NO336599B1

NO336599B1 - Ballast tank with reduced effect of free liquid surface

Info

Publication number: NO336599B1
Application number: NO20130825A
Authority: NO
Inventors: Kristian Mellingen; Jon Arvid Leirvåg
Original assignee: Aker Engineering & Technology
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2015-10-05
Also published as: NO20130825A1

Description

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder en dempningskonstruksjon for en flytende fasilitet, i henhold til ingressen av etterfølgende krav 1. The present invention relates to a damping structure for a floating facility, according to the preamble of subsequent claim 1.

Flytende fasiliteter, så som fartøyer for frakt av væsker, så som olje, LNG eller vann, vil under visse lastforhold kunne være mottakelige for effekten fra den frie væskeflaten, hvilket betyr at en faktisk heving av tyngdepunktet vil kunne skje, som vil føre til en negativ effekt på stabilitetskarakteristikkene. Denne effekten vil kunne oppstå når et væskevolum tillates å bevege seg fra side til side i en lukket tank. Dette vil være særlig et problem under sekvenser med innlasting / utlasting, hvor utlasting av varer blir kombinert med utlasting av ballastvann. I noen situasjoner vil selv en begrenset mengde væske kunne by på en stor endring av metasenterhøyden (GM). Denne endringen vil være avhengig av størrelsen og omfanget av det området som væsken vil kunne bevege seg i. For fartøyer som har en skipsform, vil tankene bli tømt ut ved å trimme fartøyet slik at væskene blir akkumulert i retning av sugeinnløpetfor pumpene. Dette vil vanligvis være tilfredsstillende under den operasjonen. For å kunne tømme ut den siste resterende væsken, vil skipets egne strippepumper kunne brukes. Strippepumpene har en lav kapasitet, som fører til tidkrevende operasjoner under deballastering, og effekten av en fri væskeflate vil et problem i løpet av denne tiden. Floating facilities, such as vessels for the transport of liquids, such as oil, LNG or water, will under certain load conditions be susceptible to the effect of the free liquid surface, which means that an actual elevation of the center of gravity will occur, which will lead to a negative effect on the stability characteristics. This effect can occur when a volume of liquid is allowed to move from side to side in a closed tank. This will be a particular problem during loading/unloading sequences, where the unloading of goods is combined with the unloading of ballast water. In some situations, even a limited amount of fluid can cause a large change in the metacenter height (GM). This change will depend on the size and extent of the area in which the liquid will be able to move. For vessels that have a ship shape, the tanks will be emptied by trimming the vessel so that the liquids are accumulated in the direction of the suction inlet for the pumps. This will usually be satisfactory during that operation. To be able to drain out the last remaining liquid, the ship's own stripping pumps will be able to be used. The stripping pumps have a low capacity, which leads to time-consuming operations during deballasting, and the effect of a free liquid surface will be a problem during this time.

Flytende fartøyer, som enten er sirkulære eller polygone i det horisontale tverrsnittet, vil ikke ha den samme muligheten for å bli tiltet mot sugeinnløpet for hver av tankene. Dette er et særlig problem der hvor fartøyet blir delt opp i radielle tankseksjoner. En stor væskemengde vil da bli værende igjen i tankene. I tillegg vil væsken kunne bevege seg over et stort område. Floating vessels, which are either circular or polygonal in horizontal cross-section, will not have the same opportunity to be tilted towards the suction inlet of each of the tanks. This is a particular problem where the vessel is divided into radial tank sections. A large amount of liquid will then remain in the tank. In addition, the liquid will be able to move over a large area.

Systemer med ballasttanker har vært kjent i mange år, spesielt systemer som har som målsetting å forhindre rulling av fartøyet. Eksempler på noen av disse har blitt vist i GB 408796, DE 706086 og DE 1228958. Noen av disse viser tanker som har skråstilte partier som reduserer restvannsvolumet. Imidlertid vil ingen av disse ballasteringssystemene kunne være egnet for et fartøy som har et utragende skjørt. Systems with ballast tanks have been known for many years, especially systems whose aim is to prevent rolling of the vessel. Examples of some of these have been shown in GB 408796, DE 706086 and DE 1228958. Some of these show tanks having inclined portions which reduce the residual water volume. However, none of these ballasting systems would be suitable for a vessel that has a projecting skirt.

Fra WO 02/38438 A1 er det kjent en dempekonstruksjon for en flytende plattform omfattende en utover ragende krage nær plattformens bunn, hvor kragen danner en del av en ballasttank. Kragen går rundt hele plattformen. Denne løsningen viser imidlertid ikke at en del av kragens underside er skråstilt. From WO 02/38438 A1 it is known a damping structure for a floating platform comprising an outwardly projecting collar near the bottom of the platform, where the collar forms part of a ballast tank. The collar goes around the entire platform. However, this solution does not show that part of the underside of the collar is slanted.

For sirkulære / polygone fartøyer som har et stort horisontalt omfang (diameter) vil hiv-bevegelser kunne by på et problem. For å bedre dette har det noen ganger blitt brukt en dempningskonstruksjon. Dempningskonstruksjonen vil kunne være i form av et skjørt som forløper sideveis ut fra fartøyet. Dempningskonstruksjonen bør ha en diameter som er vesentlig større enn fartøyets diameter langs vannlinjen. Ett slikt eksempel er vist i WO 2012104308. For circular / polygonal vessels that have a large horizontal extent (diameter), heaving movements could present a problem. To improve this, a damping structure has sometimes been used. The damping structure could be in the form of a skirt that extends laterally from the vessel. The damping structure should have a diameter that is significantly larger than the diameter of the vessel along the waterline. One such example is shown in WO 2012104308.

En negativ faktor ved dempningskonstruksjonen er at, inni konstruksjonen, som må være hul for å kunne være tilstrekkelig lett, er det vanskelig å foreta en inspeksjon. I et første aspekt, vil oppfinnelsen derfor tilveiebringe en hul dempningskonstruksjon som danner en del av ballasttanken i et fartøy og som strekker seg hele veien fra dette til bunnen av fartøyet og at minst en vesentlig del av bunnen på skjørtet er skråstilt. Dette gir adgang til inspeksjon via tanken, og inspeksjon av dempningskonstruksjonen vil kunne utføres som en del av den uunngåelige regulære inspeksjonen av ballasttanken. A negative factor of the damping construction is that, inside the construction, which must be hollow in order to be sufficiently light, it is difficult to carry out an inspection. In a first aspect, the invention will therefore provide a hollow damping structure which forms part of the ballast tank in a vessel and which extends all the way from this to the bottom of the vessel and that at least a significant part of the bottom of the skirt is inclined. This gives access to inspection via the tank, and inspection of the damping structure will be able to be carried out as part of the inevitable regular inspection of the ballast tank.

En negativ effekt ved en dempningskonstruksjon som danner en del av ballasttanken, spesielt i forbindelse med sirkulære eller polygone fartøyer, er at det vil være et potensielt stort volum og overflateareal tilgjengelig for den resterende væsken. Dermed vil det bli en stor effekt fra den frie væskeflaten. Dersom dempningskonstruksjonen ikke blir fylt opp med ballastvann, vil volumet i seg selv ha en dårlig innvirkning på stabiliteten, siden oppdriftssenteret vil bli senket. Det vil derfor være passende å kunne bruke hele dempningskonstruksjonens volum til ballastvann, for å kunne bedre stabiliteten i en ballaster! operativ tilstand. Ved å innføre et tomt volum i omkretsen på dempningskonstruksjonen, for å redusere den frie vannflaten, vil behov for overvåking, så vel som et separat lensesystem, også bli introdusert. A negative effect of a damping structure forming part of the ballast tank, particularly in connection with circular or polygonal vessels, is that there will be a potentially large volume and surface area available for the remaining liquid. There will thus be a large effect from the free liquid surface. If the damping structure is not filled with ballast water, the volume itself will have a bad effect on stability, since the center of buoyancy will be lowered. It would therefore be appropriate to be able to use the entire volume of the damping structure for ballast water, in order to improve the stability of a ballast! operational condition. By introducing a void volume at the perimeter of the damping structure, to reduce the free water surface, the need for monitoring, as well as a separate bilge system, will also be introduced.

For å motvirke dette, vil bunnen på skjørtet være tilveiebragt med en skråstilling som reduserer det frie overflatearealet og volumet på det resterende ballastvannet i ballasttanken. To counteract this, the bottom of the skirt will be provided with an inclined position which reduces the free surface area and the volume of the remaining ballast water in the ballast tank.

En utadrettet avsmalning av skjørtet vil sikre at bøyningsmomentet for skjørtet, ved overgangen til det hovedsakelig vertikale skroget på fartøyet, vil bli redusert. An outward tapering of the skirt will ensure that the bending moment for the skirt, at the transition to the mainly vertical hull of the vessel, will be reduced.

Dersom den skråstilte bunnen på skjørtet er ett enkelt skrog, vil dette sikre lettere vedlikehold og inspeksjon. If the sloping bottom of the skirt is a single hull, this will ensure easier maintenance and inspection.

Ved å plassere sugeinnløpet for en pumpe for ballastutslipp ved det aller laveste partiet av skjørtet, vil det bli sikret at mest mulig av det resterende vannet i ballasttanken blir sluppet ut når ballasttankene blir tømt ut. By placing the suction inlet for a ballast discharge pump at the very lowest part of the skirt, it will be ensured that as much as possible of the remaining water in the ballast tank is discharged when the ballast tanks are emptied.

Det har blitt funnet at vinkelen på bunnen bør være på mellom 2° og 20° i forhold til det horisontale planet. En mindre vinkel ville gjøre det vanskelig for det resterende vannet å kunne renne av den skråstilte bunnen, og en brattere vinkel ville gjøre at skjørtet blir vesentlig mindre effektivt for dempningsbevegelsen. Mer foretrukket bør vinkelen ligge på mellom 5° og 10°. It has been found that the angle of the bottom should be between 2° and 20° in relation to the horizontal plane. A smaller angle would make it difficult for the remaining water to be able to flow off the inclined bottom, and a steeper angle would make the skirt significantly less effective in damping movement. More preferably, the angle should be between 5° and 10°.

Den mest effektive dempningen av bevegelsen vil være sikret når skjørtet strekker seg rundt omkretsen av fartøyet så mye som mulig. The most effective damping of movement will be ensured when the skirt extends around the circumference of the vessel as much as possible.

Oppfinnelse vil nå bli forklart mer detaljert, med henvisning til de vedføyde tegningene, hvor: The invention will now be explained in more detail, with reference to the attached drawings, in which:

Figur 1 viser skjematisk et tverrsnitt av et flytende fartøy, og Figure 1 schematically shows a cross-section of a floating vessel, and

Figur 2 viser et detaljert tverrsnitt av dempningskonstruksjonen. Figure 2 shows a detailed cross-section of the damping structure.

Det flytende fartøyet som har en dempningskonstruksjon, i henhold til oppfinnelsen, har blitt illustrert i figurer 1 og 2. Det flytende fartøyet 6 er vist i tverrsnitt. I form vil fartøyet 6 kunne være sirkulært sylindrisk eller polygon. Det vil også kunne ha en lang og en kort horisontal akse. Fartøyet 6 vil omfatte en underdekksåpning (engelsk: "moonpool") 7 og en flerhet med lagringstanker 8. Utenfor lagringstankene 8, tett opp til omkretsen til fartøyet (og havet), vil det være tanker 1 som bare skal brukes til ballast, fortrinnsvis sjøvann. Som vist i figur 1, vil ballasttanken 1 danne et dobbeltsidet skrog som forløper hele veien ned til bunnen 9 på fartøyet 6. På toppen har fartøyet en utliggende rand 10 som forstørrer dekkflaten på fartøyet 6. Denne randen 10 vil ikke ha noen betydelig rolle med hensyn til den foreliggende oppfinnelsen. The floating vessel having a damping construction, according to the invention, has been illustrated in Figures 1 and 2. The floating vessel 6 is shown in cross-section. In shape, the vessel 6 could be circular-cylindrical or polygonal. It will also be able to have a long and a short horizontal axis. The vessel 6 will comprise a below-deck opening (English: "moonpool") 7 and a plurality of storage tanks 8. Outside the storage tanks 8, close to the perimeter of the vessel (and the sea), there will be tanks 1 which will only be used for ballast, preferably seawater . As shown in Figure 1, the ballast tank 1 will form a double-sided hull which extends all the way down to the bottom 9 of the vessel 6. On top, the vessel has a protruding rim 10 which enlarges the deck surface of the vessel 6. This rim 10 will not have any significant role with consideration of the present invention.

Ved bunnen av ballasttanken 1 vil tanken være utstyrt med en sideveis forlengelse 4. Denne forlengelsen forløper horisontalt over en vesentlig del av fartøyets 6 omkrets, og fortrinnsvis langsmed hele omkretsen. At the bottom of the ballast tank 1, the tank will be equipped with a lateral extension 4. This extension extends horizontally over a significant part of the vessel's circumference 6, and preferably along the entire circumference.

Dempningsforlengelsen 4 har en avsmalende form utover fra fartøyet 6, som The damping extension 4 has a tapered shape outwards from the vessel 6, which

tilveiebringer et mindre bøyningsmoment på overgangen til det vertikale partiet på ballasttanken 1. Forlengelsen 4 vil også bli vinklet oppover med en vinkel 3. Dette fører til en vinklet bunn 11 på ballasttanken 1. Den vinklede bunnen 11 vil redusere den frie flaten og volumet for det resterende ballastvannet i tanken 1. Vinkelen på bunnen vil praktisk være på mellom 2° og 20° i forhold til det horisontale planet, men vil mer foretrukket ligge på mellom 5° og 10°. provides a smaller bending moment on the transition to the vertical part of the ballast tank 1. The extension 4 will also be angled upwards by an angle 3. This leads to an angled bottom 11 of the ballast tank 1. The angled bottom 11 will reduce the free surface and volume of the remaining ballast water in tank 1. The angle on the bottom will practically be between 2° and 20° in relation to the horizontal plane, but will more preferably be between 5° and 10°.

En av de flere sugeledningene 2 for utslipp av ballastvann er vist installert mot bunnen av tanken. Ledningsinnløpet 2a befinner seg på det laveste partiet av tanken 1. Imidlertid vil det uunngåelig være en liten høyde nedenfor sugeinnløpet til bunnen av tanken 1. Når vannivået 5, for ballastvannet, når frem til innløpet 2a, og pumpene ikke vil være i stand til å støte ut mer vann, vil vannflaten 5 bare dekke et lite parti av bunnen på tanken 1. Hoveddelen av den vinklede bunnen 11 vil være tørr. Effekten av den frie vannflaten for vannet vil dermed bli redusert i en slik grad at det vanligvis ikke vil være noe behov for stripping (det vil si fullstendig tømming) av ballasttanken. Den lille mengden med vann som blir igjen i tanken vil ikke kunne være i stand til å bevege seg i særlig grad siden fartøyet må tilte til en nokså stor vinkel for at vannet skal kunne strømme over den vinklede bunnen 11. One of the several suction lines 2 for discharge of ballast water is shown installed towards the bottom of the tank. The line inlet 2a is located at the lowest part of the tank 1. However, there will inevitably be a small height below the suction inlet to the bottom of the tank 1. When the water level 5, for the ballast water, reaches the inlet 2a, and the pumps will not be able to expel more water, the water surface 5 will only cover a small part of the bottom of the tank 1. The main part of the angled bottom 11 will be dry. The effect of the free water surface for the water will thus be reduced to such an extent that there will usually be no need for stripping (that is, complete emptying) of the ballast tank. The small amount of water that remains in the tank will not be able to move to any great extent since the vessel must tilt to a sufficiently large angle for the water to flow over the angled bottom 11.

Fortrinnsvis burde den vinklede bunnen 11 forløpe så tett opp til sugeinnløpet 2a som mulig, for mest mulig å kunne redusere den gjenværende mengden med vann. Preferably, the angled bottom 11 should extend as close to the suction inlet 2a as possible, in order to be able to reduce the remaining amount of water as much as possible.

Claims

1. A damping structure for a floating facility (6), comprising a projecting skirt, which is essentially level with the bottom of the floating facility (6), characterized in that the skirt forms part of a ballast tank (1), which extends all the way from the deck to the bottom (9) of the facility (6), and that at least a significant part of the bottom (4) of the skirt is inclined.

2. Damping construction according to claim 1, characterized in that the skirt is tapered outwards from the floating facility (6).

3. Damping construction according to claim 1 or 2, characterized in that the inclined bottom (11) of the skirt is a single hull.

4. Damping construction according to any one of the preceding claims, characterized in that a suction inlet (2a) to at least one pump for ballast discharge is located mainly on the very lowest part of the skirt.

5. Damping construction according to any one of the preceding claims, characterized in that the inclined position of the bottom (4) has an angle of between 2° and 20° in relation to the horizontal plane.

6. Damping construction according to claim 5, characterized in that the inclined position of the bottom (4) has an angle of between 5° and 10° in relation to the horizontal plane.

7. Damping construction according to any of the preceding claims, characterized in that the skirt runs along a significant part of the vessel's (6) circumference.