NO337402B1 - Et flytende skrog med stabilisatorparti - Google Patents

Description

Et flytende skrog med stabilisatorparti

Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelsen vedrører et flytende fartøy med et skrog som i det alt vesentlige er symmetrisk om en senterakse og med et stabilisatorparti som angitt i innledningen til krav 1.

Bakgrunnen for oppfinnelsen

Det finnes flere ulike typer flytende plattformer til bruk ved operasjoner til havs. Slike operasjoner kan være produksjon og lagring (inkludert lossing) av hydrokarboner, brønnintervensjon, boring, vedlikehold av brønner og brønninstallasjoner, og installasjon av vindmøller.

En flytende plattformtype som har vist seg særlig egnet har et sylinderformet skrog med hovedsakelig flat bunn, og der skrogets diameter er vesentlig større enn dets dyptgående. Oppdriftssenteret for den neddykkede delen av skroget ligger under plattformens tyngdepunkt, og en slik konstruksjon har vist seg fordelaktig på mange måter, f.eks. med hensyn til stor kapasitet både for lasting på dekk og lagring av olje. Skrogets sirkelformede form (eller tilnærmet dette) gjør at plattformen ikke må dreies i forhold til vær og vind, og dens bevegelser og påkjenninger er små sammenlignet med mange andre typer flytende installasjoner. En plattform av denne typen er beskrevet i WO 02/090177 Al.

NO 313664 Bl beskriver en flytende flerbruksplattformkonstruksjon for boring og produksjon av olje og gass omfattende en skrogkonstruksjon med en nedre ballasterbar kasse og en oppoverragende søyle for påmontering av en dekksmodul i sin øvre ende. Søylen i sitt øvre område er anordnet med en kombinert stabilitets- og styre/innfestningsanordning for bruk ved henholdsvis nedsenking av skrogkonstruksjonen og innløfting/fastgj øring av dekksmodulen.

NO 314719 Bl beskriver et offshoreapparat og fremgangsmåte for oljeproduksjoner ved et dypvannsbrønnsted hvori et nedre skrog innbefatter et pongtongparti som tilveiebringer et stort vannplanareal og også innbefatter en oppovervendende legemeåpning. Et øve skrog er fabrikkert innen nevnte legemeåpning i full teleskopisk forhold med dette, nevnte øvre skrog og nedre skrog er vertikalt bevegbare i forhold til hverandre, og et dekk båret av det øvre skroget.

WO 02/38438 Al beskriver et fartøy med en avlang form, og som er forankret til sjøbunnen i en hovedsakelig fast orientering. Fartøyet omfatter i det minste langs dets langsgående sidre, nær kjølnivå, to tverrgående skjørt med en slik bredde at fartøyets naturlige rulleperiode er over en forhåndsbestemt periode, den naturlige rulleperioden til fartøyet uten skjørtene er under den forhåndsbestemte perioden.

US 4995762 A beskriver en flytende bore- og produksjonsenhet omfatetnde to uavhengig flytende kropper: en ytre, større, hovedsakelig sylindrisk flytende caisson med et forstørret skjørt rundt dets nedre omkrets for å dempe sjø-induserte bevegelser, og en brønnhodebøye fanget inne i den ytre caissonens sentrale brønn.

I noen sammenhenger, f. eks. for å kunne benytte stive stigerør ("steel catenary risers" - SCR) mellom en havbunnsinstallasjon på store havdyp og en flytende plattform, må de relative bevegelsene mellom den flytende plattformen, stigerøret og havbunnsinstallasjonen holdes innenfor akseptable rammer. Ved bruk av slike SCR er det særlig viktig at plattformen har en korrekt tilpasset bevegelseskarakteristikk. For en flytende plattform av den typen som er beskrevet over oppnås dette med en riktig skrogutforming, herunder en nedre ringkonstruksjon med en større diameter enn hovedskroget. En slik variant er beskrevet i WO 2012/104308.

Et slikt ringformet stabilisatorparti som rager radielt ut fra et nedre parti av hovedskroget har en svært gunstig effekt på skrogets hivbevegelser. Den stabiliserende effekten oppnås i det vesentlige ved at vannmassenes strømningstreghet sørger for at det vannvolumet som befinner seg under skroget og stabilisatorpartiet (såkalt "added mass"), følger skrogets vertikale bevegelser og sørger for at den massen som skal beveges, øker betraktelig når diameteren på den nedre del av skroget utvides på denne måten. Stabilisatorpartiets utstrekning vil tilpasses skrogets størrelse og de faktiske miljølastene for å oppnå den tilsiktede effekten.

Det finnes imidlertid noen ulemper ved et slikt ringformet stabilisatorparti:

• Plassbehovet i en bygge- eller reparasjonsdokk er vesentlig større enn det hovedskroget i seg selv (mao uten stabilisatorparti) krever. Den begrensende faktoren er ofte porten inn til dokken. De tilgjengelige byggedokkene har som oftest ikke bred nok dokkport for å kunne gi plass for eksempelvis et stabilisatorparti med ringbredde ut over 10 meter når skrogets diameter allerede er 90 meter. • Det er komplisert å tilpasse stabilisatorpartiet til endrede driftsforhold. Kjente stabilisatorpartier er integrert i hovedskroget, og det tilgjengelige innvendige volumet benyttes gjerne som lagringsplass, for eksempel som ballasttanker.

Det er derfor behov for en anordning som avhjelper eller reduserer ulempene med de kjente plattformene.

Sammendrag av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er angitt ogkarakteriserti det selvstendige patentkravet, mens de uselvstendige patentkravene angir utførelsesformer av oppfinnelsen.

Det fremlegges derfor en plattform innrettet for å flyte i en vannmasse, omfattende et skrog med et hovedparti som i det alt vesentlige er symmetrisk om en senterakse og som ved en øvre ende bærer et dekk og ved sin nedre ende, under en nominell vannlinje, er forsynt med et stabilisatorelement som rager ut fra hovedpartiet. Stabilisatorelementets grunnflate har motstående første og andre sidepartier, og motstående første og andre endepartier, og der en første avstand mellom de to sidepartiene er mindre enn en andre avstand mellom de to endepartiene. Stabilisatorelementets grunnflate har en form av en kuttet sirkel, eller er oval, eller elliptisk, eller superelliptisk.

I en utførelsesform er hovedpartiet sirkelsymmetrisk om senteraksen og den første avstanden er større eller lik hovedpartiets diameter.

I en utførelsesform er stabilisatorelementets nedre flate og hovedpartiets nedre flate i flukt med hverandre og danner til sammen en nedre bunnflate for plattformen.

Stabilisatorelementet omfatter i en utførelsesform et utvidet parti med et plateelement.

I en utførelsesform har stabilisatorelementets grunnflate en avlang form.

I en utførelsesform har stabilisatorelementets grunnflate en form av en kuttet sirkel.

I en utførelsesform er stabilisatorelementets grunnflate oval, elliptisk, superelliptisk, eller rektangulær.

Dekket bæres over vannlinjen, og utelukkende av skroget, herunder hovedpartiet og stabilisatorelementet.

I en utførelsesform omfatter plattformen midler for å holde plattformen i en posisjon i vannmassen. Disse midlene kan være forankringsliner som forankres til en havbunn, eller et system for dynamisk posisjonering.

Kort beskrivelse av tegningene

De ovennevnte og andre kjennetegn ved oppfinnelsen vil klargjøres ytterligere i den etterfølgende beskrivelsen av en utførelsesform av oppfinnelsen, fremlagt som et ikke-begrensende eksempel, med henvisning til de vedlagte tegningene, der: Figur 1 er en perspekitvtegning av en utførelsesform av oppfinnelsen, sett skrått ovenfra; Figur 2 er en tegning av utførelsesformen vist i figur 1, sett rett ovenfra; Figur 3 er en tegning av utførelsesformen vist i figur 1, sett skrått nedenfra; Figur 4 er en prinsippskisse av en utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen, sett nedenfra og i et snitt gjennom skrogets nominelle vannlinje; Figur 5a er en prinsippskisse som viser et sirkelformet skrogparti med et stabilisatorelement av kjent type, mens figur 5b viser et sirkelformet skrogparti med en variant av stabilisatorelementet ifølge oppfinnelsen; og Figurene 6a-d er prinsippskisser som illustrerer ulike grunnflateformer for stabilisatorelement ifølge oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av en utførelsesform av oppfinnelsen

Figur 1 viser en plattform 2 som flyter i en vannmasse W. Plattformen omfatter et skrog 1 som har et sirkelformet (eller tilnærmet sirkelformet) parti la, symmetrisk om sin senterakse (vertikalakse) S. Dette sirkelformede skrogpartiet la har i sitt øvre område et utvidet parti lb, (dvs. med en større diameter enn det nedenforliggende partiet) som bærer et dekk 5. Dekket rommer i og for seg kjente installasjoner og utstyr, så som prosessmoduler 6, tilkoplingsutstyr 13 for lasting og lossing av hydrokarboner, boligkvarter 7 og helikopterdekk 8. En dekksåpning 9 gir adkomst mellom dekket og installasjoner på havbunnen (ikke vist). Slike dekksåpninger er vel kjent, og kan

benyttes bl. a. til borestrenger eller brønnintervensjonsutstyr (ikke vist) eller - som i den viste utførelsesformen - til oppheng og tilkopling av stigerør 10 (f.eks. SCR som omtalt innledningsvis) og styrings- og kraftkabler 11. Figur 3 viser at skrogets utvendige bunn 12 i denne utførelsesformen er flat. Forankringsliner 4 forankrer plattformen til havbunnen på en i og for seg kjent måte. Det skal også forstås at plattformen kan være utstyrt med thrustere (ikke vist) og holdes i posisjon ved hjelp av disse, styrt av systemer for dynamisk posisjonering (DP).

Plattformens nominelle vannlinje WL er vist på figurene 1 og 3 som overgangen mellom de lyse or mørke partiene på det sirkelformede skrogpartiet la.

På et parti av den delen av det sirkelformede skrogpartiet la som befinner seg under den nominelle vannlinjen WL er det anordnet et stabilisatorelement 3. Stabilisatorelementet rager ut fra det sirkelformede skrogpartiet la og omfatter i den illustrerte utførelsesformen et utvidet parti 3a med et plateelement 3b. Det utvidede partiet 3a kan romme innvendige ballastkamre (ikke vist) som står i forbindelse med plattformens øvrige ballastkamre. Stabilisatorelementet har i den viste utførelsesformen gjennomføringer 16 for forankringslinene 4.

Stabilisatorelementet 3 omfatter i de viste utførelsesformen to definerte sidekanter 14a,b på motsatte sider av stabilisatorelementet, i den illustrerte utførelsesformen to parallelle langsider. Stabilisatorelementet 3 er dermed ikke sirkelformet slik det sirkelformede skrogpartiet la er, men har en definert lengde og bredde, med motstående endepartier 15a,b. Figur 4 illustrerer stabilisatorelementets 3 prinsipielle utforming, og viser bl.a. at en første dimensjon c (her bredden, som defineres av sidekantene 14a,b) er mindre enn en andre dimensjon d (her lengden, som defineres av endepartiene 15a,b). I den viste utførelsesformen er også bredden c større enn det sirkelformede skrogpartiets la diameter a, men i prinsippet kan c være tilnærmet lik a.

Figur 5b er en prinsippskisse av en variant der lengden d er vesentlig større enn bredden c, slik at stabilisatorelementets 3 grunnflate er mer avlang enn den varianten som er illustrert i figur 4. Stabilisatorelementets 3 grunnflate kan altså være i form av f.eks. en kuttet sirkel, en oval, en ellipse, en superellipse, eller et rektangel. Eksempler på slike stabilisatorelementformer er vist i figurene 6a-d.

Ved å utforme stabilisatorelementet 3 på den måten som er beskrevet over, oppnås bl. a. følgende fordeler:

• Plattformens effektive bredde er redusert, slik at flere dokker er tilgjengelige.

• Det er lettere å fortøye plattformen til kai ved bygging og utrusting.

• Det er lettere å komme til med kranfartøy.

• Laste- og losseslanger fra trommelen på plattformdekket går klar av stabilisatorelementet, og det er ikke nødvendig å bygge et særskilt fundament for trommelen på utsiden av skroget.

Figur 5a viser et stabilisatorelement av kjent type med et sirkelformet gninnflateareal A, mens figur 5b viser en utførelsesform av stabilisatorelementet ifølge oppfinnelsen med et ikke-sirkelformet grunnflateareal B. Figur 5b antyder hvordan areal B kan gjøres like stort som areal A (figur 5a) for derved å opprettholde hivegenskapene, f.eks. ved at areal Ai tilsvarer areal Bi og areal A2tilsvarer areal B2. Arealene i figur 5b er ikke eksakt beregnet, ettersom hensikten med figurene 5a,b kun er å illustrere ett prinsipp som kan benyttes. Et slikt designprinsipp kan benyttes dersom man ønsker å opprettholde plattformens gunstige hivegenskaper selv om stabilisatorelementets form endres som beskrevet over, ettersom "added mass" er den samme som ved de kjente stabilisatorelementene.

Med stabilisatorelementet ifølge oppfinnelsen oppnår man i tillegg den fordelen at plattformens rull- og stampbevegelser kan reguleres individuelt og på en bedre måte enn hva som er tilfellet med de kjente plattformene. Med henvisning til figur 2, der det er tegnet inn en rullakse (x) og en stampakse (y), forstår man at dersom bølgene treffer plattformen fra en retning markert med pilen L, vil plattformens rullbevegelse (om x-aksen) være mindre enn om bølgene hadde truffet plattformen f.eks. langs x-aksen.

Claims (8)

1. En plattform (2) innrettet for å flyte i en vannmasse (W), omfattende et skrog (1) med et hovedparti (la) som i det alt vesentlige er symmetrisk om en senterakse (S) og som ved en øvre ende bærer et dekk (5) og ved sin nedre ende, under en nominell vannlinje (WL), er forsynt med et stabilisatorelement (3) som rager ut fra hovedpartiet (la), og der stabilisatorelementets (3) grunnflate (B) har motstående første og andre sidepartier (14a,b), og motstående første og andre endepartier (15a,b), og der en første avstand (c) mellom de to sidepartiene (14a,b) er mindre enn en andre avstand ( d) mellom de to endepartiene (15a,b)karakterisert vedat stabilisatorelementets (3) grunnflate (B) har en form av en kuttet sirkel, eller er oval, eller elliptisk, eller superelliptisk.

2. Plattformen som angitt krav i 1, der hovedpartiet (la) er sirkelsymmetrisk om senteraksen (S) og der den første avstanden (c) er større eller lik hovedpartiets (la) diameter ( a).

3. Plattformen som angitt i krav 1 eller krav 2, der stabilisatorelementets (3) nedre flate og hovedpartiets (la) nedre flate er i flukt med hverandre og sammen danner en nedre bunnflate (12) for plattformen.

4. Plattformen som angitt i et hvilket som helst av de foregående kravene, der stabilisatorelementet (3) omfatter et utvidet parti (3a) med et plateelement (3b).

5. Plattformen som angitt i et hvilket som helst av de foregående kravene, der stabilisatorelementets (3) grunnflate (B) har en avlang form.

6. Plattformen som angitt i et hvilket som helst av de foregående kravene, der dekket (5) bæres over vannlinjen, og utelukkende av skroget (1), herunder hovedpartiet (la) og stabilisatorelementet (3).

7. Plattformen som angitt i et hvilket som helst av de foregående kravene, omfattende midler for å holde plattformen i en posisjon i vannmassen.

8. Plattformen som angitt i krav 7, der midlene for å holde plattformen i en posisjon i vannmassen omfatter forankringsmidler (4) som kan forankres til en havbunn, eller et system for dynamisk posisjonering.