NO315034B1 - Fremgangsmåte og system for tilkopling av en undervannsböye til et fartöy - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for opphenting og innføring av en undervannsbøye i et opptaksrom i bunnen av et dynamisk posisjonert fartøy, og ved hvilken en inntrekkingsline for sammenkopling med bøyen nedsenkes gjennom opptaksrommet og bringes opp på fartøyets dekk, og bøyen sammenkoples med inntrekkingslinen og trekkes inn i opptaksrommet ved hjelp av en vinsjanordning på fartøyet. Videre angår oppfinnelsen et system for opphenting og innføring av en undervannsbøye i et opptaksrom i bunnen av et dynamisk posisjonert fartøy, omfattende en vinsjanordning på fartøyet for inntrekking av bøyen i opptaksrommet via en til bøyen festet inntrekkingsline.

En fremgangsmåte og et system av ovennevnte type er kjent fra NO 175 418. Dette tidligere kjente system er det såkalte STL-system, hvor forkortelsen STL står for "Submerged Turret Loading". Dette system er basert på en neddykket bøye som omfatter en bunnforankret, sentral del og en på den sentrale del dreibart lagret oppdriftsdel som er tilpasset til formen på opptaksrommet og til å fastgjøres løsbart i dette.

Som et eksempel på annen kjent teknikk på området kan det henvises til NO 300 726. Dette patentskrift viser en fremgangsmåte for forbindelse av en neddykket bøye med et fartøy, hvor en synkeline som er nedsenket gjennom en sjakt i fartøyet, eller en opptaksline som er festet til en neddykket bøye, oppfanges fra fartøyet. For dette formål nedsenkes en fangline fra fartøyet, idet fanglinen er forsynt med synkemidler og holdes i form av en U, og det parti av fanglinen som utgjør U'ens basisparti, beveges til kontakt med synkelinen eller opptakslinen og for å tilveiebringe en forbindelse mellom linene, hvoretter synkelinen eller opptakslinen heves opp til fartøyet ved hjelp av fanglinen.

STL-systemet benytter i dag et flytende trossesystem omfattende en forline og en messengerline for sammenkopling av bøyen og det aktuelle tankskip. Dette kjente arrangement er vist på tegningenes fig. 1 hvor det er vist en STL-bøye 1 med et stigerør 2 og med ankerliner 3 for bunnforankring. Bøyen er via en hanefot 4 forbundet med en trosse/messengerline 5 og en forline 6, hvor forlinens frie ende er forbundet med en markeringsbøye 7. Det flytende trossesystem 5, 6, som har en horisontal utstrekning på havoverflaten på ca. 200 m, blir normalt hentet opp av et hjelpefartøy. Hjelpefartøyet overfører deretter forlinen til tankskipet som trekker inn STL-bøyen i skipets opptaksrom ved hjelp av en dedikert vinsjanordning.

For å sikre at trossesystemet alltid skal ha positiv oppdrift, er det nødvendig å benytte en trosse/messengerline med en spesiell materialkvalitet og integrerte oppdriftslegemer.

Dette kjente system har følgende ulemper:

Et hjelpefartøy vil normalt være nødvendig når tankskipet skal kople seg til STL- systemet. • Ofte vil det være hjelpefartøyet som av sikkerhetsmessige grunner (kfr. personer som arbeider på dekk) begrenser en fortøyningsoperasjon rent værmessig. • Det trossesystem som benyttes i dag, er kostbart og krever forholdsvis hyppige utskiftninger (typisk 2-3 utskiftninger pr. STL-system pr. år under normal drift). • Man har flere ganger erfart at skip får den flytende trosse i propellene, med konsekvenser for både skip og feltoperatør.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som eliminerer de ovenfor omtalte ulemper, og som effektiviserer prosedyren ved tilkopling av bøyen til det aktuelle fartøy.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i den karakteriserende del av krav 1.

Ifølge oppfinnelsen er det også tilveiebrakt et system av den angitte type som er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i den karakteriserende del av krav 2.

Ved hjelp av fremgangsmåten og systemet ifølge oppfinnelsen oppnås en rekke fordeler som kan sammenfattes som følger:

• Hjelpefartøy er ikke nødvendig.

• Utvidede operasjonsgrenser kan oppnås (siden hjelpefartøyet i dag representerer begrensningen).

• Potensial for effektivisering av operasjonen, dvs. spart tankskipstid etc.

• Reduserte vedlikeholdskostnader (utskifting av slitte messengerliner representerer i dag betydelige driftsutgifter).

• Ingen fare for at skip skal få messengerlinen i propellen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der

fig. 1 viser det foran omtalte, kjente arrangement for bøyetilkopling,

fig. 2 og 3 viser henholdsvis et grunnriss og et sideriss av et fartøy som benytter seg av systemet ifølge oppfinnelsen,

fig. 4 og 5 viser henholdsvis et sideriss og et grunnriss av en kran og en koplingsenhet som inngår i en første utførelse av systemet ifølge oppfinnelsen,

fig. 6 viser et sideriss av en bøye som er forsynt med en anordning for samvirke med koplingsenheten på fig. 4.

fig. 7 viser et sideriss av en heiseanordning og en andre utførelse av en koplingsenhet for sammenkopling med en bøye,

fig. 8 viser et sideriss av heiseanordningen på fig. 7, i operativ stilling for nedsenking av koplingsenheten,

fig. 9-12 viser forskjellige operasjonsfaser ved sammenkopling mellom en inntrekkingsline og en bøye ved hjelp av koplingsenheten ifølge fig. 7 og 8, og

fig. 13-16 viser forskjellige faser av en operasjonsprosedyre ved utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved benyttelse av heiseanordningen og koplingsenheten ifølge fig. 7 og S.

På fig. 2 og 3 er det vist et fartøy 10 i form av en dynamisk posisjonert skytteltanker som ved bunnen av fartøyets baugparti er forsynt med et opptaksrom 11 for opptakelse og løsbar fastgjøring av en bøye 12 som i den viste utførelse forutsettes å være av STL-typen. Bøyen vil i praksis være beliggende i en fast geografisk posisjon på en dybde D under havoverflaten på ca. 50 m. Bølgeretningen er på fig. 2 betegnet med

"W".

Mellom opptaksrommet 11 og fartøyets 10 dekk 13 er det anordnet en sjakt 14, og på dekket nær sjakten er det plassert en vinsjanordning 15 for mntrekking av bøyen 12 i opptaksrommet 11 ved hjelp av en inntrekkingsline 16.

Slik som nærmere vist på fig. 4 og 5, er det på fartøyets ene side, i det viste tilfelle ved skipssiden 17 på styrbord side, installert en kran 18 som er innrettet for nedsenking av en koplingsenhet 19 som er tilpasset for sammenkopling med en sammenpassende anordning 20 på toppen av bøyen 12. Kranen 18 kan være koplet til skipets dynamiske posisjoneirngssystem (DP-system) som da gir styresignaler til kranen slik at dennes kranbom 21 posisjoneres korrekt i forhold til STL-bøyen. For dette formål kan det på fartøyet være anordnet hydroakustiske referanseenheter 22, som vist på fig. 2 og 3.

Kranen kan beveges i skipets lengderetning langs en kranbane 23 med en lengde på ca. 10 m. Kranbommens 21 endepunkt kan justeres i tverrskipsretningen ved at bommen er utformet som en teleskoparm. Teleskoparmen kan typisk justeres innenfor et interval fra 0 til 6 m. Kranen er også forsynt med en hivkompenseringsanordning.

Den tradisjonelle kranvaier er her erstattet med en navlestreng (signalkabel) 24 som er koplet til koplingsenheten 19 ved sin ene ende. Det kan være ønskelig å installere en trusterenhet 25 mellom navlestrengen 24 og koplingsenheten 19, som vist på fig. 4, for å kunne foreta nøyaktig sideveis posisjonering av koplingsenheten når sammenkopling med bøyens sammenpassende anordning 20 skal finne sted.

Den sammenpassende anordning 20 består i den viste utførelse av en hanefot som omfatter tre like lange trosselengder 26 som er sjaklet til toppen av bøyen 12 i en pyramidekonfigurasjon, slik som vist på fig. 6. For å sikre at hanefoten 20 har den nødvendige positive oppdrift, er et oppdriftslegeme 27 anordnet ved hanefotens øvre ende. Til den øvre ende av hanefoten er det videre festet en termineirngsenhet 28 som er innrettet for tilkopling og låsing til en tilsvarende termineirngsenhet ved enden av bøyens inntrekkingsline 16, slik som omtalt nedenfor.

Som vist på fig. 4, er koplingsenheten 19 traktformet og tilpasset til hanefotens 20 pyramideform. Koplingsenheten er forsynt med minst ett kamera (ikke vist) og med den nødvendige instrumentering for å gjennomføre sammenkoplingen med den sammenpassende anordning 20 på bøyen.

Koplingsenheten 19 er slik anordnet at en endeterminering på inntrekkingslinen 16 kan plasseres inne i enheten før denne nedsenkes i sjøen. Når koplingsenheten nedsenkes ved hjelp av kranen 18 og anbringes over toppen av hanefoten 20 på bøyen, låses endetermineringen på linen 16 automatisk (dvs. uten bruk av elektrisk eller hydraulisk kraft) til den tilsvarende termineirngsenhet 28 ved toppen av hanefoten ved hjelp av en hann/hunnkoplingsforbindelse. Etter at inntrekkingslinen 16 er brakt i posisjon og festet til hanefoten, kan koplingsenheten frigjøres ved hjelp av en elektrisk operert mekanisme, og deretter oppheises til fartøyets dekk. Deretter kan bøyen vinsjes inn i opptaksrommet 11 i skipets baug og låses i dette.

Hovedpunkter av en operasjonsprosedyre ved utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved bruk av utrustningen ifølge fig. 2-6 skal beskrives i det følgende.

1. Før det aktuelle fartøy ankommer til STL-bøyens beliggenhet, trekkes inntrekkingslinen 16 ned gjennom opptaksrommet 11 og opp på fartøyets 10 dekk

hvor linens endeterminering festes til koplingsenheten 19.

2. Fartøyet DP-posisjoneres med STL-bøyen beliggende ca. 3 m på styrbord side av kranens 18 senterposisjon i langskipsretningen. 3. Koplingsenheten 19 nedsenkes manuelt ved hjelp av teleskopkranen 18 til den befinner seg ca. 1 m over toppen av hanefoten 20. Kranens hivkompensatorfunksjon

aktiveres.

4. Kranen 18 overføres til kontroll ved hjelp DP-systemet som sørger for at koplingsenheten 19 posisjoneres innenfor en sirkel med radius ca. 2 m i forhold til

toppen av hanefoten 20.

5. Endelig sammenkopling kan utføres manuelt ("joy-stick") eller automatisk ved bruk av et tilpasset målsøkingssystem. 6. Når sammenkoplingen er gjennomført, aktiveres koplingsenhetens 19 elektriske mekanisme som frigjør inntrekkingslinens 16 endeterminering fra koplingsenheten. 7. Koplingsenheten 19 kan deretter oppheises til fartøyets dekk ved hjelp av kranen 18. 8. Tankskipet reposisjoneres slik at STL-bøyen befinner seg vertikalt under skipets opptaksrom 11.

9. STL-bøyen trekkes inn i opptaksrommet ved hjelp av vinsjen 15.

10. Når STL-bøyen er låst i opptaksrommet, kan hanefotens 20 termineirngsenhet 28 frigjøres fra inntrekkingslinens 16 termineringsenhet. Dette gjøres manuelt. 11. Når tankskipet er ferdig lastet, kan STL-bøyen frakoples og slippes fri fra skipet ("free drop"). 12. Alternativt kan inntrekkingslinen 16 benyttes til å låre STL-bøyen kontrollert ut av skipet. I dette tilfelle må koplingsenheten 19 benyttes til å frigjøre inntrekkingslinen 16 fra hanefoten 20 når bøyen er senket til ønsket posisjon. Eventuelt kan det benyttes

en hydrodynamisk utløser som er innstilt på ca. 40 m slik at inntrekkingslinen frigjøres automatisk.

På fig. 7 og 8 er det vist en heiseanordning og en koplingsenhet som benyttes i en foretrukket utførelse av systemet ifølge oppfinnelsen.

Heiseanordningen består her av en A-ramme 30 som er svingbart montert på et rammeverk ved den ene side av et fartøy 10. A-rammen kan manøvreres ved hjelp av en hydraulisk stempelanordning 31. En koplingsenhet 32 for sammenkopling med den aktuelle bøye (ikke vist) er på fig. 7 vist å være anbrakt på et klargjøringsstativ 33. En inntrekkingsline 34 for bøyen er løsbart festet til koplingsenheten ved hjelp av et arrangement som skal beskrives nærmere i forbindelse med fig. 9-12.

Et endeparti av inntrekkingslinen 34 er på fig. 7 vist å være oppheist til toppen av A-rammen 30 ved hjelp av en line 35 som er forbundet med en klargjøringsvinsj 36 og løper over en klargjøringsskive 37 ved toppen av A-rammen. Koplingsenheten 32 er forbundet med den ene ende av en heiseline i form av en navlestreng 38 som med sin andre ende er forbundet med en aktivt hivkompensert vinsj 39.

Linen 38 løper over en navlestrengskive 40 ved toppen av A-rammen. Ved den nedre ende av A-rammen er det anordnet en rull 41 som inntrekkingslinen 34 løper over ved nedsenking av koplingsenheten 32, og når inntrekkingslinen trekkes opp på fartøyets dekk, slik som omtalt nedenfor.

Som antydet på fig. 8, er klargjøringsvinsjen 36 og navlestrengvinsjen 39 installert inne i en beskyttende beholder 42. Denne beholder er også vist å romme bl.a. en hydraulisk kraftenhet 43 for A-rammen og vinsjene og en styreenhet 44 for operatøren av systemet.

Forskjellige operasjonsfaser i forbindelse med sammenkoplingen av inntrekkingslinen 34 og en bøye ved hjelp av en koplinsenhet 32 er vist på fig. 9-12.

Slik det fremgår av disse figurer og delvis av fig. 13-16, er den aktuelle bøye 50 ved sin øvre ende forbundet med en forholdsvis liten tilleggsbøye eller krokbøye 51, som i sin øvre ende er forsynt med en krok 52 for tilkopling til inntrekkingslinen 34 ved hjelp av koplingsenheten 32. Krokbøyen 51, som på den viste måte er forbundet med bøyen 50 ved hjelp av et antall kabler 53, er i et nedre parti forsynt med ballast (ikke vist), og i et øvre parti forsynt med oppdriftselementer (heller ikke vist), slik at det sikres at krokbøyen står opprett i vannet. Oppdriftselementene kan hensiktsmessig være utskiftbare, med tanke på at de kan skades under en tilkoplingsoperasjon. For at kroken 52 skal være sterk, men samtidig forholdsvis lett, kan den være laget av titan.

Koplingsenheten 32 består i denne utførelse av tre griperdannende stenger eller ben 54 som i operativ stilling rager nedover fra et øvre holdeparti 55 og er innbyrdes divergerende, slik at de danner sidekantene av en tenkt, regulær pyramide. I den viste utførelse er koplingsenheten også forsynt med en fremdriftsenhet 56, slik at den er å betrakte som en fjernoperert farkost (ROV). Til forskjell fra denne utførelse er koplingsenheten 32 på fig. 7 og 8 ikke forsynt med noen fremdriftsenhet, slik at man ved sammenkopling med den aktuelle bøye vil være avhengig av assistanse av andre midler, f.eks. en separat ROV 57 som vist på fig. 8.

Inntrekkingslinen 34 er en trosse hvis endeparti danner en endeterminering i form av en løkke 58 som er passende dimensjonert i forhold til avstanden mellom de frie ender av benene 54, slik at løkken fastholdes i åpen, utspent stilling ved benenes nedre ende når den er montert på koplingsenheten 32.

En operasjonsprosedyre ved utførelse av den foreliggende fremgangsmåte ved benyttelse av utrustningen ifølge fig. 7-12 skal beskrives i det følgende under henvisning til fig. 13-16.

Ved innledningen av prosedyren senkes inntrekkingslinen/trossen 34 med en klumpvekt 59 og en flyteline 60 ned gjennom sjakten 14 og opptaksrommet 11 i fartøyet 10, slik at flytelinen kommer opp til overflaten ved skipssiden, som vist på fig. 13. Flytelinen plukkes opp ved hjelp av A-rammen 30 og klargjøringsvinsjen 36, og trossen og klumpvekten bringes opp på fartøyets dekk. Som ovenfor nevnt, er trosseenden utformet som en løkke 58, og denne løkke monteres nå på koplingsenheten 32, slik at den holdes åpen av koplingsenhetens ben 54. Deretter nedsenkes koplingsenheten 32 med trossen 34 i vannet ved hjelp av vinsjen 39, idet linen/navlestrengen 38, som er forbundet med koplingsenheten, løper over skiven 40 ved toppen av A-rammen.

Koplingsenheten 32 styres i posisjon ved hjelp av fremdriftsenheten 56, slik at løkken 58 hektes på kroken 52 på krokbøyen 51, som illustrert på fig. 9-11 og fig. 14.

Ved utøvelse av en passende, oppadrettet trekkraft på koplingsenheten 32 frigjøres denne fra trossen 34, og oppheises deretter til fartøyets dekk, som vist på fig. 15.

Når det gjelder bøyen 50, er denne vist å være forankret til havbunnen 61 ved hjelp av et antall ankerliner 62. Et fleksibelt stigerør 63 strekker seg mellom bøyen 50 og et brønnhode 64 på havbunnen.

Etter at trossen 34 er tilkoplet til bøyen heves bøyen gjennom vannmassen ved hjelp av en vinsjanordning 65 på fartøyet 10, og bøyen innføres i bøye-opptaksrommet 11 og fastlåses i dette ved hjelp av passende låseanordninger.

Koplingsenheten 32 vil være hivkompensert når den befinner seg nede ved bøyen 50. Koplingsenheten er dannet av plast- eller komposittmaterialer, for å redusere faren for at den kan skade bøyen 50 ved et eventuelt sammenstøt med denne.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for opphenting og innføring av en undervannsbøye (12; 50) i et opptaksrom (11) i bunnen av et dynamisk posisjonert fartøy (10), ved hvilken en inntrekkingsline (16; 34) for sammenkopling med bøyen (12; 50) nedsenkes gjennom opptaksrommet (11) og bringes opp på fartøyets (10) dekk (13), og bøyen (12; 50) sammenkoples med inntrekkingslinen (16; 34) og trekkes inn i opptaksrommet (11) ved hjelp av en vinsjanordning (15; 65) på fartøyet, karakterisert ved at den omfatter de trinn å feste inntrekkingslinen (16; 34) til en koplingsenhet (19; 32) på fartøyets (10) dekk (13), å nedsenke koplingsenheten (19; 32) med inntrekkingslinen (16; 34) mot bøyen (12; 50) ved hjelp av en heiseanordning (18; 30, 39) på fartøyet (10) under eventuell styring ved bruk av fartøyets dynamiske posisjoneringssystem, å anbringe koplingsenheten (19; 32) på en samvirkende anordning (20; 51, 52) på toppen av bøyen (12; 50), hvorved en endeterminering på inntrekkingslinen (16; 34) forbindes med den samvirkende anordning (20; 51, 52), å frigjøre koplingsenheten (19; 32) fra den samvirkende anordning (20; 51, 52) og trekke opp koplingsenheten til fartøyets (10) dekk ved hjelp av heiseanordningen (18; 30,39), å posisjonere fartøyet (10) slik at bøyen (12; 50) ligger vertikalt under opptaksrommet (11), og å trekke bøyen (12; 50) inn i opptaksrommet (11) ved hjelp av vinsjanordningen (15; 65).

2. System for opphenting og innføring av en undervannsbøye (12; 50) i et opptaksrom (11) i bunnen av et dynamisk posisjonert fartøy (10), omfattende en vinsjanordning (15; 65) på fartøyet for inntrekking av bøyen (12; 50) i opptaksrommet (11) via en til bøyen festet inntrekkingsline (16; 34), karakterisert ved at det omfatter en koplingsenhet (19; 32) som er innrettet for tilkopling til en samvirkende anordning (20; 51, 52) på toppen av bøyen (12; 50), og en på fartøyet (10) anordnet heiseanordning (18; 30, 39) for nedsenking av koplingsenheten (19; 32) mot bøyen (12; 50) under eventuell styring av fartøyets dynamiske posisjoneirngssystem, idet koplingsenheten (19; 32) er innrettet til å forbindes med en endeterminering (58) på bøyens (12; 50) inntrekkingsline (16; 34), idet bøyens samvirkende anordning (20; 51, 52) er innrettet for automatisk låsing til inntrekkingslinens endeterminering ved tilkopling av koplingsenheten (19; 32) til bøyens samvirkende anordning (20; 51, 52), og idet koplingsenheten (19; 32) er innrettet for styrt frigjøring fra endetermineringen (58) etter dennes låsing til den samvirkende anordning (20; 51,52).

3. System ifølge krav 2, karakterisert ved at den samvirkende anordning omfatter en oppadragende krok (52) på en krokbøye (51) som er forbundet med bøyens (50) øvre ende, idet inntrekkingslinens (34) endeterminering er en løkke (58) som er tilpasset for løsbar montering på koplingsenheten (32).

4. System ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at koplingsenheten består av en holder (55) med nedadragende, divergerende ben (54) som er innrettet for løsbar fastholdelse av den nevnte løkke (58) i utspilt, åpen stilling ved benenes (54) frie ender.

5. System ifølge ett av kravene 2-4, karakterisert ved at den samvirkende anordning består av en hanefot (20) som er dannet av tre trosselengder (26) i pyramidekonfigurasjon, og at koplingsenheten (19) er traktformet og tilpasset til hanefotens (20) pyramideform.

6. System ifølge ett av kravene 2-5, karakterisert ved at koplingsenheten (19; 32) er forbundet med heiseanordningen (18; 30, 39) ved hjelp av en navlestreng (signalkabel) (24; 38).

7. System ifølge ett av kravene 2-6, karakterisert ved at koplingsenheten (19; 32) er forsynt med en fremdriftsenhet (25; 56).

8. System ifølge ett av kravene 2-7, karakterisert ved at heiseanordningen omfatter en svingbart montert A-ramme (30) og en tilhørende vinsjanordning (39).

9. System ifølge ett av kravene 2-7, karakterisert ved at heiseanordningen omfatter en kran (18) som er forsynt med en teleskopisk forlengbar kranbom (21) og videre er forskyvbart montert på en kranbane (23) som forløper i fartøyets (10) lengderetning.

10. System ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at heiseanordningen (18; 39) er forsynt med en hivkompenseringsanordning.