NO142617B - Ankeranordning. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår forbedringer av undervanns ankeranordninger, og særlig av ankeranordninger som frembringer forankring ved at de begraver seg i havbunnen.

Kjente ankeranordninger omfatter ankre, peler, og tyngdekraftavhengige systemer. Den mest alminnelige ankrings-metode, dvs. å benytte et konvensjonelt anker, lider av den fundamentale mangel at ankerets endelige hvileplass er usikker, siden det vil bli slept en på forhånd ukjent distanse før det frembringer sin fulle holdekraft. For-holdet mellom dets maksimum holdekraft og dets egenvekt er forholdsvis lavt, og det kreves uforholdsmessig store lengder med ankerkjetting for å frembringe trekkraft på ankeret i den nødvendige nesten horisontale retning. Peler er kostbare, og av praktiske grunner er de begrenset til forholdsvis kort nedhamring, og tyngdekraftavhengige systemer kan i praksis anvendes bare i gjørme og når det ikke spiller noen rolle hvor langt de synker ned.

En kjent variasjon på tyngdekraftsavhengige ankeranordninger er den som anvender høytrykks fluidiserende vannstråler i nærheten av undersiden på ankeranordningen, til å fluidisere materialet på havbunnen slik at ankeranordningen vil synke under sin egen vekt. Denne form av forankring er imidlertid begrenset til bruk der hvor materialet ikke henger sammen med er granulært, slik som sand og grus, all den stund bløte leirer og søle ikke lett kan fluidiseres med en slik vannstråleeffekt.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å frembringe en ankeranordning som er i stand til å fungere effektivt i bunnmaterialer som består av grus, sand, søle og bløt leire.

Foreliggende opprinnelse går således ut på en anordning

for frembringelse av forankring på bunnen av vann og som

omfatter en hoveddel og en sugekanal som strekker seg opp gjennom denne hoveddel, og det særegne ved oppfinnelsen består i at den videre omfatter kanaler hvis utløp er anordnet lavere enn den nedre ende av sugekanalen, idet de ytterligere kanaler tjener til tilførsel av vann for fluidisering av bunnmaterialet under sugekanalen. Dette "vann for fluidisering av bunnmaterialet" skal i det følg-ende benevnes "fluidiserende vann".

For de fleste anvendelser vil ankeranordningen fortrinnsvis omfatte en enkel sugekanal plassert midt i hoveddelen, skjønt større ankeranordninger kan utstyres med flere sugekanaler idet hver og en løper fra hoveddelens overside til området under denne.

I en versjon av oppfinnelsen kan hoveddelen omfatte en konisk del anordnet slik at sugekanalen løper ut gjennom spissen på den koniske delen, og kanalen for fluidiserende vann kan være plassert i området ved grunnflaten på den koniske delen.

I en første utførelse av oppfinnelsen, egnet for anvendelse i mange slags havbunnsmaterialer, inklusive slike som inneholder bløt leire og søle, omfatter anordningen for fluidiserende vann en hul ring anbragt rundt grunnflaten på den koniske delen, og utstyrt med en serie hull rundt indre omkrets, hvorigjennom fluidiserende vann kan dirigeres inn i området rundt den nedre åpne ende på sugekanalen. Hullene er fortrinnsvis anordnet slik at de fluidiserende vannstråler styres radielt innover fra den ringformede kanal, og samtidig nedover, slik at det fremkommer en sylindrisk eller konisk utformet gardin av vannstråler.

I en alternativ versjon av den første utførelse av oppfinnelsen omfatter utløpskanalen for fluidiserende vann en hovedsakelig ringformet kanal perifert rundt hoveddelen, idet denne ringformede kanal tilføres vann under trykk og idet der er utformet en serie med hull langs veggen på den ringformede kanal, hvorigjennom trykkvann kan dirigeres inn i det området som grenser mot nedre ende på sugekanalen.

Nevnte anordning for å fremskaffe sugekraft i sugekanalen slik at materialer oppløst i vann vil passere opp gjennom denne kanal, kan med fordel være en trykkluftspumpe, som består i at trykkluft dirigeres inn i sugekanalen like ovenfor dens nedre åpne ende.

En fremgangsmåte for å løsne ankeranordningen fra en nedgravet posisjon i havbunnen kan med fordel bestå av kontrollert utslipp av trykkvann i det område som ligger umiddelbart ovenfor hoveddelen på ankeranordningen. En anordning som gjør dette kan med fordel omfatte et ringformet rør med en serie med hull hvorigjennom trykkvann kan dirigeres slik at det fluidiserer de bunnmaterialer som befinner seg umiddelbart over hoveddelen på ankeranordningen, slik at denne kan trekkes ut av havbunnen.

I en annen utførelse av oppfinnelsen, velegnet for anbring-else i en rekke forskjellige bunnmaterialer, inklusive slike som inneholder bløte leirer og søle, omfatter hoveddelen på ankeranordningen en plattformlignende del og et sylindrisk skjørt som strekker seg nedover fra denne, idet sugekanalen løper i det minste gjennom denne plattformen, idet anordningen også har primære utløp, for fluidiserende vann plassert i området umiddelbart under sugekanalen, og sekundærutløp for fluidiserende vann anbragt i området rundt den nedre åpne ende på sugekanalen.

I en versjon av den annen utførelse av oppfinnelsen omfatter utlø<p>ene for fluidiserende vann et ringformet kammer i eller på plattformen, idet dette ringformede kammer står i forbindelse med både de primære og de sekundære utløp for fluidiserende vann, og er anordnet for å tilføre trykkvann til disse primære og sekundære utløp for fluidiserende vann.

Den primære utløpsanordning for fluidiserende vann er fortrinnsvis en enkel dyse anbragt koaksialt med sugekanalen et kort stykke nedenfor skjørtets nedre kant slik at dysen befinner seg ved spissen på en imaginær konisk flate hvis base er den nedre kant på skjørtet. Vinkelen med grunnflaten på denne imaginære koniske flate ligger fortrinnsvis mellom 25° og 40°, idet denne vinkel vil avhenge av den naturlige skråningsvinkel som bunnmaterialet vil innta.

Den sekundære utløpsanordning for fluidiserende vann kan omfatte en serie med individuelle dyser plassert inne i skjørtet og anordnet slik at de frembringer en gardin av fluidiserende vann i retning av den.nedre kant på skjørtet. De enkelte dyser består fortrinnsvis av korte rørstykker som stikker ned fra det ringformede kammer i mønster av en avkortet kjegle.

Som i den første utførelsen så kan sugeanordningen, som trekker vannoppløste bunnmaterialer opp gjennom sugekanalen, med fordel være en trykkluftpumpe, hvor trykkluft dirigeres inn i sugekanalen like ovenfor dens nedre åpne ende.

En fremgangsmåte for nedsenking av en ankeranordning, særlig da ned i bunn som består av frittstrømmende faste materialer, består i å forflytte bunnmaterialet fra området umiddelbart under ankeranordningen til området umiddelbart over denne. Den omfatter å tilføre en sugekraft til det nedre sentrale området på anordningen, slik at bunnmaterialet oppløst i vann vil bli trukket oppover og vil passere gjennom ankeranordningens hoveddel,'og på samme tid å fremskaffe tilstrekkelig mengder med fluidiserende vann til det område hvorfra nevnte vannoppløste bunnmateriale fjernes, slik at der kan foregå en kontinuerlig forflytting av bunnmaterial fra ankeranordningens underside til dens overside.

Alternativt kan en fremgangsmåte for nedsenking av en ankeranordning i bunnen av vann bestå i å fremskaffe en for-syning med fluidiserende vann under trykk for å løsne opp bunnmaterialet og konvertere det til en blanding som lar seg pumpe, hvoretter denne blandingen oppløst i vann blir pumpet gjennom midtpartiet på ankeranordningen, slik at denne synker av sin egen tyngde ned på plass i utgravingen umiddelbart nedenfor, og derved begraver seg selv enda dypere i havbunnen.

Forskjellige utførelser av oppfinneslen vil nå bli beskrevet for å vise prinsippene, men bare i form av visse eksempler, med henvisning til de vedlagt tegninger, hvorav: Fig. 1 viser et vertikalt snitt gjennom en typisk ankeranordning i henhold til en utførelse av oppfinnelsen, som benytter fluidiserende vann under trykk. Fig. 2 viser en alternativ konstruksjon for ankeranordningen på fig. 1. Fig. 3 viser hvordan en typisk produksjonsmodell av ankeranordningen på fig. 1 og 2 kan se ut. Fig. 4 viser et vertikalt snitt gjennom en typisk ankeranordning i henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen, som benytter fluidiserende vann under trykk.

Fig. 5 er et snitt gjennom v-v på fig. 4.

Fig. 6 er en skjematisk fremstilling av en ankeranordning i henhold til den første eller den annen utførelse (fig. 1-5), slik den til slutt vil bli liggende nedgravet i havbunnen.

Det fundamentale prinsipp som oppfinnelsen er basert på, består i at materialet på havbunnen der hvor ankeranordningen skal nedsenkes blir forflyttet gjennom en sentralt beliggende sugekanal, fra området umiddelbart nedenunder ankeranordningen til et punkt over ankeranordningen, slik at denne etter hvert begraver seg selv i havbunnen.

I henhold til fig. 1 består en første utførelse av en ankeranordning av en hoveddel 10 med tilnærmet sylindrisk ut-forming i hvis åpne nedre ende er plassert en åpen konisk del 51 med spissen oppover. Fra denne spiss fører en sugekanal koaksialt oppover gjennom hoveddelen 10. Spissen er rettvinklet, skjønt dette er ikke en kritisk parameter.

Et ringformet kammer 53 er utformet langs nedre kant på hoveddelen 10, mellom dens yttervegg og nedre kant på den koniske delen 51, for fordelign av fluidiserende vann under trykk fra en vannforsyning via en rørledning 54. To rader med dyser 55 er plassert i innerveggen på kammeret 53, slik at den øvre raden vil frembringe stråler med fluidiserende vann i horisontalplanet, mens den nedre raden av dyser vil gi en nærmest vertikal gardin med fluidiserende vann.

En luftstrålepumpe er anbragt i sugekanalen 12, og består qanske enkelt av fire hull, jevnt fordelt rundt kanalen, som tilføres trykkluft via slange 57. Når ankeranordningen skal begraves i havbunnen, senkes den først på plass oppå denne. Derpå kobles trykkvann til kammer 53 og komprimert luft

til slange 57. Det fluidiserende vann som strømmer ut gjennom dysene 55 vil løsne på materialene like under ankeranordningen, og i samarbeide med suget fra luftstrålepumpen

vil det medvirke til at de opprinnelige faste bunnmaterialene vil bli fjernet gjennom sugekanalen 12. Etter som dette skrider frem, vil ankeranordningens egen vekt føre til at den synker ned i det utgravde område og derved begraver seg selv. Denne fremskridene bevegelse opprettholdes inn-til ankeranordninger har nådd den dybden som var påtenkt.

Det er selvfølgelig nødvendig at sugekanalen 12 er så lang at dens øvre ende ligger i det minste på høyde med det opprinnelige bunnivå når anordningen har nådd sitt laveste leie, slik at det utgravde materiale hele tiden kan føres ut i det frittstrømmende vannet over havbunnen. Fig. 2 viser en alternativ versjon av den første utførelsen av oppfinnelsen, hvorved fluidiserende vann tilføres via en perforert hulring 60 plassert inne i den koniske delen 51 langs dens nedre kant. I likhet med fig. 5 blir trykkvann tilført hulringen 60 via en rørledning 54, idet hulringen 6 0 er utstyrt med to rekker dyser 65. Den øvre dyse-rekke ligger i hulringens plan slik at vannstrålene er rettet radielt innover, mens den andre rekken ligger vinkelrett på den første og gir et sylindrisk vannstrålemønster. Denne ankeranordning fungerer på samme måte som den på fig. 1. Fig. 3 viser hvordan en typisk produksjonsmodell av den andre utførelsen av oppfinnelsen kan se ut, rent skjematisk. Hoveddelen 10 og den koniske delen 51 er fremstilt f.eks.

av stålplater, og toppen på hoveddelen utgjøres av en platt-form 70. Hulrommet mellom platene og plattformen kan fylles med en blanding 71 av pukkstein og betong. De nødvendige rørsystemer (ikke vist) for vann og trykkluft må plasseres før betongen støpes inn. Ører for kabeltilkoblinger kan sveises fast på plattformen.

Preliminære forsøk med ankeranordninger produsert i sam-svar med fig. 1 og 2 har vist at de virkelig kan grave seg ned i søle og andre klebrige materialer. I ett forsøk ble

f.eks. den type som fig. 2 viser begravet i en dybde på

7 meter i løpet av ca. 40 minutter. Ankeranordningen var

på 30 cm diameter og mer enn 6 tonn pådrag måtte til for å få den ut igjen.

Eksprimentering med denne første utførelsen av oppfinnelsen førte til en ny generell utførelse innenfor de prinsipper som oppfinnelsen er basert på, og denne vil nå bli beskrevet som den annen utførelse med henvisning til fig.

4 og 5.

Fig. 4 viser at en ankeranordning i henhold til den annen utførelse består av en hoveddel 10 med et flatt sirkel-formet toppstykke 80 og et sylindrisk skjørt 81 som strekker seg nedover fra dette. Den aksiale sugekanal 12 strekker

seg fra området innenfor skjørtet 81 og opp gjennom topp-stykket 80. Et ringformet kammer 82 er utformet i topp-stykket 80 og anordnet slik at det kan tilføres trykkvann gjennom en rørledning 83.

En primær sentral dyse 84 for fluidisering er plassert direkte under den sentrale sugekanal 12 og blir matet gjennom tre bøyde rør 85 som alle kommer fra kammer 82. Dysen 84 gir stråler vertikalt nedover 87, og horisontalt 88. Sekundære fluidiserende dyser 89, utformet som korte bøyde rør, løper ut fra kammeret omkrets og er anordnet slik at de vil tilføre trykkvann til skjørtets nedre kant.

En luftstrålepumpe er plassert i sugekanalen 12, og består ganske enkelt av at en luftslange 91 mater trykkluft gjennom et hull 90.

Fig. 5 er et snitt gjennom V-V på fig. 4 og viser hvordan de sekundære fluidiserende dyser 89 er anordnet.

Virkemåten for den ankeranordning som er vist på fig. 4 og 5 er ganske .lik den som ble beskrevet i forbindelse med den første utførelse av ankeranordningen, som er vist på fig. 1, 2 og 3. Det fluidiserte vann som mates frem via de sekundære dyser 89 vil fluidisere bunnmaterialet i området like under nedre kant på skjørtet 81, hvilket gjør det mulig for dette å synke ned i bunnmaterialet, mens fluidiserende vann som mates gjennom den sentrale dysen 84 fluidiserer de bunnmaterialer som befinner seg umiddelbart under den sentrale sugekanal 22 slik at dette materiale

kan fjernes gjennom sugekanal 12 ved hjelp av luftstrålepumpen og spres ut i det frittstrømmende vann over havbunnen .

En utgave av denne utførelse av ankeranordningen, som er blitt utprøvet med hell, har en utvendig skjørtdiameter på 61 cm, et toppstykke som er ca. 7,5 cm tykt, en fri skjørtlengde på ca. 18 cm, idet den sentrale dysen 84 ligger ca. 20 cm lavere enn nedre kant på skjørtet.81. Der var 24 sekundære dyser 89 likelig fordelt rundt langs ytter-kanten i kammer 82.

Fig. 6 viser en ankeranordning 100 i henhold til den første (fig. 1, 2 og 3) eller den annen (fig. 4 og 5) utførelse av oppfinnelsen nedgravet i havbunnen 101. Det fremgår at sugekanalen .12 strekker seg helt opp i det frittstrømmende vann 102 over havbunnen 101. Siden det bunnmaterialet 101 som fjernes fra undersiden på ankeranordningen 100 mens ned-gravingen i materialet 101 pågår, spres ut i det fritt-strømmende vann 102 og ikke direkte ovenpå ankeranordningen 100, vil det være en naturlig tendens til at ankeranordningen 100 vil etterlate seg hull i materialet 101, iallefall til å' begynne med. I praksis er det imidlertid tilfelle at sideveggene i ethvert hull som fremkommer ved langsom utgraving vil styrte sammen over og bak ankeranordningen 100, slik at denne blir fullstendig begravd. Tidevann og lignende krefter vil etterhvert sørge for at det foregår sammenpakking av materialet 101 over ankeranordningen 100.

Det vil være klart at det fluidiserende vann kan tilføres enten fra en særskilt trykkanordning, eller ganske enkelt gejnnom det undertrykk som oppstår rundt innløpet på sugekanalen når bunnen ligger på dypere vann.

De kjente fremgangsmåter, som anvender utvasking under trykk for at en ankeranordning kan bringes til å synke ned i havbunnen, er basert på det prinsipp at bunnmaterialet fluidiseres slik at anordningens vekt vil føre til at den synker mens materialet omgit den nesten som i kvikksand. Slike fremgangsmåter kan ikke fullstendig kontrolleres, og når de anvnedes der hvor materialet kleber seg sammen, vil strålene ha en tendens til å konsolidere materialet isteden-for å bryte det opp og fluidisere det. I første og andre utførelse av ankeranordningen i henhold til oppfinnelsen vil den kombinerte effekt av de fluidiserende stråler i ankeranordningens nedre områder, og den sugekraft som frembringes av luftstrålepumpen direkte ovenfor, føre til at det klebrige materiale vil bli brutt opp og bli forflyttet gjennom ankeranordningen.

Foreliggende oppfinnelses ankeranordning ligner mere på en nedhamret pele enn på et vanlig anker, og kan drives ned i mange slags vannholdige havbunnsmaterialer. Den vil ut-vikle stor motstand mot uttrekning, såvel som mot sidebeveg-else.

Skjønt oppfinnelsens ankeranordning har hovedsakelig til hensikt å frembringe et permanent ankerfeste, så kan det plasseres ytterligere fluidiseringsdyser rett over ankeranordningen, hvorved bunnmaterialet over ankeranordningen kan bli fluidisert slik at det blir lettere å trekke denne ut.

De spesielle fordeler med denne ankeranordningen som foreliggende oppfinnelse omfatter er at i forhold til konven-sjonelle ankere har den potensielt en større holdekraft i forhold til vekten, den begraver seg selv nøyaktig på det sted hvor den settes ned og den kan tåle et mere vertikalt pådrag. I motsetning til peleforankringer så driver den seg selv inn uavhengig av dybden, og den veier adskillig mindre enn tyngdekraftbaserte systemer.

Dens åpenbare begrensning er at det vil ikke kunne brukes

i meget hårde leirer eller på stengrunn, videre at den kan kreve pumping av vann ned fra havoverflaten når vannet er grundt og/eller når bunnmaterialet er meget tettpakket, og at den krever en stasjonær overflatefarkost for utlegningen.

Følgende er eksempler på noen av de mange anvendelser som kan tenkes: Enkle ankerfester for merkebøyer og små farkoster. Kobinerte ankerfester for ettpunkts forankring av store farkoster .

Understøttelse av tyngdekraftbaserte konstruksjoner for å hindre forskyvning til siden.

Lettere typer forankring (f.eks. av flytende staker, av bølgebrytere under vann, eller av rørledninger).

Claims (5)

1. Anordning for fremskaffelse av en forankring i bunnen av en vannmengde, og som omfatter en hoveddel (10) og en sugekanal (12) som strekker seg opp gjennom hoveddelen, karakterisert ved at den videre omfatter kanaler (54, 83) hvis utløp er anordnet lavere enn den nedre ende av sugekanalen (12) , idet de ytterligere kanaler (54, 83) tjener til tilførsel av vann for fluidisering av bunnmaterialet under sugekanalen (12).

2. Ankeranordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at hoveddelen (10) omfatter en konisk del (51) utformet slik at sugekanalen J12) går gjennom spissen på den koniske delen (51), og at ut-løpskanalanordningen for det fluidiserende vann (54) er plassert i området ved grunnflaten på den koniske del (51).

3. Ankeranordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at hoveddelen (10) omfatter i det vesentlige et plattformstykke (80) og et sylinderformet nedadrettet skjørt (81) på denne, idet sugekanalen (12) strekker seg gjennom plattformstykket (80) og inn i området innenfor skjørtet (81). .

4 . Ankeranordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at utløpskanalanordningene for fluidiserende vann (83) omfatter en primær fluidiseringsanordning i form av en dyse (84) plassert koaksialt med og vertikalt under sugekanalen (12).

5. Ankeranordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at utløpskanalanordningen også omfatter en sekundær fluidiseringsanordning i form av en ring med innbyrdes adskilte dyser (89), plassert innenfor skjørtet (81), og anordnet slik at de under bruk vil rette en gardin med fluidiserende vann mot den nedre kanten på skjørtet (81).