NO178569B

NO178569B - Suction anchors with tensioning device

Info

Publication number: NO178569B
Application number: NO934625A
Authority: NO
Inventors: Albert Johnsen
Original assignee: Statoil As
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1996-01-15
Also published as: NO934625D0; NO934625L; NO178569C

Description

Oppfinnelsen angår et sugeanker omfattende en innretning for stramming av en kjetting som er koplet til ankeret, idet innretningen omfatter et spor for føring og orientering av kjettingen, en strammeanordning og en anordning for låsing av kjettingen i en gitt stilling i føringssporet. The invention relates to a suction anchor comprising a device for tightening a chain which is connected to the anchor, the device comprising a track for guiding and orienting the chain, a tightening device and a device for locking the chain in a given position in the guide track.

Ved forankring av flytende eller neddykkede laste/- lossebøyer, f.eks. for lasting eller lossing av hydrokarboner (olje og gass), har det i stor utstrekning vært benyttet pæleankere for festing av ankerkjettingene til havbunnen. Bruken av pæleankere har imidlertid medført problemer, idet de har vist seg å være problematiske å installere. Pæleankere er blant annet følsomme for store steiner når de skal nedpresses i havbunnen. Dersom man støter på store steiner i grunnen når pælen er nesten helt nede i sin endelige stilling, er det umulig å få den opp igjen. Pælene har en lengde på ca. 25 meter og det er - i den grad det er mulig - kostbart å trekke dem opp. Etter endt bruk må de derfor kuttes. Dette må skje under havbunnen for å unngå at oppstikkende pæler senere forårsaker skade på tråler eller liknende. Sådan kutting er en komplisert operasjon. When anchoring floating or submerged loading/unloading buoys, e.g. for loading or unloading hydrocarbons (oil and gas), pile anchors have largely been used to attach the anchor chains to the seabed. However, the use of pile anchors has caused problems, as they have proven to be problematic to install. Pile anchors are, among other things, sensitive to large stones when they are to be pressed into the seabed. If you come across large stones in the ground when the pile is almost all the way down to its final position, it is impossible to get it up again. The poles have a length of approx. 25 meters and it is - to the extent possible - expensive to pull them up. After use, they must therefore be cut. This must take place below the seabed to avoid sticking up piles later causing damage to trawlers or the like. Such cutting is a complicated operation.

Ved anvendelse av sugeankere unngås de ovenfor omtalte problemer som er knyttet til pæleankere, idet et sugeanker kan trekkes opp ved først å reversere sugepumpen som benyttes ved anker anbringelse, og deretter "pumpe ankeret løs". Et problem med sugeankere er imidlertid at den flate topp av ankrene må kunne motstå store trykkdifferanser når ankrene installeres i havbunnen, og at ankrene videre må tåle meget store krefter fra ankerkjettingene når de er i bruk. I tillegg er det komplisert å feste og stramme ankerkjettingene med de systemer som er kjent på området. Dette er en ulempe i forbindelse med kombinerte fortøynings- og laste/lossebøyer av den neddykkede type, hvor bøyens dybde må kunne justeres nøyaktig. By using suction anchors, the above-mentioned problems associated with pile anchors are avoided, as a suction anchor can be pulled up by first reversing the suction pump used for anchor placement, and then "pumping the anchor loose". A problem with suction anchors, however, is that the flat top of the anchors must be able to withstand large pressure differences when the anchors are installed in the seabed, and that the anchors must also withstand very large forces from the anchor chains when they are in use. In addition, it is complicated to attach and tighten the anchor chains with the systems known in the field. This is a disadvantage in connection with combined mooring and loading/unloading buoys of the submerged type, where the depth of the buoy must be precisely adjustable.

En strammeinnretning av den innledningsvis angitte type er kjent fra GB-2 132 158A. Innretningen omfatter en stasjonær og en mobil kjettings topper, og to hydrauliske sylindere som er innkoplet mellom kjettingstopperne for å skyve kjettingen i den ene eller den andre retning, for henholdsvis stramming eller avslakking av kjettingen. Innretningen er forholdsvis plasskrev-ende og også forholdsvis kostbar på grunn av mange samvirkende konstruksjonsdeler. Den er dessuten konstruert og beregnet for bruk på en plattform eller et skip, og er ikke beregnet for montering på et anker. På grunn av sitt plassbehov ville den heller ikke være egnet for sådan anvendelse. A tensioning device of the type indicated at the outset is known from GB-2 132 158A. The device includes a stationary and a mobile chain topper, and two hydraulic cylinders which are connected between the chain toppers to push the chain in one direction or the other, for respectively tightening or loosening the chain. The device is relatively space-consuming and also relatively expensive due to many interacting structural parts. It is also designed and intended for use on a platform or ship, and is not intended for installation on an anchor. Because of its space requirements, it would also not be suitable for such an application.

Formålet m€id oppfinnelsen er å tilveiebringe et sugeanker med en strammeinnretning hvor strammingen utføres med standard utstyr for løfting av kjettinger og vaiere, noe som gjør bruk av ankeret enklere. The purpose of the invention is to provide a suction anchor with a tightening device where the tightening is carried out with standard equipment for lifting chains and cables, which makes using the anchor easier.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt et sugeanker av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at strammeanordningen omfatter en anordning for feste av kjettingens ende til en anordning for løfting av kjettingenden ved stramming av kjettingen ved å trekke denne gjennom føringssporet, idet det er tilveiebrakt en over føringssporet anordnet anleggsanordning for å holde kjettingen på plass i sporet under kjettingens strammingsbevegelse, og en manøveranordning for i det minste deaktivering av den kjettinglåsende anordning i forbindelse med en strammingsoperasjon. To achieve the above-mentioned purpose, a suction anchor of the type indicated at the outset has been provided which, according to the invention, is characterized in that the tightening device comprises a device for attaching the end of the chain to a device for lifting the end of the chain when tightening the chain by pulling it through the guide groove, an installation device arranged above the guide track is provided to keep the chain in place in the track during the chain's tightening movement, and a maneuvering device for at least deactivating the chain locking device in connection with a tightening operation.

En fordelaktig utførelse av ankeret er kjennetegnet ved at anordningen for feste av kjettingens ende er et koplingselement som bæres av en støttekonstruksjon på toppen av ankeret, og som har kjettingenden festet til sin underside, idet elementet er tilpasset for løsbar sammenkopling med et løfteverktøy for løfting og stramming av kjettingen, f.eks. ved hjelp av en vinsj e.l. beliggende ved vannets overfate. An advantageous embodiment of the anchor is characterized by the device for attaching the end of the chain being a connecting element which is carried by a support structure on top of the anchor, and which has the end of the chain attached to its underside, the element being adapted for releasable connection with a lifting tool for lifting and tightening the chain, e.g. using a winch etc. situated at the surface of the water.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk sideriss, delvis i snitt, av den øvre» del av et anker med en strammeinnretning ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et skjematisk grunnriss av innretningen på fig. 1, og fig. 3 viser et sideriss av innretningen, i større målestokk og også delvis i snitt, med sammenkoplet løfteanordning og koplingselement og under innledende kjetting-stramming. The invention shall be described in more detail in the following in connection with an exemplary embodiment with reference to the drawings, where fig. 1 shows a schematic side view, partly in section, of the upper part of an anchor with a tensioning device according to the invention, fig. 2 shows a schematic plan of the device in fig. 1, and fig. 3 shows a side view of the device, on a larger scale and also partially in section, with connected lifting device and coupling element and during initial chain tightening.

På tegningene er det vist et sugeanker 1 som er nedsenket i en havbunn 2. Selve nedsenkingsdelen av ankeret er av konvensjonell utførelse og omfatter en passende dimensjonert og avstivet topplate 3 og et fra topplaten nedhengende, sylind-risk skjørt 4. Ankeret er således dannet av en hul, nedad åpen sylinder, slik at det kan nedsenkes i havbunnen ved at et vakuum tilveiebringes inne i ankeret ved hjelp av en tilkoplet pumpe-anordning. På fig. 2 er det vist en innstikksanordning 5 for hurtig tilkopling/fråkopling av en passende pumpe (ikke vist). Ankeret er laget av passende stålplater og kan eksempelvis ha en diameter i området 5 - 10 m og en lengde i området 10 - 20 m. The drawings show a suction anchor 1 which is submerged in a seabed 2. The immersion part of the anchor itself is of conventional design and comprises a suitably sized and stiffened top plate 3 and a cylindrical skirt 4 hanging from the top plate. The anchor is thus formed of a hollow, downwards open cylinder, so that it can be submerged in the seabed by a vacuum being provided inside the anchor by means of a connected pump device. In fig. 2 shows a plug-in device 5 for quick connection/disconnection of a suitable pump (not shown). The anchor is made of suitable steel plates and can, for example, have a diameter in the range of 5 - 10 m and a length in the range of 10 - 20 m.

Strammeanordningen omfatter en kanaldel 6 som danner et spor 7 som på kjent måte er utformet for føring og orientering av en leddkjetting 8 med vekselvis "liggende" og "stående" ledd. Kanaldelen 6 er festet til oversiden av topplaten 3, slik at den strekker seg radialt innover fra ankerets omkrets mot det sentrale område av topplaten. Kanaldelen er dekket av et innføringshus 9 som har en traktformet innføringsåpning 10 for kjettingen 8. Videre omfatter strammeanordningen en anordning 11 for feste av kjettingens 8 ende 12 til en løfteanordning 13 for løfting og stramming av kjettingen. The tensioning device comprises a channel part 6 which forms a groove 7 which is designed in a known manner for guiding and orienting a link chain 8 with alternating "lying" and "standing" links. The channel part 6 is attached to the upper side of the top plate 3, so that it extends radially inwards from the circumference of the anchor towards the central area of the top plate. The channel part is covered by an insertion housing 9 which has a funnel-shaped insertion opening 10 for the chain 8. Furthermore, the tightening device comprises a device 11 for attaching the end 12 of the chain 8 to a lifting device 13 for lifting and tightening the chain.

Anordningen 11 for feste av kjettingens ende er et koplingselement som bæres av en støttekonstruksjon 14 på toppen av ankeret, og som har kjettingens ende 12 festet til sin underside, nærmere bestemt ved hjelp av en sjakkelkopling 15. I den viste utførelse er koplingselementet 11 skålformet, og støttekonstruksjonen er utformet med en fordypning 16 som er tilpasset for opptakelse og stabil understøttelse av koplingselementet 11 ved nedsenking av dette i fordypningen. The device 11 for attaching the end of the chain is a coupling element which is carried by a support structure 14 on top of the anchor, and which has the end of the chain 12 attached to its underside, more precisely by means of a shackle coupling 15. In the embodiment shown, the coupling element 11 is bowl-shaped, and the support structure is designed with a recess 16 which is adapted for receiving and stably supporting the coupling element 11 when it is immersed in the recess.

Løfteanordningen 13 er i den viste utførelse et standard løfteverktøy, f.eks. av den type som er tilpasset for innføring i og løfting av rør med en innvendig diameter på 60". Til løf teverktøyets overside er det festet en vaier 17 for oppheising og nedsenking av verktøyet, idet vaieren f.eks. er koplet til en vinsj (ikke vist) som er anordnet på et fartøy, såsom en lekter e.l-, på vannets overflate. In the embodiment shown, the lifting device 13 is a standard lifting tool, e.g. of the type which is adapted for inserting into and lifting pipes with an internal diameter of 60". A cable 17 is attached to the upper side of the lifting tool for raising and lowering the tool, the cable being for example connected to a winch ( not shown) which is arranged on a vessel, such as a barge etc., on the surface of the water.

Det skålformede koplingselement 11 er tilpasset for opptakelse av det tilsvarende dimensjonerte løfteverktøy 13, og skålens innervegg er på ikke nærmere vist måte tilpasset for inngrep med fjernmanøvrerte inngrepselementer 18 som kan bringes til å rage ut fra løfteverktøyets yttervegg, og føres tilbake til en inaktiv stilling innenfor løfteverktøyets ytterflate. For dette formål kan skålens 11 innervegg være forsynt med aksiale spor for inngrep med tilsvarende formede inngrepselementer 18. Alternativt kan det, som ett eksempel, være anordnet inngrepselementer som er tilpasset for inngrep under en periferisk låsekant eller låsering (ikke vist) som kan rage ut fra skålens 11 innervegg. Løfteverktøyets inngrepselementer er innrettet til å manøvreres hydraulisk, og for dette formål er det anordnet en hydraulisk ledning 19 som strekker seg mellom løfteverktøyet 13 og et hydraulisk aggregat (ikke vist) på et fartøy på vannets overflate. The bowl-shaped coupling element 11 is adapted for receiving the correspondingly dimensioned lifting tool 13, and the inner wall of the bowl is, in a manner not shown, adapted for engagement with remotely operated engagement elements 18 which can be made to protrude from the outer wall of the lifting tool, and are returned to an inactive position within the outer surface of the lifting tool. For this purpose, the inner wall of the bowl 11 can be provided with axial grooves for engagement with correspondingly shaped engagement elements 18. Alternatively, as one example, engagement elements can be arranged which are adapted for engagement under a circumferential locking edge or locking ring (not shown) which can protrude from the inner wall of the bowl 11. The lifting tool's engagement elements are designed to be maneuvered hydraulically, and for this purpose a hydraulic line 19 is arranged which extends between the lifting tool 13 and a hydraulic unit (not shown) on a vessel on the surface of the water.

Det vil være klart at det viste løfteverktøy 13 og det tilsvarende tilpassede skålelement 11 bare representerer én av mange mulige utførelser for hensiktsmessig sammenkopling av kjettingens ende med en passende løfteanordning. It will be clear that the shown lifting tool 13 and the correspondingly adapted bowl element 11 represent only one of many possible designs for suitably connecting the end of the chain with a suitable lifting device.

Fig. 1 viser en situasjon hvor løfteverktøyet 13 er i ferd med å nedsenkes mot koplingselementet 11 for å sammenkoples med dette, forut for en strammingsoperasjon. Som vist er løfteverktøyet forsynt med et avfaset entringsparti 20, for å lette innføring av løfteverktøyet i det skålformede koplingselement. Likeledes er koplingselementet 11 forsynt med et liknende avfaset entringsparti 21, for å lette innføring av skålelementet med løfteverktøyet i støttekonstruksjonens fordypning 16, etter en utført strammingsoperasjon. Fig. 1 shows a situation where the lifting tool 13 is in the process of being lowered towards the coupling element 11 in order to connect with it, prior to a tightening operation. As shown, the lifting tool is provided with a chamfered entry part 20, to facilitate insertion of the lifting tool into the bowl-shaped coupling element. Likewise, the coupling element 11 is provided with a similar chamfered entry part 21, in order to facilitate the introduction of the bowl element with the lifting tool into the recess 16 of the support structure, after a tightening operation has been carried out.

Som vist på fig. 2, er det på ankeret også anbrakt en transponderenhet 22 for lokaliseringsformål, for å lette nedsenking av løfteverktøyet, eller koplingselementet sammen med løfteverktøyet, i riktig posisjon i forhold til støttekonstruk-sjonen 14 på ankeret. Transponderenheten kan være fjernet fra ankeret når den ikke er i bruk. As shown in fig. 2, a transponder unit 22 is also placed on the anchor for localization purposes, to facilitate the lowering of the lifting tool, or the coupling element together with the lifting tool, in the correct position in relation to the support structure 14 on the anchor. The transponder unit may be removed from the anchor when not in use.

Når løfteverktøyet 13 er sammenkoplet med koplingselementet 11 som vist på fig. 3, utføres stramming av kjettingen 8 ved at løfteverktøyet oppheises og kjettingen trekkes gjennom føringssporet 7, idet det er tilveiebrakt en over føringssporet anordnet anleggsanordning for å holde kjettingen på plass i sporet under dennes bevegelse, og en manøveranordning for deaktivering og eventuelt også aktivering av en anordning for låsing av kjettingen.. When the lifting tool 13 is connected to the coupling element 11 as shown in fig. 3, tightening of the chain 8 is carried out by raising the lifting tool and pulling the chain through the guide track 7, there being provided an attachment device arranged above the guide track to keep the chain in place in the track during its movement, and a maneuvering device for deactivating and possibly also activating a device for locking the chain..

Slik det fremgår av. fig. 1 og 3, består anleggsanordningen i den viste utførelse av et plateelement 23 som danner en konvekst krummet anleggsflate for glideanlegg mot kjettingen. Anleggsflatens utstrekning og krumning er tilpasset med henblikk på optimal føring av kjettingen. Anleggsflaten vil hensiktsmessig være dannet av et materiale som forårsaker minst mulig friksjon. As it appears from fig. 1 and 3, the installation device in the embodiment shown consists of a plate element 23 which forms a convexly curved installation surface for sliding installations against the chain. The extent and curvature of the installation surface is adapted with a view to optimal guidance of the chain. The installation surface will suitably be formed from a material that causes the least possible friction.

Som et alternativ til den viste anleggsflate 23 kan anleggsanordningen f.eks. bestå av en roterbart lagret rull (ikke vist) for rullende kontakt med kjettingen under stramming av denne. As an alternative to the shown contact surface 23, the contact device can e.g. consist of a rotatably supported roller (not shown) for rolling contact with the chain while tightening it.

Anordningen for låsing av kjettingen omfatter i den viste utførelse to låsemekanismer av hvilke den ene sperrer for bevegelse av kjettingen i strammeretningen, og den andre sperrer for bevegelse av kjettingen i den motsatte retning. Hver låsemekanisme kan være en standard-lås som har en fjærbelastet stopper som automatisk låses når kjettingen ikke er i bevegelse. In the embodiment shown, the device for locking the chain comprises two locking mechanisms, one of which blocks movement of the chain in the tightening direction, and the other blocks movement of the chain in the opposite direction. Each locking mechanism can be a standard lock that has a spring-loaded stop that automatically locks when the chain is not moving.

Slik det fremgår av fig. 1 og 3, består stopperen for låsing av kjettingen 8 i strammeretningen av en svingbart montert låsearm 24, mens den andre stopper består av en liknende, svingbart montert låsearm 25, idet armene ved sine frie ender er tilpasset for sperrende inngrep med respektive, liggende kjettingledd ved motsatte ender av et mellomliggende, stående ledd. Hver låsearm er forsynt med en manøveranordning for i det minste deaktivering av låsemekanismen for å frigjøre kjettingen. Manøver anordningene består som vist av en første plugg 26 som er koplet til låsearmen 24, og en andre plugg 27 som er koplet til låsearmen 25, idet pluggene rager opp på oversiden av innførings-huset 9 for kjettingen. As can be seen from fig. 1 and 3, the stopper for locking the chain 8 in the tightening direction consists of a pivotably mounted locking arm 24, while the other stopper consists of a similar, pivotably mounted locking arm 25, the arms at their free ends being adapted for locking engagement with respective horizontal chain links at opposite ends of an intermediate standing joint. Each locking arm is provided with a maneuvering device for at least deactivating the locking mechanism to release the chain. As shown, the maneuvering devices consist of a first plug 26 which is connected to the locking arm 24, and a second plug 27 which is connected to the locking arm 25, the plugs projecting onto the upper side of the insertion housing 9 for the chain.

For manøvrering av pluggene 26, 27 for frigjøring av kjettingen, benyttes en fjernoperert farkost ■ (ROV) eller en dykker for å deaktivere låsemekanismene og bringe låsearmene til sin frigjøringsstilling. For maneuvering the plugs 26, 27 to release the chain, a remotely operated vehicle ■ (ROV) or a diver is used to deactivate the locking mechanisms and bring the locking arms to their release position.

På fig. 1 er begge låsearmer 24, 25 vist i sin sperre-stilling, dvs. i installert, låst stilling av kjettingen, mens de på fig. 3 er vist i frigjort stilling, dvs. i strammestilling for kjettingen. I denne stilling er den strammingshindrende låsearm 24 løftet opp slik at den går klar av kjettingen, mens låsearmen 25 er frigjort slik at den kan ri over kjettingleddene ved strammingsbevegelse av kjettingen. In fig. 1, both locking arms 24, 25 are shown in their locking position, i.e. in the installed, locked position of the chain, while in fig. 3 is shown in a released position, i.e. in a tensioned position for the chain. In this position, the tension-preventing locking arm 24 is lifted up so that it goes clear of the chain, while the locking arm 25 is released so that it can ride over the chain links during the tightening movement of the chain.

Som et alternativ til den viste utførelse med to låsemekanismer kan strammeinnretningen være forsynt med bare én låsemekanisme svarende til låsearmen 25 og manøverpluggen 27. Dette innebærer at den strammingshindrende låsemekanisme ganske As an alternative to the embodiment shown with two locking mechanisms, the tightening device can be provided with only one locking mechanism corresponding to the locking arm 25 and the maneuvering plug 27. This means that the tightening-preventing locking mechanism is quite

enkelt sløyfes. easily looped.

Etter at en strammingsoperasjon er utført, vil den kjettinglengde som svarer til løfteverktøyets 13 oppheisings-strekning, være overflødig når løfteverktøyet og koplingselementet 11 nedsenkes i støttekonstruksjonens 14 fordypning 16. Støttekonstruksjonen & r derfor utformet med et åpent rom 28 som danner en kjettingkasse for opptakelse av den overflødige kjettinglengde ved avslutningen av en strammingsoperasjon. After a tightening operation has been carried out, the chain length corresponding to the hoisting stretch of the lifting tool 13 will be redundant when the lifting tool and the coupling element 11 are immersed in the recess 16 of the support structure 14. The support structure is therefore designed with an open space 28 which forms a chain box for receiving the excess chain length at the end of a tightening operation.

Claims

1. Suction anchor comprising a device for tightening a chain (8) which is connected to the anchor (1), the device comprising a track (7) for guiding and orienting the chain, a tightening device (11, 13) and a device (24) , 25) for locking the chain (8) in a given position in the guide groove (7), CHARACTERIZED IN THAT the tightening device comprises a device (11) for attaching the end of the chain (12) to a device (13) for lifting the end of the chain for tightening of the chain by pulling it through the guide groove (7), there being provided an attachment device (23) arranged above the guide groove (7) to hold the chain (8) in place in the groove during the chain's tightening movement, and a maneuvering device (26, 27) for at least deactivating the chain locking device (24, 25) in connection with a tightening operation.

2. Anchor according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the device for attaching the end (12) of the chain (8) is a coupling element (11) which is carried by a support structure (14) on top of the anchor (1), and which has the chain end (12 ) attached to its underside, the element (11) being adapted for releasable connection with a lifting tool (13) for lifting and tightening the chain (8), e.g. using a winch etc. located at the water's surface.

3. Anchor according to claim 2, CHARACTERIZED IN THAT the coupling element (11) is bowl-shaped and adapted to accommodate a correspondingly dimensioned lifting tool (13), the inner wall of the bowl being adapted for engagement with remote-operated engagement elements (18) which can be made to protrude from lift the tea tool (13).

4. Anchor according to claim 2 or 3, CHARACTERIZED IN THAT the support structure (14) defines a chain box (28) for receiving excess chain (8) at the end of a tightening operation.

5. Anchor according to one of the preceding claims, CHARACTERIZED BY the fact that the installation device consists of a convexly curved installation surface (23) for sliding installations against the chain (8).

6. Anchor according to one of claims 1-4, CHARACTERIZED IN THAT the installation device consists of a rotatably stored roller for rolling contact with the chain (8).

7. Anchor according to one of the preceding claims, CHARACTERIZED IN THAT the maneuvering device comprises at least one displaceably arranged plug (26 or 27) which is designed to be operated by a diver or an ROV vessel to disengage or engage a locking element (24 or .-25) in the chain locking device,

8. Anchor according to one of claims 2-7, CHARACTERIZED IN THAT it is provided with a transponder unit (22) for localization purposes, to facilitate the lowering of the coupling element (11) and/or the lifting tool (13) into the correct position in relation to the support con- the structure (14) on the single anchor (1).

9. Anchor according to one of the preceding claims, in the form of a suction anchor, CHARACTERIZED IN that it is provided with a plug-in unit (5) for quick connection of a pump.