NO171628B - Dreiehode - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et dreiehode som er forankret til havbunnen, og en flytende konstruksjon som bærer dreiehodet i et øvre aksiallager og et nedre radiallager og som kan svinge fritt rundt dreiehodet.

Dreiehoder for forankring av skip er kjent bl.a. fra US-patent nr. 3191201 og 3279404. Ulempene og manglene ved de kjente dreiehoder har først og fremst forbindelser med deres dimensjoner. Dreiehodene er meget store og tunge, noe som gjør deres fremstilling både tidkrevende, vanskelig og kostbar.

Videre gjør dreiehodenes store dimensjoner det nødvendig med en tilsvarende stor brønn i skipet. Denne kan være vanskelig å plassere ved ombygging av et allerede eksister-ende skip, og under alle omstendigheter må det hull som brønnen representerer i skipets styrkemessige konstruksjon, kompenseres ved betydelige forsterkninger rundt brønnen.

Deformasjoner i skroget gjør at lagerkonstruksjonene blir kompliserte.

Hvis fartøyet skal kobles fra forankringen må dette skje ved å koble fra en og en forankringsline. Dette er tidkrevende og kan være kritisk i en nødsituasjon.

Ovennevnte dreiehoder er plassert midtskips eller i skipets forre halvdel.

Det finnes også mindre dreiehoder plassert foran bauen på skipet. Eksempelvis er det fra US 4.660.494 kjent et dreiehode av den innledningsvis nevnte type. Forbindelsen til skipet består av kraftige lagerhus som overfører alle lagerkreftene. Ett av disse lagerhus er plassert under vann. Strukturen som holder lagerhusene må være relativt kraftig på grunn av sjøkreftene som er størst i denne del av skipet, samt lagerkreftene som virker i alle retninger. Nødfrakobling av de enkelte liner er umulig idet disse er festet til dreiehodet under det nederste lager. Nødfrakob-ling av det relativt kraftige lagerarrangement under vann er i praksis også umulig. Stigerør blir ført gjennom senter av lageret og videre gjennom en rørkonstruksjon opp til en væskeførende svivel i høyde med bakkdekket.

Dreiehodet ifølge US 4.660.494 benytter som øvre lager et aksialt-radialt rulle- eller kulelager. Dette opererer med meget små klaringer og er avhengig av en stiv konstruksjon både i dreiehode og lagerunderstøttelse for å unngå skjevbelastninger. Her er det derfor også foreslått et tredje lager midtveis på dreiehodet for å øke systemets stivhet.

Det finnes også en lastebøye, NP 864496, som klamres til bauen av et skip med to kraftige klammere, et oppe og et nede. Ved frakobling må klamrene løsnes og lastebøyen med sitt lagerarrangement frigjøres fra skipet.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe et enkelt og lett dreiehode som er lett å montere, demontere og dermed også å nødfrakoble.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved et dreiehode og en flytende konstruksjon som angitt innledningsvis, hvor det karakteristiske er at det øvre lager er et sfærisk lager og det nedre lager er et radialt glidelager med vesentlig større diameter enn det øvre lager.

Med en slik oppbygning oppnås et meget fleksibelt lagerarrangement som vil kunne tolerere moderate bevegelser i skipets struktur uten at lagrene skjevbelastes med derav følgende friksjon og slitasje.

Videre tillater oppfinnelsen et dreiehode med meget moderate dimensjoner. Det er enkelt å frigjøre den forankrede del av dreiehodet i en nødsituasjon eller hvis den flytende konstruksjon skal midlertidig flyttes for reparasjoner eller annet. Sammenkoblingen når den flytende konstruksjon kommer tilbake blir også enkel.

Det vesentlige ved konstruksjonen er lagringen. Et nedre lager som bare tar radialkrefter plasseres i det område der den horisontale komponent av forankringskraften angriper. Derved blir det nesten bare aksialkrefter som skal overføres videre til det øvre lager.

Imidlertid vil angrepspunktet for horisontalkomponenter av forankringskreftene variere litt hvis det er flere forankringsliner. Når horisontalkomponenten av forankringskraften avviker litt fra senter av det nedre lager, oppstår et moment hvis det ikke skal bli kantpress på det nedre lager. Dette moment overføres som bøyemoment i strukturen opp til det øvre lager.

Det øvre lager utformes som et sfærisk aksiallager. Derved vil det være i stand til å ta opp store aksialkrefter og moderate radialkrefter samtidig som det vil rette seg inn mot senter i det nedre lager. Slik fleksibel oppretting er viktig på flytende konstruksjoner, der det lett kan oppstå forskyvninger mellom de forskjellige deler av skroget.

Det øvre lager gjøres relativt lite i diameter og er fortrinnsvis et sfærisk aksialrullelager som tåler store belastninger og har små friksjonstap. Det plasseres høyt over vannflaten og er derfor lett å kapsle mot inntrengende sjøvann.

Det nedre lager utføres som glidelager med en del større diameter enn det øvre, slik at den ovenforliggende struktur kan passere gjennom lageret med god klaring. Stor diameter gir også mulighet for smalt lager ved samme flatetrykk. Smale lagre har mindre tendens til kantpress ved skjevstil-ling, og når den forankrede del av dreiehodet skal kobles fra, blir den aksiale forskyvning for å komme klar den ytre lagerflate liten. Dette er viktig ved nødfrakobling.

Dreiehodearrangementet vil bestå av tre hoveddeler:

1) Selve dreiehodet,

2) det øvre sfæriske aksiallager med sine festeanordninger, og 3) ytterringen av det nedre radiallager med sine festeanordninger.

Nederst på dreiehodet er et bord eller en bunnplate som forankringslinene er festet til. Hvis det bare er en line, må den festes i sentrum, og det er da naturlig å erstatte linen med et torsjonsstivt rørformet element som forbindes med kardanledd.

De mest aktuelle er flere forankringsliner som f.eks. kan være kjetting eller ståltau.

Bunnplaten har en overgang til innerringen i det nedre lager. Denne innerring må være meget stiv for å beholde sin rundhet når lageret er belastet. Den blir nærmest som et hjul med flat ytterbane som bør være rustfri.

Et rør er festet i senter av bunnplaten og nedre lager og løper videre til det øvre lager som med fordel kan festes til røret med en lett løsbar forbindelse, klammer, delt ring med anlegg mot spor i røret, kiler, paler, bolter eller lignende.

Dette rør bør kunne låses i flere posisjoner for å holde det fast når man gjør inspeksjon, vedlikehold eller justeringer på lagrene og ankerlinefestene.

INne i røret kan det føres opp et eller flere stigerør som forbindes til en svivel med et eller flere løp over røret.

Dreiehodet kan forsynes med oppdriftsmidler der det er hensiktsmessig av hensyn til de tilstøtende konstruksjoner. Det er naturlig å se oppdriftsmidlene i sammenheng med ankerlinene og deres forspenning slik at dreiehodet når det er frakoblet får en stabil vertikal likevekt nær havflaten, men uten risiko for at skip kan kollidere med det.

Det øvre lager bør sees på som en enhet selv om innerringen følger dreiehodets bevegelser og ytterringen følger fartøyet. En naturlig utførelse vil da være å montere lageret med anlegg mot en hylse som igjen festes til det sentrale rør i dreiehodet med en lett løsbar forbindelse. Frikobling av denne forbindelse gjøres helst hydraulisk da det kan kreves relativt store krefter og det bør også gå hurtig. Ettersom hylsen roterer, må det hydrauliske mediet for frikobling tilføres gjennom svivel eller ved hjelp av slange med hurtigkobling.

Utvendig festes det øvre lager til et lagerhus som sitter på en brakett eller lignende som festes til et av de øvre dekk eller til den øvre del av fartøyets bau.

Ytterringen i det nedre lager kan i prinsippet være et elastisk bånd som ligger rundt innerringen og festes til skroget for å ta hovedbelastningen, som er langskips fortøyningskraft akterover. Imidlertid vil det også oppstå sidekrefter og i noen tilfeller langskipskrefter forover. For å ta disse belastninger må ytterringen være hel og ha en viss stivhet i et eller to områder. For arrangement i bauen av et skip er det naturlig å gjøre den aktre halvdel av ringen stiv, mens det i bunnen av et skip er naturlig å gjøre hele ringen stiv. Ytterringen kan også utføres mangekantet og da med lagerelementer i hvert hjørne.

Oppe på dekk arrangeres med fordel en vinsj til å heise opp dreiehodet ved oppkobling og til å låre ut dreiehodet ved frakobling.

Den samme, eller en eller to andre vinsjer kan benyttes til å stramme opp og slakke av ankerlinene.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal den beskrives nærmere under henvisning til de utførelseseksempler som er vist på vedføyede tegning. Fig. 1 viser et vertikalsnitt gjennom et dreiehode ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et horisontalsnitt ved det nedre lager av dreiehodet. Fig. 3 viser et snitt i likhet med fig. 2 av en alternativ utførelse av lageret. Fig. 4 viser et vertikalsnitt gjennom en alternativ utførelse og plassering av dreiehodet.

I eksemplene på oppfinnelsen kan fartøyet 1 dreie fritt 360° rundt aksen av et dreiehode 12 med vertikal akse. Lagringen mellom fartøyet 1 og dreiehodet 12 består av et øvre sfærisk aksiallager 2,3 som hovedsakelig tar vertikal-krefter og et nedre lager 4,5 som bare tar radialkrefter.

Det øvre lager 2,3, som er relativt lite i diameter, er fortrinnsvis et sfærisk aksialrullelager, som kan ta meget store belastninger, og er plassert over vannflaten 11.

Det nedre lager 4,5 er fortrinnsvis et selvsmørende glidelager som tåler å ligge neddykket i sjøvann.

Innerringen 3 i det øvre lager er festet til et rør 6 som er forbundet med innerringen 4 i det nedre lager, og videre med bunnplaten 7 som er forankret til havbunnen ved et antall forankringsliner 8.

Dreiehodet 12 består av hylsen 32 som holder innerringen 3 i det øvre lager, røret 6, kneplatene 14, innerringen 4 i det nedre lager og bunnplaten 7. Dreiehodet 12 kan også utrustes med oppdriftsmiddel 15 eller lukkede rom som gir oppdrift. Hensikten med det er helt eller delvis å kompensere vekten av dreiehodet 12 samt vertikalkomponenten av strekket i forankringslinene 8. Derved kan dreiehodet 12 få en stabil likevekt et stykke under vannflaten 11 hvis man skulle ønske å koble det fra skipet 1 en periode. Da må først forbindelsen 31 mellom hylsen 32 for innerringen 3 og røret 6 løsnes. Når dreiehodet 12 skal kobles til skipet 1 igjen, kan den da heises opp ved hjelp av en line fra en vinsj 29 gjennom senter i lageret 2,3.

Et eller flere stigerør 9 kan passere gjennom røret 6 og mediet i rørene kan overføres videre til eller fra skipet ved hjelp av svivler 10. En eller to vinsjer 30 på dekk kan benyttes til å stramme eller å slakke ankerlinene 8.

En palanordning 27 som er festet til dekket 16 kan svinges ned i et av flere utkapp 28, 28', i røret 6 for å låse dreiehodet 12 mot rotasjon. Palen 27 er vist stiplet når den er lagt ned i et av utkappene 28. Figur 1 viser dreiehodet 12 arrangert i bauen av et skip 1. Ytterringen 2 i det øvre lager hviler på en rørformet forsterkning 22 rundt et utkapp i den utoverhengende del av bauen. Den horisontale plate 23 deltar i forbindelsen av ytterringen 5 til skroget 1 . Figur 2 viser et horisontalsnitt ved det nedre lager 4,5. Innerringen 4 bør være relativt stiv for å beholde sin rundhet, mens ytterringen 5 for de store belastninger langskips virker som et strukket bånd langs den del av periferien 5<1> som ligger lengst fra skipet 1. Strekkraften i dette bånd 5' føres direkte inn i strekkstag 19 som overfører strekket til skroget på skipet 1 som i dette område er meget sterkt. Belastningen i båndet 5' blir jevnest hvis det er mykt og kan føye seg efter den stive flate 4, men det må selvsagt være nok tverrsnitt i båndet til å tåle strekkraften. Den andre del 5" av ytterringen blir ikke belastet av hovedkraften som er langskips kreftene akterover men det er rimelig å stive det 5" opp ved hjelp av platen 23 for å ta opp tverrskipskrefter som kan oppstå.

I platen 23 kan det gjøres utkapp 24 for å redusere vertikale bølgekrefter ved stamping av skipet 1.

Fig. 3 viser en foretrukket utførelse der ytterringen 20 i det nedre lager er utført som en mangekant. Tegningen viser 6-kant, men for ikke å få for store punktlaster mot innerringen 4 er det fordelaktig å ha flere kanter.

I hvert hjørne mellom to kanter er det anbragt et lagersegment 21. Radialkraften mot lagersegmentene fordeles som strekkrefter i de to tilstøtende kanter. Det maksimale langskipsstrekk som overføres til strekkstaget 19 blir det samme som i fig. 2. Men konstruksjonen med mangekant er enklere idet den ikke krever så store fremstillingstoleran-ser. Båndet 5 må valses relativt rundt, mens unøyaktigheter i mangekanten 20 kan korrigeres ved hvert lagersegment 21, f.eks. ved støping av plastmasse 33 bak selve lagersegmen-tet.

Den del av båndet 20, som går i forlengelsen av strekkstaget 19, vil ha samme strekkraften som staget 19 så lenge den totale forankringskraft går i langskipsretningen. Denne del er betegnet 20'. Det videre forløp av båndet 20 inn mot bauen av skipet 1 er betegnet 20".

Figur 4 viser en utførelse der dreiehodet 12 er ført igjennom skipet. Ytterringen 2 av det øvre lager er festet til en holdeanordning (ikke vist) i forbindelse med dekket 16, mens ytterringen 5 i det nedre lager er forbundet til bunnen 17 i skipet. Ytterringen kan også i dette tilfelle være en mangekant 20. Når ytterringen bygges inn i skroget som vist er det naturlig at den langs hele periferien virker som en flens til å forsterke utkappet i bunnen 17. Men det er selvsagt også mulig å ha separat forsterkning av skroget og la den forre del av ytterringen 5' virke som et strekk-bånd.

Vann vil lekke inn gjennom lageret 4,5 i bunnen, og tett skott 18 mellom bunn 17 og dekk 16 må derfor arrangeres for at ikke vannet skal lekke videre.

En vertikal vanntett sjakt 26 kan gi tilkomst for å inspisere et og et av festene for ankerlinene 8. I slike tilfeller må dreiehodet 12 låses for rotasjon i forhold til skipet 1. Vinsjen 30 kan benyttes til å justere strekket i ankerlinen 8 ved å lede en hjelpeline gjennom sjakten 26.

En ledeplate 34 sentrerer innerringen 4 når den nedenfra skal styres inn i ytterringen 5.

Fremgangsmåten for å koble til dreiehodet blir da som følger. En line er ledet fra vinsjen 29 gjennom det øvre sfæriske lager 2,3 og videre gjennom ytterringen 5 i det nedre lager og festet øverst i røret 6. Linen må trekke omtrent i sentrum av røret og dette kan f.eks. gjøres ved at den er forbundet med to like lange taustropper som er festet til hvert sitt øre som er anbragt diagonalt inne i røret 6.

Dreiehodet 12 heises fra sin posisjon nede i vannet til røret 6 passerer gjennom ytterringen i det nedre lager og videre til det er i posisjon for entring i hylsen 32 som holder innerringen 3 i det øvre lager. Toppen av røret 6 kan med fordel være faset for å lette denne entring. Ettersom det øvre lager er sfærisk kan det sentrere seg i forhold til røret og entringen blir derfor enkel. Når røret heises videre opp vil toppen av innerringen 4 i det nedre lager styre mot ledeplaten 34 og videre inn i ytterringen 5.

Når dreiehodet er i riktig høyde låses røret til hylsen 32 ved bolter 31 eller fortrinnsvis ved andre lett låsbare anordninger.

Deretter kan strekket i en og en eller to og to av ankerlinene 8 justeres ved hjelp av en eller to vinsjer 30. Før dette kan gjøres må skipet dreies ved hjelp av taubåter eller eget propellutstyr, og dreiehodet låses ved hjelp av palen 27 i den riktige posisjon. Det er også mulig å gjøre hel oppstramming av alle ankerlinene på denne måte, hvis ankrene legges ut av et annet fartøy.

En line som på forhånd er ledet gjennom røret 6 og festet til et lett tilgjengelig sted på bunnplaten 7 løsnes fra bunnplaten og forbindes til stigerøret 9. Deretter heises stigerøret opp ved hjelp av vinsjen 29 og kobles til skipets rørsystem gjennom svivelen 10. Når det benyttes fleksibelt stigerør, er det også mulig å ha dette festet inne i røret 6.

Ved frakobling av dreiehodet kan dette gjøres på to måter, enten ved kontrollert låring ved hjelp av vinsjen 29 eller fritt fall der vannmotstanden er bremse. Løsninger som benytter delløsninger fra begge de beskrevne fremgangsmåter kan også benyttes.

Ved kontrollert låring av dreiehodet frigjøres først stige-røret 9 fra svivelen 10, låres ved hjelp av vinsjen 29 og markeres ved flytebøye. Flytebøyen kan f.eks. være festet til bunnplaten 7 og ha lineforbindelse gjennom røret 6.

Deretter festes en line fra vinsjen 29 til dreiehodet, og vinsjen heiser til den holder vertikalkraften fra stigerør-et. Boltforbindelsen 31 kan deretter enkelt løsnes og dreiehodet låres ned til det har funnet sin naturlige likevektstilling under vann. Linen kobles fra vinsjen og forbindes til en markeringsbøye med en hjelpeline. Markeringsbøyen kan f.eks. være anbragt på dekk og forbundet til en hjelpeline som ledes nedover langs skipssiden og videre gjennom åpningen mellom den mangekantede ytterring 20, et lagersegment 21, 33 og innerringen 4 til et område nær dekk der den lett kan nås.

Ved den andre fremgangsmåte kan f.eks. stigerøret 9 være festet i røret 6 slik at det bare skal kobles fra svivelen 10. Markeringsbøye med line kan ligge ferdig på dreiehodet. Ved frigjøring av en lett løsbar forbindelse mellom hylsen 32 og røret 6 faller dreiehodet under påvirkning av tyngdekraften og vertikalkraften fra ankerlinene, men bremset av vannmotstanden og oppdriften til det finner sin naturlige likevekt.

Claims (5)

1. Dreiehode som er forankret til havbunnen, og en flytende konstruksjon (1) som bærer dreiehodet i et øvre aksiallager og et nedre radiallager og som kan svinge fritt rundt dreiehodet, karakterisert ved at det øvre lager er et sfærisk lager (2,3) og det nedre lager er et radialt glidelager (4,5) med vesentlig større diameter enn det øvre lager.

2. Dreiehode ifølge krav 1, karakterisert ved at det øvre lager (2,3) er et sfærisk aksialrullelager.

3. Dreiehode ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det nedre lager (4,5) er et glidelager med en innerring (4) som har en stiv bane og har en diameter som er flere ganger større enn dens bredde.

4. Dreiehode ifølge krav 3, karakterisert ved at ytterringen (5) av det nedre lager er en mangekant (20) og at det er anbragt et glidelagersegment (21) i hvert hjørne mellom to kanter.

5. Dreiehode ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at den del av det nedre lagers ytterring (5) som normalt får den største belastning, utføres som et bøyelig bånd.