NO300883B1

NO300883B1 - HIV motion suppressor for floating structures

Info

Publication number: NO300883B1
Application number: NO954946A
Authority: NO
Inventors: Fred Olsen; Hans Oeigarden
Original assignee: Fred Olsen
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-08-11
Also published as: NO954946L; NO954946D0; ZA969770B

Description

Oppfinnelsen vedrører en bølgedemper for flytende konstruksjoner, i samsvar med ingressen til krav 1. The invention relates to a wave damper for floating constructions, in accordance with the preamble to claim 1.

US-5.330.293 beskriver en oljeplattform med ringformet tverrsnitt. Ved dets nedre ende har plattformen et skjørt som strekker seg horisontalt og som tjener til å begrense bevegelsen indusert av bølger. Fortøyningsinnretninger er også festet til skjørtet. Det bølgedempende skjørtet er fullstendig lukket. US-5,330,293 describes an oil platform with an annular cross-section. At its lower end, the platform has a skirt that extends horizontally and serves to limit the movement induced by waves. Mooring devices are also attached to the skirt. The wave dampening skirt is completely closed.

US-3.673.974 viser en plattform utstyrt med en stor horisontal, perforert plate et stykke under plattformen. Denne typen demper ble også foreslått brukt på produksjons- og boreskipet Petrojarl for ca. 10 - 12 år siden. Under modellforsøk ble det her benyttet hele horisontale plater opphengt et stykke under modellen. Det viste seg at disse platene ga svært liten effekt. De ville på langt nær kunne forsvare de ekstra kostnadene det ville bety å utstyre skipet med slike plater. Petrojarl ble da heller ikke bygget med slike dempeplater. Å utstyre platene med åpninger vil øke dempeeffekten noe, men ikke ha avgjørende betydning. For at en slik dempeplate skal være effektiv må den befinne seg på minst 40 m dybde, der sjøen er betydelig roligere enn ved overflaten. Det sier seg selv at dette blir altfor dyrt til å være regningssvarende. US-3,673,974 shows a platform equipped with a large horizontal perforated plate some distance below the platform. This type of damper was also proposed for use on the production and drilling ship Petrojarl for approx. 10 - 12 years ago. During model tests, entire horizontal plates were used here, suspended a short distance below the model. It turned out that these plates produced very little effect. They would almost be able to justify the extra costs it would mean to equip the ship with such plates. Petrojarl was then not built with such damping plates either. Equipping the plates with openings will increase the damping effect somewhat, but will not be decisive. For such a damping plate to be effective, it must be at a depth of at least 40 m, where the sea is significantly calmer than at the surface. It goes without saying that this will be far too expensive to be billable.

GB 2.200.082 viser en lignende dempeanordning, men her er det også anordnet store ballastanker i tilknytning til demperen. Disse ballasttankene tjener ingen annen hensikt enn å gjøre konstruksjonen tyngre, og har således en marginal effekt på dempningen av plattformens bølgeinduserte bevegelse. GB 2,200,082 shows a similar damping device, but here large ballast tanks are also arranged in connection with the damper. These ballast tanks serve no other purpose than to make the structure heavier, and thus have a marginal effect on the damping of the platform's wave-induced movement.

US-3.224.401 viser en plattform utstyrt med to ulike typer dempere. Den ene typen omfatter horisontale gjennomhullede plater plassert langsetter horisontale stag. Modellforsøk den foreliggende søker har utført, viser at en slik demper vil ha en viss effekt ved bevegelser i hastigheter på 7 - 8 m/sekund. Imidlertid ligger vanlig bevegelseshastighet for en plattform i området mellom 1 og 4 m/sekund. I dette området vil demperen ifølge dette US-patentet ha svært liten effekt. Den andre typen demper omfatter passasjer gjennom vertikale stag. Denne demperen medfører at plattformen mister oppdrift, men har ellers svært marginal innvirkning på dempning av bevegelse. Demperne ifølge US-3.224.401 er kun egnet for bruk ved forholdsvis pent vær, slik man ofte finner i Den Meksikanske Gulf, og vil ha en nærmest ubetydelig effekt under de harde værforhold man opplever i f.eks. Nordsjøen. US-3,224,401 shows a platform equipped with two different types of dampers. One type comprises horizontal perforated plates placed along sets of horizontal struts. Model tests carried out by the present applicant show that such a damper will have a certain effect when moving at speeds of 7 - 8 m/second. However, the usual speed of movement for a platform is in the range between 1 and 4 m/second. In this area, according to this US patent, the damper will have very little effect. The second type of damper includes passages through vertical struts. This damper causes the platform to lose buoyancy, but otherwise has a very marginal effect on dampening movement. The dampers according to US-3,224,401 are only suitable for use in relatively good weather, such as is often found in the Gulf of Mexico, and will have an almost negligible effect under the harsh weather conditions experienced in e.g. The North Sea.

GB 2.009.693 viser en betongsøyle utstyrt med passasjer som strekker seg i en bue fra horisontal retning til en ca. 45° retning oppover. Denne anordningen vil dempe hivbevegelse og forhindre krengning av søylen. Imidlertid har demperne en svært komplisert utforming, som gjør at disse må støpes i betong. Dette medfører et betydelig vedlikeholdsproblem, og demperne vil kun være egnet for en betongsøyle, og ikke en plattform. Betongsøylen vil nemlig få svært liten lastekapasitet. Nederst på betongsøylen er det utformet et antall celler, som har svært liten innvirkning på dempingen, idet disse kun bidrar til å gjøre konstruksjonen tyngre ved at cellene trekker med seg vannmasser. GB 2,009,693 shows a concrete column equipped with passages extending in an arc from a horizontal direction to an approx. 45° direction upwards. This device will dampen heave movement and prevent tipping of the column. However, the dampers have a very complicated design, which means that they must be cast in concrete. This causes a significant maintenance problem, and the dampers will only be suitable for a concrete column, and not a platform. The concrete column will have a very small load capacity. At the bottom of the concrete column, a number of cells have been designed, which have very little effect on the damping, as these only contribute to making the construction heavier by the cells drawing masses of water with them.

US-3.921.408 viser en anordning bestående av vertikale og horisontale bjelker plassert utenfor en konstruksjon som skal beskyttes. Denne anordningen er først og fremst egnet til å dempe sprut fra bølger, og vil ikke ha noen effekt når det gjelder å dempe bølgeindusert bevegelse av en flytende konstruksjon. US-3,921,408 shows a device consisting of vertical and horizontal beams placed outside a structure to be protected. This device is primarily suitable for dampening splashes from waves, and will have no effect when it comes to dampening wave-induced movement of a floating structure.

US-4.232.623 viser en lekter, som er utstyrt med flere åpninger i siden. Disse åpningene vil absorbere bølgesprut, men kun dempe bølgeindusert bevegelse i liten grad, og det fordi den ekstra vannmassen som lekteren trekker med seg i skroget bevirker at lekteren blir tyngre. Anordningen ifølge US-4.232.623 vil kun være egnet ved moderat sjø, da lekteren får svært liten oppdrift. US-4,232,623 shows a barge, which is equipped with several openings in the side. These openings will absorb wave splash, but only dampen wave-induced movement to a small extent, and that is because the extra mass of water that the barge draws with it in the hull causes the barge to become heavier. The device according to US-4,232,623 will only be suitable in moderate seas, as the barge gets very little buoyancy.

SE-421.773 viser en anordning for å dempe vannspeilets bevegelse i en ned- og oppstigningskanal for en undervannsfarkost. Rundt kanalen er det anordnet et kammer som står i forbindelse med kanalen via en rekke åpninger. I kammeret er det også anordnet horisontale skillevegger, i hvilke det er utformet åpninger. Hensikten med dette er ikke å dempe plattformens bevegelse, men å dempe vannspeilets bevegelse i ned- og oppstigningskanalen, dvs. å stoppe den såkalte geysireffekten. SE-421,773 shows a device for dampening the movement of the water table in a descent and ascent channel for an underwater craft. A chamber is arranged around the channel which is connected to the channel via a series of openings. Horizontal partitions are also arranged in the chamber, in which openings are designed. The purpose of this is not to dampen the movement of the platform, but to dampen the movement of the water table in the descent and ascent channel, i.e. to stop the so-called geyser effect.

DK 129.144 viser en bølgebryter bestående av en horisontal rist og en skråstilt rist. Denne anordningen vil være effektiv til å hindre sprut fira bølger over for eksempel en molo. Imidlertid vil den, dersom den skulle monteres på en flytende konstruksjon, ikke bidra noe videre til dempning av bølgeindusert bevegelse. DK 129.144 shows a breakwater consisting of a horizontal grating and an inclined grating. This device will be effective in preventing splashing of waves over, for example, a breakwater. However, if it were to be mounted on a floating structure, it would contribute nothing further to damping wave-induced movement.

Den foreliggende oppfinnelses hensikt er å tilveiebringe en mer effektiv bølgedemper, som på tross av liten størrelse vil dempe bølgeinduserte bevegelser i langt større grad enn tidligere kjente bølgedempere. The purpose of the present invention is to provide a more efficient wave damper, which, despite its small size, will dampen wave-induced movements to a far greater extent than previously known wave dampers.

Dette oppnås ved de trekk som fremgår av den karakteriserende del av krav 1. Ved å gjøre dette oppnår man å tvinge vannet til å bevege seg gjennom trange passasjer og på en måte å "fastholdes" av demperen i en viss tid før det slippes gjennom. Derved kan man hente mer energi ut av vannet som kan brukes til å dempe den flytende konstruksjonens vertikale bevegelser. This is achieved by the features that appear in the characterizing part of claim 1. By doing this, one achieves forcing the water to move through narrow passages and in a way to be "retained" by the damper for a certain time before it is let through. Thereby, more energy can be extracted from the water, which can be used to dampen the vertical movements of the floating structure.

Oppfinnelsen vil nå beskrives mer detaljert under henvisning til medfølgende tegninger, der: figur 1 i perspektiv viser en foretrukket utførelsesform av en bølgedemper i følge oppfinnelsen, der den nedre demperen er fjernet noe fra den øvre demperen for å gjøre fremstillingen tydeligere, og The invention will now be described in more detail with reference to accompanying drawings, where: figure 1 in perspective shows a preferred embodiment of a wave damper according to the invention, where the lower damper has been somewhat removed from the upper damper to make the presentation clearer, and

figur 2 viser en andre utførelsesform av en bølgedemper. figure 2 shows a second embodiment of a wave damper.

Figur 1 og 2 viser dempere som er oppbygget på to forskjellige måter. Figur 1 viser en demper 10, idet denne er festet til en flytende konstruksjon 11. Den har en dobbeltvegget konstruksjon med en topplate 21 og en bunnplate 22 og er best egnet for større demperkonstruksjoner. Platene 21,22 er forbundet ved sine fremre kanter 23 via en endevegg 14 og via skillevegger 24 som strekker seg vertikalt på tvers av platenes 21,22 lengdeutstrekning. Den flytende konstruksjonen kan definere demperens frontvegg 15, men denne kan også bestå av en egen plate. Mellom platene 21,22 og skilleveggene 24 er det definert rom 25. I topplaten 21 og bunnplaten 22 er det utformet åpninger henholdsvis 27 og 28. Disse er plassert annenhver i topplaten 21 og i bunnplaten 22, slik at annethvert rom 25 har en oppadrettet åpning 27 og annethvert rom 25 har en nedadrettet åpning 28.1 skilleveggene 24 er det også utformet åpninger 29. Figures 1 and 2 show dampers that are constructed in two different ways. Figure 1 shows a damper 10, as this is attached to a floating structure 11. It has a double-walled construction with a top plate 21 and a bottom plate 22 and is best suited for larger damper structures. The plates 21,22 are connected at their front edges 23 via an end wall 14 and via partitions 24 which extend vertically across the longitudinal extent of the plates 21,22. The floating structure can define the damper's front wall 15, but this can also consist of a separate plate. Between the plates 21,22 and the partitions 24, a space 25 is defined. In the top plate 21 and the bottom plate 22, openings 27 and 28 are respectively formed. 27 and every other room 25 has a downwards opening 28. In the partition walls 24, openings 29 are also designed.

Når den flytende konstruksjonen beveger seg vertikalt vil det omkringliggende vannet bevege seg vertikalt i forhold til den flytende konstruksjonen. Vannet vil presses opp gjennom åpningene 28 i demperens bunnplate 22, horisontalt gjennom åpningene 29 i skilleveggene 24 og ut gjennom åpningene 27 i topplaten 21, og vice versa når konstruksjonen 11 beveger seg i motsatt retning. På denne måten tvinges vannet til å bevege seg i en labyrint og "fastholdes" av demperen 10 i en viss tid før det slippes gjennom. Derved kan man hente mer energi ut av vannet som kan brukes til å dempe den flytende konstruksjonens 11 vertikale bevegelse. Det er viktig at åpningene gjennom demperen avpasses til en optimal størrelse. Dersom åpningene blir for store vil ikke demperen kunne hente ut nok energi av vannet til å kunne fungere effektivt. Dersom åpningene er for små vil ikke vannet passere gjennom demperen. Det samme vannet vil forbli inne i demperen og rett og slett følge dennes bevegelser, slik at demperen vil fungere som en massiv konstruksjon med en tyngde som tilsvarer vekten av selve konstruksjonen og vannet som er inne i denne. Den optimale åpningstørrelsen vil blant annet være sterkt avhengig av den flytende konstruksjonens vertikale bevegelseshastighet. When the floating structure moves vertically, the surrounding water will move vertically in relation to the floating structure. The water will be forced up through the openings 28 in the damper's bottom plate 22, horizontally through the openings 29 in the partitions 24 and out through the openings 27 in the top plate 21, and vice versa when the construction 11 moves in the opposite direction. In this way, the water is forced to move in a labyrinth and is "retained" by the damper 10 for a certain time before it is let through. Thereby, more energy can be extracted from the water which can be used to dampen the vertical movement of the floating structure 11. It is important that the openings through the damper are adjusted to an optimal size. If the openings become too large, the damper will not be able to extract enough energy from the water to function effectively. If the openings are too small, the water will not pass through the damper. The same water will remain inside the damper and simply follow its movements, so that the damper will act as a massive structure with a weight corresponding to the weight of the structure itself and the water inside it. The optimal opening size will, among other things, be strongly dependent on the vertical movement speed of the floating structure.

For å regulere åpningstørrelsen kan det være anordnet lukkeinnretninger som helt eller delvis kan lukke åpningene. In order to regulate the size of the opening, closing devices can be arranged which can completely or partially close the openings.

Figur 2 viser en demper 12 som er best egnet ved mindre demperkonstruksjoner. Den er også festet til en flytende konstruksjon 11. Den omfatter en horisontal plate 31 med gjennomgående hull 32. Til platen 31 er det ved dens kant 33 som vender bort fra den flytende konstruksjonen 11 forbundet andre plater 34 og 35, som annenhver peker på skrå oppover og nedover. Platene 34, 35 står plassert rett over henholdsvis under hullene 32 og har på grunn av skråstillingen en viss avstand til disse. Her vil vann som strømmer gjennom hullene 32 tvinges til å strømme horisontalt gjennom en passasje 36 forbi platene 34 henholdsvis 35 når demperen beveger seg vertikalt. Det hentes derved energi ut av vannet som benyttes til å dempe den vertikale bevegelsen. Platenes 34, 35 skråstilling kan eventuelt varieres for å oppnå forskjellige dempeeffekter. Figure 2 shows a damper 12 which is best suited for smaller damper designs. It is also attached to a floating structure 11. It comprises a horizontal plate 31 with a through hole 32. To the plate 31, at its edge 33 which faces away from the floating structure 11, other plates 34 and 35 are connected, each pointing obliquely up and down. The plates 34, 35 are positioned directly above and below the holes 32 and, due to the inclined position, have a certain distance to them. Here, water flowing through the holes 32 will be forced to flow horizontally through a passage 36 past the plates 34 and 35 respectively when the damper moves vertically. Energy is thereby extracted from the water, which is used to dampen the vertical movement. The inclined position of the plates 34, 35 can optionally be varied to achieve different damping effects.

Demperne i figurene 1 og 2 kan benyttes både under og over vann. Over vann vil de tjene til å bryte bølger på overflaten, slik at disse ikke bygger seg opp og setter konstruksjonen i fare eller skyller over dekk. The dampers in figures 1 and 2 can be used both under and above water. Above water, they will serve to break waves on the surface, so that these do not build up and endanger the structure or wash over the deck.

Demperen ifølge oppfinnelsen kan benyttes for å dempe bølgeinduserte bevegelser på enhver tenkelig flytende konstruksjon, omfattende skip, oljeplattformer m.m. Demperne kan anordnes som enkle dempere som strekker seg tilnærmet horisontalt langs minst en del av fartøyets/konstruksjonens omkrets, men de kan også anordnes flere over hverandre fra kjøl/nederste kant til dekk. Større bølgedempere vil være best egnet for plassering ved den nederste kanten/kjølen mens mindre bølgedempere kan fordeles grunnere og nær vannlinjen. The damper according to the invention can be used to dampen wave-induced movements on any imaginable floating structure, including ships, oil platforms, etc. The dampers can be arranged as simple dampers that extend approximately horizontally along at least part of the vessel/structure's circumference, but they can also be arranged several above each other from the keel/bottom edge to the deck. Larger shock absorbers will be best suited for placement at the bottom edge/keel, while smaller shock absorbers can be distributed shallower and close to the waterline.

Claims

1. Damping device for damping a floating structure's vertical movement component, in particular movement induced by waves, as well as for breaking waves at the surface, where the damper (10,12) is arranged to be placed as a projecting skirt on the floating structure, it consists of several passages (27,28,29,32,36) which allow water to pass through the damper (10,12) during its vertical movement in the water or when waves hit it, characterized in that a number of first passages (27 ,28,32) extend in a substantially vertical direction and merge into a number of other passages (29,36) extending in an at least substantially horizontal direction, thus forcing the water from a substantially vertical direction of movement relative to the floating structure, through the first passages (27,28,32), over to an at least largely horizontal direction of movement through the second passages (29,36), during part of the passage of the water through the damper (10,1 2).

2. Damping device according to claim 1, characterized in that the other passages (36) are formed between plates (34,35) which extend in a plane deviating from the vertical plane.

3. Damping device according to claim 2, characterized in that the plates (34,35) extend every other at an angle upwards and downwards in relation to a central plate (31) equipped with passages (32), and that the plates (34,35) are mainly located opposite each a separate passage (32).

4. Damping device according to claim 1, characterized in that the damper is formed by two plates (21,22) which extend mainly horizontally and parallel at a distance from each other and are equipped with non-fluctuating passages (27,28).

5. Damping device according to claim 4, characterized in that between two non-aligning passages (27,28) in each plate (21,22) there is placed a dividing wall (24) which extends between the plates (21,22) and which is equipped with passenger (29).