NO163947B - Fortoeyningsanordning. - Google Patents

Abstract

En fortøyningsanordning omfattende et legeme på en avstand over bunnen av en vannmasse, såsom et tårn (1) som er plassert på bunnen (2) av vannmassen, idet tårnet (1) bærer en nedadragende konstruksjon(4, 5, 6)som er belastet av en vekt, hvilken konstruksjon kan svinge om en vertikal akse ved tårnets (1) topp og om en horisontal akse, og ved sin nedre ende er forbundet med en flytende anordning, såsom et fartøy (3), ved hjelp av én eller flere kabler. (7) eller stive armer, idet forbindelsespunktet mellom kablene eller de stive armer og den vektbelastede konstruksjon (4, 5, 6) er beliggende bortenfor tårnets (1) vertikale akse sett i retning bort fra den flytende anordning (3). I I

Description

Oppfinnelsen angår en fortøyningsanordning omfattende et legeme som er anordnet på en avstand over bunnen av en vannmasse, og en forbindelsesanordning som har en i hovedsaken fast beliggenhet i forhold til bunnen av vannmassen, hvilket legeme kan være et tårn som er plassert på bunnen, en søyle som med sin nedre ende er svingbart forbundet med bunnen og har oppdrift, eller en bøye som er forankret ved hjelp av kjettinger, hvilket legeme er forsynt med en understøttelse som er dreibar om en vertikal akse og som svingbart om en horisontal akse bærer en vektbelastet konstruksjon som er forbundet med en forbindelsesdel som i det minste kan belastes med strekk og som kan festes til en flyteanordning, såsom et fartøy.

En sådan fortøyningsanordning er kjent fra f.eks.

FR patentskrift 2 420 475 eller EP patentsøknad 0 105 976. Fortøyningsanordninger av den kjente type fungerer som en

fjær som er til stede mellom flyteanordningen og legemet, hvilken fjær blir stivere med økende belastning.

Ved fortøyningsanordninger må man beskjeftige seg

med de såkalte "hovedkrefter" som skriver seg fra de krefter som utøves av vind og strøm på et fartøy, såvel som krefter som skriver seg fra bølger. Avhengig av sin størrelse har de nevnte krefter som resultat en viss forskyvning av flyteanordningen bort fra det legeme til hvilket anordningen er fortøyd.

Bølgekrefter forårsaker imidlertid også bevegelser, og man kan derved skjelne mellom en langsom bevegelse med lav frekvens på hvilken det er overlagret bevegelser med høy frekvens og som står i forhold til bølgefrekvensen. De langsomme bevegelser står i forhold til den flytende anord-nings egenfrekvens.

De nevnte bevegelser gjør det nødvendig at den flytende anordning, såsom et tankskip, under de forekommende belastninger som skriver seg fra vind, strømmer og bølger,

er i stand til å utføre bevegelser.

Den kjente fortøyningsanordning har den ulempe at virkningen av fjæren blir stivere ved økning av belastningen, og friheten til å utføre bevegelsene dermed blir begren-set. Den flytende anordning er meget ofte et tankskip som har en sådan masse at den under alle omstendigheter vil bevege seg under innvirkningen av de forekommende krefter,

og dette har som resultat at forbindelsesdelene og deler av fortøyningsanordningen blir overbelastet og dermed skadet.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en løsning på dette problem, og ifølge oppfinnelsen oppnås dette på meget enkel måte ved at forbindelsesdelen er forbundet med den vektbelastede konstruksjon i et punkt eller i punkter som, sett i retning bort fra den flytende anordning, er beliggende bortenfor den vertikale akse til den understøttelse som bærer konstruksjonen.

At forbindelsespunktet ifølge oppfinnelsen er beliggende på et sted som, sett fra den flytende anordning, ligger bortenfor tyngdepunktet til den vektbelastede konstruksjon,

har overraskende som resultat at virkningen av fjæren primært avtar med økning av belastningen, og følgelig nettopp da og dermed i det rette øyeblikk tilbyr en større bevegelsesfrihet.

Legemet er fortrinnsvis dannet av et tårn. Den vektbelastede konstruksjon kan være dannet av et legeme, såsom en ring som omgir tårnet, og sett ovenfra kan ringen ha hvilken som helst form, såsom sirkulær, mangekantet, rektangulær etc.

Den vektbelastede konstruksjon kan også ha form

av en åpen U eller hestesko med åpningen vendt bort fra den flytende anordning. Denne utførelse har den fordel at konstruksjonen ikke kan komme i konflikt med tårnet.

Det foretrekkes at den vektbelastede konstruksjon

på den side som er vendt mot den flytende anordning, er kraftigere belastet enn på den side på hvilken forbindelsesdelen eller forbindelsesdelene er festet.

Forbindelsesdelen er fortrinnsvis en stiv arm.

Denne kan være en eneste arm, men det er også mulig å be-nytte to stive armer som uavhengig av hverandre er svingbart forbundet med den flytende anordning og med konstruksjonen.

Dette er ønskelig på bakgrunn av de svingende bevegelser av fartøyet om sin lengdeakse.

To separate, stive armer er i seg selv kjent fra

den europeiske patentsøknad 0 105 976.

I en foretrukket utførelse ifølge oppfinnelsen kan understøttelsen ha to dreieaksler som strekker seg i motsatte retninger og som hver bærer en konstruksjon med en vekt som er opphengt i denne, idet hver konstruksjon i et punkt som er beliggende bortenfor den aksiale akse, er forbundet med den flytende anordning ved hjelp av sin egen forbindelsesarm, og den nevnte konstruksjon og forbindelsesarmene kan svinge uavhengig av hverandre. Den nevnte dreie- eller svingeforbin-delse med horisontal akse sikrer at de nedad opphengte konstruksjoner bare kan svinge i plan'som er parallelle med lege-mets vertikale akse. Konstruksjonenes forbindelse med de stive armer omfatter da fortrinnsvis en universal-dreietapp.

Det skal bemerkes at det fra den foran-nevnte EP-patentsøknad 0 105 976 er kjent et tårn med en understøttelse som er dreibar om en vertikal akse og som på motsatte sider av tårnet bærer to konstruksjoner som er dannet av rør og ved den nedre ende har en vekt, men hvor opphengningen imidlertid er dannet av et universalledd.

Ved ovennevnte, foretrukne utførelse må konflikt mellom de stive armer og den del av konstruksjonene som bærer vekten, unngås. Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved at hver konstruksjon omfatter en romkonstruksjon, såsom en romramme, som med utgangspunkt i planet for opphengningens dreieaksel ved understøttelsen har et parti som bærer vekten såvel som et parti som er i inngrep med armen, hvilke partier er beliggende i plan som er parallelle med dreieakselen og er innbyrdes adskilt slik at armens svingebevegelser i forhold til konstruksjonen forblir frie fra vekten og.det vektunder-støttende parti. Vekt og arm er følgelig til stede i separate plan.

Dersom opphengningen av konstruksjonen skjer ved hjelp av kjettinger og understøttelsen er dannet i form av en ring, kan den stabile posisjon av konstruksjonen i forhold til tårnet oppnås ved opphengning av konstruksjonen ved hjelp av minst tre fleksible deler som strekker seg i forskjellige retninger, såsom kjettinger eller svingbart for-bundne stenger.

En konstruksjon er imidlertid også mulig i hvilken den stive arm bare har en dreieforbindelse med horisontal akse med den flytende anordning såvel som parallelt med denne en dreieforbindelse med horisontal akse med konstruksjonen som er dannet i form av en lukket ring, hvilken konstruksjon er opphengt i understøttelsen ved hjelp av svingbare eller fleksible deler som er beliggende i et vertikalt plan gjennom understøttelsens vertikale akse og gjennom sentrene for armens dreieforbindelser med henholdsvis den flytende anordning og konstruksjonen. Ved hjelp av opphengningen med svingbare eller fleksible deler i fortøyningsanordningens sentrale lengdeplan oppnår man at selve konstruksjonen kan følge far-tøyets svingende bevegelser om sin lengdeakse som følge av dreie- eller svingeforbindelsene med horisontal akse.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk sideriss av en utførelse av fortøyningsanordningen ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et grunnriss av en alter-nativ utførelse, fig. 3 og 4 er diagrammer som tjener til å klargjøre prinsippet, fig. 5 er et diagram som klart viser forskjellen mellom den kjente anordning og anordningen ifølge oppfinnelsen, fig. 6 er et diagram som angår et antall mulige utførelser, fig. 7 tjener til å klargjøre fig. 6, fig. 8 er et sideriss som illustrerer prinsippet for en annen utførelse, fig. 9 viser et frontriss av utførelsen på fig. 8, fig. 10 viser et grunnriss av utførelsen på fig. 8, fig. 11 og 12 viser grunnriss av ytterligere modifiserte utførelser, og fig. 13 viser et sideriss av disse utførelser.

Fig. 1 viser et tårn 1 som er stivt montert på en havbunn 2. Et tankskip 3 er fortøyd til tårnet. For dette formål er tårnet forsynt med en ring 4 som er dreibar om tårnets vertikale akse og som, med minst tre kabler 5, under-støtter en ring 6 som omgir tårnet og som kan være belastet i sin helhet, f.eks. ved at ringen er dannet av et sirkulært buet, hult legeme som er fylt av betong.

Ringen 6 er vist over vannets overflate, men den kan selvsagt også være beliggende under vann. En sådan ring kan virke som en fender, og for dette formål henvises til den ikke-førpubliserte, nederlandske patentsøknad nr. 8302024.

I overensstemmelse med oppfinnelsen er tankskipet 3 forbundet med ringen 6 ved hjelp av en forbindelse 7 som kan være strekkbelastet og som er forbundet med ringen på et sted eller på steder 8 som ligger bortenfor den vertikale

akse til henholdsvis ringen 4 eller tårnet 1. Forbindelsesdelen 7 kan være dannet av kabler, men er fortrinnsvis dannet av en stiv arm, hvilken mulighet er vist i utførelsen på fig.

2 som i grunnriss viser at konstruksjonen består av en åpen

U 9 som på sin side er svingbart opphengt i ringen 4 ved hjelp av kabler eller stenger 10.

Forbindelsesdelen omfatter i denne utførelse to stive armer 11 og 12 som ved 13 hhv. 14 er forbundet med konstruksjonen 9 på steder som ligger bortenfor ringens 4 rota-sjonsakse og dermed bortenfor opphengningspunktet, og som ved 15 hhv. 16 er svingbart forbundet med tankskipet 3 om en

horisontal tverrakse.

På fig. 3 og 4 er vist diagrammer som langs den horisontale akse med X angir forskyvningen av konstruksjonen 6 hhv. 9, og som langs den vertikale akse med F angir de krefter som opptrer i forbindelsesdelen 7 eller forbindelsesdelene 11, 12 under innvirkningen av de krefter som virker på tankskipet.

Fig. 3 viser et kraft-forskyvningsdiagram ifølge den kjente situasjon hvor forbindelsesdelen er i inngrep ved vektens tyngdepunkt. På fig. 1 ville dette følgelig bety på stedet for den vertikale akse eller på den høyre side av denne som vist på fig. 1 i FR-patentskrift 2 420 475.

Diagrammet på fig. 3 viser at fjæren blir stivere med økning av belastningen. Fig. 4 viser den situasjon som inntreffer dersom forbindelsespunktet i overensstemmelse med oppfinnelsen an-bringes bortenfor tyngdepunktet. Av figuren kan det innses at med lave krefter og fremdeles små forskyvninger er fjæren forholdsvis stiv, men at stivheten imidlertid avtar med økning av belastningen, som følge av hvilket bevegelsesfri-heten for de uunngåelige bevegelser øker og faren for ugunstige belastninger dermed avtar.

Fig. 5 viser et sammenliknbart diagram og viser

med kurven 17 på hvilken måte fjærens virkemåte endrer seg for et visst tilfelle. Kurven 18 viser hvordan endringen i dette tilfelle vil være dersom oppfinnelsen anvendes.

I dette diagram er et belastningsnivå for hoved-kreftene vist ved "A" på den vertikale akse. Disse krefter er de krefter som skriver seg fra vind, strøm og bølger.

Under den horisontale akse er det med en linje 19 vist bevegelsesbanen for den langsomme bevegelse på hvilken bevegelsen med høy frekvens er overlagret i overensstemmelse med en linje 20.

Dersom de nevnte bevegelser fører til en maksimal avvikelse i et punkt B på X-aksen, viser diagrammet på fig. 5 at dette med den kjente fortøyningsanordning ville føre til et belastningsnivå ved nivået for punkt C, mens det ifølge oppfinnelsen bare ville føre til et belastningsnivå ved nivået for punkt D som ligger mye lavere.

På fig. 7 er tårnet 1 ifølge fig. 1 vist skjematisk,idet det i dette er opphengt en vektbelastet ring 6. Høy-den mellom opphengningspunktet 4 og ringen 6 er betegnet med H. Den forskyvningsforårsakende kraft er betegnet med F og forskyvningsavstanden er betegnet med X. Angrepspunktet for kraften F ligger ved. selve ringen, som vist på fig. 7.

Ringens diameter er 20 meter, ringens tykkelse er

2 meter og dens diameter er 6 meter.

Fig. 6 viser et antall kurver som er forskjellige avhengig av høyden H. Med en høyde H på 4 meter blir fjæren, som i begynnelsen blir svakere, raskt stiv igjen, og dette skjer ved et utslag på ca. 4 meter.

Med en høyde H på 4,5 meter skjer dette først ved et utslag på 6 meter. Med en høyde H på 4,75 meter skjer

det ved et utslag på 7,25 meter, og med en høyde H på 5 meter skjer det ved et utslag på 8,5 meter. Med en høyde på 7 meter er omvendingspunktet ikke vist i diagrammet. Høyder på 5 meter og mer er heller ikke interessante for den beskrev-ne utførelse på grunn av at ved anvendelse av en ring vil denne ring komme i kontakt med tårnet ved en forskyvning på 6 meter. Dersom en U-formet konstruksjon benyttes, er rik-tignok en vertikal forskyvning mulig.

Det er av betydning at dette diagram viser at høyden av opphengningen også spiller en rolle. Dette følger ut fra en sammenlikning av bevegelsene. Vekten av ringen som er vist i beliggenheten for tyngdepunktet, har alltid en komponent med en arm opp til opphengningspunktet. I ut-gangsposisjonen er denne komponent lik null, og med økning av utslaget stiger den teoretisk opp til uendelig.

Linjen for kraften F mellom forbindelsespunktet med ringen og skipet har en avstand til opphengningspunktet 4 som varierer. Kraften F multiplisert med den nevnte avstand danner et motmoment som må være i likevekt med momen-tet av vektkomponenten multiplisert med avstanden opp til opphengningspunktet.

Lengden av avstanden mellom linjen for kraften F og opphengningspunktet endrer seg. Med økning av belastningen øker først den nevnte lengde og avtar deretter på nytt som følge av at den nevnte linje passerer tyngdepunktet. Dette forklarer omvendingen i diagrammene.

Fig. 8, 9 og 10 angår en foretrukket utførelse omfattende et tårn 21 som er forbundet med et fartøy 22. Tårnet er ved toppen forsynt med en understøttelse 23 som er dreibar om det skjematisk viste lager 24 med vertikal akse. Den nevnte understøttelse har horisontale dreieaksler 25 og 26 i hvilke det er understøttet romkonstruksjoner 27 hhv. 28 som hver bærer en vekt 29 hhv. 30 og i et punkt som er beliggende lenger inne og bortenfor lagerets 24 vertikale dreieakse har dreieforbindelser 31 hhv. 32 med stive forbin-delsesarmer 33, 34 som er forbundet med fartøyet 22 ved hjelp av horisontale dreieaksler 35, 36.

I den viste utførelse ligger vektene og forbindel-sespunktene 31 hhv. 32 over vannet. Et forbindelsespunkt og en vekt som er beliggende under vannoverflaten, er imidlertid også mulig.

I utførelsen på fig. 11 er en stiv arm 38 forbundet med fartøyet 37 ved hjelp av dreietapper 39 og 40 med horisontal akse. Den stive arm har ved sin ytre ende et rektangulært rammeparti 41 som ved 4 2 og 4 3 ved hjelp av dreietapper med horisontal akse er forbundet med den vektbelastede konstrusjon 44 som i dette tilfelle omfatter en rektangulær ramme. Rammen er opphengt i tårnet 45 ved hjelp av to kjettinger 46 og 47 som er beliggende i det vertikale, sentrale delingsplan 48.

Svingende bevegelser av fartøyet 37 om lengdeaksen overføres ved hjelp av armen 38 til den vektbelastede konstruksjon 44, og den nevnte ramme tillater dette som følge av at den er opphengt i det sentrale delingsplan ved hjelp av bare to kjettinger. Fig. 13 viser i sideriss oppehengningen med kjet-tingene 4 6 og 47.

Fig. 12 viser en annen konstruksjon av den stive

arm 49 som er forbundet med fartøyet 50 ved hjelp av en eneste, horisontal dreietapp 51 og med den vektbelastede konstruksjon 52 ved hjelp av to dreietapper 53 og 54 som strekker seg parallelt med dreietappen 51. Rammen i konstruksjonen 52 er dannet i form av en avlang mangekant, og opphengningen i tårnet 45 skjer også i dette tilfelle ved hjelp av to kjettinger 46 hhv. 47.

Utførelsene ifølge fig. 8-13 viser også at det prinsipp på hvilket oppfinnelsen er basert, kan anvendes i mange former. Alle utførelser er vist slik de benyttes med et tårn som er plassert på havbunnen. Prinsippet ifølge oppfinnelsen kan imidlertid også anvendes dersom opprettholdel-sen i forhold til havbunnen utføres på en forskjellig måte, forutsatt at den tilkoplede konstruksjon er slik at den større bevegelsesfrihet tas i betraktning, slik det for eksempel inntreffer med en bøye. Dette er imidlertid et spørsmål om anvendelse av universaldreietapper der hvor forbindelsesdelene er forbundet med den vektbelastede konstruksjon.

Claims (9)

1. Fortøyningsanordning omfattende et legeme (1; 21; 45) som er anordnet på en avstand over bunnen (2) av en vannmasse, og en forbindelsesanordning som har en i hovedsaken fast beliggenhet i forhold til bunnen av vannmassen, hvilket legeme (1; 21; 45) kan være et tårn som er plassert på bunnen (2), en søyle som med sin nedre ende er svingbart forbundet med bunnen og har oppdrift, eller en bøye som er forankret ved hjelp av kjettinger, hvilket legeme (1; 21; 45) er forsynt med en understøttelse (4; 23) som er dreibar om en vertikal akse og som svingbart om en horisontal akse bærer en vektbelastet konstruksjon (6; 9; 27-30; 44; 52) som er forbundet med en forbindelsesdel (7; 11, 12; 33, 34; 38; 49) som i det minste kan belastes med strekk og som kan festes til en flytende anordning, såsom et fartøy (3; 22; 37; 50), KARAKTERISERT VED at forbindelsesdelen (7; 11, 12; 33, 34; 38; 49) er forbundet med den vektbelastede konstruksjon (6; 9; 27-30; 44; 52) i et punkt (8) eller i punkter (13, 14; 31, 32; 42, 43; 53, 54), som, sett i retning bort fra den flytende anordning (3; 22; 37; 50), er beliggende bortenfor den vertikale akse til understøttelsen (4; 23) som bærer konstruksjonen (6; 9; 27-30; 44; 52).

2. Fortøyningsanordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at forbindelsesdelen er en stiv arm (38).

3. Fortøyningsanordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at forbindelsesdelen omfatter to stive armer (11, 12;

33, 34) som uavhengig av hverandre er svingbart forbundet med den flytende anordning (3; 22) og med konstruksjonen (9;

27-30 ) .

4. Fortøyningsanordning ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at den vektbelastede konstruksjon omfatter en ring (6) som omgir legemet (1).

5. Fortøyningsanordning ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at den vektbelastede konstruksjon har form av en åpen U eller hestesko (9) med åpningen vendt bort fra den flytende anordning (3).

6. Fortøyningsanordning ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at den vektbelastede konstruksjon (6; 9) på den side som er vendt mot den flytende anordning (3), er belastet kraftigere enn på den side på hvilken forbindelsesdelen (7) eller forbindelsesdelene (11, 12) er festet.

7. Fortøyningsanordning ifølge krav 1 og 3 eller 5, KARAKTERISERT VED at understøttelsen (23) har to dreieaksler (25,

26) som strekker seg i motsatte retninger og som hver bærer en konstruksjon (27 hhv. 28) med en vekt (29 hhv. 30) som er opphengt i denne, og at hver konstruksjon (27 hhv. 28) i et punkt (31 hhv. 32) som er beliggende bortenfor den aksiale akse, er forbundet med den flytende anordning (22) ved hjelp av en egen forbindelsesarm (33 hhv.34), og konstruksjonen og forbindelsesarmene kan svinge uavhengig av hverandre.

8. Fortøyningsanordning ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at hver konstruksjon (27 hhv. 28) omfatter en romkonstruksjon, såsom en roraramrae, som med utgangspunkt i planet for opphengningens dreieaksel (25, 26) ved understøttelsen (23) har et parti som bærer vekten (29 hhv. 30) såvel som et parti som er i inngrep med armen (33 hhv. 34), hvilke partier er beliggende i plan som er parallelle med dreieakselen og er innbyrdes adskilt slik at armens (33 hhv. 34) svingebevegelser i forhold til konstruksjonen (27 hhv. 28) forblir frie fra vekten (29 hhv. 30) og det vektunderstøttende parti.

9. Fortøyningsanordning ifølge krav 1, 2 og 4 eller 6, KARAKTERISERT VED at den stive arm (38) bare har en dreieforbindelse med horisontal akse (39 hhv. 40) med den flytende anordning (37) såvel som parallelt med denne en dreieforbindelse (43 hhv. 42) med horisontal akse med konstruksjonen som er dannet i form av en lukket ring (44), hvilken konstruksjon er opphengt i understøttelsen ved hjelp av svingbare eller fleksible deler (44, 47) som er beliggende i et vertikalt plan (48) gjennom understøttelsens vertikale akse og gjennom sentrene for armens (38) dreieforbindelser med henholdsvis den flytende anordning (37) og konstruksjonen (44).