NO791645L - Anordning til avstandsmaaling mellom to flytelegemer - Google Patents

Description

" Anordning til avstandsmåling mellom to flytelegemer"

Oppfinnelsen angår en anordning til å måle avstanden mellom to flytelegemer som rager opp over vannflaten, særlig mellom offshore-innretninger og forsyningsskip, hvorav i det minste det ene er metallisk lededyktig.

Avstanden mellom to flytelegemer som befinner seg i vannoverflaten, og hvorav i det minste det ene er forsynt med en drivanordning - særlig avstanden mellom offshore-innretninger som flytende boreplattformer, borefartøyer og et forsyningsskip - kan som bekjent holdes konstant ved at der spennes ut en eller flere liner mellom flytelegemene, og at drivanordningen for et flytelegeme arbeider slik at linene stadig blir holdt under strekk-spenning .

Et eksempel på dette fremgår av fig. 1 på tegningen, hvor 1 betegner en stasjonær offshore-innretning, nærmere bestemt en flytende boreplattform, 2 et forsyningsskip og 3 en line som forbinder de to flytelegemer. Ved hjelp av drivanordningen hos forsyningsskipet 2 er det mulig å holde dette på konstant avstand og losse det mens offshore-innretningen 1 ligger stille.

Anvendelsen av denne metode er imidlertid meget sterkt av-hengig av værforhold, havstrømmer og tidevann, så det bare ved gunstige miljøforhold er mulig å losse forsyningsskipet 2. Videre egner metoden seg ikke for situasjoner hvor skipet skal legge til med langsiden, slik det kreves i forbindelse med forsyningsskip-enes stadig økende lastekapasitet. Enda en vesentlig ulempe ligger dessuten i at det særlig ved ugunstige miljøbetingelser ikke lar seg gjøre å gjennomføre en automatisk avstandsregulering, da det ikke er mulig automatisk å bestemme posisjonen av forsyningsskipet 2 i forhold til offshore-innretningen 1 ved hjelp av linen 3.

Til grunn for oppfinnelsen ligger derfor den oppgave å muliggjøre en måleteknisk bestemmelse av avstanden mellom to offshore-innretninger som befinner seg i vannoverflaten og også beveger seg i forhold til hverandre, særlig mellom en offshore-innretning og et forsyningsskip, uten å gjøre bruk av noen meka-nisk forbindelse mellom flytelegemene, samtidig som stillingen av de to flytelegemer i forhold til hverandre skal kunne innstilles vilkårlig. De oppnådde måleresultater kan fordelaktig behandles videre for en rekke anvendelsestilfeller, f.eks. for en automatisk avstandsregulering mellom flytelegemene.

Oppgaven blir ifølge oppfinnelsen løst ved at der ombord på et av flytelegemene befinner seg en sender som kan stråle ut magnetiske vekselfelter i lydfrekvensområdet, og hvis sendefelt i det annet flytelegemes lededyktige hylster fremkaller hvirvel-strømmer og dermed sammenkjedede magnetfelter, at der ombord på det flytelegeme som bærer senderen, er anordnet en måleinnretning med retningskarakteristikk til å bestemme de magnetiske vekselfelter med hensyn til styrke og fase, at sendefeltet blir under-trykket ved innstilling av retningskarakteristikken, og at stør-relsen av de mottatte magnetiske vekselfelters amplitude tjener som mål for avstanden mellom de to flytelegemer.

Utførelsesformer for oppfinnelsen er angitt i kravene 2-9. En spesiell utførelsesform for oppfinnelsen er ifølge krav 9 å se i at utgangssignalene fra måleinnretningene for de magnetiske vekselfelter resp. deres sammenknytninger tjener til å styre drivanordningen hos det flytelegeme som bærer senderen, på konstant mottagningsamplitude av de magnetiske vekselfelter slik at en på forhånd gitt avstand mellom de to flytelegemer blir holdt konstant.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsesgjenstanden er vist på tegningen. Fig. 2 viser en forankret flytende boreplattform og et forsyningsskip-.

Fig. 3 viser et utsnitt av det samme i grunnriss.

Fig. 3a viser et utsnitt av en sende- og måleinnretning i større målestokk ved et snitt etter linjen A-B på fig. 3. Fig. 4a, b, c viser forløpet av de magnetiske feltlinjer og av mottagerantennenes mottagningskarakteristikker i Y-X-planet og Z-X-planet, og

fig. 5 er et blokkskjerna over sende- og måleinnretningen.

Fig. 2, hvor forsyningen av en flytende boreplattform 1 fra et forsyningsskip 2 er valgt som eksempel, gir et overblikk over den geometriske anordning av boreplattform og forsyningsskip. 4 betegner en sende- og måleinnretning for magnetiske vekselfelter i lydfrekvensområdet, anordnet på baugen av forsyningsskipet 2. Foruten denne innretning kan forsyningsskipet 2 også ha en sende-og måleinnretning 5 på hekken som vist på fig. 3. Denne sende- og måleinnretning 5 ses i større målestokk på fig. 3a. Den har en sendeantenne 6 som er anbragt under en tildekning 7, og hvis akse forløper i skipets vertikale retning, samt en mottagerantenne 8 som er anbragt på tvers av lengdeaksen for forsyningsskipet 2.

Ved hjelp av de magnetiske vekselfelter i lydfrekvensområdet som sendes ut av sendeinnretningene og avføles av måleinnretningene, blir avstanden mellom boreplattformen 1 og forsyningsskipet 2 målt og utnyttet for en automatisk avstandsregulering.

På fig. 4 ses i delen a forløpet av de magnetiske feltlinjer som stammer fra senderne hos innretningene 4 og 5 og frembringer hvirvelstrømmer i det metalliske skall hos boreplattformen 1. Disse hvirvelstrømmer gir opphav til magnetfelter som induserer en spenning i måleinnretningenes mottagerantenner. Mottagerantennenes følsomhetskarakteristikk i YX-planet og i ZX-planet er vist på figurene henholdsvis 4b og 4c.

Den sende- og måleinnretning som er vist i blokkskjemaet på fig. 5, har en lydfrekvensgenerator med effektforsterker 9 som mater de to sendeantenner (sendedipoler) 10 og 11 hos innretningene 4 og 5. I det metalliske skall hos boreplattformen 1 oppstår der dermed hvirvelstrømmer som i sin tur gir opphav til magnetfelter som induserer en spenning i mottagerantennene 12 og 13 hos innretningene 4 og 5. I forsterkere med båndpass 14 og 15 etter-koblet antennene blir disse spenninger forsterket, hvoretter de i etterfølgende synkrondetektorer 16 og 17 blir tydet med hensyn til sin stilling i forhold til et referansesignal. Referansesignalet fås direkte fra generatoren 9 til å frembringe sendefeltet og tilføres synkrondetektorene 16 og 17 via en elektrisk ledning 18. Istedenfor synkrondetektorer kan der med fordel også anvendes krysskorrelatorer. Tilpasningsenheter 19 og 20 forsterker de av synkrondetektorene 16 og 17 leverte spenninger og omformer signalene slik at de kan behandles videre av en digital tyde- og styreenhet 21. Ved tyde- og styreenhetens utgang 22 foreliggerønskeverdlsignaler for driften av forsyningsskipet.

I det følgende vil anordningens virkemåte bli forklart nærmere: De to motsattrettede vekselfelter fra sendeantennene 10 og 11 induserer i det metalliske lededyktige skall hos boreplattformen 1 hvirvelstrømmer som ..i sin tur gir opphav til et magnetfelt. Mottagerantennene 12 og 13 er vinkelforskjøvet 90° i forhold til retningen av sendeantennene 10 og 11, så hvirvelstrøm-magnet-feltene i skallet hos boreplattformen 1 er i stand til å indusere en spenning i dem. Etter filtrering av den mottatte spenning for undertrykkelse av grov støyspenhing fås ved synkrondetektorene 16 og 17 en spenning som med første tilnærmelse er omvendt proporsjo-nal med tredje potens av avstanden mellom boreplattformen 1 og forsyningsskipet 2. I den forbindelse blir referansespenningens fasestilling innstilt slik at utgangsspenningen fra synkrondetektorene 16 og 17 antar et maksimum. Etter at detektorspenningene ved hjelp av tilpasningsenhetene 19 og 20 påny er filtrert og forsterket, blir de innført i tyde- og styreenheten 21.

I tyde- og styreenheten 21 blir der i enkleste tilfelle ut fra signalene på de to kanaler dannet et differansesignal som benyttes som ønskeverdisignal for skipets drivanordning. Som korreksjonsverdi for driften av skipet 2 tjener signalene for amplitudene på de enkelte kanaler. I den forbindelse svarer differansesignalet mellom de to kanaler til midlere avstand fra forsyningsskipet 2 til boreplattformen 1, mens amplitudene på de enkelte kanaler representerer avstanden fra forsyningsskipets baug og hekk til boreplattformen 1. Ved hjelp av disse tre signaler, som innvirker på drivanordningen hos skipet 2, er det sikret at den midlere avstand i ethvert tilfelle blir holdt konstant, og at dreininger om forsyningsskipets høydeakse blir unngått.

Som følge av de motsatte retninger av sendeantennene 10 og 11 opphever sendevekselfeltene i midten av skipet 2 hverandre innen et vidt område. Ved hjelp av metallisk lededyktige legemer som befinner seg i dette område, kan der ikke induseres hvirvelstrøm-mer og dermed heller ikke mottagningsspenninger i mottagerantennene 12 og 13. Innflytelsen av lededyktige legemer i midten av skipet 2 på de mottatte spenninger blir ytterligere redusert ved mottagerantennenes følsomhetskarakteristikk. Som vist på fig. 4, utblender disse slike feltlinjer som faller inn i retningen for lengdeaksen for forsyningsskipet 2. Derved er dét sikret at bevegede metalliske legemer i midten av skipet, f.eks. ved lasting og lossing av skipet 2, såvel som bevegelser av den ikke nærmere betegnede krans hos boreplattformen 1, ikke kan forårsake noen forstyrrelse i avstandsreguleringen.

Claims (9)

1. Anordning til avstandsmåling mellom to flytelegemer som rager opp over vannflaten, særlig mellom offshore-innretninger og forsyningsskip, hvorav i det minste det ene er metallisk lededyktig, karakterisert ved at der ombord på et av flytelegemene befinner seg en sender som tjener til å stråle ut magnetiske vekselfelter i lydfrekvensområdet, og hvis sendefelt i det annet flytelegemes lededyktige hylster fremkaller hvirvelstrømmer og dermed sammenkjedede magnetiske vekselfelter, at der ombord på * det flytelegeme som bærer senderen, er anordnet en måleinnretning med retningskarakteristikk til å bestemme de magnetiske vekselfelter med hensyn til styrke og fase, at sendefeltet undertrykkes ved innstilling av retningskarakteristikken, og at størrelsen av de mottatte vekselfelters amplitude tjener som mål for avstanden mellom flytelegemene.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at senderen består av en vekselspenningsgenerator som mater viklingen hos en spole.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at spolen har en bløtmagnetisk kjerne.

4. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at måleinnretningen for magnetiske vekselfelter består av en eller flere i innbyrdes avstand anordnede mottagningsspoler med bløtmagnetisk kjerne og en eller flere synkrondetektorer.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at synkrondetektorene får sine referansespenninger fra senderen.

6. Anordning som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at spolen hos senderen for det magnetiske vekselfelt og spolene hos måleinnretningen er anordnet i innbyrdes avstand, men ortogonalt i forhold til hverandre.

7. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at en og en sender med tilhørende måleinnretning for magnetiske vekselfelter med forskjellig frekvens er anbragt på baugen og på hekken hos et flytelegeme, at sendespolenes akser ligger loddrett på flytelegemets dekk, at aksene for måleinnretningenes spoler er anordnet parallelt med flytelegemets tverr-akser, og at den spenning som avgis av måleinnretningene for magnetiske vekselfelter, tjener som mål for avstanden fra flytelegemets baug og hekk til det annet flytelegeme.

8. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at en og en sender med tilhørende måleinnretning for magnetiske vekselfelter med samme frekvens er anordnet på baugen og på hekken hos et flytelegeme, at sendespolenes akser ligger loddrett på flytelegemets dékk, at målespolenes akser ligger parallelt med flytelegemets tverrakse, at de magnetiske sende-felter fra de to sendespoler er rettet innbyrdes motsatt, at differansen fra måleinnretningene tjener som mål for midlere avstand mellom de to flytelegemer, og at selve målesignalene tjener som mål for avstanden fra henholdsvis baugen og hekken hos det ene flytelegeme til det annet flytelegeme.

9. Anordning som angitt i et av kravene 1-8, karakterisert ved at utgangssignalene fra måleinnretningene for de magnetiske vekselfelter resp. deres sammenknytninger tjener til å styre drivanordningen for det flytelegeme som bærer senderen, på konstant mottagningsamplitude av de magnetiske vekselfelter, slik at en på forhånd gitt avstand mellom de to flytelegemer blir holdt konstant.