NO774004L - Forankringssystem. - Google Patents

Description

Forankringssystem.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning beregnet for nedsenking på sjøbunnen og forankring til denne. Mer spesielt, men ikke'utelukkende, vedrører foreliggende oppfinnelse et forankringssystem for oppankring av et forsyningsskip i nærheten av en marin plattform. Det skal imidlertid anføres at anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse også kan benyttes f. eks. for beskyttelse av installasjoner på sjø-bunnen, så som borehoder og/eller "sub-sea completions", eller lignende.

Når et forsyningsskip ligger oppankret til en plattform

benyttes vanligvis forsyningsskipets.eget baug-anker, idet skipet dropper anker i god avstand fra plattformen og bakker inn mot denne. I tillegg holdes forsyningsskipet i posisjon ved hjelp av to vaiere', trosser eller lignende som løper mellom forsyningsskipets akterende og plattformen. Fortøyningskablene holdes i strekk,-men siden lengden på -den/de forre kabler er mange ganger havdypet, vil enorme laterale bevegelser -av forsyningsskipet være mulig. Siden plattformene installeres eller benyttes på stadig dypere vann, blir den konvensjonelle opp-ankr ingsmetode med utlegning av ankere mer og mer komplisert.

På mange oljefelt vil ankeret nødvendigvis måtte droppes i nærheten av plattformen fordi det allerede kan være endel installasjoner, så som rørledninger, brønnhodér, etc. I pk-Ufo"-*^Denne forankringsmåte er derfor ikke lenger tillatt eller t hvert fall svært begrenset. Problemet med at ankere trekkes er velkjent og kan forårsake en rekke kritiske situasjoner. ;I mange tilfeller trenger forsyningsskipet assistanse fra;andre forsyningsskip for å klare å holde baugen opp mot været. ;Ifølge foreliggende oppfinnelse benyttes en stasjonær for- '. ankringsbøye som ligger i sikker avstand fra plattformen. Ved Ved forankring legges forsyningsskipet med baugen til bøyen hvoretter den forre forankring tilveiebringes. Deretter bakkér forsyningsskipet inn mot plattformen hvoretter forsyningsskipets akterende forbindes til denne. Vaierne strammes deretter inn hvorved fortøyningssystemet holdes i strekk. Derved reduseres forsyningsskipets laterale bevegelse i forhold til plattformen slik at overføring av last blir langt enklere. ;Forankringssystemet omfatter to enheter; en nedre del samt;en øvre del. Deri nedre del omfatter et forankringslegeme som hviler på og er forankret til sjøbunnen, en nedre forankringskabel, samt en mellomliggende bøye som ligger i god avstand under havoverflaten og som er forankret til nevnte nedre forankringslegeme ved hjelp av nevnte nedre forankringskabel. ;Den øvre del omfatter en øvre forankringskabel som ved sin nedre ende er forankret i nevnte mellomliggende Jsøye og som ved sin øvre ende er forbundet med en forankringsbøye som flyter på overflaten. Denne er på sin side utstyrt med en forankringsline utstyrt med en markeringbøye og en såkalt "pick-up"- line. Både nevnte nedre og øvre forankringskabler er i hver sin ende utstyrt med en svivelkopling. Ifølge foreliggende oppfinnelse tilstrebes det å tilveiebringe et systera hvor behovet for vedlikehold av forankringssystemets nedre del mer eller mindre er eliminert^ men hvor den øvre del-derimot-krever vedlikehold med-jevne-mellomrom. Ved å anordne den mellomliggende bøye omtrent 20 til 3 0 meter under havflaten, vil den øvre del av forankringssystemet, inkludert den mellomliggende bøye, ligge innen vanlig arbeidsdybde . for vanlige dykkere. ;Forankringslegemet består av en rørformet- ring dannet av mangekant eller en torus samt en mer eller mindre kjegleformet, hul midtre del. Ideelt sett bør nevnte hule ringlegeme være utformet som en torus .' fremkommet ved å rotere en sirkulær ring. Del skal imidlertid anføres at torusen eventuelt kan fremkomme ved å rotere en hul mangekant. Videre kan det hule ringlegeme være sammensatt av fortrinnsvis sylindriske seksjoner sammensatt for dannelse av et mangekantet legeme. Den mer eller mindre kjegleformede, hule midtre del kan være dannet av en kjegle eller en mangekantet pyramide,som.eventuelt kan være avkortet Nevnte mer eller mindre kjegleformede midtre del er innspent i det hule, ringformede legeme på en slik måte at overgangen mellom kjegle og ring er kontinuerlig uten skarpe bøyer eller overganger. Nevnte kjegle og nevnte ring danner fortrinnsvis en monolitisk enhet. Nevnte rørformede ring holdes tørrlagt under utslepingen og ballasteres ved å pumpe inn vann på feltet for derved å muliggjøre nedsenking og evt. å tilveiebringe tilstrekkelig penetrasjonsvekt. For å øke penetrasjonsvekten og evt. å bedre stabiliteten under utslepingen kan grus/vann fylles opp i mellomrommet mellom den mer eller mindre kjegleformede, midtre del og den rørformede ring. En dreibar sjakkel med tilbehør er innstøpt ved kjeglens topp. Nevnte forankringslegerae er fortrinnsvis utført i betong. ;Største belastning på betongringen oppstår ved nedsenkingen. Normalt vil det være atmosfærisk trykk innvendig. Dette vil være situasjonen ved de fleste tilfeller for vanndybder opp til 200 meter. ;Etter at betongringen er fylt med vann vil belastningen på denne være ubetydelig. Kjeglen vil bli belastet som følge av strekk i forankringen. Utformingen av betongen er i stor grad bestemt av hensynet til de store utvendige belastninger fra vanntrykk ved nedsenkningen; Den valgte form er: gunstig da det vesentlig opptrer membrankrefter. Vertikalkrefter fra forankringen kommer inn på toppen av kjeglen. Kreftene over-føres til kjegleflaten som strekk-krefter og bare med ubetydelig bøying. ;Ved uttauing fra dokk kan det benyttes luft under søylen uten at det blir problemer med stabiliteten. Ved tauing offshore er konstruksjonen stabil. Den ligger imidlertid dypt i sjøen og det kan være hensiktsmessig å legge på et midlertidig dekk for å unngå vann i fordypningen mellom ring og kjegle. Det er eller mulig at den vil hvelve på grunn av bølgepåvirkhingen. ;Ved nedsenkingen er stabiliteten sterkt redusert. Ringen forutsettes å være helt tett slik at den er uten fritt vann innvendig. Avstand mellom ringens tyngdepunkt og topp-kjegle (holdekraftens angrepspunktl er ca. 3^2 meter. Da holdekraften er liten i forhold til mooringens totale volum, må en regne med at strømpåvirkning kan medføre at mooringen blir hengende meget skjevt. Eventuelle lekkasjer vil forsterke dette forhold da ;vannet vil samle seg i en side.;Ved hevning fra bunnen trykkes det innvendige vann ut ved bruk;av trykkluft. Av hensyn til stabiliteten er det nødvendig å;få ut praktisk talt alt vannet. Det er ordnet med et forsenket drenasjesystem og alternative utstrømningsrør. Det rør som ligger nærmest mooringens lavpunkt åpnes og vannet strømmer ut når det kommer trykkluft inn i betongringen. Røret er utformet som en stor vannlås for å hindre vann fra å strømme inn. Den økte oppdrift fra luftfylte ring er ikke tilstrekkelig til å ;få mooringen til å flyte opp. Nødvendig løftekraft er imidlertid liten sammenlignet med den totale volum. Derved må det-regnes med.betydelig: skjevstilling også-ved-hevning. ;Nevnte nedre forankringsline forbinder det nedre forankrings-legemeog den mellomliggende bøye. Nevnte mellomliggende bøye er ballastert slik at den har en "positiv" oppdrift. ;Derved holdes nevnte nedre forankringsline i strekk, hvorved slitasjen reduseres. ;Bøyen er fortrinnsvis laget av glassfiber og kan være utstyrt med skumplast av egnet art. ;Den øvre forankringsline forbinder den-mellomliggende-bøye og forankringsbøyen. Forankringsbøyen omfatter et fortøynings-trossesystem bestående av et lodd, en kjetting med dreibar sjakkel, samt en "pick-up"-line med markeringsbøye og en fortøyningstrossi Loddet er beregnet på å. trekke kjettingen ;inn i og ned i et sentraltliggende opptaksrom på bøyen når ikke forsyningsskip er forankret til denne. ;Når systemet brukes blir i det minste med kjetting og;lodd trukket opp til loddet stopper mot en stoppanordning montert på toppen av bøyen. Under hele dette stadiet, d.v.s. ;når et forsyningsskip er fortøyd-~til-bøyen," så vil kun kjettingen være i kontakt med vann slik at den syntetiske forankringstrosse ikke blir liggende å gnage mot bøyen. ;For å vilveiebringe tilstrekkelig fastholding av forankringslegemet, kan dette ved sin underside være utstyrt med et skjørt eller lignende organer som er presset ned i sjøbunnen. Foreliggende oppfinnelse skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: figur 1 viser i perspektiv en plattform, en fortøyningsbøye samt et forsyningsskip; ;figur 2 viser et horisontalt oppriss av en utførelsesform av forankringslegemet; ;figur 3 viser et vertikalsnitt langs linjen A-A på figur 2; ;figur 4 viser et delvis gjennomskåret vertikaloppriss av den mellomliggende bøye; ;figur 5 viser et vertikalsnitt gjennom oppdriftslegémet; ;figur 6 viser et horisontalt oppriss av bøyen på figur 5; ;figur 7 viser i detalj den øvre del av ovenenvnte bøye med loddet og kjetting i en uttrukket og en tilbaketrukket (stiplet) stilling; og ;figur 8 - 12 viser- forskjellige stadier ved- byggingen" av ~ forankringslegemet. ;Figur 1 viser i perspektiv--et forsyningsskip 1 som er forankret til en marin plattform 2 ved hjelp av to vaiere eller trosser 3 som strekker seg mellom forsyningsskipets 1 akterende og plattformen 2. Videre er forsyningsskipet 1 ved baugen fortøyd i en forankringsbøye 4 via en fremre vaier eller trosse 5 som strekker seg mellom forsyningsskipets 1 baug og forankringsbøyen 4. Forankringsbøyen 4 er fast forankret til sjøbunnen 6 ved hjelp ;av et forankringslegeme 7 som er fundamentert på sjøbunnen 6,;en nedre ^orankringsline. 8, en mellomliggende bøye 9 samt. en øvre forankringsline 10. Den nedre forankringslihen 8 holdes fortrinnsvis forspent ved å gi den mellomliggende bøyen 9 "positiv" oppdrift. Derved reduseres slitasjen på den nedre forankringsline 8 hvorved hyppigheten av ettersyn og vedlike- ;hold for denne del i høy grad reduseres. Nevnte mellomliggende bøye 9 ligger fortrinnsvis omtrent 20 til 30 m. under havflaten 11. ;Figur 2 viser et horisontalt oppriss av forankringslegemet 7 ifølge foreliggende oppfinnelse. Dette omfatter et rørformet, hult ringlegeme 12 samt en i dette sentralt anbragt, rett-avkortet-kjegle 13. Ringlegemet 12 består av seksten ensartede, tilnærmet sylindriske seksjoner som er satt sammen for dannelse av et sekstenkantet ringlegeme 12. Hulrommet i hver av nevnte seksjoner er fortrinnsvis utformet sylindrisk med sirkulært tverrsnitt. Rent ideelt er det ønskelig at ringlegemet 12 ;er utformet som en torus fremkommet ved å rotere en sirkulær ring. Av-forska-lingsraessige og økonomiske årsaker--er imidlertid et toruslignende ringlegeme sammensatt av ovennevnte ensartede, tilnærmelsesvis sylindriske seksjoner 14 foretrukket som vist med stiplet-linje på figur 3. - Av-praktiske grunner er hver av seksjonens ytre flater gitt en form som vist på figur 3. Den ytre flate er dannet av fire plane flater 15 kombinert med en domlignende kalott. Derved forenkles både forskaling og støping idet konvensjonelle forskalingsenheter kan benyttes for de plane platene, mens den domlignende kalott fortrinnsvis støpes uten overforskaling. Nevnte fire plane ytterflater 15 ;er anordnet slik "i forhold til hverandre at to av flatene er parallelle og vertikale mens to danner en V-formet nedre egg eller kant 17. Nevnte egg 17 vil til en viss grad fungere som et forankringsskjørt. Alternativt kan ringlegemet være utstyrt med skjørt (ikke vistl eller ribbe som strekker seg rundt ringlegemet og som sammen med/ i stedet for nevnte egg 17 er beregnet å tilveiebringe tilstrekkelig forankring for ringlegemet. Vinkelen mellom de flatene som danner nevnte V er valgt slik at veggene i nevnte "kjeglelignende" legeme danner en kontinuerlig, rettlinjet forlengelse. Som vist på figur 2 og 3 ;er forankringslegemet utstyrt med et ballastsystera 18 for å rauliggjøre -tilførsel/f jerning av eventuelt ballastvann ~inn~i ringlegemet 12. ;Figur 4 viser et delvis gjennomsnittet vertikalt oppriss av den mellomliggende bøyen 9 samt den nedre og den øvre forank ringslinen 8,10. Hensikten med den mellomliggende bøyen 9 er å muliggjøre et strekk i den nedre forankringslinen 8 samt å redusere nevnte nedre lines vinkelutslag. Den mellomliggende bøyen 9 er fortrinnsvis laget av glassfiberarmert plast og er inndelt i en rekke separate rom 19 som fortrinnsvis er fylt med skumplast 20 av et egnet slag. Forbindelsen mellom den mellomliggende bøye 9 og den øvre og nedre forankringsline 8, 10 utgjøres av en øvre og nedre brakett 21 festet på bøyen, et øvre og nedre kjettingledd 22, en øvre og nedre svivel 23 samt en øvre og nedre sjakkel. Derved tillates relativ rotasjon av den mellomliggende bøyen 9 og/eller forankringsbøyen 4. ;Figur 5 viser et vertikalsnitt gjennom forankringsbøyen 4. Bøyen 4 består av et oppdriftslegeme 24 som er utstyrt med et fastmontert, sentralt stående rør 25. Nevnte rør 25, som ved sin øvre ende.er åpen, står i åpen kommunikasjon med utsiden gjennom en åpning 26 i oppdriftslegemet 24. Nevnte åpning 26 er ved sin øvre ende avrundet for å redusere slitasje/mulig-hetene for opphenging av den fremre forankringsline 5. Ved sin øvre ende er nevnte rør dessuten utstyrt med en stoppanordning 27 beregnet-for å stoppe loddet 28 som .er :glidbart anordnet i nevnte rør 25 og som sammen med en kjettingstump 2 9 danner den ene enden av den fremre forankringsline. Nevnte lodd er beregnet på å trekke kjettingen(og i det minste deler av nevnte fremre fortøyningsline 5)ned i røret 25 når linen 5 ikke er i bruk. Figur 6 viser et horisontalt oppriss av bøyen 4 på figur 5 og figur 7 viser i detalj et vertikalsnitt gjennom deler av bøyens 4 øvre del. Figurene 8-12 viser forskjellige trinn ved en foreslått fremgangsmåte for bygging og installering av forankringslegemet ifølge foreliggende oppfinnelse. ;For ytterligere detaljer vises til vedlagte NC-rapport *

Claims (13)

1. Anordning for plassering på en sjøbunn, hvilken anordning for eksempel kan benyttes som et gravitasjons-anker ved forankring av skip, karakterisert ved at nevnte anordning omfatter et ytre rørformet, mer eller mindre ringformet legeme samt en hul, oppad konvergerende midtre del.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte mer eller mindre ringformede; ytre legeme har form som en torus.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved atnevnte "torus er fremkommet ved å rotere en sirkulær ring. i

4. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte mer eller mindre ringformede legeme er sammensatt av sylindriske seksjoner for dannelse av en hul mangekant.

5,. Anordning som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at et vertikalt tverrsnitt gjennom nevnte torus eller mangekant er mangekantet.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at den omskrivende mangekant er slik utformet at den danner en skjærkant på det mer eller mindre ringformede ytre legemes underside.

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at det ytre legeme har en omskrivende domformet øvre del.

8. Anordning som angitt i krav 1-7, karakterisert ved at det indre hulrom i det ytre legeme har sirkulært tverrsnitt.

9. Anordning som angitt i krav 1 - 8, karakterisert ved at den hule, midtre del er dannet av en kjegle.

10. Anordning som angitt i krav 1-8, karakterisert ved at den hule, midtre del er dannet av en mangekantet pyramide.

11. Anordning som angitt i krav 9 eller 10, karakterisert ved at nevnte midtre del er avkortet.

12. Anordning som angitt i krav 1 - 11, karakterisert ved at den midtre del er innspent i det ytre, ringformede legeme på en slik måte at overgangen mellom den midtre del og det ytre legeme er kontinuerlig uten skarpe bøyer eller overganger.

13. Anordning som angitt i krav 6 eller 11, karakterisert ved at nevnte indre omskrivende flate i skjærkanten er forlenget for 'dannelse av nevnte midtre del.