NO763008L - - Google Patents

Description

ETTPUNKTS-FORANKRINGSBØYE

Foreliggende oppfinnelse angår en ettpunkts forankringsbøye som består av en søyle med minst én stiv del hengsellignende forbundet med et anker og en bøye hengsellignende forbundet med den øvre ende av nevnte søyle, hvis legeme som har oppdrift, er hovedsakelig under vannflaten.

Et eksempel på en lignende bøye er vist og beskrevet i

hollandsk patentansøkning 7.506.107 som ennå- ikke er offentlig tilgjengelig. Denne bøye består av en søyle som er koplet til et anker ved hjelp av et kardangledd, hvilken søyle ved den øvre ende har et kardangledd som er forbundet med bøyens legeme, hvilket legeme er hovedsakelig under vann og strekker Seg over vann i en del som har et lite tverrsnitt på stedet

for vannlinjen. En slik bøye holdes på plass ved oppdriften av bøyens legeme og eventuelt av søylen, dvs. bøyen ved hjelp av oppdriften og forbindelsen med ankeret vil alltid søke å innta en posisjon som er umiddelbart over ankeret. På grunn av kreftene fra strøm, vind og bølger, kan deler av bøyen gjennomgå en periodisk bevegelse. Hvis søylen består av en enkelt del, er denne bevegelse en svingende bevegelse omkring det nederste hengsel, hvorved bøyelegemet utfører en svinge-bevegelse såvel som er forskyvningsbevegelse eller tverrgående bevegelse, og søylen kan likeledes utsettes for en bøynings-svingning.

Periodene for disse bevegelser er bestemt ved størrelsen og fordelingen.av massen og fordelingen av dimensjonene av den flytende søyle og legemet. Denne fordeling av massen og dimensjonene, oppdriften og kreftene som utøves av strøm, vind

og bølger, bestemmer belastningen på de forskjellige deler med kardanghengsler som kritiske punkter.

Et formål med oppfinnelsen er å skaffe en

bøye som er slik at disse belastninger holdes så små som mulig.

I samsvar med oppfinnelsen er dette formål oppnådd ved at fordelingen av massen og fordelingen av dimensjonene på hver stiv søyledel er slik at bøyefrekvensen for søylen er mindre enn 6 sek., og fordelingen av massen og fordelingen av dimensjonene for bøyen er slik at dens bevegelsesperiode er større enn 16 sek. Videre masse og dimensjoner for søylen være slik at dens bevegelsesperiode også er større enn 16 sek. Bølger med høy energi har en periode som er større enn 6 sek., men mindre enn 16 sek.; Massen og dimensjonene for den flytende søyle og legemet er dermed slik at det ikke opptrer noen resonans.

Den overraskende virkning er at en bøye er skaffet som utsettes for liten bevegelse til tross for bølge-virkningen, sogar når det gjelder bølger med høy energi, og som et resulta,t vil belastningene på bøyen og på kardanghengslene forbli små, selv når et skip er fortøyet til bøyen.

Søylen kan bestå av flere deler som hver har en lengde tilstrekkelig kort til å holde bøyef rekvensen under 6 sek;!

Det kan også være ønskelig å forsyne det flytende legeme med et ballastrom, hvilket rom f.eks. kan være fylt med vann for å øke massen, og dermed perioden.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nær-mere under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 skjematisk viser en bøye i samsvar med oppfinnelsen, hvilken bøye i prinsippet tilsvarer den som er omtalt ovenfor fra den hollanske patentansøkning 7.506.107, fig. 2 viser et diagram hvor bølge-energiene er tegnet inn over periodene, og fig. 3a til 3d viser forskjellige vibrasjoner og/eller bevegelser som er.mulige.

Bøyen vist på fig.. 1 består av et anker 1, en søyle 2 som-ved hjelp av et kardanghengsel 3 er forbundet med ankeret og ved hjelp av et kardanghengsel 4 er forbundet med

I

bøyens 5 legeme, hvilket er prinsipielt under vannflaten og med en slank stender 6 strekker seg over vannflaten.

En ledning strekker seg fra bunnen til toppen

av bøyen, og kan ha roterende koplinger eller bøyelige slange-deler på stedene for hengslene gjennom eller langs søylen 2 og legemet 5 på bøyen.

I det viste eksempel har søylen 2 en lengde

på omkring 100 m, legemet 5 har en lengde på omkring 60m og stenderen 6 har en lengde på omkring 20 ra.

Fig. 2 viser forholdet for bølgeenergi til perioder for bølgene. Det vil fremgå av dette at bølger med høyest energi har en periode på omkring 12 sek., hvilken periode øker med avtagende bølgeenergi, men også avtar med mindre bølgeenergi.

En bølge med liten energi vil ha en periode under 6 sek. Dette kan kalles en forholdsvis kort bølge. Av diagrammet fremgår imidlertid at der også er lange bølger, dvs. bølger med meget lang periode og liten energi.

De relative masser for bøyen vist på fig. 1 må bestemmes slik at massen av søylen 2 har en periode som ligger på venstre side av 6 sek.s ordinaten på fig. 2, mens legemet 5 må ha en slik masse at dens periode ligger på høyre side av 16 sek.s ordinaten på fig. 2.

Hvis lengden av søyledelen 2 er slik at dens egenfrekvens overstiger 6 sek., må denne del bestå av to deler som antydet med brutte linjer med 2'.

Et ballastrom 7 kan være fylt med vann for å øke legemets 5 masse og for å forandre fordelingen av massen.

På fig. 3 er vist de forskjellige muligheter

for bevegelse og vibrasjon.

Fig- 3a antyder med brutte linjer bøyevibrasjonen som kan opptre i søylen 2. Fig. 3b viser på hvilken .måte legemet 5 kan svinge om hengselet 4. Fig. 3c viser svingningen frem og tilbake av søylen 2 og legemet 5 sammen i samme retning. Fig. 3d viser svingebevegelsen frem og tilbake av søylen 2 og legemet 5 i motsatte retninger.

Alle deler er'alltid fullstendig neddykket.

I de etterfølgende eksempler er de variable definert som følger:

w = svingefrekvens i rad/sek.

c = fjærkonstant

I = treghetsmoment

= spesifikk masse

1 = lengde av søylen 2

2

1= lengde av legemet 5

K = den kraft som utøves på søylen av legemet 5

eller oppdriften

dM = egen masse + tilføyet masser, den tilføyede masse for et sylindrisk tverrsnitt er lik den for det fortrengte vann

y = egen masse + tilføyet masse pr. løpende meter h = høyden av K til hengsel 4

d = diameter av søylen 2

d = diameter av legemet 5

r = halve diameteren ' T = perioden

s = søylens veggtykkelse

Eksempel I (se fig. 3a)

Frekvensen for selve søylen er:

Dette er mindre enn 6 sekunder.

Eksempel II

For søyle 2 med nøytral oppdrift;

Fig. 3c uten bøyen, altså søylen alene.

For l<1>= 100 m, d = 2,5 m og'K = 250 tonn

For l1 = 100 m,d=2.5mogK= 25Q tonn

T = 23 sek., hvilket er langt over grensen på 16 sek. Det er også klart at i tilfelle bøyen er forbundet med søylen, er bevegelsesperioden 'ennå lenger.

Eksempel III

Hvis T = 20 sek., da kan spørsmålet ved hvilken høyde h,oppdriften K vil virke besvares, når K = 250 tonn og 1 2 =45 m, og d 1 = 4 m, besvares dette som følger:

Claims (5)

1. Ettpunkts forankringsbøye, karakterisert ved en søyle som er hengsellignende forbundet med et anker og omfatter minst en stiv søyledel som stikker opp fra ankeret og et flytelegeme hengsellignende forbundet med den øvre ende av søyle-delen, idet legemet er i det minste hovedsakelig under vannflaten dg massen og dimensjonene av hver stiv søyledel er slik at dens' frekvens er mindre enn 6 sekunder og massen og dimensjonene av. flyte-legemet er slik at dets bevegelsesperiode er større enn 16 sekunder.

2. Bøye ifølge krav 1, karakterisert ved at massen og .dimensjonene av søylen er slik at dens bevegelsesperiode er større enn 16 sekunder.

3. Bøye ifølge krav 1, karakterisert ved at det flytende legeme har et ballastrom i seg.

4. Bøye ifølge krav 1/karakterisert ved at. der er et antall stive søyledeler som hver har en frekvens på mindre enn 6 sekunder.

5. Bøye ifølge krav 1, karakterisert ved at det flytende legeme er helt neddykket og en slank stender strekker seg fra det flytende legeme over vannflaten.