DE3886774T2

DE3886774T2 - Turmvorrichtung.

Info

Publication number: DE3886774T2
Application number: DE3886774T
Authority: DE
Inventors: Ivar Krogstad
Original assignee: Pusnes AS
Current assignee: Pusnes AS
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1988-10-12
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2008-10-13
Also published as: JP2655338B2; EP0418238B1; NO874246L; NO171628B; JPH03502080A; NO874246D0; NO171628C; DE3886774D1; EP0418238A1; WO1989003338A1; US5065689A

Description

Turmvorrichtung, die mit dem Meeresboden vertäut ist und eine schwimmende Struktur, die die Turmvorrichtung trägt und sich darum herumdrehen kann. Die Turmvorrichtung besteht aus einem unteren radialen Gleitlager relativ geringer Breite und mit großem Durchmesser. Dieses Lager hält den wesentlichen Teil der Horizontalkräfte, die auf das Schiff einwirken. Ein oberes sphärisches Axiallager mit relativ kleinem Durchmesser stützt die senkrechten Kräfte, die auf die Turmvorrichtung einwirken und ein mögliches Ungleichgewicht zwischen den Horizontalkräften der Vertäuungsleine(n) und dem unteren Lager. Ein Mechanismus erlaubt die schnelle Verbindungslösung und Wiederverbindung mit der Turmvorrichtung.
Turmvorrichtungen zum Vertäuen von Schiffen sind u.a. bekannt von den US-PSen 3,191,201 und 3,279,404. Die Nachteile und Mängel der bekannten Turmvorrichtungen hängen hauptsächlich mit ihren Dimensionen zusammen. Diese Turmvorrichtungen sind groß und schwer und dies führt dazu, daß deren Herstellung zeitaufwendig, schwierig und teuer ist. Weiterhin machen es die großen Dimensionen des Turms notwendig, eine entsprechend große Vertiefung (Ausschnitt) in der Schiffshülle vorzusehen. Diese Vertiefung kann schwierig anzuordnen sein, wenn ein bereits vorhandenes Schiff umgebaut werden soll und unter allen Umständen muß der große Ausschnitt, der von der Vertiefung dargestellt wird, strukturell durch erhebliche Verstärkungen im Bereich der Vertiefung kompensiert werden.
Deformationen der Schiffshülle führen dazu, daß die Konstruktion der Lager kompliziert ist.
Wenn das Schiff von den Vertäuungsleinen des Ankers getrennt werden soll, muß dies so geschehen, daß ein Ankertau zur Zeit gelöst wird. Eine solche Arbeitsweise ist zeitaufwendig und kann in einer Notsituation kritisch sein.
Die obengenannten Turmvorrichtungen sind mittschiffs oder in der vorderen Hälfte des Schiffs angeordnet.
Es gibt auch kleinere Turmvorrichtungen, deren Lage sich im Vorderteil des Schiffbugs befindet. Die Verbindung zum Schiff besteht aus einem starken Lagergehäuse, das alle Kräfte des Lagers überträgt. Dieses Lagergehäuse befindet sich unter der Wasserfläche. Die Struktur, die das Lagergehäuse trägt, muß relativ stark sein wegen der Kräfte des Meeres, die in diesem Teil des Schiffs am größten sind, und der Kräfte des Lagers, die in alle Richtungen wirken. Die Lösung der diesbezüglichen Vertäuungsleinen im Notfall ist unmöglich, weil die Leinen an einer Platte unterhalb des Lagers befestigt sind. Die Lösung der verhältnismäßig starken Lageranordnung in unter Wasser im Notfall ist auch praktisch unmöglich. Steigrohre werden durch das Zentrum des Lagers geführt und weiterhin durch eine Röhrenstruktur bis zu einem Drehzapfen für die Übertragung von Flüssigkeit in gleicher Höhe wie das Vorderdeck.
Es gibt auch eine Ladeboje gemäß NP 8644496, die am Bug eines Schiffes mit zwei steifen Halterungen von einigen Metern Durchmesser befestigt ist, einer oberen Halterung und einer unteren Halterung. Wenn diese Boje abgelassen wird, müssen die Halterungen gelöst werden und die Ladeboje mit der Lageranordnung wird vom Schiff abgelöst.
In der US-A-4,660,496 ist eine Turmanordnung beschrieben, die mit dem Meeresboden verankert ist und eine schwimmende Struktur aufweist, die die Turmvorrichtung in einem oberen Axiallager und einem unteren radialen Gleitlager trägt und die sich frei um die Turmanordnung drehen kann.
Erfindungsgemäß ist das obere Lager ein sphärisches Lager mit einem relativ kleinen Durchmesser und das untere Lager hat einen im wesentlichen größeren Durchmesser. Der besondere Vorteil, der durch diese Erfindung erhalten wird, ist ein einfacher und leichtgewichtiger Turm mit einer flexiblen Lageranordnung, die einfach im Schiff eingebaut werden kann und einem Kupplungsmechanismus, der ein einfaches Eingreifen und Lösen zwischen Turm und Schiff möglich macht. Diese Erfindung besteht aus einer Turmanordnung mit sehr begrenzten Dimensionen. Es ist einfach, den mit dem Anker vertäuten Teil des Turms in einer Notsituation zu lösen oder dann, wenn die schwimmende Struktur zeitweilig für den Transport einer Ladung, für Reparaturzwecke oder aus anderen Gründen, bewegt werden muß. Die erneute Verbindung, wenn die schwimmende Struktur zurückgeführt wird, ist ebenfalls einfach.
Die wesentlichen Merkmale dieser Konstruktion sind die Anordnung des Lagers und des Kupplungsmechanismus. Ein unteres Lager, das nur Horizontalkräfte aufnimmt, wird in dem Gebiet befestigt, wo die horizontale Komponente der Kräfte der Anker Vertäuung einwirken. Dadurch sind es fast nur Axialkräfte, die weiter auf das obere Lager übertragen werden sollen, wo auch der Kupplungsmechanismus befestigt ist.
Der Angriffspunkt für die horizontale Komponente der Kraft der Vertäuungsleine für den Anker wird jedoch etwas schwanken, wenn es verschiedene Vertäuungsleinen gibt. Wenn die horizontale Komponente der Vertäuungsleinenkräfte vom Mittelpunkt des unteren Lagers abweicht, tritt ein Momentum auf. Dieses Momentum wird als Biegemomentum in die Konstruktion übertragen und wird durch eine kleine Horizontalkraft im oberen Lager entgegengewirkt.
Das obere Lager ist wie ein sphärisches Axiallager geformt. Dadurch kann es große Axialkräfte und mäßige Radialkräfte absorbieren und gleichzeitig kann es sich in Richtung des Mittelpunkts des unteren Lagers selbst ausrichten. Eine solche flexible Ausrichtung ist wichtig bei schwimmenden Strukturen, wenn eine Deformation zwischen den verschiedenen Teilen der Hülle leicht auftritt.
Das obere Lager ist mit einem relativ kleinen Durchmesser ausgeführt und in dieser Weise kann auch der Durchmesser des Kupplungsmechanismus klein gehalten werden. Ein kleiner Durchmesser gibt kleine Reibungsverluste am Lager und vereinfacht gleichzeitig die Konstruktion des Kupplungsmechanismus und schafft genug freien Raum, wenn das Oberteil des Turms das untere Lager passieren muß. Um Raum für eine oder ein Paar Steigrohre in der Mitte des Lagers zu erhalten, muß der Durchmesser des Lagers etwa 1 Meter betragen, jedoch kann die Festigkeit im Lager und des Kupplungsmechanismus einen kleineren Durchmesser gestatten.
Der Kupplungsmechanismus ist im Prinzip eine Schraubverbindung mit mehreren Gängen mit einer Gewindesteigung, die groß genug ist, um ein Aufschrauben auf Grund der Axialkraft im Turm zu verursachen. Der Turm dreht sich in dieser Lage nicht und bewegt sich vertikal nach unten mit einem Kupplungsteil, während der andere Kupplungsteil im oberen Lager eingetaucht und damit drehbar ist. In der Eingriffsposition müssen die beiden Kupplungsteile relativ zueinander gesichert sein, um eine relative Drehung zu vermeiden. Das untere Lager ist als Gleitlager ausgebildet mit einem wesentlich größeren Durchmesser als das obere Lager derart, daß die obere Konstruktion durch das Lager mit ausreichendem Abstand passieren kann. Ein großer Durchmesser gibt auch die Möglichkeit, daß für den gleichen Oberflächendruck ein schmales Lager vorgesehen werden kann. Lager mit geringer Breite haben eine geringere Neigung für einen Kantendruck, wenn sie nicht mehr richtig ausgerichtet sind und wenn der verankerte Teil des Turms gelöst wird ist die Axialbewegung, um die äußere Lagerfläche freizumachen, gering. Dies ist wichtig beim Lösen im Notfall.
Die Turmanordnung besteht aus drei hauptsächlichen Teilen:
1. Den Turm,
2. dem oberen sphärischen Axiallager mit dem Lösungsmechanismus und
3. dem äußeren Ring der unteren Radiallager mit den Befestigungen an der Hülle.
Im unteren Teil des Turms ist eine Tafel oder eine Bodenplatte angeordnet, an welcher die Vertäuungsleinen für den Anker befestigt sind. Wenn es nur eine Leine gibt, muß diese im Mittelpunkt befestigt sein und in diesem Falle würde es natürlich sein, die Leine durch ein starres röhrenförmiges Torsionselement zu ersetzen, das derch eine Cardanverbindung angeschlossen ist.
Normalerweise werden verschiedene Vertäuungsleinen für den Anker aus Kettenkabel oder Stahldrahttau verwendet.
Die Bodenplatte ist mit dem inneren Ring des unteren Lagers durch eine Zwischenkonstruktion befestigt. Dieser innere Ring muß sehr steif sein, um seine Rundung beizubehalten, wenn das Lager belastet wird. Der innere Ring kann mit einem Rad verglichen werden mit einer zylindrischen Außenfläche, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Ein Rohr ist im Mittelpunkt der Bodenplatte und dem unteren Lager befestigt und erstreckt sich weiterhin bis zum oberen Lager.
Es sollte möglich sein, das Rohr in verschiedenen Stellungen zu verriegeln, um es während der Inspektion, der Wartung oder der Einstellung der Lager und der Befestigung der Ankerleine zu fixieren.
Eine oder mehrere Steigrohre können innerhalb des Rohrs geführt werden und oberhalb des Rohrs mit einem Drehzapfen verbunden sein mit einem oder mehreren Läufen.
Der Turm kann mit schwimmfähigen Mitteln versehen sein, wo dies hinsichtlich der benachbarten Strukturen praktisch ist. Es ist natürlich, die schwimmfähigen Vorrichtungen in Verbindung mit den Ankerleinen und ihrer Vorspannung derart vorzusehen, daß der Turm ein stabiles vertikales Gleichgewicht unter Wasser aufrechterhält, wenn seine Verbindung gelöst ist.
Das obere Lager soll als eine Einheit angesehen werden, selbst wenn der innere Ring den Turmbewegungen folgt und der Außenring dem Schiff folgt. Eine Hülse hat eine Außenmanschette, die in den inneren Ring des Lagers eingehängt ist. Diese Hülse kann mit inneren Gewindegängen wie einer Nut zur Verbindung mit dem Turm versehen sein, jedoch ist eine bevorzugte Ausführungsform diejenige, wobei die Hülse sich nach unten unterhalb des Lagers erstreckt und wobei die Hülse mit äußeren Gewindegängen im unteren Teil des ausgedehnten Teils versehen ist. Dadurch kann das freistehende obere Ende des vertikalen Rohrs im Turm mit inneren Gewindegängen versehen werden, die sehr gut gegen Beschädigung durch Berührung geschützt sind.
In dem Gebiet zwischen dem Lager und dem mit Gewinde versehenen Teil der Hülse können axiale Federn für Nuten für die Führung einer Klauenkupplung vorgesehen sein. Die Klauen können in ähnliche Klauen am oberen Teil des röhrenförmigen Turms eingreifen und dadurch den Turm gegen Drehung relativ zur Hülse verriegeln.
Hydraulische Klinken können die Klauenkupplung aus dem Eingriff der Klaue herauspressen, falls eine plötzliche Notsituation auftreten sollte. Dann wird sich die Hülse auf den Gewindegängen drehen, bis der Turm frei läuft.
Die Gewindegänge sind vorzugsweise grobe trapezoide Gewinde mit einer großen Breite. Wenn der Turm eingekuppelt ist, kann dieses Kupplungsverfahren erleichtert werden, wenn die Hülse, die im sphärischen Lager eingehängt ist, gegen die Mitte des Turmrohrs orientiert werden kann. Führungsvorrichtungen können an der Hülse oder dem Rohr des Turms befestigt sein und durch Kontakt gegenüber dem Rohr oder der Hülse kann die Hülse orientiert werden. Wenn die ersten Gewindegänge Kontakt mit den gegenüberliegenden Gewindegängen haben, kann der Kontaktdruck verwendet werden, um die Hülse derart auszurichten, daß alle Gewindegänge Kontakt miteinander bekommen.
Nach außen ist das obere Lager in einem Lagergehäuse untergebracht, das in einem Träger o.dgl. ruht, welcher an einem der oberen Decks oder dem Oberteil des Bugs des Schiffes befestigt ist.
Der Außenring des unteren Lagers kann im Prinzip ein elastischer U-förmiger Streifen sein, der um den starren inneren Ring herum sich erstreckt, wobei die beiden Schenkel mit der Hülle befestigt sind, um die Hauptbelastung aufzunehmen, die eine Vertäuungsbelastung in Längsrichtung in Richtung nach achtern ist. Die Vertäuungsbelastung wird dann gleichmäßig in die Ausbuchtung im U verteilt und weiter in die parallelen Schenkel und auf die Hülle.
Es gibt jedoch auch Seitenkräfte und in einigen Fällen auch Längskräfte in Vorwärtsrichtung. Um diese Belastungen aufzunehmen, muß der Außenring vollständig sein und eine bestimmte Steifigkeit in ein oder zwei Gebieten aufweisen. Für die Anordnung im Bug des Schiffes ist es natürlich, die achtern gelegene Hälfte des Außenrings starr zu machen, während eine natürliche Anordnung am Boden eines Schiffes erfordern kann, daß der ganze Ring steif ist.
Der Außenring kann auch ein Polygon sein mit einem Lagerelement in jeder Ecke. Dies ist eine bevorzugte Ausführungsform, weil die Fläche des aufwendigen sich selbst schmierenden Lagermaterials beschränkt sein kann und ein guter Zugang zu den Lagerelementen gewährleistet sein kann.
Auf Deck ist eine Winsch vorzugsweise angeordnet, um den Turm während der Verbindung in die Hülse zu ziehen und der Turm während der Lösung der Verbindung abzusenken.
Die gleiche Winsch oder eine oder zwei andere Winsche können verwendet werden, um die Ankerleinen zu straffen oder zu lockern.
Die Figuren 1 bis 6 zeigen Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung. Das Schiff kann sich frei um 360 Grad um die Achse eines Turms 12 drehen, wobei die Achse vertikal ist. Die Lageranordnung des Schiffs 1 und des Turms 12 besteht aus einem oberen sphärischen Drucklager 2, 3, welches hauptsächlich vertikale Belastungen trägt, und einem unteren Lager 4, 5, das nur Radialbelastungen trägt. Die oberen sphärischen Lager 2, 3 und der daran befestigte Kupplungsmechanismus 31, 32 oder 35, 36 haben einen relativ kleinen Durchmesser und sind oberhalb der Meeresfläche 11 gut geschützt. Das untere Lager 4, 5 ist vorzugsweise ein selbstschmierendes Gleitlager, das untergetaucht im Meerwasser arbeiten kann.
Der innere Ring 3 im oberen Lager ist mittels des Kupplungsmechanismus mit einem Rohr 6 befestigt, das mit dem inneren Ring 4 im unteren Lager verbunden ist und weiter mit der Bodenplatte 7, die mit dem Meeresboden durch eine Anzahl Ankerleinen 8 verankert ist.
Der drehbare Teil des Turms 12 besteht weiterhin aus einer Hülse, die im Innenring 3 des oberen Lagers eingehängt und mit dem Lager an das Rohr 6, Halterungen 14, dem inneren Ring 4 im unteren Lager und der Bodenplatte 7 gekoppelt ist. Der Turm 12 kann auch mit Schwimmkörperkonstruktionen 15 oder geschlossenen Räumen, die Schwimmfähigkeit erlauben, ausgerüstet sein. Der Zweck besteht voll oder teilweise darin, das Gewicht des Turms 12 und auch die vertikale Komponente der Spannung in den Ankerleinen 8 zu kompensieren. Dadurch kann der Turm 12 ein stabiles Gleichgewicht in einer Entfernung unterhalb der Oberfläche 11 erhalten, wenn man sich entschließt, den Turm vom Schiff 1 für eine Zeit lang abzukoppeln. In diesem Fall kann die Verbindung zwischen der Hülse für den Innenring 3 und dem Rohr 6 zuerst gelöst werden Wenn der Turm 12 erneut mit dem Schiff verbunden werden soll, kann der Turm mittels einer Leine von einer Winsch 29 durch das Lager 2, 3 angehoben werden.
Eine oder mehrere Steigrohre 9 können durch das Rohr 6 geführt sein und das Medium in den Röhren kann zum Schiff hin oder vom Schiff weg mittels Gleithebeln 10 überführt werden. Eine oder zwei Winschen 30 auf dem Deck können verwendet werden, um die Ankerleinen 8 zu straffen oder zu lockern.
Figur 1 zeigt den Turm 12, angeordnet im Bug eines Schiffes 1. Der Außenring 2 im oberen Lager ruht in einem Lagergehäuse 38 auf dem Deck 16 oberhalb eines röhrenförmigen Schachts 22, der einen Ausschnitt im sich nach außen erweiterndem Bug umgibt. Die Hülse 35 ist in den inneren Ring 3 des sphärischen Lagers eingehängt und durch eine Verbindung mit mehrfachen Gewindegängen in eine Nabe 37 eingehängt, die an die Spitze des Rohrs 6 angeschweißt ist. Eine Klauenkupplung 36 kann axial auf der Hülse 35 gleiten und sie für die Drehung relativ zur Nabe 37 verriegeln. Diese Details des sphärischen Lagers und des Kupplungsmechanismus sind in Einzelheiten in Figur 5 dargestellt. Die horizontale Platte 23 nimmt an der Verbindung des äußeren Rings 5 mit der Hülle 1 teil. Innerhalb der Hüllenbeschichtung ist eine Platte mit punktierter Linie mit der Platte 23 gezeigt. Die Bügel 14, die auch einen vollen Konus bilden können, können den inneren Ring 4 in den Außenring 5 hineinführen während der Verbindung des Turms 12.
Figur 2 zeigt einen horizontalen Ausschnitt des unteren Lagers 4, 5. Der innere Ring 4 sollte relativ steif sein, um seine Rundung beizubehalten, während der äußere Ring 4 wegen der großen Belastungen nach vorne und nach Achtern als gespanntes Band um den Teil der Peripherie 5' wirkt, der hinsichtlich des Schiffs 1 nach vorwärts gerichtet ist. Die Spannung in diesem Band 5' wird direkt in einen Zuganker 19 überführt, der die Spannung auf die Hülle des Schiffes 1 überträgt, die in diesem Bereich sehr stark ist. Wenn der Zuganker 19 die Schalenummantelung durchbricht, wie dies in gestrichelten Linien dargestellt ist, kann die Spannungsbelastung auf eine große Fläche verteilt werden.
Die Belastung im Band 5' wird am besten ausgeglichen, wenn dieses flexibel ist und sich an die starre Oberfläche 4 anlegen kann, jedoch muß natürlich eine ausreichende Querschnittsfläche im Band vorgesehen sein, um der Spannung Widerstand zu leisten. Der zweite Teil 5" des Außenrings ist nicht von der Hauptkraft belastet, die vor und achtern auftretenden Kräfte nach achtern gerichtet sind, jedoch ist es zweckmäßig, diesen Teil 5" zu versteifen mittels einer Platte 23, um die vom Achterschiff herkommenden Kräfte, die auftreten könnten, zu absorbieren.
Ausschnitte 24 in der Platte 23 können vorgenommen werden, um die vertikalen Wellenkräfte während des Stampfens des Schiffes 1 zu vermindern.
Die Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, wobei der Außenring 20 im unteren Lager als Polygon ausgebildet ist. Die Zeichnung zeigt ein Hexagon, jedoch zur Vermeidung von großen Punktbelastungen gegen den inneren Ring 4 ist bevorzugt, mehrere Seiten zu haben.
In jeder Ecke zwischen zwei Seiten ist ein Lagersegment 21 angeordnet. Die Radialkraft, die auf die Lagersegmente einwirkt, wird als Spannungskraft in den beiden benachbarten Seiten verteilt. Die Maximalkraft und die achtern wirkende Kraft, die auf den Zuganker 19 übertragen wird, wird die gleiche sein wie in Figur 2. Jedoch ist die Konstruktion unter Verwendung eines Polygons einfacher, weil sie keine genauen Herstellungstoleranzen benötigt. Das Band 5 muß relativ rund gerollt sein, während Ungenauigkeiten im Polygon 20 an jedem Lagersegment 21 korrigiert werden können, z.B. durch Gießen von Kunststoffmaterial 33 hinter die Lagersegmente, durch Abstandsplatten hinter jedem Lagersegment, durch einzelne Anpassung von Stahlklammern in den Ecken oder durch Kombination jeder dieser drei Methoden.
Der Teil des Bandes 20 in der Ausbuchtung des Zugankers 19 wird die gleiche Spannung wie der Anker 19 haben, solange die gesamte Verankerungskraft in der vor- und achtern-gelegenen Richtung wirkt. Dieser Teil ist mit 20' bezeichnet. Der weitere Verlauf des Bandes 20 zum Bug des Schiffes ist mit 20" bezeichnet.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform, wobei der Turm 12 sich durch das Schiff hindurcherstreckt. Der Außenring 2 des oberen Lagers ist an einer Haltevorrichtung festgemacht (nicht dargestellt), in Verbindung mit dem Deck 16. Die Buchse 32 ist hier oberhalb des inneren Rings 2 gezeigt und hat eine lösbare Verbindung 31 mit dem Rohr 6. Der Außenring 5 im unteren Lager ist mit dem Boden 17 des Schiffs verbunden. Der Außenring kann auch in diesem Vorschlag ein Polygon 20 sein. Wenn der Außenring in die Hülle wie dargestellt eingebaut ist, ist es natürlich, daß die Peripherie als Flansch dient, um den Ausschnitt im Boden 17 zu verstärken. Jedoch ist es offensichtlich auch möglich, eine getrennte Verstärkung in der Hülle anzuordnen und den Außenring 5, 20 in verschiedene Spannungsbänder einzuhängen, die sich in unterschiedliche Richtungen erstrecken.
Wasser wird durch das Lager 4, 5 im Boden durchlecken und daher muß ein Schott 18 zwischen dem Boden 17 und dem Deck 16 angeordnet sein, um das Fortschreiten des Leckens zu verhüten.
Ein vertikaler wasserdichter Schacht 26 kann Zugang für die Inspektion der Endverbindungen der Ankerleinen 8 Stück für Stück geben. In diesen Fällen wird der Turm 12 gegen Drehung relativ zum Schiff 1 verriegelt. Die Winsch 30 kann verwendet werden, um die Spannung in den Ankerleinen 8 einzustellen, durch die Führung einer Zusatzleine durch den Schacht 26.
Eine Führungsplatte 34 zentriert den inneren Ring 4, wenn er von unten in den äußeren Ring 5 geführt werden soll. Eine Sperrklinkenvorrichtung 27, die auf dem Deck 16 befestigt ist, kann nach unten in eine von verschiedenen Nuten 28, 28' im Rohr 6 geschwenkt werden, um den Turm 12 gegen Drehung zu verriegeln. Die Klinke ist in gebrochenen Linien dargestellt, die in eine der Nuten 28 im Eingriff ist.
Figur 5 zeigt Einzelheiten des sphärischen Lagers und des Kupplungsmechanismus von Figur 1. Die Mitte 41 des sphärischen Lagers 2, 3 ist dargestellt. Zwischen der Hülse 35 und dem Deckel 40 ist eine sphärische Fläche dargestellt mit dem gleichen Mittelpunkt 41. Tatsächlich gibt es einen engen Spalt, wobei diese sphärische Oberfläche dargestellt ist, jedoch wenn in einer extremen Situation eine Auftriebskraft am Turm 12 auftreten sollte, wird der Deckel 40 auf dieser sphärischen Oberfläche gegenwirken. Das Gehäuse des Lagers 38 sollte an einer Verstärkung des Decks 16, nicht dargestellt, mit Bolzen befestigt sein. Der Verriegelungsmechanismus zur Verhütung der Drehung des Turms während Wartungsarbeiten usw., im Prinzip dargestellt durch die Klaue 27 und Nuten 28 in Figur 4, können einfach durch Bolzen zwischen dem Deckel 14 und der Hülse 35 in dieser Figur angeordnet sein.
Die Hülse 35 hat außen verschiedene Sägeprofilgewinde 43 mit einer so großen Steigung, das die mit Gewinde versehene Verbindung nicht von selbst verriegelt. Die Form der Gewindegänge ist nur im Schnitt an der rechten Seite dargestellt, während die Gewindegänge im linken Abschnitt punktiert dargestellt sind. Die gegenüberliegende Nabe 37 hat innere Sägeprofilgewinde, die in passendem Kontakt mit den Gewindegängen 43 gezeigt sind. Eine Klauenkupplung 36 kann auf axialen Nutenfedern außerhalb der Hülse 35 gleiten. Eine von verschiedenen Klauen 39 an der Nabe 37 sind dargestellt in Eingriffsstellung gegen eine passende Klaue, wobei die Nabe dadurch nicht mehr bezüglich der Hülse 35 drehen kann. Die punktierte Kontur 36' zeigt die obere entkoppelte Stellung der Kupplung 36, wenn sie mittels der Klinke 42 oder der Nabe 37 angehoben wird.
Anhebenasen 44 sind mit der Nabe 37 verbunden. An der Aussenseite dieser Anhebenasen befinden sich Führungskanten 45, die während des Eintretens gegen eine konische Führungsfläche 46 an der Innenseite der Hülse 35 eingreifen und eine Orientierung gegen die Nabe 37 schaffen.
Figur 6 zeigt einen perspektivischen Zylinderteil einer Fläche nahe der Oberfläche des unteren Endes der Hülse 35 und der Oberfläche des oberen Endes für die Nabe 37 und wie die Enden der Gewindegänge in dieser Fläche geformt sind 47, 47', 48, 48' um ein Eingreifen in aller relativen Drehwinkeln sicherzustellen.
Die Verfahrensweise der Verbindung der Turmvorrichtung ist dann die folgende.
Eine Leine wird von der Winsch 29 durch das obere sphärische Lager 2, 3 und weiter durch den Außenring 5 im unteren Lager geführt und an der Spitze des Rohrs befestigt. Die Leine muß etwa im Mittelpunkt des Rohrs ziehen und dies kann z.B. dadurch erreicht werden, daß die Leine auf zwei oder mehr gleich lange Tauschlingen befestigt wird, die an Aufhängungsnasen 44 befestigt sind, die symmetrisch innerhalb des Rohrs 6 angeordnet sind.
Der Turm 12 wird von der Lage unterhalb der Oberfläche angehoben, bis die Nabe 37 an dem Rohr 6 den Außenring im unteren Lager passiert und weiter bis die Nabe 37 in einer Stellung sich befindet, in der sie in die Hülse 35 eintritt. Wenn die Hebeleine etwa durch den Mittelpunkt des oberen Lagers durchgeht, wird die konische Führungsfläche 46 der Hülse 35 durch die Kanten 45 der Nabe 37 geführt, wenn diese weiter angehoben wird. Die Hülse 35 wird dann im sphärischen Lager abgelenkt. Wenn die Führungskanten 45 die konische Führungsfläche 46 passiert haben, können die ersten Gewindegänge der Hülse 35 und der Nabe 37 in Kontakt treten. Der Kontaktdruck verursacht, daß die Hülse 35 abgelenkt wird, bis sie axial mit der Nabe 37 liegt und die ganzen Gewindegänge sind dann in Kontakt miteinander.
Ein weiteres Anheben der Nabe 37 verursacht, daß die Hülse 35 sich dreht, Während des letzten Teils der Drehung drückt die Nabe 37 die Klauenkupplung 36, wenn aber die Klauenkupplung die punktierte Stellung 36' erreicht, treten die Klauen 39 in die Zone für das Eingreifen mit der Nabe 37 ein und die Klauenkupplung 36 fällt durch die Schwerkraft in die dargestellte Stellung. Die Klauen 39 verhüten dann eine weitere Drehung der Hülse 35 in beiden Richtungen.
Gleichzeitig mit dem Eintritt der Kupplung in das obere sphärische Lager hat der Konus 14 den inneren Ring 4 des unteren Lagers in den Außenring 5 hineingeführt.
Danach kann die Spannung in einer von ein oder zwei oder in zwei der Ankerleinen 8 mittels einer oder zwei Winschen 30 eingestellt werden. Vor dieser Operation muß das Schiff mittels Schleppern oder durch die eigene Schiffsschraubenausrüstung gedreht werden und der Turm mittels der Sperrklinke 27 oder dergleichen in richtiger Stellung verriegelt werden. Es ist auch möglich, alle Ankerleinen in dieser Art vollständig zu spannen, wenn die Anker von einem anderer Schiff auseinandergezogen werden.
Eine Leine, die von vornherein durch das Rohr 6 geführt und an einer leicht zugänglichen Stelle an der Bodenplatte 7 befestigt ist, wird von der Bodenplatte gelöst und an dem Steigrohr 9 befestigt. Danach wird das Steigrohr mittels der Winsch 29 angehoben und mit dem Röhrensystem des Schiffs durch die Spannschraube 10 verbunden. Wenn eine biegsame Steigröhre verwendet wird, ist es auch möglich, diese innerhalb des Rohrs 6 zu befestigen.
Wenn der Turm von den Verbindungen gelöst wird, kann dies gemäß zwei Verfahrensweisen geschehen, entweder durch kontrolliertes Absenken mittels der Winsch 29 oder im freien Fall, wenn der Wasserwiderstand die Bremse darstellt. Lösungen, die Teillösungen aus beiden beschriebenen Verfahrensweisen darstellen, können auch verwendet werden.
Durch kontrolliertes Absenken des Turms wird die Steigröhre 9 zunächst von der Ankerspannschraube gelöst und dann mittels der Winsch 29 abgesenkt und mit einer kleinen Boje markiert. Die Markierungsboje kann z.B. mit der Bodenplatte 7 verbunden sein und eine Leinenverbindung durch das Rohr 6 haben.
Danach wird eine Leine von der Winsch 29 am Turm festgemacht und die Winsch zieht diese hoch, bis sie die Vertikalkraft vom Turm 12 hält. Klinken 42 können dann die Klauenkupplung 36 anheben und der Turm wird gesenkt, bis er seine natürliche Position im Gleichgewicht unter Wasser erreicht hat. Die Leine wird von der Winsch abgezogen und mit einer Markierungsboje verbunden innerhalb einer Hilfsleine. Die Markierungsboje kann z.B. an Deck plaziert werden und mit einer Hilfsleine verbunden werden, die sich nach unten längs der Seite des Schiffs erstreckt und weiter zwischen den polygonen Außenring 20, ein Lagersegment 21, 33 und den inneren Ring 4 bis zu einem Gebiet nahe dem Deck, wo sie leicht erreicht werden kann.
Nach dem zweiten Verfahren kann das Steigrohr 9 z.B. mit dem Rohr 6 verbunden sein, so daß es leicht von der Ankerspannschraube 10 gelöst werden kann. Eine Markierungsboje
mit Leine kann vorher am Turm vorgesehen sein. Durch Aktivierung der hydraulischen Klinken 42 wird die Klauenkupplung 36 herausgepreßt und der Turm fällt unter der Einwirkung der Schwerkraft und der Vertikalkraft von den Ankerleinen aber wird durch den Wasserwiderstand und die Boje gebremst, bis er das natürliche Gleichgewicht einnimmt.

Claims

1. Turmvorrichtung, die mit dem Meeresboden verankert ist und eine schwimmende Struktur, die die Turmvorrichtigung in einem oberen Axiallager und einem unteren radialen Gleitlager trägt und sich frei darum herum drehen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Lager ein Kugelgleitlager (2,3) mit relativ kleinem Durchmesser ist und daß das untere Lager (4,5) einen wesentlich größeren Durchmesser hat.

2. Turmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Laufbuchse (35) in das Kugelgleitlager (2,3) eingehängt ist und die Laufbuchse (35) eine nicht sich selbst verriegelnde mehrfache Gewindeverbindung mit einer Nabe (37) hat, die am Turm (12) befestigt ist und daß eine Klauenkupplung (36) vorgesehen ist, die axial auf der Laufbuchse gleiten kann und Klauen (39) hat, die in entsprechende Klauen in der Nabe (37) eingereifen und dadurch die Laufbuchse (35) und die Nabe (37) gegen eine relative Drehbewegung veriegeln können.

3. Turmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbuchse (35) in dem Innenring (3) eingehängt ist und im unteren Teil außen angeordnete Gewindegänge (43) und eine äußere Klauenkupplung (36) oberhalb des mit Gewinde versehenen Teils aufweist und daß die gegenüberliegende Nabe (37) entsprechend innen angeordnete Gewindegänge besitzt.

4. Turmvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegänge (43) trapezförmig sind und angespitzte Endflächen (47, 48) zum Eingreifen in die Gewindegänge in der gegenüberliegenden Laufbuchse oder Nabe (35, 37), wenn sie miteinander verbunden sind, aufweisen.

5. Turmvorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Gewindegänge (43) acht bis sechszehn beträgt.

6. Turmvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Lager (4,5) einen Durchmesser hat, der zwei- bis fünfmal den durchschnittlichen Kontaktflächendurchmesser des oberen Lagers (2,3) beträgt und die Höhe weniger als dieser Durchmesser im oberen Lager (2,3) beträgt, und daß der innere Ring (4) einen sehr steifen Rand hat.

7. Turmvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (5) des unteren Lagers ein Polygon (20) ist und daß ein gleitendes Lagersegment in jeder Ecke zwischen zwei Kanten angeordnet ist.

8. Turmvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil des äußeren Rings, der gewöhnlich die höchste Belastung aufnimmt, wie ein relativ elestisches Band ausgebildet ist.

9. Turmvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Turmvorrichtung vor dem Bug eines Schiffes (1) angeordnet ist.

10. Turmvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Turmvorrichtung in der Mittelinie eines Schiffes zwischen Bug und Schiffsmitte angeordnet ist.

11. Turmvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Auftriebsvorrichtung (15,15') oder Schwimmtanks derart versehen ist, daß wenn die Turmvorrichtung vom oberen Lager gelöst wird, sie eine vertikale Gleichgewichtslage in einer Entfernung unterhalb der Meeresoberfläche einnehmen kann.

12. Verfahren zur Verbindung einer Turmvorrichtung (12) nach den vorhergehenden Asprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebeseil annähernd durch die Mitte des oberen Kugellagers (2,3) geführt und etwa in der Mitte der Nabe (37) in der Spitze des Turms (12) befestigt wird und daß es relativ schnell aufgezogen wird, bis die Nabe (37) nahe an die Laufbuchse (35) herangekommen ist, daß der Laufbuchse soviel Zeit gegeben wird, daß sie sich gegenüber der Nabe (37) so orientieren kann, daß die konische Führungsfläche (46) entlang den Führungskanten (45) gleitet, während die Laufbuchse (35) im Kugellager (2,3) abgelenkt und langsam angehoben wird, bis die ersten Gewindegänge (43) in die Laufbuchse (35) und der Nabe (37) in Berührung miteinander gekommen sind, wonach weiteres langsames Anheben einen Kontaktdruck der Gewindegänge verursacht, der in dieser Stufe nur auf einen kleinen Teil des Umfangs wirkt, um die Laufbuchse (35) im Kugellager (2,3) soweit abzulenken, bis sie gegenüber der Nabe ausgefluchtet ist und ein weiteres Anheben dazu führt, daß die Laufbuchse (35) sich im Lager (2,3) dreht bis die Nabe (37) die Klauenkupplung (36) betätigt und diese Kupplung drückt, bis die Klauen (39) in Eingriffslage kommen und die Klauenkupplung (36) in die Eingriffslage aufgrund ihres Eigengewichts fällt, und danach das Aufziehen umgekehrt wird, bis die Klauenkupplung (36) belastet ist und die Vertikallast im Turm (12) von der Gewindeverbindung zwischen Laufbuchse (35) und Nabe (37) aufgenommen wird.