NO326904B1

NO326904B1 - Ballastable buoyancy device and its use

Info

Publication number: NO326904B1
Application number: NO20073364A
Authority: NO
Inventors: Karel Karal
Original assignee: Seatower
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-03-16
Also published as: NO20073364L

Abstract

Et ballasterbart oppdriftselement (1) som innbefatter et flertall innvendige kamre (2, 3) utstyrt med ledninger (5,11,11') og ventiler (4, 12, l2') for forbindelse med omgivende fluider. Oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen er utstyrt med en ytterligere inndeling i underkamre (2a - 2d) adskilt ved mellomliggende skillevegger (16) og fluidforbundet via åpninger (13) i skilleveggene, og ved et adskilt kammer (3) i området ved oppdriftselementets første ende. Videre en tilførselseledning (7) for et ballasteringsfluid til et utvalg av underkamrene (2a - 2d), samt minst en innvendig fordelingsledning (8) for transport av ballasteringsfluid mellom et utvalg av på forhånd bestemte underkamre (2a - 2d). Tilførselsledningen (7) strekker seg fra oppdriftselementets utside og inn i det underkammeret (2b) som befinner seg nest nærmest oppdriftselementets andre ende.A ballastable buoyancy element (1) including a plurality of internal chambers (2, 3) provided with conduits (5,11,11 ') and valves (4, 12, 122') for connection with ambient fluids. The buoyancy element according to the invention is provided with a further division into sub-chambers (2a - 2d) separated by intermediate partitions (16) and fluid-connected via openings (13) in the partitions, and by a separated chamber (3) in the region at the first end of the buoyancy element. Further, a supply line (7) for a ballast fluid to a selection of the sub-chambers (2a - 2d), and at least one internal distribution line (8) for the transport of ballast fluid between a selection of predetermined sub-chambers (2a - 2d). The supply line (7) extends from the exterior of the buoyancy element into the sub-chamber (2b) which is closest to the other end of the buoyancy element.

Description

Oppfinnelsen vedrører et oppdriftselement for bruk i og under vannflate, enten alene eller i kombinasjon med en annen konstruksjon. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et ballasterbart oppdriftselement innbefattende en første ende og en andre ende og et flertall innvendige kamre utstyrt med ledninger og ventiler for forbindelse med omgivende fluider. The invention relates to a buoyancy element for use in and under the water surface, either alone or in combination with another construction. More specifically, the invention relates to a ballastable buoyancy element including a first end and a second end and a plurality of internal chambers equipped with lines and valves for connection with surrounding fluids.

Av tidligere kjent teknikk innen området beskriver US 1.367.250 et apparat for heving av sunkne skip, omfattende flere flytelegemer, hvert med tre separate kamre, og utstyrt med en tilførselsledning for ballasteringsfluid til et utvalg av kamre. Of prior art in the field, US 1,367,250 describes an apparatus for raising sunken ships, comprising several floating bodies, each with three separate chambers, and equipped with a supply line for ballasting fluid to a selection of chambers.

Oppdriftselementets funksjon er å frembringe oppdrift og krefter for styrt bevegelse av elementer og konstruksjoner i en vannmasse. Slike styrte bevegelser kan for eksempel være rotasjon i vertikalplanet for å overføre en langstrakt konstruksjonen flytende i vannoverflaten til skrå- eller vertikalstilling i vannmassen. Oppfinnelsen er særlig rettet mot konstruksjoner til havs som skal transporteres til installasjonsstedet og overføres fra en horisontal flytende stilling til skrå eller vertikal stilling for plassering på en bunn under vannmassen, eller fra en horisontal flytende stilling til vertikal flytende stilling. Eksempelvis kan nevnes sylindriske konstruksjoner for understøttelse av radarer og vindturbiner som rager over havflaten, eller for havstøms- eller tidevannsturbiner som ofte er fullstendig neddykket eller fagverkskonstrusjoner for plassering på en havbunn (jackets). The buoyancy element's function is to produce buoyancy and forces for controlled movement of elements and structures in a body of water. Such controlled movements can, for example, be rotation in the vertical plane to transfer an elongated structure floating in the water surface to an inclined or vertical position in the water body. The invention is particularly directed to structures at sea which are to be transported to the installation site and transferred from a horizontal floating position to an inclined or vertical position for placement on a bottom below the body of water, or from a horizontal floating position to a vertical floating position. Examples include cylindrical constructions for supporting radars and wind turbines that protrude above the sea surface, or for ocean current or tidal turbines that are often completely submerged or truss constructions for placement on a seabed (jackets).

Det er derfor i følge oppfinnelsen frembrakt et ballasterbart oppdriftselement innbefattende en første ende og en andre ende og et flertall innvendige kamre utstyrt med ledninger og ventiler for forbindelse med omgivende fluider, en ytterligere inndeling i underkamre adskilt ved mellomliggende skillevegger og fluidforbundet via åpninger i skilleveggene, og ved et adskilt kammer i området ved oppdriftselementets første ende, og ved en tilførselseledning for et ballasteirngsfluid til et utvalg av underkamrene, kjennetegnet ved minst en innvedig fordelingsledning for transport av ballasteirngsfluid mellom et utvalg av på forhånd bestemte underkamre. Therefore, according to the invention, a ballastable buoyancy element has been produced including a first end and a second end and a plurality of internal chambers equipped with lines and valves for connection with surrounding fluids, a further division into sub-chambers separated by intermediate partition walls and fluidly connected via openings in the partition walls, and by a separate chamber in the area at the first end of the buoyancy element, and by a supply line for a ballasting fluid to a selection of the sub-chambers, characterized by at least one internal distribution line for transporting ballasting fluid between a selection of predetermined sub-chambers.

Oppdriftselementet kan være fullstendig eller delvis integret inn i selve konstruksjonen, eller i form av en separat innretning fastgjort til konstruksjonen som den skal virke på. I det siste tilfellet kan oppdriftselementet fjernes etter bruk og eventuelt gjenbrukes. Flere oppdriftselementer kan også benyttes for å transportere og installere én konstruksjon. The buoyancy element can be completely or partially integrated into the structure itself, or in the form of a separate device attached to the structure on which it is to act. In the latter case, the buoyancy element can be removed after use and possibly reused. Several buoyancy elements can also be used to transport and install one structure.

Det er også frembrakt en fremgangsmåte for fylling av det ballasterbare oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen, innbefattende trinnene å A method for filling the ballastable buoyancy element according to the invention has also been developed, including the steps to

a) fylle minst ett første kammer med ballastvann via et tilførselsrør fra en kilde utenfor oppdriftselementet og fylle minst ett andre kammer som er adkilt fra det første kammeret med minst ett mellomliggende kammer, med ballastvann via et fordelingsrør fluidtilkoplet med det første kammeret; b) etterfylle det første kammeret med ballastvann inntil det første kammeret og det andre kammeret, eller andre valgte ballastkamre er fylt med ballastvann til et på forhånd bestemt nivå; c) stenge tilførselsrøret; d) tilføre oppdriftselementet en gass via en tilførselsledning slik an gjenværende volum i kamrene fylles med en gass til et på forhånd bestemt trykk. e) stenge tilførselsledningen, hvorved implosjon og utskyvning av ballastvannet under transport forhindres. a) fill at least one first chamber with ballast water via a supply pipe from a source outside the buoyancy element and fill at least one second chamber, which is separated from the first chamber by at least one intermediate chamber, with ballast water via a distribution pipe fluidly connected to the first chamber; b) refilling the first chamber with ballast water until the first chamber and the second chamber, or other selected ballast chambers are filled with ballast water to a predetermined level; c) close the supply pipe; d) supply the buoyancy element with a gas via a supply line so that the remaining volume in the chambers is filled with a gas to a predetermined pressure. e) close the supply line, whereby implosion and displacement of the ballast water during transport is prevented.

På en enkel måte gjør oppfinnelsen det mulig å kombinere flere funksjoner så som å tilføre ekstra oppdrift eller ballast, øke oppdrift i sluttfasen av en installasjonsprosess, og frembringe rotasjonsmoment for oppreisning av en konstruksjonen i vannmassen. In a simple way, the invention makes it possible to combine several functions such as adding extra buoyancy or ballast, increasing buoyancy in the final phase of an installation process, and generating rotational torque for erecting a structure in the body of water.

Den inventive løsningen ligger i design av oppdriftselementet (integrert i en annen konstruksjon eller separat) som deles opp i kamre, hvor noen av kamrene er trykkmessig forbundet sammen, men, etter at elementet er stengt for kontakt med omgivelsene, vanntransport mellom kamrene kan skje bare ved en forutbestemt endring av konstruksjonens helning som er større enn en spesifisert minste verdi. The inventive solution lies in the design of the buoyancy element (integrated in another structure or separately) which is divided into chambers, where some of the chambers are pressure-connected together, but, after the element is closed from contact with the environment, water transport between the chambers can only take place by a predetermined change in the slope of the structure that is greater than a specified minimum value.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av de følgende figurer, der like henvisningstall angir like deler. Figur 1 er en prinsippskisse av en første utførelsesform av oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen, og viser et vertikalt snitt gjennom anordningen ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser som figur 1 et vertikalt snitt gjennom oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen, og viser i tillegg oppdriftselementet i en flytende, horisonal, stilling i en vannflate og med ballastvann i enkelte kamre. Figur 3 viser som figur 2 oppdriftselementet med ballastvann i ferd med å flytte seg nedover i nedenforliggende kamre og i en flytende stilling i en vannmasse, men i en skråstilling i forhold til vannflaten, Figurene 4, 5,6 tilsvarer henholdsvis figurene 1,2,3, men viser en andre utførelsesform av oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen. Figur 7 viser en tredje utførelsesform av oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen og viser som figur 2 og 5 et vertikalt snitt gjennom oppdriftselementet, i en flytende, horisonal, stilling i en vannflate og med ballastvann i enkelte kamre. Figur 8 viser den tredje utførelsesform av oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen påmontert en struktur som flyter i en vannflate. Figur 9 er en snittegning av en fjerde utførelsesform av oppfinnelsen, vist i en skråstilling i forhold til vannflaten. Figur 10 viser varianten vist i figur 9, men i en annen installeringskonfigurasjon i en vannmasse. The invention will now be described with the help of the following figures, where like reference numbers indicate like parts. Figure 1 is a schematic diagram of a first embodiment of the buoyancy element according to the invention, and shows a vertical section through the device according to the invention. Figure 2 shows, like Figure 1, a vertical section through the buoyancy element according to the invention, and also shows the buoyancy element in a floating, horizontal position in a water surface and with ballast water in some chambers. Figure 3 shows, like Figure 2, the buoyancy element with ballast water in the process of moving down into the chambers below and in a floating position in a body of water, but in an inclined position in relation to the water surface, Figures 4, 5,6 correspond respectively to Figures 1,2, 3, but shows a second embodiment of the buoyancy element according to the invention. Figure 7 shows a third embodiment of the buoyancy element according to the invention and, like Figures 2 and 5, shows a vertical section through the buoyancy element, in a floating, horizontal position in a water surface and with ballast water in some chambers. Figure 8 shows the third embodiment of the buoyancy element according to the invention mounted on a structure that floats in a water surface. Figure 9 is a sectional drawing of a fourth embodiment of the invention, shown in an inclined position in relation to the water surface. Figure 10 shows the variant shown in Figure 9, but in a different installation configuration in a body of water.

Figurene 11-13 viser en ytterligere utførelesform av oppfinnelsen Figures 11-13 show a further embodiment of the invention

Med henvisning til figur 1 vises der en første utførelsesform av et oppdriftselement 1 ifølge oppfinnelsen. Oppdriftelementet 1, som fortrinnsvis har en langstrakt form og lukkede første og andre ender, innbefatter i en første ende et lukket kammer 3 forbundet med omgivelsene er via et rør 11, hvis åpning reguleres ved hjelp av en ventil 12 og med rør 11', hvis åpning reguleres ved hjelp av en ventil 12'. Det lukkede kammeret 3 er adskilt fra det resterende indre rom 2 i oppdriftselementet 1 ved hjelp av en skillevegg 17 uten åpning. Det indre rom 2 er inndelt i kamre 2a, 2b, 2c, 2d ved hjelp av skillevegger 16 som er utstyrt med åpninger 13. Åpningene 13, som når oppdriftselementet er plassert i vannflaten vi befinne seg øverst i kamrene, gjør at kamrene 2a-2d er forbundet med hverandre på en slik måte at gasstrykket i alle kamrene til enhver tid vil være utlignet og transport av ballastvann inn i bestemte kamre kan utføres på en kontrollert måte, som vil bli beskrevet senere. For å hindre ballastvann på en ukontrollert måte i å strømme inn i nabokamre (for eksempel ved skvulping når oppdriftselementet beveger seg i vannflaten), er åpningen 13 utstyrt med barrierer 14 eller klaffer 19. Barrieren 14 reduserer vannflatebevegelsen nær åpningene 13 mellom kamrene 2 a og 2b, mens klaffene 19 stenger åpningene 13 for uønsket vanntransport mellom kamrene 2b og 2c, og mellom kamrene 2c og 2d, som vist i figur 1. Klaffene 19 er svingbart festet til oppdriftselementets vegg via opplagringer 18 og er utstyrt med en reguleringsanordning 19' som vil bli beskrevet senere. Denne klaffreguleringsanordningen 19' er i figur 1 vist som et lodd med en arm i forhold til klaffen. Fagpersonen vil forstå at klaffreguleringsanordningen også kan utgjøres av en fjær eller lignende. Det adskilte kammeret 3 er som nevnt over forsynt med rør 11 og 11', og ventiler 12 og 12'. Når oppdriftselementet er plassert i en vannflate som vist i figur 2, vil røret 11 og ventilen 12 befinne seg nederst i det adskilte kammeret 3 slik at det kan slippe inn ballastvann. Det kan være ønskelig å utruste kammer 3 med ytterligere et rør 11' fra toppen av kammeret med en ventil 12' for ventilasjon av innestengt luft og dermed raskere vannfylling under installasjonen som forklares nedenfor. Som vist i figurene 1 - 3, er oppdriftselementets andre ende utrustet med et tilførselsrør 7 og en ventil 6 som er plassert slik at de normalt vil befinne seg i vannet når oppdriftselementet er flytende i vannflaten. Tilførselsrøret 7 strekker seg gjennom det kammeret 2a som befinner seg nærmest oppdriftselementets andre ende og strekker seg inn i det tilstøtende kammer 2b. Tilførselsrøret 7 og ventilen 6 anvendes for kontrollert fylling av utvalgte kamre 2b, 2d med ballastvann. Et fordelingsrør 8 er plassert nederst i elementet og fører ballastvann fra kammeret 2b, til kammeret 2d. Kammeret 2a er utrustet også med ventileringsrør 5 og en ventil 4 som kan brukes til With reference to Figure 1, a first embodiment of a buoyancy element 1 according to the invention is shown there. The buoyancy element 1, which preferably has an elongated shape and closed first and second ends, includes at a first end a closed chamber 3 connected to the surroundings via a pipe 11, the opening of which is regulated by means of a valve 12 and with pipe 11', if opening is regulated by means of a valve 12'. The closed chamber 3 is separated from the remaining inner space 2 in the buoyancy element 1 by means of a partition wall 17 without an opening. The inner space 2 is divided into chambers 2a, 2b, 2c, 2d by means of partitions 16 which are equipped with openings 13. The openings 13, which when the buoyancy element is placed in the water surface we are at the top of the chambers, means that the chambers 2a-2d are connected to each other in such a way that the gas pressure in all the chambers will be equalized at all times and transport of ballast water into specific chambers can be carried out in a controlled manner, which will be described later. In order to prevent ballast water from flowing into neighboring chambers in an uncontrolled manner (for example by sloshing when the buoyancy element moves in the water surface), the opening 13 is equipped with barriers 14 or flaps 19. The barrier 14 reduces the water surface movement near the openings 13 between the chambers 2 a and 2b, while the flaps 19 close the openings 13 for unwanted water transport between the chambers 2b and 2c, and between the chambers 2c and 2d, as shown in Figure 1. The flaps 19 are pivotally attached to the wall of the buoyancy element via supports 18 and are equipped with a regulating device 19' which will be described later. This flap regulation device 19' is shown in Figure 1 as a plumb bob with an arm in relation to the flap. The person skilled in the art will understand that the flap regulation device can also be made up of a spring or the like. As mentioned above, the separated chamber 3 is provided with pipes 11 and 11' and valves 12 and 12'. When the buoyancy element is placed in a surface of water as shown in Figure 2, the pipe 11 and the valve 12 will be at the bottom of the separated chamber 3 so that ballast water can enter. It may be desirable to equip chamber 3 with a further pipe 11' from the top of the chamber with a valve 12' for ventilation of trapped air and thus faster water filling during the installation explained below. As shown in figures 1 - 3, the other end of the buoyancy element is equipped with a supply pipe 7 and a valve 6 which are positioned so that they will normally be in the water when the buoyancy element is floating on the surface of the water. The supply pipe 7 extends through the chamber 2a which is located closest to the other end of the buoyancy element and extends into the adjacent chamber 2b. The supply pipe 7 and the valve 6 are used for controlled filling of selected chambers 2b, 2d with ballast water. A distribution pipe 8 is located at the bottom of the element and carries ballast water from chamber 2b to chamber 2d. The chamber 2a is also equipped with ventilation pipe 5 and a valve 4 which can be used for

transport av gass ut av og inn i oppdriftselementet under fylling av ballastvann og, hvis aktuelt, under trykksetting av elementets kamre 2a - 2d. Det kammeret 2d som grenser opp mot det adskilte kammeret 3 er også utstyrt med et utløpsrør 9 og en ventil 10 som kan slippe ballastvann ut av oppdriftselementet etter oppreising av oppdriftselementet. Alle ventilene, bortsett fra ventilen 10, kan opereres manuelt i luft under god tilkomst. Ventilen 10 skal kunne åpnes under vann. Foruten fjernstyrte ventiler kan åpningen av denne ventilen gjøres ved hjelp av en mekanisk forbindelse mellom ventilen og oppdriftselementets andre ende som når elementet roteres i vannet (f.eks. i forbindelse med installasjon av en struktur som omtalt over) vil være over vannflaten og dermed lett tilgjengelig. Disse løsninger er kjent for fagpersonen (ventiler som åpner ved hjelp av elektriske eller akustiske signaler; alternativt kan kan det anvendes ventiler eller pluger som åpnes ved hjelp av en trekkanordning forbundet med oppdriftselementets andre ende; den ene løsningen kan være backup til den andre). Ofte kan det være fordelaktig å sløyfe ventileirngsrøret 5 og ventilen 4, i og med at transport av gass ut av oppdriftselementet under fylling av ballastvann ikke er nødvendig dersom ballastvannet kan tilføres fra en ekstern kilde under trykk som er høyere enn indre trykk i elementets kamre 2a - 2d. I så fall kan trykksetting av elementets kamre 2a - 2d ivaretas også av transport of gas out of and into the buoyancy element during filling with ballast water and, if applicable, during pressurization of the element's chambers 2a - 2d. The chamber 2d which adjoins the separated chamber 3 is also equipped with an outlet pipe 9 and a valve 10 which can release ballast water out of the buoyancy element after the buoyancy element has been erected. All the valves, apart from valve 10, can be operated manually in air during good access. The valve 10 must be able to be opened under water. In addition to remote-controlled valves, the opening of this valve can be done by means of a mechanical connection between the valve and the other end of the buoyancy element which, when the element is rotated in the water (e.g. in connection with the installation of a structure as discussed above) will be above the water surface and thus easily available. These solutions are known to the person skilled in the art (valves that open with the help of electrical or acoustic signals; alternatively, valves or plugs can be used that open with the help of a pulling device connected to the other end of the buoyancy element; one solution can be a backup to the other). It can often be advantageous to loop the vent pipe 5 and the valve 4, as the transport of gas out of the buoyancy element during filling with ballast water is not necessary if the ballast water can be supplied from an external source under pressure that is higher than the internal pressure in the element's chambers 2a - 2d. In that case, pressurization of the element's chambers 2a - 2d can also be taken care of

utløpsrøret 9 og ventilen 10.1 en alternativ utforming av oppdriftselementet kan funksjonen til separat kammer 3 erstattes ved påførelse av en ekstern nedaddrettet last på enden av konstruksjonen som vist i figur 13. the outlet pipe 9 and the valve 10.1 an alternative design of the buoyancy element, the function of separate chamber 3 can be replaced by the application of an external downward-directed load on the end of the structure as shown in figure 13.

I figur 2 er oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen vist flytende i en vannflate S. Kamrene 2b og 2d er fylt med ballastvann 15. Fyllingen skjer med fordel når oppdriftselementet er flytende i vannet. I denne fasen er ventilene 10,12 og 12' stengte, mens ventilen 4 kan være åpen for å kunne slippe ut luft etterhvert som kamrene 2b, 2d fylles med ballastvann. Ventilen 6 er åpen for å kunne slippe inn væske, normalt ballastvann, fra den vannmassen oppdriftelementet flyter i, eller fra en separat kilde med væske av ønsket sammensetning, f.eks. vann tilsatt korrosjonshemmende stoffer. Fyllingen skjer inn i kammeret 2b gjennom tilførselsrøret 7 og transporteres videre til kammeret 2d gjennom fordelingsrøret 8. Figur 2 viser ballastkamrene 2b og 2d nesten helt fylt med vann 15, idet det fremgår av figuren at ballastvannet 15 når nesten opptil åpningene 13 i skottene 16. Etter at ønsket vannmengde er fylt inn i kamrene, stenges ventilen 6, og eventuell trykksetting med gass gjennom røret 4 eller 9 kan utføres. Størrelsen på kamrene er dimensjonert slikt at oppdriftselementet får den ønskede nettooppdrift for transport og installasjon og plassering av kamrene er bestemt slikt at tyngdepunktet for ønsket plassering i lengderetningen. Klaffene 19, som slipper gass igjennom åpningene 13 for å forhindre trykkdifferansen mellom kamrene, skal også hindre at vannet strømmer til nabokamrene i transportposisjon. Videre skal klaffene 19 slippe vann gjennom åpningen 13 når oppdriftselementet er blitt påført en helning større en forutbestemt verdi. Figurene 1-3 viser at klaffen 19 er hengslet til oppdriftselementet ved hjelp av en hengslet opplagring 18 og presses (figur 2) i mot det respektive skott 16 ved hjelp av et moment produsert f.eks. ved hjelp av et gunstig plassert lodd 19'. Dette hindrer at skvulpende vann i kamrene 2b og 2d unnslipper inn i gassfylte kammmer 2c. Men når hele oppdriftselementet inntar en skrånende posisjon, f.eks. som vist i figur 3, vil klaffene 19 ikke hindre ballastvann i å strømme inn i det gassfyllte kammer 2c slik som ønsket. Størrelsen av åpningen 13 bestemmes ut fra den ønskede raten ved hvilken vannet skal renne over til nabokammeret. In figure 2, the buoyancy element according to the invention is shown floating in a water surface S. The chambers 2b and 2d are filled with ballast water 15. The filling takes place with advantage when the buoyancy element is floating in the water. In this phase, the valves 10, 12 and 12' are closed, while the valve 4 can be open to be able to release air as the chambers 2b, 2d are filled with ballast water. The valve 6 is open to be able to admit liquid, normally ballast water, from the body of water in which the buoyancy element floats, or from a separate source with liquid of the desired composition, e.g. water with added corrosion inhibitors. The filling takes place into the chamber 2b through the supply pipe 7 and is transported further to the chamber 2d through the distribution pipe 8. Figure 2 shows the ballast chambers 2b and 2d almost completely filled with water 15, as it is clear from the figure that the ballast water 15 reaches almost up to the openings 13 in the bulkheads 16. After the desired amount of water has been filled into the chambers, the valve 6 is closed, and possible pressurization with gas through the pipe 4 or 9 can be carried out. The size of the chambers is dimensioned such that the buoyancy element gets the desired net buoyancy for transport and installation and the location of the chambers is determined such that the center of gravity for the desired location is in the longitudinal direction. The flaps 19, which release gas through the openings 13 to prevent the pressure difference between the chambers, must also prevent the water from flowing to the neighboring chambers in the transport position. Furthermore, the flaps 19 must release water through the opening 13 when the buoyancy element has been applied to a slope greater than a predetermined value. Figures 1-3 show that the flap 19 is hinged to the buoyancy element by means of a hinged bearing 18 and is pressed (figure 2) against the respective bulkhead 16 by means of a moment produced e.g. by means of a conveniently placed plumb line 19'. This prevents sloshing water in chambers 2b and 2d from escaping into gas-filled chambers 2c. But when the entire buoyancy element takes an inclined position, e.g. as shown in Figure 3, the flaps 19 will not prevent ballast water from flowing into the gas-filled chamber 2c as desired. The size of the opening 13 is determined based on the desired rate at which the water will flow over to the neighboring chamber.

I figur 3 vises oppdriftselementet 1 i en skrånede stilling i vannet. Dette er en mellomstilling, for eksempel ved oppreisning av elementet (og en tilhørende struktur) i vannet. I denne stillingen er ventilene 12 og 12' åpnet, slik at ballastvann kan strømme, eller pumpes, inn i det adskilte kammeret 3 via rørene 11 og 11'. Vekten av vannet som har strømmet inn skaper et roterende moment og oppdriftselementets første ende beveger seg nedover i vannet. Denne skråstillingen av oppdriftselementet bevirker at ballasvannet strømmer fra kammeret 2b, gjennom åpningen 13 og inn i kammeret 2c og kammeret 2d kan fylles helt. På denne måten forflyttes oppdriftselementets tyngdepunkt ytterligere mot elementets første ende, og det roterende moment forsterkes. In Figure 3, the buoyancy element 1 is shown in an inclined position in the water. This is an intermediate position, for example when erecting the element (and an associated structure) in the water. In this position, the valves 12 and 12' are opened, so that ballast water can flow, or be pumped, into the separated chamber 3 via the pipes 11 and 11'. The weight of the water that has flowed in creates a rotating moment and the first end of the buoyancy element moves downwards in the water. This inclined position of the buoyancy element causes the ballast water to flow from the chamber 2b, through the opening 13 and into the chamber 2c and the chamber 2d can be filled completely. In this way, the buoyancy element's center of gravity is moved further towards the element's first end, and the rotating moment is amplified.

Utførelsesformen vist i figurene 4-6 skiller seg fra den utførelsesformen som er beskrevet over med henvisning til figurene 1-3, ved et ytterligere kammer 2e mellom kammeret 2c og det adskilte kammeret 3. Kammeret 2e er normalt gassfylt når oppdriftselementet er i en hovedsakelg horisontal (transport-) stilling, og opptar ballastvann fra kammeret 2d når oppdriftselementet roteres som beskrevet over (se figur 6). The embodiment shown in figures 4-6 differs from the embodiment described above with reference to figures 1-3, by a further chamber 2e between the chamber 2c and the separate chamber 3. The chamber 2e is normally gas-filled when the buoyancy element is in a horizontal main beam (transport) position, and absorbs ballast water from chamber 2d when the buoyancy element is rotated as described above (see figure 6).

Selv om oppfinnelsen hittil er beskrevet med henvisning til et symmetrisk, langstrakt legeme som vist i figurene 1 - 6, vil fagpersonen forstå at andre former er mulige. Et eksempel på dette er vist i figur 7 som viser en ytterligere utførelsesform av oppdriftselementet 1 ifølge oppfinnelsen. Figur 7 viser en variant som innbefatter tre kamre 2a - 2c, hvor kammer 2b er fylt med ballastvann. Også i dette tilfelle er størrelsen og plassering av ballastkammeret 2b bestemt ut fra krav til foretrukket stilling flytende i vannet og nettooppdrift for slep til installasjonsstedet, rotasjon (oppreisning) og installasjon. Elementet er utrustet på samme vis som i utførelsesformen vist i figurene 1 til 6 og beskrevet over. Although the invention has so far been described with reference to a symmetrical, elongated body as shown in figures 1 - 6, the person skilled in the art will understand that other shapes are possible. An example of this is shown in Figure 7, which shows a further embodiment of the buoyancy element 1 according to the invention. Figure 7 shows a variant that includes three chambers 2a - 2c, where chamber 2b is filled with ballast water. In this case too, the size and location of the ballast chamber 2b is determined based on requirements for a preferred position floating in the water and net buoyancy for towing to the installation site, rotation (righting) and installation. The element is equipped in the same way as in the embodiment shown in figures 1 to 6 and described above.

Oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen kan benyttes for transport, oppreisning og installasjon av ulike konstruksjoner til havs. Dette er illustrert i figur 8 som viser oppdriftselementet 1 ifølge oppfinnelsen festet ved i og for seg kjente anordninger 21 til en konstruksjon 20. Krav til inndeling av elementets indre kamre, samt deres størrelse og plassering, bestemmes ut fra kravet til netto oppdrift og ønsket om at de sammenkoblede legemene 1 og 20 flyter slikt at oppdriftselement 1 er stabilt i en tilnærmet horisontal stilling. Figur 8 viser beliggenhet av tyngdepunktene CGi og CG20 for henholdsvis oppdriftselementet 1 og konstruksjonen 20, og beliggenheten av oppdriftspunktene CBi og CB20 for henholdsvis oppdriftselementet 1 og konstruksjonen 20. Kraftpilenes lengder angir relative størrelser og retning av oppdrift og vekt for begge legemene. Beliggenheten av oppdriftspunkt CBi som bestemmes av momentlikevekt av de omtalte oppdrift- og tyngdekrefter til de to legemene styrer oppdeling av det indre rommet inn i kamre. The buoyancy element according to the invention can be used for the transport, erection and installation of various structures at sea. This is illustrated in Figure 8, which shows the buoyancy element 1 according to the invention attached to a structure 20 by devices 21 known per se. Requirements for the division of the element's inner chambers, as well as their size and location, are determined based on the requirement for net buoyancy and the desire for that the connected bodies 1 and 20 float such that buoyancy element 1 is stable in an approximately horizontal position. Figure 8 shows the location of the centers of gravity CGi and CG20 for the buoyancy element 1 and the construction 20 respectively, and the location of the buoyancy points CBi and CB20 for the buoyancy element 1 and the construction 20 respectively. The lengths of the force arrows indicate relative sizes and directions of buoyancy and weight for both bodies. The location of the buoyancy point CBi, which is determined by the moment equilibrium of the mentioned buoyancy and gravity forces of the two bodies, controls the division of the internal space into chambers.

Figur 9 viser en ytterligere utførelsesform av oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen i en vannmasse med vanndybde større enn dypgående av elementet i oppreist stilling. Av illustrasjonshensyn er en del av de ventilene og rørene som er beskrevet over utelatt. I figur 9 er oppdriftselementet ifølge oppfinnelsen utformet som en langstrakt sylindrisk konstruksjon 22, f.eks. et tårn, utrustet og utformet som et oppdriftselement som beskrevet ovenfor. Oppdriftselementet er ballastert til en nettooppdrift egnet for transport/slep til installasjonstedet og og for oppreisning til vertikalstilling i vannet S. Elementet 22 er i figur 9 vist under en første fase av oppreisning i vannet etter at elementet har rotert til en skrånende stilling som var initiert ved vannfylling av adskilt kammer 3, som beskrevet over. Helningen er så stor at ballastvann 15 har begynt å strømme fra ballastkammer 2b til kammer 2c og fra 2d til 2e, dvs. mot den nedre enden av elementet. Elementet 22 inntar etterhvert en vertikal posisjon og alt ballastvann samler seg nederst i elementet. Dette medvirker til at elementet blir flytende i en stabil vertikalposisjon (ikke vist). I dette tilfelle vil oppreisningen foregå ved hjelp av naturlige krefter. Strømningsraten av ballastvann til kamrene 2c og 2d samt vannfyllingsraten inn i kammer 3 bestemmer tiden det vil ta fra vannfylling inn i kammeret 3 ble åpnet til elementet har inntatt vertikalstilling. Figure 9 shows a further embodiment of the buoyancy element according to the invention in a body of water with a water depth greater than the draft of the element in an upright position. For reasons of illustration, some of the valves and pipes described above have been omitted. In Figure 9, the buoyancy element according to the invention is designed as an elongated cylindrical construction 22, e.g. a tower, equipped and designed as a buoyancy element as described above. The buoyancy element is ballasted to a net buoyancy suitable for transport/towing to the installation site and for raising to a vertical position in the water S. The element 22 is shown in figure 9 during a first phase of raising in the water after the element has rotated to an inclined position which was initiated by filling the separate chamber 3 with water, as described above. The slope is so great that ballast water 15 has started to flow from ballast chamber 2b to chamber 2c and from 2d to 2e, i.e. towards the lower end of the element. The element 22 eventually assumes a vertical position and all ballast water collects at the bottom of the element. This contributes to the element floating in a stable vertical position (not shown). In this case, the restoration will take place with the help of natural forces. The flow rate of ballast water to chambers 2c and 2d as well as the water filling rate into chamber 3 determines the time it will take from water filling into chamber 3 being opened until the element has assumed a vertical position.

Fig. 10 viser i snitt samme element 22 som vist i fig. 9, men hvor vanndypet er for lite til at elementet kan innta en vertikalstilling kun ved hjelp av tygdepunktsforskyvning som beskrevet med henvisning til figur 9.1 dette tilfellet kan elementet innta en skrå stilling i vannet hvor en nedre ende av elementet hviler på havbunnen 23. For å oppnå en styrt rotasjon og nedsetting på havbunnen kan den nedre enden av konstruksjonen låres ned ved hjelp av en line 24 fra et fartøy eller lignende (ikke vist). Fig. 10 shows in section the same element 22 as shown in fig. 9, but where the water depth is too small for the element to assume a vertical position only by means of displacement of the chewing point as described with reference to figure 9.1 in this case the element can assume an inclined position in the water where a lower end of the element rests on the seabed 23. In order to achieve a controlled rotation and lowering on the seabed, the lower end of the structure can be lowered using a line 24 from a vessel or the like (not shown).

Ofte er det fordelaktig å øke elementets oppdrift ved å fjerne ballastvann og sikre stabiliteten på en annen måte enn plassering av tyngdepunktet over elementets oppdriftssenter, f.eks med fortøyning til havbunnen. Figur 11 viser fra siden et langstrakt element 22 flytende i en vannmasse delvis under en vannflate S og forankret til en havbunn 23 ved hjelp av et anker 25 og en kabel 26. It is often advantageous to increase the element's buoyancy by removing ballast water and ensuring stability in a different way than placing the center of gravity above the element's center of buoyancy, for example by mooring to the seabed. Figure 11 shows from the side an elongated element 22 floating in a body of water partially below a water surface S and anchored to a seabed 23 by means of an anchor 25 and a cable 26.

Figur 12 viser snitt gjennom det samme element 22 som vist i figur 11 med indre skott 16 og hvor ballastvann 15 etter oppreisningen av elementet er samlet i nederst i kammeret 2. Hvis det er ønskelig å øke elementets 22 oppdrift, kan ballastvannet 15 fortrenges ut av kammeret 2 ved hjelp av gasstrykket i rommet over ballastvannet ved at ventilen 10 åpnes. For å hindre mulig vanntransport inn i elementet som følge av trykkvariasjon i vannet på utsiden av utløpet fra ventilen (f.eks. på grunn av bevegelse av vannflaten forårsaket av tidevann, bølger, lufttrykkendringer o.l.) og på innsiden av elementet (f.eks. på grunn av temperaturendringer) er det fordelaktig å stenge ventilen Figure 12 shows a section through the same element 22 as shown in Figure 11 with inner bulkhead 16 and where ballast water 15 after the element has been erected is collected at the bottom of the chamber 2. If it is desired to increase the buoyancy of the element 22, the ballast water 15 can be displaced from the chamber 2 using the gas pressure in the space above the ballast water when the valve 10 is opened. To prevent possible water transport into the element as a result of pressure variation in the water on the outside of the outlet from the valve (e.g. due to movement of the water surface caused by tides, waves, air pressure changes etc.) and on the inside of the element (e.g. due to temperature changes) it is advantageous to close the valve

10 etter at ballastvannet er blitt trykket ut. Ballastvann i det adskilte kammeret 3 kan 10 after the ballast water has been pressed out. Ballast water in the separated chamber 3 can

også fortrenges ut, hvis ønskelig ved hjelp av trykklufttilførsel fra overflaten på en måte kjent for fagpersonen. Det er innlysende at ytterliggere oppdriftsøkning kan oppnås ved at også kammeret 3 deballasteres. I et slikt tilfelle ville rør 9 med ventil 10 bli plassert i skilleveggen til kammer 3 og vanntømmingen ville foregå gjennom rør 11 etter at ventilen 12 er blitt åpnet. also displaced, if desired using compressed air supply from the surface in a manner known to the person skilled in the art. It is obvious that a further increase in buoyancy can be achieved by also deballasting the chamber 3. In such a case, pipe 9 with valve 10 would be placed in the partition of chamber 3 and the water emptying would take place through pipe 11 after valve 12 has been opened.

Figur 13 viser lengdesnitt gjennom samme element 22 og i samme installasjonsfase som vist i figurene 11 og 12, som skal forankres til en havbunn (ikke vist). I et slikt tilfelle Figure 13 shows a longitudinal section through the same element 22 and in the same installation phase as shown in figures 11 and 12, which is to be anchored to a seabed (not shown). In such a case

kan funskjonen til det adskilte kammer (f.eks. kammer 3 i fig. 1 til 6) erstattes av vekten av et anker 25 hengende i en kabel 26 festet til elementet 22.1 denne utformingen er det nødvendig å overføre vekten av ankeret 25 til elementet 22 gradvis. Ved hjelp av styring av lasten i linen 24 oppnås en slik styrt overføring av vekten og dermed oppreisning av elementet. the function of the separate chamber (e.g. chamber 3 in Fig. 1 to 6) can be replaced by the weight of an anchor 25 hanging from a cable 26 attached to the element 22.1 this design it is necessary to transfer the weight of the anchor 25 to the element 22 gradually. By means of controlling the load in the line 24, such a controlled transfer of the weight is achieved and thus the element is straightened.

Claims

1. Ballastable buoyancy element (1) comprising a first end and a second end and a plurality of internal chambers (2, 3) equipped with lines (5, 11) and valves (4, 12) for connection with ambient fluids, a further division into sub-chambers ( 2a - 2d) separated by intermediate partitions (16) and fluidly connected via openings (13) in the partitions, and a separate chamber (3) in the area at the first end of the buoyancy element, as well as a supply line (7) for a ballasting fluid (15) to a selection of the sub-chambers (2a-2d), characterized by at least one internal distribution line (8) for transporting ballasting fluid between a selection of predetermined sub-chambers (2a-2d).

2. Ballastable buoyancy element according to claim 1, characterized in that the supply line (7) extends from the outside of the buoyancy element and into the lower chamber (2b) which is located next closest to the other end of the buoyancy element.

3. Ballastable buoyancy element according to claim 1, characterized in that the internal distribution line (8) extends from the sub-chamber (2b) which is next closest to the second end of the buoyancy element, to a sub-chamber (2d) which is closer to the first end of the buoyancy element and is separated from the the sub-chamber (2b) which is next closest to the other end of the buoyancy element with at least one intervening sub-chamber (2c).

4. Ballastable buoyancy element according to claim 1, characterized in that the openings (13) in the partitions (16) are uncontrolled with controllable regulation devices (19,19') to prevent unwanted flow of ballast fluid.

5. Method for filling a ballastable buoyancy element as stated in claims 1-4, Including the steps of a) filling at least one first chamber (2b) with ballast water via a supply pipe (7) from a source outside the buoyancy element (1) and filling at least one second chamber ( 2d) which is separated from the first chamber (2b) by at least one intermediate chamber (2c), with ballast water via a distribution pipe (8) fluidly connected to the first chamber (2b); b) refilling the first chamber (2b) with ballast water until the first chamber (2b) and the second chamber (2d), or other selected ballast chambers are filled with ballast water to a predetermined level; c) closing (6) the supply pipe (7); d) supply the buoyancy element (1) with a gas via a supply line (5) so that the remaining volume in the chambers (2a-d) is filled with a gas to a predetermined pressure. e) close the supply line (5), whereby implosion and displacement of the ballast water during transport is prevented.

6. Use of the ballasted buoyancy element as stated in claims 1-4 as a reusable device for the transport and installation of installations at sea.