NO311880B3 - Innretning og fremgangsmate for bedommelse av en forankringsbunn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for å frembringe måledata for karakterisering av en nedgravingskurve i sjøbunnen, en innretning for å fastlegge og karakterisere en nedgravingskurve i sjøbunnens jord, og fremgangsmåte for å frembringe data for å bedømme fors ankringsevnen i sjøbunnen i en forankringsbunn i sjøen.

Når slepeankere for nedgraving vurderes som forankringselementer i en utspredt fortøyning i en undersjøisk forankringsbunn, er det ønskelig å ha kjennskap til forankringsbunnens konstruksjonsmessige egenskaper ved samvirkende punkter i den bane som hvert anker forventes å følge etter hvert som den graver seg inn i forankringsbunnen som svar på en stor kraft tilført vesentlig horisontalt mot den påfestede trekkabel.

Når det gjelder mothakens lengde på ankeret, har det vist seg at slepeankere for nedgraving gjerne følger en kurve som trenger inn så meget som fem hakelengder inn i overflaten i en normalt sammensatt leire med en skjærstyrkestigning på 1,6 kPa/m når det trekkes av en kjetting. Når det trekkes av en vaier som har en diameter som er en tredjedel av en omsluttende sylinder som inneholder kjettingen, vil inntrengningen bli så mye som ni ganger hakelengden. For slepeanker av den første type med en hakelengde på omtrent 6 m og som trekkes av en vaier, vil nedgravingsvinkelen avta progressivt i forhold til horisontalt fra 50° ved det første inngravingspunkt inntil den blir horisontal ved en maksimum forankringsholdekapasitet på omtrent 40 ganger ankerets vekt når ankeret har beveget seg omtrent 300 m horisontalt og nedgravet omtrent 54 m vertikalt. Det er således fordelaktig å ha data for jordsmonnet i forankringsbunnen over et plant, vertikalt område som strekker seg minst 300 m langs sjøbunnen og 54 m under denne på så mange som 12 spredte steder i et utspredt forankringssted for å kunne beregne nedgravingskurven.

Tidligere hentet man konstruksjonsdata for dyptliggende forankringsbunner fra fjernstyrte skovler og prøver med konuspenetrometer i forbindelse med laboratorieprøver utført på jordprøver fra et lite antall borehull i forankringsbunnen ved utvalgte steder. Disse prøver ble tatt på dybder fra 60 m og mer under sjøbunnens overflate ved hvert sted for å kunne oppnå en tredimensjonal rekke med prøvedata for stedet. Men på grunn av de svært høye kostnader i forbindelse med slike undersøkelser, ble antallet av slike prøver og prøvesteder gjerne minimert. En ulempe ved interpolering av et slikt lite antall datapunkter over et stort område, fører til at det oppstår en stor usikkerhetsmargin mellom de valgte steder. Dette gir i sin tur betydelig usikkerhet ved beregning av ytelsen og kurven for et slepeanker for nedgraving i sjøbunnen mellom disse steder.

Tidligere har også ankerets nedgravingskurve blitt målt. Horisontale koordinater på en kurve er blitt bestemt ved å fremskaffe omtrentlige, horisontale forflytninger av ankeret ved å måle tilsvarende horisontale forflytninger av et bestemt punkt på en horisontalt del av trekkabelen som ikke er blitt begravet under sjøbunnens overflate. Tilsvarende vertikale koordinater er blitt bestemt enten direkte ved å bruke en tynn kabel festet til ankeret og trukket opp vertikalt for å måte dens inntrengningsdybde under sjøbunnen, eller indirekte ved å bruke en trykkføler montert på ankeret for å måle det statiske trykk av vannsøylen fra det nedgravde anker til sjøens overflate via et fleksibelt rør som leder vannsøylen fra sjøbunnens overflate til ankeret. For den direkte metode har ulemper med disse tidligere målemetoder omfattet manglende sikkerhet for at den tynne kabel er blitt trukket stramt nok, opp til vertikalt i jordsmonnet uten å forstyrre det nedgravde anker og nødvendigheten av tallrike gjentakelser av denne operasjon. For den indirekte metode har ulemper med disse tidligere målinger omfattet usikkerhet på grunn av trykkvariasjoner forårsaket av lange dønninger ved sjøoverflaten og tap fra røret som fører vannkolonnen ved at veggen faller sammen på grunn av trykk fra jordsmonnet, ved at røret bøyer seg eller at jordsmonn trenger inn i den åpne ende.

Ifølge oppfinnelsen, løses minst ett av de overnevnte problemer ved en innretning for å frembring måledata for karakterisering av en nedgravingskurve som har de karakteristiske trekk som angitt i krav 1, en innretning angitt i krav 9 som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet, og en innretning for å fastlegge og karakterisere en nedgravingskurve som har de karakteristiske trekk som angitt i krav 26.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en slepenedgravingsinnretning som kan frembringe en dyp nedgravingskurve i sjøbunnen samtidig som den frembringer en horisontal motstand mot slepenedgravingen som er mindre enn det som ville vært frembrakt av et slepeanker for nedgraving og dets kabel, samtidig som det etableres en slikt bane i bunnen.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning for å frembringe måledata som kan karakterisere en slik nedgravet kurve ved et punkt på en nedgravingsinnretning i en forankringsbunn. Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning for å måle konstruksjonsmessige egenskaper i nevnte sjøbunn ved karakteriseringspunkter på nevnte nedgravingskurve av det nevnte punkt på nedgravingsinnretningen.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å bedømme forankringsevnen for en forankringsbunn ved å tolke formen av en nedgravingskurve frembrakt ved nevnte slepenedgravingsinnretning.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at innretningen for å frembringe måledata for karakterisering av en nedgravingskurve i sjøbunnen omfatter en bedømmelsesinnretningen inkludert av et legeme som er festet til eller innebygget i en nedgravingsinnretning som kan nedgraves i sjøbunnens jord langs en kurve, idet bedømmelsesinnretningen indikerer posisjonen i jorden for et punkt på nedgravingsinnretningen eller legemet under nedgravingen, for å spore langs kurven for punktet, idet bedømmelsesinnretningen omfatter en måleanordning som svarer på bevegelsen fra nedgravingsinnretningen for å måle forflytning av punktet langsetter kurven.

Innretningen for å fastlegge og karakterisere en nedgravingskurve i sjøbunnens jord omfatter en karakteristikkmåleinnretning som angitt ovenfor innebygget i nedgravingsinnretningen som omfatter en vaier som er festet til den ene ende av et langstrakt skaft og hvor den andre ende er festet til en hake for slepenedgraving i jorden langs kurven som ligger i et vertikalt plan som inneholder skaftet, kjennetegnet ved det minimalt fremspringende område av skaftet og haken som fremspringer i bestemt retning i planet, ikke overskrider 20% (og fortrinnsvis ikke overskrider \0%) av det tilsvarende maksimalt fremspringende område som fremspringer i rette vinkler i forhold til planets retning.

Fortrinnsvis tjener måleanordningen til å måle avstanden langs kurven som skiller to punkter fra hverandre derpå og som videre har parametere som omfatter

a) kurvens skråning ved et punkt på kurven; og

b) den horisontale eller vertikale forflytning av nevnte punkt i forhold til et

referansepunkt.

Fortrinnsvis er anordningen for å måle avstanden langs kurven og som skiller de to punkter fra hverandre derpå rommet i legemet.

Fortrinnsvis er legemet langstrakt og hult og svingbart forbundet til punktet på nedgravingsinnretningen, hvorved det kan tilpasse seg aksialt i kurven.

En ledning er fortrinnsvis festet til legemet, som sleper etter legemet for å sammenfalle med kurven etter hvert som nedgravingsinnretningen graver seg ned i sjøbunnen.

Fortrinnsvis har legemet et innvendig rom for en oppbevaringsanordning som oppbevarer ledningen.

Ledningen i en ende fjernt fra festet til legemet er festet til et resistivt element på utsiden av legemet som motstår inntrengning i, og som forblir på forankringsoverflaten når legemet beveger seg langsetter kurven, hvorved ledningen trekkes ut av legemet for å sammenfalle med kurven.

Fortrinnsvis aktiveres anordningen for å måle avstanden mellom punktene langsetter kurven, av ledningen etter hvert som den trekkes ut fra legemet.

Anordningen for å måle avstanden mellom punktene langsetter kurven omfatter en trinse montert i legemet og som dreies ved at ledningen føres derover etter hvert som den trekkes ut av legemet, og en magnet som kan dreies rundt av trinsen or å utløse en bryter for avføling av et magnetfelt i legemet som avgir en elektrisk puls som definerer etterfølgende punkter av kjent innbyrdes avstand på ledningen som befinner seg i kurven etter hvert som trinsen dreies av den utløpende ledning.

Måleanordningen for å tilveiebringe data hvorfra skrivningsvinkelen i forhold til

kurven kan bestemmes ved et punkt på kurven, omfatter et elektrisk inklinometer som er festet til legemet, hvis utgang opptas ved å bruke en punktdefinerende puls fra magnetfeltets avfølingskrets i legemet. Inklinometeret omfatter fortrinnsvis et akselerometer som avgir en utgangsspenning som er proporsjonal med produktet av jordens gravitasjonsakselerasjon og cosinus til akselerometerets vippevinkel i forhold til horisontalt.

Legemet omfatter fortrinnsvis elektrisk drevede datalogger for å oppbevaring av måledataene for skrånings vinkelen for alle pulsdefinerte punkter med kjent innbyrdes avstand langsetter ledningen som ligger i kurven.

Oppbevaringsanordningen for ledningen omfatter fortrinnsvis en spiralformet spole hvor ledningen trekkes ut fra innsiden av spolen.

Det innvendige rom for oppbevaringsanordningen er fylt med et fettliknende stoff.

Rommet er lukket av et tettende glidestempel som er gjennomtrengt av en lukkepasning rundt ledningen som strekker seg derigjennom, hvorved trykkinduserende bevegelse av stempelet etter hvert som ledningen trekkes ut, eliminerer trykkforskjeller over stempelet og således hindrer inntrengning av jordmaterialer i rommet.

Ledningen omfatter en elektrisk kabel for å lede data ved hjelp av elektriske signaler fra legemet langs kurvens bane til en akustisk transponder nærliggende forankringsoverflaten, hvorved kurvens karakteristiske data kan overføres til en mottaker på sjøens overflate.

Anordningen for å måle avstanden mellom punkter langsetter kurven, omfatter turbinblader montert på en aksel som rager ut fra legemet, og en anordning som er følsom for dreining av akselen for å indikere etterfølgende punkter av kjent innbyrdes avstand på kurven erter hvert som akselen dreies ved jordstøtet mot bladene på grunn av legemets bevegelse gjennom jorden langsetter kurven.

Den følsomme anordning omfatter en magnet som er festet til, og som dreies av akselen for å utløse en bryter for avføling av et magnetfelt i legemet for å definere en elektrisk puls som definerer de etterfølgende punkter.

Fortrinnsvis omfatter innretningen en anordning for å måle en jordparameter, så som inntrengningsmotstanden.

Anordningen for å måle en jordparameter omfatter et elektrisk avlesbart penetrometer for å måle inntrengningsmotstand i jorden.

Fremgangsmåten for å frembringe data for å bedømme forankringsevnen i sjøbunnen i en forankringsbunn i sjøen er kjennetegnet ved at den omfatter: (a) utlegging av en innretning på sjøbunnen for å fastlegge og karakterisere en nedgravingskurve i jorden og trekking vesentlig horisontalt i den påfestede kabel inntil ønsket del av en nedgravingskurve er blitt registrert; (b) visning av et spor for den registrerte kurve; (c) undersøkelse av sporet for å identifisere punkter derpå, hvor det oppstår raske variasjoner i helling, som antyder raske endringer i jordparametrene, kryssing av overgangen mellom lag eller inngrep i hindringer som alle påvirker forankringsevnen i forankringsbunnen.

Utførelser av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av eksempler og under henvisning til de vedlagte tegninger der, fig. 1 viser (ikke i skala) en bedømmelsesinnretning i bruk på sjøbunnen,

fig. 2 er et snitt av en nedgravingsinnretning med en bedømmelsesinnretning for kurvekarakteristikk påmontert,

fig. 3 er et snitt fra undersiden av innretningen på fig. 2, og viser dens maksimalt fremspringende område,

fig. 4 er et riss forfra av innretningen på fig. 2 sett i en retning vinkelrett på betraktningsretningen på fig. 3, hvor det minste, fremspringende område vises,

fig. 5 er et riss delvis i snitt av bedømmelsesinnretningens kurvekarakteristikk og del av nedgravingsinnretningen vist på fig. 2,

fig. 6 er et riss forfra av bedømmelsesinnretningens kurvekarakteristikk,

fig. 7 er et riss av en alternativ bakre del av bedømmelsesinnretningen for kurvekarakteristikk vist på fig. 5.

På fig. 1 omfatter en innretning 1 for etablering og karakterisering av en nedgravingskurve 2 i sjøbunnen 3, en bedømmelsesinnretning 4 for kurvekarakteristikk forbundet til et punkt P på nedgravingsinnretningen 5, dannet av en relativt tynn vaier 6 som er svingbart festet til en ende av et skaft 7, og den andre ende av skaftet er festet til en hake 8 for slepenedgraving gjennom sjøbunnens overflate 9 i sjøbunnen 3 når den trekkes horisontalt av en båt 10 på sjøflaten 11.

Kurven 2 ligger i et vertikalt plan som inneholder skaftet 7 og begynner ved sjøbunnens overflate 9 i en vinkel på omtrent 50' i forhold til horisontalt. Kurven 2 skråner deretter gradvis til den er horisontal ved en dybde D under sjøbunnens overflate 9. Når det gjelder multipler av fremre og bakre lengde L av haken 8 i normal leirjord med skjærstyrkegradient på 1,6 kPa/m, kan dybden D være mellom 9L og 18L, og kurven 2 vil bli horisontal etter at innretningen 5 er blitt slept i en avstand på omtrent 40L til 5 OL, målt horisontalt.

Nedgravingsinnretningen 5 på fig. 1-4, er konstruert med et minimum fremsprunget område på hver av dens komponenter, sett i en fremoverretning F (fig. 2). Haken 8, med lengde L, har et maksimum, fremsprunget område A (fig. 3), sett i rette vinkler i forhold til retningen F i et fremre og bakre, sentralt plan X-X (fig. 3 og 4) med skaftet 7. Vaierens 6 diameter overskrider ikke A/24L og fortrinnsvis ikke A/37L.

Skaftet 7 og haken 8 er strømlinjeformet og har skarpe fremoverskjærende kanter for å minimere motstanden mot bevegelsen fremover i jorden 3. Det minimalt fremspringende område i retning F for skaftet 7 overskrider ikke 0,2A og fortrinnsvis ikke 0,12A, men det minimalt fremspringende område i retning F for skaftet 7 og haken 8 til sammen, overskrider fortrinnsvis ikke 0,2A og ikke 0,12A. Tverrsnitt av haken 8 i plan parallelt med planet X-X er vesentlig kileformet med en fremre vinkel på ikke mer enn 10° og helst ikke mer enn 6°. Tverrsnittenes maksimale dybde nærliggende planet X-X overskrider ikke 0,15L og helst ikke mer enn O,07L. Disse dimensjonale begrensninger i nedgravingsinnretningen 5 gjør det mulig å trenge svært dypt ned mellom 9L og 18L under sjøbunnens overflate 9 i den tidligere nevnte myke leirjord med en relativt liten horisontal kraft tilført vaieren 6 av båten 10.

På fig. 2, 3 og 4 er det vist en kurvemåleinnretning 4 med et hult, lukket sylindrisk metallegeme 12 som har en fremre konisk nesedel 13 festet til en flik 14 som fremspringer fra en fremre del av undersiden av haken 8 på nedgravingsinnretningen 5 ved hjelp av en svingtapp 15 ved punktet P, som gjør det mulig for legemet 12 å tilpasse seg automatisk til kurven 2 når uforstyrret jord støter mot denne.

På fig. 5 og 6 er en rørformet sonde 16 festet til en konisk nesedel 13 som bærer et standard konuspenetrometer 17 i uforstyrret jord foran legemet 12, idet konusen på penetrometeret er aksialt symmetrisk. Penetrometeret 17 gir et elektrisk signal som er proporsjonalt med jordtrykket på dette. En turbinrotor 18 for jordstrømmen har fire radialt anbrakte blad 19 montert på en aksel 20 som fremspringer aksialt fra en konisk, bakre del 21 av legemet 12. Akselen 20 strekker seg forover inn i et hulrom av 22 i legemet 12. Området som sveipes av turbinbladene 19 overskrider det maksimale tverrsnitt av legemet 12 og sikrer at passerende jord 3 støler mot bladene 19 for å dreie rotoren 18 og akselen 20 etter hvert som punkt P beveger seg langsetter kurven 2 (fig. 2) på grunn av trekkraften i vaieren 6. Akselen 20 er forsynt med en akseltetning 23 og lagerbøssinger 24 trykket inn i den bakre del 21 av legemet 12. En skive 25 er montert på akselen 20 i fordypningen 22 og holder en magnet 26. En magnetbryter 27 av typen "Hall Effect" er montert inn i hulrommet 22 nær skiven 25, slik at magnetens 26 passering forbi bryteren 27 etter hvert som akselen 20 dreier, frembringer en elektrisk puls for hver omdreining av turbinrotoren 18. Denne elektriske puls angir etterfølgende punkter med lik innbyrdes avstand på kurven 2, idet avstanden bestemmes av stigningen som velges for turbinbladene 19.

Et vanlig spenningsakselerometer som virker som et følsomt inklinometer 28, en datalogger 29 og en batteriforsyning 30 er montert i hulrommet 22 i legemet 12. Inklinometeret 28 er montert med dets vertikale akse liggende i forover-bakover-planet for nedgravingsinnretningen 5 som inneholder skaftet 7 og med dets horisontale akse parallell med legemets 12 akse. Inklinometeret (akselerometeret) 28 gir en spenning som er proporsjonal med produktet av jordens gravitasjonsakselerasjon g og cosinus til vinkelen 0 (fig. 1) for helningen av dens horisontale akse og legemets 12 akse i forhold til horisontalt. Siden g er en konstant, er spenningen fra inklinometeret 28 proporsjonal med cosinus 0. Spenningen fra inklinometeret 28 og konus-penetrometeret 17 oppsamles av en datalogger 29 og lagres der ved ankomst av hver asynkrone, posisjonsangivende puls fra bryteren 27.

Vaieren 6 omfatter elektriske ledninger 53 (fig. 2) som gjør det mulig med utstyr på båten 10 å motta og lagre prøvespenninger etter hvert som de lagres i dataloggeren 29. Dette muliggjør overvåking av de oppsamlede spenninger etter hvert som kurven 2 etableres, idet dataloggeren 29 virker som en sikring mot tap av data på grunn av mulig forstyrrelse av signalbanen mellom legemet 12 og utstyret på båten 10. En elektrisk overkoplingskabel 52 er festet til nedgravingsinnretningen 5 fra en elektrisk kontakt 54 på ledningene 53 i vaieren 6 via skaftet 7, haken 8 og fliken 14, for å kople til dataloggeren 29 i legemet 12.

I utførelsen på fig. 7 er en alternativ, sylindrisk, bakre del 31 festet til legemet 12 i stedet for den bakre del 21 på fig. 5, og innretningen på fig. 7 har en noe forskjellig virkemåte i forhold til innretningen på fig. 5, som forklart nedenfor. En aksel 32 er montert i en fremre vegg 33 i den bakre del 31, ved hjelp av en lagerbøssing 34 og en akseltetning 35, og fremspringer inn i hulrommet 22. Skive 36 er montert på en ende av akselen 32 i hulrommet 22 og holder en magnet 37 for å aktivere "Hall Effecf-bryteren 27 som tidligere beskrevet. Et konisk tannhjul 38 er montert på den andre ende av akselen 32, i et fettfylt hulrom 39 i den bakre del 31. Et konisk tannhjul 40 griper et konisk tannhjul 38 og er festet koaksialt til en trinse 41. Den bakre ende av hulrommet 39 er lukket av et stempel 42 som glir aksialt i den sylindriske bakre del 31 og er tettet dertil ved hjelp av glidetetninger 43. Hulrommet 39 inneholder en hul, sylindrisk spole 44 av ledningen 45 som kommer fra et rom 46 i spolen 44 og passerer to ganger rundt trinsen 41 før den forlater hulrommet 39 gjennom dysen 47 i stempelet 42 til et festepunkt 48 på en avtakbar endekapsel 49 som er presset på den bakre ende av den bakre del 31. Endekapselen 49 har en flens 50 for å holde jordstrømmen, som strekker seg utover ytterdiameteren av den sylindriske bakre del 30, og som tjener til å trekke endekapselen 49 fra den bakre del 31 når jorden støler derpå. Trinsens 41 diameter velges slik at den gir to omdreininger av skiven 36 for hver meter ledning 45 som passerer over trinsen 41. Således dreier skiven 36 to ganger for hver meter som legemet 2 beveger seg langsetter kurven 2, som for skiven 25 på den bakre del 21 på fig. 5. En akustisk transponder 51 kan festes til endekapselen 49 og ledningen 45 erstattes av en tynn, fleksibel, flertrådet elektrisk ledning koplet til dataloggeren 29 i den ene ende og til den akustiske transponder 51 i den andre ende.

Ved bruk legges nedgravingsinnretningen 5 med spormålingsinnretningen festet dertil, som vist på fig. 1, på sjøbunnens overflate 9 som ofte består av leire med en helling på 1,6 kPa/m skjærstyrke, i vanndybde H, av en båt 10 som tilfører en horisontal strekkraft i vaieren 6, slik at haken 8 i innretningen 5 trekker fremover og trenger inn i sjøbunnen 9. Trykk fra jorden drives mot haken 8 og motstandskrefter mot skaftet 7 og vaieren 6 tvinger haken 8 til å følge kurven 2, lagt ut av et punkt P på haken 8. Kurven 2 har en skråning på omtrent 50° i forhold til horisontalt og avtar deretter til horisontalt oppnås ved en stor gjennomtrengningsdybde D under sjøbunnens overflate 9 ved omtrent 9-18 ganger lengden L av haken 8 etter en horisontal bevegelse på omtrent 50L. Legemet 12 av innretningen 4 holdes tilpasset aksialt til kurven 2 ved jordkrefter som bevirker at den vil svinge om punktet P, slik at måling av legemets 12 skråning med inklinometeret 28 også er en måling den lokale skråning av kurven 2.

På fig. 2-6, vil legemet 12 bevege seg gjennom jorden 3, turbinrotoren 18 dreies ved at jord støter mot rotorbladene 19 som i sin tur dreier akselen 20 og skiven 25. Etter hvert som magneten 26 på skiven 25 dreier forbi "Hall Effecf-bryteren 27, frembringes det en elektrisk puls som utløser dataloggeren 29 for å samle opp og lagre elektrisk spenning for konuspenetrometeret 17 og inldinometeret 28. Bladenes 19 stigning velges slik at de gir to omdreininger av turbinrotoren 18 for hver meter legemet 12 beveger seg langsetter kurven 2. For en kurvelengde 2 på omtrent 300 m, vil målinger av gjennomtrengningsmotstanden og kurveskråningen således utføres og lagres ved 600 punkter på kurven 2, med en innbyrdes avstand på omtrent 0,5 m. Disse målinger mottas også og lagres av utstyret på båten 10 via elektriske ledninger 53 i vaieren 6. Den horisontale komponent 8x og den vertikale komponent Sy for en økning Ss i avstanden mellom to pulsangitte punkter Pl og P2 på kurven 2, bestemmes deretter ved å multiplisere Ss (valgt til å være 0,5 m i dette tilfelle) med henholdsvis cosinus og sinus til gjennomsnitts vinkelen 0 for legemets 12 skråning i forhold til horisontalt ved disse punkter (fig. 1). Således vil 5x = Ss cos 0 og Sy = Ss cos 0 = 0,5 sine. Dette gjør det mulig å fastlegge koordinatene ved et hvilket som helst, punkt P (x,y) i et sett av punkter anbrakt ds fra hverandre på kurven 2 ved hjelp av datasummering som P(25X, 25Y) og viser dette grafisk. Verdiene for jordens skjærfasthet beregnes for hver pulsangitt punkt fra prøvene fra konuspenetrometeret 17 og vises sammen med den grafisk plottede kurve for kurven 2.

På fig. 7 har endekapselen 49 blitt skjøvet bort ved at jord støter mot flensen 50 etter hvert som legemet 12 trekkes gjennom sjøbunnens overflate 9 og langsetter kurven 2, når den bakre del 31 er i bruk. Endekapselen 49 er for stor til å trekkes inn i sjøbunnen 3 av den påfrestede ledning 45 og blir følgelig på overflaten 9 på sjøbunnen 3 (fig. 1) og får således den påfrestede ledning 45 til å trekke seg ut av dysen 47 i stempelet 42 og ligge i sporet 2. Den utstrukne ledning 45 griper og dreier trinsen 41 som via de koniske tannhjul 38,40 og akselen 32, dreier skiven 36 og dreier magneten 37 forbi "Hall Effecf-bryteren 27 for å frembringe pulser som tidligere beskrevet. I mellomtiden beveger stempelet 42 seg inn i hulrommet 39 under trykk fra jorden for å øke trykket i fettet som befinner seg deri, etter hvert som ledningen 45 trekkes tilbake. En nulltrykksdifferensial opprettholdes således over stempelet 42, som hindrer inntrengning av jord 3 i fordypningen 39 via dysen 47. Hvis ledningen 45 erstattes av en tynn, fleksibel, flertrådet elektrisk ledning, vil data som lagres i dataloggeren 29 kunne overføres til en akustisk transponder 51 festet til endekapselen 49 ved sjøbunnens overflate 9 for videre overføring til en akustisk mottaker på båten 10 (fig. 1), som et alternativ til å ha en elektrisk ledning inkludert i vaieren 6 (fig. 1).

Oppfinnelsens formål realiseres således ved at nedgravingsinnretningen gir en verdi på D i området 9L-18L i 1,6 kPa/m skjærfasthetsstigning, som er normalt for konsolidert leire, med en relativt liten horisontal trekkraft, ved karakterisering av kurven 2, og ved bestemmelse av jordparametere langsetter denne kurve. Et annet formål oppnås ved å observere formen på en spesiell kurve og observere at brå forandringer i helling angir avvik fra ensartede jordforhold, så som lagendringer og hindringer. Forankringsevnen blir så bedømt ut fra antallet og awiksstørrelsene i forhold til en jevn kurve som observeres i den karakteriserte kurve. Utstyret og fremgangsmåten som er beskrevet kan således brukes for å evaluere egnetheten på forskjellige steder i en forankringsbunn, for utplassering av slepeankere for nedgraving med stor horisontal motstand mot bevegelse, uten behov for kostbar boring av borehull.

Modifikasjoner er naturligvis mulige. Især kan måleanordningen for bestemmelse av horisontale og vertikale forflytninger av bevegelsespunktet på kurven være forskjellig, likeledes kan anordningen for å bestemme kurvens skråning ved et punkt på kurven være forskjellig. Videre kan anordningen for å måle jordens inntrengningsmotstand være forskjellig fra den som er beskrevet ovenfor. For eksempel kan en skrå skive, eller del av denne, som ligger parallelt med et symmetriplan for nedgravingsinnretningen, erstatte den aksialt symmetriske konus av kjent type for et standard penetrometer. Den nevnte skive kan muliggjøre målinger av inntrengningsmotstanden ved forskjellige vinkler på jordens strømningsretning uten behov for å svinge penetrometeret for å bringe det i aksial tilpasning, til jordens strømningsretning. Videre kan kjente anordninger for å måle overflatefriksjon og poretrykk inkluderes i innretningen for å tilveiebringe tilsvarende data for punkter på den målte kurve. Som et alternativ til den bevegelige måleanordning omfattende turbinblader 19 ener ledningen 45 (med tilhørende utstyr), kan et akselerometer dessuten brukes, hvor det ved hjelp av en integrert prosess igjen kan måles forflytninger ved et punkt på nedgravingsinnretningen 5 langsetter kurven 2, og anbringelse av et bevegelsespunkt i jorden bedømmes for å tilveiebringe en sporing av nevnte jordkurvepunkter.

Claims (29)

1. Innretning for å frembringe måledata for karakterisering av en nedgravingskurve (2) i sjøbunnen (3),karakterisert vedat den omfatter en bedømmelsesinnretning (4) inkludert i et legeme (12) som er festet til eller innebygget i nedgravingsinnretning (5) som kan nedgraves i sjøbunnens jord (3), idet bedømmelsesinnretningen (4) er innrettet til å frembringe data for bestemmelse av posisjonen i jorden for et punkt (P) på nedgravingsinnretningen eller legemet (12) under nedgravingen, for å muliggjøre bestemmelse av kurven (2) for punktet (P), idet bedømmelsesinnretningen (4) omfatter en måleanordning (19, 29) som svarer på bevegelsen fra nedgravingsinnretning (5), og hvor måleanordningen kan frembringe en elektrisk pulsutgang som avgrenser suksessive punkter av kjent fast separasjon på kurven (2), og hvor den elektriske pulsutgang utløser måleanordningen (19,29) til å frembringe de nevnte data ved punktene på kurven (2).

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisert vedat måleanordningen (19, 29) tjener til å måle (i) avstanden langsetter kurven (2) som skiller to punkter (Pl, P2) fra hverandre derpå, og (ii) kurvens (2) skråning (6) ved et punkt (P) på kurven (2).

3. Innretning ifølge krav 1,karakterisert vedat måleanordningen (19, 29) tjener til å måle avstanden langsetter kurven (2) som skiller to punkter (Pl, P2) fra hverandre derpå, og en videre parameter som omfatter enhver av: (a) den horisontale forflytning (5x) av nevnte punkt (P) i forhold til et differansepunkt, og (b) den vertikale forflytning (8y) av nevnte punkt (P) i forhold til et referansepunkt.

4. Innretning ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat anordningen (19, 29) for å måle avstanden mellom punkter (Pl, P2) langsetter kurven (2) omfatter turbinblader (19) montert på en aksel (20) som rager ut fra legemet (12), og en anordning (29) som er følsom for dreining av akselen (20) for å indikere etterfølgende punkter (Pl, P2) av kjent innbyrdes avstand på kurven (2) etter hvert som akselen (20) dreies ved jordstøtet mot bladene (19) på grunn av legemets (12) bevegelse gjennom jorden (3) langsetter kurven (2).

5. Innretning ifølge krav 4,karakterisert vedat den følsomme anordning (29) omfatter en magnet (26) som er festet til, og som dreies av akselen (20) for å utløse en bryter (27) for avføling av et magnetfelt i legemet (12) for å frembringe den elektriske puls som definerer de etterfølgende punkter (Pl, P2).

6. Innretning ifølge krav 2,karakterisert vedat måleanordningen for å tilveiebringe data hvorfra skråningsvinkelen (9) for kurven (2) kan bestemmes ved et punkt på kurven, omfatter et elektrisk inklinometer (28) som er festet til legemet (12), hvis utgang opptas ved å bruke en punktdefinerende puls fra en magnetfeltavfølende krets i legemet (12).

7. Innretning ifølge krav 6,karakterisert vedat inklinometeret (28) omfatter et akselerometer som avgir en utgangsspenning som er proporsjonal med produktet av jordens gravitasjonsakselerasjon og cosinus til akselerometerets vippevinkel i forhold til horisontalt.

8. Innretning ifølge krav hvilket som helst av kravene 6 eller 7,karakterisert vedat den har en elektrisk drevet datalogger for oppbevaring av måledataene for skråningsvinkelen (6) for alle pulsdefinerte punkter med kjent innbyrdes avstand langsetter kurven (2).

9. Innretning for å frembringe måledata for karakterisering av en nedgravingskurve (2) i sjøbunnen 3,karakterisert vedat den omfatter en bedømmelsesinnretning (4) inkludert i et legeme (12) som er festet til eller innebygget i en nedgravingsinnretning (5) som kan gjengraves i sjøbunnens jord (3), idet bedømmelsesinnretningen (4) er innrettet til å frembringe data for bestemmelse av posisjonen i jorden for et punkt (P) på nedgravingsinnretningen eller legemet (12) under nedgravingen, for å muliggjøre bestemmelse av kurven (2) for punktet (P), idet bedømmelsesinnretningen (4) omfatter en måleanordning (19,29) som svarer på bevegelsen fra nedgravingsinnretningen (5) for å frembringe nevnte data, hvor måleanordningen (19,29) omfatter et akselerometer for måle akselerasjon slik at det frembringes data for bestemmelse av posisjonen for punktet (P) som beveger seg på kurven (2) ved bruk av en integreringsprosess.

10. Innretning ifølge foregående krav,karakterisert vedat måleanordningen (19, 29) har deler som er rommet i legemet (12).

11. Innretning ifølge foregående krav,karakterisert vedat legemet (12) er langstrakt og hult og svingbart forbundet til punktet (P) på nedgravingsinnretningen (5), hvorved legemet (12) kan tilpasse seg aksialt i kurven (2).

12. Innretning ifølge foregående krav,karakterisert vedat en ledning (45) er festet til legemet (12) og kan slepes etter legemet (12) for å sammenfalle med kurven etter hvert som nedgravingsinnretningen (5) graver seg inn i sjøbunne (3).

13. Innretning ifølge krav 12,karakterisert vedat ledningen (45) omfatter en elektrisk kabel som i tillegg tjener til å lede data ved hjelp av elektriske signaler fra legemet (12) langs kurvens (2) bane til en transmitter nærliggende forankringsoverflaten (9), hvorved kurvens to karakteristiske data kan overføres til en mottaker på sjøens overflate.

14. Innretning ifølge krav 12 eller 13,karakterisert vedat ledningen (45) i en ende fjernt fra festet til legemet (12) er festet til et resistivt element (50) på utsiden av legemet som motstår inntrenging i, og som forblir på forankringsoverflaten når legemet (12) beveger seg langsetter kurven (2), hvorved ledningen (45) trekkes ut av legemet (12) for å sammenfalle med kurven (2).

15. Innretning ifølge hvilket som helst av kravene 12-14,karakterisert vedat måleanordningen (19,29) er for å måle avstanden mellom punktene (Pl, P2) langsetter kurven (2), og aktiveres av ledningen (45) etter hvert som den strekkes ut av legemet (12).

16. Innretning ifølge krav hvilket som helst av kravene 12-15, når de ikke er avhengig av krav 9,karakterisert vedat måleanordningen (19, 29) omfatter en trinse (41) montert i legemet (12) og som kan dreies ved at ledningen (45) føres derover etter hvert som den trekkes ut av legemet (12), og en magnet (37) som kan dreies rundt av trinsen (41) for å utløse en bryter (27) for avføling av et magnetfelt i legemet (12) for å tilveiebringe den elektriske puls som definerer de etterfølgende punkter Pl, P2 av kjent innbyrdes avstand på ledningen 45 som befinner seg i kurven 2 etter hvert som trinsen 41 dreies av den utløpende ledning 45.

17. Innretning ifølge krav 12 til 16,karakterisert vedat legemet 12 har et innvending rom (39) for en oppbevaringsanordning (46) som oppbevarer ledningen (45).

18. Innretning ifølge krav 17,karakterisert vedat oppbevaringsanordningen (46) for ledningen (45) omfatter en spiralformet spole (44) hvor ledningen (45) trekkes ut fra innsiden av spolen (44).

19. Innretning ifølge krav 17 eller 18,karakterisert vedat det innvendige rom (39) for oppbevaringsanordningen (46) er fylt med et fettlignende stoff.

20. Innretning ifølge krav 17 til 19,karakterisert vedat rommet (39) er lukket av et tettende glidestempel (42) som er gjennomtrengt av en lukkepasning (47) rundt ledningen (45) som strekker seg derigjennom, hvorved trykkindusert bevegelse av stempelet (42) etter hvert som ledningen trekkes ut, eliminerer trykkforskjeller over stempel (42) og således hindrer inntrengning av j ordmaterialer i rommet (39).

21. Innretning ifølge foregående krav,karakterisert veden anordning for å måle en jordparameter, så som inntrengningsmotstanden.

22. Innretning ifølge krav 21,karakterisert vedat anordningen for å måle en jordparameter omfatter et elektrisk avlesbart penetrometer 16,17 for å måle inntregningsmotstand i jorden (3).

23. Innretning ifølge foregående krav,karakterisert vedat den har en dataoverføringsanordning deri for å overføre data frembragt i bedømmelsesinnretningen (4) når den er anbrakt på nedgravingsinnretningen (5) i sjøbunnen (3) til en mottaker, så som på et fjernt fartøy (10).

24. Innretning ifølge krav 23,karakterisert vedat dataoverføringsanordningen omfatter akustisk overføringsanordning (51).

25. Innretning ifølge krav 23,karakterisert vedat dataoverføringsanordningen omfatter en elektrisk ledning (52,53) til mottakeren.

26. Innretning for å fastlegge og karakterisere en nedgravingskurve (2) i sjøbunnens jord, omfattende en innretning ifølge krav 1-25 i kombinasjon med en nedgravingsinnretning (5) som har anordninger for å feste nedgravingsinnretningens ene ende til trekkvaieren (6) og en annen ende festet til en hake (8) for slepenedgraving i jorden (3) langs en kurve (2) som ligger i det vesentlige i et vertikalt sentral plan (x-x) langs ankeret, hvor det minimalt fremspringende område av skaftet (7) og haken (8) projisert i en bestemt retning i det vertikale plan ikke overskrider 20% av det tilsvarende maksimalt fremspringende område projisert i rette vinkler i forhold til nevnte retning

27. Innretning ifølge krav 26,karakterisert vedat det minimalt fremspringende område av skaftet (7) ikke overskrider 10% av det tilsvarende maksimalt fremspringende område projisert i rette vinkler i forhold til nevnte retning i nevnte plan.

28. Fremgangsmåte for å frembringe data for å bedømme forankringsevnen i sjøbunnen (3) i en forankringsbunn i sjøen, omfattende trinnene: (a) utlegging av en innretning på sjøbunnen for å fastlegge og karakterisere en nedgravingskurve (2) i jorden og trekking i den påfestede kabel (6) inntil ønsket del av en nedgravingskurve (2) er blitt registrert, og (b) tolking av formen av den karakteriserte kurve (2) for å identifisere punkter derpå, hvor det oppstår raske variasjoner i helling, som antyder raske endringer i jordparametre, kryssing av overganger mellom lag, og inngrep i hindringer som alle påvirker forankringsevnen i forankringsbunnen.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 28,karakterisert vedat innretningen som anvendes i trinn (a) omfatter en innretning ifølge krav 26.