NO150269B - Anordning for anbringelse eller fjerning av et anker - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en ankeropptagningsanordning for anbringelse eller fjerning av et leddkjetting-tilknyttet anker fra sjøbunnen, omfattende en ankergriperdel med en sløyfeformet del som har et kroneparti som er forenet med et basisparti og som tjener til å gripe og understøtte ankeret for ankeropptagning eller anbringelse, idet griperdelen er tilpasset for tvangsstyrt bevegelse langs kjettingen til eller fra ankeret, idet sløyfedelens basisparti har en indre overflate for glidende kontakt med kjettingen under griperdelens tvangsstyrte bevegelse langs kjettingen, mens sløyfe-delens kroneparti omfatter en anordning for feste av griperdelen til en pendantline.

Mobile, flytende oljeboringsplattformer og bore-fartøyer benytter for tiden vanligvis anker- og kabelfortøy-ningssystemer hvor anbringelse og opptagning av hvert anker utføres ved hjelp av en pendant-eller betjeningsline som ved den ene ende er festet til en bakre del av ankeret, og ved den andre ende er festet til en flytebøye.

Pendantlinen overføres fra borefartøyet til et an-kermanøvrerende skip som trekker ankeret ut fra sitt stativ på borefartøyet etter hvert som ankerkjettingen fires ut.

Når ankermanøvreringsskipet befinner seg over ankeranbringelsesstedet, blir ekstra standardlengder av pendantlinen sjaklet sammen etter hvert som ankeret nedsenkes mot bunnen, for å gi en kombinert lengde som er noe større enn vanndybden.

Til slutt blir flytebøyen sjaklet på pendantlinen og kastet overbord før ankeret anbringes ved stramming av ankerkjettingen med den tilsvarende fortøyningsvinsj på borefartøyet. Anbringelsessyklusen for oppankring er dermed fullført.

Opptagning av ankeret utføres ved at flytebøyen innfanges, trekkes ombord på forsyningsfartøyet og løsnes fra pendantlinen. Pendantlinen sjakles deretter til anker-manøvreringsvinsjen ombord og hives inn så snart ankerkjettingen er blitt gjort slakkere av borefartøyet. Innhivingen av pendantlinen brekker ankeret ut av sjøbunnen og tillater ankermanøvreringsskipet å fjerne de ekstra lengder av pendantlinen. Så snart det er satt en stopper for den siste lengde, hiver borefartøyet inn ankerkjettingen inntil at ankeret er trukket inn på ankerstativet idet ankermanøvre-ringsskipet trekkes mot borefartøyet under prosessen. Pendant- eller hengelinen overføres deretter til borefartøyet og ankeropptagningssyklusen er fullført.

Denne prosess innebærer gjentatte stoppings- og sjaklingsoperasjoner med tunge ståltau, typisk med en diameter på 2 1/4", og håndtering av en meget stor, tung bøye. Bøyens størrelse og lengden og vekten av pentantlinene øker med vanndybden, og dermed øker også- omkostningene. De ledsa-gende manøvrerings- eller håndteringsproblemer setter dessuten en grense for den vanndybde som kan benyttes, og de bølgehøyder som er tillatelige for sikker manøvrering.

På bakgrunn av disse ulemper ved ovennevnte forankringsmetode er en alternativ forankringsmetode uten benyttelse av bøyebårne pendantliner blitt foreslått for benyttelse innen offshore-boreindustrien. Denne omfatter benyttelse av en kjettingridende anordning, generelt kjent som en "jager"

("chaser") eller ankeropptagende anordning, som ved hjelp av et ståltau er festet til et ankermanøvreringsskip, og metoden er beskrevet i de amerikanske patentskrifter 3 927 636, 3 929 037 og 3 921 782.

Vanligvis har jageren form av en sløyfe eller et ledd av stål som omslutter ankerkjettingen og som fastgjøres ved siden av ankeret når dette bindes fast. Til jageren er festet en ståltau-pendantline som overføres til forsyningsskipet slik som tidligere. Forsyningsskipet trekker jageren inn på ankerskaftet slik at ankeret trekkes ut etter hvert som ankerkjettingen utfires inntil at ankeranbringelsesstedet er nådd. En lang slepeline sjakles til jager-pendantlinen og utfires inntil at det jagerbårne anker hviler på sjøbunnen under ankermanøvreringsskipet. Borefartøyet trekker deretter ankerkjettingen inntil at ankeret graver seg inn i sjøbunnen (under medføring av jageren) og tilveiebringer en trekkraft på ca.* 50 tonn. Deretter snur ankermanøvreringsskipet og returnerer langs ankerkjettingen mot borefartøyet slik at jageren hales ut av ankerskaftet og rir på kjettingen tilbake til borefartøyet. Slepelinen hives inn og sjakles fra jager-pendantlinen som føres tilbake og ombord på borefar-tøyet. Jageren hales deretter inn til en fastgjort stilling mot ankerkjettingveiviseren når ankeret til slutt spennes opp. Ankeranbringelsen er dermed fullført.

Opptagning av ankeret utføres ved at ankermanøvre-ringsskipet trekker jageren tilbake nedover den stramme ankerkjetting inntil at den på nytt bringes i inngrep på ankerskaftet. Ankerkjettingen slakkes deretter av og ankeret brekkes ut av sjøbunnen ved trekkraft fra ankermanøvrerings-skipet. Innhiving på slepevaieren tillater deretter jager-pendantlinen å forsynes med stopper på ankermanøvrerings-skipet, hvoretter borefartøyet hiver inn ankerkjettingen inntil at ankeret (og jageren) er slepet på plass på ankerstativet mens forsyningsskipet trekkes i retning mot borefartøyet under prosessen. Pendantlinen blir deretter overført til borefartøyet og strammet for å fastgjøre jageren på ankerkjettingen mot ankerkjetting-veiviseren. Syklusen for anker-anbringelse og ankeropptagning er dermed fullført uten at man har benyttet noen bøye og idet bare en eneste sjakkelforbin-delsesoperasjon har inntruffet for hver rundtur for jageren.

Konstruksjonen av tidligere kjente jageranordninger har imidlertid forårsaket problemer ved utførelsen av denne forankringsmetode, hvilket for tiden hindrer systemets gene-relle innføring innen offshore-industrien. Hovedproblemet er jagerens sviktende evne til å komme over den nedgravde del av en ankerkjetting som fører til et dypt nedgravd anker, eller sviktende evne til å passere anker-sjakkelforbindelsen for et dypt nedgravd anker. Dette resulterer i at ankeret må brekkes ut av sjøbunnen ved opptrekking på en bukt i ankerkjettingen, slik at meget høye spenninger frembringes i jager-pendantlinen, jageren, ankerkjettingen og ankeret, med betydelig fare for svikt i noen av eller alle disse deler. Det er dessuten sannsynlig at det utbrekte anker er i en stilling som er uegnet for pålitelig, gjentatt anbringelse og for å slepes ombord på forsyningsfartøyet.

Det er et formål med oppfinnelsen å unngå eller redusere denne ulempe.

Dette formål oppnås med en ankeropptagningsanordning som er av den innledningsvis angitte art, og som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det på griperdelen er anordnet minst én nedgravningsflate slik at relativ bevegelse av sjø-bunnjordsmonn over nedgravningsflaten forårsaker nedgravningskrefter på tvers av sløyfedelens glideretning.

Anordningen er fortrinnsvis utformet slik at nedgravningsf laten eller hver nedgravningsflate ikke strekker seg vesentlig utenfor sløyfedelens endeplan.

Det er fortrinnsvis tilveiebrakt to nedgravningsdeler som er forsynt med øvre og nedre nedgravningsflater.

Hver nedgravningsflate er fortrinnsvis skråttstilt

i en vinkel på 45° - 85° og fortrinnsvis 50° - 70° i forhold til anordningens plan slik som heretter definert og målt i et plan parallelt med det vertikalplan som inneholder aksen for den kjetting langs hvilken sløyfedelen glir når den er i bruk.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et sideriss sett bakfra av en ankeropptagningsanordning eller jager ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et grunnriss av anordningen på fig. 1, fig. 3 viser jageren på fig. 1 idet den glir på ankerkjettingen i sjøbunnen i retning mot et dypt nedgravd anker, fig. 4 viser jageren på fig. 1 idet den returnerer langs ankerkjettingen, fig. 5 viser i detalj den nedre kjettingkontaktende overflate av jageren på fig. 3, og fig. 6 viser en tidligere kjent ankeropptagningsanordning idet den trekkes i sjøbunnen på en ankerkjetting i retning mot et dypt nedgravd anker.

Idet det henvises til fig. 1-5, omfatter en ankeropptagningsanordning eller jager 1 en sløyfe- eller ringformet griperdel2 med et basisparti 6 og et kroneparti 3 som bærer en klakk eller et øre 4 med et sjakkelhull 5 for feste av jageren 1 ved hjelp av en sjakkel til en betjeningskabel eller pendantline (ikke vist), idet den ringformede del 2 er dimen-sjonert for å tillate passasje gjennom denne av hvilken som helst del i ankersystemet bestående av ankerkjetting, forbin-delsesledd, sviveler, ankerfestesjakkel eller ankerskaft. Jageren 1 er støpt av et passende,værbestandig stål med en hardhet som ligger godt over hardheten for både kjetting- og ankermaterialet. Basispartiet 6 og kronepartiet 3 av den ringformede del 2 er utformet med krumme flater 7, 8 som er tilpasset til å gli i kontakt med en stolpekjetting 8 (fig. 3 og 4) med diameter D. Tverrsnittet av basispartiets krumme glideflate 7 i det plan som inneholder kjettingens 9 akse,

er begrenset av en bue med radius R = 12D (fig. 5) som er avskåret av en korde med lengde X = 4,66D og som går over i en halvsirkel med radius R, som er valgt å være ikke mindre enn D, og i denne utførelse er R-^ = 1,33D. Resten av tverr-snittsformen av delen som bærer glideflaten, er definert ved en halvsirkel R2 med radius 0,75D, og en rett linje 11 som forener ytterendene av de to halvsirkler R-^ og R2. Sentrum av festeørets 4 sjakkelhull 5 ligger på en rett linje 12 som passerer gjennom skjæringspunktet mellom buen med radius R = 12D og halvsirkelen med radius R^ = 1,33D, og danner en vinkel 3 (fig. 5) på 143° med kordelengden X målt på den side av korden som ligger på avstand fra krumningssentrene for glideflatene. Tverrsnittet av kronepartiet 3 som bærer glidefla-ter i det plan som inneholder kjettingens 9 akse 13, er definert ved en rett linje 14 (fig. 4) med lengde 3,36D og som har hver ende forenet ved en rekke tangentialt forenede sir-kelbuer med radier R^, Rfi, Rc, RD, R£ på hhv. 0,75D, 8,8D, 1,3 3D, 5D og 1,33D. Planet C, som går på tvers av jagerens 1 bevegelsesretning og inneholder den nevnte rette linje 12 på hvilken sjakkelhullets 5 sentrum er beliggende, er i den foreliggende beskrivelse og i kravene benevnt som "jagerens plan" og inneholder krumningssenteret for buen med radius Rc i tverrsnittet av den ringformede dels 2 kroneparti 3. Linjen 14 i dette tverrsnitt danner en vinkel a_ (fig. 4) på 60 med jagerens plan.

Sjakkelhullets 5 sentrum ligger i en avstand på 21,6D fra skjæringspunktet mellom jagerens plan C og glideflaten 7 på den ringformede dels 2 basisparti 6. Den minste avstand X som adskiller kronepartiets glideflate 8 fra basispartiets glideflate 7, er 15,6D (se fig. 4).

Den ringformede dels 2 sidegrener 16, 17 som forener kronepartiet 3 med basispartiet 6, har parallelle, motstående indre overflater 18 med en innbyrdes avstand på 13,12D og har et avkortet, trekantet tverrsnitt T (fig. 2) som er ca. 5D langt, 1,3D bredt ved den bakre kant 19 og

0,5D bredt ved den fremre kant 20. Dette T-formede tverrsnitt tilveiebringer motstående, fremad konvergerende, ytre overflater 21 med en konvergensvinkel på 18°. Disse ytre overflater 21 tilveiebringer tverrkrefter på grunn av jord-bunn-vekselvirkning, hvilket har en stabiliserende virkning på jageren 1 som følge av at de resulterende tverrkrefter fra de to overflater 21 kombineres for å frembringe et tilbake-førende moment om rulleaksen R (fig. 3), den linje som forener sjakkelhullets 5 sentrum med kontaktpunktet 22 mellom jageren 1 og kjettingen 9, når jagerens plan C avviker fra rett vinkel med vertikalplanet som inneholder kjettingens 9 akse 13.

Den ringformede dels 2 kroneparti 3 og basisparti 6 er også utformet med nedgravingsflater 23, 24 (se fig. 1) som er anordnet slik at flatenes 23, 24 skjæringslinjer 14, 15 (fig. 4) med plan som er parallelle med linjen 12 og står vinkelrett på jagerens plan C, er skråttstilt i vinkler ac, a på 60 i forhold til jagerens 1 plan. Disse flater 23, 24 er beliggende øverst på den ringformede dels 2 kroneparti 3 og basisparti 6, nær hver side av øret 4 på kronepartiet 3 og nær hver side av den krumme glideflate 7 på basispartiet 6, og flatene 23, 24 ligger innenfor den ringformede dels 2 endeplan EP. Den krummede glideflate 7 på basispartiet 6 går via overgangskurver over i de tilstøtende, plane nedgravningsflater 24 som danner en grunn V-form med en innesluttet vinkel [3 (fig. 1) på 140° sett i retning av linjen 15 (fig. 4). Denne V-form ansporer kjettingen 9 til å gli eller ride bare på glideflaten 7 som er beliggende ved Vens toppunkt. Nedgravningsf låtene 23 på kronepartiet 3 av den ringformede del danner en omvendt V med en innesluttet vinkel $ c (fig. 1) på 96 sett i retning av linjen 14 (fig. 4), mens glideflaten 8 på undersiden går over i overgangskurver langs en bue med radius 18D for å gå over i parallelle flater 18 av den ringformede dels 2 sidegrener 16, 17.

Selv om de således beskrevne nedgravningsflater 23, 24 er i hovedsaken plane, kunne de også være buet slik at V-konfigurasjonen bedre kunne beskrives som en U-konfigurasjon.

Selv om nedgravningsflåtene 23, 24 videre er beskrevet å gå i ett med den ringformede stangdel 2, kunne de vasre beliggende på en separat del fleksibelt forenet med den ringformede del 2, slik at stangdelen 2 ville ha glideflatene 7,

8, mens den separate del, som virker som en kjettingdepressor, ville ha minst én av nedgravningsflåtene 23, 24. Det kan og-så tenkes kombinasjoner av disse arrangementer sammen med muligheten for at den ringformede del 2 kan erstattes av en U-formet eller V-formet del.

Fig. 6 viser en tidligere kjent jager IA helt nedgravd i sjøbunnen samtidig som den forsøker å bevege seg langs den inverse kjedelinjekurve for en dypt nedgravd ankerkjetting 9. Jageren IA består av en sløyfe av stål med kon-stant sirkulært tverrsnitt. Fig. 6 viser de krefter som virker i kontaktpunktet, sammen med tilhørende momenter M, for motstand og M^ for kjetting-trekkraft i balanse. Jordbunn-motstandskrefter på jager og pendantline kombineres for å vippe jageren IA opp fra kjettingen 9. Den resulterende kraft, Rp, er vektorsummen av motstandskraften d og den oppad skrått-stilte pendantlinekraft P. På fig. 6 er Q vinkelen mel-max.

lom en linje parallelt med kjettingens akse 13 som passerer gjennom punktet for jagerkontakt, og en linje gjennom kontaktpunktet som står perpendikulært på glideflaten og er kjent som "normalen" til kontaktpunktet. Ved eksperiment har man funnet at hellingen i forhold til horisontalen av en kjetting ved sjakkelen for et dypt nedgravd anker kan være så høy som 20°, mens hellingen av en jagers vaier-pendantline med en diameter lik tråddiameteren for kjettingen kan være så høy som 10°. For en jager med R = 12D vil 6 max.beløpe seg til 78,81°. Med kjettingen hellende nedover i en vinkel på 20 vil normalen i kontaktpunktet mellom jager og kjetting derfor danne 58,81° med horisontalen. Dersom friksjonskoeffisienten er y = 0,8, blir tg y = 38,66°. Resultantkraften R^ kan derfor ikke være skråttstilt mer enn 20,15 i forhold til horisontalen dersom glidning skal inntreffe. Dersom det an-tas at motstandskraften d utøves på jageren i en retning parallelt med kjettingens akse, og at pendantlinekraften P

danner 10° med horisontalen, viser vektordiagrammet på fig.

6 at størrelsen av d ikke kan overstige 26 % av størrelsen

av P dersom hellingen av r ikke skal overstige de 20,15° som er maksimum for at glidning skal opptre. Dersom således pendantlinestrekket ir 50 tonn, vil motstandskraften på jageren bli 13 tonn, resultantkraften som utøves på den stramme kjetting vil være 39,6 tonn ved 40,15° i forhold til kjettingens akse, og den normale reaksjonskraft som utøves av kjettingen på jageren, vil være 3 0,8 tonn.

Jageren 1 på fig. 1 reduserer i sterk grad motstandskraften d, reaksjonskraften mellom jageren og kjettingen ved disses kontaktpunkt, og hellingen av pendantlinekraften P i kontaktpunktet. Reduksjon av motstandskraften d vil tillate hellingen av pendantlinekraften P å nærme seg mer den nevnte maksimale helling av resultantkraften R , slik at glidning av jageren kan opptre ved så full utvikling av den inverse kjedelinjekurve av pendantlinen som mulig for å maksimere jagerens evne til å trenge dypt ned under sjøbunnens overflate. Reduksjon av reaksjonskraften vil redusere slitasjegra-den ved de overflater som er i glidende kontakt. Reduksjon av hellingen av pendantlinekraften som utøves i kontaktpunktet mellom jager og kjetting på tross av full utvikling av en invers kjedelinjekurve i pendantlinen, vil både redusere reaksjonskraften og fremme glidning ved høye hellingsvinkler for ankerkjettingen.

Disse forbedringer realiseres i jageren på fig. 1 ved at nedgravningskrefter frembringes på jageren ved passas-jen av sjøbunnmasse over nedgravningsflåtene 23, 24, og ved minimering av inntrengningsmotstanden for jagerens 1 deler i jordbunnen. Både de øvre og nedre nedgravningsflater 23, 24 vil virke slik at de reduserer kontakttrykket på kjettingens nedre overflate mens den øvre nedgravningsflate i tillegg er innrettet til å trykke den fremre del av jageren inn mot eller nærmere mot kjettingen på tross av løftekomponenten av den kraft som utøves av den hellende pendantline.

Jageren 1 virker på den ovenfor beskrevne måte med evne til å passere langs en bratt hellende kjettingkabel for å bringes inn på skaftet til et dypt nedgravd anker, mens det ut fra den angitte analyse kan innses at tidligere kjente jagere kan ha lite eller ingenting av denne evne. Reduksjo-nen av kontakttrykk mellom jager og kjetting frembrakt av nedgravningsflåtene fremmer videre en sterk reduksjon av den høye slitasjehastighet som man har erfart tidligere ved jager-drift.

Det tør påstås at dimensjonene og formen på den foreliggende jager tillater denne å passere ankersjakkelen både ved sammenkopling med og frigjøring fra ankerskaftet.

Det vil også innses at den foreliggende oppfinnelse lettvint kan tilpasses til en krokformet del med eller uten en tilhørende kjettingnedtrykkingsdel som har en nedgravningsflate. Glideflatene vil være beliggende på det sentrale parti av den U-formede del av kroken, og nedgravningsflåtene kan være beliggende nær hver side av det sentrale parti og strek-ke seg på tvers av kjettingens akse langs den U-formede dels armer.

Claims (11)

1. Ankeropptagningsanordning for anbringelse eller fjerning av et leddkjettings-tilknyttet anker fra sjøbunnen, omfattende en ankergriperdel med en sløyfeformet del som har et kroneparti som er forenet med et basisparti og som tjener til å gripe og understøtte ankeret for ankeropptagning eller anbringelse, idet griperdelen er tilpasset for tvangsstyrt bevegelse langs kjettingen til eller fra ankeret, idet sløyfedelens basisparti har en indre overflate for glidende kontakt med kjettingen under griperdelens tvangsstyrte bevegelse langs kjettingen, mens sløyfedelens kroneparti omfatter en anordning for feste av griperdelen til en pendantline, karakterisert ved at det på griperdelen (2) er anordnet minst én nedgravningsflate (23, 24) slik at relativ bevegelse av sjøbunnjordsmonn over nedgravningsf laten (23, 24) forårsaker nedgravningskrefter på tvers av sløyfedelens (2) glideretning.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nedgravningsflaten eller hver nedgravningsflate (23, 24) ikke strekker seg vesentlig utenfor sløyfedelens (2) endeplan.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det er anordnet to nedgravningsdeler (3, 6) som tilveiebringer øvre og nedre nedgravningsflater (23, 24).

4. Anordning ifølge ett av kravene 1-3, karak-teriser ved at hver nedgravningsflate (23, 24) er skråttstilt i en vinkel på 45° - 85° i forhold til anordningens plan (C) og målt i et plan parallelt med det vertikalplan som inneholder aksen (13) for den kjetting (9) langs hvilken sløyfedelen (2) glir når den er i bruk.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den nevnte vinkel ligger i området 50° - 70°.

6. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at den øvre nedgravningsflate (23) er beliggende på den ytre overflate av sløyfedelen (2), og den nedre nedgravningsflate (24) er beliggende på en indre overflate av sløyfedelen (2) .

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at den øvre nedgravningsflate (23) omfatter to overflatepartier som er adskilt på hver side av den nevnte festeanord-ning (5).

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at overflatepartiene på den øvre nedgravningsflate (23) er nedad divergerende.

9. Anordning ifølge ett av kravene 6-8, karakterisert ved at den nedre nedgravningsflate (24) omfatter to overflatepartier som er adskilt på hver side av en kjettingangripende flate (7) av sløyfedelen (2).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at overflatepartiene av den nedre nedgravningsflate (24) er oppad divergerende.

11. Anordning ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at sløyfedelens (2) kroneparti (3) og basisparti (6) er forenet ved sidepartier (16, 17), idet krone- og basispartiene (3, 6) tilveiebringer kjettingkontaktende flater (7, 8) og nedgravningsflåtene (23, 24), og at sidepartiene (16, 17) har ytre overflater (21) som konver-gerer i fremoverretning.