DE1531648B

DE1531648B - Floating carrier

Info

Publication number: DE1531648B
Authority: DE
Inventors: Ross Augustus Huntington Harbour Bergman Gunnar Bror Pasadena Calif McChntock (V St A ) B63h 11 10
Original assignee: Pike Corp of Amerika, Los Angeles, Cahf (V St A )

Description

Die Erfindung betrifft einen schwimmenden Träger, der gegen die vom Seegang verursachten Roll- und Stampfbewegungen stabilisiert ist, mit einem Stabilisierungskörper, der am Schwimmkörper mit momentübertragenden Verbindungsgliedern befestigt und unter der Schwimmkörperlage angeordnet ist, und der allen Bewegungen in einer quer zu einer den Stabilisierungskörper mit dem Schwimmkörper verbindenden Linie verlaufenden Richtung einen Widerstand entgegensetzt.The invention relates to a floating carrier that against the rolling and caused by the sea Stomping movements is stabilized, with a stabilization body that is attached to the float with torque-transmitting Connecting links is attached and arranged under the float ply, and all movements in a transverse to one connecting the stabilizing body with the floating body Opposing a line running direction a resistance.

Die Erforschung und Ausbeutung von Ölquellen und Lagern von Mineralien auf und unter dem Meeresboden hängt von der Stabilität der schwimmenden Fahrzeuge und Plattformen bei dem wechselnden Seegang und den Gezeiten ab. Andere Arbeiten auf hoher See erfordern eine stabile Plattform oder eine Plattform mit vorausbestimmbaren und kontrollierbaren Bewegungen. Die Erfindung ist besonders gut geeignet für Ölbohrungen vor der Küste und wird in bezug auf dieses Verwendungsgebiet beschrieben, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Wie aus der Beschreibung noch zu ersehen sein wird, kann die Erfindung ferner noch angewendet werden bei der Stabilisierung von schwimmenden Beobachtungsplattformen, Trockendocks, Ladeplattformen und Schwimmkörpern aller Art.The exploration and exploitation of oil wells and deposits of minerals on and under the seabed depends on the stability of the floating vehicles and platforms when changing Swell and the tides. Other work on the high seas requires a stable platform or platform Platform with predictable and controllable movements. The invention is particularly good suitable for oil drilling off the coast and is described in relation to this area of use, however, it is not limited to this. As will be seen from the description, the invention can are also used in the stabilization of floating observation platforms, dry docks, loading platforms and Floats of all kinds.

Nach dem Stand der Technik werden Unterwasserbohrverfahren von schwimmenden Fahrzeugen, halbeintauchbaren sowie von ortsfesten Plattformen aus durchgeführt. Die ortsfesten Plattformen werden von auf dem Meeresboden ruhenden Stützpfeilern getragen, so daß die Bohrplattform vom Seegang nicht beeinflußt wird. Die Verwendung solcher Plattformen wird natürlich durch die Wassertiefe begrenzt. Halbeintauchbare Plattformen und Bohrschiffe können natürlich in Gewässern mit jeder Tiefe arbeiten. Halbtauchende Plattformen werden bekanntlich von Schwimmkammern getragen, die in einer vom Seegang nicht berührten Tiefe angeordnet sind und die Plattform oberhalb des Wasserspiegels tragen. Von solchen Plattformen sind verschiedene Ausführungen bekannt, die jedoch ziemlich teuer und der Einwirkung einer groben See, der Gezeiten und anderen Faktoren ausgesetzt sind, da sie im Betrieb an einen festen Ort gebunden sind.According to the prior art, underwater drilling methods of floating vehicles are semi-submersible and carried out from stationary platforms. The fixed platforms are operated by Support pillars resting on the seabed are carried so that the drilling platform is not affected by the swell being affected. The use of such platforms is of course limited by the depth of the water. Semi-submersible platforms and drill ships can of course operate in waters of any depth. Semi-submersible platforms are known to be carried by swimming chambers, which are in a swell not touched depth and carry the platform above the water level. Of such Platforms are known of various designs, but they are quite expensive and require a rough seas, exposed to tides and other factors, as they are in a fixed location during operation are bound.

Ferner sind Bohrschiffe bekannt, von denen aus die Bohrung durchgeführt wird. Diese Schiffe weisen gegenüber den halbtauchenden Plattformen viele Vorzüge auf, von denen nur die Möglichkeit angeführt wird, daß diese Schiffe rasch von einer Stelle zu einer anderen fahren können. Die Kosten solcher Bohrschiffe sind zur Zeit wesentlich geringer als die Kosten von halbtauchenden Bohrplattformen, können jedoch noch weiter gesenkt werden, wenn die Größe der Schiffe unter Beibehaltung oder sogar Erhöhung der Stabilität vermindert werden kann.Furthermore, drilling ships are known from which the drilling is carried out. These ships show Compared to the semi-submersible platforms there are many advantages, of which only the possibility is mentioned that these ships can move quickly from one place to another. The cost of such drillships are currently much less than the cost of semi-submersible drilling platforms, but can can be further reduced if the size of the ships is maintained or even increased Stability can be decreased.

Einer der Hauptnachteile solcher Bohrschiffe ist die relative Unstabilität des Schiffsdecks, das den Bohrturm und die sonstige Ausrüstung trägt und die Bohrplattform darstellt. Da das Bohrschiff frei schwimmt, so ist es natürlich der Einwirkung des Seeganges ausgesetzt, selbst wenn das Schiff fest verankert ist, da die Verankerungskabel notwendigerweise so viel Durchhang aufweisen müssen, daß das Schiff dem Seegang folgen kann. Führt das Schiff sehr starke Roll- und Stampfbewegungen aus, so wird die Durchführung des Bohrens schwierig. Die Rollbewegungen des Schiffes verstärken sich am obersten Block des Bohrturmes erheblich. Die Bohrausstattung, der Rohrstrang und die anderen Bohreinrichtungen, die im Bohrturm aufgehängt sind, schwingen bei dem Rollen des Schiffes hin und her, und da diese Ausstattung außerordentlich schwer ist, so können Personen- und Sachschäden eintreten.One of the main disadvantages of such drillships is the relative instability of the ship's deck, which the Drilling rig and other equipment carries and represents the drilling platform. Since the drill ship is free If the ship floats, it is naturally exposed to the action of the sea, even if the ship is stuck is anchored, since the anchoring cables must necessarily have so much slack that the Ship can follow the swell. If the ship makes very strong rolling and pitching movements, see this drilling becomes difficult. The rolling movements of the ship increase on the top block of the derrick considerably. The drilling equipment, pipe string and other drilling equipment, which are suspended in the derrick swing back and forth as the ship rolls, and since this equipment is extremely heavy, personal injury and property damage can occur.

Nach der USA.-Patentschrift 1 100 771 ist ein Stabilisator bekanntgeworden, der als einstückige Vorrichtung parallel zur Kennlinie eines Rettungsbootes od. dgl. unter dem Boot aufgehängt ist. Die Vorrichtung ist als Ballastträger ausgebildet, erzeugt aber auch Widerstand quer zum Schiff und in Richtung auf das Schiff zu. Die nicht als Ballasteinrichtungen ausgebildeten Einrichtungen nach den USA.-Patentschriften 1 096 192 und 3 064 613 üben Widerstandskräfte lediglich in Richtung auf das Schiff zu aus. Alle Einrichtungen sind in der vom Seegang beeinflußten Schicht des Meeres angeordnet. Neben der Ausbildung als Ballasteinrichtung ist bei der erstgenannten Einrichtung nachteilig, daß sie einer Bewegung auch in Richtung auf das Schiff zu einen Widerstand entgegensetzt, was Tauchungen des Schiffes bewirkt. Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die bekannte Einrichtung so abzuwandeln, daß die Gefahr von Tauchungen vermieden wird, dabei aber gegen die vom Seegang verursachte RoIl- und Stampfbewegung wirksam stabilisiert wird.According to US Pat. No. 1,100,771, a stabilizer has become known which, as a one-piece Device parallel to the characteristic curve of a lifeboat or the like. Is suspended under the boat. the The device is designed as a ballast carrier, but also creates resistance across the ship and in the direction towards the ship. The devices not designed as ballast devices according to the USA patents 1 096 192 and 3 064 613 only exert forces of resistance in the direction of the ship out. All facilities are arranged in the layer of the sea influenced by the swell. Next the training as a ballast device is disadvantageous in the first-mentioned device that it is a Movement also in the direction of the ship creates a resistance, causing the ship to submerge causes. Therefore, the object of the invention is to modify the known device so that that the risk of diving is avoided, but against the roll caused by the sea and pitching motion is effectively stabilized.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem schwimmenden Träger mit dem eingangs genannten Stabilisierungskörper dadurch gelöst, daß der Stabilisierungskörper so geformt und unterhalb der Zone des schweren Seegangs angeordnet ist, daß er in einer Richtung frei bewegbar ist, die parallel zu der den Stabilisierungskörper mit dem Schwimmkörper verbindenden Linie verläuft.According to the invention, the object is achieved in the case of a floating carrier with that mentioned at the beginning Stabilizing body solved in that the stabilizing body is shaped and below the zone the heavy seas is arranged that it is freely movable in a direction that is parallel to the Stabilization body with the float connecting line runs.

Der Stabilisierungskörper kann so ausgestaltet .und angeordnet sein, daß er in vertikaler Richtung frei bewegbar ist.The stabilizing body can be configured and arranged in such a way that it moves in the vertical direction is freely movable.

Zweckmäßig umschließt der Stabilisierungskörper in an sich bekannter Weise eine Wassermasse und setzt mit dieser einer Beschleunigung einen Trägheitswiderstand entgegen.The stabilizing body expediently encloses a body of water and in a manner known per se uses this to counteract an acceleration with an inertial resistance.

Bei Schwimmkörpern, die eine Längsmittellinie aufweisen, kann der Widerstand des Stabilisierungskörpers in an sich bekannter Weise in einer quer zur Längsmittellinie verlaufenden horizontalen Richtung zur Wirkung gebracht werden, indem die Verbindungsglieder derart ausgebildet sind, daß sie lediglich ein Moment um die Längsmittellinie herum übertragen.In the case of floating bodies that have a longitudinal center line, the resistance of the stabilizing body can be transverse in a manner known per se the horizontal direction running to the longitudinal center line can be brought into effect by the connecting links are designed such that they only have a moment around the longitudinal center line transfer.

Die Verbindungsglieder sind vorzugsweise zwischen dem Schwimmkörper und dem Stabilisierungskörper in an sich bekannter Weise derart ausgebildet, daß sie einen Hebelarm um die Stampfachse sowie um die Rollachse des Schwimmkörpers bilden.The connecting links are preferably between the floating body and the stabilizing body designed in a manner known per se in such a way that they have a lever arm around the ramming axis as well as around form the roll axis of the float.

Die in den obigen Ausführungsformen der Erfindung in Erscheinung tretenden Merkmale sind an sich durch die USA.-Patentschrift 1 100 771 bekanntgeworden. The features appearing in the above embodiments of the invention are on became known through the US Pat. No. 1,100,771.

Die Verbindungsglieder können in Kraftflußrichtung wirkend elastische Mittel aufweisen, die auf die entgegengesetzten Seiten des Hebelarmes um die Stampf- und die Rollachse des Schwimmkörpers herum vorherbestimmte Kräfte ausüben.The connecting links can have elastic means acting in the direction of force flow, which act on the opposite sides of the lever arm around the pitch and roll axis of the float wield predetermined forces around.

Die Verbindungsglieder zwischen dem Schwimmkörper und dem Stabilisierungskörper bestehen im allgemeinen aus Streben, die an entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie des SchwimmkörpersThe connecting links between the floating body and the stabilizing body are made in generally made up of struts on opposite sides of the longitudinal centerline of the float

angebracht sind und elastische Mittel aufweisen, um die Spannung in den Streben zwischen dem Stabilisierungskörper und den entgegengesetzten Seiten des Schwimmkörpers zu ändern.are attached and have elastic means to relieve the tension in the struts between the stabilizing body and to change the opposite sides of the float.

Die Spannung in den Verbindungsgliedern kann bis zu vorherbestimmten Grenzen verändert werden.The tension in the connecting links can be varied up to predetermined limits.

Die an dem elastischen Mittel angreifenden Verbindungsglieder stellen vorzugsweise in an sich bekannter Weise Kabel dar, wie sie durch die USA.-Patentschrift 1 102 764 bekanntgeworden sind.The connecting members acting on the elastic means are preferably made in a manner known per se Mode cables, as they are known from US Pat. No. 1,102,764.

Der Stabilisierungskörper kann aus einem an den Enden offenen und vertikal angeordneten Zylinder bestehen.The stabilizing body can consist of a cylinder which is open at the ends and which is arranged vertically exist.

Der Stabilisierungskörper kann auch aus zwei auf Abstand stehenden und parallelen Platten bestehen, die parallel zur genannten Längsmittellinie verlaufen.The stabilization body can also consist of two spaced and parallel plates, which run parallel to said longitudinal center line.

Die Verbindungsglieder können in an sich bekannter Weise aus starren Gliedern bestehen. Dieses und das nächste Merkmal ist an sich in der USA.-Patentschrift 1 100 771 offenbar worden.The connecting links can consist of rigid links in a manner known per se. This and the next feature itself has been disclosed in U.S. Patent 1,100,771.

Im allgemeinen sind die Verbindungsglieder in an sich bekannter Weise in der Querrichtung steif und am Schiff in der Längsrichtung verschwenkbar angebracht. In general, the connecting links are rigid in the transverse direction and in a manner known per se attached to the ship so that it can pivot in the longitudinal direction.

Der schwimmende Träger kann in an sich bekannter Weise durch einen ersten und einen zweiten Stabilisierungskörper gekennzeichnet sein, welche Körper in der Längsrichtung des Schiffes auf Abstand stehen und senkrecht unter der Längsmittellinie des Schiffes angeordnet sind. Dieses Merkmal ist an sich durch die USA.-Patentschrift 3 064 613 bekanntgeworden. The floating support can be provided in a manner known per se by a first and a second stabilizing body be marked which bodies are at a distance in the longitudinal direction of the ship and are arranged perpendicularly below the longitudinal centerline of the ship. This characteristic is in itself made known by U.S. Patent 3,064,613.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen ist dieAn embodiment of the invention will now be described. In the drawings is the

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform 'der Erfindung,F i g. 1 is a schematic representation of an embodiment 'the invention,

F i g. 2 eine Querschnittszeichnung nach der Linie II-II in der F i g. 1,F i g. 2 shows a cross-sectional drawing along line II-II in FIG. 1,

F i g. 3 eine schematische Darstellung, von der Heckseite des Schiffes aus gesehen,F i g. 3 a schematic representation, seen from the stern side of the ship,

F i g. 4 eine schaubildliche Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der ein einzelner Stabilisierungskörper zusammen mit einem Schwimmkörper verwendet wird,F i g. 4 is a perspective view of another embodiment of the invention in which a single stabilization body is used together with a float,

F i g. 5 eine der F i g. 4 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der der Stabilisierungskörper mit einer Boje elastisch verbunden ist,F i g. 5 one of the F i g. 4 similar representation of a further embodiment of the invention, in which the stabilization body is elastically connected to a buoy,

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer Wellenamplitude, F i g. 6 a schematic representation of a wave amplitude,

F i g. 7 a bis 7 d eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der Erfindung bei einem Schiff,F i g. 7 a to 7 d a schematic representation of the mode of operation of the invention on a ship,

F i g. 8 eine Darstellung eines Bohrschiffes mit zwei Stabilisierungskörpern nach der Erfindung, die mit dem Schiff elastisch verbunden sind,F i g. 8 is a representation of a drilling ship with two stabilization bodies according to the invention, the are elastically connected to the ship,

F i g. 9 eine Schnittzeichnung nach der Linie DC-IX in der F i g. 8,F i g. 9 is a sectional drawing along the line DC-IX in FIG. 8th,

F i g. 10 eine Darstellung der Ausführungsform nach der F i g. 8, von der Heckseite des Schiffes aus gesehen,F i g. 10 is a representation of the embodiment according to FIG. 8, from the stern of the ship seen,

F i g. 11a bis Hd eine Darstellung der graphischen Auflösungen des Rollwinkels bei verschiedenen vorherbestimmten Federkonstanten der elastischen Verkupplung mit dem Stabilisierungskörper,F i g. 11a to Hd show the graphical resolutions of the roll angle at various predetermined ones Spring constants of the elastic coupling with the stabilization body,

F i g. 12 ein Schnitt durch eine dritte andere Ausführungsform des Stabilisierungskörpers,F i g. 12 a section through a third other embodiment of the stabilizing body,

F i g. 13 ein Schnitt durch eine vierte andere Ausführungsform des Stabilisierungskörpers,F i g. 13 a section through a fourth other embodiment of the stabilizing body,

F i g. 14 eine Darstellung einer Ausführungsform, bei der der Stabilisierungskörper nicht senkrecht angeordnet ist, und dieF i g. 14 shows an illustration of an embodiment in which the stabilization body is not perpendicular is arranged, and the

Fig. 15 eine schematische Darstellung gewisser physikalischer Beziehungen und Faktoren.15 is a schematic representation of certain physical relationships and factors.

Die F i g. 1, 2 und 3 zeigen in schematischer Darstellung ein Bohrschiff. Das als Ganzes mit 10 bezeichnete Schiff stellt das typische Küstenbohrschiff dar mit einem in der Mitte angeordneten Schacht, durch den hindurch die Bohrarbeiten durchgeführt werden, und über dem der Bohrturm aufgestellt ist. Die Bohrarbeiten werden vom Arbeitsdeck 12 aus durchgeführt, und nach der F i g. 1 führt vom Bohrschiff aus ein Steigrohr 14 zum Meeresboden hinab.The F i g. 1, 2 and 3 show a schematic representation of a drilling ship. That designated as a whole with 10 Ship is the typical coastal drill ship with a shaft in the middle, through which the drilling work is carried out and over which the derrick is erected. The drilling work is carried out from the working deck 12, and according to FIG. 1 leads from the drillship from a riser pipe 14 down to the sea floor.

Es sei noch erwähnt, daß zu diesen Einrichtungen eine auf dem Meeresboden verankerte Basisplatte 15 und eine Vorrichtung 17 gehört, mit der das Steigrohr mit dem Bohrlochkopf verbunden und von diesem getrennt werden kann. Das Steigrohr ist mit einer Gelenkverbindung 18 und mit einer nicht dargestellten Gleitverbindung versehen, welche Verbindungsmittel eine waagerechte und eine senkrechte Bewegung des Schiffes in bezug auf den Bohrlochkopf bzw. die Easisplatte zulassen. Ferner sind natürlich auch die üblichen Einrichtungen unter Einschluß der Preventer vorgesehen.It should also be mentioned that these facilities include a base plate anchored on the seabed 15 and a device 17 by which the tubing is connected to and removed from the wellhead this can be separated. The riser pipe has an articulated connection 18 and one which is not shown Provided sliding connection, which connecting means a horizontal and a vertical Allow movement of the ship with respect to the wellhead or the base plate. Furthermore are natural the usual facilities including preventers are also provided.

Am vorderen und am rückwärtigen Teil des Bohrschiffes sind Stabilisierungskörper 20 aufgehängt, die über momentübertragende Verbindungsglieder mit dem Schiffsrumpf verbunden sind, wie später noch beschrieben wird. Nach der Darstellung weisen die Stabilisierungskörper die Form eines an den Enden offenen Zylinders auf, der senkrecht und symmetrisch in bezug auf die Mittellinie des Schiffes angeordnet ist. Die zylindrischen Körper weisen den gleichen Aufbau auf und sind in der gleichen Weise am Schiffskörper befestigt. Der zylindrische Körper 20 ist am ' Schiffsrumpf mit Hilfe der Streben 21 und 22 befestigt, die aus i-Profilgliedern aus Stahl bestehen und am Zylinder z. B. durch Anschweißen an gegenüberliegenden Stellen befestigt sind, oder es wird im Innern des Zylinders ein Strebenkreuz 23 vorgesehen, und die Streben 21, 22 werden nahe an den Enden eines der Kreuzarme am Zylinder befestigt, wie in der F i g. 2 dargestellt. Das Strebenkreuz soll den Durchlauf des Wassers durch den Zylinder nicht behindern. Die Streben 21 und 22 eines jeden Zylinders 20 erstrecken sich zum Schiffsrumpf und sind an diesem an entgegengesetzten Seiten befestigt. Wie aus der F i g. 3 zu ersehen ist, ist die Strebe 21 an der Steuerbordseite und die Strebe 22 an der Backbordseite des Schiffes befestigt. Die Streben 21 und 22 üben auf den Schiffsrumpf ein Drehmoment um die Mittellinie des Schiffes oder die Rollachse aus, das eine Stabilisierung bewirkt. Die Streben werden aus'diesem Grunde vorzugsweise an einer für diesen Zweck geeigneten Stelle des Schiffsrumpfes befestigt, und die Streben selbst werden als steife Glieder mit einer zum übertragen des Drehmomentes ausreichenden Festigkeit ausgebildet. Bei der in den F i g. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform sind die Streben am Schiffsrumpf bei 25 und 26 gelenkig angebracht und können eine Schwenkbewegung in der Längsrichtung des Schiffes ausführen. Zwecks Erleichterung der Wartung und gegebenenfalls einer Reparatur werden die Streben am Schiffsrumpf oberhalb der Wasserlinie und in Höhe des Schiffsdeckes oder so nähe wie möglich angebracht. Wenn es sich in erster LinieAt the front and the rear part of the drilling ship stabilizing body 20 are suspended, the are connected to the ship's hull via torque-transmitting links, as will be done later is described. According to the illustration, the stabilizing bodies have the shape of a at the ends open cylinder, which is perpendicular and symmetrical with respect to the center line of the ship is. The cylindrical bodies have the same structure and are in the same way on the hull attached. The cylindrical body 20 is attached to the ship's hull by means of struts 21 and 22, which consist of i-profile members made of steel and am Cylinder z. B. are attached by welding at opposite points, or it is inside of the cylinder a strut cross 23 is provided, and the struts 21, 22 are close to the ends of a the cross arms attached to the cylinder as shown in FIG. 2 shown. The strut cross is supposed to make the pass of the water through the cylinder. The struts 21 and 22 of each cylinder 20 extend to the hull and are attached to this on opposite sides. As from the F i g. 3, the strut 21 is on the starboard side and the strut 22 is on the port side attached to the ship. The struts 21 and 22 exert a torque about the center line on the ship's hull of the ship or the roll axis, which causes stabilization. The striving grows out of this Basically, preferably attached to a location on the hull suitable for this purpose, and the struts themselves are stiff links with sufficient torque to be transmitted Strength developed. In the case of the FIGS. 1, 2 and 3 illustrated embodiment are the struts on Hull articulated at 25 and 26 and capable of pivoting movement in the longitudinal direction of the ship. To facilitate maintenance and, if necessary, repairs the struts on the ship's hull above the waterline and at the height of the ship's deck or as close as possible attached. If it is in the first place

um eine Stabilisierung der Rollbewegung der schwimmenden Plattform oder des Schiffes handelt, so ermöglicht diese Gelenkverbindung ein Zurückziehen der Stabilisierungskörper oder auch Unterwasserkörper genannt, während das Schiff geschleppt wird oder in flachem Wasser fährt.to stabilize the rolling motion of the floating Platform or the ship acts, this articulated connection enables a retraction the stabilization body or also called the underwater body while the ship is being towed or drives in shallow water.

Zum Verschwenken der Unterwasserkörper nach oben in die Ruhestellung werden geeignete Mittel, z. B. (nicht dargestellte) Kabel oder Taue verwendet. Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1, 2 und 3 kann auch bei Verwendung solcher Kabel oder Taue mit genügender Festigkeit eine Stabilisierung der Stampfbewegungen und auch der Rollbewegungen erreicht werden, wobei die Unterwasserkörper in einer festgesetzten waagerechten Lage gehalten werden. Wie bei der noch zu beschreibenden Ausführungsform nach der F i g. 4 können die Stabilisierungskörper zum Beeinflussen der Stampfbewegungen sowie auch der Rollbewegungen benutzt werden, wenn die Stabilisierungskörper in der Längsrichtung des Schiffes befestigt werden. Zu diesem Zweck können Kabel, Taue oder andere geeignete Mittel verwendet werden. Bei Verwendung von Kabeln kann die Lage der Stabilisierungskörper in der Längsrichtung des Schiffes durch Nachlassen oder durch Spannen der Kabel in entgegengesetzten Längsrichtungen für jeden Stabilisierungskörper festgelegt werden.Suitable means are used to pivot the underwater bodies upwards into the rest position z. B. (not shown) cables or ropes used. In the embodiment according to FIGS. 1, 2 and 3 can be used to stabilize the cable or ropes with sufficient strength Pitching movements and rolling movements can be achieved with the underwater bodies in be held in a fixed horizontal position. As in the case of the embodiment to be described according to FIG. 4 can use the stabilizing body to influence the pitching movements as well Rolling movements can also be used when the stabilizing body is in the longitudinal direction of the ship be attached. Cables, ropes or other suitable means can be used for this purpose. When using cables, the position of the stabilizing body can be in the longitudinal direction of the ship by slackening or tensioning the cables in opposite longitudinal directions for each stabilizing body be determined.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1,2 und 3 sind die Höhe und der Durchmesser der Zylinder so bemessen, daß diese in der Senkrechten zur Wasseroberfläche einen wesentlichen Querschnitt aufweisen, während die Dicke der Zylinderwandung so bemessen ist, daß sie in der Waagerechten (parallel zur Meeresoberfläche) nur eine kleine oder keine wesentliche Fläche aufweisen, wie aus der F i g. 2 zu ersehen ist. Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß der Innenraum der Zylinder frei zugänglich ist und mit Wasser, gefüllt eine eingeschlossene Masse in der Waagerechten quer zur Mittellinie des Schiffes bildet, wie später noch beschrieben wird. Außerdem bildet das die Zylinder umgebende Wasser eine wirksame Masse, die die gesamte Trägheitsmasse wesentlich erhöht. Der zylindrische Körper ist daher in einer Richtung parallel zu der den Stabilisierungskörper mit dem Schwimmkörper verbindenden Linie frei bewegbar, in der Waagerechten jedoch im wesentlichen unbewegbar. In the embodiment according to FIGS. 1, 2 and 3, the height and the diameter of the cylinders dimensioned so that they have a substantial cross-section perpendicular to the water surface, while the thickness of the cylinder wall is dimensioned so that it is in the horizontal (parallel to the sea surface) have only a small or no substantial area, as shown in FIG. 2 can be seen. From the above it follows that the interior of the cylinder is freely accessible and with water, filled forms an enclosed mass in the horizontal perpendicular to the center line of the ship, such as will be described later. In addition, the water surrounding the cylinders forms an effective mass, which significantly increases the total inertial mass. The cylindrical body is therefore in one direction freely movable parallel to the line connecting the stabilizing body with the floating body, but essentially immovable in the horizontal plane.

Wie bereits beschrieben, sind die Unterwasserkörper 20 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1, 2 und 3 am Schiffsrumpf mit Hilfe der Streben 21 und 22 an den voneinander entfernten Stellen 25 und 26 befestigt. Jeder zylindrische Unterwasserkörper ist an den Enden offen und senkrecht sowie symmetrisch in bezug auf die Mittellinie des Schiffes ausgerichtet. Der Zylinder befindet sich unter Wasser in einer Tiefe, die vom Seegang nicht mehr beeinflußt wird, und ist so ausgerichtet, daß die Zylinderachse senkrecht in der senkrechten Ebene der Mittellinie des Schiffes liegt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem zwei solcher Unterwasserkörper vorgesehen sind, werden diese vorzugsweise symmetrisch zur Längsmittellinie als auch zur Quermittellinie des Schiffes angeordnet. Bei einem 10000-Tonnen-Bohrschiff könnte ein Zylinder mit einem Durchmesser von 7,50 m und mit einer Höhe von 7,50 m in einer Tiefe von 60 m unter der Wasserlinie verwendet werden. Wird ein solcher Zylinder unter dem Schiff aufgehängt, so setzt dieser einer senkrechten Bewegung nur einen geringen oder gar keinen Widerstand entgegen, wobei das Gewicht des Zylinders selbst vernachlässigt werden kann. Da der Zylinder jedoch offen und von Wasser umgeben ist, so schließt er eine zylindrische Wassersäule mit einem Durchmesser von 7,50 m ein. Bei Vernachlässigung des Gewichtes des Zylinders würde eine solche Wassermasse ein Gewicht von ungefähr 35Ot aufweisen. Wird auf einen solchen Zylinder in waagerechterAs already described, the underwater bodies 20 in the embodiment according to FIG. 1, 2 and 3 on the ship's hull with the aid of the struts 21 and 22 at the points 25 that are spaced apart from one another and 26 attached. Each underwater cylindrical body is open at the ends and perpendicular as well symmetrically aligned with respect to the center line of the ship. The cylinder is under water at a depth that is no longer influenced by the sea, and is aligned so that the cylinder axis is perpendicular to the vertical plane of the center line of the ship. In the illustrated embodiment, in which two such underwater bodies are provided, these are preferably symmetrical to the longitudinal center line as well as to the transverse center line of the ship. On a 10,000 ton drilling ship, a cylinder with a diameter of of 7.50 m and with a height of 7.50 m at a depth of 60 m below the waterline will. If such a cylinder is hung under the ship, it sets a vertical one Movement has little or no resistance to it, taking the weight of the cylinder itself can be neglected. However, since the cylinder is open and surrounded by water, it closes he a cylindrical water column with a diameter of 7.50 m. If the With the weight of the cylinder, such a mass of water would have a weight of about 35Ot. Will be on such a cylinder in a horizontal position

ίο Richtung eine Kraft ausgeübt, so wäre die zum Beschleunigen in dieser Richtung erforderliche Kraft eine Funktion der vom Zylinder eingeschlossenen Wassermasse zuzüglich der den Zylinder umgebenden wirksamen Wassermasse. Außerdem wird eine Bremskraft wirksam, die eine Folge der waagerechten Projektion des Zylinders allein ist. Da die Wassermasse bei jeder waagerechten Bewegung eingeschlossen bleibt, so ist der Widerstand des Zylinders gegen waagerecht wirkende Kräfte in erster Linie der Massenträgheit zuzuschreiben, wobei die Bremskraft vernachlässigt werden kann.ίο a force exerted in the direction, it would accelerate force required in this direction is a function of that enclosed by the cylinder Water mass plus the effective water mass surrounding the cylinder. It also has a braking force effective, which is a consequence of the horizontal projection of the cylinder alone. Because the water mass remains trapped in every horizontal movement, so is the resistance of the cylinder to Forces acting horizontally are primarily attributable to inertia, with the braking force being neglected can be.

Zwecks Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung ist in der F i g. 4 ein Schwimmkörper oder eine schwimmende Plattform 30 dargestellt mit einem Deck 32, das aus dem einen oder anderen Grunde stabilisiert werden soll. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der Schwimmkörper aus einem geschlossenen hohlen Zylinder oder aus einem aus einem an sich schwimmfähigen Material hergestellten Zylinder. Unterhalb der schwimmenden Plattform ist ein Unterwasserstabilisierungskörper 20 vorgesehen, der mit dem Stabilisierungskörper bei der Ausführungsform nach den Fig. 1, 2 und 3 vergleichbar ist. Auch in diesem Falle besteht der Unterwasserkörper aus einem an den Enden offenen Zylinder mit einem wesentlichen Querschnitt in der Senkrechten (d. h. Höhe und Durchmesser) und mit einer geringen Widerstandsfläche in der waagerechten Ebene, d. h. mit einer geringen Wandstärke. Bei der Ausführungsform nach der F i g. 4 ist der Unterwasserstabilisierungskörper 20 an dem nachstehend als Boje bezeichneten Schwimmkörper 30 mittels eines einzelnen starren Gliedes 33 in Form eines langgestreckten I-Profilgliedes befestigt, das in der senkrechten Mittellinie der Boje angeordnet und am Unterwasserkörper,_ 20 mit Hilfe eines Strebenkreuzes 34 befestigt ist. Durch die Verbindung zwischen der Boje, und dem Stabilisierungskörper 20 wird jede auf den Unterwasserkörper ausgeübte Kraft auf die Boje >übertragen. Da die Ausführungsform nach der F i g. 4 in jedem senkrechten Querschnitt längs des Durchmessers der Boje symmetrisch ist sowie längs des Durchmessers des Unterwasserkörpers, so kann die Verbindung zwischen Boje und Unterwasserkörper auch so angesehen werden, als wäre der Unterwasserkörper mit Hilfe von starren Streben an entgegengesetzten Stellen an der Boje befestigt, wie in der F i g. 4 mit unterbrochenen Linien 21, 22 dargestellt, wobei die Längsachse der Boje von der senkrecht zum genannten Durchmesser verlaufenden waagerechten Achse gebildet würde.For the purpose of explaining the operation of the invention, FIG. 4 a float or a floating platform 30 shown with a deck 32 that for one reason or another should be stabilized. In the embodiment shown, the floating body consists of a closed one hollow cylinder or from a cylinder made of a buoyant material per se. An underwater stabilization body 20 is provided below the floating platform, which with the stabilizing body in the embodiment according to FIGS. 1, 2 and 3 is comparable. Also in this case the underwater body consists of a cylinder open at the ends with a substantial cross-section in the vertical (i.e. height and diameter) and with a small Resistance surface in the horizontal plane, d. H. with a small wall thickness. In the embodiment according to FIG. 4 is the underwater stabilization body 20 on what is hereinafter referred to as a buoy Float 30 by means of a single rigid member 33 in the form of an elongated one I-profile member attached, which is arranged in the vertical center line of the buoy and attached to the underwater body, _ 20 is attached with the aid of a strut cross 34. Through the connection between the buoy and the Stabilization body 20 is any force exerted on the underwater body on the buoy > transferred. Since the embodiment according to FIG. 4 in each vertical cross section along the diameter the buoy is symmetrical and along the diameter of the underwater body, so the Connection between buoy and underwater body can also be viewed as if the underwater body were attached to the buoy with the help of rigid struts in opposite positions, as in the F i g. 4 shown with broken lines 21, 22, the longitudinal axis of the buoy from the perpendicular would be formed to the said diameter extending horizontal axis.

Bei der Ausführungsform nach der F i g. 4 könnten die unterbrochenen Linien mit den Streben 21 und 22 nach den F i g. 1, 2 und 3 verglichen werden.In the embodiment according to FIG. 4 the broken lines with the struts 21 and 22 according to FIGS. 1, 2 and 3 are compared.

In der F i g. 6 ist die Form einer Welle oder Woge dargestellt, während in den F i g. 7 a bis 7d die Lage des Schwimmkörpers, z. B. eines Schiffes mit einem Unterwasserkörper nach den F i g. 1, 2 und 3 oderIn FIG. 6 shows the shape of a wave or wave, while FIGS. 7 a to 7d the location of the float, e.g. B. a ship with an underwater body according to the F i g. 1, 2 and 3 or

einer Boje nach der F i g. 4, in bezug auf die Welle dargestellt ist.a buoy according to FIG. 4, is shown in relation to the shaft.

Zwecks Analysierung der Rollbewegung eines Schiffes kann der Rollfaktor R definiert werden als das Verhältnis des größten Rollwinkels zum stärksten Gefälle der Welle, wenn das Schiff sich beständig in Bewegung befindet in einer Welle mit einer kleinen Amplitude, die in einer zur Längsachse des Schiffes senkrechten Richtung wandert. Um den Umstand zu berücksichtigen, daß die Rollbewegung des Schiffes oder einer schwimmenden Plattform nicht mit Notwendigkeit dieselbe Phase aufweist wie die Wellenbewegung, so wird ein Phasenwinkel α eingeführt. Die Kennlinie der Rollbewegung des Schiffes wird daher von den beiden Größen R und α bestimmt, die beide Funktionen der Wellenperiode sind. Wie später noch erläutert wird, hängen die günstigsten Rollbedingungen von dem zu stabilisierenden Körper und von der Art der auf diesem auszuführenden Arbeiten ab.For the purpose of analyzing the roll motion of a ship, the roll factor R can be defined as the ratio of the greatest roll angle to the steepest slope of the wave when the ship is constantly in motion in a wave with a small amplitude traveling in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the ship . In order to take into account the fact that the rolling movement of the ship or a floating platform does not necessarily have the same phase as the wave movement, a phase angle α is introduced. The characteristic curve of the roll movement of the ship is therefore determined by the two quantities R and α, which are both functions of the wave period. As will be explained later, the most favorable rolling conditions depend on the body to be stabilized and on the type of work to be carried out on it.

Die Reaktionen eines schwimmenden Körpers unter Einschluß eines Schiffes ohne Stabilisierung zeigen eine charakteristische Rollresonanz, die in Beziehung steht zur metazentrischen Höhe und zur wirksamen Trägheitsbewegung um die Längsachse. Die Resonanzperiode kann im Bereich von 5 bis 10 Sek. liegen. Liegt das Schiff in einer Welle, deren Periode viel größer ist als die Resonanzperiode, so liegt der Wert für R nahe am Wert Eins, und der Wert von α beträgt nahezu Null. Mit anderen Worten, die Decks liegen jederzeit nahezu parallel zur Tangentenebene der Welle an der Stelle, an der das Schiff sich befindet. Wird jedoch die Wellenperiode kürzer als die Resonanzperiode, so wird R allmählich kleiner und früher oder später kleiner als Eins. Hierbei nähert sich jedoch α dem Wert'von 180°, was bedeutet, daß das Schiff sich in die Welle hineinlehnt. Es kann allgemein der Schluß gezogen werden, daß die natürliche Reaktion des Schiffes bei allen beschriebenen Rollbedingungen niemals die günstigsten sind.The reactions of a floating body including a ship without stabilization show a characteristic roll resonance, which is related to the metacentric height and the effective inertial movement about the longitudinal axis. The resonance period can be in the range of 5 to 10 seconds. If the ship is in a wave whose period is much larger than the resonance period, the value for R is close to the value one and the value of α is almost zero. In other words, the decks are at all times almost parallel to the tangent plane of the wave at the point where the ship is located. However, when the wave period becomes shorter than the resonance period, R gradually becomes smaller and sooner or later smaller than one. Here, however, α approaches the value of 180 °, which means that the ship is leaning into the shaft. It can generally be concluded that the natural response of the ship to any of the described roll conditions is never the most favorable.

In Verbindung mit den F i g. 6 und 7 bezieht sich die Beschreibung auf einen Schwimmkörper, wie ein Schiff, gilt jedoch auch für ein Bohrschiff nach denIn connection with the F i g. 6 and 7, the description relates to a float, such as a Ship, but also applies to a drill ship after the

λλ F i g. 1, 2 und 3, sowie für eine Boje nach der F i g. 4.λλ F i g. 1, 2 and 3, as well as for a buoy according to FIG. 4th

& Die Beschreibung der Wellenbewegung und der von dieser verursachten Rollbewegung des Schwimmkörpers bezieht sich auf die Bewegung und Kräfte, die um die Längsachse des Schiffes nach den Fig. 1, 2 und 3 herum wirksam werden, sowie um die waagerechte Achse der Boje nach der F i g. 4. Unter der Einwirkung des Seeganges und wegen der Abhängigkeit von der Wasserfläche führt ein Schiff auf- und niedergehende sowie seitliche Bewegungen aus. Das heißt, die senkrechte Lage des Schiffes ändert sich unter der Einwirkung des Seeganges, wenn die Wasserfläche in bezug auf einen festen Punkt auf dem Meeresboden ansteigt oder abfällt. Als Festposition wird hiernach diejenige Position des Schiffes bezeichnet, die senkrecht über einem ortsfesten Punkt auf dem Meeresboden gelegen ist. Außer dieser senkrechten Bewegung verursacht der Seegang noch eine waagerechte Bewegung des Schiffes in bezug auf den genannten ortsfesten Punkt. Bekanntlich wird diese seitliche Bewegung von der Bewegung der Wasserpartikel in einer Welle verursacht. In den F i g. 6 und 7 ist die Festposition durch die senkrechte Linie 35 dargestellt und liegt waagerecht fest in bezug auf den Unterwassergrund. Die Festposition 35 soll die verschiedenen Positionen in bezug auf die Welle anzeigen, wobei jedoch vorauszusetzen ist, daß die Festpositionslinie 35 in der Waagerechten konstant ist und daß die Bewegung von der Welle ausgeführt wird. Nach den F i g. 6 und 7 bewegt sich die Welle von links nach rechts, und die Linie 35 steht fest, obwohl sie in bezug auf die Welle vier verschiedene Stellungen einnimmt. Bei einer sich von links nach rechts bewegenden Welle bewegen sich die Wasserpartikel in der Welle im Uhrzeigersinn, wie in der F i g. 6 am Scheitel und am Tal der Welle sowie in der Mitte der aufsteigenden und absteigenden Flanken der Welle dargestellt. & The description of the wave movement and the rolling movement of the float caused by it refers to the movement and forces that are effective around the longitudinal axis of the ship according to FIGS. 1, 2 and 3, as well as around the horizontal axis of the buoy after the F i g. 4. Under the influence of the swell and because of the dependence on the water surface, a ship carries out rising and falling as well as lateral movements. That is, the vertical position of the ship changes under the action of the swell when the water surface rises or falls with respect to a fixed point on the sea bed. The fixed position is hereinafter referred to as that position of the ship which is located vertically above a fixed point on the sea floor. In addition to this vertical movement, the swell also causes the ship to move horizontally in relation to the fixed point mentioned. It is well known that this lateral movement is caused by the movement of the water particles in a wave. In the F i g. 6 and 7, the fixed position is shown by the vertical line 35 and is horizontally fixed with respect to the underwater bed. The fixed position 35 is intended to indicate the various positions with respect to the shaft, but it must be assumed that the fixed position line 35 is constant in the horizontal and that the movement is carried out by the shaft. According to the F i g. 6 and 7 the shaft moves from left to right and the line 35 is fixed, although it occupies four different positions with respect to the shaft. With a wave moving from left to right, the water particles in the wave move clockwise, as in FIG. 6 at the apex and valley of the wave and in the middle of the rising and falling flanks of the wave.

Die Wasserbewegung ist dargestellt am Scheitel der Welle bei 56, in der Mitte der absteigenden Flanke bei 37, im Wellental bei 38 und in der Mitte der aufsteigenden Flanke bei 39. Am Scheitel 36 und im Tal 38 der Welle befindet sich der Schwimmkörper an der oberen und unteren Grenze der senkrechten Bewegung, wobei jedoch aus der waagerechten Lage heraus keine Bewegung erfolgt. Am Punkt 37, d. h. in der Mitte der absteigenden Flanke der Welle, befindet sich der Schwimmkörper in der Mitte der senkrechten Bewegungsbahn, wird jedoch von der im Uhrzeigersinn erfolgenden Wasserbewegung von der Festposition aus nach links über die Strecke χ gedrückt und über die gleiche Strecke nach rechts in der Mitte 39 der aufsteigenden Flanke der Welle. Wie bereits ausgeführt, setzt der unter Wasser befindliche Stabilisierungskörper 20 einer Bewegung in der Querrichtung oder in der waagerechten Richtung einen starken Widerstand entgegen, jedoch praktisch keinen Widerstand in der senkrechten Richtung. Der Rollfaktor R kann in der folgenden Weise berechnet werden: Nachstehend wird zuerst die mathematische Gleichung für die Wellenform nach den F i g. 6 und 7 gegeben:The water movement is shown at the apex of the wave at 56, in the middle of the descending flank at 37, in the trough of the wave at 38 and in the middle of the rising flank at 39. At the apex 36 and in the valley 38 of the wave, the float is located on the upper one and lower limit of vertical movement, but no movement occurs from the horizontal position. At point 37, ie in the middle of the descending flank of the wave, the float is in the middle of the vertical movement path, but is pushed by the clockwise water movement from the fixed position to the left over the distance χ and over the same distance to right in the middle 39 of the rising flank of the wave. As already stated, the underwater stabilizing body 20 opposes a movement in the transverse direction or in the horizontal direction with a strong resistance, but practically no resistance in the vertical direction. The roll factor R can be calculated in the following way: First, the mathematical equation for the waveform of Figs. 6 and 7 given:

Y= A sin 2πY = A sin 2π

U τ)'-U τ) '-

wobei T die Periode der Welle, L die Wellenlänge und A die Amplitude der Welle ist. Die Steilheit der Welle ist:where T is the period of the wave, L is the wavelength and A is the amplitude of the wave. The steepness of the wave is:

dT
dx dT
dx

\i -> 7.71 _\ i -> 7.71 _

-:— = —=— A cos 2π-: - = - = - A cos 2π

(Ξ. _ ΙΛ U τ)·- (Ξ. _ ΙΛ U τ) -

Die Trift X (die seitliche Bewegung des Schiffes) wird mit guter Annäherung erhalten aus der Gleichung:The drift X (the lateral movement of the ship) is obtained with a good approximation from the equation:

X = A cos In (j- - yV (3) Die Neigung des Decks ist dann: X = A cos In (j- - yV (3) The inclination of the deck is then:

D ^cos2* Ix - ^' ⁽⁴⁾ D ^cos2 * Ix - ^ ' ⁽⁴⁾

wobei D die Tiefe des Stabilisierungskörpers unterhalb der Wasserlinie des Schwimmkörpers ist.where D is the depth of the stabilization body below the waterline of the float.

Unter der Annahme, daß D so groß ist, daß der Stabilisierungskörper als im bewegungslosen Wasser befindlich angesehen werden kann, weist der RoIl-Assuming that D is so large that the stabilizing body can be viewed as being in motionless water, the RoIl-

109 517/150109 517/150

faktor R den negativen Wert des Verhältnisses dieser Neigungen auf und wird mithinfactor R on the negative value of the ratio of these inclinations and therefore becomes

R =R =

InDInD

(5)(5)

Das negative Vorzeichen bedeutet, daß der Schwimmkörper sich in die Welle hineinlehnen muß. Hieraus geht hervor, daß R dem Wert Null so weit wie möglich dadurch angenähert werden kann, daß der Wert für D entsprechend groß bemessen wird. _ϊ0 Der Phasenwinkel α ist natürlich gleich Null. Der negative Wert für R bedeutet natürlich, daß das Schiff sich in die Welle hineinlehnt, wenn auch mit einem willkürlich kleinen Winkel.The negative sign means that the float has to lean into the wave. This shows that R can be brought as close as possible to the value zero by making the value for D correspondingly large. _ϊ0 The phase angle α is of course equal to zero. The negative value for R means, of course, that the ship is leaning into the wave, albeit at an arbitrarily small angle.

Die Stabilisierungswirkung des Unterwasserkörpers ist auch aus den F i g. 7 a bis 7 d zu ersehen, die den Schwimmkörper in vier verschiedenen Lagen in bezug auf die Welle zeigen. Die Fig. 7a zeigt das Schiff auf der abfallenden Flanke der Welle. Die Rollkraft wirkt auf das Schiff im Uhrzeigersinn um den Schwerpunkt herum ein. Ohne Stabilisierung würde das Deck sich nach unten und nach rechts neigen, d. h. in der Richtung der abfallenden Flanke der Welle. Der Standort des Unterwasserkörpers 20 bleibt in der Waagerechten unverändert; der Unterwasserkörper ist jedoch senkrecht bewegbar. Die Höhenlage des Unterwasserkörpers ist daher gleich dessen mittlerer Tiefe. Wäre der Unterwasserkörper sowohl waagerecht als auch senkrecht frei bewegbar, so würde er von den auf das Schiff einwirkenden Rollkräften nach der F i g. 7 a nach links verschwenkt werden. Da der Unterwasserkörper jedoch waagerecht unbewegt bleibt, so erzeugt er ein über das Verbindungsglied 33 nach der F i g. 4 oder über die Streben 21 und 22 wirkendes Kraftmoment, das dem vom Seegang auf das Schiff ausgeübten Rollmoment entgegenwirkt. Die nach der F i g. 7 auf der Backbordseite gelegene Strebe 22 wird daher gespannt, während auf die Steuerbordstrebe 21 ein Druck ausgeübt wird, so daß auf das Schiff ein im Uhrzeigergegensinn um den Schwerpunkt herum wirkendes Kraftmoment ausgeübt wird, wodurch eine Rollbewegung im Uhrzeigersinn verhindert wird. Nach der Fig. 7b befindet sich das Schiff in einem Wellental und der Stabilisierungskörper unterhalb seiner mittleren Tiefe; jedoch liegt das Schiffsdeck waagerecht, und es wird über die Streben kein Kraftmoment ausgeübt. Nach der F i g. 7 c übt die Rollkraft als Folge des Seeganges auf das Schiff um dessen Schwerpunkt herum, ein Kraftmoment im Uhrzeigergegensinn aus, da das Schiff eine Neigung anzunehmen sucht, bei der die ,Decks parallel zur Flanke der Welle verlaufen. Der •Unterwasserkörper 20 steigt wieder zur mittleren Tiefe empor, bleibt jedoch waagerecht an derselben Stelle stehen. Der Unterwasserkörper widersteht daher den Kräften, die diesen nach rechts zu bewegen suchen, und übt daher auf das Schiff ein Kraftmoment im Uhrzeigersinn aus, so daß das Schiff der Rollkraft einen Widerstand entgegensetzt. In diesem Falle wird auf die Steuerbordstrebe 21 ein Zug und auf die Backbordstrebe 22 ein Druck ausgeübt. Nach der F i g. 7 d befindet sich der Unterwasserkörper am Scheitel der Welle an der höchsten Stelle oberhalb der mittleren Tiefe, bleibt jedoch waagerecht an derselben Stelle stehen und übt daher kein Kraftmoment aus.The stabilizing effect of the underwater body is also from FIGS. 7 a to 7 d, which show the float in four different positions in show with respect to the wave. Fig. 7a shows the ship on the sloping flank of the wave. the Rolling force acts on the ship in a clockwise direction around the center of gravity. Without stabilization the deck would lean down and to the right, i.e. H. in the direction of the falling edge the wave. The location of the underwater body 20 remains unchanged in the horizontal; the underwater body however, it can be moved vertically. The altitude of the underwater body is therefore the same its mean depth. If the underwater body were freely movable both horizontally and vertically, so he would be affected by the roll forces acting on the ship according to FIG. 7 a pivoted to the left will. However, since the underwater body remains immobile horizontally, it generates an over the connecting link 33 according to FIG. 4 or on the struts 21 and 22 acting moment of force that corresponds to the sea counteracts the roll moment exerted on the ship. According to the FIG. 7 on the port side located strut 22 is therefore tensioned while pressure is exerted on the starboard strut 21, so that a moment of force acting counterclockwise around the center of gravity is exerted on the ship which prevents clockwise rolling. According to Fig. 7b is located the ship is in a wave trough and the stabilization body is below its mean depth; however, the ship's deck is horizontal and no moment of force is exerted via the struts. To the F i g. 7 c exercises the roll force as a result of the swell on the ship around its center of gravity The moment of force counterclockwise, as the ship tries to assume an inclination at which the , Decks run parallel to the flank of the shaft. The • underwater body 20 rises again to the middle Depth upwards, but remains horizontally in the same place. The underwater body therefore resists the forces trying to move it to the right and therefore exerts a moment of force on the ship Clockwise so that the ship offers resistance to the rolling force. In this case it will a train is exerted on the starboard strut 21 and a pressure is exerted on the port strut 22. According to FIG. 7 d the underwater body is at the top of the wave at the highest point above the middle one Depth, but remains horizontally in the same place and therefore does not exert any moment of force.

Eine andere Ausführungsform ist in den F i g. 8, 9 und 10 dargestellt, bei der der Unterwasserstabilisierungskörper 40 am Schiffsrumpf mit Hilfe von Verbindungsgliedern befestigt ist, die einen vorherbestimmten Grad von Elastizität aufweisen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden vier Kabel 42, 43, 44 und 45 zum Aufhängen von zwei einander gleichen Stabilisierungskörpern 40 unterhalb des Schiffes 10 benutzt.Another embodiment is shown in FIGS. 8, 9 and 10, in which the underwater stabilization body 40 is attached to the hull with the help of connecting links which have a predetermined Exhibit degree of elasticity. In the illustrated embodiment, four cables 42, 43, 44 and 45 for hanging two identical stabilizing bodies 40 below the Ship 10 used.

Die in den F i g. 8 bis 10 dargestellten und einander gleichen Stabilisierungskörper 40 sind am Schiff in der gleichen Weise aufgehängt. Aus diesem Grunde wird nur ein Stabilisierungskörper und die Art der Aufhängung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform bestehen die Stabilisierungskörper aus zwei oder mehr auf Abstand stehenden parallelen Platten 45 und 46, die einen quadratischen oder etwas rechteckigen Umriß aufweisen. Die Platten 45 und 46 verlaufen parallel zur Längsmittellinie des Schiffes und sind zu dieser symmetrisch angeordnet. Um den Platten 45 und 46 Stabilität zu verleihen, sind geeignete Verstrebungsglieder 47 und gegebenenfalls eine Zwischenplatte 48 vorgesehen. Jeder Stabilisierungskörper 40 ist am Schiffsrumpf mit Hilfe von vier Kabeln angebracht, die an den vier Ecken des Stabilisierungskörpers befestigt sind und die Steuerbordplatte 45 mit der Steuerbordseite des Schiffes und die Backbordplatte 46 mit der Backbordseite verbinden. Die Kabel sind am Rumpf des Schiffes derart befestigt, daß sie für das Schiff als ein sich um die Längsmittellinie des Schiffes drehender Hebelarm wirken. Die Verbindung der Kabel mit dem Schiff besteht aus elastischen Mitteln, die auf die Kabel eine Rückstellkraft ausüben, jedoch eine Änderung der Kabellänge innerhalb vorherbestimmter Grenzen zulassen. Bei der Ausführungsform nach den F i g. 8 bis 10 verlaufen die Steuerbordkabel 42 und 43 vom Stabilisierungskörper 40 aus über Rollen 49, die an der Steuerbordseite des Schiffes in Abständen vor und hinter der senkrechten Achse des Stabilisierungskörpers angeordnet sind. Die Rollen sollen den Schiffsrumpf schützen und eine Bewegung der Kabel in bezug auf den Schiffsrumpf ermöglichen. Bei der Ausführungsform nach den F i g. 8 bis 10 ist für jedes Kabel eine federbeaufschlagte Winde vorgesehen, die eine Rückstellkraft ausübt. Die Steuerbordwinden sind mit 50 und die Backbordwinden mit 51 bezeichnet. Es können jedoch auch andere, eine elastische Rückstellkraft ausübende Mittel vorgesehen werden, z. B. druckmittelbetriebene Motoren, Federn. Eine solche Rückstellkraft kann auch von den Kabeln selbst ausgeübt werden, z. B. von Nylonkabeln oder von an sich elastischen Kabeln. Bei Verwendung von federbeaufschlagten Winden für den genannten Zweck kann die Rückstellkraft oder die Federkonstante den betreffenden Arbeitsbedingungen entsprechend verändert werden, wie später noch beschrieben wird.The in the F i g. 8 to 10 shown and identical to each other stabilization bodies 40 are on the ship in hung the same way. For this reason, only a stabilizing body and the type of Suspension described. In this embodiment, the stabilizing bodies consist of two or more spaced parallel plates 45 and 46, which have a square or somewhat rectangular outline exhibit. The plates 45 and 46 run parallel to the longitudinal center line of the ship and are to this symmetrically arranged. In order to give the plates 45 and 46 stability, suitable strut members 47 and, if necessary, an intermediate plate 48 are provided intended. Each stabilizing body 40 is attached to the ship's hull by means of four cables, which are attached to the four corners of the stabilization body and the starboard plate 45 with the starboard side of the ship and the port plate 46 to the port side. The cables are on The hull of the ship is attached in such a way that it extends to the ship as a center line of the ship acting rotating lever arm. The connection of the cables to the ship consists of elastic means, which exert a restoring force on the cable, but a change in the cable length within a predetermined range Allow limits. In the embodiment according to FIGS. The starboard cables run 8 to 10 42 and 43 from the stabilizing body 40 via rollers 49, which are on the starboard side of the Ship are arranged at intervals in front of and behind the vertical axis of the stabilization body. The rollers are intended to protect the ship's hull and movement of the cables with respect to the ship's hull enable. In the embodiment according to FIGS. 8 to 10 is a spring loaded one for each cable Winch provided that exerts a restoring force. The starboard winches are 50 and the Denoted by 51 on port winches. However, others that exert an elastic restoring force can also be used Means are provided, e.g. B. hydraulic motors, springs. Such a restoring force can can also be exercised by the cables themselves, e.g. B. nylon cables or elastic cables per se. When using spring-loaded winches for the purpose mentioned, the restoring force or the spring constant can be changed according to the relevant working conditions, as will be done later will be described.

Die parallelen Platten des Stabilisierungskörpers 40 schließen zwischen sich eine Wassermasse ein, die eine zu bewegende Trägheitsmasse bildet, wenn die Platten in der waagerechten Ebene quer zur Kennlinie des Schiffes bewegt werden, wie bereits ausgeführt. Der Stabilisierungskörper 40 nach den F i g. 8 bis 10 mit seiner quer zur Kennlinie des Schiffes verlaufenden Trägheitsmasse soll nur die Rollkomponente der vom Seegang auf das Schiff ausgeübten Kräfte kompensieren. Die Rückstellkräfte und die Kabel üben nur ein Kraftmoment um die Längsmittellinie des Schiffes herum aus. Es wird darauf hingewiesen, daß in den meisten Fällen Bohrschiffe in einer Strömung arbeiten, die in einer Richtung verläuft undThe parallel plates of the stabilization body 40 enclose a body of water between them, which forms an inertial mass to be moved when the plates are in the horizontal plane at right angles to the characteristic of the ship can be moved, as already stated. The stabilizing body 40 according to FIGS. 8 to 10 with its inertial mass running transversely to the ship's characteristic curve, only the roll component should be compensate for the forces exerted on the ship by the swell. The restoring forces and the cables only exert a moment of force around the longitudinal centerline of the ship. It should be noted that that in most cases drilling ships operate in a current that is in one direction and

verhältnismäßig konstant ist. Da das Wasser durch den Stabilisierungskörper 40 sowohl in senkrechter Richtung als auch in der Längsrichtung frei hindurchströmen kann, so werden die auf die Stabilisierungskörper einwirkenden Strömungskräfte durch eine entsprechende Orientierung des Schiffes gering gehalten. Der Stabilisierungskörper setzt einer Bewegung in der Senkrechten oder in der Längsrichtung im wesentlichen keinen Widerstand entgegen, und es wird auf das Schiff von den Stabilisierungskörpern aus keine Kraft übertragen. Bei der Ausführungsform nach den F i g. 8 bis 10 muß der Stabilisierungskörper ein genügend großes Gewicht aufweisen, um die Kabel jederzeit gespannt halten zu können. Im Gegensatz zu der Ausführungsform mit starren Streben weist die Ausfuhrungsform mit Mitteln, die eine elastische Rückführung bewirken, eine größere Wirksamkeit bei der Aufrechterhaltung der Lage des Deckes dadurch auf, daß eine Uberkorrektur vermieden wird, bei der das Schiff sich in die Welle hineinlehnt.is relatively constant. Since the water through the stabilization body 40 both in vertical Can flow freely both in the direction and in the longitudinal direction, the flow forces acting on the stabilizing body are through a corresponding orientation of the ship kept low. The stabilization body sets a movement in the vertical or in the longitudinal direction there is essentially no resistance, and it no force is transmitted to the ship from the stabilizing bodies. In the embodiment according to the F i g. 8 to 10, the stabilizing body must have a sufficiently large weight to To be able to keep cables taut at all times. In contrast to the embodiment with rigid struts shows the embodiment with means that bring about an elastic return, a greater effectiveness in maintaining the position of the deck by avoiding overcorrection where the ship leans into the wave.

Auf Grund der Kabelaufhängung nach den F i g. 8 bis 10 kann die Tiefe verändert werden, in der die Stabilisierungskörper sich unter dem Schiff befinden. Ferner können die Stabilisierungskörper in eine Ruhestellung hochgezogen werden, wenn Arbeiten im flachen Wasser durchgeführt werden oder wenn das Schiff abgeschleppt wird. In der F i g. 8 ist mit unterbrochenen Linien der vordere Stabilisierungskörper in der hochgezogenen Lage dargestellt. Aus dieser Lage können die Stabilisierungskörper mit Hilfe eines Kranes an Deck befördert werden, wenn die Arbeiten für längere Zeit eingestellt werden oder wenn das Schiff über größere Strecken geschleppt werden soll.Due to the cable suspension according to FIGS. 8 to 10 the depth can be changed in which the Stabilization bodies are located under the ship. Furthermore, the stabilizing body in a Be pulled up when working in shallow water or when the ship is being towed. In FIG. 8 the front stabilizing body is shown in the raised position with broken lines. Out In this position, the stabilizing bodies can be moved to deck with the aid of a crane, if the work can be stopped for long periods of time or if the ship is towed over long distances shall be.

Die Ausführungsform nach den F i g. 8 bis 10 verleiht der Anlage einen höheren Grad von Verwendungsfähigkeit. The embodiment according to FIGS. 8 to 10 gives the facility a higher degree of usability.

Bei einer Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 übt der Widerstand gegen die Waagerechte auf das Schiff über die starren Verbindungsglieder ein Kraftmoment aus, das um die Längsmittellinie des Schiffes herum und in der entgegengesetzten Richtung wirkt, in der das Deck von der waagerechten Lage abzuweichen sucht. Bestehen zwischen dem Stabilisierungskörper und dem Schiff starre Verbindungen, so kann durch das auf das Schiff ausgeübte Kraftmoment die von der Welle verursachten Kippbewegung überkompensiert werden, mit der Folge, daß das Schiff sich in die Welle hineinlehnt und das Deck von der waagerechten Lage in einer zur Flanke der Welle entgegengesetzten Richtung abweicht. Ist jedoch wie bei der Ausführungsform nach den F i g. 8 bis 10 für die Verbindungskabel oder für andere Verbindungsglieder eine elastische Rückstellung vorgesehen, so können die Kabel ihre Länge innerhalb vorherbestimmter Grenzen verändern, wobei die Rollbewegung auf das gewünschte Maß beschränkt wird. Eine Uberkompensation durch den Stabilisierungskörper wird daher dadurch vermieden, daß die Federmittel 30 und 30 a eine Veränderung der relativen Kabellängen ermöglichen, d. h., das Kabel 34 wird länger und das Kabel 34 a wird kürzer oder umgekehrt, und zwar zu einem Zeitpunkt, in dem das Schiff sich andernfalls über die waagerechte Ebene hinaus in die Welle hineinlehnen würde.In one embodiment according to FIGS. 1 to 4 exercises the resistance against the horizontal on the Ship via the rigid connecting links from a moment of force around the longitudinal center line of the ship around and acts in the opposite direction in which the deck deviates from the horizontal position seeks. If there are rigid connections between the stabilization body and the ship, so the moment of force exerted on the ship can cause the tilting movement of the shaft are overcompensated, with the result that the ship leans into the wave and the deck deviates from the horizontal position in a direction opposite to the flank of the shaft. But it is as in the embodiment according to FIGS. 8 to 10 for the connecting cables or for other connecting links an elastic return is provided so that the cable can have a predetermined length Change limits, limiting the rolling motion to the desired extent. One Overcompensation by the stabilizing body is therefore avoided in that the spring means 30 and 30 a allow a change in the relative cable lengths, d. that is, the cable 34 becomes longer and the cable 34 a is shorter or vice versa, at a time when the ship is otherwise it would lean into the shaft beyond the horizontal plane.

Zwecks ausführlicher Beschreibung der Arbeitsweise der Erfindung, wenn zwischen dem unter Wasser befindlichen Stabilisierungskörper und einem Schiff oder einem anderen Schwimmkörper elastische Verbindungen bestehen, wird auf die F i g. 5 verwiesen, in der eine einfache Boje 10 dargestellt ist. Auch in diesem Falle besteht der Stabilisierungskörper aus einem an den Enden offenen Zylinder 20, der mit dem Schwimmkörper durch vier, in gleichen Abständen angeordnete Verbindungsglieder 62, 63, 64 und 65 verbunden ist, die elastische Mittel, z. B. die nur schematisch dargestellten Federn 66 aufweisen, die wie die federbeaufschlagten Winden 50 und 51 bei der Ausführungsform nach den F i g. 8 bis 10 wirken. Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu ersehen, daß bei den mit den Gliedern der zuvor beschriebenen Ausführungsformen vergleichbaren Verbindungsgliedern 62, 63, 64 und 65 deren Länge und das Kraftmoment verändert werden kann, das um eine gegebene, durch den Schwimmkörper führende Mittellinie herum ausgeübt wird, wobei der auf die Verbindungsglieder ausgeübte Zug oder Druck verändert oder von den Federn vorherbestimmt werden kann. Bei der Konstruktion nach der F i g. 5 sind der Stabilisierungskörper und die Verbindungsglieder symmetrisch um die sich durch den Schwimmkörper senkrecht erstreckende Mittellinie herum angeordnet, so daß einer Roll- und Stampfbewegung von dem Stabilisierungskörper entgegengewirkt wird. Wirkt der Seegang in einer einzigen Richtung, d. h. parallel zur Ebene der F i g. 5, so gleicht die Arbeitsweise der Ausführungsform nach der F i g. 5 der Arbeitsweise der Ausführungsform nach den F i g. 8 bis 10, bei der einer Rollbewegung entgegengewirkt wird, weil der Stabilisierungskörper von mehreren, auf Abstand stehenden parallelen Platten gebildet wird.For the purpose of detailed description of the operation of the invention when between underwater Stabilization body located and a ship or other floating body elastic connections insist on the F i g. 5, in which a simple buoy 10 is shown. Also in In this case, the stabilizing body consists of a cylinder 20 open at the ends, which with the floating body by four equally spaced connecting members 62, 63, 64 and 65 is connected, the elastic means, e.g. B. have the only schematically shown springs 66, the like the spring-loaded winches 50 and 51 in the embodiment according to FIGS. 8 to 10 work. From the above it can be seen that in the case of the links described above Embodiments of comparable connecting links 62, 63, 64 and 65, their length and the moment of force can be changed around a given center line leading through the float around, changing the tension or pressure exerted on the links or can be predetermined by the springs. In the construction according to FIG. 5 are the stabilizing body and the connecting links are arranged symmetrically around the center line extending perpendicularly through the float, so that a rolling and pitching movement is counteracted by the stabilizing body. Works the swell in a single direction, d. H. parallel to the plane of FIG. 5, so the way of working is the same the embodiment according to FIG. 5 shows the mode of operation of the embodiment according to FIGS. 8 to 10, in which a rolling movement is counteracted, because the stabilizing body of several on Distance standing parallel plates is formed.

Unter Hinweis auf die Fig. 15 kann nunmehr die für starre Verbindungsglieder nach den F i g. 1 bis 4 durchgeführte Analysis für elastische Verbindungsglieder nach den F i g. 5, 8, 9 und 10 fortgesetzt werden.With reference to FIG. 15, the for rigid connecting links according to FIGS. 1 to 4 performed analysis for elastic connecting links according to the F i g. 5, 8, 9 and 10 continued will.

Angenommen, es bestehe zwischen der Kraft F und der Versetzung d die lineare BeziehungSuppose there is a linear relationship between the force F and the displacement d

F = Kd.F = Kd.

Soll die Rollbewegung gänzlich beseitigt werden (R = 0), dann wird die Kraft F durch die folgende Gleichung bestimmt:If the rolling motion is to be completely eliminated (R = 0), then the force F is determined by the following equation:

F = KA cos 2π F = KA cos 2π

U Tj' U Tj '

und auf das Schiff wirkt ein Drehmoment M_st ein, das nach der folgenden Gleichung bestimmt wird: and a torque M _st acts on the ship, which is determined according to the following equation:

M_st -KDA cos 2π M _st -KDA cos 2π

(τ-τ)·(τ-τ)

Auch in diesem Falle wird angenommen, daß die Annäherung für die Trift nach der Gleichung (3) eine gute Annäherung darstellt. Das Drehmoment M₅, muß nunmehr das zu der Steilheit der Welle gehörende entgegengesetzte Moment aufheben. Eine gute Annäherung an den Wert dieses Momentes M_w stellt die nachstehende Gleichung dar:In this case, too, it is assumed that the approximation for the drift according to equation (3) is a good approximation. The torque M ₅ must now cancel the opposite torque belonging to the steepness of the shaft. A good approximation of the value of this moment M _w is given by the following equation:

= WM, = WM,

dY dx dY dx

M_w = WM_G 2j- A cos In (j- - -ψ) , (10)M _w = WM _G 2j- A cos In (j- - -ψ) , (10)

β =β =

wobei W das Gewicht des Schiffes und M_G die rrietazentrische Höhe ist. Wird M_st gleich M_w gesetzt, so c) fürwhere W is the weight of the ship and M _{G is} the rrietacentric height. If M _{st is set} equal to M _w , then c) for

ergibt sich die Gleichung:the equation results:

b) Bei einem sehr kleinen Wert von γ ist die Lösung der Gleichung (14) gleichb) If γ is very small, the solution to equation (14) is the same

/C₁B-Zc₂C ./ C ₁ B-Zc ₂ C.

■ sin ωί = Q sin ωί, (15)■ sin ωί = Q sin ωί, (15)

KD = WM_G KD = WM _G

2π2π

IOIO

K = 2πK = 2π

WM_G DL ' WM _G DL '

wird β = 0,
d) fürbecomes β = 0,
d) for

(12)(12)

Zc₁ _ B_ k_x ~ ~C Zc ₁ _ B_ k _x ~ ~ C

Zc₂ ..„ . B ■γ=- großer als —Zc ₂ .. ". B ■ γ = - greater than -

Für eine gegebene Wellenlänge L besteht daher eine Federkonstante K, bei der keine Rollbewegung erfolgt. Es stellt einen wichtigen Umstand dar, daß dies für alle Wellenperioden gilt unter Einschluß einer Wellenperiode, die gleich der Resonanzperiode des Schiffes ist, ohne die Stabilisierung nach der Erfindung. For a given wavelength L there is therefore a spring constant K at which there is no rolling movement. It is an important fact that this applies to all wave periods including a wave period which is equal to the resonance period of the ship, without the stabilization according to the invention.

Der Fall, daß R = O ist, stellt einen besonderen Fall dar. Der allgemeine Fall, bei dem R = O ist, kann wie folgt analysiert werden. Die Bewegungsgleichung für ein eine Rollbewegung ausführendes Schiff ist:The case where R = O represents a special case. The general case where R = O can be analyzed as follows. The equation of motion for a rolling motion Ship is:

J β = Zc₁ (B sin ωί - ß) + k₂ (-C sin ωί-β), (13)J β = Zc ₁ (B sin ωί - ß) + k ₂ (-C sin ωί-β), (13)

3030th

wobei / das wirksame Trägheitsmoment eines schlingernden Schiffes ist, und wobei β der Rollwinkel, ω die Winkelgeschwindigkeit der Welle, B sin ωί der Momentanwinkel der Tangentenwellenebene mit der Waagerechten, C sin ωί der Momentanwinkel der Rollbewegung bei starren Verbindungsgliedern, Zc₁ die wirksame Federkonstante für die Verkupplung des Schiffes mit der Welle, Zc₂ die wirksame Federkonstante für die Verwindung des Schiffes mit dem Stabilisierungskörper ist.where / is the effective moment of inertia of a lurching ship, and where β is the roll angle, ω is the angular velocity of the wave, B sin ωί is the instantaneous angle of the tangent wave plane with the horizontal, C sin ωί is the instantaneous angle of the rolling movement for rigid links, Zc _{1 is} the effective spring constant for the coupling of the ship with the shaft, Zc _{2 is} the effective spring constant for twisting the ship with the stabilizing body.

Die Gleichung (13) kann wie folgt umgeschrieben werden:Equation (13) can be rewritten as follows:

Iß'+ (h + k₂) β = (Zc₁ B — Zc₂ C) sin ωί. (14) Iß '+ (h + k ₂ ) β = (Zc ₁ B - Zc ₂ C) sin ωί. (14)

4545

Da k₂ und K in der Gleichung (6) (in einer noch zu erläuternden Weise) miteinander in Beziehung stehen, so kann die Auswirkung einer Änderung von K in der Weise dargestellt werden, daß eine Lösung tür die Gleichung (14) bei einer Wahl der Werte fürSince k ₂ and K in equation (6) are related (in a manner to be explained), the effect of changing K can be represented in such a way that a solution for equation (14) in one choice the values for

ψ- gefunden wird. Diese Lösungen weisen die fol- ψ- is found. These solutions have the following

genden Merkmale auf:
a) für jeden Wert von -f- wird das charakteristische weist die Amplitude ein negatives Vorzeichen auf und wird — C für ein unendlich großes Verhältnis,features:
a) for each value of -f- the characteristic has the amplitude has a negative sign and becomes - C for an infinitely large ratio,

e) für alle Werte von ψ durchläuft der Phasen-e) for all values of ψ the phase-

winkel oo von Null aus für einen kleinen Wert von ω den Wert von 90° bei Resonanz und nähert sich dem Wert 180°, wenn ω größer wird. Fürangle oo starting from zero for a small value of ω the value of 90 ° at resonance and approaches the value 180 ° when ω increases. for

jeden Wert von ψ- kann eine Lösung der Glei-every value of ψ- can be a solution of the equi-

chung (14) als eine Funktion von ω erhalten werden.chung (14) can be obtained as a function of ω.

In den Fig. Ha bis Hd sind vier Beispiele dargestellt. Diese Lösungen werden nachstehend erläutert. Wie aus der F i g. 11 a zu ersehen ist, nachFour examples are shown in FIGS. Ha to Hd. These solutions are discussed below. As shown in FIG. 11 a can be seen after

der ω kleiner als ω₀ ist, da das Verhältnis -f- sich vonthe ω is smaller than ω ₀ because the ratio -f- differs from

K₁ K ₁

Null aus erhöht, vermindert sich die Amplitude der Ansprache sowie der Phasenwinkel, letzteres deswegen, weil die Resonanzfrequenz sich weiter von ω entfernt. Die Amplitude durchläuft den Wert NullIncreased to zero, the amplitude of the response and the phase angle decrease, the latter because the resonance frequency moves further away from ω. The amplitude passes through the value zero

h
für ψ- und wird danach negativ, d. h., das Schiff lehnt H
for ψ- and then becomes negative, that is, the ship rejects

sich in die Welle hinein.into the wave.

Aus der Fig. lic, wobei ω kleiner als ω₀ ist bei Schiffen mit wesentlicher Dämpfung der Rollbewegung, ist zu ersehen, daß die Amplitude der AnspracheFrom Fig. Lic, where ω is smaller than ω ₀ in ships with substantial damping of the rolling motion, it can be seen that the amplitude of the response

kleiner wird, wenn das Verhältnis ~ sich von Nullbecomes smaller when the ratio ~ goes from zero

aus erhöht. Ferner vermindert sich der Phasenwinkel co von einem 90° übersteigenden Wert aus. Diese Änderungen von R und 00 erfolgen in einer Weise, bei der das Schiff sich zuerst in die Welle hineinlehnt, jedoch mit einem kleiner werdenden Rollwinkel. Dann beginnt das Schiff mit der Welle zu schwanken. Schließlich beginnt das Schiffsich wieder in die Welle hineinzulehnen. In dem besonderen Fall, daßfrom increased. Furthermore, the phase angle co decreases from a value exceeding 90 °. This Changes to R and 00 are made in such a way that the ship leans into the wave first, but with a decreasing roll angle. Then the ship begins to sway with the wave. Eventually the ship begins to lean back into the wave. In the special case that

Resonanzverhalten ermittelt, die Resonanzfrequenz istResonance behavior determined, which is the resonance frequency

Zc₁ +Zc₂ Zc ₁ + Zc ₂

5555

für Zc₂ = 0 ist diese Frequenzfor Zc ₂ = 0 this frequency is

die die Rollresonanzfrequenz des Schiffes ohne Stabilisierung ist.which is the roll resonance frequency of the ship without stabilization.

(unter Konstanthaltung von-^-), lehnt das Schiff sich immer in die Welle hinein mit der Ausnahme, wenn(keeping - ^ - constant), the ship leans always into the wave with the exception of when

-f- = -^- ist, wenn der. Lehn winkel Null ist. -f- = - ^ - is if the. Leaning angle is zero.

K₁ CK ₁ C

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß in dem Falle, in dem ω kleiner als ω₀ ist, wie in der Fig. 11a dargestellt, die Einführung der Stabilisation die gesamte benötigte Kompensation der Roll-In summary, it can be said that in the case in which ω is smaller than ω ₀ , as shown in FIG.

bewegung bewirkt. In dem Falle, in dem ω größer als W₀ ist, bleibt der Grad der Kompensation wesentlich. Die Stabilisation ermöglicht eine vollkommene Beseitigung der Rollbewegung; jedoch ist eine nahe am günstigsten Wert liegende Kompensation der Rollbewegung und der Trift schwerer zu erreichen, und zwar in erster Linie infolge der erhöhten Schwierigkeit bei der Beeinflussung des Phasenwinkels.movement causes. In the case where ω is greater than W ₀ , the degree of compensation remains substantial. The stabilization enables a complete elimination of the rolling motion; however, compensation for roll motion and drift that is close to the most favorable value is more difficult to achieve, primarily because of the increased difficulty in influencing the phase angle.

Zwischen den Größen Zc₁ und Zc₂ und den bisher verwendeten Parametern bestehen die folgenden Beziehungen :The following relationships exist between the variables Zc ₁ and Zc ₂ and the parameters used so far:

Zc₁ = W M₀ (16)Zc ₁ = WM ₀ (16)

/C₂ = XD². (17)/ C ₂ = XD ² . (17)

Der Stabilisierungskörper 20 setzt einer Querbewegung einen starken Widerstand entgegen, jedoch einen nur kleinen Widerstand gegen eine senkrechte Bewegung. Als Beispiel können die beiden aus Stauplatten bestehenden Unterwasserkörper nach den F i g. 8, 9 und 10 wie folgt beschrieben werden:The stabilizing body 20 opposes a transverse movement with a strong resistance, but one only slight resistance to vertical movement. As an example, the two can be made from baffles existing underwater body according to the F i g. 8, 9 and 10 can be described as follows:

Die der Querbewegung einen Widerstand entgegensetzende inerte Masse M_tr ist durch die folgende Gleichung bestimmt: The inert mass M _tr opposing the transverse movement is determined by the following equation:

M_n = m + ρ AwC_v,M _n = m + ρ AwC _v ,

(18)(18)

wobeiwhereby

m die Körperstruktur,
ρ die Dichte des Wassers,
A die Fläche einer Stauplatte ist,
w die Entfernung zwischen den Stauplatten,
C₀ ein geometrischer Formfaktor im allgemeinen ungefähr 2. m the body structure,
ρ is the density of the water,
A is the area of a baffle plate,
w is the distance between the baffles,
C _{0 is} a geometric form factor generally about 2.

Die einer senkrechten Bewegung einen Widerstand entgegensetzende Trägheitsmasse M„ ist durch die folgende Gleichung bestimmt:The inertial mass M ", which opposes a vertical movement, is defined by the the following equation determines:

M_v = m. (19) M _v = m. (19)

Zum Beschreiben der Bewegung kann eine sehr große Masse M_lr und eine Beseitigung der gesamten Rollbewegung in Betracht gezogen werden. Aus den Gleichungen (8) und (12) wird erhalten:To describe the movement, a very large mass M _lr and an elimination of the entire rolling movement can be considered. From equations (8) and (12) we get:

M_st = 2πM _st = 2π

WM_C DLWM _C DL

DA cos cot. DA cos cot.

(20)(20)

Um eine Masse als große Masse bezeichnen zu können, muß die Bewegung der Masse wesentlich kleiner als A sein, wofür die Bewegungsgleichung eine gute Annäherung darstellt.In order to be able to designate a mass as a large mass, the movement of the mass must be much smaller than A , for which the equation of motion is a good approximation.

M_tr M _tr

^L = F -^ L = F -

d t² ⁹ d t ² ⁹

A cos A cos

undand

2jlg WMq . , ,„.2jlg WMq. ,, ".

x = -^- A cos wt, (23) x = - ^ - A cos wt , (23)

M„DLM "DL

2ng WMq 2 M_trDL 2ng WMq 2 M _tr DL

<£ 1<£ 1

oderor

jedoch isthowever is

Der entsprechende Formfaktor F ist gegeben durch:The corresponding form factor F is given by:

WM F = 2π A cos wt. (21) ■ WM F = 2π A cos wt. (21) ■

M_(r M _(r

2ng WM_G 2 DL 2ng WM _G 2 DL

(25)(25)

L =L =

T² =T ² =

und daher ist:and therefore:

W Mr,W Mr,

oderor

WM_C DWM _C D

(26)'(26) '

Die Bewegung der Stauplatten wird weiterhin vermindert durch die Hemmung infolge des Vordringens der Wellenbewegung bis in die Tiefe, in der die Stauplatten sich befinden. Diese Wellenbewegung sucht die Bewegung der Stauplatten aufzuheben. Die Amplitude A₀ der Welle in der Tiefe D ist:The movement of the baffle plates is further reduced by the inhibition as a result of the penetration of the wave movement to the depth in which the baffle plates are located. This wave movement seeks to cancel the movement of the baffle plates. The amplitude A _{0 of} the wave at depth D is:

A_D = A_e A _D = A _e

-2nD-2nD

(27)(27)

Wird die Konstante K so gewählt, daß für eine gegebene Wellenperiode ein gewisser gewünschter Wert für R erhalten wird, dann wird R kleiner wenn die Wellenperiode größer wird (wenn JC konstant gehalten wird). Früher oder später wird R negativ,If the constant K is chosen so that a certain desired value for R is obtained for a given wave period, then R becomes smaller as the wave period increases (if JC is kept constant). Sooner or later R becomes negative,

. und das Schiff beginnt sich in die Welle hineinzulehnen. Dieses Hineinlehnen in die Welle wird durch die Annäherung an den Resonanzfall gefördert, wobei die Masse M_tr als ein Pendel mit einer Rückstellkraft wirkt, die aus der auf das Stauplattensystem einwirkenden Schwerkraft besteht, die durch die Federkraft in den Verbindungsgliedern und der gleichwertigen Federkraft der Steifheit des Schiffes erhöht, wobei die letztgenannten beiden Kräfte nacheinander.: wirken. Bei noch längeren Wellenperioden wird diese Resonanz überschritten, und das Schiff neigt sich wieder mit der Welle.. and the ship begins to lean into the wave. This leaning into the shaft is promoted by the approach to the case of resonance, whereby the mass M _tr acts as a pendulum with a restoring force consisting of the force of gravity acting on the stowage plate system, which is created by the spring force in the connecting links and the equivalent spring force of the stiffness of the ship, with the latter two forces acting one after the other .:. With even longer wave periods, this resonance is exceeded and the ship leans again with the wave.

Aus den behandelten verschiedenen Fällen ist 'zu ersehen, daß eine vollständige Beseitigung der Rollbewegung eines Schwimmkörpers nicht mit Notwendigkeit der günstigste Fall ist. Zum Beispiel wären bei einem Bohrschiff die Verringerung oder Beseitigung der Kräfte, die als Folge der Rollbewegung des Schiffes auf Mannschaft und Ausstattung einwirken, die günstigsten Arbeitsbedingungen. From the various cases treated it can be seen that a complete elimination of the rolling motion a float is not necessarily the most favorable case. For example would be the reduction or elimination of the forces generated as a result of the rolling motion in a drilling ship the ship's crew and equipment, the most favorable working conditions.

Soll z. B. ein schweres Stück der Bohrausstattung vom obersten Block auf das Arbeitsdeck herabgelassenShould z. B. lowered a heavy piece of drilling equipment from the top block onto the working deck

■ 60 und aufgehängt werden, so sollte dessen Lage in bezug auf das Arbeitsdeck im günstigsten Falle ortsfest sein. Wie bereits erläutert, wird dies erreicht, wenn die seitliche Bewegung zusammen mit der Rollbewegung des Schiffes derart ist, daß die resultierenden Kräfte der Schwerkraft und der Trägheit senkrecht zum Schiffsdeck auf die Besatzung und die Ausrüstungsgegenstände einwirken. Diese günstigste Rollbedingung kann in der folgenden Weise erreicht■ 60 and hung up, its position should be related be stationary on the working deck in the best case. As already explained, this is achieved when the lateral movement along with the rolling movement of the ship is such that the resulting Forces of gravity and inertia perpendicular to the ship deck on the crew and equipment act. This most favorable roll condition can be achieved in the following manner

109 517/150109 517/150

werden: Es sei eine Wellenform nach der nachstehenden Gleichung angenommen:be: Let it be a waveform like the one below Equation assumed:

■ Y = A sin2^f4" - -ψ), (28)■ Y = A sin2 ^ f4 "- -ψ), (28)

X = Acos2n(jr - y), (29) X = Acos2n (jr - y), (29)

wobei X und Y die waagerechten und senkrechten Koordinaten der Wasserflächenpartikel sind. Es ergibt sich eine Beschleunigung der seitlichen Bewegung (Trift)where X and Y are the horizontal and vertical coordinates of the water surface particles. This results in an acceleration of the lateral movement (Trift)

i = 4^cos2.(!--_Y). (30)i = 4 ^ cos2. (! - _Y ). (30)

Die Steilheit der Welle ist:The steepness of the wave is:

cos 2πcos 2π

(f-τ)(f-τ)

(31)(31)

Bei einer waagerechten Versetzung D_x des Höhenpunktes h in bezug auf einen Bezugspunkt am Schiff an der mittleren Wasserlinie für den Rollfaktor R und bei einem Phasenwinkel Null (annahmegemäß) ergibt sichWith a horizontal offset D _{x of} the elevation point h with respect to a reference point on the ship on the middle waterline for the roll factor R and with a phase angle of zero (assumed)

(32)(32)

Die _;/zu dieser Versetzung gehörende Beschleunigung D_x beträgt:The _/ belonging to this displacement acceleration _x D is:

2π Απ² 2π Απ ²

—j— ARh -=2- cos —J— ARh - = 2-cos

4040

(34) '(34) '

Die Steilheit s der gesamten Inertial- und Schwerkraft in bezug auf die Senkrechte bei einem Kosinusfaktor von Eins beträgt:The steepness s of the total inertial and gravity with respect to the perpendicular with a cosine factor of one is:

At? A (I - At? A (I -

S =S =

RhRh

T²gT ² g

(35)(35)

Diese Steilheit muß nun gleich der Steilheit des Deckst -pry in bezug auf die Waagerechte zu derselben. Zeit sein: Daher ist:This steepness must now be equal to the steepness of the Deckst- pry in relation to the horizontal to the same. Being time: therefore:

Jedoch istHowever is

An²A[I - An ² A [I -

RhRh

L =L =

2π2π

(3.6)(3.6)

(37)(37)

Durch Ersetzen wirdReplace will

R = 1 R = 1

R = 1 R = 1

■In■ In

RhRh

1 +1 +

2nh2nh

(38)(38)

(39)(39)

Beispiel 1 für h = 0 (mittlererExample 1 for h = 0 (middle

Wasserspiegel) R = I, Water level) R = I,

Beispiel 2 für h = γ R-¹Ii- Example 2 for h = γ R- ¹ Ii-

Da R sich mit h ändert, so gelten die günstigsten Bedingungen genau genommen nur für die Handhabung von Gegenständen, deren senkrechte Abmessungen kleiner sind als die Wellenlänge L. Dies ist nicht mit Notwendigkeit der Fall. Zum Beispiel können Abschnitte des Bohrrohres mittels eines Kabels am oberen Teil des Bohrturmes aufgehängt werden. In diesem Falle kann der Durchschnittswert von R für das obere und untere Ende des Rohres der günstigste sein.Since R changes with h , the most favorable conditions only apply to the handling of objects whose vertical dimensions are smaller than the wavelength L. This is not necessarily the case. For example, sections of the drill pipe can be suspended from the top of the derrick by means of a cable. In this case, the average value of R for the top and bottom of the pipe may be the most favorable.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung nach den F i g. 1, 2, 3, 8, 9 und 10 sind zwei Unterwasserkörper vorgesehen, da eine solche Anordnung für Bohrschiffe und ähnliche Anlagen geeigneter ist. Nach den Darstellungen ist bei allen Ausführungsformen der Stabilisierungskörper senkrecht unter dem Schiff oder dem Schwimmkörper angeordnet. In einigen Fällen, in denen die Wassertiefe oder ungewöhnliche Wasserverhältnisse berücksichtigt werden müssen, kann der Stabilisierungskörper von der Senkrechten entfernt angeordnet werden, wie in der F i g. 14 dargestellt. Nach der Fig. 14 besteht der Stabilisie-■ rungskörper aus parallel angeordneten Platten, die parallel zur Längsachse des Schiffes verlaufen, jedoch in bezug auf die senkrechte Ebene der Kiellinie des Schiffes versetzt sind. Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist vergleichbar mit der zuvor beschriebenen Anordnung, bei der starre Verbindungsglieder zwischen dem Schiff und dem Stabilisierungskörper vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform stellt der Stabilisierungskörper eine Inertialmasse dar, die einer Bewegung in der Richtung einen Widerstand entgegensetzt, die quer zu einer sich durch den Schwerpunkt des Schiffes und durch den Stabilisierungskörper erstreckenden Ebene verläuft. In the embodiments of the invention according to FIGS. 1, 2, 3, 8, 9 and 10 are two underwater bodies provided as such an arrangement is more suitable for drilling ships and similar installations. To According to the illustrations, the stabilizing body is perpendicular under the ship in all embodiments or arranged on the float. In some cases where the water depth or unusual Water conditions must be taken into account, the stabilizing body can be from the vertical can be arranged remotely, as shown in FIG. 14 shown. According to FIG. 14, there is stabilization rungs body made of parallel plates that run parallel to the longitudinal axis of the ship, however are offset with respect to the vertical plane of the ship's keel line. How this arrangement works is comparable to the arrangement previously described, in which rigid connecting links between the ship and the stabilization body are provided. In this embodiment, the Stabilization body represents an inertial mass that opposes a movement in the direction a resistance, which runs transversely to a plane extending through the center of gravity of the ship and through the stabilizing body.

Die Fig. 12 und 13 zeigen verschiedene andere Ausführungen der Unterwasserkörper. In der Fig. 13 ist ein Stabilisierungskörper dargestellt, der einen quadratischen Querschnitt aufweist und am oberen und unteren Ende offen ist. In der F i g. 12 sind kreuzweis angeordnete Platten dargestellt. Bei beiden Ausfuhrungsformen nach den Fig. 12 und 13 schließt der Unterwasserkörper eine große Wassermasse in waagerechter Richtung ein, ist jedoch in senkrechter Richtung frei bewegbar.Figures 12 and 13 show various others Executions of the underwater bodies. In Fig. 13, a stabilizing body is shown, the one has a square cross-section and is open at the top and bottom. In FIG. 12 are crosswise arranged plates shown. In both embodiments according to FIGS. 12 and 13, it closes the underwater body has a large body of water in the horizontal direction, but is in the vertical direction Direction freely movable.

Claims

Patent claims:

1. Floating girder that counteracts the rolling and pitching movements caused by the sea is stabilized, with a stabilization body that is attached to the float with torque-transmitting Connecting links attached and under the

Float pad is arranged, and the all movements in a transverse to one of the Stabilization body with the line connecting the floating body in a direction Opposed resistance, characterized in that the stabilizing body (20, 40) shaped and below the Zone of heavy seas is arranged that it is freely movable in a direction that parallel to the stabilizing body (20,40) ίο runs with the floating body (10) connecting line.

2. Floating carrier according to claim 1, characterized in that the stabilizing body (20, 40) is designed and arranged is that it is freely movable in the vertical direction.

3. Floating carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the stabilizing body (20, 40) encloses a mass of water in a manner known per se and with this acceleration an inertial resistance opposed.

4. Floating carrier according to claim 1, 2 or 3, characterized in that in floating bodies, which have a longitudinal center line, the resistance of the stabilizing body (20, 40) in in a manner known per se in a horizontal direction running transversely to the longitudinal center line is brought into effect by the connecting members (21, 22) are designed such that they only transmit a moment around the longitudinal center line.

5. Floating carrier according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the connecting links (21, 22) between the floating body (10) and the stabilizing body (20, 40)

are designed in a manner known per se in such a way that they have a lever arm around the ramming axis as well as around the roll axis of the floating body (10).

6. Floating carrier according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Connecting members have elastic means (50, 51) which act in the direction of force and which act on the opposite sides of the lever arm around the pitch and roll axis of the float (10) to exert predetermined forces around.

7. Floating carrier according to one of claims 1 to 4, characterized in that the connecting links between the floating body (10) and the stabilizing body (20) consist of struts (62, 64, 65) on opposite sides of the longitudinal center line of the float (10) are attached and have elastic means (66) to relieve the tension in the struts between the stabilizing body (20) and the opposite sides of the floating body to change.

8. Floating carrier according to claim 7, characterized in that the tension in the Links can be changed up to predetermined limits.

9. Floating carrier according to claim 6 or 7, characterized in that the on the elastic means engaging connecting links represent cables (42 to 44) in a manner known per se.

10. Floating carrier according to one of the preceding claims, characterized in that that the stabilizing body consists of a cylinder which is open at the ends and is arranged vertically (20) exists.

11. Floating carrier according to one of claims 1 to 9, characterized in that the Stabilizing body (40) consists of two spaced and parallel plates (45, 46), which run parallel to said longitudinal center line.

12. Floating carrier according to claim 1 to 6, characterized in that the connecting links consist of rigid members (33) in a manner known per se.

13. Floating carrier according to claim 12, characterized in that the connecting links (21, 22) are stiff in a manner known per se in the transverse direction and on the ship in the longitudinal direction are pivotably attached.

14. Floating carrier according to claim 7, characterized in a manner known per se by a first and a second stabilizing body (20,40), which bodies in the longitudinal direction of the ship stand at a distance and vertically below the longitudinal center line of the ship, are arranged.

Here are 2 sheets of drawings