NO336050B1

NO336050B1 - Tail buoy with circular bow shaped towbar

Info

Publication number: NO336050B1
Application number: NO20130380A
Authority: NO
Inventors: Olav Johan Lyngstad; Svein Frode Heen
Original assignee: Geopol As
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2015-04-27
Also published as: NO20130380A1

Abstract

Halebøye (11) omfattende skrog (12), understell (13), slepefeste (14), en lengdeakse (16) og et tyngdepunkt (15). Slepefestet (14) omfatter minst én bøyle som med form i hovedsak som en sirkelbue med et geometrisk sentrum som befinner seg på en horisontal tverrakse gjennom tailbøyens (11) tyngdepunkt (15). Halebøyen er spesielt anvendelig for tauede marine seismiske array.Tail bend (11) comprising hull (12), chassis (13), towbar (14), a longitudinal axis (16) and a center of gravity (15). The towing bracket (14) comprises at least one hoop which is shaped essentially like a circular arc with a geometric center located on a horizontal transverse axis through the center of gravity (15) of the tail buoy (11). The tail buoy is particularly useful for towed marine seismic arrays.

Description

TAILBØYE MED SIRKELBUEFORMET SLEPEFESTE TAIL BUOY WITH CIRCULAR ARC-SHAPED TOW ATTACHMENT

Foreliggende oppfinnelse angår en tailbøye som angitt i ingressen til patentkrav 1 og spesielt slepefestet til en slik tailbøye. The present invention relates to a tail buoy as stated in the preamble to patent claim 1 and in particular the towing attachment for such a tail buoy.

Bakgrunn Background

I marine operasjoner brukes det bøyer som blir slept etter fartøy med forskjellige funksjoner. Flytende bøyer blir brukt enten til å markere hvor slepet befinner seg, eller at bøyen sørger for oppdrift til slepet, eller en kombinasjon av disse. In marine operations, buoys are used which are towed after vessels with different functions. Floating buoys are used either to mark where the tow is located, or that the buoy provides buoyancy for the tow, or a combination of these.

Slike slep kan foregå i ulike hastigheter og med ulik tauebelastning på bøyen. Med et fast tauepunkt på en bøye, vil bøyen være stabil innen et begrenset intervall av hastighet og tauebelastning på bøyen. Such tows can take place at different speeds and with different towing loads on the buoy. With a fixed towing point on a buoy, the buoy will be stable within a limited range of speed and towing load on the buoy.

I operasjoner der hastighet og/eller tauebelastning varierer, vil da et slep med en bøye med et fast tauepunkt enten være ustabil i ugunstige belastinger eller at fartøyet må bytte bøyer som er tilpasset de ulike operasjonene. In operations where speed and/or towing load varies, a tow with a buoy with a fixed towing point will either be unstable in unfavorable loads or the vessel will have to change buoys that are adapted to the various operations.

US patent nr. 2012/0186507 beskriver et tauearrangement som kan endre tauepunktet på en bøye som skal gå under vann, tauet etter et undervannsfartøy, slik at bøyen holder seg stabil ved ulike hastigheter og tauebelastninger. Dette arrangementet end-rer tauepunktet enten vha. en passiv enhet eks. en fjær eller aktivt med en styrt end-ring av festepunktet med f.eks. en aktuator. US patent no. 2012/0186507 describes a towing arrangement that can change the towing point of a buoy that is to go underwater, towed by an underwater vessel, so that the buoy remains stable at different speeds and towing loads. This arrangement changes the dew point either by a passive unit e.g. a spring or actively with a controlled change of the attachment point with e.g. an actuator.

Partnerplast AS produserer en tailbøye GT 1050 som har et tauepunkt som varierer mellom to ulike stillinger avhengig om tauevinkelen er over eller under horisontallinjen. Dette tauepunktet gjør at bøyen vil være stabil både ved vertikal belastning og når den blir tauet uten vertikal belastning. Men bøyen vil kun være stabil innen et begrenset intervall med vertikal belastning. For eksempel vil en ved høy vertikal belastning, ønske å ha tauepunktet nært midten av bøyen for å sikre at fronten på bøyen ikke går ned i sjøen. Bruker en samme tauepunkt ved lav vertikal belastning vil bøyen bli ustabil og gli ut til sidene. Bruker en et tauefeste som ligger nært fronten på bøyen vil den være stabil i høy fart og ved lav vertikal belastning, men blir den vertikale belastningen for høy vil fronten av bøyen gå under vann som er svært ugunstig. Partnerplast AS manufactures a tail buoy GT 1050 which has a towing point that varies between two different positions depending on whether the towing angle is above or below the horizontal line. This towing point means that the buoy will be stable both with vertical load and when it is towed without vertical load. But the buoy will only be stable within a limited range of vertical load. For example, with a high vertical load, you will want to have the towing point close to the middle of the buoy to ensure that the front of the buoy does not sink into the sea. If the same towing point is used at low vertical load, the buoy will become unstable and slide out to the sides. If you use a rope attachment that is close to the front of the buoy, it will be stable at high speed and with low vertical load, but if the vertical load is too high, the front of the buoy will go under water, which is very unfavorable.

Det er således behov for bøyer hvor tauepunktet enkelt og pålitelig automatisk endres slik at en bøye vil være stabil og kan brukes under et stort hastighetsintervall og ved varierende tauebelastninger. There is thus a need for buoys where the towing point is easily and reliably automatically changed so that a buoy will be stable and can be used over a large speed interval and with varying towing loads.

Formål Purpose

Det er således et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en løsning på nevnte behov. It is thus an aim of the present invention to provide a solution to said need.

Foreliggende oppfinnelse Present invention

De ovenfor nevnte formål er oppnådd ved en bøye ifølge foreliggende oppfinnelse som definert av patentkrav 1. Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav. The above-mentioned purposes are achieved by a buoy according to the present invention as defined by patent claim 1. Preferred embodiments of the invention appear from the independent patent claims.

Foreliggende oppfinnelse er et tauefeste som vil automatisk justere seg selv avhengig av belastningen på tauepunktet. Vinkelen på angrepspunktet i tauefestet endres etter hastighet og belastning. Ved å la tauepunktet endres i en bueform alt etter vinkel på belastning, har vi fått en konstruksjon som gjør at tauepunktet alltid blir optimalt i forhold til belastningen på tauepunktet. Utformingen av buen er slik at resultantkraften på tauefeste alltid er rettet mot tyngdepunktet av bøyen. Bøylen er også laget med en slik avstand til tyngdepunktet at bøyen vil være stabil ved alle tauevinkler. The present invention is a towing attachment that will automatically adjust itself depending on the load on the towing point. The angle of the attack point in the rope attachment changes according to speed and load. By allowing the towing point to change in an arc shape depending on the angle of load, we have obtained a construction which means that the towing point is always optimal in relation to the load on the towing point. The design of the bow is such that the resultant force on the rope attachment is always directed towards the center of gravity of the bow. The buoy is also made with such a distance to the center of gravity that the buoy will be stable at all rope angles.

Enkelt forklart vil en ved høy vertikal belastning og liten hastighet, ha en tauevinkel som ligger nærmere 90 grader på bøyens horisontallinje. Tauepunktet vil da flyttes til bakre og laveste stilling som er plassert godt under og litt foran likevektspunktet på bøyen. Når tauepunktet er så lavt og ligger nær likevektspunktet i horisontalplanet, vil bøyen, når belastes, være stabil (ligge vannrett) helt til all oppdrift er oppbrukt. Oppdriften vil da være maks belastningen på tauepunktet. Simply explained, with a high vertical load and low speed, you will have a towing angle that is closer to 90 degrees on the buoy's horizontal line. The towing point will then be moved to the rear and lowest position, which is placed well below and slightly in front of the equilibrium point on the buoy. When the towing point is so low and lies close to the equilibrium point in the horizontal plane, the buoy, when loaded, will be stable (lying horizontally) until all buoyancy is used up. The buoyancy will then be the maximum load on the towing point.

Når hastigheten øker, vil tauevinkelen reduseres pga. økende motstand på bøyen i sjøen og resultatkraften på bøyen økes i horisontalplanet. Ved redusert tauevinkel vil tauepunktet gradvis flyttes forover og oppover på bøyen. Den økende horisontale avstand for tauepunktet fra likevektspunktet, gjør at bøyen vil forbli stabil med økende hastigheter. As the speed increases, the tow angle will decrease due to increasing resistance on the buoy in the sea and the resultant force on the buoy is increased in the horizontal plane. With a reduced towing angle, the towing point will gradually move forward and up the buoy. The increasing horizontal distance of the towing point from the equilibrium point means that the buoy will remain stable with increasing speeds.

Innfesting av tauepunktet til bøylen er laget slik at tauepunktet kan lett flyttes under bruk. Dette ivaretas ved å bruke en rullende innfesting eller en glidende innfestning. Funksjonen som her er beskrevet er spesielt anvendelige på tailbøyer for seismikksky-ting i vann. Det finnes også andre bøyer, som diltflottører, som også kan benytte noen eller alle av de beskrevne funksjoner. Det er også forskjellige andre typer bøyer som blir brukt til blant annet overvåking av bølger, tsunamier, meteorologi, forurensing med mere der foreliggende oppfinnelse kan benyttes. Attaching the towing point to the hoop is designed so that the towing point can be easily moved during use. This is ensured by using a rolling attachment or a sliding attachment. The function described here is particularly applicable to tail buoys for seismic shooting in water. There are also other buoys, such as dilt floats, which can also use some or all of the functions described. There are also various other types of buoys that are used for, among other things, monitoring waves, tsunamis, meteorology, pollution and more where the present invention can be used.

Det vises nå til figurene hvor: It is now shown to the figures where:

Fig. 1 viser skjematisk et sideriss av en tailbøye i henhold til foreliggende oppfinnelse i en første brukssituasjon; Fig. 2 viser skjematisk et sideriss av tailbøyen fra figur 1 i en annen brukssituasjon; Fig. 3 viser skjematisk et sideriss av tailbøyen fra figur 1 i en tredje brukssituasjon; Fig. 4a viser et sideriss av en tailbøye i henhold til foreliggende oppfinnelse noe Fig. 1 schematically shows a side view of a tail buoy according to the present invention in a first use situation; Fig. 2 schematically shows a side view of the tail buoy from Fig. 1 in a different use situation; Fig. 3 schematically shows a side view of the tail buoy from Fig. 1 in a third use situation; Fig. 4a shows a side view of a tail buoy according to the present invention somewhat

mer detaljert enn figurene 1-3; more detailed than Figures 1-3;

Fig. 4b viser tailbøyen fra figur 4a i et frontriss; og Fig. 4b shows the tail bend from Fig. 4a in a front view; and

Fig. 5 viser tailbøyen fra figurene 1-3 i en annen brukssituasjon. Fig. 5 shows the tail buoy from figures 1-3 in another use situation.

Figur 1 viser en utførelsesform av tailbøyen 11 ifølge foreliggende oppfinnelse. Den omfatter et skrog 12, et understell 13 og et slepefeste 14. Videre viser figur 1 tail-bøyens tyngdepunkt 15 og dens lengdeakse 16. Slepefestet 14 er festet til understel-let 13 omtrent rett under tyngdepunktet 15 og dessuten med et særskilt festepunkt 17 til skroget 12 lengre frem og høyere opp på tailbøyen 11. I den aktuelle situasjon som vises i figur 1, ligger tailbøyen tilnærmet i ro, og kraften fra slepelinen 21 går således tilnærmet rett ned. En stiplet linje fra linens 21 festekobling 22 til tyngdepunktet 15, parallell med slepelinen 21, viser at kraften fra linen 21 i denne situasjonen går gjennom tailbøyens tyngdepunkt 15. Figur 2 viser tailbøyen fra figur 1 i en situasjon hvor den taues forover, i retning med pilen merket «M». Tauingen skjer med moderat hastighet. Det virker da en horisontal kraft på slepefestet 14 i tillegg til den vertikale og resultantkraften fører festekoblingen 22 fremover og oppover på slepefestet 14. Igjen viser en stiplet forlengelse av slepelinen 21 seg å gå gjennom tyngdepunktet 15 på tailbøyen 11. Kraften fra slepe-lingen 21 virker altså også i denne situasjon gjennom tyngdepunktet på tailbøyen, noe som bidrar til å gjøre fremdriften stabil. Figur 3 viser tailbøyen fra figur 1 i en situasjon hvor den taues forover og med større hastighet enn i figur 2. Dette er illustrert med en lengre pil («M»). Det overføres derfor en større horisontal kraft fra festekoblingen 22 til slepefestet 14, noe som fører festekoblingen 22 lengre frem og høyere opp på slepefestet 14. Nok en gang viser imidlertid en forlengelse av slepelinen 21 seg å gå gjennom tyngdepunktet 15 på tail-bøyen, noe som skyldes slepefestets 14 utforming som en vertikal sirkelbue med tyngdepunktet 15 som sentrum i sirkelen. Som det fremgår av figurene 1-3 ligger det fremre, øvre festepunktet 17 noe lavere enn tyngdepunktet for tailbøyen 11. Det er imidlertid hensiktsmessig at det øvre festepunkt 17 ligger så lite lavere enn tyngdepunktet 15 at en rett linje gjennom tyngdepunktet og festepunkt 17 danner en vinkel mindre enn 30 grader, fortrinnsvis mindre enn 20 grader i forhold til lengdeaksen 16 til tailbøyen. Figur 4a viser et sideriss av en tailbøye ifølge foreliggende oppfinnelse med litt flere detaljer enn figurene 1-3, men ellers er figur 4a prinsipielt lik figurene 1-3. Figur 4b viser tailbøyen 11 fra figur 4a sett forfra. Her vises det tydelig at slepefestet 14 omfatter to bøyler plassert symmetrisk om lengdeaksen av bøyen. Begge bøylene krummer i et plan som er vertikalt eller tilnærmet vertikalt. Sentrum for sirkelbuen som hver av bøylene beskriver, ligger på en horisontal tverrakse 18 gjennom tyngdepunktet 15. Fordelen med slepefeste omfattende to bøyler fremfor én, er større stabilitet og større sikkerhet. Det er også mulig med flere enn to bøyler, for eksempel tre, med én plassert rett under tyngdepunktet og to som vist i figur 4b. Bruk av slepefeste omfattende flere bøyler kan være avhengig av type understell, behov for stabilitet, sikkerhet, etc. Figurene 4a og 4b viser dessuten en mast 19 for elektronikk og kom-munikasjonsutstyr samt en generator 20 som begge kan være av konvensjonelle typer. Figur 5 viser slepefestet 14 når bøyen 11 blir tauet med vinkel som ligger over horisontalplanet som tilfellet vil være hvis man tauer med et overflatefartøy. Festekoblingen 22 kommer til anlegg mot øvre festepunkt 17 for slepefestet 14 allerede i en stilling litt under horisontalplanet. Når tailbøyen ifølge foreliggende oppfinnelse slepes fra overflaten vil det derfor virke en kraftkomponent vertikalt oppover i baugen av bøyen. Dette sikrer at bøyen glir lett i vannet ved tauing fra overflaten og ikke oppvi-ser noen tendens til å dykke. Dette vises i figur 5 ved en vinkelforskjell mellom tail-bøyens lengdeakse 16 i forhold til horisontallinjen 23. Figure 1 shows an embodiment of the tail buoy 11 according to the present invention. It comprises a hull 12, an undercarriage 13 and a towing attachment 14. Furthermore, Figure 1 shows the tail buoy's center of gravity 15 and its longitudinal axis 16. The towing attachment 14 is attached to the undercarriage 13 approximately directly below the center of gravity 15 and also with a special attachment point 17 to the hull 12 further forward and higher up on the tail buoy 11. In the current situation shown in figure 1, the tail buoy is almost at rest, and the force from the tow line 21 thus goes almost straight down. A dashed line from the line 21's fastening connection 22 to the center of gravity 15, parallel to the towline 21, shows that the force from the line 21 in this situation goes through the tail buoy's center of gravity 15. Figure 2 shows the tail buoy from Figure 1 in a situation where it is towed forward, in the direction of the arrow marked "M". The towing takes place at a moderate speed. A horizontal force then acts on the towing attachment 14 in addition to the vertical and the resultant force drives the attachment coupling 22 forward and upwards on the towing attachment 14. Again, a dashed extension of the towing line 21 turns out to pass through the center of gravity 15 on the tail buoy 11. The force from the towing link 21 therefore also works in this situation through the center of gravity on the tail buoy, which helps to make the propulsion stable. Figure 3 shows the tail buoy from figure 1 in a situation where it is towed forward and at a greater speed than in figure 2. This is illustrated with a longer arrow ("M"). A greater horizontal force is therefore transmitted from the attachment coupling 22 to the towing attachment 14, which moves the attachment coupling 22 further forward and higher up on the towing attachment 14. Once again, however, an extension of the towing line 21 turns out to pass through the center of gravity 15 of the tail buoy, which which is due to the design of the towing hitch 14 as a vertical circular arc with the center of gravity 15 as the center of the circle. As can be seen from Figures 1-3, the front, upper attachment point 17 is somewhat lower than the center of gravity of the tail buoy 11. However, it is appropriate that the upper attachment point 17 is so slightly lower than the center of gravity 15 that a straight line through the center of gravity and attachment point 17 forms a angle less than 30 degrees, preferably less than 20 degrees in relation to the longitudinal axis 16 of the tail bend. Figure 4a shows a side view of a tail buoy according to the present invention with slightly more details than Figures 1-3, but otherwise Figure 4a is basically the same as Figures 1-3. Figure 4b shows the tail buoy 11 from Figure 4a seen from the front. Here it is clearly shown that the tow hitch 14 comprises two hoops placed symmetrically about the longitudinal axis of the hoop. Both hoops curve in a plane that is vertical or nearly vertical. The center of the circular arc that each of the hoops describes lies on a horizontal transverse axis 18 through the center of gravity 15. The advantage of a towing hitch comprising two hoops rather than one is greater stability and greater safety. It is also possible to have more than two hoops, for example three, with one placed just below the center of gravity and two as shown in figure 4b. Use of a towing hitch comprising several hoops may depend on the type of undercarriage, need for stability, safety, etc. Figures 4a and 4b also show a mast 19 for electronics and communication equipment as well as a generator 20, both of which can be of conventional types. Figure 5 shows the towing attachment 14 when the buoy 11 is towed at an angle that lies above the horizontal plane, as would be the case if you were towing with a surface vessel. The attachment coupling 22 comes into contact with the upper attachment point 17 for the towing attachment 14 already in a position slightly below the horizontal plane. When the tail buoy according to the present invention is towed from the surface, a force component will therefore act vertically upwards in the bow of the buoy. This ensures that the buoy slides easily in the water when towing from the surface and does not show any tendency to dive. This is shown in Figure 5 by an angle difference between the longitudinal axis 16 of the tail buoy in relation to the horizontal line 23.

Til figurene generelt skal bemerkes at selv om festekoblingen 22 er vist som en enkel åpen løkke, vil en fagmann forstå at det er andre egnede måter å feste linen 21 til slepefestet 14 på. For eksempel kan det benyttes en løpekatt, trinse eller annen me-kanisme for å sikre minimal friksjon og slitasje mellom slepefeste og festekobling. To the figures in general, it should be noted that although the attachment coupling 22 is shown as a simple open loop, a person skilled in the art will understand that there are other suitable ways of attaching the line 21 to the towing attachment 14. For example, a running cat, pulley or other mechanism can be used to ensure minimal friction and wear between the tow hitch and hitch coupling.

Ved konstruksjonen ifølge oppfinnelsen virker kraften fra en slepeline 21 alltid langs en linje som passerer gjennom tyngdepunktet på bøyen, eller i tilfeller der det benyttes flere slepefester, gjennom en horisontal tverrakse gjennom tyngdepunktet på bøyen. Dette sikrer stabil drift av tailbøyen uavhengig av om den vertikale kraftkomponent som virker på slepefestet er stor eller liten og uavhengig av tailbøyens fart og retning. In the construction according to the invention, the force from a tow line 21 always acts along a line that passes through the center of gravity of the buoy, or in cases where several towing attachments are used, through a horizontal transverse axis through the center of gravity of the buoy. This ensures stable operation of the tailbuoy regardless of whether the vertical force component acting on the tow hitch is large or small and regardless of the speed and direction of the tailbuoy.

Claims

1. Tail buoy (11) comprising hull (12), undercarriage (13), towing bracket (14), a center of gravity 15 and a longitudinal axis (16), characterized in that the towing bracket (14) comprises at least one hoop which is shaped essentially like a circular arc with a geometric center located at a horizontal transverse axis through the center of gravity (15) of the tail buoy (11).

2. Tail buoy (11) in accordance with patent claim 1, characterized in that it has one towing attachment (14) which extends as a circular arc in a vertical plane directly below the tail buoy (11) center of gravity (15).

3. Tail buoy (11) in accordance with patent claim 2, characterized in that the tow attachment (14) has the shape of a circular arc that extends from a position approximately vertically below the buoy's center of gravity (15) and forwards, mainly parallel to the longitudinal axis of the buoy (11) (16).

4. Tail buoy (11) in accordance with any one of patent claims 1 to 3, characterized in that the at least one hoop of the tow hitch (14) has an upper attachment point (17) at the front of the tail buoy, which is positioned somewhat lower than the center of gravity (15 ) for the tail buoy (11).

5. Tail buoy (11) in accordance with patent claim 4, characterized in that the upper attachment point (17) is positioned in such a way that a line through the buoy's center of gravity (15) and the towing attachment's upper attachment point (17) forms an angle of less than 30 degrees, in relation to the buoy's longitudinal axis (16).

6. Tail buoy (11) in accordance with patent claim 4, characterized in that the upper attachment point (17) is positioned in such a way that a line through the buoy's center of gravity (15) and the towing attachment's upper attachment point (17) forms an angle of less than 20 degrees, in relation to the buoy's longitudinal axis (16).

7. Tail buoy (11) in accordance with any one of patent claims 1 to 4, characterized in that the towing attachment (14) is arranged to cooperate with a sliding or rolling attachment coupling (22) on the end of a towing line (21).

8. Tail buoy (11) in accordance with patent claim 1, characterized in that it has a towing attachment (14) comprising two hoops which each extend as a circular arc in an approximately vertical plane, one to the right and one to the left, interlocking symmetrically about the longitudinal axis (16 ).

9. Tail buoy (11) in accordance with patent claim 1, characterized in that it has a towing attachment (14) comprising three hoops, each extending as a circular arc in an approximately vertical plane, one to the right and one to the left, interlocking symmetrically about the longitudinal axis (16) as well as one in a vertical plane defined by the longitudinal axis (16) and the center of gravity (15) of the tail buoy (11).