NO340274B1

NO340274B1 - underwater Thoughts

Info

Publication number: NO340274B1
Application number: NO20141549A
Authority: NO
Inventors: Rainer Schramm
Original assignee: Subhydro As
Priority date: 2014-12-20
Filing date: 2014-12-20
Publication date: 2017-03-27
Also published as: WO2016099287A1; NO20141549A1; US20180001970A1

Description

BAKGRUNN BACKGROUND

Oppfinnelsesområde Field of invention

[0001] Foreliggende oppfinnelse gjelder en undervannstanker for et fluid, f.eks. olje eller komprimert naturgass. [0001] The present invention relates to an underwater tank for a fluid, e.g. oil or compressed natural gas.

Kjent og beslektet teknikk Known and related art

[0002] I det følgende tjener hydrokarboner som et eksempel på fluidlast. Imidlertid kan utførelser av undervannstankeren som beskrevet her, transportere friskt vann, uorganisk gass eller andre fluide kjemiske forbindelser. Her betyr uttrykket "hydrokarboner" olje og gass, typisk utvunnet fra et undergrunnsreservoar. Naturgass, eller NG, betyr hydrokarboner som er i gassform under normale forhold, dvs. 0 °C og 1 bar, slik som metan, mens hydrokarbonene også omfatter komponenter som er flytende ved normale forhold, f.eks. råolje. [0002] In the following, hydrocarbons serve as an example of fluid cargo. However, embodiments of the underwater tanker as described here can transport fresh water, inorganic gas or other fluid chemical compounds. Here, the term "hydrocarbons" means oil and gas, typically extracted from an underground reservoir. Natural gas, or NG, means hydrocarbons that are in gaseous form under normal conditions, i.e. 0 °C and 1 bar, such as methane, while the hydrocarbons also include components that are liquid under normal conditions, e.g. crude oil.

[0003] Fra et reservoar og et trykk på flere hundre bar, er en blanding av hydrokarboner, vann og andre substanser, f.eks. H2S, brakt til overflaten under nøye oppsyn. Temperatur og trykk er kontrollert og kjemikalier kan tilsettes, f.eks. for å forhindre eller hemme dannelsen av hydrater og/eller skalering. En innledende behandling kan utføres i feltet, f.eks. å fjerne noe eller det meste av vannet, sand og korroderende stoffer som H2S. Etter innledende behandling, blir hydrokarboner transportert nedstrøms mot en endelig destinasjon, f.eks. et raffineri for nedbryting av blandingen til individuelle komponenter, en kjemisk fabrikk for videre bearbeiding eller en forbruker for oppvarming. I noen tilfeller, kan det å holde hydrokarbonene, for eksempel NG, ved et trykk på noen hundre bar fra produksjon til et lastepunkt og videre under transport, spare energi og kostnader i forhold til å dekomprimere gassen for behandling og deretter komprimere den for transport. I det følgende er "transport" definert som å bringe hydrokarbonene fra et lastepunkt, hvor all forhåndsbehandling har blitt utført, til et lossepunkt hvor ingen etterbehandling er påbegynt. [0003] From a reservoir and a pressure of several hundred bars, a mixture of hydrocarbons, water and other substances, e.g. H2S, brought to the surface under close supervision. Temperature and pressure are controlled and chemicals can be added, e.g. to prevent or inhibit the formation of hydrates and/or scaling. An initial treatment can be carried out in the field, e.g. to remove some or most of the water, sand and corrosive substances such as H2S. After initial treatment, hydrocarbons are transported downstream towards a final destination, e.g. a refinery for breaking down the mixture into individual components, a chemical factory for further processing or a consumer for heating. In some cases, keeping the hydrocarbons, such as NG, at a pressure of a few hundred bars from production to a loading point and further during transport can save energy and costs compared to decompressing the gas for processing and then compressing it for transport. In the following, "transportation" is defined as bringing the hydrocarbons from a loading point, where all pre-treatment has been carried out, to an unloading point where no post-treatment has commenced.

[0004] Transport av hydrokarboner omfatter i denne forstand transport i rør og transport med tanker, hver med kjente fordeler og ulemper. Hvis tankertransport foretrekkes fremfor rørtransport, gjenstår en sammenligning av alternative tankere. [0004] Transport of hydrocarbons in this sense includes transport in pipes and transport with tanks, each with known advantages and disadvantages. If tanker transport is preferred over pipe transport, a comparison of alternative tankers remains.

[0005] Et første eksempel dreier seg om transport av naturgass. LNG (flytende naturgass) har omtrent dobbel tetthet i forhold til CNG (komprimert naturgass) ved 250 bar og standard temperatur. Dermed, hvis hastighet, innledende og avsluttende behandling av NG blir sett bort i fra, ville en CNG-tanker trenge litt mindre enn halvparten av investerings- og driftskostnadene sammenlignet med en LNG-tanker med samme lastevolum, f.eks. 150 000 m<3>, for å være kostnadskonkurransedyktig i transportering av en gitt masse av NG. Selvfølgelig må en reell sammenligning også ta hensyn til transporthastigheten, kostnader til kjøleanlegg og fordampning av LNG kontra komprimere og dekomprimere CNG, samt kostnadene for kryogenisk utstyr for lagring og transport av LNG sammenlignet med tilsvarende utstyr for CNG. [0005] A first example concerns the transport of natural gas. LNG (liquefied natural gas) has approximately twice the density of CNG (compressed natural gas) at 250 bar and standard temperature. Thus, if speed, initial and final treatment of NG are disregarded, a CNG tanker would need slightly less than half the investment and operating costs compared to an LNG tanker with the same cargo volume, e.g. 150,000 m<3>, in order to be cost competitive in transporting a given mass of NG. Of course, a real comparison must also take into account the speed of transport, costs of refrigeration and vaporization of LNG versus compressing and decompressing CNG, as well as the cost of cryogenic equipment for storing and transporting LNG compared to similar equipment for CNG.

[0006] Et andre eksempel gjelder tanker størrelse. Ved overflate transport av råolje, er forskjellige størrelser fordelaktige for forskjellige anvendelser. For eksempel kan en Panamax-tanker i stand til å passere gjennom Panama-kanalen være å foretrekke fremfor en applikasjon, mens en VLCC (meget stor råoljetanker) kan være foretrukket fremfor en annen. Tilsvarende, har overflategasstankere forskjellige størrelser for ulike applikasjoner. Dermed er det forventet at undervannstakere for hydrokarboner har forskjellige størrelser avhengig av lasten, avstanden og andre faktorer tilsvarende de som bestemmer den gunstige størrelsen med en overflatetanker. [0006] A second example concerns tank size. In surface transportation of crude oil, different sizes are advantageous for different applications. For example, a Panamax tanker capable of passing through the Panama Canal may be preferred over one application, while a VLCC (very large crude oil tanker) may be preferred over another. Similarly, surface gas tankers have different sizes for different applications. Thus, subsea hydrocarbon takers are expected to have different sizes depending on the load, distance and other factors similar to those that determine the favorable size of a surface tanker.

[0007] CA2028273A1 beskriver en ubemannet undervannstanker laget av betong, hvor det ytre trykket fra omgivende vann i det vesentlige kompenserer for et indre trykk. Tankeren er lastet ved et undervannslastepunkt og losses ved et lossepunkt. Laste- og lossepunktene er fortrinnsvis plassert på fast grunn av hensyn til tankerens vekt. [0007] CA2028273A1 describes an unmanned underwater tank made of concrete, where the external pressure from surrounding water essentially compensates for an internal pressure. The tanker is loaded at an underwater loading point and unloaded at an unloading point. The loading and unloading points are preferably located on firm ground due to the tanker's weight.

[0008] Transport av fluider i en undervannstanker med en pumpe for å pumpe fluider inn i lasterommene er beskrevet i FR 1159028 (A). [0008] The transport of fluids in an underwater tanker with a pump to pump fluids into the holds is described in FR 1159028 (A).

[0009] I det følgende vil et ikke-begrensende eksempel dreier seg om en undervannstanker med et lastevolum på 150 000 m<3>. Størrelsen er valgt, dels fordi den tilsvarer en typisk overflate LNG-tanker, og dels for å illustrere at undervannsutstyr ikke skaleres lineært. For eksempel, håndtering av 200-300 bar i en 10 liters dykkeflaske er neppe sammenlignbart med håndtering av 150 000 m<3>CNG ved 25 MPa (250 bar), og bevegelse og styring av en undervannstanker av en slik størrelse er ikke direkte sammenlignbart med bevegelse og styring av en undervannsbåt på en brøkdel av størrelsen. [0009] In the following, a non-limiting example concerns an underwater tanker with a cargo volume of 150,000 m<3>. The size has been chosen, partly because it corresponds to a typical surface LNG tank, and partly to illustrate that underwater equipment does not scale linearly. For example, handling 200-300 bar in a 10 liter scuba tank is hardly comparable to handling 150,000 m<3>CNG at 25 MPa (250 bar), and the movement and control of an underwater tanker of such size is not directly comparable with the movement and steering of a submarine at a fraction of its size.

[0010] Det er flere grunner til at tradisjonell undervannsdesign er dyr og/eller upraktisk for en stor undervannstanker som opererer ved et eksternt trykk på 250 bar, dvs. på et vanndyp på 2 500 m. [0010] There are several reasons why traditional underwater design is expensive and/or impractical for a large underwater tanker operating at an external pressure of 250 bar, i.e. at a water depth of 2,500 m.

[0011] For det første ville lugarer og andre fasiliteter for et mannskap ved et akseptabelt sikkerhetsnivå 2 500 m under havoverflaten være dyrt, så en ubemannet fjernstyrt tanker, f.eks. fra et overflatefartøy, ville være fordelaktig. [0011] First, cabins and other facilities for a crew at an acceptable safety level 2,500 m below sea level would be expensive, so an unmanned remotely controlled tanker, e.g. from a surface vessel, would be beneficial.

[0012] For det andre, størrelse og ønsket hastighet kan gjøre et tradisjonelt undervannsdesign for dyrt for at en undervannstanker kan konkurrerer med en overflate råoljetanker eller LNG-tanker. For eksempel, noen av de største undervannsbåtene som noensinne er bygget, Typhoon klasse (russisk "Akuna" eller "Shark"), har en fortrengning på mindre enn 48 000 tonn fullt neddykket. I noen av disse undervannsbåtene, er missilutskytere erstattet med lasterom for opptil 15 000 tonn last. Til sammenligning kan en undervannstanker med lastevolum for 150 000 m3 CNG ved 24 MPa har en fortrengning på 190 000 tonn, dvs. ca. fire ganger størrelsen og massen av en Typhoon. Ettersom den nødvendige styrken og kraften til et fremdriftssystem og en kurskontroll avhenger av bevegelse, kan en mindre hastighet i noen grad kompensere for styreutfordringer som følge av en meget stor masse, fortrinnsvis til et nivå hvor prisgunstig, fremdriftssystem, ballastpumper og kontrollflater kan håndtere bevegelsen. Imidlertid krever en økonomisk transport en viss minimumshastighet eller hastighet fremover, f.eks. ca. 2,5 m/s (~3-5 knop). [0012] Second, size and desired speed can make a traditional subsea design too expensive for a subsea tanker to compete with a surface crude oil tanker or LNG tanker. For example, some of the largest submarines ever built, the Typhoon class (Russian "Akuna" or "Shark"), have a displacement of less than 48,000 tons fully submerged. In some of these submarines, missile launchers have been replaced with cargo compartments for up to 15,000 tons of cargo. In comparison, an underwater tanker with a cargo volume of 150,000 m3 CNG at 24 MPa can have a displacement of 190,000 tonnes, i.e. approx. four times the size and mass of a Typhoon. As the required strength and power of a propulsion system and course control depends on motion, a lower speed can compensate to some extent for steering challenges resulting from a very large mass, preferably to a level where the propulsion system, ballast pumps and control surfaces can handle the motion at a reasonable cost. However, an economic transport requires a certain minimum speed or forward speed, e.g. about. 2.5 m/s (~3-5 knots).

[0013] Nærmere bestemt, dybde kontroll, styring og endringer i fremdriftshastighet er endringer i bevegelse, og dermed lik en sum av impulser, f.eks. som et integral av en varierende kraft F( t) over en responstid, eller tilsvarende som en konstant midlere kraft F påført over responstiden. Følgeligøker den kraften som kreves for å forandre bevegelsen ved en gitt hastighet medøkende masse og avtagende responstid. Andre faktorer må også vurderes. [0013] More specifically, depth control, steering and changes in forward speed are changes in movement, and thus equal to a sum of impulses, e.g. as an integral of a varying force F(t) over a response time, or equivalently as a constant mean force F applied over the response time. Consequently, the force required to change motion at a given speed increases with increasing mass and decreasing response time. Other factors must also be considered.

[0014] Dybdekontroll tjener som et eksempel. Nærmere bestemt, se for deg en undervannsbåt som beveger seg fremover ved 5 m/s og en oppadgående vinkel på 2°. Denne undervannsbåten ville hevet seg ca. 50 m på fem minutter. Dermed må undervannsbåten være i stand til å endre bevegelsen, nærmere bestemt retningen på hastigheten med mer enn 2°, over en reaksjonstid på fem minutter, for å opprettholde et dybdeområde ved en satt dybde på + 50 m. En undervannstanker med fire ganger massen og samme hastighet som undervannsbåten, vil ha fire ganger bevegelsen, og dermed kreve fire ganger styrekraften for å utføre den samme endringen av hastighet i responstiden på fem minutter. Dette kan gjøres ved å øke arealet av finner og styreflater, angrepsvinkel; hydrofoil-profiler osv. som alleøker motstanden, og dermed driftskostnaden. Til slutt, en stor tanker vil trolig brukes til langtransport, f.eks. 5 000 -10 000 km. Det ekstra arbeidet som følger av en større motstand over en lang avstand krever drivstoff, så de ekstra driftskostnadene kan bli betydelige [0014] Depth control serves as an example. Specifically, imagine a submarine moving forward at 5 m/s and an upward angle of 2°. This submarine would rise approx. 50 m in five minutes. Thus, the submarine must be able to change its movement, specifically the direction of its speed by more than 2°, over a reaction time of five minutes, in order to maintain a depth range at a set depth of + 50 m. An underwater tanker with four times the mass and the same speed as the submarine, will have four times the motion, and thus require four times the steering power to effect the same change of speed in the response time of five minutes. This can be done by increasing the area of fins and control surfaces, angle of attack; hydrofoil profiles etc. which all increase the resistance, and thus the operating cost. Finally, a large tanker will probably be used for long-distance transport, e.g. 5,000 -10,000 km. The extra work that results from a greater resistance over a long distance requires fuel, so the extra operating costs can be significant

[0015] Ved en fremdriftshastighet på null, skaper ikke finner og kontrollflater et løft, så en tradisjonell undervannsdesign bruker ballastering med vann for å kontrollere dybden. Pumpehastigheten må være tilstrekkelig for å holde tankeren innenfor det forutbestemte dybdeområdet, dvs. å bestemme en reaksjonstid som er beskrevet ovenfor. Vannhastigheten inn i eller ut av ballasttanker, og dermed kostnaden for tanker og pumper, øker med masse, det gjør også prisen for en propell beregnet for å endre bevegelsen i en retning. Derfor, hovedsakelig på grunn av den større massen til en undervannstanker, er kostnadene forbundet med styreflater, ballasttanker med tilhørende pumper og/eller propeller relativt høy, og kan bli til et hinder for en kommersiell undervannstanker som bør ha livssykluskostnad, for eksempel mindre enn halvparten så mye som en LNG-tanker med tilsvarende lastevolum. Lignende [0015] At zero propulsion speed, fins and control surfaces do not create lift, so a traditional underwater design uses water ballast to control depth. The pumping rate must be sufficient to keep the tank within the predetermined depth range, i.e. to determine a reaction time described above. The speed of water into or out of ballast tanks, and thus the cost of tanks and pumps, increases with mass, as does the price of a propeller designed to change motion in one direction. Therefore, mainly due to the greater mass of a submersible tanker, the costs associated with control surfaces, ballast tanks with associated pumps and/or propellers are relatively high, and may become a barrier for a commercial submersible tanker which should have life cycle cost, for example, less than half as much as an LNG tanker with a corresponding cargo volume. Similar

betraktninger gjelder for alle romlige retninger. considerations apply to all spatial directions.

[0016] For det tredje, i et tradisjonelt undervannsdesign, brukes elektrisk kraft til bevegelse og styring, dvs. å kjøre en eller flere propeller, flere aktuatorer for eksterne kontrollflater og/eller pumper for å fylle eller tømme ballasttanker. En elektrisk generator drevet av en motor inne i undervannsfartøyet, f.eks. en forbrenningsmotor eller en dampturbin, kan tilveiebringe den elektriske strømmen. Å gi drivstoff og luft til forbrenningen i et undervannsfartøy krever plass til drivstoff- og lufttanker. Videre er kostnadene til vedlikehold av en forbrenningsmotor langt under havoverflaten absolutt høyere enn kostnaden for vedlikehold av en lignende motor på overflaten. Kostnadene forbundet med alt det ovennevnteøker raskt med størrelsen av tankeren, og noen kostnaderøker med operasjonsdybden. Spesielt, operasjon av en forbrenningsmotor ved en dybde på 2 500 m i mange år kan ikke komme i betraktning av praktiske grunner, og kan bli funnet for dyre, selv om de ble vurdert. Mens alternativer til en forbrenningsmotor er kjent for en militær undervannsbåt, f.eks. luft uavhengige fremdrifts systemer som kjernekraftverk, kjemiske batterier, brenselceller eller Stirling motorer, slike alternative energikilder er vanligvis ikke tilgjengelig, uegnet og/eller for dyre for en stor kommersiell undervannstanker, og er ikke videre beskrevet her. [0016] Third, in a traditional underwater design, electrical power is used for propulsion and steering, ie to drive one or more propellers, multiple actuators for external control surfaces and/or pumps to fill or empty ballast tanks. An electric generator powered by a motor inside the underwater vessel, e.g. an internal combustion engine or a steam turbine can provide the electrical current. Providing fuel and air for combustion in an underwater vessel requires space for fuel and air tanks. Furthermore, the cost of maintaining an internal combustion engine far below sea level is certainly higher than the cost of maintaining a similar engine on the surface. The costs associated with all of the above increase rapidly with the size of the tanker, and some costs increase with the depth of operation. In particular, operation of an internal combustion engine at a depth of 2,500 m for many years cannot be considered for practical reasons, and may be found too expensive, even if they were considered. While alternatives to an internal combustion engine are known for a military submarine, e.g. air independent propulsion systems such as nuclear power plants, chemical batteries, fuel cells or Stirling engines, such alternative energy sources are usually not available, unsuitable and/or too expensive for a large commercial underwater tanker, and are not further described here.

[0017] Kort sagt er formålet med foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret undervannstanker som løser minste ett av problemene ovenfor og samtidig beholder fordelene ved kjent teknikk. Særlig skal oppfinnelsen muliggjøre transport av hydrokarboner og andre fluider til en lavere kostnad per enhet enn det som tidligere har vært mulig. [0017] In short, the purpose of the present invention is to provide an improved underwater tank which solves at least one of the above problems and at the same time retains the advantages of known technology. In particular, the invention shall enable the transport of hydrocarbons and other fluids at a lower cost per unit than has previously been possible.

SAMMENDRAG SUMMARY

[0018] De ovennevnte og andre formål oppnås ved hjelp av et system med et slepefartøy og en undervannstanker for transport av et fluid ifølge krav 1, og en fremgangsmåte for drift av systemet ifølge til krav 13. [0018] The above and other purposes are achieved by means of a system with a towing vessel and an underwater tanker for transporting a fluid according to claim 1, and a method for operating the system according to claim 13.

[0019] I et første aspekt vedrører den foreliggende oppfinnelsen et system med et slepefartøy og en undervannstanker for transport av et fluid, undervannstankeren omfattende et festepunkt for en slepekabel fra slepefartøyet og en hoveddel. Hoveddelen har en sylindrisk tank for å inneholde fluidet ved et forhåndsbestemt indre trykk, en permanent ballast tilkoblet under den sylindriske tanken og minst en ballasttank for trimming og dybdekontroll. Hoveddelen er videre designet for å operere på en vanndybde hvor det utvendige trykket hovedsakelig motvirker det indre trykket. Systemet omfatter videre et undervannslastepunkt med en lastelinje for tilførsel og mottak av fluidet; utstyr for å bevege vann inn i og ut av den sylindriske tanken, slik at å fylle den sylindriske tanken med vann driver ut en fluidlast gjennom lastelinjen og fjerner vann fra den sylindriske tanken, fyller den sylindriske tanken med et returfluid gjennom lastelinjen; og en hanefot plassert over den sylindriske tanken. Hanefoten er konfigurert for å bevege festepunktet frem og tilbake langs hoveddelen. [0019] In a first aspect, the present invention relates to a system with a towing vessel and an underwater tanker for transporting a fluid, the underwater tanker comprising an attachment point for a towing cable from the towing vessel and a main part. The main body has a cylindrical tank to contain the fluid at a predetermined internal pressure, a permanent ballast connected below the cylindrical tank and at least one ballast tank for trimming and depth control. The main part is also designed to operate at a water depth where the external pressure mainly counteracts the internal pressure. The system further comprises an underwater loading point with a loading line for supplying and receiving the fluid; means for moving water into and out of the cylindrical tank, such that filling the cylindrical tank with water expels a fluid load through the loading line and removing water from the cylindrical tank, fills the cylindrical tank with a return fluid through the loading line; and a cock's foot placed above the cylindrical tank. The tap foot is configured to move the attachment point back and forth along the main body.

[0020] Fortrinnsvis overstiger det ytre trykket fra omgivende vann det indre trykket slik at en kompresjonskraft virker på hoveddelen. Deretter, kan hoveddelen fremstilles av et sprøtt og billig materiale, f.eks. betong som er kjent fra tidligere teknikk. Imidlertid er utførelsesformer med en noe positiv intern trykkforskjell også forventet fordi håndtering av et begrenset differansetrykk som virker på skrogstrukturen, for eksempel 10 bar i stedet for 250 bar, reduserer designkravene betydelig. Således, omfatter betegnelsen "i hovedsak motvirkes det indre trykk" utførelsesformer der trykkforskjellen fra innsiden til utsiden fører til en økonomisk levedyktig design, for eksempel opp til 10% høyere enn det ytre trykket. I det tilfellet må skrogstrukturen være i stand til å tåle strekkspenningene som følge av et indre trykk som er større enn det ytre trykket. [0020] Preferably, the external pressure from surrounding water exceeds the internal pressure so that a compression force acts on the main part. Then, the main part can be made of a brittle and cheap material, e.g. concrete which is known from prior art. However, embodiments with a somewhat positive internal pressure differential are also expected because handling a limited differential pressure acting on the hull structure, for example 10 bar instead of 250 bar, significantly reduces the design requirements. Thus, the term "essentially counteracting the internal pressure" includes embodiments where the pressure difference from the inside to the outside leads to an economically viable design, for example up to 10% higher than the external pressure. In that case, the hull structure must be able to withstand the tensile stresses resulting from an internal pressure that is greater than the external pressure.

[0021] I noen utførelsesformer, kan lastelinjene kan være forskjellige linjer eller kombineres og/eller være forbundet med annet utstyr på en rekke måter. For eksempel, kan en linje motta en fluidlast, f.eks. CNG, i et intervall og forsyne returlast, f.eks. tørr luft, N2eller CO2i et andre intervall. På samme måte kan den andre linjen være et enkelt utløp for returfluid slik som tørr luft eller en linje til overflaten. Videre kan transport være symmetrisk i den forstand at returfluid i en sløyfe er fluidlasten i en motsatt sløyfe ved hjelp av de samme to laste- og lossepunktene. For eksempel kan et lastepunkt på en plattform som produserer CNG være lossepunkt for CO2, f.eks. for trykkstøtte for den CNG-produserende geologiske formasjonen. [0021] In some embodiments, the load lines may be different lines or be combined and/or connected to other equipment in a variety of ways. For example, a line can receive a fluid load, e.g. CNG, in an interval and supply return cargo, e.g. dry air, N2 or CO2 in a second interval. Similarly, the second line can be a simple outlet for return fluid such as dry air or a line to the surface. Furthermore, transport can be symmetrical in the sense that the return fluid in one loop is the fluid load in an opposite loop using the same two loading and unloading points. For example, a loading point on a platform that produces CNG can be an unloading point for CO2, e.g. for pressure support for the CNG-producing geological formation.

[0022] Fortrinnsvis omfatter hoveddelen et ballastelement tilkoplet under et tankelement. Effekten er å senke tyngdepunktet og således minimalisere rull. Et egnet ballastmateriale kan være, for eksempel, grus av magnetitt, dvs. jernmalm, på grunn av sin relativt lave pris og høye tetthet. I visse anvendelser kan en slik malm også anvendes i veggene til hoveddelen. [0022] Preferably, the main part comprises a ballast element connected below a tank element. The effect is to lower the center of gravity and thus minimize roll. A suitable ballast material can be, for example, gravel of magnetite, i.e. iron ore, due to its relatively low price and high density. In certain applications, such an ore can also be used in the walls of the main part.

[0023] Hoveddelen har fortrinnsvis minste en ballasttank for trimming og dybdekontroll. Under en transport med en fluidlast og i løpet av en returreise med et returfluid, er oppdriften av hoveddelen nær nøytral, dvs. at en transportmasse er nær forskyvning av hoveddelen. Ballastvann pumpes inn i eller ut av ballasttankene for å justere transportmassen til den faktiske forskyvning som er kjent i faget. Ballasttankene kan e.g. være laget av forholdsvis rimelige stålrør, og de kan orienteres parallelt med en lengdeakse gjennom hoveddelen for å styre rull. Separate ballasttanker på en fremre ende og en bakre ende av hoveddelen kan brukes til å styre stamp og dybde. [0023] The main part preferably has at least one ballast tank for trimming and depth control. During a transport with a fluid load and during a return journey with a return fluid, the buoyancy of the main part is close to neutral, i.e. that a transported mass is close to displacement of the main part. Ballast water is pumped into or out of the ballast tanks to adjust the transport mass to the actual displacement known in the art. The ballast tanks can e.g. be made of relatively inexpensive steel tubes, and they can be oriented parallel to a longitudinal axis through the main part to control roll. Separate ballast tanks on a forward end and an aft end of the main body can be used to control draft and depth.

[0024] En foretrukket utførelsesform omfatter en hanefot for å fordele en slepe- og løftekraft. Hanefoten er fortrinnsvis en lengde med ståltau som går over to trinser festet til hoveddelen på to separate festepunkt, f.eks. den ene bak den andre. Deretter kan en konnektor festet til ståltauet flyttes langs hoveddelen ved å dreie trinsene for å justere stampingen. Lignende trinser kan benyttes for å redusere rull hvis ønsket. Foruten trinser kan hvilken som helst annen aktivator anvendes for å endre geometrien av hanefoten og for å innføre krefter for å styre stamping eller rulling av hoveddelen. [0024] A preferred embodiment comprises a crane foot to distribute a towing and lifting force. The tap foot is preferably a length of steel rope that goes over two pulleys attached to the main part at two separate attachment points, e.g. one behind the other. Then a connector attached to the wire rope can be moved along the main body by turning the pulleys to adjust the tamping. Similar pulleys can be used to reduce roll if desired. Besides pulleys, any other actuator can be used to change the geometry of the tappet and to introduce forces to control the tamping or rolling of the main body.

[0025] Flyteelementet kan være lokalisert ved hvilken som helst dybde over hoveddelen, og bidrar til å orientere hoveddelen gjennom stabiliseringskabelen. Nærmere bestemt, stabiliseirngskabelen utøver en oppadrettet kraft på en øvre del av hoveddelen for å redusere rull, det vil si rotasjon om en lengdeakse som peker i bevegelsesretningen. [0025] The floating element can be located at any depth above the main part, and helps to orient the main part through the stabilization cable. Specifically, the stabilizer cable exerts an upward force on an upper part of the main body to reduce roll, that is, rotation about a longitudinal axis pointing in the direction of movement.

[0026] Det første tauet overfører kraften som virker oppover på hoveddelen, og kan være et syntetisk tau eller et ståltau i stand til å overføre oppdriftskraften fra flyteelementet. Det første tauet har fortrinnsvis nær nøytral oppdrift for å unngå uønskede vertikale krefter på tauet og flyteelementet, og ville således være forsynt med oppdriftselementer hvis et ståltau er valgt. [0026] The first rope transmits the force acting upwards on the main part, and may be a synthetic rope or a steel rope capable of transmitting the buoyancy force from the floating element. The first rope preferably has close to neutral buoyancy to avoid unwanted vertical forces on the rope and the floating element, and would thus be provided with buoyancy elements if a steel rope is chosen.

[0027] Den første konnektoren er hovedsakelig bevegelig i en langsgående retning for å justere stamping av hoveddelen. Stampingen bør justeres slik at hoveddelen til enhver tid presenterer et minimumsareal vinkelrett på bevegelsesretningen for å minimalisere motstand og således driftskostnadene. Like viktig, f.eks. en positiv stamping gjør at hoveddelen beveger seg oppover. Dette er uønsket fordi det ytre trykket bør overstige det indre trykket for å komprimere strukturen. Den første konnektoren kan også være bevegelig i en sideretning for å styre rull, spesielt ved laste- og lossepunkt. [0027] The first connector is mainly movable in a longitudinal direction to adjust the tamping of the main part. The tamping should be adjusted so that the main part at all times presents a minimum area perpendicular to the direction of movement to minimize resistance and thus operating costs. Equally important, e.g. a positive tamping causes the bulk to move upwards. This is undesirable because the external pressure should exceed the internal pressure to compress the structure. The first connector can also be movable in a lateral direction to control roll, especially at the loading and unloading point.

[0028] I en foretrukket utførelsesform, overstiger lengden av stabiliseirngskabelen vanndybden. I denne utførelsesformen, flyter flyteelementet på overflaten, slik at dersom hoveddelen begynner å stige, stiger flyteelementet ut av vannet. Dette reduserer oppdriften og gjør derved at hoveddelen synker på grunn av tyngdekraften. Motsatt, hvis hoveddelen begynner å synke, er et større volum av flyteelementet under vann. Detteøker oppdriften og gjør at hoveddelen stiger på grunn av oppdrift overført gjennom stabiliseringskabelen. [0028] In a preferred embodiment, the length of the stabilizing cable exceeds the water depth. In this embodiment, the floating element floats on the surface, so that if the main body starts to rise, the floating element rises out of the water. This reduces buoyancy and thereby causes the main part to sink due to gravity. Conversely, if the main body begins to sink, a larger volume of the floating element is under water. This increases buoyancy and causes the main part to rise due to buoyancy transferred through the stabilization cable.

[0029] Fortrinnsvis omfatter hoveddelen et første lasterom separert fra en andre lasterom med et bevegelig, gasstett tetningselement. Hovedformålet med det gasstette tetnings elementet er å hindre at gass i det første lasterommet løser seg i vann i det andre lasterommet. [0029] Preferably, the main part comprises a first cargo compartment separated from a second cargo compartment with a movable, gas-tight sealing element. The main purpose of the gas-tight sealing element is to prevent gas in the first hold from dissolving in water in the second hold.

[0030] I en spesielt foretrukket utførelsesform, er det gasstette tetningselementet en fleksibel membran. Men andre tetningselement er antatt. For eksempel kan ett eller flere rør plasseres inne i tankvolumet, hvert rør har en ende åpen mot lasterommet, den andre enden er åpen mot ballastrommet, og et aksialt bevegelig stempel. Flere ståltankere som er kjent innen teknikken, f.eks. av det slag som brukes i overflate råoljetankere, omsluttet av et skall av betong kan fortsatt være billigere enn en overflatetanker. [0030] In a particularly preferred embodiment, the gas-tight sealing element is a flexible membrane. But other sealing elements are assumed. For example, one or more tubes can be placed inside the tank volume, each tube having one end open to the cargo space, the other end open to the ballast space, and an axially movable piston. Several steel tankers known in the art, e.g. of the kind used in surface crude oil tankers, enclosed in a shell of concrete can still be cheaper than a surface tanker.

[0031] I noen utførelsesformer omfatter hoveddelen en styreflate og/eller en propell for å bevirke rotasjon av hoveddelen om minste en av tre innbyrdes vinkelrette rotasjonsakser. Styreflater og/eller propeller kan erstatte eller supplere ballasttankene for trimming og dybdekontroll, og de trenger ikke å brukes aktivt på hele reisen. For eksempel må bunnen være nede ved laste- og lossepunktene, men rull spiller ingen rolle under en reise. Dessuten kan ballasttankene brukes for dybdestyring hvis hoveddelen av en eller annen grunn stopper, mens forholdsvis små styreflater kan holde hoveddelen innenfor et tillatt dybdeområde, så lenge som hoveddelen beveger seg gjennom vannet. Det faktiske valget av midler for plassering og orientering av hoveddelen i et legeme av vann avhenger av massen, reaksjonstiden osv., som omtalt ovenfor. [0031] In some embodiments, the main part comprises a control surface and/or a propeller to effect rotation of the main part about at least one of three mutually perpendicular axes of rotation. Control surfaces and/or propellers can replace or supplement the ballast tanks for trimming and depth control, and they do not need to be actively used throughout the voyage. For example, the bottom must be down at the loading and unloading points, but roll does not play a role during a journey. In addition, the ballast tanks can be used for depth control if the main body stops for some reason, while relatively small steering surfaces can keep the main body within a permissible depth range, as long as the main body moves through the water. The actual choice of means of placement and orientation of the bulk in a body of water depends on the mass, reaction time, etc., as discussed above.

[0032] I noen utførelsesformer omfatter hoveddelen minst en propell for å bevirke translasjon av hoveddelen langs minst én av tre innbyrdes vinkelrette akser. Derved trenger ikke hoveddelen sleping, men kan slepe flyteelementet. Slike propeller kan også løfte hoveddelen og/eller forskyve hoveddelen til den ene side med eller uten en rotasjon i hvilket som helst plan. [0032] In some embodiments, the main part comprises at least one propeller to effect translation of the main part along at least one of three mutually perpendicular axes. Thereby, the main part does not need towing, but can tow the floating element. Such propellers can also lift the main part and/or shift the main part to one side with or without a rotation in any plane.

[0033] I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen et system for transport av et fluid omfattende en undervannstanker som beskrevet ovenfor, videre omfattende: en kommunikasjonslinje for overføring av styrerelaterte signaler mellom en styreenhet ved overflaten, og hoveddelen og en kraftlinje for levering av elektrisk kraft fra en elektrisk generator ved overflaten til hoveddelen. [0033] In a second aspect, the invention relates to a system for transporting a fluid comprising an underwater tank as described above, further comprising: a communication line for the transmission of control-related signals between a control unit at the surface, and the main part and a power line for the delivery of electrical power from an electrical generator at the surface of the main body.

[0034] Kommunikasjonslinjen muliggjør overføring av sensordata fra hoveddelen til en styreenhet på overflaten, og passende styrekommandoer i motsatt retning. Kommunikasjonslinjen er fortrinnsvis en elektrisk leder eller en fiberoptisk kabel, som akustisk signalisering gjennom, for eksempel, 2 500 m vann med varierende salinitet som forventes å dempe og/eller forvrenge det akustiske signalet i den grad at kommunikasjonen ville bli upålitelig eller ineffektiv grunnet lavt signal/støyforhold. [0034] The communication line enables the transmission of sensor data from the main body to a control unit on the surface, and appropriate control commands in the opposite direction. The communication line is preferably an electrical conductor or a fiber optic cable, such as acoustic signaling through, for example, 2,500 m of water of varying salinity which is expected to attenuate and/or distort the acoustic signal to the extent that communication would become unreliable or ineffective due to low signal /noise ratio.

[0035] Kraftlinjen muliggjør en elektrisk generator drevet av en forbrenningsmotor på overflaten, hvor luft er lett tilgjengelig fra atmosfæren, og en eller flere elektriske motorer for å drive styreenheter på hoveddelen, hvor orienteringen av hoveddelen styres mest effektivt. Kraftlinjen omfatter fortrinnsvis en elektrisk isolert metallvaier, f.eks. laget av aluminium for lite tap og lave kostnader, utstyrt med flyteelementer for å gjøre kraftlinjen nøytral i oppdrift. En slik kraftlinje kan være lik dynamiske kabler som brukes i undervanns olje- og gassindustrien, og som er kjent innen faget. [0035] The power line enables an electric generator driven by a combustion engine on the surface, where air is readily available from the atmosphere, and one or more electric motors to drive control units on the main body, where the orientation of the main body is most efficiently controlled. The power line preferably comprises an electrically insulated metal cable, e.g. made of aluminum for low losses and low costs, equipped with floating elements to make the power line neutral in buoyancy. Such a power line may be similar to dynamic cables used in the subsea oil and gas industry, which are known in the art.

[0036] I en første utførelsesform omfatter systemet videre et slepefartøy med styreenheten og den elektriske generatoren, og en slepekabel med kommunikasjonslinjen og kraftlinjen. Slepekabelen er fortrinnsvis forsynt med en kåpe for å redusere motstanden. En utførelsesform uten en slepekabel ville kreve en propell for bevegelse på hoveddelen. [0036] In a first embodiment, the system further comprises a towing vessel with the control unit and the electric generator, and a towing cable with the communication line and the power line. The towing cable is preferably provided with a jacket to reduce resistance. An embodiment without a tow cable would require a propeller for movement on the main body.

[0037] I noen utførelsesformer omfatter slepekablene ytterligere en drivstoffslange fra hoveddelen til slepefartøyet. Slik kan hydrokarboner fra hoveddelen mate en forbrenningsmotor som driver den elektriske generatoren, og muligens fremdriftsmotoren for slepefartøyet. [0037] In some embodiments, the towing cables further comprise a fuel hose from the main body of the towing vessel. In this way, hydrocarbons from the main body can feed an internal combustion engine that drives the electric generator, and possibly the propulsion engine for the towing vessel.

[0038] I en annen utførelsesform av systemet, er en propell for fremdrift av hoveddelen obligatorisk. I den andre utførelsesformen av systemet omfatter flyteelementet styrings enheten og den elektriske generatoren, og stabiliseirngskabelen omfatter kommunikasjonslinjen og strømlinjen. Stabiliseringskabelen er fortrinnsvis utstyrt som slepekablene i den første utførelse, spesielt forsynt med en kåpe og flyteelement for å gjøre den nøytral i oppdrift. [0038] In another embodiment of the system, a propeller for propulsion of the main body is mandatory. In the second embodiment of the system, the floating element comprises the control unit and the electric generator, and the stabilizing cable comprises the communication line and the power line. The stabilizing cable is preferably equipped like the towing cables in the first embodiment, especially provided with a jacket and floating element to make it neutral in buoyancy.

[0039] Som i den første utførelsesformen av systemet, kan stabiliseringskabelen omfatte en drivstoffslange fra hoveddelen til flyteelementet. [0039] As in the first embodiment of the system, the stabilization cable may comprise a fuel hose from the main part to the floating element.

[0040] I et tredje aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for drift av et system med en sylindrisk tank. Fremgangsmåten omfatter følgende trinn: å fylle den sylindriske tanken ved et undervannslastepunkt med en fluidlast ved det forhåndsbestemte indre trykket; transportere fluidlasten fra lastepunktet til et undervannslossepunkt; drive ut fluidlasten fra den sylindriske tanken; å fylle den sylindriske tanken ved lossepunktet med en returfluid ved et andre indre trykk; transport av returfluidet fra lossepunktet til lastepunktet. Fremgangsmåten kjennetegnes ved at å drive ut fluidlasten innebærer å la omgivende vann strømme inn i den sylindriske tanken; fylle den sylindriske tanken på lossepunktet med en returfluid innebærer å pumpe vann ut fra den sylindriske tanken; og transportere fluidlasten og/eller returfluidet innebærer å bevege festepunktet frem og tilbake langs hoveddelen for å justere stamping. [0040] In a third aspect, the invention relates to a method for operating a system with a cylindrical tank. The method comprises the following steps: filling the cylindrical tank at an underwater loading point with a fluid load at the predetermined internal pressure; transporting the fluid cargo from the loading point to an underwater discharge point; expelling the fluid load from the cylindrical tank; filling the cylindrical tank at the unloading point with a return fluid at a second internal pressure; transport of the return fluid from the unloading point to the loading point. The method is characterized by the fact that expelling the fluid load involves letting ambient water flow into the cylindrical tank; filling the cylindrical tank at the unloading point with a return fluid involves pumping water out of the cylindrical tank; and transporting the fluid load and/or return fluid involves moving the attachment point back and forth along the main body to adjust tamping.

[0041] Fluidlasten kan være hvilket som helst fluid som er definert i innledningen, f.eks. CNG fra et undergrunnsreservoar. Returfluidet kan være nyttelast, f.eks. N2eller CO2beregnet for injeksjon i en undergrunnstruktur, f.eks. for trykkstøtte i reservoaret eller for plassering i et vannførende eller uttømt reservoar. Slik er det ingen klar forskjell mellom lastepunktet og lossepunktet, og metoden virker i begge retninger. [0041] The fluid load can be any fluid defined in the introduction, e.g. CNG from an underground reservoir. The return fluid can be payload, e.g. N2 or CO2 calculated for injection into an underground structure, e.g. for pressure support in the reservoir or for placement in a water-bearing or depleted reservoir. In this way, there is no clear difference between the loading point and the unloading point, and the method works in both directions.

[0042] Dersom det eksterne trykket ved lossepunktet er større enn det forhåndsbestemte indre trykket, drives fluidlasten simpelthen ut ved å åpne en strupeventil. For fylling av den sylindriske tanken med returfluid, bestemmer trykkforskjellen mellom det andre indre trykket og det ytre trykket størrelsen og nødvendige vannpumpeytelse. Siden det andre indre trykket er mye større enn atmosfærisk trykk, kan vannpumpen være forholdsvis billig. [0042] If the external pressure at the unloading point is greater than the predetermined internal pressure, the fluid load is simply driven out by opening a throttle valve. For filling the cylindrical tank with return fluid, the pressure difference between the second internal pressure and the external pressure determines the size and required water pump performance. Since the other internal pressure is much greater than atmospheric pressure, the water pump can be relatively cheap.

[0043] For å illustrere fremgangsmåten, forutsett at fluidlasten er CNG ved et forutbestemt indre trykk på 240 MPa, er det ytre trykket er 250 bar og returfluidet er tørr luft. Under transport fra lastepunktet til lossepunktet, har et visst volum av CNG, f.eks. 150 000 m3, en viss masse, i dette eksempelet 33 900 tonn. Siden CNG og oksygen i luften ikke bør blandes, bør den sylindriske tanken være helt blottet for CNG før luft er fylt på for returreisen. Derfor strømmer vann ved 250 bar inn i den sylindriske tanken og driver fluidlasten helt ut. Den tørre luften for returreisen bør også ha en masse på 33 900 tonn for å oppnå nær nøytral oppdrift. Dette betyr at luften må ha et andre indre trykk på 206 MPa. Et trykk på 206 bar kan ikke drive ut vann ved 250 bar, så en pumpe som håndterer en trykkforskjell på 44 bar er nødvendig. Pumpen(e) må også ha en gjennomstrømning som fortrenger 150 000 m3 vann innen en rimelig tid. [0043] To illustrate the method, assume that the fluid load is CNG at a predetermined internal pressure of 240 MPa, the external pressure is 250 bar and the return fluid is dry air. During transport from the loading point to the unloading point, a certain volume of CNG, e.g. 150,000 m3, a certain mass, in this example 33,900 tonnes. Since CNG and oxygen in the air should not mix, the cylindrical tank should be completely devoid of CNG before air is filled for the return journey. Therefore, water at 250 bar flows into the cylindrical tank and drives the fluid load completely out. The dry air for the return journey should also have a mass of 33,900 tonnes to achieve near neutral buoyancy. This means that the air must have a second internal pressure of 206 MPa. A pressure of 206 bar cannot expel water at 250 bar, so a pump that can handle a pressure difference of 44 bar is required. The pump(s) must also have a throughput that displaces 150,000 m3 of water within a reasonable time.

[0044] I noen utførelsesformer omfatter undervannslastepunktet og/eller undervannslossepunktet en undervannsplattform som tjener som et fundament for hoveddelen under lasting og/eller lossing. Trinnet med å drive ut fluidlasten omfatter å tillate at vannet strømmer fra en lagringstank i plattformen, og trinnet med å fylle den sylindriske tanken med en returfluid innebærer å pumpe vannet tilbake inn i lagringstanken. [0044] In some embodiments, the underwater loading point and/or underwater unloading point comprises an underwater platform that serves as a foundation for the main body during loading and/or unloading. The step of expelling the fluid load involves allowing the water to flow from a storage tank in the platform, and the step of filling the cylindrical tank with a return fluid involves pumping the water back into the storage tank.

[0045] Deretter kommer en hoveddel med nær nøytral oppdrift og setter seg på plattformen. Når vannet strømmer fra plattformen til hoveddelen, eller vice versa, endres den kombinerte masse av hoveddelen og plattformen ikke under lasting eller lossing. Etter lasting eller lossing, forlater hoveddelen plattformen med nær nøytral oppdrift. Med andre ord endres vekten som virker nedover på plattformen meget lite under lasting og lossing. Plattformen kan være utstyrt med nær nøytral oppdrift når ingen hoveddel er til stede, for derved å ytterligere redusere bakketrykket. Den kan også sveve over havbunnen, e.g. over bløt bunn eller grove overflater. En ytterligere fordel med den lukkede sløyfen for vann er at forurenset vann ikke slippes ut i miljøet på laste- og/eller lossepunktet. [0045] Then a main body arrives with near neutral buoyancy and settles on the platform. As the water flows from the platform to the main body, or vice versa, the combined mass of the main body and the platform does not change during loading or unloading. After loading or unloading, the bulk leaves the platform with near neutral buoyancy. In other words, the weight acting downwards on the platform changes very little during loading and unloading. The platform can be equipped with near-neutral buoyancy when no main part is present, thereby further reducing the ground pressure. It can also float above the seabed, e.g. over soft bottoms or rough surfaces. A further advantage of the closed loop for water is that polluted water is not released into the environment at the loading and/or unloading point.

[0046] Ytterligere funksjoner og fordeler vises i de selvstendige kravene og den følgende detaljerte beskrivelse. [0046] Additional functions and advantages appear in the independent claims and the following detailed description.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0047] Oppfinnelsen vil bli forklart i nærmere detalj ved hjelp av utførelseseksempler med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 illustrerer en første utførelsesform og noen viktige krefter som virker på systemet; Fig. 2 illustrerer en andre utførelsesform; Fig. 3 illustrerer en tredje utførelsesform; Fig. 4 illustrerer en kåpe med ulike komponenter som inngår i en kabel; Fig. 5 illustrerer fluidkoblinger til en hoveddel; Fig. 6 illustrerer skjematisk en del av hoveddelen; Fig. 7a - c illustrerer en første fremgangsmåte for ballastering; Fig. 8a - c illustrerer en andre fremgangsmåte for ballastering; [0047] The invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, where: Fig. 1 illustrates a first embodiment and some important forces acting on the system; Fig. 2 illustrates a second embodiment; Fig. 3 illustrates a third embodiment; Fig. 4 illustrates a sheath with various components that are part of a cable; Fig. 5 illustrates fluid connections to a main part; Fig. 6 schematically illustrates part of the main part; Fig. 7a - c illustrates a first method of ballasting; Fig. 8a - c illustrate a second method of ballasting;

Fig. 9 illustrerer hovedrotasjonsaksene til hoveddelen og Fig. 9 illustrates the main axes of rotation of the main part and

Fig. 10 illustrerer lasting og lossing ved en undervannsplattform. Fig. 10 illustrates loading and unloading at an underwater platform.

DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION

[0048] Tegningene er skjematiske og kun ment å illustrere prinsippene ved oppfinnelsen. Således, er de ikke nødvendigvis i målestokk, og mange detaljer er utelatt for oversiktens skyld. [0048] The drawings are schematic and only intended to illustrate the principles of the invention. Thus, they are not necessarily to scale, and many details have been omitted for the sake of clarity.

[0049] Et viktig formål med oppfinnelsen er å transportere en fluidlast, f.eks. hydrokarboner, fra et lastepunkt til et lossepunkt langs en forhåndsbestemt kurs så billig som mulig. I den foreliggende sammenhengen, innebærer dette å holde en langstrakt hoveddel 101 på linje med en forutbestemt kurs i tre dimensjoner festet til jorden, f.eks. lengdegrad, breddegrad og dybde, ved å kontrollere lokale koordinater som er festet til hoveddelen 101, f.eks. rull, stamp og slingre som illustrert med henvisning til figur 9. [0049] An important purpose of the invention is to transport a fluid load, e.g. hydrocarbons, from a loading point to an unloading point along a predetermined course as cheaply as possible. In the present context, this involves keeping an elongate main body 101 aligned with a predetermined course in three dimensions attached to the earth, e.g. longitude, latitude and depth, by checking local coordinates attached to the body 101, e.g. roll, stomp and wobble as illustrated with reference to Figure 9.

[0050] Figur 1 illustrerer en første utførelsesform av et system ifølge oppfinnelsen, omfattende en undervannstanker 100 delvis neddykket i en vannmasse 1, som har en overflate 2. Et overflatefartøy 3 på overflaten 2 sleper undervannstanker 100 ved hjelp av en styrekabel 32, i kravene uttrykt som en styrekabel med et andre tau. Undervannstankeren 100 omfatter en hoveddel 101 som er koblet til et flyteelement 102 med en stabiliseringskabel 132. Flyteelementet 102 er på overflaten 2 for passiv dybdestyring av hoveddelen 101. Nærmere bestem, hvis hoveddelen 101 begynner å stige, flyteelementet 102 begynner å komme ut av vannet 1, som straks reduserer en oppdrift B som virker på flyteelementet 102, og følgelig avtar det oppadgående trekket fra kabelen 132 på hoveddelen 101. Redusert trekk oppover på hoveddelen 101 fører til en netto vertikal kraft som virker nedover, slik at hoveddelen 101 synker. Omvendt, hvis hoveddelen 101 begynner å synke, enøkende del av flyteelementet 102 kommer under overflaten 2, som straksøker oppdriften B slik at hoveddelen 101 beveger seg mot overflaten 2 av vannet 1. [0050] Figure 1 illustrates a first embodiment of a system according to the invention, comprising an underwater tanker 100 partially submerged in a body of water 1, which has a surface 2. A surface vessel 3 on the surface 2 tows underwater tanks 100 by means of a control cable 32, in the claims expressed as a steering cable with a second rope. The underwater tanker 100 comprises a main part 101 which is connected to a floating element 102 with a stabilization cable 132. The floating element 102 is on the surface 2 for passive depth control of the main part 101. More specifically, if the main part 101 starts to rise, the floating element 102 starts to come out of the water 1 , which immediately reduces a buoyancy B acting on the floating element 102, and consequently the upward pull from the cable 132 on the main part 101 decreases. Reduced upward pull on the main part 101 leads to a net vertical force acting downwards, so that the main part 101 sinks. Conversely, if the main part 101 starts to sink, an increasing part of the floating element 102 comes under the surface 2, which immediately increases the buoyancy B so that the main part 101 moves towards the surface 2 of the water 1.

[0051] Det ikke-begrensende eksempelet nevnt i innledningen illustrerer størrelsesordenen. Det vil si, et hoveddelen 101 kan ha et lastevolum på 150 000 m<3>og et indre trykk som passer for CNG, f.eks. i størrelsesorden 250 bar eller 25 MPa. Det ytre trykket som virker på hoveddelen 101 bør være noe større for å sikre en begrenset, kompresjonskraft på veggene til hoveddelen 101. 250 bar svarer til en vanndybde på 2 500 m., Slik at en passende slepedybde ville være 2 500 m + 50 m dersom differensialtrykket bør holdes innenfor rammer på 10 bar (~100 m vanndyp). I dette eksempelet kan stabiliseringskabelen 132 være 2,5-3 km lang og styrekabelen 32 noe lengre. [0051] The non-limiting example mentioned in the introduction illustrates the order of magnitude. That is, a main body 101 may have a cargo volume of 150,000 m<3> and an internal pressure suitable for CNG, e.g. in the order of 250 bar or 25 MPa. The external pressure acting on the main part 101 should be somewhat greater to ensure a limited compression force on the walls of the main part 101. 250 bar corresponds to a water depth of 2,500 m., so that a suitable towing depth would be 2,500 m + 50 m if the differential pressure should be kept within limits of 10 bar (~100 m water depth). In this example, the stabilization cable 132 can be 2.5-3 km long and the control cable 32 somewhat longer.

[0052] Noen viktige krefter som arbeider på undervannstankeren 100 er vist på figur 1. Det er en slepekraft T, tyngdekraften eller vekten G, en motstand R som virker på hoveddelen 101, et drag 1 L som virker på stabiliseirngskabelen 132 og oppdriften B. For enkelhets skyld er en slepekraft som virker på hoveddelen fra stabiliseringskabelen 132 og et drag som virker på styrekabelen 32 ikke er vist. Tauekraften T virker langs styrekabelen 32, og kan dekomponeres i en vertikal komponent Tv og en horisontal komponent Th. Vektorsummen av krefter i vertikalretningen kan varieres rundt null for å tilveiebringe styrbare dybdejusteringer. Videre, bør kablene 32, 132 fortrinnsvis ha tilnærmet nøytral oppdrift for å minimalisere deres virkning på den vertikale kraftbalansen. [0052] Some important forces acting on the underwater tanker 100 are shown in figure 1. There is a drag force T, the gravity or weight G, a resistance R acting on the main part 101, a drag 1 L acting on the stabilizing cable 132 and the buoyancy B. For simplicity, a drag force acting on the main part from the stabilization cable 132 and a pull acting on the control cable 32 are not shown. The rope force T acts along the control cable 32, and can be decomposed into a vertical component Tv and a horizontal component Th. The vector sum of forces in the vertical direction can be varied around zero to provide controllable depth adjustments. Furthermore, the cables 32, 132 should preferably have near neutral buoyancy to minimize their effect on the vertical force balance.

[0053] En dynamisk dybdekontroll ved hjelp av for eksempel, propeller, ballasttanker og/eller finner med kontrollflater er forventet. Imidlertid bør bruk av aktive elementer holdes på et minimum for å minimalisere driftskostnadene. Utførelsesformen i fig. 1 gir en billig, passiv dybdekontroll. Det gir også en feilsikker atferd i tilfelle strømbrudd, hindrer at hoveddelen synker ukontrollert eller stiger uten elektrisk styring. [0053] A dynamic depth control using, for example, propellers, ballast tanks and/or fins with control surfaces is expected. However, the use of active elements should be kept to a minimum to minimize operating costs. The embodiment in fig. 1 provides an inexpensive, passive depth control. It also provides a fail-safe behavior in the event of a power failure, preventing the main body from lowering uncontrolled or rising without electrical control.

[0054] Kraften F som virker på kablene 32, 132 har generelt forskjellige retninger og størrelser ved forskjellige dybder på grunn av sin egen bevegelse under sleping og forskjellige strømninger i vannet 1. [0054] The force F acting on the cables 32, 132 generally has different directions and magnitudes at different depths due to its own motion during towing and different currents in the water 1.

[0055] I horisontal retning, må den horisontale komponenten Th av trekkraften overvinne motstanden eller dra R på hoveddelen og et horisontalt drag komponent av kraften L virker på kablene 32 og 132. Som kjent i faget, kan motstanden R på hoveddelen 101 modelleres som en sum av trykkmotstand og friksjonsmotstand, som begge øker med tauehastighet. Ved en antatt tauehastighet omkring 5 knop eller 2,5 m/s og et i hovedsaken sylindrisk form, er det friksjonsmotstanden som sannsynligvis vil dominere. [0055] In the horizontal direction, the horizontal component Th of the traction force must overcome the resistance or drag R on the main part and a horizontal drag component of the force L acts on the cables 32 and 132. As known in the art, the resistance R on the main part 101 can be modeled as a sum of pressure resistance and frictional resistance, both of which increase with towing speed. At an assumed towing speed of around 5 knots or 2.5 m/s and a mainly cylindrical shape, it is the frictional resistance that will probably dominate.

[0056] Friksjonskomponenten av L som virker på styrekabelen 32 og stabiliseringskabelen 132 kan estimeres på en lignende måte. På grunn av lengden av kablene, kan deres samlede tverrsnitt og overflatearealer være signifikant sammenlignet med de tilsvarende områdene av hoveddelen. Kåpe og andre teknikker som er kjent innenfor fagområdet kan redusere motstand fra kablene. [0056] The frictional component of L acting on the control cable 32 and the stabilization cable 132 can be estimated in a similar way. Due to the length of the cables, their overall cross-sections and surface areas can be significant compared to the corresponding areas of the main body. Sheathing and other techniques known in the art can reduce resistance from the cables.

[0057] Styrekabelen 32 er festet ved et festepunkt 34. Festepunktet 34 for en styrekabel 32 er fortrinnsvis i nærheten av tyngdepunktet til hoveddelen 101, en lang arm fra tyngdepunktet til festepunktet 34 kan gi en uønsket fast stamp eller trim. For eksempel, dersom festepunktet 34 var på forsiden av hoveddelen 101, kan den vertikale slepekomponenten Tv lett løfte den fremre ende av hoveddelen 101, og dermed gi et større tverrsnittsareal under sleping. Dette vil også introdusere indusert heising og indusert drag som ligner på en flyvinge. I tillegg vil det skape forstyrrelses drag fra virvler som danner seg bak den feiljustert kroppen. For å kompensere, ville ekstra trimming ballast foran og/eller ekstra trimming oppdrifts akter være nødvendig for å holde hoveddelen 101 i hovedsak parallelt med reiseretningen. [0057] The control cable 32 is attached at an attachment point 34. The attachment point 34 for a control cable 32 is preferably close to the center of gravity of the main part 101, a long arm from the center of gravity to the attachment point 34 can give an unwanted firm bump or trim. For example, if the attachment point 34 were on the front side of the main part 101, the vertical towing component Tv can easily lift the front end of the main part 101, thus providing a larger cross-sectional area during towing. This will also introduce induced lift and induced drag similar to an airplane wing. In addition, it will create disturbance drag from vortices that form behind the misaligned body. To compensate, additional trim ballast forward and/or additional trim buoyancy aft would be necessary to keep the main body 101 substantially parallel to the direction of travel.

[0058] Styrekabelen 32 er fortrinnsvis knyttet til en hanefot 340. Hanefoten 340 omfatter en lengde tau, f.eks. ståltau, og tilpasser seg variasjoner i selve slepekraften T. Hanefoten 340 kan også justeres dynamisk for å bevege festepunktet 34 frem og tilbake langs hoveddelen 101. Slik bidrar hanefoten 340 til å unngå en permanent og uønsket kurs som diskutert ovenfor. Hanefoten 340 kan være festet i fire punkt på hoveddelen 101, og derved frigjøre slepekraften fra rotasjon om x -aksen i tillegg til rotasjon om y-aksen, det vil si for å lette styring av rullen i tillegg til stampen. [0058] The control cable 32 is preferably connected to a tap foot 340. The tap foot 340 comprises a length of rope, e.g. wire rope, and adapts to variations in the towing force T itself. The tap foot 340 can also be dynamically adjusted to move the attachment point 34 back and forth along the main part 101. In this way, the tap foot 340 helps to avoid a permanent and unwanted course as discussed above. The tap foot 340 can be fixed at four points on the main part 101, thereby freeing the drag force from rotation about the x-axis in addition to rotation about the y-axis, that is to facilitate control of the roller in addition to the ram.

[0059] En permanent, ukorrigert kurs ville flytte hoveddelen 101 opp eller ned i vannet, noe som er potensielt mer skadelig enn tilført drag. Slik skal det forstås at ytterligere midler, f.eks. passive finner og/eller dynamiske styreflater, bør være tilgjengelig for å unngå uønsket kurs. På samme måte vil en ikke-korrigert svai føre til at hoveddelen beveger seg jevnt til den ene siden, og dermed forårsaker økt motstand og mindre nøyaktig styring. Igjen kan finnene og/eller dynamiske styreflater brukes for å stabilisere hoveddelen, og gir demping for å styre svingninger. [0059] A permanent, uncorrected course would move the main body 101 up or down in the water, which is potentially more damaging than added draft. This is to be understood as further funds, e.g. passive fins and/or dynamic control surfaces should be available to avoid unwanted heading. Similarly, an uncorrected sway will cause the main body to move smoothly to one side, thus causing increased drag and less accurate steering. Again, the fins and/or dynamic control surfaces can be used to stabilize the main body, providing damping to control oscillations.

[0060] I figur 1, er flyteelementet 102 en vertikal langstrakt bøye på overflaten 2, fortrinnsvis med en høyde på noen få titalls meter. Selv om det ikke er vist på tegningene, kan to eller flere fysiske flytende elementer være anordnet. Et av formålene med flyteelementet er å tilveiebringe en stabiliserende kraft gjennom stabiliseringskabelen 132 og til festepunktet 134. [0060] In Figure 1, the floating element 102 is a vertical elongated buoy on the surface 2, preferably with a height of a few tens of meters. Although not shown in the drawings, two or more physical floating elements may be provided. One of the purposes of the floating element is to provide a stabilizing force through the stabilizing cable 132 and to the attachment point 134.

[0061] Et flyteelement 102 på overflaten 2 utsettes for oscillerende krefter fra overflatebølger. I hovedsak hever de kortere bølgekomponentene havoverflaten i forhold til flyteelementet 102, som er forbundet med den tunge hoveddelen 101. Slik omdannes de korte bølgene til lange bølgekomponenter med små amplituder og lengre perioder enn de opprinnelige bølgene. De lange bølgekomponentene håndteres lettere av et dynamisk styringssystem hvis nødvendig. [0061] A floating element 102 on the surface 2 is exposed to oscillating forces from surface waves. Essentially, the shorter wave components raise the sea surface in relation to the floating element 102, which is connected to the heavy main part 101. In this way, the short waves are converted into long wave components with small amplitudes and longer periods than the original waves. The long wave components are more easily handled by a dynamic control system if necessary.

[0062] Stabiliseirngskabelen 132 er forbundet til hoveddelen 101 ved en konnektor 134. Konnektoren 134 er lik kontakten 34 til styrekabelen. Likeledes er den bevegelig på hoveddelen, f.eks. for å kompensere for vertikale komponenter fra slepekraft indusert når flyteelementet 102 og kabelen 132 slepes gjennom vannet 1. Konnektoren 134 kan også være forbundet via e hanefot (ikke vist). [0062] The stabilizer cable 132 is connected to the main part 101 by a connector 134. The connector 134 is similar to the connector 34 of the control cable. Likewise, it is movable on the main part, e.g. to compensate for vertical components from towing force induced when the floating element 102 and the cable 132 are towed through the water 1. The connector 134 can also be connected via e tap foot (not shown).

[0063] Som vist på figur 2, kan flyteelementet 102 være anordnet hvor som helst mellom hoveddelen 101 og overflaten 2. Den største fordelen med å senke flyteelementet 102 er en kortere stabiliseringskabel 132, og dermed mindre og mer forutsigbart drag L på stabiliseirngskabelen 132. Fordelen med bedre styring av orientering, i særdeleshet stamp, levert av et bevegelig festepunkt og/eller en hanefot er fastholdt i denne utførelsesformen. På den annen side, er sensorer og styreanordning på hoveddelen 101 for dybdekontroll nødvendig i denne utførelsesformen. [0063] As shown in Figure 2, the floating element 102 can be arranged anywhere between the main part 101 and the surface 2. The biggest advantage of lowering the floating element 102 is a shorter stabilization cable 132, and thus less and more predictable drag L on the stabilization cable 132. The advantage of better control of orientation, in particular ram, provided by a movable attachment point and/or a tap foot is retained in this embodiment. On the other hand, sensors and control device on the main part 101 for depth control are necessary in this embodiment.

[0064] Som nevnt i innledningen, er flere størrelser av tankere forventet. Dette, gjør at utførelsen på figur 2 ikke nødvendigvis har samme dimensjoner som den som er vist i figur 1. [0064] As mentioned in the introduction, several sizes of tankers are expected. This means that the design in Figure 2 does not necessarily have the same dimensions as the one shown in Figure 1.

[0065] I utførelsesformen på figur 2, er hoveddelen 101 drevet i sin lengderetning ved en propell 103. Kabelen 32 er forutsatt for å tilveiebringe kraft til propellen 103, men ikke for å gi en betydelig trekkraft. Hvis kabelen 32 ikke legger betydelig kraft på hoveddelen 101, kan dens festepunkt 34 plasseres hvor som helst på hoveddelen 101, blant annet i fronten som vist, uten negative konsekvenser. [0065] In the embodiment of Figure 2, the main part 101 is driven in its longitudinal direction by a propeller 103. The cable 32 is intended to provide power to the propeller 103, but not to provide a significant traction force. If the cable 32 does not exert significant force on the main part 101, its attachment point 34 can be placed anywhere on the main part 101, including in the front as shown, without negative consequences.

[0066] Fig. 3 viser enda en utførelsesform, hvor undervannstankeren 100 er selvgående og styrt ved hjelp av en radioforbindelse 105. Spesielt, et flytende element 102 i nærheten av overflaten 2 inneholder en konvensjonell generator 4 som omfatter en forbrenningsmotor koplet til en elektrisk generator. Drivstoffet som kreves i forbrenningsmotoren, f.eks. naturgass, kan tilføres fra hoveddelen 101 gjennom stabiliseirngskabelen 132. Oksygenet som er nødvendig for forbrenningen kan leveres som omgivelsesluft gjennom en snorkel 104. Propell 103 mottar elektrisk strøm gjennom stabiliseirngskabelen 132, og driver hoveddelen 101 i retning fremover, dvs. gir en kraft F som virker på hoveddelen 101 i lengderetningen betegnet x i figur 9. Igjen, utførelsesformen på figur 3 kan være egnet for de samme eller forskjellige størrelser tankere enn utførelsesformene på figurene 1 eller 2. [0066] Fig. 3 shows yet another embodiment, where the underwater tanker 100 is self-propelled and controlled by means of a radio connection 105. In particular, a floating element 102 near the surface 2 contains a conventional generator 4 comprising an internal combustion engine connected to an electric generator . The fuel required in the internal combustion engine, e.g. natural gas, can be supplied from the main part 101 through the stabilizing cable 132. The oxygen required for combustion can be supplied as ambient air through a snorkel 104. Propeller 103 receives electric current through the stabilizing cable 132, and drives the main part 101 in the forward direction, i.e. provides a force F which acts on the main part 101 in the longitudinal direction denoted x in Figure 9. Again, the embodiment of Figure 3 may be suitable for the same or different sizes of tanks than the embodiments of Figures 1 or 2.

[0067] I utførelsesformen i figur 3, overfører sensorer som gjør opptak av posisjon, retning og orientering av hoveddelen 101 ved bestemte tidspunkter, de aktuelle data ved hjelp av radiolinken 105 til en fjerntliggende styreenhet (ikke vist). Styreren (ikke vist) sammenligner dataene til en planlagt kurs og dybde, og returnerer relevante styringskommandoer via radiolinken 105. Disse styringskommandoene brukes til å justere hastigheten, kurs og/eller dybde av hoveddelen 101 ved hjelp av egnet styringsmiddel. En autonom styring uten en radiolink, basert på en forhåndsprogrammert kurs, er også mulig for noen eller alle deler av virksomheten. [0067] In the embodiment in Figure 3, sensors that record the position, direction and orientation of the main part 101 at specific times transmit the relevant data by means of the radio link 105 to a remote control unit (not shown). The controller (not shown) compares the data to a planned course and depth, and returns relevant steering commands via the radio link 105. These steering commands are used to adjust the speed, course and/or depth of the main body 101 using suitable steering means. An autonomous control without a radio link, based on a pre-programmed course, is also possible for some or all parts of the business.

[0068] Det forstås at en tilsvarende styresløyfe ville være praktisk eller nødvendig også i utførelsesformene vist på figurene 1 og 2.1 disse utførelsesformene vil radiolinken 105 bli erstattet med en kommunikasjonslinje 322 (fig. 3) i kabelen 32, og styreren vil være om bord på overflatefartøyet 3. [0068] It is understood that a corresponding control loop would be practical or necessary also in the embodiments shown in Figures 1 and 2. In these embodiments, the radio link 105 will be replaced with a communication line 322 (Fig. 3) in the cable 32, and the controller will be on board the the surface vessel 3.

[0069] Oppsummering av det ovennevnte, hanefoten 134 begrenser en forskyvning av hoveddelen 101 som vil øke drag, og risikoen for en uønsket oppstigning. Reduserte endringer i fart, kan dvs. retningsavvik fra en ønsket kurs håndteres av relativt små dynamiske styreflater ytterligere begrense motstand og gi andre fordeler som evne til å dempe styresvingninger. Behovet for et aktivt styringssystem kan reduseres ytterligere ved hjelp av et passivt system for dybdekontroll, f.eks. en bøye som flyter på overflaten. [0069] Summarizing the above, the tap foot 134 limits a displacement of the main part 101 which would increase drag, and the risk of an unwanted ascent. Reduced changes in speed, i.e. directional deviations from a desired course, can be handled by relatively small dynamic control surfaces to further limit resistance and provide other benefits such as the ability to dampen steering oscillations. The need for an active steering system can be further reduced by means of a passive system for depth control, e.g. a buoy floating on the surface.

[0070] Et styringssystem er nødvendig for å begrense endringer av bevegelse, og derved den kraft og tid som kreves for å endre avviket. I bestemte, nøyaktige og billige sensorer, f.eks. tredimensjonale MEMS akselerometer, er lett tilgjengelig, og er nøyaktige og billige styringer, f.eks. FPGA eller mikroprosessorbaserte innebygde styrere. Således er aktuatorene, f.eks. motorer for hanefoten 134 og dynamiske flater, styreflatene selv og eventuelle ballastpumper, viktige komponenter i investerings- og driftskostnadene. [0070] A control system is necessary to limit changes in movement, and thereby the force and time required to change the deviation. In specific, accurate and cheap sensors, e.g. three-dimensional MEMS accelerometers, are readily available, and are accurate and cheap controls, e.g. FPGA or microprocessor-based embedded controllers. Thus, the actuators, e.g. motors for the tap foot 134 and dynamic surfaces, the control surfaces themselves and any ballast pumps, important components of the investment and operating costs.

[0071] Fig. 4 illustrerer skjematisk en kabel med alle funksjonene til utførelsesformene i figurene 1-3. Det forstås at en praktisk kabel 32 eller 132 kan omfatte noen eller alle av komponentene 320-324 som er vist i fig. 4. [0071] Fig. 4 schematically illustrates a cable with all the functions of the embodiments in figures 1-3. It is understood that a practical cable 32 or 132 may include any or all of the components 320-324 shown in FIG. 4.

[0072] Nærmere bestemt, henvisningstallet 320 angir en kåpe 320 for å minimalisere virkningene av slepemotstand L (fig. 1) på kabelen. I motsetning til hoveddelen 101, er det ikke behov for å maksimalisere volumet av kåpa 320, som følgelig er vist med et strømlinjeformet tverrsnitt. [0072] More specifically, reference numeral 320 denotes a jacket 320 to minimize the effects of drag L (Fig. 1) on the cable. Unlike the body 101, there is no need to maximize the volume of the cover 320, which is accordingly shown in a streamlined cross-section.

[0073] Spenningstauet 321 overfører en slepekraft T (fig. 1). Kabel 32 på figur 2 brukes ikke til sleping, og mangler derfor spenningskabelen 321. Alle forekomster av stabiliseirngskabelen 132 trenger et tau 321, f.eks. et syntetisk fibertau eller et ståltau, for overføring av en slepe eller løftekraft. En forminsket versjon av tauet 321 kan også være praktisk for å overføre spenning fra kabler som ikke benyttes til sleping, slik som styringskabelen 32 på figur 2. Styrekabelen 321 kan omfatte hvilket som helst tau, e.g. et ståltau eller et syntetisk tau. Som kort diskutert ovenfor, strekker et ståltau seg mindre under belastning enn et typisk syntetisk tau, men kan kreve ytterligere flyteelementer. Også som bemerket ovenfor, krever et ståltau flere oppdriftselementer for å nøytralisere dets vekt. Slike oppdriftselementer kan med fordel være anordnet inne i kåpen 320. [0073] The tension rope 321 transmits a towing force T (Fig. 1). Cable 32 in Figure 2 is not used for towing, and therefore lacks the tension cable 321. All instances of the stabilizing cable 132 need a rope 321, e.g. a synthetic fiber rope or a steel rope, for the transmission of a towing or lifting force. A reduced version of the rope 321 can also be practical for transferring tension from cables that are not used for towing, such as the control cable 32 in figure 2. The control cable 321 can comprise any rope, e.g. a steel rope or a synthetic rope. As briefly discussed above, a steel rope stretches less under load than a typical synthetic rope, but may require additional buoyancy elements. Also as noted above, a wire rope requires more buoyancy elements to neutralize its weight. Such buoyancy elements can advantageously be arranged inside the cover 320.

[0074] En kommunikasjonslinje 322 kan overføre sensordata og svar eller styrekommandoer mellom hoveddelen 101 og en styreenhet på et overflatefartøy 3. [0074] A communication line 322 can transmit sensor data and responses or control commands between the main part 101 and a control unit on a surface vessel 3.

[0075] En drivstoffslange 323 kan overføre drivstoff fra hoveddelen 101 til en motor-generatorenhet 4 som diskutert med henvisning til figur 3. En drivstoffslange 323 kan også være til stede i kabelen 32 i figurene 1 eller 2, hvis det erønskelig å forsyne fremdriftssystemet til fartøyet 3 med hydrokarboner fra hoveddelen 101. [0075] A fuel line 323 may transfer fuel from the body 101 to an engine-generator unit 4 as discussed with reference to Figure 3. A fuel line 323 may also be present in the cable 32 of Figures 1 or 2, if desired to supply the propulsion system to the vessel 3 with hydrocarbons from the main part 101.

[0076] En elektrisk ledende ledning 324 kan overføre elektrisk strøm fra fartøyet 3 (figurene 1 og 2) eller generatoren 4 (fig. 3). Elektrisk kraft tilført gjennom ledningen 324 er den foretrukne måten å drive styringsmidler for eksempel propeller 103 på figurene 2 og 3, pumper for ballasttanker og aktuatorer for styreflater, f.eks. ror. [0076] An electrically conductive line 324 can transmit electric current from the vessel 3 (figures 1 and 2) or the generator 4 (figure 3). Electrical power supplied through line 324 is the preferred means of driving control means such as propellers 103 in figures 2 and 3, pumps for ballast tanks and actuators for control surfaces, e.g. tube.

[0077] Fig. 5 illustrerer fluidkoblinger for en foretrukket utførelsesform av hoveddelen 101. Hoveddelen 101 omfatter en sylindrisk tank 140 med en indre overflate 141 og en vugge 150. En bøyelig membran 115 skiller det indre volumet av tanken 140 inn i et første lasterom 110 og et andre lasterom 120. Den fleksible membran 115 er valgfri, og et eksempel på et generelt bevegelig tetningselement. En viktig funksjon av membranen 115 er å sikre at det første lasterommet 110 kan tømmes helt ved å fylle det andre lasterommet 120 med vann. En annen viktig funksjon er å hindre at gass oppløses i vann som re nærmere forklart nedenfor. Derfor må den fleksible membranen 115 være gasstett. Ethvert tettingselement, f.eks. en konstruksjon ved hjelp av stempler, kan erstatte den fleksible membran 115, forutsatt at tetnings elementet er gasstett og i stand til å tømme det første lasterommet 110 ved å fylle det andre lasterommet 120 med vann. [0077] Fig. 5 illustrates fluid connections for a preferred embodiment of the main part 101. The main part 101 comprises a cylindrical tank 140 with an inner surface 141 and a cradle 150. A flexible membrane 115 separates the inner volume of the tank 140 into a first cargo space 110 and a second cargo compartment 120. The flexible diaphragm 115 is optional, and an example of a generally movable sealing element. An important function of the membrane 115 is to ensure that the first cargo compartment 110 can be completely emptied by filling the second cargo compartment 120 with water. Another important function is to prevent gas from dissolving in water, as explained in more detail below. Therefore, the flexible membrane 115 must be gas-tight. Any sealing element, e.g. a construction using pistons, can replace the flexible membrane 115, provided that the sealing element is gas tight and able to empty the first cargo space 110 by filling the second cargo space 120 with water.

[0078] Permanent ballast 151 gir nær nøytral oppdrift. Det vil si, den permanente ballasten 151 har en masse for å utgjøre transportmassen, dvs. massen av hoveddelen 101 når den er fullastet med fluidlast, omtrent lik forskyvningen, dvs. massen av vann som fortrenges av hoveddelen 101. Malm er forholdsvis billig og har en relativt høy tetthet, og kan således være et egnet ballastmateriale. Ballasttankene 152 er tilpasset for å inneholde mer eller mindre vann for å utjevne variasjoner i oppdrift, f.eks. som skyldes lokale variasjoner i tetthet i det omgivende vannet. [0078] Permanent ballast 151 provides near neutral buoyancy. That is, the permanent ballast 151 has a mass to constitute the transport mass, i.e. the mass of the main part 101 when fully loaded with fluid load, approximately equal to the displacement, i.e. the mass of water displaced by the main part 101. Ore is relatively cheap and has a relatively high density, and can thus be a suitable ballast material. The ballast tanks 152 are adapted to contain more or less water to equalize variations in buoyancy, e.g. which is due to local variations in density in the surrounding water.

[0079] En kanal 121 gjennom tankveggen inn i det første lasterommet 110 er vist skjematisk på toppen av tanken 140. En lignende kanal 122 gjennom tankveggen til det andre lasterommet 120 er skjematisk vist ved bunnen av tanken 140. Elementer 510-541 hører til et eksternt nettverk, og er ikke en del av hoveddelen 101. Lignende ventiler, rør, koblinger osv. er nødvendig for å tette lasterom 110 og 120 under transport. Disse ventilene osv. inne i hoveddelen 101 er ikke vist for oversiktens skyld. [0079] A channel 121 through the tank wall into the first cargo space 110 is shown schematically at the top of the tank 140. A similar channel 122 through the tank wall of the second cargo space 120 is schematically shown at the bottom of the tank 140. Elements 510-541 belong to a external network, and is not part of the main body 101. Similar valves, pipes, couplings, etc. are required to seal cargo spaces 110 and 120 during transport. These valves etc. inside the main part 101 are not shown for the sake of clarity.

[0080] Det eksterne nettverket omfatter en lastelinje 510 med tilhørende lastventil 511 for tilførsel eller mottak av fluidlast til det første lasterommet 110 gjennom åpningen 121. Vanntilførsel 520 med tilhørende ventil 521 er konfigurert for å la omgivende vannstrøm inn i det andre lasterommet 120 gjennom åpningen 121 i tankveggen. Vannutløp 530 er forsynt med en ventil 531 og en pumpe 532 konfigurert til å pumpe vann ut av det andre lasterommet 120. Til slutt, viser en separat returlastlinje 540 med tilhørende ventil 541 utstyr for å levere eller motta et returfluid. [0080] The external network comprises a cargo line 510 with an associated cargo valve 511 for supplying or receiving fluid cargo to the first cargo space 110 through the opening 121. Water supply 520 with an associated valve 521 is configured to allow ambient water flow into the second cargo space 120 through the opening 121 in the tank wall. Water outlet 530 is provided with a valve 531 and a pump 532 configured to pump water out of the second cargo space 120. Finally, a separate return cargo line 540 with associated valve 541 shows equipment for delivering or receiving a return fluid.

[0081] Anta først at hoveddelen 101 nettopp har kommet til et lastepunkt. Det første lasterommet 110 inneholder fremdeles tørr luft fra en returreise, og skal lastes med CNG. Luften inneholder oksygen, og bør ikke blandes med CNG av sikkerhetsmessige grunner. Derfor bør all luft bli drevet ut fra det første lasterommet 110 før det er lastet med CNG. Normalt er det omgivende trykk større enn det indre trykket i det første lasterommet 110, slik at luften blir hensiktsmessig drevet ut ved å åpne ventil 521 til hele tankvolumet er fylt med vann, dvs. slik at membranen 115 er i inngrep med den øvre tankveggen og all luft drives ut gjennom utløpet 540 for returfluid på toppen av tanken 140. [0081] Assume first that the body 101 has just arrived at a loading point. The first cargo compartment 110 still contains dry air from a return journey, and is to be loaded with CNG. The air contains oxygen, and should not be mixed with CNG for safety reasons. Therefore, all air should be expelled from the first cargo space 110 before it is loaded with CNG. Normally, the ambient pressure is greater than the internal pressure in the first cargo space 110, so that the air is appropriately driven out by opening valve 521 until the entire tank volume is filled with water, i.e. so that the membrane 115 engages with the upper tank wall and all air is expelled through the outlet 540 for return fluid at the top of the tank 140.

[0082] Ettersom membranen 115 lukker åpningen 121, kan vann fra kammeret 120 ikke drive ut gass fra linje 540. Følgelig, i noen tilfeller kan det være ønskelig å spyle en tilførselslinje, f.eks. med N2, før linjen brukes til en annen fluid. [0082] As the membrane 115 closes the opening 121, water from the chamber 120 cannot drive out gas from line 540. Accordingly, in some cases it may be desirable to flush a supply line, e.g. with N2, before the line is used for another fluid.

[0083] Når lastevolumet inneholder vann i stedet for fluidlast, er massen av hoveddelen større enn transportmassen definert ovenfor. For et stort lastvolum, kan den ekstra massen være betydelig. Dette er nærmere omtalt med henvisning til figur 10. [0083] When the cargo volume contains water instead of fluid cargo, the mass of the main part is greater than the transport mass defined above. For a large cargo volume, the additional mass can be significant. This is discussed in more detail with reference to Figure 10.

[0084] Den neste oppgaven er å fylle det første lasterommet 110 med CNG. Som nevnt ovenfor, er det ytre trykket fortrinnsvis større enn det indre trykket for å tilveiebringe en trykkraft på beholderen 140. Fortsettelse av talleksempel over, oppgaven er å fylle CNG ved f.eks. 240 bar inn i et volum fylt med vann ved omgivelsestrykk på, f.eks. 250 bar. Dette gjøres ved å pumpe vann ut av det andre lasterommet 120 ved hjelp av pumpen 532, mens ventilen 511 er åpen og lasttilførselsledningen 510 er forbundet med en kilde for fluidlast, i dette eksempelet CNG. [0084] The next task is to fill the first cargo compartment 110 with CNG. As mentioned above, the external pressure is preferably greater than the internal pressure to provide a compressive force on the container 140. Continuation of the numerical example above, the task is to fill CNG by e.g. 240 bar into a volume filled with water at ambient pressure of, e.g. 250 bar. This is done by pumping water out of the second cargo space 120 using the pump 532, while the valve 511 is open and the cargo supply line 510 is connected to a source of fluid cargo, in this example CNG.

[0085] Når det første lasterommet 110 dekker hele tankvolumet og inneholder en fluidlast ved et forutbestemt indre trykk, her CNG ved 240 bar, har hoveddelen 101 en transportmasse nær dens forskyvning som forklart ovenfor. I denne tilstand transporteres fluidlasten, fortrinnsvis på dyp som gir en kompresjonskraft på hoveddelen, til et lossepunkt lik det generiske laste- og lossepunktet vist i figur 5. [0085] When the first cargo space 110 covers the entire tank volume and contains a fluid cargo at a predetermined internal pressure, here CNG at 240 bar, the main part 101 has a transport mass close to its displacement as explained above. In this condition, the fluid load is transported, preferably at a depth which gives a compression force on the main part, to an unloading point similar to the generic loading and unloading point shown in Figure 5.

[0086] Ved lossepunktet, går vann med omgivelsestrykk på, e.g. ved 250 bar, inn i kammer 120 gjennom ventilen 521, og fluidlast drives ut gjennom linjen 510 til overflaten. [0086] At the unloading point, water with ambient pressure goes on, e.g. at 250 bar, into chamber 120 through valve 521, and fluid load is driven out through line 510 to the surface.

[0087] Den neste oppgaven er å fylle det første lasterommet 110 med tørr luft for returreisen. Når luften har en annen tetthet enn CNG, må lufttrykket være 206 bar for å oppnå transportmassen for tilbaketuren i dette eksempelet. I likhet med situasjonen med lastepunktet, blir vann pumpet ut av det andre lasterommet 120 ved hjelp av pumpen 232, mens returfluid, her tørr luft, tilføres gjennom linjen 510 eller 540 fra overflaten. [0087] The next task is to fill the first cargo compartment 110 with dry air for the return journey. When the air has a different density than CNG, the air pressure must be 206 bar to achieve the transport mass for the return trip in this example. Similar to the situation with the loading point, water is pumped out of the second cargo space 120 by means of the pump 232, while return fluid, here dry air, is supplied through the line 510 or 540 from the surface.

[0088] Etter hvert som mengden av gass oppløst i vann er proporsjonal med det omgivende trykket, kan et trykkfall på 44 MPa som i det foreliggende eksempelet frigi en betydelig mengde gass. Den frigjorte gassen kan forårsake problemer, slik at den fleksible membranen 115, og generelt en hvilken som helst tettingselement 115, er gasstett for å hindre gass fra å oppløses i vann. En tilsvarende fleksibel membran 115 kan også være nyttige for flytende fluidlaster og/eller flytende returfluider. [0088] As the amount of gas dissolved in water is proportional to the ambient pressure, a pressure drop of 44 MPa as in the present example can release a significant amount of gas. The released gas can cause problems, so the flexible membrane 115, and generally any sealing element 115, is gas tight to prevent gas from dissolving in water. A corresponding flexible membrane 115 can also be useful for liquid fluid loads and/or liquid return fluids.

[0089] Ut ifra det ovenstående, bør det være klart at linjene 510 og 540 kan være forskjellige linjer eller kombineres på en rekke måter. For eksempel, kan linjen 510 motta en fluidlast, f.eks. CNG, i et intervall og forsyne returtast, f.eks. tørr luft, N2eller CO2i et andre intervall. På samme måte kan linje 540 være et enkelt utløp for returfluid slik som tørr luft eller en linje til overflaten. Videre kan transport være symmetrisk i den forstand at returfluid i en sløyfe er fluidlasten i en motsatt sløyfe ved hjelp av de samme to laste- og lossepunktene. For eksempel kan et lastepunkt på en plattform som produserer CNG være lossepunkt for CO2, f.eks. for trykkstøtte for den CNG-produserende geologiske formasjonen. [0089] Based on the above, it should be clear that lines 510 and 540 may be different lines or be combined in a number of ways. For example, line 510 may receive a fluid load, e.g. CNG, in an interval and supply return key, e.g. dry air, N2 or CO2 in a second interval. Similarly, line 540 may be a simple outlet for return fluid such as dry air or a line to the surface. Furthermore, transport can be symmetrical in the sense that the return fluid in one loop is the fluid load in an opposite loop using the same two loading and unloading points. For example, a loading point on a platform that produces CNG can be an unloading point for CO2, e.g. for pressure support for the CNG-producing geological formation.

[0090] Fig. 6 er et perspektivriss av et segment av hoveddelen 101. Hoveddelen 101 omfatter flere slike segmenter montert ende mot ende, og er lukket ved hver ende ved hjelp av et avrundet endesegment som er vist i fig 1-3.1 en foretrukket utførelsesform er tanken 140 fremstilt av prefabrikkerte ringer med en veggtykkelse AD, og veggene og bunnen 153 av holderen 150 er fremstilt av prefabrikkerte betongelementer, f.eks. slik som de ferdigstøpte elementene som benyttes for gulv i en bygning. [0090] Fig. 6 is a perspective view of a segment of the main part 101. The main part 101 comprises several such segments mounted end to end, and is closed at each end by means of a rounded end segment which is shown in Figs 1-3.1 a preferred embodiment the tank 140 is made of prefabricated rings with a wall thickness AD, and the walls and bottom 153 of the holder 150 are made of prefabricated concrete elements, e.g. such as the precast elements used for floors in a building.

[0091] Dersom friksjonsmotstand bidrar mer til den totale motstanden R (fig. 1) enn trykkdraget relatert til tverrsnittsarealet som angitt ovenfor, ville et lite lengde-til-diameterforhold på hoveddelen være å foretrekke for å minimalisere veggoverflaten og den totale motstanden. Det minste lengde-til-diameterforholdet på 1 ville bli oppnådd med en sfære. Imidlertid er en sylinder enklere å konstruere og har den fordel at flere ringer kan være støpt i parallell og montert til en tank. Generelt er forholdet mellom lengde og diameter avhengig av anvendelsen, og må avgjøres av fagmannen som kjenner applikasjonen. [0091] If frictional resistance contributes more to the total resistance R (Fig. 1) than the pressure drag related to the cross-sectional area as indicated above, a small length-to-diameter ratio of the main body would be preferable to minimize the wall surface and the total resistance. The smallest length-to-diameter ratio of 1 would be achieved with a sphere. However, a cylinder is easier to construct and has the advantage that several rings can be cast in parallel and fitted to a tank. In general, the ratio between length and diameter depends on the application, and must be determined by the person skilled in the art who knows the application.

[0092] Den foreliggende oppfinnelsen utelukker ikke et dobbelt skall eller sandwich-struktur, f.eks. to konsentriske skall av stål med forsterkning, radielle ribber og/eller et betongfyll mellom dem. Men et tanksegment laget av betong har vesentlig lavere produksjonskostnader, og betong er derfor brukt så mye som mulig i en foretrukket utførelsesform. [0092] The present invention does not exclude a double shell or sandwich structure, e.g. two concentric steel shells with reinforcement, radial ribs and/or a concrete fill between them. But a tank segment made of concrete has significantly lower production costs, and concrete is therefore used as much as possible in a preferred embodiment.

[0093] Hvis sylinderen er laget av betong, har veggtykkelse AD en minimumsverdi som kreves for styrke og som avhenger av den spesielle typen betong i veggen, for eksempel ca. 1 m for fiberarmerte ultrahøy-ytelsesbetong (UHPC). For å tilveiebringe permanent ballast, kan veggene med vilje gjøres tykkere enn denne minimumsverdien. Betongvegger er sprø i den forstand at de brytes lettere når de utsettes for skjær eller strekkspenning enn når de utsettes for trykkspenninger. Dermed vil en hoveddel laget av betong fortrinnsvis opereres ved en dybde hvor det ytre vanntrykk er større enn det innvendige trykk, f.eks. fra CNG. Videre kan sprøheten motvirkes ved hjelp av kjente midler. For eksempel kan hele hoveddelen 101 være fremstilt av armert betong på et sammenstillingsområde. En struktur i størrelsesorden 25 meter i diameter og 350 m i lengde er godt innenfor grensene av konvensjonelle teknikker. Hvis en noe større fleksibilitet er ønsket, kan flere segmenter slik som den vist på fig. 6 skjøtes med elastomere pakninger i mellom eller forsegles permanent med innstøpte ledd, og holdes sammen ved hjelp av konvensjonelle strammeteknikker, f.eks. med strammede stålvaier i produksjonsrøret, noe som senere kan fylles med mørtel eller betong for beskyttelse mot korrosjon. I begge tilfeller kan betongen bli forsterket med konvensjonelle stålarmeringsjern, eller fibre av stål, polypropylen eller hvilket som helst annet materiale som er kjent innen faget. [0093] If the cylinder is made of concrete, wall thickness AD has a minimum value required for strength and which depends on the particular type of concrete in the wall, for example approx. 1 m for fibre-reinforced ultra-high-performance concrete (UHPC). To provide permanent ballast, the walls may be intentionally made thicker than this minimum value. Concrete walls are brittle in the sense that they break more easily when subjected to shear or tensile stresses than when subjected to compressive stresses. Thus, a main part made of concrete will preferably be operated at a depth where the external water pressure is greater than the internal pressure, e.g. from CNG. Furthermore, brittleness can be counteracted using known means. For example, the entire main part 101 can be made of reinforced concrete in an assembly area. A structure of the order of 25 meters in diameter and 350 m in length is well within the limits of conventional techniques. If a somewhat greater flexibility is desired, several segments such as the one shown in fig. 6 are joined with elastomeric gaskets in between or permanently sealed with cast-in joints, and held together using conventional tightening techniques, e.g. with tensioned steel cables in the production pipe, which can later be filled with mortar or concrete for protection against corrosion. In both cases, the concrete can be reinforced with conventional steel rebar, or fibers of steel, polypropylene or any other material known in the art.

[0094] Holderen 150 med ballastelementer 151 bestående hovedsakelig av permanent ballast med tetthet større enn det omliggende vannet. Et materiale med høy tetthet, f.eks. magnetitt eller en annen malm, kan det være foretrukket å begrense ballastvolumet, tverrsnittet og veggoverflaten av hoveddelen og dermed motstanden R i henhold til ligning (1). Denne permanente ballasten er anordnet ved den nedre del av segmentet eller hoveddelen 101 for å senke tyngdepunktet, og dermed lette orienteringen av hoveddelen 101, spesielt ved laste- og lossepunkter hvor det er viktig at holderen 150 er under tanken 140 for å understøtte sin egen vekt. [0094] The holder 150 with ballast elements 151 consisting mainly of permanent ballast with a density greater than the surrounding water. A material with a high density, e.g. magnetite or another ore, it may be preferred to limit the ballast volume, the cross section and the wall surface of the main body and thus the resistance R according to equation (1). This permanent ballast is provided at the lower part of the segment or main part 101 to lower the center of gravity, thus facilitating the orientation of the main part 101, especially at loading and unloading points where it is important that the holder 150 is below the tank 140 to support its own weight .

[0095] Ballasttanker 152, f.eks. i form av kommersielt tilgjengelige stålrør, strekker seg langs utsiden av tanken 140. ballasttanker 152 arbeider på en konvensjonell måte, og anvendes i det vesentlige for å regulere oppdrift ved å pumpe vann inn eller ut. For eksempel kan stamping styres ved hjelp av ballasttankene i de fremre og bakre ender av hoveddelen 101. [0095] Ballast tanks 152, e.g. in the form of commercially available steel pipes, extends along the outside of tank 140. ballast tanks 152 operate in a conventional manner, and are used essentially to regulate buoyancy by pumping water in or out. For example, tamping can be controlled using the ballast tanks at the front and rear ends of the main body 101.

[0096] Ballasttanker 152 kan også styre rull. Men rull betyr neppe noe under transport og returreise, så ingen energi skal brukes på å pumpe vann for å styre rull, kanskje bortsett fra på laste- og lossepunktene. Et lignende argument gjelder for propeller (ikke vist) for styring av rull. [0096] Ballast tanks 152 can also control roll. But roll is unlikely to matter during transport and the return journey, so no energy should be used to pump water to control roll, except perhaps at the loading and unloading points. A similar argument applies to propellers (not shown) for roll control.

[0097] Figurene 7a-c illustrerer transport av et fluid med en hoveddel 101 og utstyr 521-541 tilsvarende de på figur 5. Nærmere bestemt viser fig. 7a-c fremgangsmåten som er nevnt i forbindelse med fig. 5. Som i figur 5, er ventiler og annet utstyr inne i hoveddelen 101 ikke vist. Derfor er ingen ventiler vist på figur 7a og 7c, som illustrerer transport, og ventilene i figur 7b tilsvarer de utvendige ventilene vist i figur 5. Sjøvann har typisk en tetthet på 1 025 kg/m<3>. For enkelhets skyld er en vanntetthet på 1 000 kg/m<3>brukt i noen av eksemplene. Andre feil i disse tallene er sannsynligvis større enn de som er forårsaket av denne tilnærmingen. [0097] Figures 7a-c illustrate transport of a fluid with a main part 101 and equipment 521-541 corresponding to those in figure 5. More specifically, fig. 7a-c the method mentioned in connection with fig. 5. As in Figure 5, valves and other equipment inside the main part 101 are not shown. Therefore, no valves are shown in Figures 7a and 7c, which illustrate transport, and the valves in Figure 7b correspond to the external valves shown in Figure 5. Seawater typically has a density of 1,025 kg/m<3>. For simplicity, a water density of 1,000 kg/m<3> is used in some of the examples. Other errors in these figures are likely to be larger than those caused by this approximation.

[0098] Spesielt, figur 7a viser transport av hoveddelen 101 fullt lastet med en fluidlast 701 ved et forutbestemt indre trykk. Dermed dekker det første lasterommet 110 hele tankvolumet. Det numeriske eksempelet med 150 000 m<3>CNG med en tilnærmet tetthet på 226 kg/m<3>ved 0°C og 240 bar ved en dybde på 2 500 m er som før. Massen av CNG er da 33 900 tonn, og en trykkforskjell på Ap = 250-240 = 10 bar utøver en trykkraft på tanken 140. [0098] In particular, Figure 7a shows the transport of the main part 101 fully loaded with a fluid load 701 at a predetermined internal pressure. Thus, the first cargo space 110 covers the entire tank volume. The numerical example with 150,000 m<3>CNG with an approximate density of 226 kg/m<3>at 0°C and 240 bar at a depth of 2,500 m is as before. The mass of CNG is then 33,900 tonnes, and a pressure difference of Ap = 250-240 = 10 bar exerts a pressure force on the tank 140.

[0099] Pilene Gb illustrere vekten av permanent ballast og tankveggene, som ikke forandrer seg. Pilen G illustrerer vekten av fluidlasten, her CNG. Den oppadgående pilen B representerer oppdrift, og har en norm lik massen av vann, f.eks. sjøvann, fortrengt av hoveddelen 101. Som beskrevet ovenfor, bør transportmassen være nær forskyvning under transporten. [0099] The arrows Gb illustrate the weight of permanent ballast and the tank walls, which do not change. The arrow G illustrates the weight of the fluid load, here CNG. The upward arrow B represents buoyancy, and has a norm equal to the mass of water, e.g. seawater, displaced by the main body 101. As described above, the transport mass should be close to displacement during transport.

[00100] Figur 7b illustrerer lossing av CNG. Dette gjøres ved å åpne ventilen 521 ved vanninntaket og ventil 541 til en CNG-linje til overflaten. Ettersom det eksterne vanntrykket er 250 bar, vil vannet 702 fortrenge CNG. Den lengere svarte pilen indikerer økt vekt ettersom vann 702 har erstattet fluidlast 701. Når fluidlasten 701 er fullstendig erstattet med sjøvann 702 i det numeriske eksempelet ovenfor, er massen som hviler på lossepunkt omkring 120 000 tonn større enn transportmassen. Fundamentet på lossepunktet må selvfølgelig behandle eller støtte den ekstra vekten. [00100] Figure 7b illustrates the unloading of CNG. This is done by opening valve 521 at the water intake and valve 541 to a CNG line to the surface. As the external water pressure is 250 bar, the water 702 will displace the CNG. The longer black arrow indicates increased weight as water 702 has replaced fluid load 701. When fluid load 701 is completely replaced with seawater 702 in the numerical example above, the mass resting on the unloading point is about 120,000 tonnes greater than the transport mass. The foundation at the unloading point must of course handle or support the extra weight.

[00101] Figur 7c illustrerer ballast returreisen. Det første lasterommet 110 inneholder nå returfluid 703, og den fullstendige massen av hoveddelen 101 er i nærheten av transportmassen. I det numeriske eksempel, bør massen av returfluid 703 være omtrent 33 900 tonn, dvs. massen av CNG under transport. Imidlertid har tørr luft ved 0°C en høyere tetthet enn CNG, så et andre indre trykk på 206 bar gir denønskede massen for tilbaketuren. Dermed har netto differensialtrykket som virker på den ytre vegg av tanken 140 under tilbaketuren økt til 44 bar. Selvfølgelig må veggene av hoveddelen 101 motstå dette trykket. [00101] Figure 7c illustrates the ballast return journey. The first cargo space 110 now contains return fluid 703, and the complete mass of the main part 101 is in the vicinity of the transport mass. In the numerical example, the mass of return fluid 703 should be approximately 33,900 tonnes, i.e. the mass of CNG during transport. However, dry air at 0°C has a higher density than CNG, so a second internal pressure of 206 bar provides the desired mass for the return trip. Thus, the net differential pressure acting on the outer wall of the tank 140 during the return trip has increased to 44 bar. Of course, the walls of the body 101 must withstand this pressure.

[00102] Figur 8 a-c viser en alternativ fremgangsmåte hvor kompresjonskraften på hoveddelen 101 er lik under transport (fig. 8a) og retur (fig. 8c). Som ovenfor er fluidlasten 701 CNG ved et forutbestemt indre trykk 240 bar. Returfluidet er tørr luft som ovenfor, men det andre indre trykket er ved 240 bar i stedet for 206 bar som ovenfor. Som i figur 7, tilsvarer hoveddelen 101 og eksterne ventiler 521-541 eksemplet i figur 5. Pilene Gb, GogB tilsvarer de i fig. 7a-7c, og er ikke beskrevet på nytt. [00102] Figure 8 a-c shows an alternative method where the compression force on the main part 101 is equal during transport (fig. 8a) and return (fig. 8c). As above, the fluid load is 701 CNG at a predetermined internal pressure of 240 bar. The return fluid is dry air as above, but the second internal pressure is at 240 bar instead of 206 bar as above. As in Figure 7, the main part 101 and external valves 521-541 correspond to the example in Figure 5. Arrows Gb, GogB correspond to those in Fig. 7a-7c, and is not described again.

[00103] Fig. 8a viser en transport hvor det første lasterommet 110 inneholder fluidlast 701 ved det forutbestemte indre trykket, f.eks. CNG ved 240 bar, og det andre lasterommet 120 inneholder vann 703.150 000 m3 tørr luft ved 240 bar har en masse på 46 400 tonn. Således, i figur 8a det første lasterommet 110 kan inneholde 30 000 tonn CNG ved 240 bar, og det andre lasterommet 120 kan inneholde 16 400 tonn vann. Det ytre vanntrykket er 250 bar som tidligere, hvilket gir en netto trykkforskjell på 10 bar på den ytre overflate av tanken under transport. [00103] Fig. 8a shows a transport where the first cargo space 110 contains fluid cargo 701 at the predetermined internal pressure, e.g. CNG at 240 bar, and the second hold 120 contains water 703,150,000 m3 dry air at 240 bar has a mass of 46,400 tonnes. Thus, in figure 8a the first cargo space 110 can contain 30,000 tonnes of CNG at 240 bar, and the second cargo space 120 can contain 16,400 tonnes of water. The external water pressure is 250 bar as before, which gives a net pressure difference of 10 bar on the external surface of the tank during transport.

[00104] I figur 8b, drives fluidlasten 701, f.eks. CNG, ut gjennom ventilen 541 ettersom vann 702 kommer inn gjennom ventilen 511 som forklart i forbindelse med figur 7b. [00104] In Figure 8b, the fluid load 701 is driven, e.g. CNG, out through valve 541 as water 702 enters through valve 511 as explained in connection with Figure 7b.

[00105] I figur 8c, er tanken fullstendig fylt med returfluid 701. Det vil si, det første lasterommet 110 dekker hele tankvolumet. Det andre indre trykket i fig. 8c er ved forutsetningen lik det på forhåndsbestemte indre trykket i fig. 8a. Derfor, i talleksempelet, det forutbestemte indre trykket og det andre indre trykket er 240 bar, og lasten har en masse på 46 400 tonn i begge retninger. [00105] In Figure 8c, the tank is completely filled with return fluid 701. That is, the first cargo space 110 covers the entire tank volume. The second internal pressure in fig. 8c is by assumption equal to the predetermined internal pressure in fig. 8a. Therefore, in the numerical example, the predetermined internal pressure and the second internal pressure are 240 bar, and the cargo has a mass of 46,400 tons in both directions.

[00106] Fremgangsmåten illustrert i fig. 8a-c begrenser kompresjonskraften som virker på tanken. Imidlertid omtrent 11% av tankvolumet i fig. 8a er okkupert av vann 702, og således ikke tilgjengelig for fluidlast 701. Videre kan en liten endring i stamp føre til at vannet 702 strømmer mot den ene ende av tankvolumet. Dermed vil det andre lasterommet 120 kreve interne skott eller lignende for å opprettholde fordelingen av vannet 702.1 motsetning til fremgangsmåten i fig. 7a-c som bare omfatter vann i figur 7b, hvor hoveddelen 101 hviler på et horisontalt fundament, og ingen betydelig mengde vann kan samle seg i hver ende. [00106] The method illustrated in fig. 8a-c limits the compression force acting on the tank. However, approximately 11% of the tank volume in fig. 8a is occupied by water 702, and thus not available for fluid load 701. Furthermore, a small change in pressure can cause the water 702 to flow towards one end of the tank volume. Thus, the second cargo space 120 will require internal bulkheads or the like to maintain the distribution of the water 702.1 contrary to the method in fig. 7a-c which includes only water in Figure 7b, where the main part 101 rests on a horizontal foundation, and no significant amount of water can collect at either end.

[00107] Figur 9 viser en hoveddel 101 opprinnelsen av et imaginært kartesisk koordinatsystem i tyngdepunktet, x, y og z-aksene fiksert i forhold til hoveddelen 101, og betingelsene roll, stamp og svai er brukt i sine vanlige betydninger, dvs. som henholdsvis rotasjoner om x, y og z-aksene. Hoveddelen kan også overføres langs disse aksene, f.eks. ved hjelp av propeller. Propellen 103 på fig. 2 og 3 gir et eksempel på translasjon langs x-aksen. Fordelene med aktiv styring, f.eks. dynamiske styringsflater og ballasttanker, er omtalt ovenfor. Ytterligere detaljer angående undervannsbåtstyring og slep er kjent i den respektive teknikk. [00107] Figure 9 shows a main part 101 the origin of an imaginary Cartesian coordinate system in the center of gravity, the x, y and z axes fixed in relation to the main part 101, and the terms roll, pitch and sway are used in their usual meanings, i.e. as respectively rotations about the x, y and z axes. The main part can also be transferred along these axes, e.g. using propellers. The propeller 103 in fig. 2 and 3 give an example of translation along the x-axis. The advantages of active management, e.g. dynamic control surfaces and ballast tanks, are discussed above. Further details regarding submarine steering and towing are known in the respective art.

[00108] Figur 10 illustrerer en laste- og losseplass med en hoveddel 101 som hviler på en undervannsplattform 200 som omfatter oppdriftstanker og/eller lagringstanker. Plattformen 200 gir oppdrift og en stor overflate. På fig. 10, flyter plattformen over en ujevn havbunn 4. Alternativt kan plattformen 200 plasseres på havbunnen, og det store horisontale område av plattformen 200 kan minske bakketrykket fra hoveddelen 101, dvs. fordele vekten av hoveddelen 101 over et stort område for å muliggjøre et laste- eller lossepunkt på mykt underlag. Således kan plattformen 200 redusere eller eliminere behovet for en fast bunn og/eller større bunnforbedirngsarbeider på havbunnen 4 for å forberede et laste- eller lossepunkt. [00108] Figure 10 illustrates a loading and unloading place with a main part 101 that rests on an underwater platform 200 that includes buoyancy tanks and/or storage tanks. The platform 200 provides buoyancy and a large surface. In fig. 10, the platform floats over an uneven seabed 4. Alternatively, the platform 200 can be placed on the seabed, and the large horizontal area of the platform 200 can reduce the ground pressure from the main part 101, i.e. distribute the weight of the main part 101 over a large area to enable a loading or unloading point on soft ground. Thus, the platform 200 can reduce or eliminate the need for a solid bottom and/or major bottom improvement worker on the seabed 4 to prepare a loading or unloading point.

[00109] Fortrinnsvis er undervannsplattformen 200 sammensatt av flere rektangulære tankelement 201, som hvert har en indre sylinder som ligner på hoveddelen 101. [00109] Preferably, the underwater platform 200 is composed of several rectangular tank elements 201 , each of which has an inner cylinder similar to the main part 101 .

[00110] Plattformen 200 på figur 10 har passiv oppdriftsstyring i form av flere tunge kjettinger 210 som henger fra plattformen og som hviler delvis på havbunnen 4. Hvis plattformen 200 begynner å stige, blir kjettingene løftet fra havbunnen og legger til vekt. Hvis plattformen begynner å synke, vil en større del av kjettingene hvile på havbunnen 4, for derved å redusere vekten. I begge tilfeller vil lengden av kjettingene som hviler på havbunnen 4 motvirke uønsket vertikal bevegelse. [00110] The platform 200 in Figure 10 has passive buoyancy control in the form of several heavy chains 210 which hang from the platform and which rest partly on the seabed 4. If the platform 200 starts to rise, the chains are lifted from the seabed and add weight. If the platform starts to sink, a larger part of the chains will rest on the seabed 4, thereby reducing the weight. In both cases, the length of the chains resting on the seabed 4 will counteract unwanted vertical movement.

[00111] Plattformen 200 er koplet til overflaten via en linje 220. Denne linjen 220 representerer linjene 510 og 540 som er beskrevet med henvisning til figur 5. Tilsvarende, en tilkoblingsenhet 230 representerer ventiler, pumper og linjer som kreves for lasting og lossing forklart med henvisning til figur 5, 7 og 8. [00111] The platform 200 is connected to the surface via a line 220. This line 220 represents the lines 510 and 540 described with reference to Figure 5. Similarly, a connection unit 230 represents valves, pumps and lines required for loading and unloading explained with reference to figures 5, 7 and 8.

[00112] Som nevnt i forbindelse med figurene 5, 7 og 8, har hoveddelen 101 en nær nøytral oppdrift under transport, og enøket vekt når den er fylt med vann for å drive ut fluidlast eller returfluid. Imidlertid kan vann tilføres fra lagertanker 201 i plattformen 200 og pumpes tilbake til lagertankene 201 i en lukket sløyfe. Derved forblir den kombinerte vekten av plattformen 200 og hoveddelen 101 uforandret under lasting eller lossing. Når således lastevolumet inne i hoveddelen er fylt med vann, støtter plattformen 200 den ekstra vekten, men gir ingen ekstra nedad rettet kraft, f.eks. til grunnen. Som nevnt ovenfor kan denne ekstra vekten bli betydelig for et stort lastevolum, f.eks. 120 000 tonn som fastsatt i et eksempel ovenfor. Håndtering av ballastvann i en lukket sløyfe har den ekstra fordelen at oppdrift og/eller vannstrøm inn i eller ut av hoveddelen 101 ikke må overvåkes nøye under lasting eller lossing. En ytterligere fordel er at en eventuell forurensning av vann, f.eks. på grunn av et brudd i membranen 115 som er beskrevet ovenfor, holdes innenfor den lukkede sløyfen, og slippes ikke ut i miljøet på laste- og lossepunktene. [00112] As mentioned in connection with figures 5, 7 and 8, the main part 101 has a near neutral buoyancy during transport, and an increased weight when it is filled with water to drive out fluid load or return fluid. However, water can be supplied from storage tanks 201 in the platform 200 and pumped back to the storage tanks 201 in a closed loop. Thereby, the combined weight of the platform 200 and the main part 101 remains unchanged during loading or unloading. Thus, when the cargo volume inside the main part is filled with water, the platform 200 supports the additional weight, but does not provide any additional downward force, e.g. to the ground. As mentioned above, this extra weight can be significant for a large cargo volume, e.g. 120,000 tonnes as set out in an example above. Handling ballast water in a closed loop has the added advantage that buoyancy and/or water flow into or out of the main body 101 does not have to be closely monitored during loading or unloading. A further advantage is that any contamination of water, e.g. due to a break in the membrane 115 described above, is kept within the closed loop, and is not released into the environment at the loading and unloading points.

[00113] For denne, kan noen eller alle av tankelementene 201 inneholde fluidlast, returfluid og/eller vann. Nettverket 221 forbinder tankelementene 201 med hoveddelen 101 og overflatelinje 220 gjennom en koblingsenhet 230 som omfatter ventiler, pumper osv. forklart ovenfor. [00113] For this, some or all of the tank elements 201 may contain fluid load, return fluid and/or water. The network 221 connects the tank elements 201 to the main part 101 and surface line 220 through a connection unit 230 which includes valves, pumps etc. explained above.

[00114] Den foreliggende oppfinnelsen har blitt beskrevet med henvisning til utførelseseksempler. Imidlertid er omfanget av oppfinnelsen definert ved de vedlagte patentkrav. [00114] The present invention has been described with reference to exemplary embodiments. However, the scope of the invention is defined by the attached patent claims.

Claims

1. System med et slepefartøy (3) og en undervannstanker (100) for transport av et fluid (701, 703), undervannstankeren (100) omfattende: et festepunkt (34) for en slepekabel (32) fra slepefartøyet (3); og en hoveddel (101) med en sylindrisk tank (140) for å inneholde fluidet (701, 703) ved et forhåndsbestemt indre trykk, en permanent ballast (151) tilkoblet under den sylindriske tanken (140) og minst en ballasttank (152) for trimming og dybdekontroll, hvor hoveddelen (101) er designet for å operere på en vanndybde hvor det utvendige trykket hovedsakelig motvirker det indre trykket; og systemet erkarakterisert vedet undervannslastepunkt med en lastelinje (510, 540) for tilførsel og mottak av fluidet (701,703); utstyr (521, 531, 532) for å bevege vann inn i og ut av den sylindriske tanken (140), slik at å fylle den sylindriske tanken (140) med vann (702) driver ut en fluidlast (701) gjennom lastelinjen (510), å fjerne vann (702) fra den sylindriske tanken (140) fyller den sylindriske tanken (140) med et returfluid (703) gjennom lastelinjen (540); og en hanefot (340) plassert over den sylindriske tanken (140), hanefoten (340) er konfigurert for å bevege festepunktet (34) frem og tilbake langs hoveddelen (101).1. System with a towing vessel (3) and an underwater tanker (100) for transporting a fluid (701, 703), the underwater tanker (100) comprising: an attachment point (34) for a towing cable (32) from the towing vessel (3); and a main part (101) with a cylindrical tank (140) for containing the fluid (701, 703) at a predetermined internal pressure, a permanent ballast (151) connected below the cylindrical tank (140) and at least one ballast tank (152) for trimming and depth control, the main part (101) being designed to operate at a water depth where the external pressure mainly counteracts the internal pressure; and the system is characterized by an underwater loading point with a loading line (510, 540) for supplying and receiving the fluid (701, 703); equipment (521, 531, 532) for moving water into and out of the cylindrical tank (140) such that filling the cylindrical tank (140) with water (702) expels a fluid load (701) through the loading line (510) ), removing water (702) from the cylindrical tank (140) fills the cylindrical tank (140) with a return fluid (703) through the loading line (540); and a tap foot (340) positioned above the cylindrical tank (140), the tap foot (340) being configured to move the attachment point (34) back and forth along the body (101).

2. System ifølge krav 1, videre omfattende et flyteelement (102) koblet til hoveddelen (101) gjennom en stabiliseringskabel (132), hvor stabiliseirngskabelen (132) omfatter et første tau (321) for å overføre kraft, og er festet til en første konnektor (134) som er bevegelig i forhold til hoveddelen (101).2. System according to claim 1, further comprising a floating element (102) connected to the main part (101) through a stabilization cable (132), where the stabilization cable (132) comprises a first rope (321) to transmit power, and is attached to a first connector (134) which is movable in relation to the main part (101).

3. Undervannstankeren (100) i ifølge krav 2, hvor lengden av stabiliseirngskabelen (132) overskrider vanndybden.3. The underwater tanker (100) in accordance with claim 2, where the length of the stabilizing cable (132) exceeds the water depth.

4. System ifølge et av de foregående krav, hvor hoveddelen (101) omfatter et første lasterom (110) separert fra et andre lasterom (120) med et bevegelig gasstett tettingselement (115).4. System according to one of the preceding claims, where the main part (101) comprises a first cargo compartment (110) separated from a second cargo compartment (120) with a movable gas-tight sealing element (115).

5. System ifølge krav 4, hvor det gasstette tettingselementet (115) er en fleksibel membran.5. System according to claim 4, where the gas-tight sealing element (115) is a flexible membrane.

6. System ifølge et av de foregående krav, hvor hoveddelen (101) omfatter en styreflate og/eller en propell for å bevirke rotasjon av hoveddelen (101) om minst en av tre innbyrdes vinkelrette rotasjonsakser (x, y, z).6. System according to one of the preceding claims, where the main part (101) comprises a control surface and/or a propeller to effect rotation of the main part (101) about at least one of three mutually perpendicular rotation axes (x, y, z).

7. System ifølge et av de foregående krav, hvor hoveddelen (101) omfatter minst en propell (103) for å bevirke translasjon av hoveddelen (101) langs minst en av tre innbyrdes vinkelrette akser (x, y, z).7. System according to one of the preceding claims, where the main part (101) comprises at least one propeller (103) to effect translation of the main part (101) along at least one of three mutually perpendicular axes (x, y, z).

8. System ifølge krav 6 eller 7, videre omfattende: en kommunikasjonslinje (322) for å overføre styrerelaterte signaler mellom en styreenhet ved overflaten (2) og hoveddelen (101) og en kraftlinje (324) for å levere elektrisk kraft fra en elektrisk generator (4) ved overflaten (2) til hoveddelen (101).8. System according to claim 6 or 7, further comprising: a communication line (322) for transmitting control-related signals between a control unit at the surface (2) and the main body (101) and a power line (324) for supplying electrical power from an electrical generator (4) at the surface (2) of the main part (101).

9. System ifølge krav 8, hvor slepefartøyet (3) omfatter styreenheten og den elektriske generatoren (4), og slepekabelen (32) omfatter kommunikasjonslinjen (322) og kraftlinjen (324).9. System according to claim 8, where the towing vessel (3) comprises the control unit and the electric generator (4), and the towing cable (32) comprises the communication line (322) and the power line (324).

10. System ifølge krav 9, hvor slepekabelen (32) videre omfattende en drivstoffslange (323) fra hoveddelen (101) til overflatefartøyet (3).10. System according to claim 9, wherein the tow cable (32) further comprises a fuel hose (323) from the main part (101) to the surface vessel (3).

11. System ifølge krav 2 og 8, hvor flyteelementet (102) omfatter styreenheten og den elektriske generatoren (4), og stabiliseirngskabelen (132) omfatter kommunikasjonslinjen (322) og kraftlinjen (324).11. System according to claims 2 and 8, where the floating element (102) comprises the control unit and the electric generator (4), and the stabilization cable (132) comprises the communication line (322) and the power line (324).

12. System ifølge krav 11, hvor stabiliseirngskabelen (132) videre omfattende en drivstoffslange (323) fra hoveddelen (101) til flyteelementet (102).12. System according to claim 11, where the stabilization cable (132) further comprises a fuel hose (323) from the main part (101) to the floating element (102).

13. Fremgangsmåte for å drive et system ifølge et av de foregående krav 1-12, omfattende trinnene: - å fylle den sylindriske tanken (140) med en fluidlast (701) ved det forhåndsbestemte indre trykket; - å transportere fluidlasten (701) fra et undervannslastepunkt til et undervannslossepunkt; - å drive ut fluidlasten (701) fra den sylindriske tanken (140); - å fylle den sylindriske tanken (140) med et returfluid (703) ved et andre indre trykk; - å transportere returfluidet (703) fra lossepunktet til lastepunktet; hvor fremgangsmåten erkarakterisert vedat å drive ut fluidlasten (701) innebærer å la vann (702) strømme inn i den sylindriske tanken (140); å fylle den sylindriske tanken (140) med et returfluid (703) innebærer å pumpe vann ut fra den sylindriske tanken (140); and transportere fluidlasten (701) og/eller returfluidet (703) innebærer å bevege festepunktet (34) frem og tilbake langs hoveddelen (101) for å justere stamping.13. Method for operating a system according to one of the preceding claims 1-12, comprising the steps: - filling the cylindrical tank (140) with a fluid load (701) at the predetermined internal pressure; - transporting the fluid cargo (701) from an underwater loading point to an underwater unloading point; - expelling the fluid load (701) from the cylindrical tank (140); - filling the cylindrical tank (140) with a return fluid (703) at a second internal pressure; - transporting the return fluid (703) from the unloading point to the loading point; where the method is characterized by expelling the fluid load (701) involves allowing water (702) to flow into the cylindrical tank (140); filling the cylindrical tank (140) with a return fluid (703) involves pumping water out of the cylindrical tank (140); duck transporting the fluid load (701) and/or the return fluid (703) involves moving the attachment point (34) back and forth along the main part (101) to adjust tamping.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, hvor undervannslastepunktet og/eller undervannslossepunktet omfatter en undervannsplattform (200) som tjener som et fundament for hoveddelen (101) under lasting og/eller lossing, hvor å drive ut fluidlasten (701) innebærer å tillate at vannet (702) strømmer fra en lagringstank (201) på plattformen (200), og å fylle den sylindriske tanken (140) med en returfluid innebærer å pumpe vannet tilbake inn i lagringstanken (201).14. Method according to claim 13, where the underwater loading point and/or underwater unloading point comprises an underwater platform (200) which serves as a foundation for the main part (101) during loading and/or unloading, where driving out the fluid load (701) involves allowing the water ( 702) flows from a storage tank (201) on the platform (200), and filling the cylindrical tank (140) with a return fluid involves pumping the water back into the storage tank (201).