DE1781292B2 - Wasserfahrzeug, insbesondere Rohrverlegeschiff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug, insbesondere Rohrverlegeschiff.

Dieses Wasserfahrzeug soll zum Verlegen von Rohren bei Küsten- und insbesondere Tiefwasser-Bauarbeiten, beispielsweise für das Errichten und Zerlegen bzw. Abbauen von ölbohr- und Förderplattformen sowie für andere Hebe- und Transportaufgaben verwendet werden.

Aus der Zeitschrift »Engineering« vom 13. August 1965, S. 204, ist eine von vier Auftriebskörpern getragene Bohrinsel bekannt, bei welcher die vier Auftriebskörper über Trägerkonstruktionen miteinander verbunden sind, so daß der Raum zwischen den beiden äußeren Auftriebskörpern verbaut ist. Diese bekannte Bohrinsel ist nicht imstande als Kranschiff zu dienen, da irgendwelche Mittel, um bei dieser Bohrinsel die durch die Kräne verursachten Krängungen entgegenzuwirken, nicht vorgesehen sind.

Aus der US-PS 10 00 152 ist eine für viele Zwecke verwendbare schwimmende Kranpluttform mit einem System der Ballastwasserverteilung zur Beseitigung der verschiedenen Krängungs- und Trimmbclustungen durch den auf ihr angeordneten Kran bekannt. Diese Kranplattform läßt sich jedoch nicht in eine halbgctauchte Arbeitsstellung bringen, so daß er jedem Wellengang ausgesetzt ist und insbesondere bei einem Wellengang eine Ballastverteilung in der schwimmenden Plattform zum Ausgleich der von dem Kran

ίο bewegten Last nicht oder nur sehr schlecht möglich ist, da dabei die Belastung der Plattform sehr schnell geändert wird, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die weit oberhalb der möglichen Geschwindigkeit eines Gewichtsausgleiches durch eine Ballastverlagerung liegt.

Aus der FR-PS 8 75 774 ist ein Kranschiff bekannt, welches an einem Ende ein schwenkbares Hebegerät aufweist, welches als Ausleger ausgeführt ist, um schwere Lasten anzuheben.

Aus der Zeitschrift »US Naval Institute Proceedings«, Januar i960, S. 104, ist ein Wasserfahrzeug bekannt, welches einen um seine senkrechte Mittelachse drehbaren Schwerlastkran trägt. Dieses bekannte Wasserfahrzeug ist jedoch nach Art eines herkömmlichen Schiffes konstruiert, d. h. es läßt sich nicht in eine halbgetauchte Arbeitsstellung bringen, in der das Wasserfahrzeug stabilisiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wasserfahrzeug, insbesondere Rohrverlegeschiff zu

ίο schaffen, das als ha'htauchfähiges Doppelrumpfwasserfahrzeug mit einem Schwerlastkran ausgerüstet ist, das ein Ballastsystem aufweist und das die Möglichkeit bietet, die horizontale Schwimmlage des Fahrzeugs bei bewegter Kranlast und unabhängig vom Wellengang, Wind- und Strömungsverhältnissen innerhalb enger Grenzen aufrechtzuerhalten.

Diese Aufgabe wird durch die Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale gelöst.

a) Das Wasserfahrzeug ist wesentlich länger als breit und besteht aus einem Paar von im Absland angeordneter länglicher Rümpfen und mit einer Arbeitsplattform, die durch mehrere Stabilisicrsäulen auf den Rümpfen abgestützt gehalten ist, wobei die Stabilisiersäulen auf beiden Seiten der Rollachse und der Stampfachse des Wasserfahrzeugs angeordnet sind und die Rümpfe des Wasserfahrzeugs sind in flutbare Kammern aufgeteilt, die einen veränderbaren Tiefgang zwischen einer Übcrführungsschwimmlage und einer halbgetauchten Arbeitslage ermöglichen;

b) auf der Arbeitsplattform des Wasserfahrzeugs ist ein Schwerlastkran angeordnet, und

c) es ist auf dem Wasserfahrzeug ein Ballastsystem vorgesehen, um selektiv die Kammern der Rümpfe derart zu belasten, daß die Lage des Wasserfahrzeugs um die Rollachse und/oder die Slampfachse während des Betriebes des Krans korrigierbar ist.

Durch die Verwendung eines derartigen halbtauchfähigen Doppelrumpf-Wasserfahrzeugs ergibt sich zunächst unabhängig von dem Ballastsystem eine starke Bewegungsdämpfung, beispielsweise bei einer Lastveränderung durch den Schwerlastkran. Auf Grund dieser starken Bewegungsdämpfung verbleibt quasi — im Gegensatz zu dem bekannten — sehr viel mehr Zeit, Wasserballast zum Ausgleich einer Lastveränderung umzupumpen, so daß ein Wasserfahrzeug geschaffen wird, welches nicht nur für die Handhabung von sehr

großen Lasten geeignet ist, sondern auch bei der Bewegung derartiger schwerer Lasten die horizontale Schwimmlage innerhalb enger Grenzen aufrechterhalten kann.

Die größten bekannten Kranschiffe können maximal 500 t bei schwenkbarem und 800 t bei feststehendem Kran bewegen und sind lediglich bei einer maximalen Wellenhöhe bis l'/j m einsatzfähig, je nach Länge der Wellenperiode jjdoch oft nur bis 1 m Wellcnihöhe. Statistisch gesehen bedeutet dies, daß die bekannten Kranschiffe in den meisten in Frage kommenden Seegebieten an höchstens 180 Tagen im Jahr — also höchstens jeden zweiten Tag — arbeiten können.

Ein nach der vorliegenden Erfindung konstruiertes Wasserfahrzeug kann jedoch noch bei einer Wellenhöhe von rund 9 m und 90 m Wellenlänge immer noch Lasten von 500 t handhaben, was einen überraschenden technischen Fortschritt bedeutet.

Die Handhabung von sehr schweren Lasten wird auch weiter dadurch begünstigt, daß der Schwerlastkran gemäß einer Ausführungsform nahe seinem Längsende montiert ist.

Eine noch erhöhte Stabilisierungswirkung l«ßt sich auch dadurch erreichen, daß die Querschnittsabmaße der Stabilisiersäulen in Längsrichtung des Wasserfahrzeugs größer sind als in Querrichtung, und daß die Flächenschwerpunkte der Querschnitte der Stabtlisiersäulen zur Außenvorderseite von der Längsmittcllinie der Rümpfe hin versetzt angeordnet sind.

Schließlich kann die Erfindung auch dadurch noch eine vorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß der Schwerlastkran nahe dem einen Längsende' des Wasserfahrzeugs montiert ist und daß die Qucrschnittsabmaße der Stabilisiersäulcn in Längsrichtung des Wasserfahrzeugs größer sind als in Querrichtung, und daß die Flächenschwerpunkte der Querschnitte der Stabilisiersäulen zur Außenbordseite von der Längsmittellinie der Rümpfe hin versetzt angeordnet sind.

Außerdem ist es vorteilhaft, daß an einem Längsende des Wasserfanrzeugs ein zusätzlicher Ausleger für ein Anheben schwerer Lasten angelenkt ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine perspektivische Darstellung eines halbtauchfähigen Doppelrumpf-Wasserfahrzeugs,

Fig.2 eine Seitenansicht des Wasserfahrzeugs gemäß Fig. I, in welcher die Wasserlinie sowohl im aufschwimmenden als auch im halbgetauchten Zustand angedeutet ist, in verkleinertem Maßstab,

Fig.3 eine der besseren Veranschaulichung halber teilweise weggebrochene Aufsicht auf das Wasserfahrzeug gemäß Fig. I,

F i g. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 3, F i g. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 3.

F i g. 6 eine teilweise weggebrochene Teilaufsicht auf ein Wasserfahrzeug mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig.7 eine Heckansicht eines Wasserfahrzeugs mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig.8 eine schematische Aufsicht auf den Doppelrumpf des Wasserfahrzeugs gemäß Fig. I, in verkleinertem Maßstab und in Verbindung mit einem Ballastsystem zum Fluten und Lenzen der Ballasträume,

Fig.9 eine Teilseitenansicht eines Wasserfahrzeugs mit den Merkmalen Her Erfindung zur Veranschaulichung der im Betrieb zulässigen Grenz-Tauchtiefen im halbgetaucht schwimmenden Zustand,

Fie. 10a bis 1Od schematischc Heckansichten eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs in verkleinertem Maßstab, in denen verschiedene Winkelsicllungen des Wasserfahrzeugs im Betrieb des Schwerlastkrans zum Aufnehmen von Lasten mit quergestelltem Kran in übertriebener Darstellung sowie die Anwendung eines Ballustausgleichs veranschaulicht sind und

F i g. 11 einen zwischen Hauptdeck und Doppelrumpf geführten schematischen waagerechten Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Wasserfahrzeugs mit Aufsicht auf den Rumpf.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform eines halbtauchfähigen Wasserfahrzeugs weist y.wei in Querrichtung voneinander besitzende, parallel zueinander verlaufende längliche Rümpfe 12 auf, deren Auftrieb das Wasserfahrzeug in schwimmendem Zustand zu tragen vermag, wobei ihre Oberseiten in einer Höhe f über der Wasserlinie liegen, jeder Rumpf 12 besitzt gemäß den Fig.4 und 5 praktisch rechteckigen Querschnitt und gemäß Fig. 2 einen gekrümmten Bugabschnitt 14 sowie einen abgerr ndeten Heckabschnitt 16. Die Rümpfe i2 besitzen mithin im wesentlichen strömungsgünstige Gestalt, wodurch der Schleppwiderstand im Wasser herabgesetzt wird, wenn das Wasserfahrzeug 10 in schwimmendem Zustand vollständig von den Rümpfen 12 getragen wird.

Die Rümpfe 12 tragen in einer vorbestimmten Höhe mittels einer Tragkonstruktion eine Arbeitsplattform P mit einem Hauptdeck 20 und einem Unterdeck 22. Diese Tragkonstruktion besteht aus einer Anzahl von in

ίο Längsrichtung auf Abstände verteilten, querverlaufenden Trägeranordnungen 24, sowie mehreren in Längsrichtung auf Abstände verteilten, in Querrichtung paarweise angeordneten Slabilisiersäulcn 26, wobei zwischen je zwei in Längsrichtung voneinander

J5 entfernten Stabilisiersäulen 26 jeweils mehrere Trägeranordnungen 24 vorgesehen sind. Wie am besten aus Fig.4 ersichtlich ist, weist jede Trägeranordnung 24 zwei äußere, lotrechte Träger 28, welche die Außenkanten der beiden Rümpfe 12 mit der betreffenden Außenkante des Unterdecks 22 verbinden, und mehrere diagcnal verlaufende Querträger 38, welche die Außen- und Innenkanten der Rümpfe 12 mit dem Unterdeck 22 verbinden, sowie waagerechte Querstreben 39 auf, welche die oberen Innenkanten der Rümpfe 12

miteinander verbinden. Ähnliche Trägeranordnungen verbinden die Rümpfe 12 in den Bereichen der Stabilisiersäulen 26.

Die Stabilisiersäulen 26 erstrecken sich von den Oberseiten der Rümpfe 12 zur Arbeitsplattform Pbis zu einer effektiven Höhe h (F i g. 2), welche der größten zu erwartenden Wellennöhe, d. h. dem lotrechten Abstand zwischen einem Wellenkamm und einem Wellental, entspricht und vorzugsweise etwas größer ist als diese maximale Wellenhöhe. Bei der in den Fig. I bis 3 dargestellten bevor-.ugten Ausführungsform sind in gleichen Längsabständen voneinander vier Stabilisiersäulenpaare längs der Rümpfe 12 vorgesehen, wobei die einzelnen Stabilisiersäulen 26 auf beiden Rümpfen 12 symmetrisch zur Läiigsmittellinie des Ladebaumschiffs angeordnet sind. Wie in F i g. 3 in gestrichelten Linien angedeutet ist, besitzen die Stabilisiersäulen 26 vorzugsweise ovalen Querschnitt mit in Längsrichtung langgestreckten Seiten und halbzylindrischen bug- und heckseitigen Abschnitten 42, doch können die Stabili-

m siersäulen 26 selbstverständlich auch kreisförmigen, quadratischen oder anderen Querschnitt besitzen. Die Stabilisiersäulen 26 gewährleisten die gewünschten Bewegungs-Dämpfungs;igenschaften bei halbgcluuch-

tem /usland. Sic besitzen vorzugsweise über ihre ganze Effcklivlängc hinweg gleichbleibenden Querschnitt, obwohl ihre oberen oder ihre unteren linden oder beide linden beispielsweise unter Bildung kcgelstumpfförmiger Abschnitte verengten Querschnitt besitzen können, so daß mechanische Verbindungen zwischen den Stabilisiersäulen 26 sowie den Rümpfen 12 und der Arbeitsplattform P gebildet werden, welche die Effektivhöhe nicht wesentlich beeinträchtigen oder Einschränkungen unterwerfen.

Gemäß Fig. 2 und 3 sind die unteren Enden der Ausleger 44 eines Hebebaums 46 bei 48 verschwenkbar an den Bugabschnilten 14 der Rümpfe 12 gelagert. Die lotrechte Neigung des llcbcbaums 46 läßt sich durch ein Hcißscil 50 einstellen, das einerseits an einen nicht dargestellten Block am oberen Ende des Hcbcbaums 46 und andererseits an einen Seilschcibenblock 52 ange schlossen ist. welcher mit einer kraftgelriebcnen Seilwinde 54 in Verbindung steht.

In der Nähe des Hecks des Wasserfahrzeugs 10 ist ein Schwerlastkran 66 mit einem Ausleger 58 und ein Maschinenhaus 60 vorgesehen, dessen Unterbau B mittels einer Tragkonstruktion in Höhe des Unterdecks 22 der Plattform P von den Heckabschnitten 16 der Rümpfe 12 getragen wird. Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform weist die Tragkonstruktion vier einwärts und aufwärts verlaufende Träger 57 auf. deren Füße 55 auf den innenbords gelegenen Seiten der Heckabschnitte 16 der Rümpfe 12 ruhen und deren obere Enden zusammenlaufen. Selbstverständlich können jedoch auch andere Arten von Tragkonstruktionen vorgesehen sein; die vorstehend beschriebene Konstruktion soll daher lediglich als Beispiel angesehen werden.

Schwerlast-Kran 56 ist in der Weise montiert, daß seine Schwenkachse bei ruhigem Wasser, d. h. im Gleichgewichtszustand des Wasserfahrzeugs, lotrecht verläuft. Außerdem ist der Schwcrlast Kran 56 so gelagert, daß seine Schwenkachse in der die waagerechte Schiffs-Mittellinie schneidenden lotrechten Ebene liegt. Sd daß das Krangewicht gleichmäßig auf beide Rümpfe 12 verteilt ist. Genauer gesagt, weist der Schwerlast-Kran 56 ein Gegengewicht 59 und einen Mastaufbau 61 mit Hebezeug 62 sowie auf herkömmliche Weise angeordnete Lastblöcke und Lasthaken 64 auf. bei der dargestellten Ausführungsform wird vorzugsweise ein bekannter Auslegerkran angewandt, doch kann der Schwerlastkran 56 selbstverständlich aus jedem anderen verfügbaren Schwerlastkran bestehen. Beispielsweise kam. ein Hänge- oder Brückenkran vorgesehen sein. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist ein Kran mit einer Tragfähigkeit von 500 t beim Schwenken vorgesehen.

In bevorzugter Ausführungsform sind die Stabilisiersäuien 26 gemäß den Fig. 3 und 5 längs der Außenbordabschnitte der Rümpfe 12 angeordnet, so daß ihre Außenseiten lotrecht mit den Außenseiten der jeweiligen Rümpfe 12 zusammenfallen und Verlängerungen derselben bilden. Die Auftriebs- und Stabilitätseigenschaften der Stabilisiersäulen 26 sind derart gewählt, daß ihre Längsachsen vorzugsweise in Querrichtung auswärts von der Mittellinie des betreffenden Rumpfes 12 liegen, während die Flächenschwerntinkte der durch die Querschnitte der Stabilisiersäulen 26 umrissenen Wasserplanflächen im Abstand von der Mittellinie des Wasserfahrzeugs entfernt zu beiden Seiten derselben liegen, so daß sie große Wasserplanflächen-Trägheitsmomente um die Roüachse herum erzeugen.

Gemäß I·'i g. 8 sind beide Rümpfe 12 in Ballastkammcrn 66 zum Tauchen- und Atiftauchcnlassen des Wasserfahrzeugs 10 unterteilt. Ersichllichcrwcisc kann hierbei jede beliebige gewünschte Anzahl von Hallastkammern 66 vorgesehen sein. Obgleich in F i g. 8 nur das Steuersystem zum Fluten und Lenzen des Steuerbordrumpfs eingezeichnet ist, ist für den Backbordrumpf ein entsprechendes, nur seitenverkehrt wirksames Ballastin system vorgesehen.

Die Ballaslkainmern 66 können wahlweise und unabhängig voneinander geflutet und gelenzt werden, so daß das Wasserfahrzeug in den halbgetauchten Zustand übergeht, während die Plattform /' praktisch während des ganzen Tauchvorgangs in ebener Lage verbleibt und jede Lagenabweichung sowohl um die Längsachse als auch um die Querachse während des I auchvorgangs sowie in der vorgesehenen Tiefe in halbgctauchtcm Zustand korrigiert werden kann. Die Ballastkammcrn 66 können außerdem wahlweise und unabhängig oder abhängig voneinander geflutet und gelenzt werden, wenn sich das Wasserfahrzeug in halbgetauchtem Zustand befindet, um dem Wasserfahrzeug eine Querncigung um seine Längsachse zu verleihen und das Wohlbefinden, die Sicherheit und die Arbeitsleistung der Mannschaft zu verbessern sowie erforderlichenfalls den Betrieb des Schwerlaslkrans 56 auf noch zu beschreibende Weise zu unterstützen. Zu diesem Zweck führen mehrere Leitungen 68 von einem

in in jedem Rumpf 12 vorgesehenen P.impcnraum PR zu den einzelnen Ballastkammern 66. von denen im bug- und im heckseitigcn Teil jedes Rumpfes 12 jeweils mehrere vorgesehen sind. Der Pumpenraum PR ist mit einem Sccwassercinlaß 70 und einem Übcrbord-Ablaß

]i 72 versehen, die durch kraftbetätigte Schicbcrvcntilc 74 bzw. 76 gesteuert werden: die Rumpfwand ist hierbei im unteren Teil der F i g. 8 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Zwei Pumpen 78 und 80 sind parallel zueinander über Leitungen 79 bzw. 81 mit Leitungen 82 und 84 verbunden, von denen die Leitung 82 zum Seewassereinlaß 70 und die Leitung 84 zum Übcrbord-Ablaß 72 führt. Die Leitungen 82 und 84 sind über Ventile 90 bzw. 88 mit einer Leitung 86 verbunden. Bei geschlossenen Ventilen 88 und 90 saugen die Pumpen 78 und 80 durch den Einlaß 70 Seewasser an. das sie über in die parallelen Leitungen 79 und 81 eingeschaltete Ventile 92 in die Leitung 84 fördern, welche bei geschlossenen Ventilen 76 und 88 mit einer Haupt-Ballastleitung 94 kommuniziert. Die beiden Enden der

so Haupt-Ballastleitung 94 sind über kraftbetätigte Venule 96 mit den zu den einzelnen Ballastkammern 66 führenden Leitungen 68 verbunden, in die jeweils ein kraftbetätigtes Ventil 98 eingeschaltet ist. Wenn die Ventile 74. 92, % und 98 offen sind und das Ventil 76 geschlossen ist. können somit die zwölf Ballastkammern gleichzeitig und mit gleicher Zufuhrmenge mit Seewasser geflutet werden, so daß die Arbeitsplattform P während des Tauchvorgangs praktisch waagerecht bleibt; wahlweise können die Ventile 98 zur Steuerung des Flutens der einzelnen Ballastkammern 66 betätigt werden, so daß die Trimmaniage des Wasserfahrzeugs während des Tauchvorgangs, während des Schwtmmens in halbgetauchtem Zustand und während des Betriebs des Krans 56 auf noch zu beschreibende Weise korrigiert bzw. geändert werden kann. Die Leitung 86 dient zur Förderung von Ballastwasser zwischen den beiden Rümpfen 12.

Die Leitung 82 ist an eine Lenzleitung 100

angeschlossen, die zu beiden Seilen des Verbindungspunkis mit der Leitung 82 kraftbetätigle Ventile 102 aufweist und deren beide linden jeweils zwischen das eine Ventil 96 und die erste der panillclgcschallelcn Leitungen 68 der bug- und der hcckscitigcn Lcitungsgruppe an die I l.iupl-ßallastlcitung 94 angeschlossen sind. Zui'· Auflauchenlass-n des Wasserfahrzeugs 10, so daß die Ki'mpfoberseilcn über die Wasseroberfläche zu liegen kommen, werden die Ventile 74 und 96 geschlossen und die Ventile 76 und 102 geöffnet. In diesem Fall fördern die Pumpen 78 und 80 Wasser in dieselbe Richtung wie vorher und pumpen somit die Lenzleitung 100 über die Leitung 82 leer, so daß auch die Leitungen 68 gelenzt und das Ballastwasser aus den Dallastkammcrn 66 über die Leitungen 68, 100, 82 und 79 bzw. 81, das offene Ventil 76 und den Übcrbord-Ablaß 72 abgesaugt wird. Wenn alle Ventile 98 offen sind, können die BallastKammern 66 gleichzeitig gelenzt werden, um das Wasserfahrzeug 10 in den auf der Wasseroberfläche schwimmenden Zustand, bei welchem sich die Oberseiten der Rümpfe 12 in einem Abstand f über der Wasseroberfläche befinden, zurückkehren zu lassen. Durch selektive Betätigung der Ventile 98 bei offenen Ventilen 76 und 102 und geschlossenem Ventil 74 können aber auch nur ausgewählte Ballastkammcrn 66 nach Bedarf gelenzt werden, um die Lage des Wasserfahrzeugs um die Krängungs- und Trimmachse zu beeinflussen und hierbei erforderlichenfalls auf noch zu beschreibende Weise d"n Betrieb des Krans 56 zu unterstützen. F.rsichtlicherweise können somit durch selektive Betätigung der verschiedenen Ventile alle Ballastkammern 66 gleichzeitig geflutet oder gelenzt oder es können wahlweise einige Ballastkammern 66 geflutet und andere gelenzt, beispielsweise der eine oder der andere Rumpf 12 allein belastet werden; diese Maßnahmen können in jedem Betriebszustand des Schiffs 10 erfolgen, beispielsweise wenn sich die Oberseiten der Rümpfe 12 oberhalb der Wasseroberfläche befinden, wenn die Rümpfe 12 ganz untergetaucht sind oder wenn sich das Schiff in einem beliebigen Zwischenzustand während des Tauch- oder Auftauchvorgangs befindet, falls die Lage des Schiffs um die Krängungs- und Trimmachsc geändert werden soll. Außerdem ist zu beachten, daß die verschiedenen Ventile, Leitungen usw. des vorstehend beschriebenen Ballastsystems für jeden Rumpf 12 vorgesehen sind, so daß beide Rümpfe getrennt od?r gemeinsam geflutet werden können oder das Ballastwasser vom einen Rumpf zum anderen gefördert werden kann.

Ein bedeutsames Merkmal besteht darin, daß das Wasserfahrzeug 10 entweder im Schlepp oder mit Eigenantrieb durch nicht dargestellte Antriebseinrichtungen mit Geschwindigkeiten von 8 bis 10 Knoten zwischen den Arbeitsorten verfahren werden kann, so daß es eine Beweglichkeit erhält, die bei den bisher bekannten halbtauchfähigen Wasserfahrzeugen nicht erreichbar war. Zu diesem Zweck besitzen die Rümpfe 12 im gelenzten Zustand einen solchen Auftrieb, daß sie das ganze Gewicht des Schiffs, einschließlich des Schwerlastkrans 56, der Mannschaftsquartiere, der Zusatzausrüstung u. dgl. sowie einer schweren Deckslast in einer Höhe zu tragen vermögen, daß sich ihre Oberseiten in einer Höhe /"über der Wasseroberfläche befinden. In diesem Schwimmzustand besitzt das Wasserfahrzeug 10 die hohe Aufrichtstabilität und die Eigenschaften des verringerten Rollwinkels, wie sie für ein Doppelrumpfsschiff kennzeichnend sind. Ersicht

licherweise befindet sich dabei die Tragkonstruktion für die Plattform 20 einschließlich der Trägeranordnungen 24 und der Suibilisicrsäulcn 26 oberhalb der Wasserlinie, so daß sie dem Wasser keine vergrößerte Stirnfläche bieten und somit keinen Pahrtwiderstand erzeugen. Im Schwimmzustand verdrängen nur die beiden Rümpfe 12 Wasser, wobei ihre im wesentlichen strömungsgünstigc Gestalt sowie das Fehlen jeglicher Tragkonstruktionen unterhalb der Wasserlinie eine Bewegung des Wasscrfahrzeugs 10 mit wesentlich höheren Geschwindigkeiten erlaubt, als dies bei den bisher bekannten halbtauchfähigen Schiffen der Fall ist.

Bei normalem Wellengang und wenn das Wasserfahrzeug in einer Lage schwimmt, daß sich die Oberseiten der Rümpfe 12 in einem Abstand Γ über der Wasseroberfläche befinden, kann der Schwcrlastkran 56 zum Heben und Fördern von Lasten bis zu seiner vollen Tragfähigkeit zum Versorgen von hrnarhharipn Konstruktionen eingesetzt werden. Das Wasserfahrzeug 10 vermag jedoch selbst unter .Seegangsbedingungen mit Wellenhöhen von mehr als 1,5 bis 1,8 m weiterzuarbeiten, wie dies nachstehend noch näher erläutert werden wird.

Im Einsatz werden die Rümpfe 12. vorzugsweise durch gleichzeitiges Fluten der Ballastkammern 66 jedes Rumpfes, auf die vorher beschriebene Weise geflutet, so daß ihre Oberseiten unter die Wasserlinie eintauchen. Hierbei taucht das Wasserfahrzeug vorzugsweise so weit ein, daß die Stabilisiersäulen 26 über etwa die Hälfte ihrer Effeklivhöhe h unter Wasser zu liegen kommen, so daß die mittlere Wasserlinie ein etwa der Hälfte des Abstands zwischen dem Unterdeck 22 und der Oberseite der Rümpfe 12 entsprechendes Stück über den Rumpf-Oberseiten liegt. In diesem Zustand besitzen die getauchten Abschnitte der Stabilisiersäulen 26 und die eingetauchten Abschnitte der Rümpfe 12 einen solchen Auftrieb, daß das Wasserfahrzeug in einer vorbestimmten Tiefe schwimmend gehalten wird. Auf diese Weise werden die größten zu erwartenden Wellen daran gehindert, auf die Rümpfe 12 und die Plattform P einzuwirken, so daß eine Wellenwirkung nur an den Stabilisiersäulen 26 und im offenen Fachwerkbereich zwischen den Rümpfen 12 und der Plattform P stattfindet. Hierdurch werden die nachteiligen Auswirkungen des Welleneinflusses auf das Wasserfahrzeug reduziert, welches somit in halbgetaucht schwimmendem Zustand ausgezeichnete Bewegungs-Dämpfungseigenschaften besitzt.

Ersichtlicherweise besteht die Hauptaufgabe des halbtauchfähigen Wasserfahrzeugs 10 in der Verminderung von Schiffskörperbewegungen unter Welleneinwirkung. Idealerweise wird dies dadurch erreicht, daß das Wasserfahrzeug bis etwa zur Hälfte der Effektivhöhe h der Stabilisiersäulen 26 zum Tauchen gebracht wird, wodurch eine Wellenwirkung gegen den Decksaufbau sowie gegen die Rumpfkonstruktion ausgeschaltet wird, so daß die Wellen nur auf die ihnen ausgesetzten Stabilisiersäulen 26 und Trägeranordnungen 24 zwischen der Arbeitsplattform P und den Rümpfen 12 einzuwirken vermögen. Das Wasserfahrzeug kann mithin wesentlich wirksamer in wesentlich höherem Seegang arbeiten als herkömmliche Kranschiffe und ist beispielsweise bei Wellenhöhen von etwa 3.3 bis 3,6 m noch betriebsfähig. Selbstverständlich besteht jedoch eine obere Grenze der Weücnhöhe, bei welcher das Wasserfahrzeug 10 noch wirksam zu arbeiten vermag und über welche hinaus der Kranbetrieb eingestellt werden muß, bis sich die See wieder

ίο

beruhig! hai. Es ist wünschenswert die Uewegung des Schiffskörpers zu variieren, was durch Belasten oder Entlasten des Wasserfahrzeugs innerhalb gewisser Grenzen geschehen kann, selbst wenn es dadurch mehr oder weniger a'js dem idealen Tauchzusiand, in welchem die mittlere Wasserlinie ungefähr auf der Hälfte der Effek.ivhöhe Λ liegt, herausverlagert wird.

Es hat sich gezeigt, daß zur Verhinderung einer übermäßigen Schiffskörperbewegung und übermäßiger StoUwirkungcn infolge des Zusammenwirkens von .Schiffkörper und Seegang die maximale Abweichung vom idealen Tauchzustand entsprechend der halben Effektivhöhe h auf einen Wert begrenzt ist, daß der Abstand zwischen der mittleren Wasserlinie und entweder der Unterseite des Unterdecks 22 oder der Oberseite der Rümpfe 12 nicht weniger als 75% der mittleren Wellenhöhe beträgt. Fig. 9 veranschaulicht vyjn't viiläccioo minier*» WiiSSer!i"i£n dc*i ^'uSSCrfllhr zeugs für eine bestimmte Wellenhöhe unter diesen Gesichtspunkten. Bei der bevorzugten Abweichung vom idealen Tauchzustand werden die Rümpfe 12 vorzugsweise derart gelenzt, daß die Wellenschläge gegen das Unterdeck 22 vermindert werden.

Durch das Fluten und Lenzen kann auch die Eigenfrequenz des Wasserfahrzeugs beim Stampfen und Rollen durch Umverteilung des Ballasts in den Rümpfen 12 geändert werden, und zwar je nach den gegebenen Bedingungen zwischen Bug und Heck und/oder zwischen Backbord- und Steuerbordrumpf. Auf diese Weise können alle durch Wcllcneinwirkung hervorgerufenen Schiffskörpcrbewegungcn auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden.

Das Wasserfahrzeug besitzt somit optimale Stabilitätseigenschaften in halbgetaucht schwimmendem Zustand. Die Stabilisiersäulen 26 sind so ausgelegt, daß sie eine große Wasserplanfläche in allen vorgenannten Tauchtiefen bieten, so daß sie ein ausreichendes Aufrichtmoment zur Rückstellung des Wasserfahrzeugs in eine ebene Lage gewährleisten. Das Wasserfahrzeug 10 ist so ausgelegt, daß es lange Schwingungsperioden beim Rollen, Stampfen um⁴ Heben besitzt. Insbesondere gewährleisten die Stabilisiersäulen 26 eine so geringe Rollperiode, daß ein Hin- und Herwerfen der Mannschaft auf der Plattform P vermieden wird, mit so hoher Rollgeschwindigkeit, daß hierdurch ausreichende Stabilität um die Rollachse herum gewährleistet wird. Die Schifflage um die Krängungs- und Trimmachse kann durch wahlweises Fluten der Kammern 66 korrigiert werden.

Da der durch die Rümpfe 12 bewirkte Auftrieb beträchtlich größer ist als der durch die unter Wasser befindlichen Abschnitte der Stabilisiersäulen 26 erzielte Auftrieb, wird das Wasserfahrzeug beim Heben einer Last durch den Schwerlastkran 56 in halbgetauchtem Zustand bei einer Rollbewegung einem größeren, durch die Last hervorgerufenen Krängungswinkel unterworfen als im aufschwimmenden Zustand, gleiche Lage des Krans vorausgesetzt. Die Tragfähigkeit des Krans 56 bei halbgetauchtem Schiff ist somit auf vorbestimmte Werte des durch die Last W verursachten Gesamtmoments beschränkt, um übermäßige lastabhängige Krängungswinkel auszuschließen. Die Tragfähigkeit des Schwerlastkrans beträgt 500 t beim Schwenken und 800 t in feststehender Lage. Die Konstruktion und Anordnung der Rümpfe 12 und Stabilisiersäulen 26 ist derart getroffen, daß das Wasserfahrzeug in halbgetauchtem Zustand und bei der Handhabung von Lasten bis zu 2501 auf einem maximalen vorbestimmten Radius

senkrecht zur Schiffs-Mittellinie innerhalb eines zulässigen Bereichs von Krängungswinkeln liegt. Der Bereich der Lasigcwichlc und deren Abstände von der Schiffs-Mittellinie, d. h. die Belriebsgrenz.cn des Wasscr-Fahrzeugs in halbgctauchtem Zustand, hängen von den geometrischen Abmessungen der Rümpfe 12 Lind der Stabilisiersäulen 26 ab. Bei einer beispielhaften Ausfiihrungsform besitzt das Wasserfahrzeug 10 eine Gesamtlänge von 121 m an den Rümpfen bei einer Rumpfbreite von 11,6 m mit einem Abstand von 9,1 m zwischen den Rümpfen, so daß sich eine Gesamt-Rumpfbreilc von 32,3 m ergibt. Bei dieser Ausführungsform betragt die Effektivhöhe Λ der Stabilisiersäulen 26 7.0 in, liegen ihre Massenzentren auf gleichen Abstanden von 11.9 m von der Schiff-Mittellinie und sind die einzelnen Stabilisier säulenpaare jeweils 19,3 m voneinander entfernt, wobei sich die beiden bugseitigen Stabilisiersäulen 26 jeweils ;rn Abstand von 6,0 m vom i>üg des üeiiciiemien Rumpfs 12 befinden. Jede Stabilisicrsäule 26 besitzt eine Längserstreckung von 14,2 m und eine Breitenabmessung von 8,53 m mit halbzylindrischcn Querschnitt besitzenden bug- und hcckscitigen Abschnitten 42. so daß sie eine Gesamtfläche von etwa 104,0 m² besitzt.

Ersichtlicherweise kann das Wasserfahrzeug 10 in halbgetauchlem Zustand teilweise mit Ballast beschwert werden, um während des Kranbetriebs hervorgerufene Querneigungen um die Krängungsachse zu kompensieren und auf ein Mindestmaß zu unterdrücken. Beispielsweise verursacht ein Verschwenken des Schwerlastkrans 56 sowohl in belastetem als auch in unbelastetem Zustand eine Neigung des Wasserfahrzeugs um die Krängungsachse infolge der asymmetrischen Ausrichtung der Last und/oder des Gegengewichts.

Zur Gewährleistung von Komfort und Sicherheit für die Mannschaft und zur Aufrechterhaltung des Schwenk-Tragvermögens des Krans kann das Wasserfahrzeug entsprechend der Drehbewegung des Krans auf vorbestimmte Weise belastet werden, um den Schiff-Krängungswinkel innerhalb vorbf.timmter Grenzen zu halten. Zu diesem Zweck kann gemäß den Fig. 10a bis 1Od, in welchen das Wasserfahrzeug 10 beim Beladen in halbgetauchtem Zustand dargestellt ist. der Backbord-Rumpf 125 so geflutet werden, daß sich das Wasserfahrzeug bei auf den Kiel ausgerichtetem Kran aus der Stellung gemäß Fig. I Oa unter Festlegung eines Krängungswinkels e in die belastete Stellung gemäß Fig. 10b neigt. Zur Aufnahme einer Last Wvon der Backbordseite aus wird der unbelastete Kran nach Backbord geschwenkt, wobei das Gegengewicht 59 eine Neigung des Wasserfahrzeugs um die Krängungsachse in die entgegengesetzte Richtung verursacht, so daß das Wasserfahrzeug einen Krängungswinkel e'(Fig. 10c) einnimmt. Hierauf kann die Last W mittels der Lasthaken 64 aufgenommen werden, woraufhin sich das Wasserfahrzeug entgegen dem Uhrzeigersinn um seine Krängungsachse in die Stellung gemäß Fig. 1Od neigt und dabei einen Krängungswinkel g einnimmt. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß das Wasserfahrzeug durch die durch den Ballast, den Ballast und das Gegengewicht sowie durch den Ballast und die Lau induzierten Neigungswinkel e, e' bzw. g eine Neigung auf einen kleineren Krängungswinkel erfährt al- dies der Fall wäre, wenn der Backbordrumpf 12ß nicht auf die vorstehend beschriebene Weise geflutet worden wäre. Diese induzierte Krängungswinkel liegen außerdem innerhalb des Bereichs des zulässigen Krängungswinkels dim Fall der Verwendung derartiger

Kräne, so daß deren Schwenk-Tragfähigkeit erhalten bleibt, Zum umladen des Wasserfahrzeugs wird der Vorgang umgekehrt, wobei das Bc- und Entladen selbstverständlich sowohl von der Backbord- als auch von der Steiierbordseile aus erfolgen kann, wenn der betreffende Rumpf I2öbzw. 125 entsprechend geflutet wird. Die Fig. 10a bis lOd veranschaulichen eine zusammengehörige Folge dieser Zustände. Das Btillastsystcm kann in jedem Fall zur IJnterstüming herangezogen werden, wenn Lasten ausbalanziert und die Krängungswinkcl vermindert werden sollen. Wenn der Dreibaum 46 mit voller oder nahezu mil voller Tragfähigkeit vcn 2000 t eingesetzt werden soll, können außerdem die im i leckabsehnitl des Wasserfahrzeugs befindlichen Hallastkammcrn 66 geflutet werden, um die lastinduzicrlen Trimmwinkel auszugleichen und auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Obgleich bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform eine gleich große Anzahl von Stabilisicrsäiilcn 26 in im wesentlichen symmetrischer Anordnung um die Stampf- und Rollachse herum vorgesehen ist, kann gemäß Fig. Il auch eine ungerade Zahl von Stabilisicrsäulen vorgesehen sein. Hei dieser abgewandelten Ausführungsform sind ersiehllieherwcise jeweils zwei Slabilisiersäulcn zu beiden Seiten der Stampfachsc im Bug- und im Heckabschnitt angeordnet, während ein mittleres StabilisiL-rsäulenpaar vorzugsweise so angeordnet ist, daß es v.>n der Stampfachse geschnitten wird, wobei alle Stabilisiersäulen symmetrisch zu beiden Seiten der Rollachse liegen.

Das Wasserfahrzeug sollte mindestens vier Stabilisiersäulen 26 aufweisen, von denen sich jeweils die Hälfte auf jedem Rumpf zu beiden Seilen der Rollachsc RA befindet. Bei Verwendung von sechs Stabilisicrsäulen befinden sich zwei Säulcnpaarc auf gegenüberliegenden Seiten der durch das Auftriebszentrum verlaufenden Stampfachse PA. während das mittlere Säulenpaar neben der Stampfachse liegt ode. von dieser geschnitten wird. Bei Verwendung von acht Stabilisiersäulen befindet sich jeweils die gleiche Anzahl von Säulenpaaren im wesentlichen symmetrisch zu beiden Seiten der Stampfachse und von dieser entfernt. Genauer gesagt, sollte sich bei Verwendung einer ungeraden Anzahl von Stabilisiersäulenpaaren das mittlere Säulenpaar an der Stampfachse PA und sollten sich die anderen Säulenpaare in jeweils gleich großer Anzahl auf gegenüberliegenden Seiten der Stampfachse und in im wesentlichen symmetrischer Anordnung gegenüber dieser befinden, während bei Verwendung einer geraden Anzahl von Stabilisiersäulenpaaren sich jeweils eine gleich große Anzahl von Säulenpaaren zu beiden Seiten der Stampfachse PA und in im wesentlichen symmetrischer Anordnung dieser gegenüber befinden sollte.

Zur Stabilisierung des Schiffs sollte jede Stabilisicrsäule 26 eine über ihre gesamte Effektivhöhe h hiriwcg konstante, vorbestimmte Querschnittsfläche besitzen.

Die Stabilisicrsäulen 26 sind so ausgelegt, daß ihre linieren Hälften zusammen mit der Rest-Wasserverdrängung der teilweise gefluteten Rümpfe 12 einen so großen Auftrieb gewährleisten, daß das Wasserfahrzeug in halbgetauchtcm Zustand zu schwimmen vermag.

Die durch den Abstand h zwischen den Oberseiten der Rümpfe 12 und der Unterseite der Plattform /' festgelegte F.ffektivhöhe der .Stabilisiersäulen 26 sollte so groß wie oder vorzugsweise größer sein als die größte zu erwartende Wellcnhöhe von Wellcnkamni zu Wellental; diese I lohe bleibt praktisch unbeeinflußt vor etwaigen geringfügigen Änderungen der Konfiguration für die mechanischen Verbindungen zwischen den Stabilisicrsäulen und den Rümpfen oder der Plattform.

Das Wasserfahrzeug wird auf einen Eintauehzustand auf etwa die Hälfte der Effektivhöhe h der Stabilisiersäulen 26 belastet, so daß es in halbgetaucht schwimmendem Zustand gehalten wird. Zur Verminderung der Bewcgungsaufschaukclung unter solchen Bedingungen wird erforderlichenfalls Ballast umverteilt und/oder das Wasserfahrzeug stärker belastet oder entlastet, um es gegenüber dem idealen Tauchzustand weiter oder weniger weit eintauchen zu lassen, so daß der Abstand zwischen der mittleren Wasserlinie und entweder der Unterseite des Decks oder der Oberseite der Rümpfe nicht weniger als 75% der mittleren Wellenhöhe beträgt, d. h. die Effektivhöhe h sollte mindestens so groß sein wie und vorzugsweise größer sein als das l,5fache der mittleren Wellenhöhe.

Wenn der Dreibaum mit voller oder nahezu voller Tragfähigkeit arbeitet, kann das Schiffsheck zusätzlich mit Ballast beschwert werden, so daß übermäßige, durch die Dreibaumlast hervorgerufene Trimmwinkcl vermieden werden.

Die Stabilisiersäulen sina so angeordnet, daß die hydrodynamischen Kräfte Aufrichtmomente proportional zur volumetrischen Wasserverdrängung der unter Wasser befindlichen Teile der Stabilisiersäulen um die Roll- und Stampfachse herum erzeugen, so di^ das Metazentrum in allen vorgenannten, halbgetaucht schwimmenden Lagen des Schiffs über dem Schiffs-Schwerpunkt gehalten wird.

Selbstverständlich kann das Wasserfahrzeug für praktisch alle See-Bauvorhaben eingesetzt werden und ist keinesfalls auf die Errichtung und den Abbau von Küstengewässer-Bohr- und Förderinseln beschränkt. Beispielsweise kann das Wasserfahrzeug für das Verlegen von Röhren, für den Brückenbau, zum Erstellen von Küstengewässer-Ölspeichertanks u. dgl. und sogar für den Bau anderer Schiffe eingesetzt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Palentansprüche:

1. Wasserfahrzeug, insbesondere Rohrverlegeschiff, gekennzeichnet durch die Vereinigung nachstehender an sich bekannter Merkmale:

a) Das Wasserfahrzeug ist wesentlich länger als breit und besteht aus einem Paar von im Abstand angeordneten länglichen Rümpfen und mit einer Arbeitsplattform, die durch mehrere Stabilisiersäulen auf den Rümpfen abgestützt gehalten ist, wobei die Stabilisiersäulen auf beiden Seiten der Rollachse und der Stampfachse des Wasserfahrzeugs angeordnet sind und die Rümpfe des Wasserfahrzeugs sind in flutbare Kammern aufgeteilt, die einen veränderbaren Tiefgang zwischen einer Überführungsschwimmlage und einer halbgetauchicn Arbeitstage ermöglichen;

b) auf der Arbeitsplattform {20, 22) des Wasserfahrzeuges ist ein Schwerlastkran (56) angeordnet, und

c) es ist auf dem Wasserfahrzeug ein Ballastsystem vorgesehen, um selektiv die Kammer der Rümpfe derart zu belasten, daß die Lage des Wasserfahrzeugs um die Rollachse und/oder die Stampfachse während des Betriebes des Kranes korrigierbar ist.

2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Schwerlastkran nahe seinem einen Längsende montict ist.

3. Wasserfahrzeug nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, dao die^-uerschnitlsabmaße der Stabilisiersäulen in Längsrichtung des Wasserfahrzeugs größer sind als die Querrichtung, und daß die Flächenschwerpunkte der Querschnitte der Stabilisiersäulen zur Außenbordseite von der Längsmittellinie der Rümpfe hin versetzt angeordnet sind.

4. Wasserfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Längsende des Wasserfahrzeugs ein zusätzlicher Ausleger (44, 46) für ein Anheben schwerer Lasten angelenkt ist.