NO321010B1 - Marint tilkoplingselement - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører i hovedsak fartøyer til havs og mer spesielt sammenkopling og fråkopling av store flytende gjenstander til havs (offshore-miljø) i grov sjø (høy sea state).

Ulike typer operasjoner til havs (i offshore-miljø) fordrer sammenkopling og fråkopling av store flytende gjenstander. Gjennomføringen av slike operasjoner frembringer imidlertid unike og ekstreme prosjekteringsmessige og operasjonelle behov.

To flytende gjenstander i ubeskyttet farvann, vil ha vesentlig relativ bevegelse i seks frihetsgrader ved de høyere "sea states". Anordninger for å sammenkople to eller flere flytende gjenstander kan konstrueres for å forhindre relativ bevegelse mellom de to gjenstandene i en eller flere av de seks frihetsgradene. Rotasjons-frihetsgradene er gearing (yaw), rulling (roll) og stamping (pitch). Motstand mot relativ gearing mellom de to gjenstander, frembringer bøyning i horisontalplanet, motstand mot relativ rulling, frembringer vridning, og motstand mot relativ stamping frembringer negative og positive bøyemomenter. Det momentet som frembringes ved motstand mot hver rotasjons-rfihetsgrad må utvikles ved hjelp av et kraftpar produsert av et par tilkoplingselementer. Et kraftpar frembringer det største motvirkende moment, når momentarmen er størst. Derfor burde tilkoplingselementene som produserer hvert kraftpar anbringes så langt fra hverandre som mulig. Translasjons-rfihetsgradene er slingring (sway), skrensing (surge), og hiv (heave). En motvirking av relativ slingring mellom de to gjenstandene frembringer tverrgående laster på tilkoplingselementene, motstand mot relativ skrensing fører til langsgående last i tilkoplingselementene, og motstand mot relativ hiv fører til vertikal last i tilkoplingselementene.

Det kraftparet som er nødvendig for å motstå rotasjons-frihetsgradene er mye større enn de kreftene som kreves for å motså translasjons-rfihetsgradene. For store gjenstander er størrelsen på det kraftparet som kreves for å motvirke relativ stamping så stor at det marine tilkoplingselementet må konstrueres for å frikople stamping. Tilkoplingselementer konstruert for å motstå relativ rulling og gearing må plasseres så langt ut mot babord og styrbord side som mulig, men må også konstrueres for å frikople stamping. Rulling- og gearingstilkoplingselementene kan også brukes for å motvirke de relative translasjons-frihetsgradene.

Fig. 1 viser to flytende gjenstander 10 stivt sammenkoplet ved de fire hjørnene som er indikert med henvisningstallet 12. Stivt sammenkoplet betyr i denne sammenhengen at sammenkoplingen ikke er ettergivende. Selv om tilkoplingselementene ideelt sett er anbrakt ved ytterpunktene, vil det kraftparet som er nødvendig for å forhindre relativ stamping for stort for i praksis å kunne konstrueres.

I den grad havets tilstand ("sea state") påvirker gjenstandene, overføres det meste av lastene til de sammenkoplede gjenstandene. Lastene som påføres de sammenkoplede gjenstandene og lastene som bevirkes i tilkoplingselementene, er derfor primært dynamiske. I noen anvendelser kan de sammenkoplede gjenstandenes dynamiske respons være et problem. Når for eksempel flere gjenstander 10 er stivt sammenkoplet baug mot akterspeil, som vist i fig. 3, er forholdet mellom første og andre vridningsmodus omlag to. Så dersom den første vridningsmodusen var tyve sekunder, ville den andre vridningsmodusen være omlag ti sekunder. Bøyning i horisontalplanet her et noe bedre forhold på omlag 2,7 sekunder. Slik at dersom den første bøyningsmodusen i horisontalplanet var 27 sekunder, ville den andre modusen være 10 sekunder. Disse forholdene er for lave for å unngå resonans med bølger i høyeenergi-spekteret. For på en tilfredsstillende måte å unnvike bølgenes i høyenergispekterets perioder, kreves det et forhold mellom den første og andre modus på omlag seks. Dersom man for eksempel skulle finne på en struktur med en første torsjonsmodus på 27 sekunder, ville dens andre torsjonsmodus være omlag 4,5 sekunder. Ved dette forholdet ville den første og andre torsjonsmodus falle henholdsvis over og under bølgenes i høyenergispekterets perioder.

Dersom gjenstandene er stivt sammenkoplet som i det eksemplet som er nevnt over, må tilkoplingselementene og den strukturen som bærer og støtter tilkoplingselementene konstrueres for de dynamisk forsterkede lastene som bevirker vridningsmodus og bøyebodus i horisontalplanet. De høyere lastene vil også forsterker problemene med materialtretthet. En annen, valgfri konstruksjon ville være å erstatte de stive tilkoplingselementene med ettergivende tilkoplingselementer, for derved å endre de sammenkoplede enhetenes dynamiske respons i en gunstig retning. Et vesentlig hensyn å ta i dette valget er at tilkoplingselementets dimensjonerende last er lik det ettergivende elementets maksimale kapasitet, under forutsetning av at det ettergivende elementet er slik konstruert at det aldri når dets fulle slaglengde.

Et annet problem er at de to flytende gjenstandene som skal koples sammen må settes i en oppstilling som er tilstrekkelig nær hverandre for at tilkoplingselementene skal kunne gripe fatt i hverandre. Denne innstillingsoperasjonen kalles "dokking" og må muliggjøres ved hjelp av et "dokkesystem". Dersom de relative bevegelsene som dokkesystemet og sammenkoplingssystemet er konstruert for overskrides, vil operasjonen måtte vente for de mindre bevegelsene som vil oppstå når sjøen blir roligere. Tilkoplingselementene og strukturen som holder tilkoplingselementene må konstrueres for å motstå de kreftene som påføres av den aktuelle tilstanden ("sea state"). Dersom de sammenkoplede gjenstandene påtreffer en sterk storm som blir verre, eller et annet nødstilfelle oppstår, kan gjenstandene måtte koples fra hverandre mens tilkoplingselementene motvirker store laster. Tilkoplingselementene må derfor konstrueres med den evnen å kunne kople fra mens de er belastet. Så snart de flytende gjenstandene er koplet fra hverandre vil de raskt utvikle de relative bevegelsene til to uavhengige flytende gjenstander. Sammenkoplings- og dokkesystemene må derfor muliggjøre en rask separasjon av de to gjenstandene for å forhindre kollisjon mellom ting på de to gjenstandene.

Dersom det brukes mer enn ett tilkoplingselement mellom de flytende gjenstandene, må tilkoplingselementene også være synkroniserte slik at alle sammen sammenkoples eller frakoples samtidig. Ellers vil skade kunne oppstå.

I det følgende vil det gis et eksempel på de lastene som opptrer når flytende gjenstander koples sammen. For fem flytende gjenstander, der hver gjenstand er omlag 305 m (1000 ft) lang og omlag 152 m (500 ft) bred, varierer størrelsesordenen på den dimensjonerende last for stivt monterte tilkoplingselementer mellom 20.000 tonn og omlag 100.000 tonn. Den dimensjonerende lasten for ettergivende tilkoplingselementer, på babord og styrbord side, varierer i størrelsesorden fra 5.000 tonn til 10.000 tonn. Tilkoplingselementene må være i stand til å kunne kople fra mens disse lasttypene er aktive. Oppfinnerne kjenner ikke til tilkoplingselementer som møter disse kravene.

US 3.920.219 beskriver en mekanisme for sammenkopling av to flytende gjenstander a, b. Sammenkoplingen oppnås ved å føre ut tappene 1,4, 7 i en av de flytende gjenstandene b inn i komplementære holdere 3,6, 9 i den andre flytende gjenstanden a. Tappene er bevegbare mellom utførte og inntrukne stillinger ved hjelp av en aktuatormekanisme. Forbindelsen oppnås ved å føre tappene inn i mottakerne (holderne) som beskrevet over. Publikasjonen viser sammenkoplingen av baugen på en båt til en komplementær form i akterenden av en lekter, og der sammenkoplingen skjer ved tre tappeanordninger for å lage en stiv kopling mellom fartøyene og dermed fermbringe ett enkelt fartøy.

Den foreliggende oppfinnelsen tar for seg de behovene som er nevnt over, idet det er frembrakt et marint tilkoplingselement, innbefattende en kneleddsnese fremskytende festet til en første flytende gjenstand, og en kneleddsnesemottaker festet til en andre flytende gjenstand, der nevnte kneleddsnese er innstilt i et horisontalt plan gjennom og hovedsakelig på tvers av en langsgående akse på den første flytende gjenstanden, og der kneleddsnesemottakeren er formet for å kunne oppta nevnte kneleddsnese, kjennetegnet ved at kneleddsnesemottakeren innbefatter minst en holder og der mottakerens form forhindrer vertikal bevegelse av kneleddsnesen inne i mottakeren mens den tillater relativ rotasjon mellom kneleddsnesen og mottakeren; og at kneleddsnesen innbefatter to motsatt rettede tapper som er bevegbare i hovedsakelig motsatte retninger mellom en første inntrukket stilling og en andre utført stilling i berøring med holderne i kneleddsnesemottakeren, der nevnte motsatt rettede tapper er bevegbare i nevnte horisontalplan gjennom en langsgående akse på de flytende gjenstandene.

I en utførelsesform er kneleddsnesen og kneleddsnesemottakeren utstyrt med komplementært avskrådde og kurvede former.

Kneleddsnesen kan innbefatte en kneleddsmekanisme for å bevege nevnte tverrgående motsatt rettede tapper mellom nevnte første og andre stillinger.

Det marine tilkoplingselement innbefatter i en utførelsesform midler for å stoppe nevnte kneleddsmekanisme ved en stilling noe over senter når nevnte tverrgående motsatt rettede tapper er i nevnte andre utførte stilling.

I en utførelsesform er kneleddsnesemottakeren festbar til den andre flytende gjenstanden ved hjelp av et ettergivende element.

I en utførelsesform danner de tverrgående tapper og holdere i nevnte kneleddsnesemottaker det eneste berøringspunktet mellom nevnte kneleddsnese og nevnte kneleddsnesemottaker når nevnte tverrgående tapper befinner seg i deres andre utførte stilling og opptatt i holderne på nevnte kneleddsnesemottaker.

Det marine tilkoplingselement ifølge oppfinnelsen muliggjør dokking av store flytende gjenstander ved en "sea state" som gir signifikant relativ bevegelse mellom de to gjenstandene. En kneleddsnese er montert på en flytende gjenstand og en sammen-koplingsanordning, en kneleddsnesemottaker, monteres på den andre flytende gjenstanden. Kneleddsnesen består av en kneleddsmekanisme som fører ut og trekker inn to motsatt rettede tverrgående kapper der endene er konisk formet. Kneledds-mottakeren er utstyrt med tilsvarende konisk formede holdere for å motta tappendene. Avskråninger på kneleddsnesen og mottakeren tillater en vid gearingstoleranse ved dokking. Der det er anbrakt kneleddsnese og mottakere både på babord og styrbord side, kan det frembringes en sentral dokkesonde for ytterligere styring ved dokkeoperasjonen. For en ytterligere forståelse av den foreliggende oppfinnelses særtrekk og formål vises det til den følgende beskrivelse, sett i sammenheng med de medfølgende tegninger der tilsvarende deler er gitt samme henvisningstall og der:

Fig. 1 viser en stiv sammenkopling ifølge kjent teknikk.

Fig. 2A og 2B viser henholdsvis et grunnriss og et sideriss av en stiv sammenkopling

som frikopler relativ stamping.

Fig. 3 er et grunnriss av flere flytende gjenstander koplet sammen ved hjelp av

tilkoplingselementet i Fig. 2.

Fig. 4 er en perspektivtegning av oppfinnelsens kneleddsnesemottaker.

Fig. 5 A er et snittbilde av oppfinnelsens kneleddsnese med de tverrgående motsatt

rettede tappene i deres inntrukne stilling.

Fig. 5B er et snitt langs linjen B-B i Fig. 5A.

Fig. 6A er et snittbilde av oppfinnelsens kneleddsnese med de tverrgående motsatt

rettede tappene i deres utførte stilling.

Fig. 6B er et snitt langs linjen B-B i Fig. 6A.

Fig. 7 er et horisontalsnitt gjennom kneleddsnesens senterlinje når denne er på plass i

mottakeren, med de tverrgående tappene trukket inn.

Fig. 8 er et horisontalt snitt gjennom kneleddsnesens senterlinje på plass i mottakeren,

med de tverrgående tappene ført ut.

Fig. 9A-F viser et grunnriss av dokkesekvensen mellom to flytende gjenstander ved hjelp av oppfinnelsen. Fig. 10 er en skjematisk illustrasjon av bruken av ettergivende elementer i forbindelse

med oppfinnelsen.

Fig. 11 viser et universalledd ifølge oppfinnelsen.

Fig. 12 og 13 viser karakteristiske kurver for last og deformasjon for ettergivende

elementer i tilkoplingselementer.

Fig. 14A-F er vertikalsnitt gjennom en kneleddsnese på plass i en

kneleddsnesemottaker.

Fig. 15 viser ett av oppfinnelsens anvendelsesområder.

Med henvisning til Fig. 4 og 5, består det marine tilkoplingselementet ifølge oppfinnelsen i hovedsak av en kneleddsnese 22 og en kneleddsnesemottaker 24. Fig. 2A, B viser generelt og skjematisk oppfinnelsens konsept der to flytende gjenstander 10 er stivt sammenkoplet ved hjelp av tilkoplingselementer 14 med tverrgående, kolineære tapper 16. De tverrgående tappene 16 frikopler relativ stamping, men motstår relativ gearing og rulling, som fordrer at de to tilkoplingselementene 14 anbringes så langt mot babord og styrbord som mulig.

Kneleddsnesen 22, vist i Fig. 5A, B og 6A, B, består av et rør 26, tverrgående tapper 28, kneleddsmekanisme 30 festet til tappene 28, for å kunne bevege tappene 28 mellom en første inntrukket stilling og en andre utført stilling, og støtter 33 og 35.

Røret 26 er anbrakt med mellomrom fra, og stivt festet til den flytende gjenstanden 10 ved hjelp av plater 29 og støtter 33 og 35. Innvendige plater 31 støtter sammenstillingen. Støttene 33, 35 mottar ved glidning og gir støtte til de tverrgående tappene 28. En opphøyet støtte 33 er stivt festet til hver ende av røret 26. Som vist i Fig. 5A, er den opphøyede støtten 33 formet for å gi en avskrånet vinkel i forhold til den flytende gjenstanden 10 som vist ved 27. En størte 35 er anbrakt innvendig i røret 26 på hver side av kneleddsmekanismen 30. Røret frembringer en avrundet forkant og kneleddsnesen 22. Avskråningen og den avrundede forkanten eliminerer behovet for en fullkommen innstilling med kneleddsnesemottakeren 24 ved dokkeoperasjoner. Som vis i Fig. 6B, settes glideblokker 37 på oversiden og undersiden av sentertappen 41 på kneleddsmekanismen 30 der kneleddsarmene 34 er dreielig festet til hverandre. U-formede kanaler 39 er stivt montert i røret 26 og danner glidere 32 som glidbart mottar blokkene 37 for fram- og tilbakebevegelse av kneleddet, vist med pilene i Fig. SA og 6A, og motvirker også at hele kneleddsmekanismen 30 skal kunne bevege seg fra side til side når tappene 28 belastes langs sine langsgående akser. En stopper 38 er anbrakt i rammen 26, direkte på linje med åket 36 og har en lengde slik at åket 36 kan bevege kneleddsmekanismen 30 såvidt forbi dens senterstilling som vist i Fig. 6A. Formålet med dette vil bli beskrevet under.

Tappene 28 er festet på armenes 34 ender på kneleddsmekanismen og opptas glidbart i støttene 33 og støttene 35 for hver ende av røret 26, slik at de er bevegelige mellom en første inntrukket stilling (Fig. 5 A) og en andre utført stilling (Fig. 6A). Endene 42 på tappene 28 er vist i tegningene å være koniske. Da imidlertid et antall omdreiningsflater er egnet, må uttrykket konisk forstås som også å kunne vise til enhver omdreiningsflate.

De koniske endene 42 på den tverrgående tappene 28 tjener flere funksjoner.

Når kneleddsnesen 22 har dokket i kneleddsnesemottakeren 24, vil der fremdeles være relativ bevegelse mellom de flytende gjenstandene 10, hvilket vil forårsake relativ bevegelse mellom kneleddsnesen og mottakeren. De koniske tappendene og de koniske holderne har diametere som er store nok slik at tappendene alltid vil gripe fatt i holderne når tappene er ført ut, selv ved maksimal relativ forskyvning mellom tappendene og holderen. Slik at de koniske tappendene utgjør en pålitelig forbindelse mellom de flytende gjenstandene, når disse gjenstandene beveger seg i forhold til hverandre.

Når de tverrgående tappene er ført ut og anbrakt i holderne, låses kneleddsnesen i dennes mottaker. Enhver kraft som virker for å adskille nesen og dennes mottaker, fører til at de koniske tappendene skyves innover, hvilket tvinger kneleddet mot dennes stopper. Slik at de koniske tappendene utgjør en passiv, pålitelig lås.

For å frakople kneleddsnesen fra kneleddsnesemottakeren, må en aktuator (ikke vist) dytte eller trekke kneleddsmekanismen av stopperen og forbi senter. Idet kneleddsmekanismen er forbi senteret, er den ikke i stand til å bære vesentlig last. Når adskillelsen av de flytende gjenstandene gir en reaksjon mellom de koniske holderne og de koniske tappendene, er tappendene drevet innover, hvilket vil føre til at kneleddsmekanismen kollapser dersom den tidligere har blitt skjøvet av stopperen forbi senter. Slik at de koniske tappendene utgjør et automatisk frakoplingstrekk. Kneleddsmekanismens 30 operasjonelle prinsipp er vel kjent, med to armer 34 som er hengslet sammen for dreielig å kunne bevege seg og er hver forbundet i deres motsatte ender til en ende på de tverrgående tappene 34 slik at en bevegelse av armene 34 ved hjelp av åket 36 forårsaker en tilsvarende tverrgående bevegelse av de tverrgående tappene 28.

Kneleddsnesemottakeren 24 er laget av en kombinert hus- og bæreramme 44 (Fig. 4, 7 og 8) som er slik laget for å kunne være integrert med og stivt festet til en annen flytende gjenstand 10. Sidene på hus/bærerammen 44 er avskrådde med en vinkel som er komplementær med avskråningen på kneleddsnesen 22. De øvre, nedre og bakre kantene er kurvet i en form som er komplementær med forkantkurven på kneleddsnesen 22. Holderne 46, en på hver side, er form og størrelse som er komplementær med tappendene 42 for å kunne motta tappene 28 når disse er i sin andre utførte stilling. Fig. 7 viser kneleddsnesen 22 mottatt i kneleddsnesemottakeren 24 med tappene 28 i deres første inntrukne stilling. Fig. 8 viser kneleddsnesen 22 mottatt i kneleddsnesemottakeren 24 med tappene 28 i deres andre, utførte stilling og i inngrep med holderne 46. Det kan sees i Fig. 8 at når tappene 28 er i fullt inngrep med holderne 46 er kneleddsnesen 22 og kneleddsnesemottakeren 24 dimensjonert slik at der ikke er noen kontakt mellom røret 26 og huset/rammen 44. Det eneste kontaktpunktet er mellom endene 42 og tappene 28 og flatene på holderne 46 på huset/rammen 44. Et annet trekk ved den relative tilpasningen av kneleddsnesen 22 og kneleddsnesemottakeren 24, og anbringelsen av tappene 28 og holderne 46 er at ved dokkeoperasjonen, kan kneleddsnesens 22 forkant plasseres i full kontakt med det bakerste indre av kneleddsnesemottakeren 24 og kneleddsmekanismen 30 kan fremdeles beveges koplet til tappene 28 i holderne 46. De koniske formene på tappendene 42 og holderne 46 lar tappene 28 kople seg til holderne 46 og tvinge kneleddsnesen 22 og kneleddsnesemottakeren 24 inn i den fullstendig sammenkoplede og låste, ikke-kontaktstillingen vist i Fig. 8.

Straks de koniske tappendene 42 er på plass i holderne 46, må enhver kraft som tenderer å adskille kneleddsnesen 22 fra kneleddsnesemottakeren 24 motvirkes når det gjelder skjær, av tappene 28. Tappene 28 vil virke mot holderne 46 i en retning som er normal på tappenes 28 akse med en kraft lik skjærbelastningen i tappene 28.1 tillegg vil skjærbelastningen i tappen 28 bevirke en aksiell belastning i tappen 28 som er lik skjærbelastningen, dersom tappendene er konisk formede en vinkel på 45 grader. Tappene 28 vil skyve aksielt mot holderne 46 med en last lik skjærbelastningen i tappene 28. Holderne 46 vil overføre den aksielle lasten i tappen til husrammen 44, som så vil overføre lasten til strekkstengene 23 vist i Fig. 14. Strekkstengene 23 strekker seg fra husrammen 44 på en side av kneleddsnesemottakeren 24, til husrammen 44 på den andre siden. Strekkstengene reagerer derfor lasten på en side av kneleddsnesemottakeren mot lasten på den andre siden. Man kan, for eksempel tenke seg en langsgående last på 50.000 tonn som virker for å adskille en kneleddsnese 22 fra sin kneleddsnesemottaker 24. En skjærbelastning på 25.000 tonn i hver tapp 28 ville motvirke den langsgående lasten. Skjærbelastningen på hver tappende 42 ville bevirke en aksiell last på 25.000 tonn i tappene 28 og kneleddselementene 34. Lasten i tappen på 25.000 tonn ville reagere mot holderne 46 og ville bli overført via husrammene 44 til strekkstengene 23. De øvre og nedre strekkstengene ville hver utvikle 12.500 tonn og reagere en side av kneleddsnesemottakeren mot den andre.

I tilfeller der en kneleddsnese 22 og en kneleddsnesemottaker 24 brukes på både babord og styrbord ytre sider av de endene som brukes for å forbinde de flytende gjenstandene, kan bruk av en dokkesonde og mottaker være gunstig mens dokkeoperasjonen pågår. Fig. 9A-F viser en slik situasjon og viser også den dokkesekvensen og gearingstoleransen som frembringes av oppfinnelsen. De tilsvarende endene på de flytende gjenstander 10 er utstyrt henholdsvis med en dokkesonde 48 og en dokkemottaker 50.

I bruk vil de flytende gjenstandene 10 være oppstilt vertikalt ved hjelp av ballastering for å oppnå den korrekte trim og dyptgående. Posisjoneringshjelpemidler slik som forankringssystemer eller dynamiske posisjoneringssystemer brukes for tverrgående å stille opp de flytende gjenstandene 10 og så tvinge endene mot hverandre, vist i Fig. 9A. Når dokkesonden 48 kopler seg i mottakeren 50 (Fig. 9B), tvinges de flytende objektene 10 inn i en tett nok tverrgående oppstilling for å kunne begynne sammenkoplingen mellom kneleddsnesene 22 og kneleddsnesemottakerne 24. Fig. 9C viser gearingstoleransen frembrakt ved oppfinnelsen for å kople sammen kneleddsnesen 22 med kneleddsnesemottakeren 24 straks dokkesonden 48 har koplet seg i mottakeren 50. Fig. 9D viser gearingstoleransen frembrakt når begge kneleddsnesene 22 og kneleddsnesemottakerne 24 er tilkoplet. Fig. 9E viser både kneleddsnesene 22 og kneleddsnesemottakerne 24 fullstendig på plass. Fig. 9F viser de tverrgående tappene 28 førte ut, og dokke- og sammenkoplingsoperasjonene er sluttført. Fig. 10 viser skjematisk bruk av et ettergivende element 52 i samband med oppfinnelsen. I denne utførelsen er et marint tilkoplingselement 14 som vist over utstyrt med en universalkopling, skjematisk vist og indikert ved henvisningstallet 54. Universalleddet 54 hindrer relativ translasjon av de flytende gjenstandene 10 i slingring, skrensing og hiv, men tillater relativ rotasjon av de flytende gjenstandene 10 i gearing, rulling og stamping (pitch). De kolineære tverrgående tappene 28 på de babord og styrbord tilkoplingselementene 14 og universalkoplingen tillater relativ stamping (pitch) mellom de flytende gjenstandene 10. De ettergivende elementene 52 gir motstand mot utstrekning og sammentrekning. Derfor tilbyr de ettergivende elementene 52 vesentlig motstand mot relativ gearing av de sammenkoplede gjenstandene 10 og noe motstand mot relativ rulling. De ettergivende elementene 52 er festet ved en første ende til tilkoplingselementet 14 og ved en andre ende til den flytende gjenstanden 10. Sammenkoplingen mellom de babord og styrbord ettergivende elementene 52 og den flytende gjenstanden 10 må utføres ved hjelp av et universalledd, skjematisk vist som 54A.

Fig. 11 viser det sentrale universalleddet 54. Kneleddsnesemottakeren 24 er anbrakt med en boring 56. Et langsgående skaft 58 har en første ende 60 som er tilpasset for å kunne opptas i boringen 56. En vertikal tapp 62 føres inn i en boring i kneleddsnesemottakeren og gjennom boringen 64. Det langsgående skaftet 58 holder således kneleddsnesemottakeren 24 frittbærende fra den flytende gjenstanden 10 og tillater rotasjon rundt vertikalaksen. Resten av det langstrakte skaftet 58 festes ved rotasjon til den flytende gjenstanden 10, hvilket lar hele sammenstillingen (mottakeren 24 og skaftet 58) rotere om skaftets senterlinje. De tverrgående motsatt rettede tappene i kneleddsnesen tillater rotasjon rundt tverraksjen. Det dannes derfor et universalledd fordi rotasjon er mulig rundt tre rettvinklede akser.

De ettergivende elementene produserer det forholdet mellom aksiallast som en funksjon av deformasjon, som vist i Fig. 12. Tilfellet kan forekomme der den åpningen som er vist i forholdet mellom aksiallast og deformasjon vist i Fig. 13, også er å foretrekke. Åpningene kunne være faste eller variable, avhengig av kravene.

Oppfinnelsen frembringer en rekke fordeler. Kneleddsnesen og kneleddsnesemottakeren er formet på en måte som muliggjør dokking, d.v.s. at de ved å tvinge kneleddsnesen inn i kneleddsnesemottakeren reduserer den relative bevegelse mellom de flytende gjenstandene og styrer beliggenheten godt nok for å kunne utføre sammenkoplingen.

Hår kneleddsmekanismen drives forbi senteret, mot stopperen, låses de tverrgående tappene i den tilkoplede stillingen ved hjelp av et passivt system; stopperne er ikke avhengig av hydrauliske tetninger eller noe annet hydraulisk eller mekanisk system. De koniske tappendene og de koniske holderne gjør det mulig å sammenkople mens de flytende gjenstandene beveger seg i forhold til hverandre. De tverrgående tappene har en kort distanse å bevege seg fra å være fullstendig inntrukket til å være fullstendig ført ut. Dette betyr sammenkopling og fråkopling kan utføres raskt. Kneleddsnesen og kneleddsnesemottakeren er formet på en slik måte at separasjon er mulig ved høyere "havstilstander" (sea state). De flytende gjenstandene trenger kun å bevege seg en kort distanse, lik kneleddsnesens radius, for å være fullstendig separerte. Fig. 7 og 14 viser disse fortrinnene: Man kan se at de to flytende gjenstandene kun trenger å bevege seg en total distanse lik kneleddsnesens 22 radius for å være adskilte. Adskillelse kan derfor gjøres raskt og formen på kneleddsnesen 22 og dennes mottaker 24 vil la nesen skli bort fra mottakeren uten skade.

Fig. 14A-C viser de flytende gjenstandenes 10 store toleranse i forhold til relativ stamping (pitch) når kneleddsnesen 22 er på plass i denne mottaker 24. Fig. 14A viser nesen og mottakeren trykket opp, som vist ved pilene 66. Fig. 14B viser nesen og mottakeren ved null stamping (pitch). Fig. 14C viser nesen og mottakeren trykket ned, som vist ved pilene 68.

For å kople fira må kneleddsmekanismen skyves av stopperen forbi senter. Straks den er skjøvet så langt (i det meste noen få cm) kan kneleddsmekanismen frigjøres ved at de to flytende gjenstandene adskilles.

Kneleddsnesen og kneleddsnesemottakeren er et fullt integrert dokke- og sammenkoplingssystem. Formen på nesen og mottakeren muliggjør dokking og separasjon og støtter kneleddsmekanismen og dennes motsatt rettede tverrgående tapper i den ideelle stillingen for å utføre sammenkoplingen.

Fig. 3 viser en bruk av oppfinnelsen der et antall flytende gjenstander 10 koples sammen ende mot ende. Denne typen av oppstilling vil tjene som en mobil flytende flyplass eller base. Fig. 15 illustrerer en annen bruk av oppfinnelsen der en transportlekter 70 og offshorestruktur 72 som brukes for å bore etter og produsere hydrokarboner, er sammenkoplet ved hjelp av oppfinnelsens marine tilkoplingselement. Denne sammenkoplingen muliggjør at en overbygning 74 sklis fra transportlekteren 70 over på offshorestrukturen 72, uten det behovet for tungløftefartøy eller overføringssystemer som for tiden brukes.

Da mange varierende og forskjellige utførelser kan lages innenfor omfanget av det oppfinneriske konseptet som er fremlagt her og fordi mange modifikasjoner kan lages i den utførelsen som er beskrevet i detalj her ifølge lovens deskriptive krav, må det forstås at detaljene her kun må fortolkes som illustrasjoner og ikke på en begrensende måte.

Claims (6)

1. Marint tilkoplingselement, innbefattende en kneleddsnese (22) fremskytende festet til en første flytende gjenstand (10), og en kneleddsnesemottaker (24) festet til en andre flytende gjenstand (10), der nevnte kneleddsnese (22) er innstilt i et horisontalt plan gjennom og hovedsakelig på tvers av en langsgående akse på den første flytende gjenstanden (10), og der kneleddsnesemottakeren (24) er formet for å kunne oppta nevnte kneleddsnese (22), karakterisert ved at kneleddsnesemottakeren (24) innbefatter minst en holder (46) og der mottakerens (24) form forhindrer vertikal bevegelse av kneleddsnesen (22) inne i mottakeren (24) mens den tillater relativ rotasjon mellom kneleddsnesen (22) og mottakeren (24); og at kneleddsnesen (22) innbefatter to motsatt rettede tapper (28) som er bevegbare i hovedsakelig motsatte retninger mellom en første inntrukket stilling og en andre utført stilling i berøring med holderne (46) i kneleddsnesemottakeren (24), der nevnte motsatt rettede tapper (28) er bevegbare i nevnte horisontalplan gjennom en langsgående akse på de flytende gjenstandene (10).

2. Marint tilkoplingselement ifølge krav 1, karakterisert v e d at nevnte kneleddsnese (22) og kneleddsnesemottaker (24) er utstyrt med komplementært avskrådde og kurvede former.

3. Marint tilkoplingselement ifølge krav 1, karakterisert v e d at kneleddsnesen (22) videre innbefatter en kneleddsmekanisme (30) for å bevege nevnte tverrgående motsatt rettede tapper (28) mellom nevnte første og andre stillinger.

4. Marint tilkoplingselement ifølge krav 3, karakterisert ved midler (38) for å stoppe nevnte kneleddsmekanisme (30) ved en stilling noe over senter når nevnte tverrgående motsatt rettede tapper (28) er i nevnte andre utførte stilling.

5. Marint tilkoplingselement ifølge krav 1, karakterisert v e d at nevnte kneleddsnesemottaker (24) er festbar til den andre flytende gjenstanden ved hjelp av et ettergivende element (52).

6. Marint tilkoplingselement ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte tverrgående tapper (28) og holdere (46) i nevnte kneleddsnesemottaker (24) danner det eneste berøringspunktet mellom nevnte kneleddsnese (22) og nevnte kneleddsnesemottaker (24) når nevnte tverrgående tapper (28) befinner seg i deres andre utførte stilling og opptatt i holderne (46) på nevnte kneleddsnesemottaker (24).