NO154827B - Roerbroennkonstruksjon for et marint fartoey, og fremgangsmaate for aa holde en plattform som flyter paa vannoverflaten i en innelukket roerbroenn i et fartoey, vertikalt stasjonaer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en rørbrønnkonstruksjon for et marint fartøy, omfattende minst én rørbrønn som er innelukket ved sin øvre ende for å danne et luftrom over sjøens ' overflate i rørbrønnen, og en pongtong som flyter på sjøens overflate. En sådan rørbrønnkonstruksjon er kjent fra de norske patentskrifter 144 600 og 148 706. Videre angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for å holde en plattform som understøttes av en pongtong som flyter på sjøens overflate inne i en innelukket rørbrønn i et fartøy, vertikalt stasjonær i forhold til sjøbunnen.

Et fartøy som opererer i sjøgang, er utsatt for krefter fra bølgestrøm og vind, og dets reaksjoner avhenger i stor grad av fartøyets konstruksjonsegenskaper. Fartøyet kan således duve, rulle eller stampe, og for effektiv funk-sjon når fartøyet er stasjonert, er det vesentlig at den duvende eller hivende bevegelse er så liten som mulig.

Det er blitt fremsatt forslag for stabilisering av et fartøy, dvs. hivkompensasjon, ved å overføre vannballast på styrt måte fra den ene side av fartøyet til den andre (GB-patent 1 603 224/US-patent 4 261 277). Fra US-patent-skrift 4 176 614 er det også kjent en anordning for stabilisering av et halvt nedsenkbart fartøy ved lufttrykkontroll inne i fartøyets ben. Patentskriftet viser også lufttrykk-kontroll inne i en rørbrønn for å dempe oscillasjoner av vannsøylen inne i rørbrønnen.

Den ovennevnte, kjente teknikk krever at hele far-tøyet er stabilisert, og henvisningen til den trykksatte rør-brønn er en uavhengig utførelse som ikke er knyttet til stabilisering av fartøyet.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en rørbrønnkonstruksjon og en fremgangsmåte av den innled-ningsvis angitte type som muliggjør at et utvalgt område på et fartøy kan stabiliseres, dvs. holdes vertikalt stasjonært i forhold til sjøbunnen, uavhengig av fartøyets bevegelse.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en rørbrønnkonstruksjon av den angitte type som er kjennetegnet ved at pongtongen understøtter en plattform over den innelukkede rørbrønn, og at det er tilveiebrakt en anordning for innblåsing av luft i eller uttrekking av luft fra luftrommet i rørbrønnen for å styre lufttrykket i luftrommet, og en anordning for avføling av endringer av lufttrykket og påvirkning av anordningen for innblåsing/utrek-king av luft, slik at pongtongen og følgelig plattformen holdes på en stabil, vertikal avstand i forhold til sjøbunnen uavhengig av fartøyets bevegelse.

Plattformen er fortrinnsvis understøttet over pongtongen ved hjelp av én eller flere søyler som passerer gjennom en i hovedsaken lufttett åpningsanordning i rørbrønnens innelukke.

Den ifølge oppfinnelsen tilveiebrakte fremgangsmåte er kjennetegnet ved at den omfatter de trinn å avføle lufttrykket i rørbrønnens luftrom og samtidig avføle bølge-trykket fra den omgivende sjø, å beregne elektronisk forskjellen, nemlig det trykk som skyldes fartøyets duvende bevegelse, og å påvirke en anordning for å kompensere for den nevnte forskjell, slik at pongtongen holdes stabil i forhold til sjøbunnen uavhengig av fartøyets bevegelse.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et antall utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et marint forsk-ningsfartøy ifølge oppfinnelsen fra hvilket en nedsenkbar farkost kan utsettes og opptas, fig. IA viser et modifisert fartøy, fig. 2 viser et boreskip ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser en tjoret boreplattform ifølge oppfinnelsen, fig. 4 viser et riggforsyningsskip ifølge oppfinnelsen, fig. 5 viser et fortøyd fartøy som via én strømningsledning er forbundet med en undersjøisk produksjonsenhet, og fig. 6 viser et fortøyd fartøy som via en strømningsledning er forbundet med et forsyningsfartøy.

På fig. 1 er vist et marint støttefartøy 10 som omfatter en rørbrønnkonstruksjon 11, dvs. en brønn som ved sin nedre ende munner ut i sjøen. I rørbrønnen eller utset-tingsrommet (engelsk: moonpool) er således inneholdt sjøvann hvis overflate 12 befinner seg på et midlere nivå med den omgivende sjø 13. Rørbrønnkonstruksjonens øvre ende er lukket for å tilveiebringe et luftrom 14 over vannoverflaten i rørbrønnen. En pongtong 15 flyter på den nevnte vannover-flate.

En plattformkonstruksjon 20 er anbrakt over rørbrøn-nen og er understøttet av én eller flere pillarer eller søy-ler 21 som strekker seg fra pongtongen 15 gjennom rørbrønnens dekke eller lokk 16. Søylen 21 er glidbar gjennom en åpning i det nevnte lokk, idet åpningen er så lufttett som mulig, men tilstrekkelig fleksibel til å tillate fartøyets vinkelbevegelse å finne sted uten å forårsake for stor påkjenning på bæresøylen 21. Åpningen kan f.eks. ha en krage av bust som tillater vinkelbevegelse av søylen, eller en gjennomhul-let plate som er montert i et universalledd. Plattformkonstruksjonen 20 bærer i denne utførelse en kran 22 ved hjelp av hvilken en nedsenkbar farkost eller undervannsfarkost 23 kan utsettes og opptas.

Dersom fartøyet utsettes for duving eller hiving som følge av bølgebevegelse, slik et fartøy ofte er når det er stanset eller ligger for anker, vil kranen normalt også være utsatt for vertikal bevegelse på grunn av at sjøens overflate i rørbrønnen vil stige og falle med fartøyet (selv om denne bevegelse ville være betydelig større dersom rør-brønnen var åpen mot atmosfæren). I noen tilfeller kan kran-bevegelsen bli så alvorlig at utsetting eller opptagning av undervannsfarkosten ville bli vanskelig eller farlig.

I overensstemmelse med oppfinnelsen vil imidlertid ikke kranen 22 bli utsatt for fartøyets hivende bevegelse på grunn av at det er tilveiebrakt en anordning for å holde pongtongen stasjonær. Den nevnte anordning omfatter et luft-innløp/luftutløp 30 ved hjelp av hvilket luft kan innblåses i eller uttrekkes fra luftrommet 14, og en elektronisk styreanordning 31 for å bringe luft til å innblåses eller uttrekkes. Luftinnløpet/luftutløpet 30 står i forbindelse med et kammer 32 (som kan være en blåsemaskin eller kompressor) via en ventil 33 som påvirkes av styreanordningen 31. Styrean-prdningen 31 forsynes med data fra en trykkføler 34 som av-føler lufttrykket i luftrommet 14, og fra en bølgemåler 35 som avføler bølgetrykket i den omgivende sjø nær fartøyets skrog og fortrinnsvis på samme dybde som rørbrønnens bunn, og fortrinnsvis ved inngangen til denne.

Den informasjon som er nødvendig for å gjøre det mulig å tilføre eller uttrekke den riktige luftmengde til/ fra luftrommet ved hjelp av viften eller kompressoren, er den trykkendring som skyldes hiving av fartøyet, bølgetrykket ved undervannsinngangen til rørbrønnen og trykket inne i luftrommet. Beregningene utføres ved hjelp av regnemaskiner.

Trykkendringen er basert på likningen P^V^ = P2V2' hvor P^ og er det opprinnelige trykk og volum og I>2 og V« er det nye trykk og volum.

Når fartøyet hiver eller duver med en amplitude 6,

blir relasjonen:

_ • „ l - 6

Duving oppover: P^ = P 2 —£—

Duving nedover: P^£—

hvor i er vannoverflatens avstand fra toppen av rørbrønnen ved P-jV^

Trykkendringen er derfor:

Ut fra de gitte data kan styreanordningen 31 beregne forskjellen mellom bølgetrykket og lufttrykket i luftrommet 14 og således utlede det lufttrykk i luftrommet som skyldes fartøyets duving. Luft kan innblåses i eller uttrekkes fra luftrommet for å kompensere for dette trykk, hvilket vil fluktuere med fartøyets duvende bevegelse. Mens styreanordningen er operativ, skjer det således en kontinuerlig

variasjon av trykk i luftrommet og kontinuerlig, kompense-rende innblåsing eller fjerning av luft, slik at vannoverflaten i rørbrønnen holdes konstant i forhold til sjøbunnen 36 eller et annet valgt referansepunkt. Følgelig er også pongtongen og kranplattformen stabil i forhold til sjøbunnen.

En undervannsfarkost som er tjoret til kranen, vil også unn-gå duving eller hiving, og dette vil være gunstig for mann-skapet på undervannsfarkosten når denne befinner seg under vann. Det vil også være mindre påkjenning på bærekabelen.

En annen anvendelse av arrangementet ifølge denne utførelse er tilveiebringelsen av en stabil undervannsar-beidsplattform som understøttes av skipets kran, slik at f.eks. undervannsarbeid eller vedlikeholdsarbeid kan utføres på en offshore-rigg eller en annen fast konstruksjon.

Når trykkstyreanordningen er uvirksom, vil plattformkonstruksjonen stige og falle med fartøyets duving. Plattformkonstruksjonen kan gjøres fast til fartøyet. Det vil innses at trykkstyreanordningen bare trenger å være virk-som når fartøyet duver og det er ønskelig å holde arbeidsom-rådet stabilt i forhold til sjøbunnen.

Luftinnløpet/luftutløpet for hver rørbrønnkonstruk-sjon kan omfatte et antall kanaler som munner ut i luftrommet 14, for jevn fordeling av luften som innblåses eller uttrekkes.

I en modifisert versjon av denne utførelse (fig. IA) er kranen 22' montert på en plattform 20" som er under-støttet av en søyle 21' som bæres av pongtongen 15, og en vertikal sjakt 17 passerer gjennom plattformen, søylen og pongtongen. En kabel 18 passerer gjennom denne vertikale sjakt for lettere undervannsarbeid. For eksempel kan den nedre ende av kabelen bære et kamera eller en føler 19, eller en krok eller kjever for løfting eller manøvrering av ventiler.

Den vertikale sjakt 17 kan være dekket når den ikke er i bruk, for å hindre eller redusere stigning og fall av vannsøylen i sjakten. Under anvendelse kan sjakten være dekket av en ring av fjærende materiale, såsom en krage av bust, gjennom hvis sentrum kabelen kan bevege seg.

Prøver har vist at den vertikale sjakt 17 ikke på ugunstig måte påvirker innretningens effektivitet på grunn av at det innelukkede luftrom 14<1> over pongtongen fremdeles tilveiebringer den stabiliserende virkning på pongtongen via det overvåkede lufttrykk.

I en andre utførelse som er vist på fig. 2, er fartøyet 40 et boreskip med en boreplattform 41 på hvilken en boreenhet 42 er anbrakt. Under boreoperasjoner rager et sti-gerør 43 ned fra riggen gjennom en sjakt eller åpen rørbrønn 44 i fartøyet og strekker seg nedover til sjøbunnen 36.

Normalt vil boreutrustningen i et sådant fartøy omfatte duvings- eller hivkompensatorer, sJLik at når' fartøyet utsettes for duving, vil stigerøret, som ellers ville være utsatt for den samme vertikale bevegelse som fartøyet, ha en redusert grad av vertikal bevegelse. Under sådanne forhold kan boring fortsette, men under alvorlige, ugunstige bølge-forhold kan fartøyets duving bli så stor at hivkompensatorene muligens ikke kan fungere. Under sådanne forhold ville det være nødvendig å stanse boringen på grunn av at det ellers ville oppstå skade på bore-stigerøret.

I overensstemmelse med oppfinnelsen kan boreplatt-formen 41 under boring forbli vertikalt stasjonær i forhold til sjøbunnen, slik at bore-stigerøret ikke utsettes for ugunstig, vertikal bevegelse. Hivkompensatorer er således ikke nødvendige, og boring kan fortsette også når fartøyets duving for kjente fartøyer ville føre til avstengning av boreoperasjonen.

Plattformen 41 er understøttet av søyler 21A som hver bæres av en pongtong 15A i en lukket rørbrønn 11A. Det kan finnes to eller flere (f.eks. fire) rørbrønner 11A og tilhørende deler 15A, 21A, og hver rørbrønn er utstyrt slik som beskrevet foran for den første utførelse, med anordninger 30A - 35A for styring av trykket i rørbrønnens luftrom. Styreanordningen for hver rørbrønn opererer uavhengig av den eller de andre styreanordninger, og som et resultat av dette forblir plattformkonstruksjonen som er understøttet av pong-tongene, stabil på en fast, vertikal høyde fra sjøbunnen 36.

I en tredje utførelse ifølge fig. 3 er fartøyet en tjoret boreplattform, såsom en strekkforankret plattform 50, /--som er forankret til sjøbunnen 36 ved hjelp av vertikale

fortøyningsliner 51 som er forbundet med den tjorede platt-forms 50 ben 52. Slik som i den andre utførelse, er det anordnet en boreplattform 53 som er understøttet av to eller

flere (f.eks. fire) pongtonger 15B som hver er montert i en forseglet rørbrønn 11B som er dannet av den tjorede platt-forms 50 ben 52 og som er åpne ved sine nedre ender. Hver rørbrønn har sine tilhørende trykkstyreanordninger 30B - 35B som er innbyrdes forbundet for benyttelse i forening med hverandre, slik at plattformen 53 er stabilisert ved hjelp av de innbyrdes forbundne rørbrønnkonstruksjoner.

Den innretning som er beskrevet i den tredje ut-førelse i forbindelse med en tjoret boreplattform, kan også anvendes på dynamisk posisjonerte boreplattformer og halvt nedsenkbare fartøyer generelt.

I en fjerde utførelse som er vist på fig. 4, er et forsyningsfartøy 60 forsynt med en lukket rørbrønn 11C som er anbrakt akterut. En plattformkonstruksjon 20C er beliggende over rørbrønnen og bæres av en pongtong 15C inne i rør-brønnen. De tilhørende trykkstyreanordninger 30C - 35C som er beskrevet mer fullstendig i forbindelse med den første utførelse, er også anordnet.

Når last 61 håndteres mellom fartøyet 60 og en fast konstruksjon, såsom en offshore-rigg 62, og fartøyet er utsatt for duving, kan således trykkstyreanordningen opereres for å holde plattformen 20C stabil, dvs. vertikalt stasjonær i forhold til sjøbunnen 36. Plattformkonstruksjonen 20C kan være en del av et øvre, åpent dekk, eller den kan omfatte et lasterom.

Innretningen ifølge oppfinnelsen kan også benyttes for forbindelse av en strømningsledning med et fartøy, idet forbindelsen er dannet på det stabile arbeidsområde slik at strømningsledningen ikke utsettes for konstant bevegelse og påkjenning på ledningen følgelig reduseres. To eksempler på dette er vist på fig. 5 og 6.

I den utførelse som er beskrevet under henvisning til fig. 5, er pongtongen 70 en hul konstruksjon som bærer et indre arbeidsområde som inneholder pumpemaskineri (ikke vist). Strømningsledningen 71 er innkoplet mellom en kop-ling på pongtongen og en undersjøisk produksjonsenhet 72, og pongtonten 70 er ved hjelp av en fleksibel koplingsdel 73 koplet til et behandlingsanlegg 74 om bord på fartøyet som er fortøyd over den undersjøiske enhet 72. Når det kreves, holdes pongtongen stabil ved hjelp av styreanordninger 30D 35D.

I den utførelse som er beskrevet under henvisning til fig. 6, er en strømningsledning 75 innkoplet mellom to fartøyer, et forsyningsfartøy 7 6 og et fortøyd behandlings-anleggsfartøy 77. Hvert fartøy har en innretning ifølge oppfinnelsen, slik at forbindelsespunktene for strømningslednin-gen 7 5 kan holdes stabile ved påvirkning av styreanordningene 30E - 35E. Fleksible koplingsdeler 80 er anordnet mellom hvert fartøys plattformkonstruksjon 20E og vedkommende far-tøys forsyningsenhet 82 eller anlegg 83.

De foran beskrevne utførelser representerer bare noen få av de mange anvendelser som innretningen ifølge oppfinnelsen kan benyttes på. Den av pongtongen understøttede plattformkonstruksjon kan f.eks. bære et landingsunderlag for et helikopter, eller den kan understøtte et mannskapsoppholds-område.

Ett eller flere ben av en halvt nedsenkbar eller tjoret plattform kan tilveiebringe rørbrønnen for sådanne formål eller for understøttelse av en kranplattform.

En flytende rullebane for luftfartøyer med kort startbane kan også dra fordel av den foreliggende oppfinnel-se. Ved tilveiebringelse av en rekke rørbrønner langs hver side av rullebanen kan denne holdes stabil når den understøt-tende konstruksjon utsettes for duving. Den understøttende konstruksjon kan være et ombygget tankskipskrog eller en langstrakt, halvt nedsenkbar konstruksjon. Innretningen ifølge oppfinnelsen kan også innbygges i konvensjonelle, luftfartøybærende fartøyer for det formål å tilveiebringe et stabilt fluktdekk.

Uttrykket marint fartøy omfatter også bølgeenergi-konstruksjoner som også kan omfatte en innretning ifølge oppfinnelsen.

Der hvor en hul pongtong er anordnet slik som vist på fig. 5,- er vanntette luker anordnet i denne slik at ar-beidsområdet inne i pongtongen kan bemannes når det passer.

I en ikke vist modifikasjon av innretningen ifølge oppfinnelsen kan luftinnløps- eller luftutløpsanordningen 30 erstattes av andre anordninger som er konstruert for å holde plattformen/pongtongen stabil i forhold til sjøbunnen. For eksempel kan luftstyrte trykkstempler eller fjærer være montert vertikalt inne i rørbrønnens luftrom for å påvirke pongtongen. Den trykkavfølende anordning og den elektroniske styreanordning vil da innstille lufttrykket som virker på trykkstemplene eller fjærene, i overensstemmelse med trykk-fluktuasjoner i rørbrønnens luftrom og således holde pongtongen stabil. Alternativt kan trykkstemplene eller fjærene være anordnet utenfor rørbrønnen og være forbundet med plattformkonstruksjonen, for å styre innstilingen av denne i forhold til det duvende fartøy i overensstemmelse med trykkfluk-tuasjoner inne i rørbrønnen.

Claims (6)

1. Rørbrønnkonstruksjon for et marint fartøy, omfattende minst én rørbrønn som er innelukket ved sin øvre ende for å danne et luftrom over sjøens overflate i rørbrønnen,' og en pongtong som flyter på sjøens overflate, karakterisert ved at pongtongen (15) understøt-ter en plattform (20) over den innelukkede rørbrønn, og at det er tilveiebrakt en anordning (30, 32, 33) for innblåsing av luft i eller uttrekking av luft fra luftrommet (14) i rør-brønnen for å styre lufttrykket i luftrommet (14), og en anordning (31, 34, 35) for avføling av endringer av lufttrykket og påvirkning av anordningen (30, 32, 33) for innblåsing/ uttrekking av luft, slik at pongtongen (15) og følgelig plattformen (20) holdes på en stabil, vertikal avstand i forhold til sjøbunnen (36) uavhengig av fartøyets bevegelse.

2. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at plattformen (20) er under-støttet over pongtongen (15) ved hjelp av én eller flere søy-ler (21) som passerer gjennom en i hovedsaken lufttett åpningsanordning i rørbrønnens innelukke (16).

3. Konstruksjon ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de styrende og avfølende anordninger omfatter en lufttrykkavfølende anordning (34) i rørbrønnen for å overvåke lufttrykket i luftrommet (14), en bølgetrykkavfølende anordning (35) nær fartøyet for å overvåke bølgetrykk, en elektronisk styreanordning (31) for vur-dering av trykkavlesningene, og en av styreanordningen styrt påvirkningsanordning (30, 33) for å kompensere for trykkfluk-tuasjoner inne i luftrommet.

4. Konstruksjon ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at rørbrønnen danner en del av minst ett ben (52) av en halvt nedsenkbar farkost (50) eller boreplattform (50).

5. Konstruksjon ifølge krav 4, karakterisert ved at en rørbrønn (11B) er anordnet i minst to av de nevnte ben (52) og er innbyrdes forbundet for benyttelse i forening med hverandre til å stabi-lisere en plattform (53) som bæres av de innbyrdes forbundne rørbrønnkonstruksjoner.

6. Fremgangsmåte for å holde en plattform som under-støttes av en pongtong som flyter på sjøens overflate inne. i en innelukket rørbrønn i et fartøy, vertikalt stasjonær i forhold til sjøbunnen, karakterisert ved at den omfatter de trinn å avføle lufttrykket i rørbrønnens (11) luftrom (14) og samtidig avføle bølgetrykket fra den omgivende sjø, å beregne elektronisk forskjellen, nemlig det trykk som skyldes far-tøyets duvende bevegelse, og å påvirke en anordning (30) for å kompensere for den nevnte forskjell, slik at pongtongen holdes stabil i forhold til sjøbunnen (36) uavhengig av far-tøyets bevegelse.