NO770499L - Stabiliseringssystem for halvt nedsenkbart kranfart¦y. - Google Patents

Description

Halvt nedsenkbart kranfartøy.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et halvt nedsenkbart kranfartøy som omfatter en plattform over vannflaten båret av vertikale, hule søyler av neddykkete oppdriftspontonger og som er utstyrt med et stabiliseringssystem.

Marine konstruksjoner av denne type påvirkes mindre av vann-flatens bevegelse i grov sjø enn fartøyer som flyter på overflaten, og disse konstruksjoner er derfor blitt utviklet for boreoperasjoner i åpen sjø. Men de har den ulempe at de har relativt liten stabilitet. Bortsett fra boretårnet som er en faststående konstruksjon som er anbrakt i midten, kan det bare anvendes små kraner for håndtering av lette laster på et fartøy av denne type.

Likevel er det blitt foreslått å innrette et fartøy av denne type for utenbords håndtering av laster, f.eks. ved hjelp av en portalkrane som er montert nær fartøyets bau og å stabilisere denne ved hjelp av vanntransport til og fra ballasttanker i de neddykkete pontonger.

Ifølge dette kjente system bibringes fartøyet før heising

av en utenbords last en slagside som er motsatt den slagside som det er antatt at vil bibringes ved heising av lasten.

Men den varierende krenging som bibringes fartøyet under lasteoperasjonen er besværlig for arbeidet og livet på plattformen .

Dessuten er den største tillatelige preliminære slagside begrenset, og derfor kan bare laster på opptil ca 250 tonn håndteres, og disse laster kan bare håndteres en begrenset avstand fra fartøyets midtlinje. For håndtering av tyngre laster må far-tøyet bringes i flytestilling med oppdriftspontongene i vannflaten, men der utsettes de for vannets bevegelse i overflaten, og derfor kan ingen laster håndteres når sjøen er grov.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører lasthåndterings-stabilisering i slik utstrekning at den halvt nedsenkete marine konstruksjon kontinuerlig kan holdes stort sett på rett kjøl under utenbords montering av tunge laster opptil f.eks. ca 3000 tonn i grov sjø med bølgehøyder langt over 1,5 meter.

Det er meget viktig for rentabiliteten av. de store kapitaler som investeres i fartøyet og hyrer som betales til staben på far-tøyet at arbeidet fortsetter i tidsrom med mindre gunstigere betingelser hvor arbeidet hittil har måtte stoppes.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse anvendes det for dette formål luftkamre i fartøyet under vannflaten, som er fordelt langs den ytre omkrets av fartøyet langs de neddykkete oppdriftspontonger, idet disse kamre er åpne mot det omgivende vann i deres nedre side og i deres øvre del forbundet med regulerte luftinn-løps- og utløpskanaler. En luftkompressor sørger for at trykkluft tvinges inn i kamrene.

Anvendelse av slike regulerte luftkamre er kjent fra US-patentskrift 2.889.795, hvor det beskrives en marin konstruksjon for boreoperasjoner hvor luftkamrene er innesluttet i vertikale søyler som tjener som oppdriftsbeholdere for en boreplattform over vannflaten. Et luftfordelingssystem som er forbundet med kamrene som holder konstruksjonen flytende anvendes ifølge denne løsning samtidig for kompensasjon av ujevn belastning av plattformen og for kompensasjon av innvirkningen av urolig vann av bølger som forårsaker forskjeller i vannstand i de forskjellige pontonger.

I systemet ifølge oppfinnelsen bevirkes imidlertid oppdriften for den marine konstruksjon som en helhet av de neddykkete pontonger hvorpå søylene er montert, og derfor er stabiliteten upå-virket av grov sjø idet søylene som bærer plattformen kan ha relativt små tverrsnittsdimensjoner.

En ytterligere forskjell i forhold til kjente løsninger er at det ifølge den foreliggende oppfinnelse hovedsakelig anvendes luftkamre som har et volum i forhold til kompensasjonen av fartøyets hellebevegelser bevirket av heising, svinging og sideveis flytting av utenbords laster av kranene på et arbeidsfartøy, med anordninger for separat regulering av luftkammerventiler i tillegg til anordningene for styring av kranbevegelsene.

Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å mate inn i en datamaskin angivelser om lufttrykk og/eller vannivå i luftkamrene, feste på fartøyet, toppunkt og dreievinkel for kranut-liggeren og lastvekten som registreres av føleorganer og måle apparater som er anbrakt på hensiktsmessige kontrollpunkter, samt ordrer fra kranoperasjonsanordningen, idet datamaskinen selektivt regulerer reguleringsluftventilene avhengig av kranlastens stilling i forhold til fartøyet i overensstemmelse med forutbestemte datamaskinprogrammer.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et skjematisk tverrsnitt langs linjen I-l i fig. 2 gjennom et fartøy og viser prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 viser et snitt langs linjen II-II i fig. 1.

Fig. 3 viser et skjematisk riss av en noe modifisert utfør-elsesform, men hvor samme prinsipper benyttes og hvor en skips-kran i hvilestilling på plattformen er vist med en skjematisk angivelse av en datamaskinenhet som er forbundet ifølge oppfinnelsen med en enhet som omfatter anordninger for regulering av utenbords lasthåndtering med en eller flere kraner. Fig. 4 viser skjematisk noen deler i detalj, i tverrsnitt og sideriss, hvor føleorganer og måleinstrumenter er anordnet inne i en av fartøyets søyler og på en kran, slik de kan anordnes ved utførelsesformene ifølge fig. 1 eller 3, og er forbundet med reguleringsenhetene.

På tegningene er det benyttet samme henvisningsbetegnelser for angivelse av funksjonelt tilsvarende deler selv om disse ikke har samme form i de forskjellige figurer.

På et fartøy 1 blir en plattform 2 båret av hule søyler 3, 4, 5, 6, og disse er anordnet vertikalt på to neddykkete oppdriftspontonger 7a og 7b som løper parallelt med fartøyets 1 lengdeakse.

Søylene er fordelt langs fartøyets omkretssone, og i den nedre ende av hver av dem befinner det seg et luftkammer henholdsvis 11 og 12 for søylene 2 og 3 i fig. 1 og henholdsvis lia, 11b og lic for søylene 3, 4 og 5 i fig. 2. Disse luftkamres tak 9 og 10 befinner seg under vannflaten 8, og deres nedre ender står i åpen forbindelse med det omgivende vann.

Luft kan tvinges inn i hvert kammer gjennom en regulert luftreguleringsvent.il 13, 14a, 14b, 14c som forbinder kammeret med et trykkluftsvolum i kamre 15, 16a, 16b, 16c som har et trykk over trykket i kamrene lia, 11b, lic, 12. Trykkluften kommer fra luftkompressorer C som mater luft inn i en ledning 17 i fig. 2 som er felles for trykkluftskamrene 15, 16a, 16b, 16c og som er inn-

rettet til å forbindes med hvert av dem via ventiler 18.

Hvert luftkammer 15, 16a, 16b, 16c er dessuten utstyrt med

en utløpsledning 21, 22, 23, 24 til den omgivende luft, hver under kontroll av en ventil 19, 20a, 20b, 20c. Hver luftutløpsledning kan ha en grenledning (ikke vist) som leder til en kompressors sugeside. Ved hjelp av ytterligere ventiler i grenledningen og i hovedledningen forbi grenledningen kan det gjøres mulig å lede luften fra det tilhørende luftkammer etter ønske til sugesiden av kompressoren eller ut i åpen luft.

For stabiliseringen av fartøyet under en utenbords håndtering av laster ved hjelp av kraner på fartøyet, styres ventilene automatisk idet de følger ordrer som avgis av datamaskinen, og for dette formål tilføres målingene som er registrert av føle-organene og andre måleapparater til datamaskinen. Dette er vist skjematisk i fig. 3, 4 og 5 som viser en utførelsesform som er konstruksjonsmessig litt forskjellig fra konstruksjonen ifølge fig. 1 og 2, men prinsippielt den samme.

En datamaskinenhet 25 er anbrakt i en operatørkabin 26 sammen med en enhet 27 for drift av en krane 28. I fig. 3 har kranen en enklere form enn i fig. 4, mens gjengivelsen i begge figurer bare er symbolsk. I fig. 4 er kranen vist i arbeidsstilling hvor dens utligger 29 er svinget utenbords.

Kranene er fortrinnsvis, anordnet oppå en eller flere hjørne-søyler som hver er utstyrt med et av de ovenfor beskrevne luft-blærekamre.

En portalkran kan være anordnet på to hjørnesøyler i enden

av fartøyet.

Krysstag og strevere som forbinder de neddykkete pontonger 7a, 7b og søylene med hverandre og med plattformen er bare delvis og overfladisk vist i fig. 4, idet det ikke er nødvendig å vise dem for å illustrere den foreliggende oppfinnelse.

I fig. 3 og 4 er luftkamrene, såsom kammeret 16a i den nedre del av søylen 3, delt i atskillige kamre ved hjelp av vertikale skillevegger, som løper radialt fra et midtre rør 30 til søylens 3 vegg. Hvert av disse kamre er utstyrt med en anordning som måler vannivået i kammeret, og et eksempel på en slik er en flytemåler 31.

Måleresultatene overføres som elektriske signaler til datamaskinen 25 gjennom en ledning 32. Vinkelforskyvninger av fartøyet i vertikalplan på grunn av heising eller sideveis forflytning ved levering av en last med kranen 28 kan registreres kontinuerlig

med vinkelmåleapparater som er kjent på området og som i fig. 3

er symbolsk angitt ved hjelp av to nivårør 35, 36 i rette vinkler i forhold til hverandre på plattformen 2. De elektriske angivelser som derved gis føres gjennom ledningen 33 til datamaskinen 25.

Luftventilene 13, 14a, 14b, 14c styres av data avgitt av datamaskinen 25 gjennom elektriske ledninger som er angitt med prikkstrekete linjer 34a, 34b for ventilene 14a og 20 i fig. 4. Avhengig av disse innføres trykkluft i og vann drives ut av kamrene .som ellers ville synke ned på grunn av lasten og vinkelforskyvningen som forårsakes av denne. Ved styring av ventilene 20, 20a, 20c, 20c ved ordrer fra datamaskinen 25 kan luft også tømmes ut av kamrene som ellers ville heves, men hvor derved imotsetning til dette vannet bringes til å stige.

Data vedrørende vertikale forskyvninger kan også registreres kontinuerlig, og det kan sørges for at fartøyets dyptgående trekk-ing holdes på en forutbestemt verdi. Det vil forstås at slike målinger er viktig blant annet for bevegelse av heislaster fra og/eller nedsetting av dem på en bæreflate på et gitt nivå på ut-siden av fartøyet.

Oppdriften i ethvert av luftboblekamrene 15, 16a, 16b, 16c kan hurtig bringes på dens ønskete verdi på grunn av at vann kan strømme inn og ut i dets nedre ende praktisk talt uten motstand, og luft kan nå høye strømningshastigheter allerede ved små trykkdifferanser.

For last som har vilkårlig vekt og som påvirker fartøyet

på ethvert valgt sted kan en meget hurtig stabilisering spesielt oppnås ved måling av fartøyets vinkelforskyvninger i vertikalplan, samt de vertikale forskyvninger sammen med akselerasjonene som skyldes disse, ved hjelp av akselerometre, og mating av disse

data i datamaskinen, som regner ut det ønskete vannivå i hvert luftkammer og gir tilsvarende styreordrer for selektiv styring av ventilen for stabilisering.

De opptatte data som skal mates i datamaskinen er nevnt ovenfor som avgitt av vannivåmåleren 31 på den ene side og ved hjelp av hellingsmålere 35, 36 på den annen side.

Men for hurtig, nøyaktig og sikker stabilisering når lastene beveges med en kran er det meget viktig å innføre slike verdier i datamaskinen som kan måles direkte ved kranen og gi angivelser om vekten og stillingen for lasten i forhold til fartøyet.

På denne måte er det mulig å bringe styresystemet for luft ventilene i aksjon så snart en last heises av en kran og før far-tøyet har gjennomgått betydelig vinkelforskyvning eller vertikalforskyvning.

Høyre del av fig. 4 viser plasseringen av slike måleinstrumenter. Et apparat 30 måler vinkelen Tf av svingningssirkelen som kranen 28 har beveget seg om en vertikal akse fra et null-punkt i eller mot urviserretningen. Ved 37 er det anordnet en måler for angivelse av kranens toppingsvinkel f . Synkrooppløsere kan anvendes for måling av vinklene ^^ og f .

Vekten av en last L kan måles med en strekkmålerkasse under anvendelse av prinsippene for strimmelstrekkmåling.

Resultatene av målingene tilføres gjennom ledninger 39, 40, 41 til datamaskinen 25. Anordningene for omforming av resultatene til elektriske signaler og bruken av disse i datamaskinen sammen med andre inngangsdata som nevnt ovenfor for frembringelse av ordresignaler til luftventilene er kjent for fagfolk på området.

For måling av vannivået i kamrene 16a er den ovennevnte flytemåler 31 vist i fig. 4 bevegelig langs en vertikal stang 42. Men denne type instrument kan lett svikte, og reparasjon vil være vanskelig på grunn av at kammeret 16a ikke er lett tilgjengelig. Derfor frembringes istedenfor ved hjelp av dette angivelsen av det ønskete vannivå fortrinnsvis ved måling av

et lufttrykk p i luftkamrneret ved hjelp av et induktivt trykk-føleorgan 43 oppe i kammeret og et føleorgan 44 nede i røret 30, som måler et vanntrykk p0 ved kammerets utløp til det omgivende vann. Verdien pO-p er et mål på vannivået i kammeret. I føle-organene 4 3 og 4 4 kan det anvendes membraninstrumenter med induk-tive forskyvningsangivelser, noe som er kjent på området.

Disse målinger gir samtidig mulighetene til å fjerne innvirkningen som trykkforandringer forårsaket av bølger vil ha på luftventilstyresystemet.

Dette er i motsetning til systemet ifølge ovennevnte US-patentskrift 2.889.795 hvorfra det er kjent regulering av lufttrykket avhengig av bølgebevegelse.

Dette bør unngås ved utøvelse av den foreliggende oppfinnelse på grunn av at innføringen av de ovennevnte trykkforandringer i styresystemet bare vil forstyrre den ønskete stabilisering avhengig av lasthåndteringen. Når kranene ikke er i drift har bølgene liten innvirkning når det gjelder å holde fartøyet på rett kjøl på grunn av at oppfinnelsen benyttes for et fartøy med neddykkete oppdriftspontoner 7a, 7b, og for sin oppdrift er det ikke avhengig av de plattformbærende søyler.

Fjerning av innvirkningen av bølgetrykket kan oppnås på enkel måte ved å innføre i datamaskinen produktet av måleverdiene, dvs. p.h. for måling med måleren 31 eller p(pO-p) for måling av trykkdifferanser som forklart ovenfor. Dette er angitt symbolsk i fig. 4 med linjer 45, 46 som løper gjennom en enhet 47 og fra produktverdien innføres i ledningen 32.

Ved å fjerne innvirkningen av trykkdifferansene som skyldes bølger, fra stabiliseringen oppnås det besparelser i forbruket av trykkluft.

Det vil forstås at datamaskinen programmeres slik at den sender selektive ordrer til hver av de styrte luftventiler 20, 14a som når kranen er i bruk regulerer lufttrykket i luftblære-kamrene kontinuerlig til verdier som svarer til at fartøyet befinner seg stort sett på rett kjøl, til tross for de forskjellige momenter som virker på fartøyet og som skyldes kranlaster ved bruk av kranen. Ordrene kan gis f.eks. til en elektropneumatisk drivmekanisme for hver luftventil.

Forskjellige datamaskinprogrammer vil benyttes for forskjellige omstendigheter. F.eks. ved heising av en last fra eller nedsetting av den på plattformen vil vektmålerens 38 angivelse forandres, selv om dette ikke bør ha noen innvirkning på ventil-styringen idet under disse omstendigheter forandres ingen ting seg når det gjelder kreftene som har innvirkning på å holde far-tøyet på rett kjøl.

Etter at en lasteoperasjon er avsluttet i kan det benyttes et separat datamaskinprogram for å bringe vannivåene i alle luftkamre på et nivå som svarer til situasjonen i begynnelsen.

I overensstemmelse med dette returprogram kan f.eks. vann pumpes inn i eller ut av valgte vannballastkamre i de neddykkete pontonger 7a, 7b, noe som er.angitt med henvisningstall 47 i fig.

3 hvor en del av pontongen 7b er tatt bort.

En fordel som fremkommer med den foreliggende oppfinnelse er at kranen ikke behøver en tung motballast for lastene som skal heises.

Under heising av en last fra et faststående utenbords underlag kan fartøyet bli løftet i kranområdet av en bølge slik at kranlasten vil bli økt temporært. Det kan være anordnet innret-ninger for å bibeholde den maksimale lastverdi som oppnås under disse omstendigheter i datamaskinen uten forandring av den tilsvarende innstilling av luftventilene. Kranoperasjonen i ret-

ning oppover fortsettes i dette tidsrom, og på det tidspunkt hvor en bølgedal følger og kranbevegelser øker igjen over det temporært "bibeholdte" maksimum, fortsettes ordrene til luftventilene på samme måte som før. På en tilsvarende måte kan last-momentminima som skyldes bølger bibeholdes temporært av datamaskinen når en last avsettes på et faststående utenbords underlag.

Under normale forhold vil økningen av lastmomentet når en last løftes fra et utenbords underlag alltid gi seg progressivt, idet fartøyets plattform da skråstilles slik at den synker ned på lastsiden, men den automatiske stabilisering til rett kjøl vil medvirke til å løfte lasten, og tilstrekkelig tid vil være tilgjengelig for denne automatiske stabilisering. Tilsvarende betraktninger gjelder for nedsetting av en last utenbords.

Det har vist seg at ifølge oppfinnelsen kan kranlasten utenbords øke f.eks. innen 15 sekunder fra 0 til 3 000 tonn mens fartøyet holdes stort sett på rett kjøl.

I fig. 3 er også et sideparti av plattformen 2 fjernet for

å vise et snitt gjennom en tverrbjelke 48.

Henvisningstall 49 i fig. 4 angir en trykkluftregulerings-ventil, og henvisningstall 50 angir lyddempere på luftutblåsings-ventilene 20. Dessuten er i fig. 4 luftreservekammeret 16 vist som en trykkluftbeholder.

Claims (14)

1. Halvt nedsenkbart kranfartøy som omfatter en plattform over vannflaten, båret av vertikale, hule søyler fra neddykkete opp-drif tspontonger , samt et stabiliseringssystem, karakterisert ved at fartøyet er innrettet til å stabiliseres under utenbords håndtering av laster på 250 tonn og mer av kraner på fartøyet når sjøen er grov, ved hjelp av luftkamre under nivået for omgivende vann og i åpen forbindelse med dette i deres nedre ende, idet luftkamrene er anordnet i den nedre ende av søylene som er fordelt langs den ytre omkretssone av fartøyet langs de neddykkete oppdriftspontonger, luftventiler for tømming av luft fra og tilførsel av luft til kamrene som er selektivt styrbare med ordrer fra en datamaskin som medvirker ved betjening av kranbeveg-

eisene, idet data fra måleapparater, avhengig av kranlasten og dennes stilling i forhold til fartøyet tilføres til datamaskinen.

2. Kranfartøy i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en kran for utenbords håndtering av laster er anbrakt på toppen av minst én av de plattformbærende hjørnesøyler som er utstyrt med et luftblærekammer under vannflaten.

3. Kranfartøy i samsvar med krav 2, karakterisert ved at en portalkran er båret på to hjørnesøyler i den ene ende av fartøyet.

4. Kranfartøy i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at måleinstrumenter som frembringer data til datamaskinen omfatter anordninger for måling av vann-nivået i hvert luftblærekammer, for måling av vinkelforskyvningen av fartøyet i forhold til vertikalplan og/eller for vertikale forskyvninger av fartøyet på målestedene.

5. Kranfartøy i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det er anordnet akselerometre for måling av akselerasjonsverdier i forhold til de målte data for forskyvninger og hellingsvinkler.

6. Kranfartøy i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det er anordnet måleinstrumenter for svingings- og toppvinklene for en kran på ethvert tidspunkt for en gitt last fra startø yeblikket for heising av lasten.

7. Kranfartøy i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at stabiliseringssystemet er innrettet til automatisk drift straks en last opptas av krefter som skyldes kranvirkning og før fartøyet derved har undergått en vesentlig vinkelforskyvning eller vertikalforskyvning.

8. Kranfartøy i samsvar med et av kravene 4-7, karakterisert ved at anordningen for måling av vannivået omfatter et lufttrykkføleorgan for luftkammeret og et vanntrykk-føleorgan ved utløpet fra luftblærekammeret til det omgivende vann, idet differansen mellom de avfølte trykk innføres i datamaskinen som en aritmetisk verdi for vannivået i hvert luftkammer.

9.K ranfartøy i samsvar med krav 8, karakterisert ved at produktet av det målte lufttrykk og det målte vannivå innfø res i datamaskinen.

10. Kranfartøy i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at ventilstyredatamaskinen holdes faktoren kranens last utenfor ved heising av laster fra fartøyets plattform eller nedsetting av laster på denne.

11. Kranfartøy i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at datamaskinen inneholder et pro-gram for luftventilstyring, som er anvendelig etter avslutning av en kranlasthåndteringsoperasjon for tilbakeføring av vannivåene i luftkamrene til et normalt utgangsnivå mens fartøyet samtidig selektivt stabiliseres igjen ved tilsvarende forandring av for-deling av vann i vannballasttanker.

12. Kranfartøy i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved anordninger for bibeholdelse av en maksimums- respektivt minimumsverdi av lastdata i datamaskinen i tidsrom for løfting av en last fra et utenbords underlag respektivt nedsetting av lasten på underlaget når fartøyets kranside heves respektivt senkes i driftsperioder under, innvirkning av bølger.

13. Kranfartøy i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at luftblærekamrenes tverrsnitt er delt i kamre med vertikale skillevegger som løper fra en midtsone til de ytre kammervegger, og at hvert av disse kamre er utstyrt med styrte luftventiler og trykkføleorganer.

14. Kranfartø y i samsvar med krav 13, karakterisert ved at et vanntrykkføleorgan som er felles for luftkamrene er anordnet ved bunnen av et rør i midten av luftblærekammeret.