NO146899B - Ettpunkts-forankringsboeye - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en ettpunkts for-ankringsbøye med en enkelt søyle som er hengsellignende forbundet ved en ende med et anker og omfatter minst én hovedsakelig stiv søyledel som stikker opp fra ankeret. Et eksem-

pel på en lignende bøye er tidligere kjent og består av en søyle som er koplet til et anker ved hjelp av et kardangledd, hvilken søyle ved den øvre ende har et kardangledd som er forbundet med bøyens legeme, hvilket legeme er hovedsakelig under vann når bøyen er i bruk og strekker seg over vann i en del som har et lite tverrsnitt på stedet for vannlinjen. En slik bøye holdes på plass ved oppdriften av bøyens legeme og even-tuelt av søylen, dvs. bøyen ved hjelp av oppdriften og forbin-delsen med ankeret vil alltid søke å innta en posisjon som er umiddelbart over ankeret. På grunn av kreftene fra strøm,

vind og bølger, kan deler av bøyen gjennomgå en periodisk bevegelse. Hvis søylen består av en enkelt del, er denne bevegelse en svingende bevegelse omkring det nederste hengselpunkt, hvorved bøyelegemet utfører en svingebevegelse såvel som en forskyvningsbevegelse eller tverrgående bevegelse, og søylen kan likeledes utsettes for en bøyningssvingning.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse er der skaffet tilveie en ettpunkts forankringsbøye som omfatter en enkelt søyle som er hengsellignende forbundet ved en ende av samme med et anker og omfatter minst én hovedsakelig stiv søyledel som strekker seg oppover fra ankeret, kjennetegnet ved at den øvre ende av denne søyle er svingbart "forbundet med et neddykkbart flytelegeme, pg idet massen og dimensjonene såvel som elastisiteten for den eller for hver stiv søyledel er slik at dens naturlige periode ved svingebevegelse og vibrasjonsbevegelse i en vannmengde hvor ankersøylen og det flytende legeme er dykket ned under bruken, er mindre enn 6 sekunder eller større enn 16 sekunder og massen og dimensjonene såvel som elastisiteten for det flytende legeme er slik at dettes naturlige periode ved svingebevegelse og vibrasjonsbevegelse i nevnte vannmengde er større enn 16 sekunder.

Bølger med høy energi har en periode som er større enn 6 sekunder men mindre enn 16 sekunder. Massen og dimensjonene for den flytende søyle og legemet såvel som elastisiteten er dermed slik at det ikke opptrer noen resonans.

Den overraskende virkning er at en bøye er skaffet som utsettes for liten bevegelse til tross for bølgevirkningen, sogar når det gjelder bølger med høy energi, og som et resultat vil belastningene på bøyen og på kardanghengslene forbli små, selv når et skip er fortøyet til bøyen.

Søylen kan bestå av flere deler som hver har en lengde tilstrekkelig kort til å holde bøyeperioden under 6 sek.

Det kan også være ønskelig å forsyne det flytende legeme med et ballastrom, hvilket rom f.eks. kan være fylt med vann for å øke massen, og dermed perioden.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 skjematisk viser en bøye i samsvar med oppfinnelsen, hvilken bøye i prinsippet til-svarer den som er omtalt ovenfor fra den hollandske patentansøk-ning 7 506 107, fig. 2 viser et diagram hvor bølgeenergiene er tegnet inn over periodene, og fig. 3a til 3d viser forskjellige vibrasjoner og/eller bevegelser som er mulige.

Bøyen vist på fig. 1 består av et anker 1, en søyle

2 som ved hjelp av et kardanghengsel 3 er forbundet med ankeret og ved hjelp av et kardanghengsel 4 er forbundet med bøyens 5 legeme, hvilket er prinsipielt under vannflaten og med en slank stender 6 strekker seg over vannflaten.

En ledning strekker seg fra bunnen til toppen

av bøyen, og kan ha roterende koplinger eller bøyelige slange-deler på stedene for hengslene gjennom eller langs søylen 2 og legemet 5 på bøyen.

I det viste eksempel har søylen 2 en lengde

på omkring 100 m, legemet 5 har en lengde på omkring 60m og stenderen 6 har en lengde på omkring 20 m.

Fig. 2 viser forholdet for bølgeenergi til periodei for bølgene. Det vil fremgå av dette at bølger med høyest energi har en periode på omkring 12 sek., hvilken periode øker med avtagende bølgeenergi, men også avtar-med mindre bølgeenergi.

En bølge med liten energi vil ha en periode under 6 sek. Dette kan kalles en forholdsvis kort bølge. Av diagrammet fremgår imidlertid at der også er lange bølger, dvs. bølger med meget lang periode og liten energi.

De relative masser for bøyen vist på fig. 1 må bestemmes slik at massen av søylen 2 har en periode som ligger på venstre side av 6 sek.s ordinaten på fig. 2, mens legemet 5 må ha en slik masse at dens periode ligger på høyre side av 16 sek.s ordinaten på fig. 2.

Hvis lengden av søyledelen 2 er slik at dens egenfrekvens overstiger 6 sek., må denne del bestå av to deler som antydet med brutte linjer med 2'.

Et ballastrom 7 kan være fylt med vann for å øke legemets 5 masse og for å forandre fordelingen av massen.

På fig. 3 er vist de forskjellige muligheter

for bevegelse og vibrasjon.

Fig. 3a antyder med brutte linjer bøyevibrasjonen som kan opptre i søylen 2. Fig. 3b viser på hvilken måte legemet 5 kan svinge om hengselet 4. Fig. 3c viser svingningen frem og tilbake av søylen 2 og legemet 5 sammen i samme retning. Fig. 3d viser svingebevegelsen frem og tilbake av søylen 2 og legemet 5 i motsatte retninger.

Alle deler er alltid fullstendig neddykket.

I de etterfølgende eksempler er de variable definert som følger:

w = svingefrekvens i rad/sek.

c = fjærkonstant I = treghetsmoment

/ ° = spesifikk masse

1"*" = lengde av søylen 2

1 2 = lengde av legemet 5

K = den kraft som utøves på søylen av legemet 5

eller oppdriften

dM = egen masse + tilføyet masser, den tilføyede masse for et sylindrisk tverrsnitt er lik den for det fortrengte vann

\ i = egen masse + tilføyet masse pr. løpende meter h = høyden av K til hengsel 4

d = diameter av søylen 2

d1 = diameter av legemet 5

r = halve diameteren T = perioden

s = søylens veggtykkelse E = elastisitetsmodul

Eksempel I ( se fi g. 3c)

Perioden for bøyevibrasjoner for søylen 2 er:

forutsatt at søylen er nøytralt flytende

2

er yjt/ = o" /4d .2

Hvis 1-|= 100 m, d = 2.5 m og s = 0.025 m, / d = 100 kg/m<3>= 1.78 rad/sek

Eksempel II

Perioden for søylens 2 svingebevegelse med nøytral oppdrift.

Fig. 3c uten legemet 5, dvs. bare søyledelen 2:

For l<1> = 100 m, d = 2,5 m og K = 2 50 tonn, = 100 kg/m

T = 23 sek., hvilket er langt over grensen på 16 sek.

Eksempel III

Hvis svingebevegelsens periode for søylen 2 er T 20 sek., finnes høyden h ved hvilken oppdriftkraften K skulle virke, som følger:

Claims (3)

1. Ettpunkts forankringsbøye, med en enkelt søyle (2) som er hengsellignende forbundet ved en ende -(3) med et anker (1) og omfatter minst én hovedsakelig stiv søyle-del (2) som stikker opp fra ankeret (1), karakterisert ved at den øvre ende av søylen (2) er svingbart forbundet med et neddykkbart flytelegeme (5) og idet massen og dimensjonene såvel som elastisiteten av den eller hver stiv søyledel (2) er slik at dens naturlige periode for svingebevegelse og vibrasjonsbevegelse i en vannmengde hvor ankersøylen (2) og flytelegemet (5) er neddykket under bruken, er mindre enn 6 sekunder eller større enn 16 sekunder og massen og dimensjonene såvel som elastisiteten for flytelegemet (5) er slik at dets naturlige periode ved svingebevegelse og vibrasjonsbevegelse i nevnte vannmengde er større enn 16 sekunder.

2. Bøye ifølge krav 1, karakterisert ved at flytelegemet (5) har et ballastrom i seg.

3. Bøye ifølge krav 1, karakterisert ved en hovedsakelig stiv søyle (2) med mer enn en søyle-del, idet den naturlige periode for hver søyledel er mindre enn 6 sekunder.