer: - forankrede liner, eventuelt med justerbare lengder som kan fås ved vinsjer anbragt i de bøyningsbegrensende strukturer, - oppdriftsanordninger, eventuelt med justerbar og styrbar oppdrift, - propeller med horisontal akse og også disse justerbare og styrbare med henblikk på effekt og vinkelretning.

34. Apparat ifølge krav 33,karakterisert vedat sideveisposisjonen for de bøyningsbegrensende strukturer fås ved å benytte minst to forankrede liner med justerbare lengder.