NO792122L - Kollisjonsbeskyttelse. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår kollisjonsbeskyttelse mot flytende gjenstander som er i bevegelse, nærmere bestemt en anordning for permanent eller midlertidig beskyttelse av faststående eller flytende offshore-installasjoner mot far-tøyer som er i havsnød eller er ute av kontroll. Anordningen kan dessuten anvendes for beskyttelse av kystområder, særlig der det kan tenkes at oljetankere kan forlise, eller for beskyttelse av utsatte havneanlegg.

Det er tidligere foreslått beskyttelseskonstruksjoner til

bruk i grunne farvann, mot kollisjon med store skip, og disse konstruksjoner er massive (vegger dannet av sten eller betong, kassekonstruksjoner med ballast, osv.), men det forutsettes at skipet grunnstøter eller støter mot konstruksjonene, slik at det skades.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til

en anordning som gir beskyttelse, særlig for offshore-konstruksjoner, mot selv de største skip som kan tenkes å kollidere med konstruksjonene, samtidig med at hverken skipene eller beskyttelsesanordningen skades, og slik at anordningen kan utøve sin funksjon med korte tidsintervaller, samt fortrinnsvis kan tilpasses selv de største havdyp. Under bruk må

derfor anordningen gi en støtdempende kraft som er tilstrekkelig til å oppta bevegelsesenergien til den bevegelige gjenstand, slik at bevegelsen av gjenstanden stoppes i en rimelig avstand fra den konstruksjon som skal beskyttes, samtidig med at beskyttelsesanordningen opererer med en rimelig sikkerhetsfaktor .

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en anordning for kollisjonsbeskyttelse mot flytende gjenstander som er i bevegelse, og anordningen kjennetegnes ved at den omfatter et stengsel dannet av liner eller kjetting som holdes av flottører, idet noen av flottørene er forbundet med sjøbunnen ved hjelp av ankerliner som er innrettet til å holde stengselet på plass for å hindre kollisjon, og for å dempe bevegelsesenergien til den flytende gjenstand i bevegelse, når denne treffer stengselet, uten å skade gjenstanden, og at ankerlinene bevirker dempning ved at i det minste noen av linene er fremstilt på basis av kabler av syntetiske fibre.

I henhold til utførelsesformer av oppfinnelsen kan dessuten beskyttelsesanordningen omfatte et eller flere av de følgende trekk: at endene av kablene av syntetiske fibre er forbundet med kjettinger som forbinder kablene med flottørene og med havbunnen, idet lengden av kjettingene mellom flottørene og de øvre ender av kablene er større enn dypgående for de største skip som skal stanses, slik at det hindres skader på kablene når et slikt skip treffer anordningen, at det flytende stengsel hovedsakelig er mangekantet og omgir de .konstruksjoner som skal beskyttes mot kollisjon, idet hjørnene av mangekanten er dannet av hovedflottører som er forbundet med havbunnen ved hjelp av hovedliner, at mangekanten er lukket og omfatter en beskyttet adkomståpning dannet ved at to sider i mangekanten overlapper hverandre, at mangekanten er åpen, idet hjørnene omfatter hovedflottører forbundet med havbunnen, ved hjelp av hovedliner og hjelpeliner som holder stengselet i stilling, og fortrinnsvis er de to sett av ankerliner som er tilkoblet hjørnene av mangekanten forgrenet hovedsakelig symmetrisk i forhold til den hosliggende beskyttelsesline i mangekanten. at hovedlinene forløper divergerende i retning av halveringslinjene for vinklene i de hjørner der hovedflottørene er anordnet. at stengselet har hovedsakelig rettlinjet form, og at i detrminste endene av stengselet er utstyrt med hovedflottører forbundet med havbunnen ved hjelp av ankerliner, idet anker-systemet er anordnet hovedsakelig symmetrisk og i rett vinkel ut på hver side av stengselet, slik at det avgrenses en kanal, eller at endene av stengselet er utstyrt jned hovedflottører forbundet med havbunnen ved hjelp av hovedliner og hjelpeliner som holder stengselet i stilling, idet fortrinnsvis de to sett av ankerliner som er tilkoblet éndene av stengselet forløper divergerende og hovedsakelig symmetrisk i forhold til stengselet. at hjelpelinene holder stengselet i stilling ved at linene er forspent, idet fortrinnsvis forspenningen er oppnådd ved hjelp av mekaniske innretninger slik som vinsjer, anordnet på hovedflottørene ved endene av stengselet, slik at beskyttelseslinene i stengselet kan trekkes ned til en dybde som er mindre enn dypgående til de minste flytende gjenstander som skal stanses, og at flottørene har tilstrekkelig oppdriftsreserve til å holde seg i overflaten selv ved de største vertikale krefter som opptrer under bruk av anordningen. Øvrige særpreg og fordeler med anordningen i henhold til oppfinnelsen vil fremgå klarere av den følgende beskrivelse av utførelseseksempler, under henvisning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser en mangekantet beskyttelsesanordning i henhold til oppfinnelsen, sett ovenfra, idet det midt inne i anordningen er vist en oljeboringsplattform som skal beskyttes. Fig. 2 viser et vertikalsnitt gjennom anordningen i fig. 1. Fig. 3 viser forbindelsen mellom de forskjellige deler av anordningen, nærmere bestemt hovedankerlinene og flottørene. Fig. 4 viser en innretning for å stramme stengselet, samt forbindelsen mellom hovedflottørene ved endene av anordningen og det tilhørende ankersystem. Fig. 5 viser et arrangement der støtdempning oppnås ved hjelp av nedsenkede flottører. Fig. 6 viser samme prinsipp, men de nedsenkede flottører er erstattet av forankringsblokker. Fig. 7 viser et eksempel på en beskyttelsesanordning i henhold til oppfinnelsen, i en rettlinjet utførelse, sett ovenfra.

Fig. 8 viser anordningen i fig. 7 sett i et vertikal snitt.

Fig. 1 og 2 viser beskyttelse av en konstruksjon 1, særlig en produksjonsplattform for olje, mot kollisjoner med flytende gjenstander, særlig skip, ved at konstruksjonen er omgitt av en anordning i henhold til oppfinnelsen, omfattende et flytende stengsel dannet av liner eller kjetting opphengt i flottører, idet noen av flottørene er forbundet med sjøbunnen ved hjelp av ankerliner innrettet til å holde anordningen slik at det hindres kollisjoner samt å absorbere bevegelsesenergien til flytende gjenstander som treffer anordningen, uten å skade gjenstanden, idet ankerlinene hovedsakelig bevirker støtdempning ved at i det minste noen av linene er fremstilt på basis av kabler av syntetiske fibre.

Et hovedsakelig mangekantet stengsel 2 omgir konstruksjonen

som skal beskyttes mot kollisjoner. Hjørnene av mangekanten er utstyrt med hovedflottører 3 som er forbundet med sjøbunnen ved hjelp av hovedliner 4. Det flytende stengsel kan utgjøre en lukket mangekant, idet stengselet fortrinnsvis omfatter en beskyttet adkomståpning dannet mellom to sider av mangekanten som overlapper hverandre. Endene av stengselet er utstyrt med hovedflottører 3' som er forbundet med sjøbunnen ved hjelp av hovedliner (slik som flottørene 3), og ved hjelp av hjelpeliner 5 som holder anordningen på plass. Således har det flytende stengsel flere (i eksempel 5) beskyttelsesliner eller

kjettinger 6 som holder to naboflottører sammen, idet disse liner er dannet av seksjoner som er sammenkoblet védhhjelp av hjelpeflottører 7, idet linene henger i bueform mellom flottørene.

Avstanden mellom ankerlinene må velges slik at anordningen holdes på plass, og slik at linene opptar så mye som mulig

av bevegelsesenergien til en flytende gjenstand som treffer anordningen. Fordelingen av ankerlinene vist i fig. 1 utgjør

en foretrukket utførelsesform.. Hovedlinene 4 divergerer utover i retning av halveringslinjene til vinklene i hjørnene av mangekanten, ut fra hovedflottørene 3, og ankerlinene ved endene av stengselet (hovedlinene 4 og hjelpelinene 5) divergerer utover hovedsakelig symmetrisk i forhold til retningen av beskyttelseslinene 6 på endene av stengselet.

I det følgende skal beskrives nærmere et vesentlig trekk ved oppfinnelsen, nemlig hvordan ankerlinene er anordnet for å utføre sin støtdempende funksjon på en optimal måte, men det skal først forklares virkemåten til anordningen.

Beskyttelsesanordningen, som kan tilpasses selv de største havdyp, er slik at en flytende gjenstand 8 i bevegelse kan kollidere med hvilket som helst punkt av stengselet 2. Under

en slik kollisjon virker anordningen på følgende måte:

i en første periode vil gjenstanden 8 som skal stanses deformere en side av stengselet,og fører dette med seg inntil det oppstår stramning i ankerlinene til det parti som deformeres.

- i en annen periode strekkes ankerlinene på grunn av sin særegne konstruksjon, i en viss brøkdel av lengden, og denne brøkdel tilsvarer den bevegelsesenergi som opptas når den flytende gjenstand stopper i rimelig avstand fra konstruksjonen som skal beskyttes, og

i en tredje periode drives den flytende gjenstand bakover

og bort fra konstruksjonen som skal beskyttes, ved hjelp av den energi som er akkumulert i ankerlinene.

Således vil bevegelsen til den flytende gjenstand stanses

når gjenstanden kolliderer med stengselet og deformerer dette, på grunn av at ankerlinene har evne til å forlenges når de utsettes for krefter fra gjenstanden som er i bevegelse. I fig. 1 er antydet grensen 9 for hvor langt en flytende gjenstand som kolliderer med stengselet kan bevege seg.

Når det gjelder beskyttelseslinene eller -kjettingene, vil valget av disse avhenge av den ønskede beskyttelse, idet dimensjoneringen av disse har sitt utgangspunkt i at den konstruksjon som skal beskyttes alltid skal holdes i rimelig avstand fra grensen til bevegelsen for et hvilket som helst punkt på stengselet når dette er i en tilstand der det opptar en maksimal energimengde.

I fig. 3 er hovedlinene 4 vist festet til hovedflottørene 3

og til havbunnen 10 ved hjelp av konvensjonelle midler, i eksemplet '■- ved hjelp av peler som er drevet ned i bunnen,

men det kan også anvendes andre typer av forankringsmidler, avhengig av bunnforholdene, slik som f.eks. ankere eller forankringsblokker. Ankerlinene utgjøres av kabler 12 av syntetiske fibre, med ender som er forbundet med kjettinger 13 og 14 som forbinder kablene med hovedflottørene 3 og med havbunnen 10. Lengden av kjettingen 13 som danner den øvre ende av ankerlinen er fortrinnsvis større enn dypgående til de største skip som skal stanses, slik at det unngås skader på kabelen 12 under bruk.

Kabelen 12 er fortrinnsvis laget av sammenflettede syntetiske fibre, fordi dette gir utmerkede mekaniske egenskaper, ved

at høy styrke kombinerer med høy elastisitetsmodul. Fortrinnsvis utgjør forlengelsen av kablene ikke mer enn 25 % ved halv bruddlast, idet det vil forstås at dimensjonene (lengde og tverrsnitt) beregnes ut fra størrelsen og hastigheten til de flytende gjenstander som skal stanses, og derfor som en funksjon av den energi som skal absorberes.

F.eks. er en nylonkabel med en omkrets på omtrent 60 em i stand til å tåle 250 tonn uten å briste, samt å forlenges

25 % ved halvparten av den maksimale belastning. Energien som en slik kabel, med lengde på 38 0 meter, kan oppta (med dobbelt kabel, men med en sikkerhetsfaktor på 2) er:

Videre er f.eks. bevegelsesenergien til en flytende gjenstand med et deplasement på D tonn og som beveger seg med en fart på 2 knop, dvs. ca. 1 m/s:'.

Den masse som kan stanses fra en slik fart og ved hjelp av den nevnte kabel i løpet av 95 meter bestemmes av følgende ligning:

dvs. D = 35 225 x 20 = 704 500 t,

hvilket er den effektive masse i bevegelse for et skip på

500 000 t deplasement.

Under slike betingelser kan et ankersystem med 8 aktive, dobbelte kabler, slik som vist i fig. 1, 2 og 3, stanse et skip på 400 000 t fra en fart på 6 knop, eller en flytende gjenstand på 22 800 000 t (inkludert massen av medfølgende vann), fra 1 knop. Dette tilsvarer et isfjell på 15 millioner tonn, eller et isflak med overflate på 25 hektar og dypgående på 60 m.

Vanligvis er ankeret, peler, forankringsblokker, kjettinger og koblingselementer beregnet til å skulle tåle det dobbelte av de maksimale krefter som utøves av den flytende gjenstand som skal stanses.

Videre er hovedflottørene 3 og hjelpeflottørene 3' fortrinnsvis laget av armert betong og fyllt med skumplast, og har en oppdriftsreservé som er så stor at flottørene holder seg i overflaten selv når de utsettes for de maksimale vertikale krefter som opptrer under bruk av stengselet.

Fortrinnsvis holdes stengselet på plass ved hjelp av hjelpelinene 5 , på en slik måte at anordningen utsettes for en forspenning fra flottørene 3 ved endene av stengselet. Stramningen må-'beregnes som en funksjon av vekten og formen

av beskyttelseslinene, slik at den maksimale dybde alltid er mindre enndypgående til den minste flytende gjenstand som skal stanses, uansett forholdene på sjøen. Anordningen kan strammes ved hjelp av en strammeinnretning 15 (eller med vinsjer) anordnet på hver av hovedflottørene 3' ved endene av anordningen, og, som vist i fig. 4, omfatter den øvre ende av hjelpelinene 5, på samme måte som hovedlinene 4, en kabel 16 laget av syntetiske fibre, og kjettinger (bare den øvre kjetting 17 er vist) er ført inn i strammeanordningen 15.

Ankerkablene, som på grunn av elastisiteten og styrken danner et utmerket dempesystem, kan erstattes av ekvivalente mekaniske systemer, slik som ankerliner med hengende vekter eller nedsenkede flottører som er slik avpasset at vekten av de hengende vekter eller oppdriften til flottørene, ved bevegelse, bevirker den nødvendige dempning.

Fig. 4 og 5 viser disse to måter å oppnå dempning ved hjelp av kabler av syntetiske fibre, i to ekvivalente mekaniske. systemer.

I det første tilfelle (fig. 5) holder en ankerline 18 en nedsenket flottør 19 som trekkes nedover i vannet på grunn av vekten av ankerlinen (maksimalt nedsenket stilling er vist med stiplet linje). Dempningen i systemet er en funksjon av oppdriftsreserven F til flottøren 19 og dens maksimale vertikale bevegelse C. Den energi som kan absorberes med det viste system, ved hjelp av en nylonkabel med omkrets på omtrent 60 cm og en lengde på omtrent 380 m, tilsvarende det tidligere nevnte regneeksempel, er bestemt av den følgende ligning:

hvilket viser at nedsenkning av flottøren til en dybde på

50 m krever en oppdriftsreserve på 713 m 3, hvilket tilsvarer en kule med radius på 6 m.

I det annet tilfelle (fig. 6) er flottøren 19 erstattet av en forankringsblokk 20, som gir den samme virkning forutsatt at dens vekt i vann tilsvarer oppdriftsreserven til flottøren 19, og at blokken kan utføre den samme vertikale bevegelse C.

Fig. 7 og 8 viser en annen utførelsesform av en beskyttelsesanordning i henhold til oppfinnelsen. Ved denne utførelses-form har det flytende stengsel 2 hovedsakelig rettlinjet form, og dette kan være meget fordelaktig til bruk i f.eks. en kanal. De enkelte deler av anordningen kan være utført på samme måte som i de tidligere eksempler, og skal ikke beskrives nærmere. Det er brukt de samme henvisningstall for like eller tilsvarende deler. Forankringene er anordnet hovedsakelig symmetrisk (og i rett vinkel med stengselet for de flottører som ikke befinner seg ved endene av stengselet) på hver side av stengselet.

Det vil forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til de viste eksempler, men kan utføres ved hjelp av ekvivalente midler innen rammen av patentkravene.

Claims (14)

1. Anordning for kollisjonsbeskyttelse mot flytende gjenstander som er i bevegelse, karakterisert ved at den omfatter et flytende stengsel dannet av liner eller kjetting som holdes av flottører, idet noen av flottørene er forbundet med sjøbunnen ved hjelp av ankerliner som er innrettet til å holde stengselet på plass for å hindre kollisjon, og for å dempe bevegelsesenergien til den flytende gjenstand i bevegelse, når denne treffer stengselet, uten å skade gjenstanden, og at ankerlinene bevirker dempning ved at i det minste noen av linene er fremstilt på basis av kabler av syntetiske fibre.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at endene av kablene av syntetiske fibre er forbundet med kjettinger som forbinder kablene med flottørene og med havbunnen, idet lengden av kjettingene mellom flottørene og de øvre ender av kablene er større enn dybgående for de største skip som skal stanses, slik at det hindres skader på kablene når et slikt skip treffer anordningen.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det flytende stengsel hovedsakelig er mangekantet og omgir de konstruksjoner som skal beskyttes mot kollisjon, idet hjørnene av mangekanten er dannet av hovedflottører som er forbundet med havbunnen ved hjelp av hovedliner.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterii sert ved at mangekanten er lukket og omfatter en beskyttet adkomståpning dannet ved at to sider i mangekanten overlapper hverandre.

5. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at mangekanten er åpen, idet hjørnene omfatter hovedflottører forbundet med havbunnen, ved hjelp av hovedliner og hjelpeliner som holder stengselet i stilling.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at de to sett av ankerliner som er tilkoblet hjørnene av mangekanten er forgrenet hovedsakelig symmetrisk i forhold til den hosliggende beskyttelsesline i mangekanten.

7. Anordning som angitt i krav 3-6, karakterisert ved at hovedlinene forløper divergerende i retning av halveringslinjene for vinklene i de hjørner der hovedflottørene er anordnet.

8. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at stengselet har hovedsakelig rettlinjet form, og at i det minste endene av stengselet er utstyrt med hovedflottører forbundet med havbunnen ved hjelp av ankerliner.

9. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at ankersystemene er anordnet hovedsakelig symmetrisk og i rett vinkel ut på hver side av stengselet.

10. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at endene av stengselet er utstyrt med hovedflottører forbundet med havbunnen ved hjelp av hovedliner og hjelpeliner som holder stengselet i stilling.

11. Anordning som angitt i krav 10, karakterisert ved at de to sett av ankerliner som er tilkoblet endene av stengselet forløper hovedsakelig symmetrisk i forhold til stengselet.

12. Anordning som angitt i krav 5 - 11, karakterisert ved at hjelpelinene holder stengselet i stilling ved at linene er forspent.

13. Anordning som angitt i krav 12, karakterisert ved at forspenningen er oppnådd ved hjelp av mekaniske innretninger slik som vinsjer, anordnet på hovedflottørene véd endene av stengselet, slik at beskyttelseslinene i stengselet kan trekkes ned til en dybde som er mindre enn .dypgående til de minste flytende gjenstander som skal stanses.

14. Anordning som angitt i krav 1-13, karakterisert ved at flottørene har tilstrekkelig oppdriftsevne til å holde seg i overflaten selv ved de største vertikale krefter som opptrer under bruk av anordningen.