NO166276B - Forankringsanordning. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forankringsanordning som

angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1. Forankringsanordningen er beregnet på å anbringes på kjent måte i alle slags grunnforhold, f.eks. ved hjelp av slag, vibrasjonsneddriving, nedskyting og sug i tilfelle av løs jord.

Denne teknikk kan anvendes ikke bare for forankring på

land, men også for frembringelse av faste forankringspunkter i vannet, særlig for havninstallasjoner (marinaer, forankringspon-tonger...).

FR patent 2 424 846 angir et forankringssystem med fri

omdreining av festepunktet, idet sistnevnte er beliggende foran tyngdepunktet i forhold til den ende som drives inn i grunnen,

men systemets plassering utføres ved trekk i kabelen.

US patent 3 282 002 beskriver en forankringsanordning med

fri omdreining av festepunktet utstyrt med en flat plate som er innrettet for vipping, idet platens vinkelbevegelse begrenses av en stopp-innretning. Men denne plate dreier ikke av seg selv, idet den krever hjelp av en fjær, til og med et spreng-

stoff, slik at den låser forankringen.

US patent 3 888 057 omhandler en anordning der en trekkraft

må anvendes på øyet til et fritt mobilt stykke som er beliggende midt på forankringsplaten slik at en pinne vinkelrett på platen og beliggende i frontpartiet nær enden inndrevet i grunnen kan stige opp og så få forankringsplaten til å vippe. Særlig i harde grunnforhold vil dreiemomentet på den mobile del være for lite til at anordningen åpner og platen vil skli bakover uten å

vippe.

Patenter GB-A-2 089 862 og FR-A-2 470 823, FR-A-1 453 190

og US-A-1 982 963 viser også teknikkens stilling.

Problemet som skal løses er derfor følgende:

Det er et spørsmål om å tilveiebringe forankringspunkter

med høy motstand på land og ved sjøen som pålitelig kan motstå

en horisontal trykkraft som skråner oppad og også vertikalt,

mellom ett tonn og hundre tonn eller så. Samtidig som det må

kunne plasseres nøyaktig må forankringssystemet være akseptabelt for alle typer grunnforhold (leire, sand, steinjord f.eks.).

Forankringspæler og mer generelt grupper av forankringspæler

løser generelt et slikt problem, men de har den ulempe at de rives ut når den vertikale kraft blir for stor.

Noen spesielle ankere som er basert på prinsippet med dreining som følge av eksentrisiteten til trekket av kabelen på platen gir meget dårlig pålitelighet når sannsynligheten for korrekt operasjon er for lav.

Ifølge oppfinnelsen løses ovennevnte problem ved en forankringsanordning av den innledningsvis angitte art med de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen fremgår av de øvrige, etterfølgende krav.

Anordningen er innrettet til å kunne beveges i grunnen når den utsettes for inndriftskrefter og til å orienteres slik at den oppviser størst mulig hoved-tverrsnitt for mobilisering av det maksimale trykk fra grunnen. Med hoved-tverrsnitt menes omrisset av snittet på tvers av forankringselementets bevegelsesakse.

Med fleksibel forbindelse menes her en forbindelse som innfører så godt som intet dreiemoment ved platens festepunkt, såsom en forbindelse ved hjelp av vaier, kjetting, kuleledd eller ved en leddet gjenget stang.

Nedgraving i grunnen foregår ved hjelp av drivkrefter Fg som bringes i virksomhet ved teknikker som f.eks. slag, vibrasjonsneddriving, fremdrift, nedskyting, samt sug når det gjelder løs jord, hvilket alt er kjent for fagmannen. Valget vil avhenge av jordens beskaffenhet.

Leddelementets vinkelbevegelse kan være mellom30og 60"

og fortrinnsvis nær 45° i forhold til inndrivingsplanet

Utføringsformer av oppfinnelsen er vist på de medfølgende tegninger og diagrammer hvor: Figur 1 og IA skjematisk viser en første type forankringselement i henhold til oppfinnelsen, sett henholdsvis ovenfra og fra siden,

Figur 2, 3, 4, 5, 6 og 7 viser rekkefølgen av plassering

og låsing av anordningen ifølge oppfinnelsen i forskjellige grunnforhold, Figur 8 og 9 viser en annen utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen, og

Figur 10 viser en annen utføringsform av leddelementet.

Som vist i figur 1 omfatter forankringsanordningen, med sikte på å motstå en trekkraft T i enhver vinkelhøyde (horison-talt oppadskrånende og vertikalt) minst et forankringselement generelt betegnet med henvisningstallet 1, som generelt drives inn i grunnen vertikalt ved én av dens ender som utgjør dens inndrivingsende 2. En forankringsline 3 som mer bestemt utgjøres av en vaier, en kjetting eller en leddet gjenget stang, for overføring av trekkraften T som skal motvirkes, gjennom en trekkaksel11, er festet til nevnte element ved minst ett punkt ved hjelp av en fleksibel forbindelse 5 som f.eks. et kuleledd som praktisk talt ikke innfører noe vridnings-eller bøyemoment, ved festepunktet til trekkakselen 11.

Sistnevntes posisjon på forankringselementet velges slik at trekkraftens angrepspunkt på elementet er beliggende foran bary-senteret, eller tyngdepunktet G, til bæreflaten som er nedgravet i grunnen, eller forankringselementets hoved-tverrsnitt , mot inndrivingsenden 2. Forankringselementet erkarakterisert veden hoveddel omfattende en stiv ryggdel 6 på hvilken hviler et sålestykke 4 med deflektorer 15 på sin innvendige side. Denne stive ryggdel motstår og overfører inndrivingsenergien til inndrivingsenden 2.

Den blir først overført til ambolten 7 som hviler på den stive del 6 og på hvilken er montert en styrepinne 8 for opptak av drivelementet, idet denne pinne har en lengde h på 2 til 6 ganger sin tverrsnittsdimensjon d. Fortrinnsvis benyttes en tappformet pinne for å unngå faren for fastkiling av inndrifts-elementet som følge av knekking eller knusing under støt mot ambolten. Denne pinne kan ha hvilken som helst form (f.eks. kvadratisk, rektangulær, rund, oval eller ruteformet).

I sin del motsatt enden 2 som inndrives i grunnen, er forankringselementet utstyrt med et vinkelformet leddelement 9 ved avstiving 18 i sin indre del motsatt pinnen 8, som dreier på en aksel 10 vinkelrett på forankringselementets aksel i inndrivingsplanet A så langt som til en maksimal stilling som er fiksert ved en stoppinnretning 17 som avgrenser en vinkelbevegelse oe på 30° til 60° i forhold til aksen til forankringselementet som er i inndrivingsplanet A og som passerer gjennom pinnen 8. Det vinkelformete leddelement 9 har en plan del på den del av vinkelen som ligger lengst fra leddet 10. I en annen utføringsform vist i figur 10 har den del av leddelementet 9 som ligger lengst fra leddakselen 10 en buet form hvis krumningsvinkel r er minst lik avstanden som skiller leddakselen

10 fra enden 2 som inndrives i grunnen.

Lengden av dette leddelement som skiller leddet 10 fra elementets frie ende 9a, er mellom en halv og en tiendedel av forankringselementets totale lengde og særlig gunstige resultater er blitt oppnådd med en verdi som er vesentlig lik en tredjedel av forankringselementets totale lengde.

Leddelementet er i den vertikale stilling ved tidspunktet for inndriving, dvs der det er innrettet på linje med sålestykket 4, i skyggen av anordningens hoved-tverrsnitt, dvs av omrisset av snittet på tvers av forankringselementets bevegelsesakse.

Avstanden fra enden 2 som inndrives i grunnen til trekkakselen 11 som danner festepunktet for forankringslinen 3 er mellom en fjerdedel og en halvdel av forankringselementets totale lengde. God ytelse er blitt oppnådd når avstanden var fortrinnsvis lik en tredjedel.

Forholdet mellom lengden av forankringselementet definert ved inndrivingsplanet (A) og bredden av elementet er mellom en tredjedel og ti og fortrinnsvis mellom én og fem.

Det har vært nevnt at avstanden fra enden 2 som inndrives

i grunnen til trekkakselen 11 eller festepunktet er mellom en fjerdedel og en halvdel av forankringselementets totale lengde og fortrinnsvis lik en tredjedel.

Gode resultater ble oppnådd når lengden av leddelementet 9 mellom leddet 10 og dets frie ende 9a, avstanden som skiller leddelementets ledd 10 fra forankringslinens 3 festepunkt 11 og avstanden som skiller festepunktet 11 fra enden 2 for inndriving i grunnen av forankringselementet 1 hver er omtrent lik en tredjedel av den totale lengde av forankringselementet 1.

Enden som inndrives i grunnen kan ha en asymmetrisk form i forhold til inndriftsplanet (figur IA). Den kan også ha en symmetrisk form i forhold til samme inndrivingsplan (figur 9).

Den må videre være symmetrisk i forhold til et plan vinkelrett på inndriftsplanet gjennom drivaksen 5: dens form kan da f.eks. være spiss, rett (figur 8), også trapesformet som vist i figur 1.

Enden som inndrives i grunnen er forlenget med en vinge 16 som f.eks. kan være laget av stål eller et plastmateriale, som bringer anordningens følsomme elementer "i skyggen" nærmere bestemt det vinkelformete leddelement, forankringslinen og de fleksible forbindelser. Denne vinge strekker seg fra sålestykket 4 for derved å gi riktig styring av forankringselementets bevegelse.

Forankringsanordningen ifølge oppfinnelsen brukes ved kombinasjonen av følgende trinn: a) Før forankringselementet 1 inndrives festes til nevnte element forankringslinen 3 hvis diameter velges mindre enn dimensjonen av nevnte element i snitt gjennom et plan vinkelrett på drivkraftens FE angrepsretning og langs elementet, på siden motsatt dens fremre ende, påføres den del av denne forankringslinen nær festepunktet, slik at den bringes til å trenge inn i grunnen samtidig som elementet,

b) Forankringselementet er slik konstruert at hoved-tverrsnittet er det minst mulige for å trekke mest

mulig fordel av drivenergien. Det bør fortrinnsvis plasseres foran alle de dreibare elementer (kabel 3 og leddelement 9) slik at de er beskyttet under inndriving da de befinner seg i "skyggen" av dette hoved-tverrsnitt.

c) Etter at nevnte element er inndrevet til ønsket dybde, vil en trekkraft som utøves på forankringslinen 3 ved

overflaten ved hvilken som helst høyde oppover, bevirke en vertikal oppadrettet komponent som øyeblikkelig og momentant får leddelementet 9 til å vippe og forankringselementet 1 til å dreie.

Tre iboende egenskaper ved anordningen ifølge oppfinnelsen muliggjør utløsing av denne vippebevegelse når disse egenskaper brukes i kombinasjon: leddelementet 9 er vinkelformet, vinkelens konkavitet dreies til siden motsatt den fremre ende 2. Enden 12 av leddelementet 9 har ved sin frie ende 9a en avfasing hvis egg vender utad,

trekkakselen 11 og dreieakselen 10 til leddelement 9 er eksentrisk (figur 2) i forhold til inndrivingsplanet A gjennom forankringselementets tyngdepunkt G. Dette eksenterfor-hold fremmer innledningen av forankringselementets vippebevegelse i forhold til en horisontal akse,

tyngdepunktets posisjon mellom festepunktet til trekkakselen 11 og dreieakselen 10 fremmer driv-dreiemomentet som følge av trekket som virker på forankringslinen 3 og som følge av trykket fra grunnen P på leddelementet 9. Figur 3 viser skjematisk innledningen av dreiingen av vippedelen.

Vippebevegelsen stopper (figur 4) når barysenter-resultanten R fra trykket av jorden som ligger an mot forankringselementets hoved-tverrsnitt er innrettet på linje med trekket T på

kabelen. I dette tilfelle er T mindre enn R.

Dersom forankringselementet er plassert på en dybde større enn den kritiske dybde (2 til 4 ganger forankringselementets største dimensjon), er undergrunns-jordanleggsmekanismen fullstendig stabil idet der er en strømning av jordmateriale fra den sammentrykte side Mc til den dekomprimerte side MD. I en slik situasjon er den statiske forankringsmotstand eller permanente forankringsmotstand Fa fullstendig stabil (figur 5).

I tilfelle av en mettet jord (ved bunnen av sjøen) (figur 6), vil et hurtig trekk i forhold til strømmen av det mellomliggende vann i porene bevirke en sugeeffekt FDsom kommer i tillegg til den tidligere nevnte statiske motstand Fa for å motvirke de dynamiske krefter på forankringslinen.

Disee krefter er gitt ved:

FD= (PX- P2) S

idet S er arealet av forankringselementet P^^og P2er trykkene av det mellomliggende vann ved forsiden og baksiden av forankringselementet, S er dets areal.

Ved en liten nedgravingsdybde (figur 7) er forankringsmot-standen begrenset av drivkraften F av et volum av jord som har tilnærmet form av en skrå omvendt kjegle beliggende over forankringssystemet (skravert sone).

Det er mulig å trekke anordningen opp fra grunnen.

I dette øyemed vil den f.eks. være utstyrt med minst én uttrekk-kabel eller hvilken som helst annen kjent uttrekkings-anordning, festet til minst ett punkt 13 på leddelementet 9 og som eventuelt tillater forankringselementet å bli trukket ut fra jorden ved en vertikal eller bakoverrettet trekkraft som utøves fra overflaten.

En særlig fordelaktig utføringsform av forankringsanordningen ifølge oppfinnelsen er vist i figur 8 og 9. Dens mer kompakte form, dens fremre ende 2 symmetrisk i forhold til inndriftsplanet og dens hoveddel 6 formet i en IPN eller HPN seksjon på hvilken hviler en større ambolt 7 gir, på grunn av det mindre hoved-tverrsnitt, god nedgraving av forankringsanordningen i hard grunn såvel som i bløtt fjell og en god låsestil-ling.

Den type ankere ifølge oppfinnelsen kan være anordnet i serie eller i parallell innbyrdes forbundet ved hjelp av forankringsliner. Denne anordning vil da øke forankringskraften.

Laboratorieprøver har vært utført med en forankringsanordning som veide 2,8 kg. Ankeret ble gravet ned ved inndriving i sand mettet med vann ved en dybde på 1,3 5 m. Ankerets karakte-ristika var som følger:

Under disse forhold ble en horisontal trekkraft på 3 tonn og en vertikal trekkraft på 1,5 tonn utøvet uten at ankeret forlot grunnen.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er egnet for arbeid til havs og utgjør en meget høy forankringsmotstand for flytende eller halvt flytende støtter uansett grunnforholdene. Den kan holde konstruksjonen nøyaktig i stilling samt også sikre lang levetid for forankringen.

Claims (12)

1. Forankringsanordning omfattende et forankringselement (1) som er innrettet for inntrengning i grunnen under påvirkning av drivkrefter, særlig slagkrefter, hvilket forankringselement (1) omdatter minst én stiv hoveddel som har minst én ende (2) for inndriving i grunnen, hvilke drivkrefter utøves vesentlig i et drivplan (A) som passerer gjennom inndrivningsenden (2) og en slag- eller fremdriftsakse (S) knyttet til hoveddelen, minst ett vinkelformet leddelement (9) som via et ledd (10) er dreibart forbundet med hoveddelen og har en begrenset vinkelbevegelse, minst én forankringsline (3) som er forbundet med hoveddelen ved hjelp av en fleksibel forbindelse (5) ved minst ett festepunkt (11) som er eksentrisk beliggende i forhold til drivplanet (A), mellom indrivingsenden (2) og tyngdepunktet (G) til hoveddelens bæreflate, idet festepunktet (11) er foran tyngdepunktet (G), og drivplanet (A) passerer gjennom tyngdepunktet (G) ,karakterisert ved: at tyngdepunktet (G) er beliggende mellom forankringslinens (3) festepunkt (11) og leddelementets (9) ledd (10) , og at festepunktet (11) og leddet (10) er beliggende på hver sin side av drivplanet idet festepunktet (11) er fiksert og leddet (10) strekker seg langs en akse vinkelrett på slag- eller fremdriftsaksen (S) i et parti av den stive hoveddel motsatt inndrivingsenden (2), slik at anvendelse av en trekkraft på forankringslinen (3) får leddelementet (9) til å vippe og forankringselementet (1) til å dreie.

2. Forankringsanordning ifølge krav 1,karakterisert vedat leddelementets (9) vinkelform har en konkavitet vendt mot siden motsatt den fremre ende (2).

3. Forankringsanordning ifølge krav 1,karakterisert vedat elementet (9) omfatter et plant parti på det vinkelparti som ligger lengst bort fra leddet (10).

4. Forankringsanordning ifølge krav 1,karakterisert vedat det parti av leddelementet (9) som ligger lengst borte fra leddaksen (10) har en buet form hvis krumningsradius (r) er minst lik avstanden som skiller leddaksen (10) fra enden (2) som trenger inn i grunnen.

5. Forankringsanordning ifølge et av kravene 1 til 4,karakterisert vedat leddelementet (9) ved sin frie ende oppviser en avfasing (12) hvis kant er rettet utad.

6. Forankringsanordning ifølge et av kravene 1 til 5,karakterisert vedat leddelementets vinkelbevegelse i forhold til drivplanet (A) er mellom 30° og 60° og fortrinnsvis nær 45°.

7. Forankringsanordning ifølge et av kravene 1 til 6,karakterisert vedat lengden av leddelementet (9) som skiller leddet (10) fra elementets (9) frie ende (9a) er mellom en halv og en tiendedel av forankringselementets totale lengde.

8. Forankringsanordning ifølge et av kravene 1 til 7,karakterisert vedat forankringselementet (1) omfatter et organ (8) for styring av et slagelement, hvilket organ (8) har en lengde (h) på mellom to og seks ganger sin tverrsnittdimensjon (d).

9. Forankringsanordning ifølge et av kravene 1 til 8,karakterisert vedat forankringselementets (1) ende (2) som skal inndrives i grunnen har en asymmetrisk form i forhold til drivplanet

10. Forankringsanordning ifølge et av kravene 1 til 8,karakterisert vedat forankringselementets (1) ende (2) som skal inndrives i grunnen har en symmetrisk form i forhold til drivplanet

11. Forankringsanordning ifølge krav l, karakterisert vedat leddelementets (9) lengde mellom leddet (10) og dets frie ende (9a), avstanden som skiller elementets ledd (10) fra forankringslinens (3) festepunkt og avstanden som skiller festepunktet (11) fra forankringselementets (1) inndrivingsende (2) hver er omtrent lik en tredjedel av forankringselementets (1) totale lengde.

12. Forankringsanornding ifølge krav 1,karakterisert vedat forholdet mellom forankringselementets lengde målt gjennom drivplanet (A) og bredden av elementet ligger mellom en tredjedel og ti og fortrinnsvis mellom én og fem.