NO173691B - Delvis nedsenkbart borefartoey, samt fremgangsmaate til forbedring av overlevelsesevnen og endring av stabilitetsegenskapene til det delvis nedsenkbare borefartoey - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåte til forbedring av overlevelsesevnen til et delvis nedsenkbart borefartøy av den type som flyter når det befinner seg i operasjonstilstand og hvis stabilitet beror på endring av dets vannlinjeareal, samt et sådant fartøy som har en dekkskonstruksjon, en flerhet søyler som rager ned fra dekkskonstruksjonen, pongtonginnretninger på i det minste én av søylene, idet dekkskonstruksjonen, søylene og pongtonginnretningene danner en fast, permanent konfigurasjon i forhold til hverandre, og et oppdriftsmodifiserende element på i det minste én av søylene.

Nylige ulykker eller nesten-ulykker med havgående delvis nedsenkbare borerigger har ført til at det er blitt satt spørsmålstegn ved sikkerheten av hittil aksepterte riggkon-struksjoner. Fordi boreriggene er så funksjonelle i sin form med sine par med slanke søyler som gir lite vannlinjeareal, har det imidlertid vært vanskelig for skipsingeniøren å forbedre boreriggenes overlevelseskapasitet uten å skade deres borefunksjon.

To hovedsakelige økonomiske faktorer styrer konstruksjonen av delvis nedsenkbare borerigger, nemlig mengden av variabel dekkslast (VDL, som er vekten som kan bæres, typisk omtrent 1,5 m over rørstativene) og værvinduet (WW, som er det gjennomsnittlige antall dager pr. år hvor riggen kan utføre boring på grunn av tilstrekkelig små bølgeinduserte bevegelser). Det består en konflikt i kravene til stort VDL og WW, fordi VDL er begrenset av stabilitetskravene, mens et stort vannlinjeareal er definitivt uheldig for bevegelses-egenskapene, selv om det bidrar til tilfredsstillende stabilitet.

Som et resultat av dette konstrueres borerigger for å utføre boring ved boredypgående under moderate værforhold og for å ha muligheten til å redusere dypgåendet og toppdekkslasten betydelig og på relativt kort tid for å kunne motstå alvor-lige stormforhold. Prosedyrene for denne operasjon betinger at tilstrekkelig ballast og konsumvarer må tømmes over bord i denne forbindelse.

Det vil forstås at en betydelig forbedring av den delvis nedsenkbare riggs konstruksjon kan oppnås dersom:

(a) VDL økes uten uheldig innflytelse på WW,

(b) nødvendigheten av å dumpe ballast og konsumvarer for å endre operasjonsforholdene mellom bore- og overlevelsesdyp-gående reduseres eller elimineres.

For det formål å øke VDL-kapasiteten for delvis nedsenkbare boreenheter, benyttes vanligvis én eller flere av følgende modifikasjoner: ytterligere søyler; utvekster på forbindelsene mellom søyle og pongtong for å forbedre transittsta-biliteten; utvekster på søylene ved operasjonsdypgående; og økning i pongtongdeplasement.

Tilføyelse av søyler og/eller utvekster på søylene i operasjonsdypgående påvirker i uheldig grad de krefter som utøves på fartøyet av bølger og strøm under bruk og kan medføre en betydelig økning i konstruksjonens pris.

Økning av pongtongdeplasement vil ikke påvirke den totale stabilitet dersom den ikke medfører en tilsvarende økning av ballastmengden, og derfor utgjør den ikke noen effektiv måte

for forbedring av stabiliteten. Dessuten kan den også være dyr. Utvekster på forbindelsene mellom søyle og pongtong influerer ikke på stabiliteten ved bore- og overlevelsesdyp-gåender, selv om de kan være viktige for transittilstanden.

Fra NO 749/73 er det kjent et delvis nedsenkbart borefartøy hvis stabilitet oppnås i alt vesentlig ved at tyngdepunktet i konstruksjonen ligger under oppdriftssenteret, i motset-ning til mer vanlige delvis nedsenkbare borefartøyer hvor stabiliteten beror på endring av vannlinjearealet. I denne kjente konstruksjon holdes søylene som bærer dekkskonstruksjonen meget slanke for å gi liten bølgepåvirkning. På den annen side medfører dette problemer med stor endring i dypgående når fartøyet f.eks. tar ombord last, og for å motvirke denne endring i dypgående er fartøyets søyler forsynt med bevegelige ringformede oppdriftselementer som plasseres i vannlinjen i normal arbeidsstilling når det vil skje en brå og relativt stor endring av fartøyets tilsyne-latende vekt. Disse oppdriftselementer er ikke egnet til å bedre fartøyets overlevelsesevne under vanskelige værforhold, idet dets stabilitet ikke beror på vannlinjetverr-snitt, men på tyngdepunktets plassering.

Foreliggende oppfinnelse søker å forbedre overlevelsesevnen til et delvis nedsenket fartøy såsom en borerigg ved å tilveiebringe en variabel geometri av oppdriftsvolumet. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved hjelp av en fremgangsmåte som definert i krav 1. I det tilfelle hvor fartøyet stort sett har form av en enkelt søyle, benyttes en fremgangsmåte som definert i krav 3.

Oppfinnelsen vedrører også delvis nedsenkbare fartøyer med foranderlige stabilitetsegenskaper som nærmere definert i kravene 4 og 15. Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

I det følgende skal det som eksempel beskrives en utførelse av oppfinnelsen slik den kan anvendes på borerigger, under

henvisning til vedføyede tegninger, hvor:

Fig. 1 er et skjematisk riss av en delvis neddykkbar borerigg med evne til å variere geometrien av sitt oppdriftsvolum; Fig. IA er en detalj av en del av høyre søyle på fig. 1 i opprørt vann;

Fig. 2 er en detalj av et hylselignende element montert på

en søyle;

Fig. 3 er en detalj i grunnriss og viser skjematisk et middel for translatorisk bevegelse av hylseelementet på søylen; Fig. 4 er en detalj i likhet med fig. 3, men som viser en annen form for et oppdriftsmodifiserende element; og Fig. 5 er et skjematisk riss av en enkelt sylindrisk bøye som er påmontert et hylselignende element.

Det skal så henvises til tegningene, hvor 10 generelt betegner en delvis nedsenkbar borerigg som har en boredekkstruktur 12 med en flerhet søyler 14 ragende ned fra denne. Søylene kan hensiktsmessigvis ha sirkulært tverrsnitt, men det vil forstås at de kan ha andre former, f.eks. rektangulært tverrsnitt. Pongtonger 16 av konvensjonell form er festet til bunnen av søylene 14 av konvensjonell form, og for såvidt er dette en standard konstruksjon. 18 betegner transittvannlinjen, dvs. vannets nivå når boreriggen taues eller drives frem og befinner seg ved sitt transittdypgående med toppen av pong-tongskrogene såvidt klar av vannet, og 20 angir borevannlinjen, som i praksis også kan betraktes som overlevelsesvannlinjen, selv om denne vannlinje dog kan være forskjellig. På grunn av de relative bevegelser mellom fartøyet og bølgene bør avstanden av dekket 12 over vannlinjen i overlevelsestil-stand ikke reduseres under bestemte grenser dersom fartøyet skal kunne overleve en storm eller unngå skade.

Oppdriftsmodifiserende elementer 22 av hylselignende form er montert rundt endesøylene 14 på føringer 24 (se fig. 3) ..

De hylselignende elementer 22 er stort sett ringformede i tverrsnitt og har hovedsakelig sylindrisk form. Tykkelsen Ar av det ringformede tverrsnitt av elementene 22 og høyden H av det sylindriske parti av elementet 22 er valgt slik at den gir boreriggen 10 den forønskedeøkning i volum eller oppdrift ved overlevelsesvannlinjen 20 når elementene 22 er låst i stilling ved overlevelsesvannlinjen 20, som vist på fig. 1. Høyden H er valgt slik at den muliggjør et tilstrekkelig de-plasementsområde i forhold til vannflaten som et resultat av fartøyets bevegelser og/eller bølgebevegelser som angitt ved 30. Elementene 22 er ved sin nedre ende avsluttet i en mansjett 32, som har redusert ytterdiameter for å gi en innad avsmalnende flate 31, f.eks. som den viste, omvendt kjegle-stumpform, eller eventuelt en innadrettet krum form. Denne innad avsmalnende eller krummede ende på hylsen reduserer slageffektene når det hylselignende element neddykkes i vann.

Slik det best vil ses av fig. 3, samvirker de langsgående føringer 24 på søylene 14 med tilsvarende midler i form av ruller 38 anbragt i spor 40 anordnet mellom segmenter 42 av den ringformede vegg av elementet 22.Egnede bevegelsesmid-ler, her skjematisk vist som et taljesystem 44, er også anordnet i sporet 40 og betjenes av vinsjer (ikke vist) på dekket 12 for å bevege elementet 22 langs søylen 14 mellom den nedre stilling eller transittstillingen, som vist på fig. 1, og den øvre stilling eller overlevelsesvannlinjestillingen. Det vil forstås at elementet 22 vil bli låst fast til søylen i begge de to stillinger, og under visse forhold kan det være tatt forholdsregler for å låse elementet til søylen i andre stillinger enn den som er vist på fig. 1 for å gi mulighet for å variere operasjonsbetingelsene.

Når boreriggen til å begynne med taues eller drives til borestedet, vil elementet 22 være låst til søylen ved pongtong-nivå, og dersom en større sjø påtreffes under tauingen, vil elementet 22 tjene til å øke oppdriftsvolumet av konstruksjonen ved å gi bidrag til oppdriften ved pongtongnivået. Ut-formningen av mansjetten 32 absorberer sjokket av bølgene og/ eller bevegelser som søker å neddykke pongtongen og høyden H av elementet 22 tjener til å gi et øket område av stabili-tetsforbedring under tauetilstanden.

Ved ankomst til borestedet fylles pongtongene i nødvendig grad for å neddykke boreriggen til borevannlinjen 20, hvor den for-ankres. Under denne operasjon forblir elementet 22 låst til søylen i sin nedre stilling og befinner seg således under vann.

Under boring gir de relativt tynne søyler 14 med radius r (fig. 2) boreriggen minimalt vannlinjeareal og derfor minimale bølgeinduserte bevegelser under akseptable boreværforhold. Når et stormvarsel mottas, blir imidlertid elementet 22 fri-gjort fra sin nedre stilling på søylen og beveget opp til overlevelsesvannlinjetilstand, hvor det på nytt fastlåses..

I denne tilstand øker det vannlinjearealet av søylen og endrer den vertikale fordeling av oppdriftsvolumet. Da tykkelsen Ar av ringen og høyden H av elementene 22 er beregnet til å gi den nødvendigeøkning i volum og nødvendig høyde for å kunne akseptere de store relative bevegelser, og da fartøyets bevegelser ikke lenger er en faktor, kan boreriggen tillates å følge bølgene, dvs. stampe og rulle med bølgene for å holde boredekkstrukturen 12 i sikker avstand over bølgetoppene 28. Etter at stormen er løyet kan taljeelementene 44 betjenes

for å tvinge elementene 22 ned langs føringene 24 tilbake til en undervannsstilling, fortrinnsvis den nedre stilling vist på fig. 1. Elementet 22 låses på nytt i denne stilling, og boringen kan fortsette mens søylen 14 på nytt inntar sitt lille tverrsnittsareal i vannlinjen for å gi de reduserte bøl-geinduserte bevegelser som er en forutsetning for boringen.

Selv om elementene 22 her ikke er vist på alle de søyler som er forbundet med pongtongene, vil det forstås at under visse forhold kan elementene 22 være anordnet på alle søylene, eller det kan være anordnet spesielle søyler for å bære elementene 22. Det vil også forstås at selv om elementene 22 er vist med hovedsakelig sylindrisk form, kan de ha andre former, f.eks. kan de være toroideformede, eller de kan være oppdelt i segmenter slik at de kun strekker seg over en del av omkret- sen av søylen, som vist ved .42 på fig. 4. Disse segmenter 42 kan med fordel være montert på en sirkulær vogn 4 6 som samvirker med føringene 24 (på lignende måte som beskrevet i forbindelse med fig. 3), for å holde segmentet 42 positivt på plass. Segmentene bør imidlertid konstrueres for å gi god sikkerhet mot punktering, og for å unngå punktering og fylling, kan elementene 2 2 være fylt med betong eller et annet egnet materiale slik at i tilfelle av skade i elemen-tets 22 hud, vil vann ikke kunne trenge inn i et tomt indre hulrom i elementet og strømme fritt inn og ut av dette.

Man forestiller seg videre at en flerhet elementer 22 kan erstattes av ett enkelt element på en sentral søyle gjennom hvilken borstrengen passerer, og naturligvis kan enhver egnet form for bevegelsesinnretning, styreinnretning og låseinnret-ning benyttes.

På fig. 5 er det vist en noe forskjellig anvendelse 5 av oppfinnelsen. Her har en sylindrisk bøye 47 en enkelt søyleinn-retning 14. I dette tilfelle er det ikke festet noen pongtong til søyleinnretningen. Et oppdriftsmodifiserende element såsom det hylselignende element 22 er bevegelig montert på søylen 14 og er bevegelig slik at det kan plasseres i en første stilling ved fartøyets vannlinje, som antydet til høyre på fig. 5, og i en andre stilling ved bunnen av søylen 14, slik det vil ses til venstre på fig. 5. Også her vil elementet 2-2 bli låst fast til den nedre ende av bøyen når det er ønskelig med minimale bølgeinduserte bevegelser i bøyen. Når det kreves maksimal klaring av den øvre ende av bøyen over vannflaten, låses elementet 22 ved vannlinjen.

Claims (15)

1 . Fremgangsmåte til forbedring av overlevelsesevnen til et delvis nedsenkbart borefartøy av den type som flyter når det befinner seg i operasjonstilstand og hvis stabilitet beror på endring av dets vannlinjeareal, hvilket fartøy har en dekkskonstruksjon (12), en flerhet søyler (14) som rager ned fra dekkskonstruksjonen, pongtonginnretninger (16) på i det minste én av søylene, idet dekkskonstruksjonen, søylene og pongtonginnretningene danner en fast, permanent konfigurasjon i forhold til hverandre, og et oppdriftsmodifiserende element (22) på i det minste én av søylene,karakterisert vedat det oppdriftsmodifiserende element (22) beveges på den tilhørende søyle (14) fra en stilling under borefartøyets (10) borevannlinje til en stilling hvor elementet (22) befinner seg i det minste delvis over borefartøyets (10) overlevelsesvannlinje (20) når fartøyet trues av dårlige værforhold for derved å kunne øke stamping, hiving og rulling av fartøyet (10) under innvirkning av bølgene ved slike værforhold.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte element (22) beveges til en stilling nær fartøyets (10) transittvannlinje (18) for fartøyets transitt.

3. Fremgangsmåte for endring av stabilitetsegenskapene til et fartøy av den type som befinner seg i flytende tilstand på operasjonsstedet og hvis stabilitet beror på endring av dets vannlinjeareal, hvilket fartøy omfatter en i vannet neddykkbar søyleinnretning (14) og et oppdriftsmodifiserende element (22) på søyleinnretningen (14),karakterisert vedat det oppdriftsmodifiserende element (22) beveges langs søyleinnretningen (14) til en overlevelsesvannlinjestilling nær den øvre ende av søyleinnretningen for å øke stamping, hiving og rulling av fartøyet under innvirkning av bølgene under dårlige værforhold, og at nevnte element (22) beveges til en andre stilling på søyleinnretningen (14) i avstand fra og under nevnte første stilling under rolige vannforhold.

4. Delvis nedsenkbart borefartøy av den type som befinner seg i flytende tilstand på bruksstedet, hvilket fartøy har en dekkskonstruksjon (12), en flerhet søyler (14) som rager ned fra dekkskonstruksjonen, én eller flere pongtonginnretninger (16) på i det minste én av søylene, idet dekkskonstruksjonen, søylene og pongtonginnretningene danner en fast permanent konfigurasjon i forhold til hverandre, et oppdriftsmodifiserende element (22) på i det minste én av søylene, og midler (44) for å bevege det oppdriftsmodifiserende element (22) langs sin tilhørende søyle (14) i forhold til vannlinjen når fartøyet befinner seg i flytende tilstand,karakterisert vedat fartøyets konstruksjon er slik dimensjonert og utformet at dets stabilitet tilveiebringes av endring av dets vannlinjeareal og at det oppdriftsmodifiserende element (22) derfor kan plasseres: a) på nevnte tilhørende søyle (14) over pongtonginnretningen (16) nær fartøyets transittvannlinje under fartøyets transitt, b) nær pongtonginnretningen (16) og under vannlinjen under boreoperasjoner, og c) i en overlevelsesvannlinjestilling for å øke stamping, hiving og rulling av fartøyet under innvirkning av bølgene under dårlige værforhold.

5. Fartøy ifølge krav 4,karakterisert vedat oppdriftsmodifiserende elementer (22) er montert på flere av søylene (14).

6. Fartøy ifølge krav 5,karakterisert vedat i det minste ett av de oppdriftsmodifiserende elementer (22) har stort sett sylindrisk form med hovedsakelig ringformet tverrsnitt og er montert slik at det omgir den tilhørende søyle.

17. Fartøy ifølge krav 5,karakterisert vedat de oppdriftsmodifiserende elementer (22) har stort sett sylindrisk form med hovedsakelig ringformet tverrsnitt og er montert slik at de omgir sin respektive tilhørende søyle.

8. Fartøy ifølge krav 4, hvor dekkskonstruksjonen utgjøres av et boredekk (12),karakterisert vedat de oppdriftsmodifiserende elementer er hylselignende elementer (22) montert rundt i det minste noen av søylene (14), idet de hylselignende elementer (22) har stort sett ringformet tverrsnitt av hovedsakelig sylindrisk form og ender ved sine nedre ender i mansjetter (32) med avtagende ytre diameter som tilveiebringer en innad avsmalnende eller krummet ende av hylsen.

9. Fartøy ifølge krav 8,karakterisert vedat de hylselignende elementer (22) med ringformet tverrsnitt har jevn tykkelse over deres mansjetter (32).

10. Fartøy ifølge krav 8,karakterisert vedat mansjettene (32) stort sett har form av en omvendt avkortet kjegle.

11. Fartøy ifølge krav 8,karakterisert vedat alle søylene (14) ender i pongtonger (16) og at hylselignende elementer (22) er anordnet på alle søylene.

12. Fartøy ifølge krav 11,karakterisertved at den tredje posisjon for de hylselignende elementer er plassert umiddelbart over pongtongen (16).

13. Fartøy ifølge krav 11 eller 12,karakterisert vedat søylene (14) er forsynt med en flerhet langsgående føringer (24) og at de hylselignende elementer (22) er forsynt med midler (38) som inngriper samvirkende med føringene.

14. Fartøy ifølge krav 5,karakterisert vedat i det minste ett av de oppdriftsmodifiserende elementer (22) har delvis sylindrisk form med segmentdelt ringformet tverrsnitt og er montert slik at det delvis omslutter den tilhørende søyle (14).

15. Delvis nedsenkbart fartøy av den type som befinner seg i flytende tilstand på bruksstedet, omfattende en i vann neddykkbar søyleinnretning (14), et oppdriftsmodifiserende element (22) på søyleinnretningen,karakterisert vedmidler for å bevege det oppdriftsmodifiserende element (22) langs søyleinnretningen (14) og for å plassere elementet i en overlevelsesvannlinjestilling, en uværsstilling, nær en øvre ende av søyleinnretningen (14) i hvilken stilling fartøyet hever og senker seg med bølgene, og i en andre stilling, en godværs-operasjonsstilling på søyleinnretningen, under førstnevnte sted og under vannlinjen, i hvilken stilling fartøyets bølgeinduserte bevegelser er redusert.