NO823349L - Ett punkt fortoeyningsboeye. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår generelt en ny', anordning for å fortøye et fartøy som flyter på en vannmasses overflate til bunnen under denne vannmassen ved hjelp av en ettpunktsfortøyning. Mer spesielt angår den foreliggende oppfinnelse en anordning som består av to stive åk eller rammer, rør eller ledninger for å overføre fluid til eller fra et fartøy og en strekkbelastet ankringsinnretning av stigerørs-typen for permanent fortøyning av fartøyet på et utenskjærs sted i nærheten av en rørledning eller et oljefelt.

For å utvikle utenskjærs oljefelter er det ofte mer økonomisk å lagre den produserte olje i rommene på et flytende fartøy inntil det er produsert nok olje til økonomisk å fylle opp skyttelfartøyer som så overfører den i det fortøyde fartøy lagrede olje til et annet sted. Siden oljeproduksjonen ikke bør avbrytes fortøyes lagringsfartøyet fortrinnsvis permanent. Fortøyningen må ha stor nok innebygget sikkerhet til ikke å bryte sammen eller gi seg selv under de alvorligste sjøforhold. Tidligere har det vært mest vanlig at slike lagringsfartøyer fortøyes til en ettpunktsfortøyning som tillater at fartøyet automatisk søker seg mot den minste motstands stilling i samsvar med kombinasjonen av vind, bølger og strøm.

Den vanligste typen av ettpunktsfortøyninger er en bøye som flyter på en vannmasses overflate og som er ankret til bunnen av den vannmassen i ankerpunkter med et antall anker-kjettinger. Et fleksibelt rør ender i bøyen og forbinder bøyen med rørledningen på bunnen av denne vannmassen. En opplagret dreieskive er typisk montert på toppen av bøyen. En fluidsvivel som er koblet til dreieskiven er montert konsentrisk med dreieskiven. Fluidsvivelen er selvfølgelig i fluidforbindelse med endepunktet til det fleksible rør som fører til produksjons-kilden. Sammenstillingen av dreieskive og svivel kan rotere fritt rundt bøyens vertikale akse.

Vanligvis fortøyes fartøyet til bøyen med trosser og en flytende slange forbinder fluidsvivelen på bøyens dreieskive med fartøyets røropplegg. Med en slik anordning dannes det en fluidforbindelse mellom rørledningen på bunnen av vannmassen og fartøyets røropplegg som tillater at fartøyet svinger fritt rundt ettpunktsfortøyningen uten at fluid eller gass søles.

Et stort problem med dette systemet er slitasje og brekkasje på de flytende slangene og trossene og derfor kan i noen tilfeller trossene og de flytende slangene med fordel erstattes av en stiv åkforbindelse mellom fartøyet i den ene enden og bøyens dreieskive i den andre enden, til hvilke fluid-ledningene festes. En slik sammenstilling er beskrevet i U.S.

Patent Nr. 3908212 og Nr. 3823432.

En annen tidligere utførelse utgreies i U.S.Patent Nr. 4029039 og Nr i 4031582. Utgreiingen beskriver en ettpunktsfor-tøyning med stivt åk bestående av et stivt åk som innbefatter et flytekammer. Det stive åket kan dreie seg om en horisontal akse i det ene punkt som er festet til fartøyet. Det stive åks andre endepunkt består av et festepunkt på et strekkstigerør som er et stivt, hovedsakelig vertikalt rørstykke som holdes i strekk. Åkets festepunkt til strekkstigerøret består av et universalledd. Strekkstigerørets nedre endepunkt er via et universalle.dd festet til et ankringspunkt som er plassert på bunnen av vannmassen. Stigerøret innbefatter et aksialt rotas-jonspunkt slik at fartøyet og det stive åket fritt kan rotere rundt ettpunktsfortøyningen. Strekkstigerøret holdes i strekk a av det permanent neddykkede flytekammeret som er festet til det stive åket. Det stive åket utøver én konstant vertikal kraft på stigerøret via uhiyersalleddforbindelsen. Den horisontale resultantkraft av bølgenes, vindens og strømmens påvirkning på fartøyet er den horisontale kraftkomponent som påvirker strekk-■stigerørsf orbindelsen. Kombinasjonen av horisontale og vertikale krefter som virker på stigerøret bestemmer strekkstigerørets helling siden stigerøret bare kan belastes i strekk. En praktisk anvendelse av disse systemer kan finnes i avhandlingene Nr.

OTC 3564 og Nr. OTC 3142 som ble fremlagt ved O.T.C. i Houston..

For å begrense stigerørets vinkel ut fra vertikalen må strekket i stigerøret være stort. Fordi stigerøret kan tåle stor helning kan relativt store horisontale utslag oppnås, noe som gjør denne form for ettpunktsførtøyning av typen med stivt åk mest passende for relativt høye bølger og grunne vannmasser. Hvis flytekammeret er festet til det stive åket mellom fartøy, og stigerør kan festepunktet mellom stigerøret og det stive åket plasseres over vannmassens overflate og større utslag kan underlettes.

Denne tidligere ettpunktsfortøyning av typen med stivt åk har visse kraftige ulemper. På grunn av samtidig helling av stigerøret og krenging av det stive åket som et resultat av fartøyets fortøyningskrefter, må universalleddforbindelsen mellom stigerør og stivt åk være i stand til å dreie seg gjen-nom store vinkler under full last. Disse vinklene kan nå opp i 60° eller mer. Dette krever meget komplekse, artikulerte fluidledninger eller gassledninger sammenbygget med universalleddet eller meget lange fleksible slanger. Begge løsninger innebærer full blottstillelse for direkte bølgeslag, noe som ofte er ødeleggende for anordningen i uværsperioder.

Det stive åkets krengningsvinkel kan minskes ved å øke

det stive åkets lengde, noe som resulterer i en tung konstruk-sjon med store krefter på fartøyenden av det stive åkets hengsler. Strekkstigerørets hellingsvinkel kan begrenses ved å øke strekket i stigerøret. Det store stigerørsstrekket krever at det stive åkets oppbygning er kraftig og et stort flytekammer.

Siden flytekammeret er en integrert del av det stive åket mellom stigerørshengslene og fartøyhengslene deles kammerets oppdriftskraft, som skyver det stive åket oppover, mellom strekkstigerørshengslene og fartøyhengslene i et forhold som er omvendt proporsjonalt med den horisontale avstand mellom flytekammer og stigerør og den horisontale avstand mellom flytekammer og fartøyhengsler. Som et resultat må flytekammeret være stort for å tilveiebringe tilstrekkelig strekk i stige-røret siden deler av nevnte flytekammers oppdriftskraft går til spille i unødvendig oppoverrettet belastning av fartøy-hengslene.

De bølgeinduserte kreftene på flytekammeret er direkte proporsjonale med dets deplasement og dynamisk belastning kan være ødeleggende for anordningen. Det enkle hengsleparet i det stive åkets fartøyende må tilveiebringe all den bærekraft som trenges for å motvirke strekkbelastningen og den longitudinale belastning på det stive åket som resulterer av bølgevirkning og fartøybevegelse.

Hvis denne fortøyningsanordningen med stivt åk innstalleres på dypt vann blir det stive åkets krengningsvinkler store selv for små hellingsvinkler av stigerøret på grunn av de praktiske begrensninger som finnes når det gjelder totallengde for det stive åket. Hvis det stive åkets krengningsvinkel øker, synker 'strekk.belastningen i stigerøret siden flytekammerets horisontale plassering flytter seg mot fartøyhengslene og vekk fra strekk-stigerøret. For å motvirke denne effekten må et enda større flytekammer monteres på det stive åket for å tilveiebringe en større strekkraft i stigerøret og dette gjør denne type anordning ikke særlig praktisk for dypt vann.

Det er den foreliggende oppfinnelses generelle formål å tilveiebringe en nyhetlig anordning for å fortøye et fartøy som flyter på en vannmasses overflate til bunnen av denne vannmassen som forbedrer brukbarhéten av ettpunktsfortøyning av strekkstgerørstypen med stivt åk basert på stivt åk med integrert flytekammer. Et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å redusere vesentlig størrelsen på det flytekammer som trengtes i tidligere installasjoner. Et annet formål igjén med den foreliggende oppfinnelse er å redusere vesentlig de store dreievinklene til universalleddet som er plassert på toppen av stigerøret som tidligere installasjoner erfarer. Et annet enda videre formål med den foreliggende oppfinnelse er å minske kreftene på de enkelte hengsler i overgangen mellom fartøyet og det stive åket. Videre er et formål med den foreliggende oppfinnelse å minske vanndybdens negative virk-ninger når det gjelder nødvendig størrelse på flytekammeret.

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen går ut på å tilveiebringe en anordning for fortøyning av et fartøy som flyter på en vannmasse og som er ankret til denne vannmassens bunn, bestående av to stive åk som i en ende er festet til fartøyet ved hjelp av to par hengsler, vanligvis plassert over hverandre

som tillater at de stive åkene dreier seg om horisontale akser. De stive åkenes andre ender er festet til en integrert bærekonstruksjon/et flytekammer ved hjelp av to andre par hengsler som også tillater at de stive åkéne dreier seg om horisontale akser.

Flytekammeret, som generelt er neddykket, tilveiebringer en oppdriftskraft som motvirker vekten av de stive åkene og strekkbelastningen i stigerøret som er bærende opphengt i bærekonstruksjonen på et sted som er klart over vannmassens overflatenivå ved hjelp av en dreiede1 og et universalledd. Dreiedelen eller dreieskiven tillater at bærekonstruksjonen

og flytekammeret (og stive åk og fartøy) roterer fritt om

strekkstigerørets vertikale akse. Generelt konsentrisk med dreiedelen er der en fluidsvivel. Strekkstigerøret er forankret til vannmassens bunn via et universalledd som tillater at stige-røret heller i en hvilken som helst retning. Et rør og fleksible slanger eller fleksible rør er festet til en rør-ledning på vannmassens bunn. Disse er montert på strekkstige-røret og ender ved fluidsvivelen. Fluidsvivelens andre side er forbundet til rørledningen som er installert på det faste åket mot fartøysforbindelsen. Fleksible slanger brukes for å passere hengslene mellom bærekonstruksjonen og det stive åket og mellom det stive åket og fartøyet. Et antall parallelle ledninger kan legges på vanlig måte som er kjent av folk med innsikt i faget.

Hvis de stive åkene har lik lengde og hvis hengsleparene er plassert vertikalt over hverandre, vil flytekammeret og bærekonstruksjonen ikke helle, hvis fartøyet lastes eller hvis fartøyet driver vekk fra fortøyningspunktet under innflytelse av bølger og vind. Som et resultat vil universalleddet som danner forbindelsen mellom strekkstigerøret og bærekonstruksjonen dreie på samme måte som universalleddet som er plassert i strekkstigerørets nedre ende. Monteringen av det integrerte flytekammer/bærekonstruksjonen til de stive åkene ved hjelp av hengsler som fritt kan dreie om horisontale akser sikrer at hele flytekammerets oppdriftskraft virker på strekkstigerøret uten å belaste de stive åkene med en oppdriftskraft.

Den vertikale strekkbelastnings oppdriftskraftkomponent

i strekkstigerøret holder seg stort sett konstant og tilveiebringer en kontinuerlig økende tilbakeførende fortøyningskraft som er en funksjon av fartøyets avdriftsdistanse vekk fra det nøytrale fortøyningspunktet.

Kort beskrivelse av tegningene

Videre formål og tilleggsfordeler med den foreliggende oppfinnelse skal forklares i den følgende detaljerte beskrivelse og ved hjelp av de vedlagte tegninger hvori like elementer er gitt like nummer og hvor: Fig.1 er et sammenstillingsriss av en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelses anordning. Fig.2 er et sideriss, delvis som snittriss, av strekk-stigerøret vist i Fig.1.

Detaljert beskrivelse av den foretrukne utførelse

Som vist i Fig.1 og Fig.2 er et fartøy (1) fortøyd til bunnen (21) av en vannmasse (26) ved hjelp av et stivt strekk-stigerør (6), bærekonstruksjon (5) med integrert flytekammer (4) og et par stive åk (2) og (3). Denne fortøyningsanordningen omfattér også en fluidforbindelse (24) som forbinder fartøyet (1) med en fluidrørledning (25) på bunnen (21) av vannmassen (26).

Strekkstigerøret (6) er festet til bunnen (21) av vannmassen (26) i en ankerkonstruksjon (10) som for eksempel en betongblokk som kan være pelet til bunnen (21) eller ved hjelp av andre passende forankringsmidler konstruert for å motstå de horisontale og vertikale krefter som virker på den. Strekkstige-røret (6) er festet til ankérkonstruksjonen (10) ved hjelp av et universalledd (11) som tillater at strekkstigerøret (6) heller i en hvilken som helst retning. Fluidrørledningen (25) på bunnen (21) går over ankerkonstruksjonen (10), går inn i fluid-rørledningen (24a) som er hevet over overflaten til anker-"konstruksjonen (10) og penetrerer strekkstigerøret (6) rett over universalleddet (11). Den går så videre oppover igjennom strekkstigerøret (6). En fleksibel slange (27) benyttes for å passere universalleddet (11).

Strekkstigerøret (6) er festet til bærekonstruksjonen (5) med integrert flytekammer (4) ved hjelp av universalleddet (20) og dreiedelen (28). Denne sammenstilling tillater helt fri bevegelse av det integrerte flytekammeret/bærekonstruksjonen (4) (5) i forhold til strkkstigerøret (6) inklusive dreining om en vertikal akse. Dette betyr at fartøyet (1) kan rotere fritt om strekkstigerøret (6) og søke minste motstands stilling med hensyn på vind- og bølgeforhold. I detalj kan det ses at dreiedelen (28) er montert på universalleddet (20) og bærekonstruksjonen (5) med integrert flytekammer (4) er stivt festet til dreiedelen (28).

Bærekonstruksjonen (5) med integrert flytekammer (4) innbefatter fire stive strevere (23) som strekker seg fra dreiedelen (28) til rett innenfor hvert av rektanglets fire hjørner. Flytekammeret (4), som vanligvis er neddykket under vannover-flaten (22) og som er stivt festet til streverne (23), har vanligvis sirkulært tverrsnitt. Hengsleparet (18)(19) er montert på nevnte flytekammers ender og dets formål er å tillate at det første stive åket (3) kan rotere fritt om den horisontale aksen (T-T). Et andre héngslepar (16)(17) er festet øverst på siden av bærekonstruksjonen (5) og formålet med den er å tillate at det andre stive åket (2) kan rotere fritt om den horisontale aksen (Z-Z).

De to stive åkene (2) og (3) forbinder bærekonstruksjonen (5), med det integrerte flytekammeret (4), med fartøyet (1). Hvert av de stive åkene (2) og (3) er forbundet med fartøyet

(1) ved hjelp av hengsler. Det stive åket (2) er forbundet med fartøyet ved hjelp av hengslene (13) og (12) for å tillate fri dreining om den horisontale aksen (X-X). Det stive åket (3) er forbundet med fartøyet ved hjelp av hengslene (14) og (15) for å tillate fri dreining om den horisontale aksen (Y-Y). De to

stive åkene (2) og (3) er vanligvis forsterket ved hjelp av fire strevere (30)(31) og (32)(33). Denne.byggemåten betyr at bevegelser av fartøyet (1) kan finne sted under varierende vær- og sjøforhold og fremdeles vil de stive åkene (2) og (3) forbli parallelle.

Fluidrørledningen (24b) kommer ut fra stigerøret (6)rett under universalleddet (20). En fleksibel slange (36) benyttes for å passere universalleddet (20) og fluirørledningen (24c) går så inn i fluidsvivelen (34) som er konsentrisk med hensyn til dreiedelen (28). Fluidsvivelen (34) er av en type som er kjent for dem med faginnsikt og kan være i stand til ta imot flere parallelle fluidledninger. Fluidrørledningen (24c)' kommer ut fra toppen^reiedelen (28) og føres langs stiverne (23) og en av det stive åks armer (2) inntil den tilslutt når forbindelsespunktet (35) med fartøyet (1).

Claims (3)

1. Fortøyning for et fartøy som flyter på en vannmasses overflate karakterisert ved at den omfatter: -et enkelt ankerpunkt plassert på nevnte vannmasses bunn; - et stivt strekkstigerør festet til nevnte ankerpunkt og bærende opphengt i en bærekonstruksjon med integrert flytekammer ved hjelp av en sviveldel; - to stive åk festet til nevnte bærekonstruksjon med integrert flytekammer ved hjelp av hengsler som er dreibare om horisontale akser og hvor nevnte to stive åk er festet til nevnte fartøy ved hjelp av hengsler som er dreibare om horisontale akser; - midler for full rotasjon av nevnte fartøy, nevnte to stive åk og nevnte bærekonstruksjon med integrert flytekammer rundt nevnte stive strekkstigerør om en vertikal akse.

2. Fortøyning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte to åk kan være av forskjellig størrelse.

3. Fortøyning ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte to åks horisontale akser kan være parallelle eller anordnet på annen måte.