NO832839L - Beskyttelse av fartoeyer og utstyr mot drivis - Google Patents

Description

Beskyttelse av fartøyer og utstyr mot drivis

Den foreliggende oppfinnelse angår beskyttelse av far-tøyer og utstyr, særlig stasjonært utstyr som f.eks. boreskip fortøyet i polområder. Slike installasjoner er utsatt for skader fra is i bevegelse, særlig pakkis som omfatter en temmelig tett masse av isformasjoner som kan veie opptil 100 millioner tonn og sammenholdes av et isdekke.

Der har vært.fremsatt diverse forslag med sikte på å beskytte anlegg mot pakkis. En felles tanke bak forslagene er å sette installasjoner i stand til å utholde slag av is som beveger seg med normal fart. F.eks. går et forslag ut på å understøtte en produksjonsplattform på en søyle som under vann-flaten gradvis vider seg ut til et massivt bærende fundament som hviler på havbunnen. Imidlertid kan en slik konstruksjon, kalt monocone, ikke motstå en svær isformasjon, og kan når den først er kommet ut av stilling, i alminnelighet ikke føres tilbake før pakkisen tiner sommeren etter.

Et annet forslag går ut på å bygge en kunstig øy av

sand eller grus som boreutstyret oppstilles på. En slik øy ville måtte være massiv for å motstå de sværeste isformasjoner, være vanskelig og kostbar å bygge og være utsatt for erosjon.

Et tredje forslag går ut på å benytte en synkekasse av stål eller betong, fylt med sand eller grus, på en liten kunstig øy.av grus. Imidlertid vil det ikke være mulig å bruke et slikt utstyr på dypt vann.

Under en første synsvinkel skaffer den foreliggende oppfinnelse et apparatur til å beskytte et anlegg mot drivis som beveger seg mot anlegget, omfattende: et system av flytende bremseelementer på anleggets opp-strømsside,^

et antall undervannsforankringer på anleggets oppstrøms-side,

ankerliner som forbinder bremseelementene med forankringene,

og anordninger på bremseelementenes overside til å

legge seg mot undersiden av isen som beveger seg over bremseelementene, hvorved isen sinkes.

Betegnelsene oppstrøms- og nedstrøms-side i den foreliggende fremstilling refererer seg til.isens bevegelses-retninger som bestemt ved strøm og vind.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å overvinne de vanskeligheter som forårsakes av drivis, ved vedvarende å sinke isen idet den passerer over.bremseelementene, istedenfor å avstive anlegget.

Ved en foretrukken utførelsesform omfatter de anordninger på bremseelementenes overside som skal komme i inngrep med undersiden av.isen, tenner, som idet de tvinges oppover av bremseelementene, trenger inn i isen. Slike tenner er fortrinnsvis trekantet i tverrsnitt og har en spiss ved forkanten for å trenge inn i isen. Tennene kan anordnes i rader som er innbyrdes forskutt i tverretningen og ligger på innbyrdes avstand i lengderetningen, slik at ingen tann vil følge skåret fra en annen tann.

Fortrinnsvis danner bremseelementene et stort sett sirkelrundt mønster omkring installasjonen som skal beskyttes, så installasjonen kan bli beskyttet mot is som beveger seg i en hvilken som helst retning. Antall, størrelse og fordeling av elementene er slik at bevegelsesmengden av isen når denne har fullført sin bevegelse over bremseelementene, er for lav til at isen kan forårsake noen som helst skade på installasjonen. Således kan bremseelementene omslutte et vernet område rundt installasjonen. Idet isen sinkes av bremseelementene, danner der seg på verneområdets oppstrømsside en kile av forholdsvis tettpakket is. Kilen blir tilbøyelig til å avbøye ytterligere is rundt verneområdet.

Sett under en annen synsvinkel gir oppfinnelsen anvisning på en struktur som har.tenner ragende ut fra sin overflate og er i stand til å flyte i vann samt kan forbindes med .en undervannsforankring.

En slik konstruksjon kan virke som et bremseelement som beskrevet ovenfor.

Oppfinnelsen vil nå bli belyst mer detaljert i forbindelse med et eksempel under henvisning til tegningen. Fig. 1 er et skjematisk sideriss av bremseenheter forankret i havbunnen. Fig. 2 er et grunnriss av et sirkelrundt system av bremseenheter som beskytter en boreinstallasjon.

Fig. 3 er et sideriss av en del av et bremseelement.

Fig. 4 viser snitt etter linjen B-B på fig. 3.

Fig. 5 er et sideriss av en tann med isfjerneklaff på bremseelementet.

Fig. 6 er et mer detaljert sideriss av en tann.

Fig. 7 og 8 viser tverrsnitt av tannen på fig. 6 etter linjene henholdsvis C-C og D-D.

Fig. 9 er et grunnriss av tannen på fig. 6.

Fig. 10 viser en detalj av en ankerline.

Fig. 11 er et grunnriss av gyroskopisk styreapparatur

til bruk i forbindelse med en bremseenhet, og

fig. 12 er et skjematisk oppriss av en alternativ ut-førelsesform for beskyttelsessystemet.

Der henvises først til fig. 1, som viser en bremseenhet omfattende et bremseelement 2, en forankring 4 og en ankerline 6 som forbinder bremseelementet 2 med forankringen 4. Pakkis 8 beveger seg i den retning som er markert ved pilen A; over en del av bremseelementet 2.

Bremseelementet 2 omfatter en kjede av flottører 10 påtredd ankerlinen 6 og adskilt ved buffertblokker 12. Flottørene 10 er stive, men danner tilsammen et bremseelement som er tilstrekkelig fleksibelt til å føye seg etter undersiden av pakkisen. Flottørene er på sin ene side forsynt med stabiliserende tyngeelementer bestående av krumme betongblokker 14, og på sin motsatte side med tenner 16 som under virkningen av blokkene 14 vender opp for å få inngrep med undersiden av pakkisen 8.

Første.og. siste flottør hos bremseelementet 2 er fast-gjort til ankerlinen ved henholdsvis. 17 og 17A.

Som vist på fig. 2, blir bremseelementene 2 anordnet i

en sirkel rrundt . et. anlegg 18 som skal beskyttes. Skjønt fig. 2

er et grunnriss og bremseelementene stort sett befinner seg under isformasjonene, er de vist sam massive sorte flekker for tydelighets skyld. Boresenteret 20 hos anlegget, som her er vist som et boreskip som kan danne "værhane", altså snu seg med fremherskende vind.og strøm,.faller sammen med sentrum av den sirkel som er bestemt ved forankringene 4 for bremseelementene 2. Selvsagt blir det sirkelrunde verneområde som er bestemt ved bremseelementene 2, alltid forskjøvet i nedstrømsretning fra den sirkel som er bestemt ved forankringene 4, men det sirkelrunde verneområde er.stort nok til at boreskipet alltid vil forbli i det.

Tennene 16 på bremseelementene 2.skjærer seg inn i undersiden av pakkisen som flyter henover elementene, og frembringer en bremsekraft som sinker isen. Når store isformasjoner har passert over bremseelementene og er kommet inn i verneområdet, er det meste av deres bevegelsesmengde gått tapt, så de ikke lenger kan skade installasjonen 18. Avstanden mellom bremseelementene er slik at isformasjoner som er .for små til å skade installasjonen selv ved normal strømhastighet, kan passere mellom bremseelementene og inn i verneområdet. Større isformasjoner vil derimot bli grepet av bremseelementene og sinket.

På oppstrømssiden av verneområdet vil sammenpakket, langsomt-flytende, tett ismasse danne en kileformet øy, som antydet ved et stiplet felt 22 på fig. 2. Denne øy virker, til å avbøye isformasjoner til den ene eller annen side og dermed rundt verneområdet. Enda lenger oppe i strømmen innvirker øyen på strømningen av. pakkis ved en dunkeprosess som tvinger isformasjonene mot den ene eller annen side av øyen og verneområdet. De større isformasjoner får tendens til å rotere eller skru seg mot den ene side fordi deres opprinnelige kollisjon med isen vil ligge på den ene side.av tyngdepunktet. F.eks. har isf ormas jonen . 23 kollidert med. oppstrøms enden av øyen 22 til venstre for tyngdepunktet av formasjonen 23. Formasjonen vil spinne mot urviseren og sannsynligvis passere til høyre for øyen 22 og verneområdet... Denne skru- eller spinnevirkning er tilbøyelig til å forårsake brist eller splitting i det omgivende, forholdsvis tynne islag og dermed bidra til å lette den senere avbøyning av isformasjonene.

Under henvisning.til fig. 3-9 vil der nå bli gitt en roer

detaljert beskrivelse.av et bremseelement.

Som allerede nevnt har hver flottør 10 hos bremseelementet tenner 16 på den ene side og ehstabiliserende betongblokk 14 på den annen. Tennene er ordnet. i tre rader som er innbyrdes forskjøvet langsetter flottøren og hver omfatter fem tenner. Tennene i radene er forskutt i forhold til hverandre i tverretningen, slik at ingen tann vil ligge på linje med en .foranliggende tann. Det vil forstås at der på fig. 4 for tydelighets skyld bare er vist en enkelt rad. Forkanten av hver tann på den side som først får inngrep med drivisen, løper ut i en skarp fremspringende spiss 24 som kan trenge inn i og øve skjærvirkning på isen. Hver tann er stort sett trekantet i tverrsnitt og har en skarp overkant 26 og en bred basis 28. Denne form regulerer graden av inn-trengen av tannen i is, så den blir større i bløt enn i hård is og der blir øvet en tilnærmelsesvis konstant bremsekraft på pakkisen uansett dennes tilstand.

Tenner av den beskrevne konstruksjon fyller det viktige krav at de bør trenge inn i is uten å henge seg fast i den. Det vil innses at det ville være mulig å benytte andre kon-struksjoner av tenner eller andre typer av skrubbeflater med sikte på samme virkning.

Tennene kan lettvint monteres på og fjernes fra flottøren. Hver tann har ved sin basis et T-formet spor 30 (se fig. 7 og 8) som smalner av mot tannens spiss 24. Hver tann innpasses på en motsvarende avsmalnende skinne 32 på oversiden av flottøren 10. Det vil innses at isen som beveger seg over tennene, bidrar til å holde tennene sikkert på deres monteringssteder, men at tennene lettvint kan skiftes ut, f.eks. av dykkere.

Hver tann er utrustet med en klaff 36 (ikke vist på fig. 6-9) som er hengslet ved. sin ene ende.38 og utskåret for å passe inn på tannen ved den. annen. Hver klaff kan beveges av en hydraulisk jekk 39, som er vist på f ig. 5, mellom en inntrukket stilling x hvor klaffen ligger flatt langs overflaten av flottøren 10 nær tannens basis, og en utsvunget:stilling z hvor.klaffen ligger nær overkanten 26 av tannen og tannen ikke lenger rager opp over klaffen. Klaffen kan fikseres i de ekstreme posisjoner x og z eller i mellomliggende posisjoner, f.eks. y. Klaffene kan anvendes til å avise og rense tennene og også.til å regulere tennenes effektivitet ved å bestemme hvor dypt de kan trenge inn i is. „I en alternativ-utførelses-form kan tilsvarende funksjoner besørges av inntrekkbare tenner.

Hver flottør inneholder, to Varig luftfylte flytetahker

40 plassert i dens øvre, tannede område,, to væskeforråds-tanker 41 i sitt nedre område, samt et sentralt rør 42 som ankerlinen 6 går igjennom. Resten 43 av flottørens innside utgjør et volum som kan være fylt med vann eller luft etter behov, ved hjelp av ikke viste konvensjonelle innretninger for endring av flottørens oppdrift. De respektive områder 43 av flottørene 10 hos hvert bremseelement kommuniserer innbyrdes via en slange inneholdt i en fleksibel kappe 44 som forbinder flottørene med hverandre og med en styrende endeflottør 45. Kappen 44 omslutter de forskjellige styreledninger som behøves til regulering av bremseenhetens utrustning.

Brenselkannene 41 som f.eks. inneholder oksygen og propanbrensel, behøves for å varme opp tennene og dermed bidra til å forhindre isansamling. I en alternativ utførelsesform kan tennene være oppvarmet elektrisk. I enda en utførelses-form kan tennene varmes i nødvendig grad ved utnyttelse av varme opptatt fra omgivende vann som beveger seg under kon-veksjon. Hovedparten av varmen kan opptas av overflaten av flottøren 10 som tennene er montert.på( og overføres til tennene ved ledning gjennom de tett passende skinne- og spor-fester 30/32.

Mellom tilgrensende flottører.sitter en elastisk bufferblokk . 12 og strekk-kjeder 46 som setter en grense for hvor meget flottørene kan dreie seg i forhold.til■hverandre.

Ankerledningen 6 som vist på fig. 10 er forsynt med kraver 47 som hver er anordnet fordelt med mellomrom over dets lengde mellom bremseelementet 2 og ankeret 4, og hvorfra der rager ut radiale finner 48. Hvis en dyp isformasjon nærmer seg et bremseelement og kommer i kontakt med ankerlinen 6, vil finnene skjære ut et spor i overflaten av isen.og.dermed forhindre enhver tendens av ankerlinen til å gli henover overflaten av isformasjonen og føre bremseelementet til den ene side.

Forankringen 4 består i utførelsen på fig. 1 av et anker 50 innleiret i havbunnen 51, og tyngeklumper 52 påtredd ankerlinen like ved ankeret.

Det er mulig å endre flottørenes nettooppdrift ved å pumpe luft eller vann inn i rommene 43 og dermed endre den. skrubbe-kraft som utøves på isen, eller å sette bremseelementet helt ut av funksjon. F.eks. kan det ønskes å senke eller "parkere" bremseelementer på vernesirkelens nedstrømsside for å gi full-stendig fri passasje for isformasjoner som forlater verneområdet, så dette blir forholdsvis fritt for isformasjoner. En "parkert" bremseenhet er vist ved 2A på fig. 1. Det vil bemerkes at det "parkerte" bremseelement henger ned fra vann-flaten, idet flottørene er uten oppdrift ved den ene ende og har en liten oppdrift ved den annen, takket være anvendelsen av flytetanker av forskjellig størrelse i forskjellige flottører hos bremseelementet.

Ethvert bremseelement kan parkeres når det befinner seg innen en fastlagt bue målt fra installasjonen på verneområdets nedstrømsside, dvs. når den kurs isen tar, ligger innen en fastlagt vinkel i forhold til retningen fra bremseen.hetens forankring til installasjonen. Den fastlagte bue som.skaffer en utgang fra verneområdet.for iskonstruksjoner som er kommet inn i det, kunne f.eks. være på 50° som vist på fig. 2.

Parkering av,bremseelementet vil kunne skje manuelt, f.eks. under kontroll av en forsyningsbåt 54. Alternativt vil elementene.kunne parkeres under automatisk kontroll., Forskjellige metoder er mulige, og en av dem vil bli. beskrevet under, henvisning til fig. 11.

Denne figur viser en gyroskopisk styreinnretning 55. Hver bremseenhet har en slik innretning, som f.eks. kan være montert på bremseelementet 2 eller på styreflottøren 45 som sitter ved enden av bremseelementet 2 og er forbundet til dette ved kappen 44.

Styreinnretningen 55 omfatter en nedre, sirkelrund plate 60 som er montert som slingrebøyle slik at den stadig ligger i et horisontalt plan. Det er vinkelgradert mot urviseren og opplagret slik at markeringer for 180 og 360° ligger på linje med bremseenhetens lengdeakse P-P.

Platen 60 har en vertikal aksel hvor der er lagret en midtre og en øvre plate henholdsvis 62 og 64 med suksessivt avtagende diameter. Platene 64 og 64 kan dreie seg uavhengig på akselen og dermed på underplaten 60.

Den midtre plate 62 er forsynt med to elektrisk ledende sektorer 66 og 68, innbyrdes elektrisk isolert. Sektoren 68 har en vinkel på 50° og benyttes til å skaffe styresignalet til parkering av bremseelementet slik det vil bli beskrevet.

Topplaten 64 er forsynt med en fjærbelastet kontakt-børste 70 som danner kontakt med de ledende sektorer av midtplaten 62. En magnet eller et gyroskop 72 innstilles slik at kontaktbørsten alltid sitter på nordligste del av platen 64.

En klammer 74 gjør det mulig å klemme underplate og midt-plate sammen.

Denne innretning brukes som følger: horisontal peiling til ankeret 4 fra sentrum av verneområdet beregnes for vedkommende bremseenhet. Midtplaten 62 blir så fastklemt på underplaten 60 slik at midten av parkeringssektoren 68 av midtplaten 62, antydet ved pilen Q, kommer på linje med denne peiling. Kontakt-børsten 70 vil da få kontakt med den ledende bane på parkeringssektoren 68 når bremseelementet ligger innen en vinkel på 50°.på installasjonens nedstrømsside. Når dette skjer, bevirker en dertil innrettet krets.åpning av fjærbelastede ventiler ved hver ende av bremseelementet for å tillate luft å unnvike fra den ene ende og vann å tre inn ved den annen, så rommene 43 i flottørene 10 blir fylt med vann og bremseelementet parkert. Når børsten 70 deretter får kontakt.med arbeidssektoren .66 av midtplaten 62, åpner den ventiler for:å tillate innslipning av trykkluft til bremseelementet (fra et ikke vist forråd).og utdrivning av vann fra det, så bremseelementet stiger til arbeidsstilling.

Bremseelementet 2 på fig. 1 er i en typisk arbeidsstilling med omtrent halvparten av sine flottører i anlegg mot undersiden av pakkisen. Alternativt kan netto oppdrift endres slik at flere av flottørene eller alle får inngrep med isen.

Hvert bremseelement kan styres - med hensyn til oppdrift, tannoppvarming, posisjon av klaffene over tennene m.v. - ved hjelp av styreanordninger som er tilgjengelige på styre-flottøren 45, eller ellers for en dykker ved en styretavle anbragt på en eller flere av flottørene (jfr. fig. 3).

En annen utførelsesform for bremseelementet 76 er vist skjematisk på fig. 12. Dette bremseelement omfatter !et par oppblåste, fleksible slanger 78 anordnet side om side og inne-sluttet i et nett. Nettet er festet til ankerlinen 79 og dermed til en forankring 80 bestående av en betongblokk innleiret i havbunnen 82.

På oversiden bærer bremseelementet tenner .84 festet til tallrike topplater (ikke vist), og på undersiden opphengte stabiliseringsplater 86.

Som vist på fig. 12, er bremseelementet tilstrekkelig fleksibelt til å føye seg etter konturene av undersiden av isen som skal senkes.

En utførelsesform for oppfinnelsen er bestemt for et verneområde med diameter ca. 150 m, omgitt av et bremseareal på omtrent 500 m i diameter, under anvendelse av åtti 100 tonns bremseelementer med en samlet bremsekreft: på 8.000 tonn. Hvis et isflak på en million tonn nærmer seg vernesystemet med en fart av 50 cm pr. s, ville flaket under forutsetning av at.halvparten av bremseelementene virker på det, og man ikke tar hensyn til virkningen av omgivende sjøvann, bli stoppet med en bremse-strekning på ca. 125 m.

Det vil bemerkes at der er mange muligheter for utførel-sesformer for.apparatur som kunne beskytte et anlegg på.den beskrevne måte.. Der ville kunne benyttes diverse former, for flytedyktige bremseelementer såvel.som forskjellige forankringer og anordninger til,å forbinde bremseelementet .med forankringer annerledes enn beskrevet i eksemplene, hvor et enkelt, bremseelement er forbundet med en enkelt forankring ved hjelp av en

enkelt ankerline.

Skjønt bremseelementene ifølge eksemplene har vært beskrevet som tilkoblet en havbunnforankring, har man på andre steder i fremstillingen valgt uttrykket "undervannsforankring", siden det beskrevne apparatur også kunne brukes i elver og inn-sjøer.

I eksemplene gir bremseelementene et sirkulært verneområde og beskytter dermed installasjonen mot is.som driver i en hvilken som helst retning. Imidlertid er det også mulig å benytte bremseelementer anordnet i andre mønstre. Hvis en installasjon f.eks. bare krever vern mot is som driver i en bestemt retning, f.eks. når installasjonen er plassert i en elv eller i et havområde hvor isen driver i uforandret retning, ville en rett rad av bremseelementer på.oppstrømssiden av installasjonen kunne skaffe passende vern.

Claims (10)

1. Apparatur til å verne en installasjon mot flytende is som beveger seg mot installasjonen, omfattende

et mønster av flytedyktige bremseelementer på oppstrøms-siden av installasjonen, et antall undervannsforankringer på oppstrømssiden av installasjonen, ankerliner som forbinder bremseelementene med forankringene , og anordninger ved bremseelementenes overflate til å få inngrep med undersiden av is som beveger seg over ..bremseelementene, hvorved isen sinkes.

2. Apparatur som angitt i krav 1, karakterisert ved at forankringene er anordnet! et stort sett sirkulært mønster med sentrum i installasjonen og er forbundet ved hver sin ankerline med et bremseelement, og at installasjonen alltid befinner seg innen et verneområde bestemt ved bremseelementene, hvorved installasjonen, kan beskyttes mot is som driver i hvilken som helst retning.

3. Apparatur som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at hvert bremseelement.stort.sett er fleksibelt for å føye seg etter profilet av undersiden av en isformasjon.

4. Apparatur som angitt.i. krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at hvert bremseelement omfatter en flerhet av flottører påtredd en ankerline.

5. Apparatur som angitt i et av. kravene 1-4, karakterisert ved at det omfatter anordninger til å endre det av bremseelementene fortrengte vannvolum for å endre deres oppdrift eller oppheve deres flyteevne.

6. Apparatur som angitt i krav 4, karakterisert ved at hver flottør inneholder en flytetahk som permanent fortrenger vann( og et rom som vann kan slippes inn i eller drives ut av.

7. Apparatur som angitt i krav 6, karakterisert ved påvirkningsanordninger til å påvirke anordninger til å endre det av hvert bremseelement fortrengte vannvolum for å gjøre hvert bremseelement som befinner seg innen et bestemt vinkelområde, delvis ikke-flytedyktig, samtidig som det nevnte vinkelområde ligger på nedstrøms-siden av installasjonen og gir en utgang for is som er kommet inn i verneområdet.

8. Apparatur som angitt i krav 7, karakterisert ved at påvirkningsanordningen innbefatter en føler tilordnet, hvert bremseelement for.å avføle den retning som bremseelementet strekker seg i, og at hvert bremseelement gjøres i det minste delvis.ikke-flytedyktig når den peile-retning som isen driver i, ligger innenfor en fastlagt vinkel til peileretningen til breroseenhetens forankring fra installasjonen.

9. Apparatur, som angitt i et av kravene 1-8, karakterisert ved at anordningene på bremseelementenes overflate til å komme i inngrep med undersiden av is som beveger seg over.bremseelementene, utgjøres av tenner som rager ut fra bremseelementenes overflate og hver har trekantet tverrsnitt samt er utformet med en spiss ved forkanten for å trenge inn i isen, og.at tennene hos hvert bremseelement er anordnet i rader som er innbyrdes forskutt i tverretningen og ligger med innbyrdes avstand i lengderetningen.

10. Apparatur som angitt i krav 9, karakterisert ved at der er.tilordnet hver tann en klaff som har en åpning :ved.den ene ende for å passe ned på tannen og er hengslet ved den annen ende, og som er bevegelig mellom en inntrukket. stilling i nærheten av tannens basis og en ut-svunget stilling hvor den med åpning forsynte ende befinner seg nær tannens spiss, samtidig som klaffen er fikserbar i de nevnte inntrukne og utsvungne stillinger og i minst en mellomliggende stilling.