NO760611L - - Google Patents

Abstract

Anordning til fortøyning av fartøy.Mooring device.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et automatisk for-tøyningssystem for offshore utlegningsfartøyer, kranlektere, forsyningsfartøyer, kalt neddykkbare borerigger, strekkfor-tøyningsplattformer, skip og lignende ( i det følgende kalt fartøyer). Uttrykket "strekkfortøyningsplattformer" .er her benyttet for å beskrive en fortøyet, stabil, flytende plattform hvis oppdrift er større enn vekten. Den ekstra nedad-rettede kjaft som det er behov for for å opprettholde likevekt med den vertikale kraft, utøves av fortøyningskabler som til enhver tid er under strekk. The present invention relates to an automatic mooring system for offshore laying vessels, crane barges, supply vessels, called submersible drilling rigs, stretch mooring platforms, ships and the like (hereinafter referred to as vessels). The term "stretch mooring platforms" is used here to describe a moored, stable, floating platform whose buoyancy is greater than its weight. The additional downward force required to maintain equilibrium with the vertical force is exerted by mooring cables which are under tension at all times.

Vanlige metoder for fortøyning bygger på at kjede-linjen ankerlinen danner, sørger for den nødvendige variasjon i fortøyningskreftene for å holde et skip på plass. For å kunne forandre strekket i ankerlinen, må nødvendigvis skipet (eller et annet fortøyet "fartøy") forflytte seg og dermed enten redusere eller øke fortøyningskreftene. Vanlige utførel-ser av fortøyningsvinsjer har vinsjbremser som skal sikre at . oet ikke er noen relativ bevegelse mellom ankerlinen og skipet under forflytningen. Skipet blir normalt fortøyet med anker-liner, som er strukket til mellom 15% og 30% av bruddstyrken for ankerlinen, slik at man har tilstrekkelig strekkreserve for å kunne oppta selv de voldsomste bevegelser av skipet i forhold til fortøyningsutstyret. Da man ikke har noen anordninger for avlastning av strekket i ankerlinene, hvis strekkpåkjenningene nærmer seg bruddstyrken, vil nødvendigvis alle fortøynings-systerner måtte beregnes for påkjenninger som går ut over de normale arbeidsegenskaper. Common methods of mooring are based on the fact that the chain line the anchor line forms provides the necessary variation in the mooring forces to keep a ship in place. In order to change the tension in the anchor line, the ship (or another moored "vessel") must necessarily move and thus either reduce or increase the mooring forces. Common designs of mooring winches have winch brakes to ensure that . oet there is no relative movement between the anchor line and the ship during the movement. The ship is normally moored with anchor line, which is stretched to between 15% and 30% of the breaking strength of the anchor line, so that you have sufficient tension reserve to be able to accommodate even the most violent movements of the ship in relation to the mooring equipment. As there are no devices for relieving the tension in the anchor lines, if the tensile stresses approach the breaking strength, all mooring systems will necessarily have to be calculated for stresses that exceed the normal working characteristics.

Utstyr som for tiden er tilgjengelig for anvendelse ved fortøyning av store konstruksjoner, forutsetter en viss overvåkning av faglært personell. Det er blitt utviklet for-skjellige teknikker som bygger på eksisterende praksis ved fortøyning av fartøyer i land, dvs. fortøyning og forankring av store fartøyer på forholdsvis grunnt vann. Equipment that is currently available for use when mooring large structures requires a certain amount of supervision by skilled personnel. Various techniques have been developed which are based on existing practice when mooring vessels ashore, i.e. mooring and anchoring large vessels in relatively shallow water.

Eksisterende fortøyningssystemer har et antall liner av naturlige eller kunstige fibre (eller stålwirer) eller kjet-ting som har en ende festet til havbunnen mens den annen ende holdes av en strekkanordning, f.eks. en vinsj, ombord på den fortøyede konstruksjon. Vinsjene må kontinuerlig overvåkes for utførelse av justeringer som det måtte være behov for på grunn av forandringer i sjø-, vind- eller ballastforhold. Man vil se at en slik konstruksjon som er fortøyet med tre eller fire liner, fritt kan bevege seg i horisontalplanet. I mange tilfeller, vil, ved riktig valg av parametere, en av de fri bevegelser i horisontalplanet kunne styres ved å velge kon-struksjonsparametrene basert på dominerende bølgefrekvens og resultantbevegelsene vil da bli små. Fravær av duving, rul-ling og slingring sammen med reduserte horisontal bevegelser gjør denne tanke spesielt tiltrekkende for mange dypvanns-arbeider, såsom oljeboring, utlegging og utskiftning av tunge gjenstander og rørlegging. Existing mooring systems have a number of lines of natural or artificial fibers (or steel wires) or chains that have one end attached to the seabed while the other end is held by a tensioning device, e.g. a winch, aboard the moored structure. The winches must be continuously monitored for adjustments that may be needed due to changes in sea, wind or ballast conditions. One will see that such a structure, which is moored with three or four lines, can move freely in the horizontal plane. In many cases, with the correct choice of parameters, one of the free movements in the horizontal plane will be able to be controlled by choosing the construction parameters based on the dominant wave frequency and the resultant movements will then be small. Absence of dove, roll and wobble together with reduced horizontal movements makes this tank particularly attractive for many deep water works, such as oil drilling, laying and replacing heavy objects and pipe laying.

I henhold til oppfinnelsen har man kommet frem til en anordning for fortøyning av et"fartøy" (som tidligere de-finert) , som omfatter anordninger for overvåking av akselerasjon som skyldes utvendige krefter og strekket i fortøynings-linene i den hensikt å forutse bevegelsene og anordninger for styring av vinsjene, slik at kabel hives inn eller gis ut for å holde fartøyet stort sett på plass. According to the invention, a device for mooring a "vessel" (as previously defined) has been arrived at, which includes devices for monitoring acceleration due to external forces and the tension in the mooring lines in order to anticipate the movements and devices for controlling the winches, so that the cable is pulled in or out to keep the vessel largely in place.

Foreliggende oppfinnelse går også ut på en fremgangsmåte til fortøyning av et fartøy ved overvåkning av akselerasjon som skyldes utvendige krefter, og ved regulering av strekket i fortøyningslinene for å møte bevegelser, og for styring av vinsjene slik at kabel hives inn eller gis ut, for å holde fartøyet på plass. The present invention also relates to a method for mooring a vessel by monitoring acceleration caused by external forces, and by regulating the tension in the mooring lines to meet movements, and for controlling the winches so that the cable is pulled in or released, in order to hold the vessel in place.

"På plass" er her benyttet for å angi både en fast plass og en plass som beveger seg eller en bane. "In place" is used here to indicate both a fixed place and a place that moves or a path.

Det er viktig for foreliggende oppfinnelse å haIt is important for the present invention to have

til rådighet føleanordninger som har de rette egenskaper når det gjelder å måle strekket i linene, styresystemer som er egnet for modulering av disse strekk og hensiktsmessig kon-struerte forankringssystemer for installasjon på havbunnen, samt fremgangsmåter til å holde på plass en flytende konstruksjon for å bibeholde en bestemt posisjon i forhold til havbunnen med særlig hensyn på anvendelse av hjelpeskyveanord-ninger, såvel som strekket i anordningene. available sensing devices that have the right characteristics when it comes to measuring the tension in the lines, control systems that are suitable for modulating these tensions and appropriately constructed anchoring systems for installation on the seabed, as well as methods for keeping a floating structure in place in order to maintain a specific position in relation to the seabed with particular regard to the use of auxiliary thrust devices, as well as the tension in the devices.

Som forklart ovenfor krever de nuværende fremgangsmåter til fortøyning av fartøyer på plass ved hjelp av.ankervinsjer, betydelig arbeidskraft og styring av de krefter som opptrer fra et sentralt kontrollpunkt har ikke vist seg tilfredsstillende, idet reaksjonen på signalene er alt for langsom. For å forbedre de kjente fremgangsmåter til fortøyning og for As explained above, the current methods for mooring vessels in place using anchor winches require considerable manpower and control of the forces acting from a central control point have not proved satisfactory, as the reaction to the signals is far too slow. To improve the known methods for mooring and lining

å beskytte kabler og vinsjer mot overbelastning, er det fore-slått i henhold til oppfinnelsen å ta i bruk et elastisk for-tøyningssystem ("dynamisk posisjonering"), slik at fartøyet eller lignende overvåkes av følere på fartøyet og/eller i kab-lene eller i vinsjfundamentene, hvorfra strekksignaler over-føres til et sentralt styrested for alle ankervinsjer som har konstant dreiemoment og doble eller tredoblede kapstener. Med denne anordning kan vinsjene som styrer fortøyningslinene eller ankerkablene automatisk drives enten for å hive inn eller gi ut kabel ved det minste varsel om bevegelse av fartøyet. Anvendelse av flytetanker på forankrings- eller ankerlinene kunne redusere reaksjonstidene. to protect cables and winches against overload, it is proposed according to the invention to use an elastic mooring system ("dynamic positioning"), so that the vessel or similar is monitored by sensors on the vessel and/or in the cables or in the winch foundations, from which tension signals are transmitted to a central control point for all anchor winches that have constant torque and double or triple capstans. With this device, the winches that control the mooring lines or anchor cables can be automatically operated either to pull in or release cable at the slightest notice of movement of the vessel. The use of floating tanks on the mooring or anchor lines could reduce reaction times.

En viktig konstruksjonsfaktor når det gjelder passende følesysterner som er istand til å føle strekk i linene, An important design factor when it comes to suitable sensing systerns that are able to sense tension in the lines,

er den totale statiske last pluss den tidsavhengige last i for-tøyningslinene for enhver konstruksjon og på ethvert tidspunkt. Den totale kraft på fortøyningslinene vil bestå av oppdrifts-komponenten pluss den tidsvariable komponent som innføres i kombinasjon av innfallende bølger og konstruksjonens bevegelse på tvers. is the total static load plus the time-dependent load in the mooring lines for any structure and at any time. The total force on the mooring lines will consist of the buoyancy component plus the time-varying component which is introduced in combination with incident waves and the transverse movement of the structure.

For at fortøyningssystemene skal være pålitelig er det nødvendig at: For the mooring systems to be reliable, it is necessary that:

(a) det totale strekk er lik summen av tidsavhengige pluss stabile krefter ikke blir null på noe tidspunkt, og (b) det maksimale strekk i noen line på noe tidspunkt ikke må overstige sikre arbeidsspenninger i denne line. (a) the total tension equals the sum of time-dependent plus stable forces does not become zero at any time, and (b) the maximum tension in any line at any time must not exceed safe working stresses in that line.

Det vil sees at oppfyllelse av disse betingelser sikrer at en fortøyningsline ikke vil bli utsatt for plutselig slakk, fulgt av plutselig rykk og heller ikke er det fare for brudd. Et ytterligere trekk ved dette system er at kons tr uk-sjonen må holdes i en posisjon over et angitt punkt på sjø-bunnen med en viss grad av nøyaktighet. It will be seen that meeting these conditions ensures that a mooring line will not be exposed to sudden slack, followed by sudden jerking, nor is there any danger of breakage. A further feature of this system is that the structure must be held in a position above a specified point on the seabed with a certain degree of accuracy.

Hensiktsmessige strekkfølende anordninger vil haAppropriate strain-sensing devices will have

en utgang, med en form som kan anvendes direkte i en anord-an output, with a form that can be used directly in a device

ning som er istand til hurtig å modifisere denne informasjon.ning that is able to quickly modify this information.

I denne forbindelse kan automatiske strammevinsjer benyttes, fordi slike vinsjer drives av hydrauliske motorer som kan ha de riktige belastnings- og følsomhetsegenskaper. In this connection, automatic tensioning winches can be used, because such winches are driven by hydraulic motors that can have the right load and sensitivity characteristics.

Den ønskede arbeids-båndbredde varierer avhengig av anvendelsen og av den type line som styres og også av omgivelsene. Energi vil normalt bli tilført lagringstrimlene for å kunne utføre de hurtige bevegelser av fortøyningslinene. Som et alternativ kan det benyttes en hensiktsmessig utligning av duvingen. The desired working bandwidth varies depending on the application and on the type of line being controlled and also on the surroundings. Energy will normally be supplied to the storage trims to be able to perform the rapid movements of the mooring lines. As an alternative, an appropriate leveling of the dove can be used.

Et antall fordeler ved dette spesielle system ogA number of advantages of this particular system and

de tre viktigste er:the three most important are:

(i) Å spare dekkplass og skape mer hensiktsmessige omgivelser for lagertromlene for linen og vinsjene under van-skelige værforhold. For eksempel kan alle lagringstromlene for linene være forsynt med nødvendig hydraulisk drift og være montert i et rom som ligger sentralt i fartøyet. Da vil bare den helt innelukkede girkasse som er beskyttet mot været og en vinsj med dobbelt kapstan eller en annen vinsjtype være utsatt for vind og vær. (i) To save deck space and create a more suitable environment for the storage drums for the line and the winches in difficult weather conditions. For example, all the storage drums for the lines can be provided with the necessary hydraulic operation and be mounted in a room located centrally in the vessel. Then only the completely enclosed gearbox, which is protected against the weather, and a winch with a double capstan or another type of winch will be exposed to wind and weather.

(ii) Å økonomisere kraftforbruket for alle vinsjer(ii) To economize the power consumption for all winches

og å redusere de omkostninger man har ved individuelt drevne vinsjer. For eksempel kan alle vinsjer være hydraulisk drevet fra en sentral kraftkilde og hydraulisk drivmedium under trykk kan mates fra denne kraftkilde fra et hovedringsystem til alle and to reduce the costs of individually operated winches. For example, all winches can be hydraulically driven from a central power source and pressurized hydraulic drive medium can be fed from this power source from a main ring system to all

vinsjene. Et slikt system ville være istand til å mate en hvilken som helst vinsj med det hydrauliske drivmedium det er behov for under fast "innhaling" eller "utfiring" og systemet har også den mulige fordel at en viss regenerativ bremsing kan nedsette de totale kraftbehov. En stor hydraulisk lagringskapasitet og et sentralisert kjølesystem er andre klare fordeler. Akkumulatorer kan anordnes etter behov for å sikre et system som arbeider jevnt, uten støt. the winches. Such a system would be able to feed any winch with the hydraulic drive medium it needs during fixed "haul" or "out" and the system also has the possible advantage that some regenerative braking can reduce the total power requirements. A large hydraulic storage capacity and a centralized cooling system are other clear advantages. Accumulators can be arranged as needed to ensure a system that works smoothly, without shocks.

(iii) Å koble alle vinsjer til et enkelt sentralisert styresystem. Det antas at styring med en arm vil styre alle vinsjer ved enhver arbeidsmåte med den ekstra fordel av individuell kontroll med en hvilken som helst vinsj eller gruppe av vinsjer. Man vil ha styring for bevegelse forover (iii) To connect all winches to a single centralized control system. It is believed that single arm steering will control all winches in any mode of operation with the added benefit of individual control with any winch or group of winches. You want to have control for forward movement

og akterover, såvel som styring på tvers.and aft, as well as steering across.

The National Engineering Laboratory har utvikletThe National Engineering Laboratory has developed

en rekke hydrostatiske kråftoverføringssystemer opptil 1500 hestekrefter, som er sammentrengt og lette og derfor egnet for anvendelse for olje, gass og maritimt bruk. Elektrisk drevne, dampdrevne og hydraulisk drevne overføringssystemer anvendes i moderne maritime systemer. Elektriske drivanordninger skaper en brannfare ved noen anvendelser, mens dampdrevne vinsjer er meget populære for anvendelse ombord på tanker, idet de har fått renome for å være pålitelige og er billigere å installere enn hydrauliske lavtrykkssystemer. De skaper imidlertid be-tydelige problemer, særlig når det gjelder kondensasjon som finner sted i lange rør mellom dampkjele og vinsjmotorene. Det mest tiltrekkende drivsystem for vinsjer som arbeider automatisk, synes å være hydrauliske middeltrykksysterner. Den type hydraulisk motor som kreves i et slikt system er allerede blitt utviklet av National Engineering Laboratory og større systemer basert på dette arbeidsprinsipp vil bli utviklet for denne anvendelse. a range of hydrostatic power transmission systems up to 1500 horsepower, which are compact and lightweight and therefore suitable for oil, gas and marine applications. Electrically driven, steam driven and hydraulically driven transmission systems are used in modern maritime systems. Electric drives create a fire hazard in some applications, while steam-driven winches are very popular for use on board tankers, as they have a reputation for reliability and are cheaper to install than hydraulic low-pressure systems. However, they create significant problems, particularly when it comes to condensation which takes place in long pipes between the steam boiler and the winch motors. The most attractive drive system for winches that work automatically seems to be medium pressure hydraulic systems. The type of hydraulic motor required in such a system has already been developed by the National Engineering Laboratory and larger systems based on this working principle will be developed for this application.

I et automatisk fortøyningssystem som spesielt er utviklet for utlegningslektere, kranlektere og strekkline-konstruksjoner, er de tekniske fordeler mange. En av de parametere som påvirker den totale effektivitet av offshore arbeider er været. Nye erfaringer i Nordsjøen viser at bare en av tre dager har vær som tillater effektiv drift av en utleg ningslekter. Det antas at den foreslåtte oppfinnelse ville være istand til å bedre denne arbeidstid med rundt 50% under forutsetning av ellers likeverdige forhold. Denne økte arbeids-kapasitet ville klart øke utlegningshastigheten for store rør-ledninger og oppbygningen av offshore konstruksjoner og dermed også den fart offshore olje- og gassreserver kunne ut-nyttes med. Oppfinnelsen kunne derfor bety en forbedring og en akselerasjon av utviklingen av naturlige olje- og gass-felter som ligger på dypt vann. In an automatic mooring system that has been specially developed for laying barges, crane barges and tension line constructions, the technical advantages are many. One of the parameters that affects the overall efficiency of offshore work is the weather. New experiences in the North Sea show that only one out of three days has weather that allows efficient operation of a laying barge. It is assumed that the proposed invention would be able to improve this working time by around 50% under the assumption of otherwise equal conditions. This increased work capacity would clearly increase the speed of laying out large pipelines and the construction of offshore structures, and thus also the speed with which offshore oil and gas reserves could be exploited. The invention could therefore mean an improvement and an acceleration of the development of natural oil and gas fields located in deep water.

I det lange løp er det klart at oljeproduksjons-plattformer offshore ikke lenger vil være fast på sjøbunnen, In the long run, it is clear that offshore oil production platforms will no longer be fixed on the seabed,

i vann som er dypere enn 200 - 300 meter. Det er derfor også klart at den neste generasjon av offshore oljeproduksjons-plattformer vil være fortøyet eller forankret til sjøbunnen. Av hensyn til sikkerhet og pålitelighet, er det derfor viktig at en slik plattform er sikker i seg selv og det følger natur-lig at automatiske anordninger til posisjonskontroll vil bli installert. I denne forbindelse har derfor foreliggende oppfinnelse en klar anvendelse. in water deeper than 200 - 300 metres. It is therefore also clear that the next generation of offshore oil production platforms will be moored or anchored to the seabed. For reasons of safety and reliability, it is therefore important that such a platform is safe in itself and it follows naturally that automatic devices for position control will be installed. In this connection, therefore, the present invention has a clear application.

En fremgangsmåte til oppnåelse av den nødvendige posisjonskontroll er å ha hengslede armer som måler vinkelen av kabelen der den forlater fartøyet, idet denne informasjon overføres til en sentral datamaskin som styrer alle ankervinsjer for å holde fartøyet (i dette tilfelle en borerigg) One method of achieving the necessary positional control is to have hinged arms that measure the angle of the cable where it leaves the vessel, this information being transmitted to a central computer that controls all anchor winches to hold the vessel (in this case a drilling rig)

i en stasjonær posisjon og når det gjelder en utlegningslekter vil holde fartøyet tverrstabilt og på en sann kurs. in a stationary position and in the case of a laying barge will keep the vessel transversely stable and on a true course.

Gyroskoper og/eller akselerometre eller lignende føleanordninger kunne også benyttes, særlig for meget store fartøyer, der kursavvikelser må korrigeres meget hurtig, normalt innen 8 til 10 sekunder. Sonarstråler og også bøyer (forankret slik at de ligger under tidevannsstrømmer og derfor i forholdsvis konstant posisjon) kan også benyttes. Da kraft er lik masse gange akselerasjon er det lett mulig med et gyro-skop eller til og med en kabelstrammeanordning (f.eks. belast-ningsceller i festeanordningen for vinsjen), å beregne størrel-sen på det strekk man må ha i linene for å korrigere posisjonen eller kursen for skipet eller liknende. Gyroscopes and/or accelerometers or similar sensing devices could also be used, particularly for very large vessels, where course deviations must be corrected very quickly, normally within 8 to 10 seconds. Sonar beams and also buoys (anchored so that they lie under tidal currents and therefore in a relatively constant position) can also be used. Since force is equal to mass times acceleration, it is easily possible with a gyroscope or even a cable tensioning device (e.g. load cells in the fastening device for the winch), to calculate the size of the tension that must be kept in the lines for to correct the position or course of the ship or the like.

Selv om det foretrekkes at vinsjer med tre kapstan normalt benyttes, ville det i visse tilfeller være mulig å benytte vinsjer med enkle eller dobbelte kapstans, men natur-ligvis vil slitasjen på linene øke betydelig, mens reaksjons-tiden normalt nedsettes. Når det benyttes en vinsj med tre-dobbelt kapstan, vil bevegelsene i linen kunne tas opp uten å utsette linen for store plutselige krefter, som lett kunne overstige linenes bruddstyrke. Man kunne om det ønskes i tillegg benytte en svingbar arm (som er dempet hydraulisk, pneumatisk, med fjærer eller på annen måte), for å ta opp eller slippe ut slakk uten at linen blir utsatt for de store krefter som den ellers ville bli påvirket av. Det ville også være mulig å benytte utjevnende svinghjul for lagring av energien ved duving av skipet eller lignende, hvilke svinghjul kan være hydraulisk drevne. Under visse forhold kunne man også benytte hydrauliske akkumulatorer for å lagre energi I hvert av disse tilfeller ville den energimengde det er behov for for drift av utstyret bli redusert. Although it is preferred that winches with three capstans are normally used, in certain cases it would be possible to use winches with single or double capstans, but of course the wear on the lines will increase significantly, while the reaction time is normally reduced. When a winch with a triple capstan is used, the movements in the line can be taken up without exposing the line to large sudden forces, which could easily exceed the line's breaking strength. One could, if desired, additionally use a pivoting arm (which is damped hydraulically, pneumatically, with springs or in some other way), to take up or let out slack without the line being exposed to the great forces that it would otherwise be affected by of. It would also be possible to use equalizing flywheels for storing the energy when dove the ship or similar, which flywheels could be hydraulically driven. Under certain conditions, hydraulic accumulators could also be used to store energy. In each of these cases, the amount of energy needed to operate the equipment would be reduced.

Det vil under visse forhold være mulig, særlig for halvt neddykkbare fartøyer, å montere hele vinsjsystemet under vann. Under certain conditions, it will be possible, particularly for semi-submersible vessels, to mount the entire winch system underwater.

Dette er analogt med at en fisker som prøver å fiske en 5 kg laks, bruker en line med en bruddstyrke på 2 5 kg. Med slikt utstyr har han sikret at snøret er tilstrekkelig sterkt til å oppta mulige ventede støt eller rykk som kan oppstå på grunn av fiskens sprelling i et forsøk på å frigjøre seg fra kroken. En god fisker og en som ønsker å få størst mulig for-nøyelse av sin sport, vil uten tvil velge en line med bruddstyrke på 2,5 kg og stole på sin trening og fleksibiliteten i utstyret, for å sikre at det ikke opptrer noen slakk i snøret, mens han samtidig er klar til å hive inn eller fire ut innenfor de krav som stilles av bruddstyrke i snøret, uansett hvilke bevegelser fisken eller farkosten han er i gjør i forhold til hverandre. Det er det siste tilfelle foreliggende oppfinnelse bygger på i forslaget om et fortøyningssystem som vil sette brukeren istand til å anvende liner med lavere bruddstyrke og å komme frem til en betydelig energibesparelse. This is analogous to a fisherman trying to catch a 5 kg salmon using a line with a breaking strength of 2 5 kg. With such equipment, he has ensured that the line is sufficiently strong to absorb possible expected shocks or jerks that may occur due to the fish splashing in an attempt to free itself from the hook. A good fisherman and someone who wants to get the most enjoyment out of his sport will no doubt choose a line with a breaking strength of 2.5 kg and rely on his training and the flexibility of the equipment to ensure that there is no slack. in the line, while at the same time he is ready to pull in or four out within the requirements set by the breaking strength of the line, regardless of what movements the fish or the vessel he is in make in relation to each other. It is the latter case that the present invention is based on in the proposal for a mooring system that will enable the user to use lines with a lower breaking strength and arrive at a significant energy saving.

I det følgende beskrives hvorledes "Alpine Sea Tank" plattformer kan fortøyes i Nordsjøen ved hjelp av Wharton Triple Capstan Traction Winchés . (se britisk patent ..... ansøkning nr. 52000/73 og 110/74). Dette system vil sørge for nøyaktig posisjonering av plattformen i den tid det tar og bringe denne på plass og sette den ned på sjøbunnen. The following describes how "Alpine Sea Tank" platforms can be moored in the North Sea using Wharton Triple Capstan Traction Winches. (see British Patent ..... Application Nos. 52000/73 and 110/74). This system will ensure accurate positioning of the platform in the time it takes to bring it into place and set it down on the seabed.

Alt utstyr kan tas tilbake for senere anvendelse på andre projekter. All equipment can be taken back for later use on other projects.

Systemet består av 8 vinsjer hver med 4000 meterThe system consists of 8 winches each with 4,000 metres

7,5 cm line og 12 tonn ankere av Bruce eller Steven typen. Vinsjene mates fra et sentralt hydraulisk ringformet hoved-system drevet av dieselmotorer. Motorene vil gi mer enn 10.000 hestekrefter alt etter de krav som stilles. Man skal merke seg at de installerte hestekrefter står i et direkte forhold til den hastighet konstruksjonen kan forflytte seg med mot bestemmelsesstedet, noe som påvirkes av vind og strømforhold. Vinsjene kunne også monteres på en ekstra lekter, som har to Schottel-enheter som sikrer at utstyret kan gjenvinnes fra stedet, for egen maskin om nødvendig. Ekstra lekteren blir dermed et flytende vinsjsystem som kan benyttes for andre akti-viteter enn transport av store konstruksjoner, f.eks. trekking av rør for avfall og andre bygningstekniske gjøremål. 7.5 cm line and 12 tonne anchors of the Bruce or Steven type. The winches are fed from a central hydraulic annular main system driven by diesel engines. The engines will produce more than 10,000 horsepower depending on the requirements. It should be noted that the installed horse power is directly related to the speed at which the structure can move towards its destination, which is affected by wind and current conditions. The winches could also be mounted on an additional barge, which has two Schottel units ensuring that the equipment can be recovered from the site, for its own machine if necessary. The extra barge thus becomes a floating winch system that can be used for activities other than the transport of large structures, e.g. pulling pipes for waste and other building engineering tasks.

Ekstralekteren vil bli anbragt på toppen av caissonen og forankret til slepebøyler som allerede finnes på enheten. Rulleklyss vil bli anbragt rundt caissonen for at 4 anker- The extra barge will be placed on top of the caisson and anchored to tow bars already on the unit. Roller cleats will be placed around the caisson so that 4 anchors

liner skal kunne løpe forover på konstruksjonen og 4 liner akterover. I begge tilfelle bør imidlertid de ytre liner være plasert på en slik måte at de kan rettes i en "beam-on" retning. liner must be able to run forward on the construction and 4 liners aft. In both cases, however, the outer lines should be positioned in such a way that they can be directed in a "beam-on" direction.

Når konstruksjonen er klar til å bli flyttet, måWhen the construction is ready to be moved, must

det anvendes tre taubåter for håndtering av ankeret og hver båt må ha en trekkraft på pullertene på 45 tonn. Deres funksjon vil være å plasere og stille inn ankrene pånytt etter behov under forflytningen av konstruksjonen mot bestemmelsesstedet. Ankrene vil først bli stilt slik : 4 ankere vil bli transportert forover fra konstruksjonen en passende distanse med de ytre 2 ankere spredt ut for å gi stabilitet under ankerforflytningen. De ytre liner akterut plaseres på tvers av konstruksjonen på three tugboats are used for handling the anchor and each boat must have a pulling force on the bollards of 45 tonnes. Their function will be to place and readjust the anchors as necessary during the movement of the structure towards its destination. The anchors will first be positioned as follows: 4 anchors will be transported forward from the structure a suitable distance with the outer 2 anchors spread out to provide stability during the anchor movement. The outer lines aft are placed across the structure on

begge sider og de to gjenværende liner akterut holdes i reserve for å bremse når det måtte være nødvendig. Konstruksjonen trekkes forover ved stramning av ankerlinene forut. both sides and the two remaining lines aft are held in reserve to brake when necessary. The construction is pulled forward by tightening the anchor lines ahead.

Den hastighet hvormed vinsjene vil hive inn line, vil være avhengig av konstruksjonens bevegelsesmotstand, vind, bølge-og strømtilstander. Fra tid til annen krever tverrskips-ankrene justering for å sikre at konstruksjonen følger den fastlagte kurs. The speed with which the winches will haul in line will depend on the structure's movement resistance, wind, wave and current conditions. From time to time the transom anchors require adjustment to ensure that the structure follows the determined course.

De 3 taubåter forblir på stedet for å sørge for forflytning av ankrene fra tid til annen. Hele arbeids- The 3 tugboats remain on site to ensure the movement of the anchors from time to time. Entire working

måten følger den som er blitt fastlagt for rørlegningslektere og er vel kjent. Under hele operasjonen vil konstruksjonen bli styrt fra et sentralt betjeningsrom plasert på ekstralekteren og matet med posisjonsdata fra stasjoner i land, the method follows that which has been determined for pipe-laying barges and is well known. During the entire operation, the structure will be controlled from a central control room located on the extra barge and fed with position data from stations ashore,

ved passasje gjennom smale kanaler.. I åpen sjø kan ret-ningen holdes ved hjelp av data som tilføres fra utstyr ombord på taubåtene. when passing through narrow channels. In open sea, the direction can be kept using data supplied from equipment on board the tugboats.

Under konstruksjonens bevegelse forover og den stadige forflytning forover av ankrene, vil sjøbunnen foran konstruksjonen bli målt ved hjelp av ekkolodd ombord på taubåtene. Ytterligere utstyr for fastlegning av bunnforholdene kan midlertidig installeres om det skulle vise seg nødvendig. During the construction's forward movement and the constant forward movement of the anchors, the seabed in front of the construction will be measured using echo sounders on board the tugboats. Additional equipment for determining the bottom conditions can be temporarily installed if necessary.

Når konstruksjonen er på sitt bestemmelsessted, benyttes fortøyningssysternet for å fastlegge posisjonen under nedsetningen. Ekstralekteren vil på dette trinn bli frigjort fra forankringsstedene på overflaten av caissonen for at den skal kunne flyte opp når konstruksjonen settes ned. Når konstruksjonen settes ned, vil stramningen og lengdene på linene som gis ut, justeres for å holde konstruksjonen på plass. Etter at den står på plass kan ankerlinene slakkes og lekteren gjøres klar av konstruksjonen for at rulleklyssene og ankrene skal kunne tas opp. Rulleklysetne kan frigjøres ved hjelp av eksplosive bolter eller dykkere kan gå ned og brenne av for-bindelsen. Taubåtene trenges til å bryte løs ankrene og til å bringe dem til tilbake til lekteren for lagring. When the structure is at its destination, the mooring system is used to determine the position during lowering. At this stage, the extra barge will be released from the anchoring points on the surface of the caisson so that it can float up when the construction is lowered. When the structure is set down, the tension and lengths of the lines issued will be adjusted to hold the structure in place. After it is in place, the anchor lines can be slackened and the barge made ready by the construction so that the roller cleats and anchors can be taken up. The roll cage can be released using explosive bolts or divers can go down and burn off the connection. The tugboats are needed to break loose the anchors and to bring them back to the barge for storage.

Det kan imidlertid være mer økonomisk å gi avkall på ankere og rulleklyss og bare ta opp linen etter at operasjonen er utført. Lekteren vil så kunne returnere enten for egen maskin eller taues ved hjelp av taubåtene. However, it may be more economical to dispense with anchors and roller cleats and only take up the line after the operation has been carried out. The barge will then be able to return either by its own machine or towed with the help of the tugboats.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene, der : Fig. 1 skjematisk viser et automatisk fortøynings-og posisjoneringssystem, The invention is characterized by the features set out in the claims and will be explained in more detail below with reference to the drawings, where: Fig. 1 schematically shows an automatic mooring and positioning system,

fig. 2 viser skjematisk et vinsjsystem,fig. 2 schematically shows a winch system,

fig. 3 viser i perspektiv en halvt neddykkbar borerigg med linetrommel, vist i forstørret målestokk, fig. 3 shows in perspective a semi-submersible drilling rig with line drum, shown on an enlarged scale,

fig. 4 viser i forstørret målestokk linetrommelen på fig. 3, sett fra siden, fig. 4 shows on an enlarged scale the line drum in fig. 3, side view,

fig. 5 viser linetrommelen på fig. 3 sett fra en ende, fig. 5 shows the line drum in fig. 3 seen from one end,

fig. 6 viser en alternativ utførelse av en linetrommel sett fra siden, fig. 6 shows an alternative embodiment of a line drum seen from the side,

fi . 7 viser linetrommelen på fig. 6 sett fra en ende, fi . 7 shows the line drum in fig. 6 seen from one end,

fig. 8 viser et vinsjfundament sett fra siden, og fig. 9 viser vinsjen på fig. 8, sett fra en ende. fig. 8 shows a winch foundation seen from the side, and fig. 9 shows the winch in fig. 8, seen from one end.

Det beskrevne system benytter dynamisk, on-line styring av vinsjene for å oppnå bedre presisjon ved fortøyning, posisjonering og tilstandsregulering enn det hittil var mulig ved å anvende statiske eller halv-statiske metoder. The described system uses dynamic, on-line control of the winches to achieve better precision in mooring, positioning and condition regulation than was previously possible by using static or semi-static methods.

Vinsjstyresystemet som mates med informasjoner som angir fartøyets posisjon, tilstand og sjøbetingelser, er istand til å koordinere driften av et antall vinsjer ombord, og disse vinsjer utøver strekk i fortøyningsmidlene. Ved nøyaktig variasjon av strekket i fortøyningsmidlene, kan avvikelser fra den ønskede posisjon og uønskede tilstandsforandringer i det minste delvis utlignes. Prinsippet med dynamisk variasjon av strekket har den ytterligere fordel at plutselige forandringer i strekket kan dempes, slik at man får en større sikkerhets-margin for en gitt kabelstørrelse. The winch control system, which is fed with information indicating the vessel's position, condition and sea conditions, is able to coordinate the operation of a number of winches on board, and these winches exert tension on the mooring means. By accurately varying the tension in the mooring means, deviations from the desired position and unwanted state changes can be at least partially offset. The principle of dynamic variation of the stretch has the further advantage that sudden changes in the stretch can be dampened, so that you get a greater safety margin for a given cable size.

Tre arbeidsmåter kan betegnes slik :Three working methods can be described as follows:

(1) Lokal winsj styring - fra lokale paneler uten overvåkning fra datautstyr. Ved dette arbeid kan hver vinsj arbeide som en uavhengig enhet, styrt lokalt. Den som betjener vinsjen ville velge det ønskede program og innstilt strekk. Arbeidsmåten kan utelukkende benyttes når det kreves mindre presisjon ved posisjoneringen og bestemmelse av tilstanden, f.eks. når det gjelder skip som fortøyes ved anker eller ved kai. Denne arbeidsmåte kan benyttes sammen med arbeidsmåte. (2) . (2) Posisjons/tilstandsføling - systemet kan benyttes til å gi informasjoner om fartøyets posisjon eller tilstand i motsetning til det lukkede system og lokal vinsjstyring, som beskrevet under punkt (1), kan benyttes sammen med denne arbeidsmåte. Systemets følsomhet ved denne arbeidsmåte vil, (1) Local winch control - from local panels without monitoring from computer equipment. With this work, each winch can work as an independent unit, controlled locally. The person operating the winch would select the desired program and set tension. The working method can only be used when less precision is required when positioning and determining the condition, e.g. in the case of ships moored at anchor or at a quay. This working method can be used together with working method. (2) . (2) Position/condition sensing - the system can be used to provide information about the vessel's position or condition, in contrast to the closed system and local winch control, as described under point (1), can be used together with this method of working. The sensitivity of the system in this way of working will,

på samme måte som under (1) ikke være tilstrekkelig kort for effektiv tilstandsstyring. in the same way as under (1) not be sufficiently short for effective condition management.

(3) Automatisk styring - systemet arbeider på samme måte som en lukket sløyfe. Gyroskoper, sonarutstyr eller annet føleutstyr sørger for mating av informasjoner til data-utstyret som velger optimale strekkvariasjoner for vinsj-mønsteret. Disse innstillinger mates til de lokale vinsj-styrere. Undersystemet for styringen sørger for de informasjoner som brukeren kan, på den ene side innføre i systemet for angivelse av posisjon/tilstand, og på den annen side få (3) Automatic control - the system works in the same way as a closed loop. Gyroscopes, sonar equipment or other sensing equipment ensure that information is fed to the computer equipment which selects optimal tension variations for the winch pattern. These settings are fed to the local winch controllers. The control subsystem provides the information that the user can, on the one hand, introduce into the system for indicating position/condition, and on the other hand get

som en utgang som angir systemets arbeidstilstand. as an output indicating the working state of the system.

Systemets komplette mønster er vist skjematisk på fig. 1. Vinsjsystemet omfatter alle vinsjene i mønsteret sammen med deres lokale styreanordninger. Styreanordningene er basert på tredobble hydrauliske vinsjer, som beskrevet tidligere, idet disse har hensiktsmessig styring og følsomhets-egenskaper for de systemer det gjelder. ETet lokale vinsjstyre-utstyr omfatter det nødvendige analog/digitalutstyr og digital/ analogutstyr som sender signaler mellom vinsjgirkassen og styringen og mellom de lokale strekkvektorfølere bg styringen, idet elementene i mikrodatamaskinen omfatter mikroprosessor, minne og interfaceenheter, og et lokalt styrepanel, idet anordningene til styring av vinsjen 'har form av en uavhengig enhet (lokal styremåte). The complete pattern of the system is shown schematically in fig. 1. The winch system includes all the winches in the pattern together with their local controls. The control devices are based on triple hydraulic winches, as described earlier, as these have appropriate control and sensitivity characteristics for the systems in question. A local winch control equipment includes the necessary analog/digital equipment and digital/analog equipment that sends signals between the winch gearbox and the control and between the local strain vector sensors bg the control, the elements of the microcomputer comprising the microprocessor, memory and interface units, and a local control panel, the devices for control of the winch 'has the form of an independent unit (local control mode).

Vinsjsystemet er vist på fig. 2.The winch system is shown in fig. 2.

Datamaskinsystemet er sentrum for den informasjons- behandlende del av systemet. Det står i forbindelse med alle de andre undersystemer via hensiktsmessige interfaceenheter. Dataundersystemet omfatter enten simplex eller duplex mini-datamaskiner avhengig av de krav man stiller til egenskapene for den anvendelse det gjelder. For praktiske formål vil en datamaskin med kapasiteten for en DEC PDP 11/40 normalt være egnet. I duplex mønster, ville en av datamaskinene benyttes som reserve hvis den som utfører on-line funksjonene skulle svikte. For å få til automatisk erstatning hvis datamaskinen svikter, må man ha en styremulighet mellom datamaskinene. Når det gjelder interfacing av andre systemk:omponenter må det tas hensyn til to punkter, nemlig at den teknikk som benyttes sikrer >at feil som oppstår i interfaceutstyret ikke fører til fullstendig utkobling av systemet, men holdes innenfor et be-grenset område. Dette betyr at kritiske systembaner blir redusert i lengde og bygget spesielt for pålitelighet og i duplex eksemplet må man ha kommunikasjonsbaner koblet til begge datamaskiner. Hvis en datamaskin svikter, må sannsynligheten for at kommunikasjonsbanene til reservemaskinen skades redu-seres vesentlig. The computer system is the center of the information-processing part of the system. It is connected to all the other subsystems via suitable interface units. The computer subsystem includes either simplex or duplex mini-computers, depending on the requirements for the characteristics of the application in question. For practical purposes, a computer with the capacity of a DEC PDP 11/40 will normally be suitable. In a duplex pattern, one of the computers would be used as a backup if the one performing the on-line functions should fail. In order to achieve automatic replacement if the computer fails, you must have a control option between the computers. When it comes to interfacing other system components, two points must be taken into account, namely that the technique used ensures >that errors occurring in the interface equipment do not lead to complete disconnection of the system, but are kept within a limited area. This means that critical system paths are reduced in length and built especially for reliability and in the duplex example you must have communication paths connected to both computers. If a computer fails, the probability of the communication paths to the backup computer being damaged must be significantly reduced.

Ytterligere datautstyr, såsom skiver eller mag-netiske bånd (ikke vist) kan benyttes, om det er behov for det. Additional data equipment, such as disks or magnetic tapes (not shown) can be used, if there is a need for it.

Operatørens interfaceutstyr er de anordninger som setter brukeren i forbindelse med systemet. Anordningene som utgjør operatørens interfaceutstyr vil være som følger, avhengig av hvor komplisert anvendelsen er: a) grafisk CRT-gjengivelse for å vise posisjons/ tilstandsinformasjoner, b) alfa-numeriske CRT-terminaler som forbinder tabu-larinformasjon med systemet (systemets kommando og utlesning), The operator's interface equipment are the devices that connect the user to the system. The devices that make up the operator's interface equipment will be as follows, depending on how complicated the application is: a) graphical CRT display to display position/state information, b) alpha-numeric CRT terminals that connect tabular information to the system (system command and readout ),

c) spesielle anordninger som :c) special devices such as:

- posisjonsanordninger- positioning devices

(rullekule, lyspenn)(roller ball, light pen)

- kurvetegnere- graph plotters

- andre typer for gjengivelse- other types for rendering

- magnetisk registrering. - magnetic registration.

Følerundersystemet gir den nødvendige informasjon til utførelse av posisjonering og fastleggelse av stasjonen. Gyrosystemer kan benyttes for å mate inn informasjoner om fartøyets tilstand og sonarsysternene kan benyttes for inn-mating av informasjoner til bibehold av posisjonen. Anvendelse av gyro for det ovennevnte formål er velkjent, mens anvendelse av sonar til avledning av posisjonsholdende informasjoner krever nøyaktig plasering av sonarkildene rundt fartøyet. The sensor subsystem provides the necessary information to carry out positioning and determination of the station. Gyro systems can be used to input information about the vessel's condition and the sonar systems can be used to input information to maintain the position. The use of gyros for the above purpose is well known, while the use of sonar for the derivation of positional information requires accurate placement of the sonar sources around the vessel.

Ved behandling av de mottatte sonarsignaler og anvendelse av trianguleringsteknikk, kan posisjonsforandringer fastslås. By processing the received sonar signals and using triangulation techniques, changes in position can be determined.

Bruk av andre posisjons/tilstandsfølere kan også komme i betraktning, såsom radiokilder, laserkilder etc. The use of other position/state sensors can also be considered, such as radio sources, laser sources etc.

(ikke vist).(not shown).

De følgende trekk ved systemet kan også tas med der de er av nytte : - automatisk remønstring av datamaskiner når det gjelder duplex datamaskinmønster. - feilsikker degradering til lokal styremåte i tilfelle dataundersystemet har sviktet. De lokale styreanordninger vil være istand til å føle, ved tid-ut-teknikk, at dataundersystemet ikke arbeider tilfredsstillende og ville gå over til lokale pro-grammer . - feilsikker vinsjbetjening ved svikt i den lokale styring eller ved svikt i vinsjen. Systemet ville være utført på en slik måte at operasjonen kunne fortsette tilfredsstillende også ved individuell svikt av vinsjer. The following features of the system can also be included where they are useful: - automatic repatterning of computers in the case of duplex computer patterns. - fail-safe degradation to local control mode in case the data subsystem has failed. The local control devices will be able to sense, by time-out technique, that the computer subsystem is not working satisfactorily and would switch to local programs. - fail-safe winch operation in case of failure of the local control or in case of failure of the winch. The system would be designed in such a way that the operation could continue satisfactorily even in the event of individual failure of the winches.

Fig. 3 viser i perspektiv en typisk installasjon i dette tilfelle på en halvt neddykkbar rigg av stort sett kjent type, når man ser bort fra den dynamiske posisjonering i henhold til oppfinnelsen. Den forstørrede detalj viser i perspektiv en hensiktsmessig trommelstand, som er vist mer i detalj på fig. 4 og 5. Da en slik trommelstand lett vil kunne forstås av fagfolk, blir det ikke her gitt noen detaljert beskrivelse. Fig. 6 og 7 viser en alternativ utførelse for en trommelstand, som heller ikke vil bli beskrevet i detalj av de ovennevnte grinner. Fig. 3 shows in perspective a typical installation in this case on a semi-submersible rig of a generally known type, when one ignores the dynamic positioning according to the invention. The enlarged detail shows in perspective a suitable drum stand, which is shown in more detail in fig. 4 and 5. As such a drum stand will be easily understood by professionals, no detailed description is given here. Fig. 6 and 7 show an alternative embodiment for a drum stand, which will not be described in detail by the above-mentioned grins either.

Vinsj på fundament er vist på fig. 8 og 9. De vik-tige punkter som man skal merke seg er de langsgående støtter A, som holdes på plass av lastceller, og disse er forspent for å gi en øyeblikkelig angivelse av belastningen i linene. Leddene B sørger for langsgående flytning av vinsjen i forhold til fundamentet. Winch on foundation is shown in fig. 8 and 9. The important points to note are the longitudinal supports A, which are held in place by load cells, and these are pre-tensioned to give an immediate indication of the load in the lines. The links B ensure longitudinal movement of the winch in relation to the foundation.

Det vises til britisk patent ansøkning nr. 52000/73 og 110/74 når det gjelder detaljert beskrivelse av egnede tredoble vinsjer. Reference is made to British patent application Nos. 52000/73 and 110/74 regarding the detailed description of suitable triple winches.

Claims (5)

1. Anordning til fortøyning av et fartøy , karakterisert ved at den omfatter innretninger for måling av akselerasjon på grunn av utvendige krefter, og strekk i fortøyningslinene for ventet bevegelse og anordninger for styring av vinsjene, slik at linene hives inn eller fires ut, for å holde fartøyet stort sett på plass.1. Device for mooring a vessel, characterized in that it includes devices for measuring acceleration due to external forces, and tension in the mooring lines for expected movement and devices for controlling the winches, so that the lines are pulled in or out, in order to keep the vessel largely in place. 2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at måleanordningene er følere på fartøyet og vinsjfundamentene, og at vinsjene er dobbelte eller tre-dobbelte vinsjer med konstant dreiemoment. 2. Device as specified in claim 1, characterized in that the measuring devices are sensors on the vessel and the winch foundations, and that the winches are double or triple winches with constant torque. 3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at vinsjene er drevet av hydrauliske motorer, og at alle vinsjene drives fra en sentral kraftkilde. 3. Device as stated in claim 1, characterized in that the winches are driven by hydraulic motors, and that all the winches are operated from a central power source. 4. Fremgangsmåte til fortøyning av et fartøy, karakterisert ved at akselerasjon som skyldes utvendige krefter og strekk i fortøyningslinene, ved ventet bevegelse, måles og at vinsjene styres slik at liner hives inn eller fires ut for å holde fartøyet stort sett på plass. 4. Procedure for mooring a vessel, characterized by the fact that acceleration due to external forces and tension in the mooring lines, when movement is expected, is measured and that the winches are controlled so that the lines are pulled in or out to keep the vessel mostly in place. 5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at strekket styres av følere som mater signaler til en sentral datamaskin, som på sin side styrer alle vinsjene på koordinert måte.5. Method as stated in claim 4, characterized in that the stretch is controlled by sensors that feed signals to a central computer, which in turn controls all the winches in a coordinated manner.