NO337723B1 - Fartøy med forankringssystem og forankringssystem - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et fartøy med et forankringssystem, innbefattende en dreieskive som er tilpasset til å forankres til havbunnen og et dreieskivehus som er en del av fartøyet, hvor dreieskiven og dreieskivehuset er forbundet med hverandre med et forbindelseselement som innbefatter et lagerarrangement og har en første ende forbundet med dreieskivehuset og en motsatt andre ende forbundet med dreieskiven som beskrevet i ingressen til de selvstendige kravene 1 og 2.

Dokument US 5266061 A, som anses som nærmeste kjente teknikk, beskriver et fartøy med et slikt fortøyningssystem.

Det skal nevnes at selv om det i den foreliggende beskrivelse brukes uttrykket "fartøy", så er dette ikke ment å begrense oppfinnelsen til skip eller båter, men er ment å innbefatte et bredt spekter av innretninger som flyter på havoverflaten, så som eksempelvis bøyer eller flytende produksjonsanlegg.

Forankringssystemet brukes for forankring av fartøyet på en slik måte at fartøyet kan dreie seg, slik at fartøyet således kan dreie seg etter vær og vind og innta en stilling hvor belastningene på forankringssystemet (og også på fartøyet) er minimert.

Dreieskiven utgjør en i hovedsaken geostatisk del, som eksempelvis kan være forankret i havbunnen ved hjelp av ankerkabler. Dreieskivehuset, som ofte (ved bruk av et internt forankringssystem) er integrert i en brønn i en fremre del av fartøyet (men også kan være del av et utbygg som strekker seg ut over fartøyets skrog og således utgjør et eksternt forankringssystem), definerer en del av fartøyet som beveger seg sammen med dette og derfor beveger seg relativt (den geostatiske) dreieskive. Forbindelsen mellom dreieskiven og dreieskivehuset skjer ved hjelp av et forbindelseselement som innbefatter en lageranordning som muliggjør en roterbar forbindelse mellom dreieskivehuset og dreieskiven.

For riktig drift av et slikt forankringssystem er det nødvendig at lageranordningen bibeholder sin funksjon (dvs. muliggjør en relativ dreiebevegelse mellom dreieskive og dreieskivehus) under alle forhold. Det er således viktig å hindre at deformasjoner av fartøyets skrog (hvilke deformasjoner vil oppstå under påvirkning av eksempelvis bølger) overføres til lagerarrangementet (eller motsatt, å hindre at deformeringer av dreieskiven overføres til lagerarrangementet), for derved å hindre en ødeleggende deformering av lageranordningen (en deformering som vil kunne medføre blokkering av lageret).

Det skal nevnes at selv om det her er nevnt at man ønsker å hindre deformasjoner, skal man huske på at det i hovedsaken bare er nødvendig å begrense slike deformasjoner til et nivå hvor lagerarrangementets virkemåte ikke påvirkes i en negativ utstrekning.

For å hindre en uønsket deformering av lageranordningen finnes det i utgangspunktet to utførelsesformer i dag. En første utførelsesform er "torsjonsboks"-typen hvor det benyttes en meget stiv struktur (torsjonsboks) rundt lageret (eksempelvis integrert i skroget eller i dreieskivehuset når lagerarrangementet er plassert ved forbindelseselementets første ende). Deformasjoner av fartøys skrog blir derfor eller bare i liten grad overført til lageranordningen (ingen deformasjoner fra dreieskiven). Dette fordi torsjonsboksen ikke eller knapt nok kan deformeres. En andre utførelsesform er "konus"-typen hvor det benyttes en ganske fleksibel og avstumpet konuslignende konstruksjon som forbindelseselement. Den konuslignende konstruksjonen er bredest der hvor den er forbundet med fartøyet (dvs. dreieskivehuset) og er smalest øverst hvor lageranordningen er anordnet. Som følge av den iboende fleksibiliteten til en slik avkappet konus, vil denne utførelsesformen i hovedsaken hindre at deformasjoner av fartøyets skrog overføres til lageranordningen (i stedet er selve konusen som vil deformere seg fordi lageranordningen bibeholder sin opprinnelige sirkulære form). Bruk av en slik konus byr imidlertid på et dilemma. På den ene siden bør konusen være tilstrekkelig fleksibel til å muliggjøre en deformasjon av den når fartøysskroget deformeres. På en annen side bør konusen være tilstrekkelig sterk (stiv) til å hindre at den kollapser (bukler) under påvirkning av de betydelige belastninger (primært vertikale laster så som forankrings- og stigerørlaster og vekten til dreieskiven med samtlige komponenter) som utøves ved toppen (via lageranordningen).

Den nærmeste, kjente teknikk er beskrevet i US 5266061 A, hvor forbindelseselementet utsettes for strekkrefter.

Strekkrefter kan opptas på enkel måte uten behov for en ekstrem sterk (stiv) konstruksjon av forbindelseselementet. Allikevel kan forbindelseselementet være tilstrekkelig fleksibelt til i hovedsaken (eller fullstendig) å kunne hindre at fartøysskrog-deformasjoner (eller fra dreieskiven, alt etter hvordan utførelsen er) i å overføres til lageranordningen (de nevnte deformasjonene vil i hovedsaken absorberes av forbindelseselementet). Forbindelseselementets fleksibilitet kan også muliggjøre en enkel og grei kompensering av en feilinnretting av dreieskiven i forhold til dreieskivehuset. Forbindelseselementet vil således ikke bare ta strekkrefter, men i noen tilfeller også bøyekrefter eller andre krefter (som også kan skyldes mange andre årsaker).

Det er en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret fartøy med forankringssystem av den foran beskrevne type.

I en første utførelsesform av fartøyet ifølge oppfinnelsen er arrangementet av forankringssystemet slik at dreieskiven belaster dreieskivehuset i retning nedover. Dette er den mest vanlige situasjonen. Forbindelseselementets første ende er da plassert på et høyere nivå enn den andre enden.

Fordi forbindelseselementets første ende (som er forbundet med fartøyet) er plassert på et høyere nivå enn forbindelseselementets andre ende (som bærer dreieskiven med samtlige komponenter), vil belastninger på forbindelseselementet være strekkrefter som kan opptas uten at det er nødvendig med en sterk (stiv) konstruksjon av forbindelseselementet. Forbindelseselementet kan derfor være tilstrekkelig fleksibelt til å kunne hindre at fartøysskrog-deformasjoner (eller deformasjoner av dreieskiven) overføres til lageranordninger (de nevnte deformasjonene vil absorberes av forbindelseselementet).

Ifølge oppfinnelsen er da forbindelseselementet et i hovedsaken konusformet legeme med en bredere første ende ved toppen og en smalere andre ende ved bunnen.

Konusformen til et slikt legeme bidrar til en stabil plassering av den smalere andre enden av forbindelseselementet (og således av dreieskiven) som følge av de radielle komponentene av belastningen som konusformene gir.

Det skal nevnes at uttrykket "konusformet legeme" bare er ment å betegne den generelle formen til forbindelseselementet. Det er ikke ment å begrense beskyttelsesomfanget til et forbindelseselement hvor det konusformede legemet er i form av en kontinuerlig vegg. Et konusformet legeme som består av flere separate elementer (eksempelvis strekkstenger som strekker seg i lengderetningen langs det konusformede "legemet") vil således falle inn under det her benyttede uttrykket.

I en annen uavhengig utførelsesform av fartøyet ifølge oppfinnelsen er arrangementet av fortøyningssystemet slik at dreieskiven vil belaste dreieskivehuset i retning oppover (eksempelvis når dreieskiven er et oppdriftslegeme med stor oppdrift). I et slikt tilfelle vil forbindelseselementets første ende være plassert på et lavere nivå enn den andre enden. Ifølge den foreliggende oppfinnelsen er da forbindelseselementet i form av et i hovedsaken konusformet legeme, med en bredere første ende ved bunnen og en smalere ende ved toppen.

Fordelaktig er det konusformede legemet som utgjør forbindelseselementet utformet av et kontinuerlig og tynnvegget platemateriale. I en slik utførelse vil det konusformede legemet ha en kontinuerlig vegg, hvilket muliggjør bruk av et relativt fleksibelt materiale (som vil virke som en membran) med bibehold av tilstrekkelig kapasitet for bæring av (vertikale) belastninger. Det skal nevnes at "tynnvegget" skal forstås innenfor en fartøyskontekst og at det således eksempelvis kan dreie seg om et materiale med en tykkelse på noen få centimeter.

Eksempelvis kan platematerialet være en stålplate. Avhengig av den spesifikke anvendelsen, kan det imidlertid også benyttes andre materialer.

Plasseringen av lagerarrangementet kan variere. Eksempelvis kan lagerarrangementet være anordnet ved forbindelseselementets andre ende (nær ved eller ved dreieskiven). En slik utførelse egner seg særlig for å hindre at fartøysskrogdeformasjoner overføres til lagerarrangementet.

En mulig løsning er imidlertid også en hvor lagerarrangementet er plassert ved forbindelseselementets første ende (nær ved eller ved dreieskivehuset). I et slikt tilfelle vil det være mulig å hindre en slik overføring av deformasjoner fra dreieskiven og mot lagerarrangementet (i et slikt tilfelle kan dreieskivehuset være forsynt med en torsjonsboks, som nevnt foran).

For kombinering av disse virkningene vil det være mulig å plassere lagerarrangementet mellom forbindelseselementets første og andre ende.

Oppfinnelsen vedrører også et forankringssystem som innbefatter samtlige av de forankringssystem-detaljer som er beskrevet her og således er utformet og helt klart beregnet for bruk i fartøyet ifølge foreliggende oppfinnelse. Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen, hvor tegningsfigurene skjematisk viser flere mulige utførelsesformer av et fartøy med et forankringssystem ifølge oppfinnelsen.

På tegningen viser

Figur 1 et snitt gjennom en første utførelse av fartøyet, i området ved forankringssystemet, Figurene 2-4 viser skjematisk ulike utførelsesformer av fartøyet, med ulike plasseringer av lagerarrangementet, Figur 5 viser en alternativ utførelsesform med en alternativ plassering av forbindelseselementet, og

Figur 6 viser en utførelsesform med en alternativ plassering av forankringssystemet.

I figur er det vist et fartøy 1 med et forankringssystem ifølge oppfinnelsen. Fartøyet 1 har en gjennomgående passasje 2, en såkalt moonpool eller brønn, hvor en dreieskive 3 er plassert. Dreieskiven 3 er forankret i den ikke viste havbunnen på i og for seg kjent måte, eksempelvis ved hjelp av ankerkabler 4. Det skal imidlertid nevnes at de viste linjene 4 også kan representere produksjonsledninger (eksempelvis for gass eller olje) som også utnyttes for forankring av dreieskiven 3.

I figur 1 er dreieskiven 3 vist rent skjematisk som et rør. Det skal her være underforstått at en dreieskive er i og for seg kjent og derfor ikke krever noen nærmere forklaring her. En dreieskive vil vanligvis ha en meget mer komplisert struktur, med et antall komponenter som ikke er vist her. Fartøyet 1 er videre utformet med et dreieskivehus 5 som er forbundet med fartøyet 1 og som bestemmer omkretsen til passasjen 2. På en i og for seg kjent måte og ikke vist nærmere her, kan et slikt dreieskivehus 5 ha spesielle konstruksjonselementer for lokal forsterkning av fartøyet 1. Som vist i figur 1, er dreieskiven 3 og dreieskivehuset 5 dreibart forbundet ved hjelp av et forbindelseselement 6 og et lagerarrangement 7. Som følge herav, vil fartøyet, som er tilknyttet dreieskiven 3 via forbindelseselementet 6 og lagerarrangementet 7, fritt kunne dreie seg om dreieskiven 3 (som i utgangspunktet er geostatisk), slik at fartøyet under påvirkning av vær og vind kan innta en stilling i sjøen hvor belastningene på fartøyet 1 (og således på dreieskiven 3 og ankerkablene 4) er så små som mulig.

Forbindelseselementet 6 er fleksibelt, slik at deformasjoner av skroget til fartøyet 1 ikke eller i meget liten grad vil bli overført til lagerarrangementet 7. Slike deformasjoner vil ellers kunne deformere og blokkere lageret og hindre fartøyet i å innta en værhanestilling (eller dersom en slik værhanestilling fremdeles er mulig, vil kunne øke slitasjen i lageranordningen). Med andre ord, forbindelseselementet tjener til å isolere lageranordningen 7 fra fartøyet og dets deformasjoner. Det er derfor vesentlig at forbindelseselementet 6 har en tilstrekkelig fleksibilitet.

Det skal nevnes at forankringssystemet også kan innbefatte midler for hurtig løskobling mellom fartøy og dreieskive. Slike midler er ikke vist her.

Som vist i figur 1, er forbindelseselementet 6 et i hovedsaken konusformet legeme med en bredere første ende ved toppen, forbundet med dreieskivehuset 5, og en smalere andre ende ved bunnen, forbundet med dreieskiven 3 (i den her viste utførelsen via lagerarrangementet 7). Forbindelseselementets 6 første ende som er forbundet med fartøyet 1, er plassert høyere enn den andre enden som er forbundet med dreieskiven 3 (via lagerarrangementet 7). Som følge herav, vil belastninger i forbindelseselementet 6 i hovedsaken være strekkrefter og bøyemomenter, som lett kan opptas uten at det er nødvendig å utforme forbindelseselementet 6 som en tung og stiv konstruksjon. Forbindelseselementet 6 kan derfor være fleksibelt, i den grad det er nødvendig for (hovedsakelig) isolering av fartøysdeformasjoner relativt lagerarrangementet 7, uten fare for sammenbrudd som skyldes krefter som virker på forbindelseselementet 6 (blant annet forankrings- og stigerørlast og vekten av dreieskiven 3 med dens komponenter, som ikke er vist her, men som fagpersoner vil kjenne til).

Fortrinnsvis, og som vist skjematisk i figur 1, er det konusformede legemet som inngår i forbindelseselementet 6, utført med et kontinuerlig og tynnvegget platemateriale. Forbindelseselementet vil derfor kunne virke som en membran som gir den ønskede fleksibiliteten og allikevel være tilstrekkelig sterkt til å kunne ta strekkrefter. Eksempelvis kan platematerialet være en stålplate.

Som kort referanse til figurene 2-4, viser disse skjematiske utførelsesformer av fartøyet, med forskjellige plasseringer av lagerarrangementet 7. Situasjonen i figur 4 svarer til figur 1, og er i hovedsaken beregnet for en vesentlig isolering av fartøysdeformasjoner relativt lagerarrangementet 7. Figur 2 viser en situasjon hvor lagerarrangementet 7 er plassert nær ved eller i dreieskivehuset 5, og denne utførelsen kan brukes for å isolere dreieskivedeformasjoner relativt lagerarrangementet 7 (som i denne situasjonen eventuelt kan være omgitt av en torsjonsboks-struktur som nevnt foran, for derved å hindre at skrogdeformasjoner påvirker lagerarrangementet). Avslutningsvis viser figur 3 en situasjon hvor lagerarrangementet 7 er plassert mellom dreieskiven 3 og dreieskivehuset 5, slik at verken fartøysdeformasjoner eller dreieskivedeformasjoner kan påvirke lagerarrangementet på en negativ måte.

Figur 5 viser skjematisk en utførelse hvor dreieskiven 3 belaster dreieskivehuset 5 i retning oppover (eksempelvis når dreieskiven innbefatter et oppdriftslegeme med stor oppdrift). Også her vil forbindelseselementet 6 i hovedsaken påvirkes av strekkrefter. Det skal nevnes at denne utførelsen i hovedsaken er ekvivalent med utførelsen i figur 4, forutsatt at man betrakter dreieskiven 3 som fartøyet og ser på fartøyet 1 som en dreieskive (man vil innse at det ikke strengt tatt er nødvendig at dreieskivehuset omgir dreieskiven; dreieskiven kan også i stedet omgi dreieskivehuset).

De alternative stillingene til lagerarrangementet som vist i figur 2-4, kan også benyttes i den i figur 5 viste utførelse.

Avslutningsvis viser figur 6 en alternativ plassering av forankringssystemet i en utligger 8 som er forbundet med og strekker seg ut fra fartøyets 1 skrog.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de beskrevne utførelsene, men kan varieres innenfor rammen av oppfinnelsen som definert av patentkravene. Eksempelvis er det ikke nødvendig at forbindelseselementet har en konusform. Man kan eksempelvis tenke seg en i hovedsaken sylindrisk form. Videre kan de fordelaktige virkningene med oppfinnelsen også oppnås med et konusformet forbindelseselement hvor den øvre enden (når den er forbundet med fartøyet) er smalere enn den nedre enden, selv om dette vil komplisere konstruksjonen. Dessuten skal det nevnes at det ikke er nødvendig at forbindelseselementet har en kontinuerlig vegg (så som det foran nevnte platematerialet). Et forbindelseselement som er bygget opp med separate elementer (eksempelvis strekkstenger) som danner en imaginær vegg og strekker seg fra den nedre enden og til forbindelseselementets øvre ende, vil kunne gi de fordelaktige virkninger som man ønsker oppnådd med oppfinnelsen. Forbindelsen mellom forbindelseselementets øvre ende og fartøyet kan også gjennomføres med midler som kan brukes for riktig innretning av dreieskiven i fartøyets brønn (eksempelvis hydrauliske sylinder-stempelanordninger), særlig under monteringen av forbindelseselementet 6 i fartøyet 1.

Claims (8)

1. Fartøy (1) med forankringssystem, innbefattende en dreieskive (3) som er tilpasset forankring til havbunnen og et dreieskivehus (5) som er en del av fartøyet, hvor dreieskiven og dreieskivehuset er forbundet med hverandre med et forbindelseselement (6) som innbefatter et lagerarrangement (7), og hvor forbindelseselementet har en første ende forbundet med dreieskivehuset og en motsatt andre ende forbundet med dreieskiven hvilket forbindelseselement er plassert slik at det tar strekkrefter, hvor dreieskiven (3) belaster dreieskivehuset (5) i retning nedover, og hvor den første enden til forbindelseselementet (6) er plassert på et høyere nivå enn den andre enden,karakterisert vedat forbindelseselementet (6) innbefatter et i hovedsaken konusformet legeme med en bredere første ende øverst og en smalere andre ende nederst.

2. Fartøy (1) med forankringssystem, innbefattende en dreieskive (3) som er tilpasset forankring til havbunnen og et dreieskivehus (5) som er en del av fartøyet, hvor dreieskiven og dreieskivehuset er forbundet med hverandre med et forbindelseselement (6) som innbefatter et lagerarrangement (7), og hvor forbindelseselementet har en første ende forbundet med dreieskivehuset og en motsatt andre ende forbundet med dreieskiven hvilket forbindelseselement er plassert slik at det tar strekkrefter, hvor dreieskiven (3) belaster dreieskivehuset (5) i retning oppover, og at forbindelseselementets (6) første ende er plassert på et lavere nivå enn den andre enden,karakterisert vedat forbindelseselementet (6) innbefatter et i hovedsaken konusformet legeme med en bredere første ende nederst og en smalere andre ende øverst.

3. Fartøy ifølge et av de foregående krav,karakterisertv e d at forbindelseselementets (6) legeme er utformet av et kontinuerlig og tynnvegget platemateriale.

4. Fartøy ifølge krav 3,karakterisert vedat platematerialet er en stålplate.

5. Fartøy ifølge et av de foregående krav,karakterisertv e d at lagerarrangementet (7) er anordnet ved forbindelseselementets (6) andre ende.

6. Fartøy ifølge et av kravene 1-4,karakterisert vedat lagerarrangementet (7) er plassert ved forbindelseselementets (6) første ende.

7. Fartøy ifølge et av kravene 1-4,karakterisert vedat lagerarrangementet (7) er anordnet mellom forbindelseselementets (6) første og andre ende.

8. Forankringssystem med samtlige av de trekk i det i noen av de foregående krav angitte forankringssystem, og således utformet og beregnet for bruk i et fartøy ifølge et av de foregående krav.