NO144240B

NO144240B - STABILIZATION DEVICE FOR SURFACE VESSELS.

Info

Publication number: NO144240B
Application number: NO773739A
Authority: NO
Inventors: Ove Karlsen
Original assignee: Blehr & Tenvig As
Priority date: 1977-11-01
Filing date: 1977-11-01
Publication date: 1981-04-13
Also published as: NO144240C; NO773739L

Description

Oppfinnelsen vedrører en stabiliseringsanordning ved et overflatefartøy, hvilken stabiliseringsanordning stabiliserer mot stampe-, hiv- og slingrebevegelser ved hjelp av et eller flere stabiliserende legemer som er båret av fartøyet under dette. The invention relates to a stabilization device for a surface vessel, which stabilization device stabilizes against bumping, heaving and swaying movements by means of one or more stabilizing bodies which are carried by the vessel below it.

Oppfinnelsen er særlig utviklet i forbindelse med overflatefartøyer som benyttes til arbeide innenfor offshore-området. Utforskning og utvinning av olje og mineralkilder på The invention has been particularly developed in connection with surface vessels that are used for work within the offshore area. Exploration and extraction of oil and mineral resources on

og under havbunnen er avhengig av stabiliteten av de flytekon-struksjoner eller skip som styrer operasjonen under forskjellige værbelastninger. Andre operasjoner på sjøen krever en stabil plattform eller en plattform med forutsigbare og regulerbare bevegelseskarakteristika. and below the seabed depends on the stability of the floating structures or ships that control the operation under different weather loads. Other operations at sea require a stable platform or a platform with predictable and controllable movement characteristics.

Det er kjent at man kan oppnå relativt stabile plattformer ved å gjøre dem halvt neddykkbare, og samme virkning kan man oppnå for et overflatefartøy, f.eks. et skip, når disse for-synes med ett eller flere stabiliserende legemer, som bæres av fartøyet og befinner seg under dette, fortrinnsvis i en vesentlig It is known that relatively stable platforms can be achieved by making them semi-submersible, and the same effect can be achieved for a surface vessel, e.g. a ship, when these are provided with one or more stabilizing bodies, which are carried by the vessel and located below it, preferably in a substantial

avstand direkte under fartøyet og under dybdeområdet for vesentlige påvirkninger av bølgene ved sjøoverflaten. Skip har samm-enlignet med halvt neddykkbare konstruksjoner den fordel at de har meget stor anvendelighet, og de har konkurransemessige for-trinn når man kan arbeide med nært sammenfallende bevegelseskarakteristika. Dette skyldes et skips store forflyttelses-hastighet, dødvekt, kubikkinnhold, samt ordinære laste- og ved-likeholdsrutiner . distance directly below the vessel and below the depth range for significant effects of the waves at the sea surface. Ships, compared to semi-submersible constructions, have the advantage that they are very versatile, and they have competitive advantages when you can work with closely matching movement characteristics. This is due to a ship's high displacement speed, dead weight, cubic capacity, as well as ordinary loading and maintenance routines.

For et skip som skal stabiliseres på denne måten vil man vanligvis ha et stabiliserende legeme i den aktre halvdel, For a ship that is to be stabilized in this way, you will usually have a stabilizing body in the aft half,

og et stabiliserende legeme forut. Disse legemer bæres av søyl-er eller lignende og kan heves og senkes, slik at de kan bringes and a stabilizing body in front. These bodies are supported by columns or the like and can be raised and lowered, so that they can be brought

oppunder og låses under fartøyets bunn når de ikke er i bruk, f.eks. når fartøyet skal forflytte seg. stowed and locked under the bottom of the vessel when not in use, e.g. when the vessel is to move.

Man har nå funnet at man kan oppnå vesentlige bedre resultater vedrørende dempning av overflatefartøy basert på stabiliserende<9>legemer under fartøyet når de stabiliserende legemer har et bestemt areal og en bestemt plassering i forhold til skipets vannlinjeplan. Dette skyldes faseforskyvninger mellom bølgekreftene som virker på skroget og de stabiliserende legemer samt effekter av koplingene mellom fartøyets stampnings- og hivebevegelse. It has now been found that significantly better results can be achieved regarding damping of surface vessels based on stabilizing<9>bodies below the vessel when the stabilizing bodies have a specific area and a specific location in relation to the ship's waterline plane. This is due to phase shifts between the wave forces acting on the hull and the stabilizing bodies as well as effects of the couplings between the vessel's pitching and heaving motion.

Areal og langskips plassering av de stabiliserende legemer må videre velges avhengig av hvilke operasjoner far-tøyet skal utføre - hvor på skipet man ønsker den beste dempning av bevegelser og akselerasjoner. Som eksempel kan nevnes kran-operasjoner ved en baugmontert kran eller boreoperasjoner fra et boretårn midtskips. The area and longship location of the stabilizing bodies must also be chosen depending on which operations the vessel will carry out - where on the ship you want the best dampening of movements and accelerations. Examples include crane operations with a bow-mounted crane or drilling operations from a derrick amidships.

Ifølge oppfinnelsen har man således funnet ut fra According to the invention, it has thus been found out from

en rekke modellforsøk og omfattende regnemaskin-simuleringer at et fremre stabiliserende legeme skal ha et areal av den horisontale flate i området fra 13% til 30% av skipets vannlinjeplan med tyngdepunktet i en avstand i området fra 0,22L forenfor L/2 til fremre perpendikulær, hvor L er lengden mellom perpendikulærene, og ved at det aktre stabiliserende legemet har et areal i området fra 7% til 15% av skipets vannlinjeplan, med et tyngdepunkt i en avstand i området fra 0,14L bakenfor L/2 til aktre perpendikulær. a number of model tests and extensive calculator simulations that a front stabilizing body must have an area of the horizontal surface in the range from 13% to 30% of the ship's waterline plane with the center of gravity at a distance in the range from 0.22L in front of L/2 to the front perpendicular , where L is the length between the perpendiculars, and in that the aft stabilizing body has an area in the range from 7% to 15% of the ship's waterline plane, with a center of gravity at a distance in the range from 0.14L behind L/2 to the aft perpendicular.

Foreliggende patent er et tilleggspatent til patent nr. 138 987 hvor det som kjennetegnende trekk er fremhevet at det stabiliserende legeme forut skal ha et areal av den horisontale flate tilsvarende ca. 16% av skipets vannlinjeplan, med tyngdepunktet i en avstand av mer enn 0,42L forenfor L/2, og hvor det aktre stabiliserende legeme har et areal tilsvarende ca. 9,5% av skipets vannlinjeplan, med tyngdepunktet plassert mer enn 0,25L fra L/2. Det gjøres derfor her et klart unntak med hensyn til beskyttelsesområdet for det som framgår av patentkravet i norsk patent nr. 138 987. The present patent is an additional patent to patent no. 138 987 where the distinguishing feature is that the stabilizing body in front must have an area of the horizontal surface corresponding to approx. 16% of the ship's waterline plane, with the center of gravity at a distance of more than 0.42L in front of L/2, and where the aft stabilizing body has an area corresponding to approx. 9.5% of the ship's waterline plan, with the center of gravity located more than 0.25L from L/2. A clear exception is therefore made here with regard to the area of protection for what appears in the patent claim in Norwegian patent no. 138 987.

Man har som nevnt funnet at slik arealdimensjonering og plassering gir meget gode resultater. Dette har sammenheng med fartøyets deplasement og deplasementet av de stabiliserende legemer som med sin utforming binder store medsvingende vannmasser. Effekten av medsvingende vannmasser kan forøvrig økes ved å forsyne de som plater eller plattformer utformede legemer med slingringskjøler i overkant og underkant. Dette vil i vesentlig grad øke de stabiliserende legemers lateralplan og medsvingende laterale masser. Egenperioden for slingring vil øke på samme tid som slingringen reduseres. As mentioned, it has been found that such area dimensioning and placement gives very good results. This is related to the displacement of the vessel and the displacement of the stabilizing bodies, which, with their design, bind large swaying masses of water. The effect of oscillating water masses can also be increased by supplying bodies designed as plates or platforms with oscillating coolers at the top and bottom. This will significantly increase the lateral plane of the stabilizing bodies and the oscillating lateral masses. The natural period for wobble will increase at the same time as the wobble is reduced.

Oppfinnelsen er ikke bundet til noen bestemt kon-struktiv utforming hva angår opphengningen av de stabiliserende legemer. Oppfinnelsen kan dog med fordel anvendes sammen med slike utførelser som er beskrevet i patent nr. 138 988. The invention is not bound to any specific constructive design as regards the suspension of the stabilizing bodies. However, the invention can advantageously be used together with such designs as are described in patent no. 138 988.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningen som rent skjematisk viser et skip med under skipet anordnede dempeplattformer, dimensjonert og plassert i henhold til oppfinnelsen. The invention shall be described in more detail with reference to the drawing, which schematically shows a ship with dampening platforms arranged under the ship, dimensioned and positioned according to the invention.

Skipets perpendikulærer er betegnet med henholdsvis AP og FP (aktre og fremre perpendikulær) og lengden mellom perpendikulærene er betegnet med L. Vannlinjen er betegnet med VL. The ship's perpendiculars are denoted by AP and FP respectively (aft and forward perpendicular) and the length between the perpendiculars is denoted by L. The waterline is denoted by VL.

Den aktre dempeplattf ormen 2 og den fremre dempe-, plattformen 4 er utformet og plassert med sitt tyngdepunkt innen de begrensninger som er angitt ovenfor. På tegningen kan man for enkelhets skyld anta at tyngdepunktet ligger i aksen til den antydede bæresøyle 3 for dempeplattformen 2. Det kan natuligvis benyttes en eller flere bæresøyler. The aft damping platform 2 and the forward damping platform 4 are designed and positioned with their center of gravity within the limitations stated above. In the drawing, for the sake of simplicity, it can be assumed that the center of gravity lies in the axis of the indicated support column 3 for the damping platform 2. One or more support columns can of course be used.

Utformingen av dempeplatene i grunnriss, dvs. deres omriss, kan tilpasses de aktuelle forhold for vedkommende fartøy, og fortrinnsvis vil dempeplattformene ha en rektangulær form, mens den aktre også kan gis en form tilpasset linjene i akter-skipet, slik at medstrømsfordelingen under full fart kan aksept-eres. Dempeplattformene skal være hev- og senkbare og, særlig når det gjelder den fremre dempeplattform, kan den også være forskyvbar i et horisontalplan. The design of the damping plates in ground plan, i.e. their outline, can be adapted to the relevant conditions for the vessel in question, and preferably the damping platforms will have a rectangular shape, while the stern can also be given a shape adapted to the lines in the stern of the ship, so that the current distribution during full speed can be accepted. The dampening platforms must be able to be raised and lowered and, particularly in the case of the front dampening platform, it can also be movable in a horizontal plane.

Skipets vannlinjeplan er på tegningen antydet med linjen VL. Nedlastningen av det stabiliserte fartøy vil reduseres i forhold til sommerlasternerket. Øket fribord vil være hensiktsmessig for å redusere overvann på dekk under harde værbelastninger. The ship's waterline plan is indicated on the drawing with the line VL. The unloading of the stabilized vessel will be reduced in relation to the summer cargo load. Increased freeboard will be appropriate to reduce excess water on the deck during severe weather loads.

Dempeplattformens dybdeplassering velges ut i fra bølgeenergien til enhver tid og bestemmes ut fra forsøk, be-regninger og erfaring. Som en gunstig dybdeplassering kan nevnes ned til 10 m under skipets bunn, med et dypqående på 8 m for skipet, ved 5 m signifikant bølgehøyde gitt av et Jons-warp spektrum med "spectrum-peak" 8,7 sekunder. Skipets lengde og bredde er valgt henholdsvis 200 og 30 nu Med dempeplattformene nedsenket på 18 m dyp vil bølgeenergien være redusert til ca. 5% av overflateenergien. The damping platform's depth location is selected based on the wave energy at any given time and is determined based on trials, calculations and experience. As a favorable depth location can be mentioned down to 10 m below the ship's bottom, with a depth of 8 m for the ship, at 5 m significant wave height given by a Jons-warp spectrum with "spectrum-peak" 8.7 seconds. The ship's length and width have been chosen to be 200 and 30 nu respectively. With the damping platforms submerged at a depth of 18 m, the wave energy will be reduced to approx. 5% of the surface energy.

Claims

Stabilization device for surface vessels, which stabilization device stabilizes against bumping, heaving and swaying movements by means of stabilizing bodies which are carried by the vessel below it, according to patent no. 138 987, characterized in that a stabilizing body in front has an area of the horizontal surface in the area from 13% to 20% of the ship's waterline plane with the center of gravity at a distance in the range from 0.22L forward L/2 to the forward perpendicular, where L is the length between the perpendiculars, and in that the aft stabilizing body has an area in the range from 7% to 15% of the ship's waterline plane, with a center of gravity at a distance from 0.14L aft of L/2 to aft perpendicular, with the exception of an area of the horizontal plane corresponding to approx. 16% of the ship's waterline plane, with the center of gravity at a distance of more than 0.4 2L in front of L/2, and with the exception of an area of the aft stabilizing body corresponding to approx. 9.5% of the ship's waterline plane, with the center of gravity more than 0.25L from L/2.