SE1200769A1 - Förankringsboj - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG En boj forankrad till hays for forankring ay ett flytande fartyg som har en fOrsta elektrisk kabel (9) innfattande en ihalig cylindrisk kropp (1) med en mekanisk forankringsanordning (5) och en slapringsanordning (4) som har en ringdel (15) och en borstdel (16) fer hOgspand kraftOverforing. Den mekaniska fOrankringsanordningen innefattar en gordel (6) lagrad kring bojen, och slapringsanordningen innefattar en ringformad dykarklockkonstruktion (17).

Description

FOrankrincisboi TEKNISKT OMRADE FOreliggande uppfinning avser fOrankring av en flytande industriell anlaggning till 5 hays. Narmare bestamt avser uppfinningen en boj tor fOrankring av en flytande industriell anlaggning till hays. Uppfinningen avser sarskilt en forankringsboj fOr ett flytande vindkraftsanlaggningssystem. Uppfinningen avser i synnerhet en fOrankringsboj med en slapringsanordning fOr Overforing av hOgspand elektrisk kraft fran ett flytande fartyg till en stationar struktur eller vice versa.

En slapringsanordning innefattar en stationar del och en rOrlig del. Den ena av delarna innefattar en eller ett flertal elektriskt ledande ringar och den andra delen innefattar en uppsattning av ett likvardigt antal borstar i kontakt med ringarna. Borstanordningen kan innefatta en flertal efterfOljande uppsattningar av borstar. 15 Antingen ringdelen eller borstdelen kan saledes utgara den stationara delen eller den rtirliga delen.

Med hOgspanning i detta sammanhang ska fiirstas 12 till 36 kV. NormaIt genererar en kraftanlaggning ungefar 6 MW vilket anger aft slapringsanordningen NV vara konstruerad alt overfora 100 till 300 A eller. mer. Markeffekten hos en sadan elektrisk svivel maSteiivaratifid.da:generering,av trefaskraft vid 35 kV och 600 ampere per fas kan tillfalligt kraVas., BAKGRUND TILL UPPFINNINGEN 25 Flytande fartyg med kraftgenereringskapacitet anvands som en kraftkalla for utrustning till hays. Sadana fartyg innefattar oCksa flytande vindkraftsanslaggningar som anvands for elektrisk kraftgenerering. Fartyget kan vara fOrankrat vid en boj. En kabel laggs da ut fran bojen till stallet dar kraft behovs. Vindar och tidvatten bringar det flytande fartyget aft vrida sig mot vindriktningen kring bojen som är fixerad genom fOrankringsorgan vid havsbottnen. Av denna anledning kravs en elektrisk svivel for aft overfora kraft genererad pa fartyget till en icke-roterande kabel. 2 En slapringsanordning kan vara monterad i en fOrankrad boj och anvandas kir aft overfOra kraft fran ett flytande kraftgenereringsfartyg till en installation till hays. En undervattenskabel anvands fOr aft ansluta slapringen till installationen. Slapringen fungerar som en elektrisk svivel kir att finale det flytande fartyget aft vrida sig mot vindriktningen kring bojen vilket kan vara nOdvandigt. Slapringen leder ett flertal hOgspanningsfaser genom en Open stapel av ringar till pa avstand frail varandra anordnade borstar som är kopplade till undervattenskabeln. Eftersom vaderfOrhallandet är hart och sviveln kan bli overskOljd av vatten, behtiver ring- och borstanordningen vara skyddade mot genomtrangande vatten.

Enligt en kand slapringsanordning placeras ringdelen och borstdelen i en behallare. lsolerande olja fyller da behallaren helt i vilken ringstapeln är placerad. Oljan har en Overslagsspanning som är mer an fyra ganger stOrre an Overslagsspanningen for luft. Darigenom kan anordningen ha mindre dimensioner an vad 15 som annars skulle kravas. Den isolerande oljan kan samplas, filtreras och bytas ut utan aft tomma behallaren. Atkomstportar och visningsfOnster kan mOjliggOra ytterligare underhall som ska utfOras pa ringen utan aft ta bort det yttre omgivande huset. FOrutom den stOrre slapringsanordningen behOvs stOrre oljevolym.

En kand konstruktion av hogspanningssvivel innefattar ett ringformat yttre element som avgransar en cylindrisk kammare runt en langdaxel och ett inre cylindriskt element koaxiellt meddettyttre.elementeVoch:roterbar relativt det yttre elementet runt namnda langdaxel. De inre och yttre elementen innefattar vardera tva axiellt atskilda ledare vilka är roterbara med det inre och yttre elementet. Ledarna bildar 25 tva par placerade med kontaktytor i inbordes elektrisk kontakt. En ledare i vane par är anordnad vid det inre elementet. Den andra ledaren är anordnad vid det yttre elementet och är ansluten till en respektive span ningsledning. Spanningsledningarna stacker sig till en ingangsterminal respektive en utgangsterminal. Ledarna ar omgivna av ett isolerande material.

Genom US 4252388 är en hogeffektsslapringsanordning fOr Overforing av hogspand trefaskraft till hays tidigare kand. Slapringsanordningen innefattar en slapring monterad i en boj fOr kraftiiverfOring fran ett kraftgenererande fartyg till en installation till hays. Eft fartyg fOrankrat vid bojen kan vrida sig mot vindriktningen 3 kring bojen som svar pa vind och strarnningsfOrhallanden. Ledarna hos det inre elementet, en rotor, utgOrs iv ringfoirnade plaftor monterade pa en central ram av dieletriska stOdfasten, alternativt med brick-liknande dielektriska barriarer. Ledarna hos det yttre elementet, en stator, utgOrs av kolborstar monterade i 5 borsthallare och är i kontakt med de ledande kopparringarna hos rotorkontakterna. Den Oppna ringstapeln tillater hOgdielektrisk isolerande olja aft cirkulera genom stapeln, vilket tillater mindre dimensioner jamfOrt med aft anvanda luft som dielektriskt medium. 10 Genom US 7137822 är en hOgspanningssvivel tidgare kand, vars andarnal är aft tillhandahalla en hOgspanningssvivel med kompakt och palitlig konstruktion som kan drivas vid relativt hOga spanningar. Darvid innefattar hogspanningssviveln aft de elektriska kontakterna hos det yttre elementet är anordnade i ett urtag i en ringformig fast yttre isoleringsring.,Genom anvandning av fast isoleringsmaterial i 15 form av isolerande ringar,*in eriiii*I'dielektrisk,styrka upon& sa aft hOga spanningar pa de elektriska kontakterna är mejliga, sasom spanningar upp till 33 kV vid exempelvis en markstrOm pa 395 A. Anvandningen av det fasta isoleringsmaterial tillater vidare aft storleken och vikten pa sviveln kan reduceras, och darmed bidra till aft begransa bOjmoment pa den tornformade svivelstapeln. 20 Darigenom uppnas reducerad Throrening av isoleringsmaterialet genom partiklar till foljd av fOrslitning av de elektriska kontakterna, sá aft de isolerande egenskaperna bibehalls under svivelns livslangd.

I en utforingsform, innefattar ledarna vid det yttre och det inre elementet ring- 25 formade kontaktytor. Genom anvandning av ringformade kontaktytor, istallet for kanda kolborstar, kan fororening av dielektrisk olja i sviveln, som kan anvandas inom till exempel 11 kV, undvikaS. Dielektriskioljaskyddas flan overtryck, Overtemperatur och lackagviawericOuthtiolz Relay-enhet som innefattar en kompensationsbalg fOr aft tillAta termiskt inducerad expansion och kontraktion av den dielektriska oljan. FOreliggande svivel är lamplig fer hOgspanningar, sasom 33 kV vid strommar av 395 A eller hogre.

Genom US 6294844 är en konstgjord vindturbino innefattande ett ramverk pa eft flertal plattformar tidigare kand. Varje plattform är forbunden med en vridbar flotte 4 med hjalp av ett lager. Ett anslutningsstycke är fOrbundet, via ett lager, till en fOrankrad flotte. Flotten är fOrankrad till hays- eller sjObottnen genom ett antal forankringskablar. Anslutningsstycket kan rotera fritt, via lager, med avseende nAmnda fbrankrade flotte.

Vindgeneratoranlaggningen avseranlaggning fOr omvandling av vindenergi till elektrisk energi. Anlaggningen innefattar eft flertal vindkraftverk forsedda med blad som roterar kring en vasentligen horisontell axel. Axeln bars upp av lager i en gondol. Gondolen rymmer ocks6 en elektrisk generator. De horisontella axlarna 10 stacker sig vasentligen parallellt med varandra pa ett sadan sAtt att namnda blad roterar i ett vasentligen gemensamt plan. Flytkroppar är fastade till ramverket och är avsedda att halla Installationen flytande.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett primart andarnal med fereliggande uppfinning är aft anvisa utvagar kir att forbattra en forankringsboj som tillhandahAller en undervattensanslutning fOr eft flytande fartyg.

Detta andarnal uppnas enligt uppfiniiingembenbm en boj kannetecknad av sar- 20 dragen i det oberoende &itkë1IiL deribm ett fOrfarande kannetecknad av stegen i det oberoende patentkravet 8. FOredragna ufforingsformer beskrivs i de beroende patentkraven.

Enligt uppfinningen innehAller fOrankringsbojen en slapringsanordning inrymd i en luftficka skapad av en dykarklockkonstruktion. Dykarklockkonstruktionen innefattar en lufttat kammare som endast är oppen i botten. Vid nedsankning i vatten kommer en luftvolum att bli infangad i kammaren, vilket saledes fOrhindrar vatten aft tranga in i kammaren. Slapringsdelen halls av isolatorer i den byre delen av luftfickan och borstdelen skjuter in i luftfickan fran bottentippningen. De 30 elektriska komponenterna inne i kammaren är alltsa isolerade av luft.

I en ufforingsform av uppfirmingorut rikammaren som Waller luftfickan ufformad som en ringkonstruktion ôfton kfE farankringsbojen. Den ringformade kammaren innefattar en inre vagg, en yttre vagg och ett tak. Den inre vaggen innefattaren del av den yttre sidan av bojen. Yttervaggen innfattar en stabil kjol tall fast vid bojen genom det ringformade taket. Saledes bildar den inre vaggen och den yttre vaggen och taket en cirkular luftficka runt bojen. I en uttringsform halls en slapring fOr vane fas av elektrisk kraft av isolatorer vid den Ovre delen av luftfickan. Slapringarna ar anslutna till en elektrisk kabel som leds till den inre delen av bojen genom en lufttat passage. Borstdelen ar fixerad vid en gordelkonstruktion nedanfOr denprjngfonTiada,karnmaren. GOrdeln ar lagrad kring bojen och innefattar arrangemangiforforanKnog;av fartyget.

I en utforingsform ar forankringsbojen fastad vid havsbottnen genom trankringsmedel. Minst tre ankarkablar ar fixerade vid trankringspunkter runt bojen precis under gordeln. I en uttringsform har bojen luftinsprutningsmedel med vars hjalp bojen kan hOjas eller sankas i havet. I en trankringssituation kan bojen hOjas i 15 vattnet sa aft gordeln positioneras Over havsytan. Det flytande fartyget kan da latt bli mekaniskt och elektriskt trankrat vid bojen. Efter aft det flytande fartyget ar mekaniskt forankrat vid bojen, kan den elektriska kablen fran fartyget anslutas till borstdelen pa gOrdeln genom en vattentat kopplingsanordning. I en utfOringsform utgOr borstdelen en del av fartygets trankringsutrustning och hOjs till kontakt med 20 slapringarna i kammaren.

L);'ft4'1"laWf.,61i; Enligt en trsta aspekt alruptifirirlinti541ippnas andamalet genom en boj fOrankrad till hays kir fOrtOjning av ett flytande fartyg som har en elektrisk kabel. Bojen innefattar en ihalig cylindrisk kropp med en mekanisk trankringsanordning 25 och en slapringsanordning som har en ringdel och en borstdel for hOgspand kraftovertring. Den mekaniska trankringsanordningen innefattar en gOrdel som ar lagrad kring en boj och slapringsanordningen innefattar en ringformad dykarklockkonstruktion. I en uttringsform av uppfinningen ar ringdelen fixerad inuti dykarklockkonstruktionen och borstdelen ar fixerad vid gOrdeln och skjuter in i dykarklockkonstruktionen fran undersidan. I en uttringsform innefattar ringdelen ett flertal ett flertal slapringar och borstdelen innefattar ett lika stort antal borstar. I en uttringsform innefattar den ringformade dykarklockkonstruktionen en inre vagg, en yttre vagg och en takdel. 6 I en utfOringsform innefattar'den inrb'xiaggen vaggen till den cylindriska bojen, taket innefattar en platt ring fastad vid den yttre ytan av bojen och den yttre vaggen innefattar en stabil kjol som hanger ned fran takdelen. I en utfOringsform ar en elektrisk kabel fran fartyget ansluten genom en vattentat kontaktanordning pa gerdeln och den elektriska kabeln som ar anskiten till ringdelen passerar genom den inre vaggen av dykarklockkonstruktionen genom en vattentat passage. I en utfOringsform innefattar borstdelen ett flertal efterfOljande parallella borstar. 10 Enligt en andra aspekt av uppfinningen uppnas andarnalet genom ett fOrfarande fOr fiirankring av ett flytande fartyg som har en elektrisk kabel fOr hOgspand kraftoverfOring till en boj med en ihalig cylindrisk kropp med en mekanisk forankringsanordning och en slapringsanordnirig som har en ringdel och borstdel. FOrfaran- - det innebar att kring bojen anordnaleri ringformad dykarklockkonstruktion kir att omsluta slapringsanordningen, fOrankra fartyget till bojen genom en gOrdel som ar lagrad kring bojen, och ansluta kabeln till slapringsanordningen. I en utfOringsform innefattar anordnandet av den ringformade dykarklockkonstruktionen, att ufforma en vattentat kammare av en inre vagg, en yttre vagg och ett takdel, omslutande slapringsanordningen genom att fixera ringdelen inuti dykarklockkonstruktionen och fixera borstdelen till gordeln, och att anordna sá att borstdelen skjuter in i dykarklockkonstruktionen underifran for att komma i kontakt med slapringarna.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGSFIGURERNA Andra sardrag och fordelar hos fOreliggande uppfinning kommer att framga 25 narmare for en fackmin av foljande'detaljerade beskrivning tillsammans med k:j; bifogade ritningar, dar Fig 1är en fOrankringsboj med en mekanisk fOrankringsanordning och en slapringsanordning enligt uppfinningen Fig 2ar ett tvarssnitt av en slapringsanordning enligt uppfinningen, och Fig 3ar en tredimensionell del av en ufferingsform av ferankringsbojen. 7 BESKRIVNING AV FOREDRAGNA UTFORINGSFORMER En boj enligt uppfinningen visas i Fig 1. Bojen innefattar en ihalig kropp 1 med cylindrisk tvarsnitt. Bojen är forankracl vid havsbottnen med ett fiertal fOrankringskablar 2. I den visade utforingsformen ar tre fOrankringskablar fOrbundna med ett lika stort antal fOrankringsOrbn 3. Bojen innefattar vidare en slapringsanordning 4 och en forankringsandordning 5. Forankringsandordning innefattar en gordel 6 lagrad pa bojen. Gerdeln tillhandahaller en andlOs rotation av ett fOrankrat fartyg runt bojen. I den visade utfOringsformen innefattar gOrdeln tva pinnar 7.fOr anslutning av en fOrankringsarm 8 fran fartyget. En fOrsta hOgeffektskabel 9 fran 10 fartyget är kopplad till slapringsanordningen genom en icke visad kontaktanordfling. Fran slapringsanordningen Overfers effekten genom en andra hogeffektskabel 10 vars andra ande är kopplad till en installation pa land. I den visade utforingsformen innefattar bojen en plattform 11 fOr arbetsutrymmen eller landning av helikopter. I normalt lage ligger vattennivan W Over fOrankringsanordningen och slapringsanordningen. I normalt lage är alltsa bade fOrankringsanordningen och slapringsanordningen placerade under vattnet.

Bojarrangemanget anvandeisid.60ilt faktuM'aft en undervattensfOrankring av ett flytande fartyg resulterar i ett merStabilt uppfbrande hos fartyget. Havsvagorna 20 hOjer och sanker annars fOrstaven has fartyget pa ett otinskat satt. Genom en undervattensferankring har vagoma mindre inflytande pa fartygets rOrelse. Nar ett fartyg ska fOrankras hojs bojen forst genom aft pumpa in luft i den ihaliga kroppen sa att ferankringsanordning är placerad ovanfOr havsytan. Forankringsarmen och den fOrsta kabeln ansluts genom arbete som utfOrs pa vattenyta. Bojen sanks darefter ned till sift arbetslage genom aft slappa ut luft ur den ihalig kroppen.

Slapringsanordningen visas i tvarsnitt i Fig 2. Slapringsanordningen innefattar en ringdel 15 och en borstdel 16 inrymda i en ringformad dykarklockkonstruktionen 17. I den visade utfOringsformen bildar dykarklockkonstruktionen en vattentat 30 kammare 18 innefattande en inre vagg 19, en yttre vagg 20 och ett ringformat tak 21. Den inre vaggen och'denjyttrewdg§en'bildar en ringformad Oppning 22 som ar vand nedat. Borstdelen innefattar tre borstar fixerade genom en solid isolator till en borsthallarring 23. Borsthallarringen är lagrad kring den cylindriska ytan av 8 bojen och ansluten till fOrankringsanordningen genom en medbringare. Borstarna ar anslutna till en forsta hOgspanningskabel 9. Den forsta kabeln innefattar i den visade uffOringsformen tre faser. Vilket som heist antal faser kan emellertid inga i slapringsanordningen. Ringdelen innefattar tie slapringar fastade genom samlingsskenor till en isolator 24 fastad vid vaggen hos bojen. [so!atom ar ufformad med en isoleradefirspe,rnorn.yaggen till insidan av bojen och genom vilken slapringarna ar anslutna till den andra hOgspanningskabeln 9.

Vid nedsankning i havet fOrstiker havsvattnet aft tranga in genom Oppningen 22 till 10 den vattentata kammaren 18 hos slapringsanordningen. En luftficka 25 kommer aft inneslutas genom den vattentata kammaren och forhindra vattnet aft tranga in. Pa grund av gaskompression kommer vattnet 26 aft stiga till en viss niva 27 inuti kammaren, men storre delen av kammaren kommar att vara luftfylld. 15 Aven om slapringsanordningen sanks 'ned i havet vid likasa stora djup kommer dykarklockkonstruktionen att forhindra vatten att komma in i den vattentata kammaren. De elektriska komponenterna i kammaren kommer saledes att vara luftisolerade fran varandra.. I svara fOrhàllariden till hays :kan bojen luta och vatten tranga in i kammarerl....r0q9,tWapkqitqencmattikonstruera den yttre och inre t...„ 20 vaggen av kammaren djuOdre'kdinhiersadanvattenintrangning att fOrhindras.

Som en forsiktighetsatgard kan ett luftinlopp 28 inforas genom vilket frisk luft pressas in i kammaren.

I uffOringsformen visad i Fig 3 ar den fOrsta hbgspanningskabeln fastad vid gOrdeln 6 hos forankringsanordningen 5. I denna uffOringsform finns det inga kontaktanordningar. Den fersta kabeln bar vid sin ande ett flertal borstar. Dessa borstar infors i kammaren vid fOrankring. Borsthallarringen 23 ar i denna uffOringsform ansluten till gOrdeln genom en medbringararm 29. 30 I en utfbringsform ar dimensionen av bojen omkring fyra meter i diameter. FOrankringskablarna ar gjorda.av:arniferadplasteller kolfiber. Forankringskablarna kan vara i storl ordr0110010.4'!m'elerl.detta exemplet ar den ringformade vattentata karriinaten'atrslapringsanordningen som en korridor pa omkring 12 meter i langd.

Uppfinningens skyddsomfang är inte begransat till de beskrivna utfOringsformerna aven om dessa är fordelaktiga, utan innehaller ocksa utfOringsformer uppenbara for en fackman. Till exempel kan borstdelen innefatta ett antal efterfoljande borstar for att sakerstalla en tillracklig motstandslOs kontaktbana genom slaprings- anordningen. Borsth6llaren kan innefatta ett flertal skott for att minimera vatten- intrangning i kammaren nar bojen är lutas. Den yttre vaggen hos kammaren kan innefatta en gummikjol istallet for en metallpl6t. Dykarklockkonstruktionen kan geras av vilket som heist formbart material sasom metall, gummi eller plast.

Claims (10)

PATENTKRAV

1. En boj fOrankrad till hays fOr fOrankring av ett flytande fartyg som har en forsta elektrisk kabel (9) innfattande en ihalig cylindrisk kropp (1) med en mekanisk fOrankringsanordning (5) och en slapringsanordning (4) som har en ringdel (15) och en borstdel (16) fiir hOgspand kraftaverforing, kannetecknad av aft den mekaniska fOrankringsanordningen innefattar en gOrdel (6) lagrad kring bojen, och aft slapringsanordningen innefattar en ringformad dykarklockkonstruktion (17).

2. Bojen enligt patentkrav 1, varvid ringdelen är fastad inne i dykarklockkonstruktionen och aft borstdelen är fixerad vid gOrdeln och skjuter in i dykarklockkonstruktionen underifran.

3. Bojen enligt patentkrav 1 eller 2, varvid ringdelen innefattar ett flertal slapringar och borstdelen innefattar ett lika stor antal borstar.

4. Bojen enligt nagotiaMpTeg00:patentkray, varvid den ringformade dykarklockkonstruktionen innefattar en inre vagg (19), en yttre vagg (20) och en takdel (21).

5. Bojen enligt patentkrav 4, varvid den inre vaggen innefattar vaggen till den cylindriska bojen (1), taket innefattar en platt ring fastad vid den yttre ytan hos bojen och varvid den yttre vaggen innefattar en stabil kjol (20) som hanger ned fran takdelen.

6. Bojen enligt nagot av fOregaende patentkrav, varvid den fOrsta elektriska kabeln (9) fran fartyget är ansluten genom en vattentat kontaktanordning pa gOrdeln och aft en andra elektrisk kabel (10) som är ansluten till ringdelen passerar genom den inre vaggen hos dykarklockkonstruktionen genom en vattentat isolator (24). .v19, xo.t1,4:

7. Bojen enligt nagot av fOregaende patentkrav, varvid borstdelen innefattar ett flertal efterfOljande parallella borstar. 11

8. FOrfarande for forankring av ett flytande fartyg som har en fOrsta elektrisk kabel (9) fOr hOgspand kraftOverfOring till en boj med en ihalig cylindrisk kropp (1) med en mekanisk forankringsanordning (5) och en slapringsanordning (4) som har en ringdel (15) och en borstdel (16), kannetecknat, avatt kring bojen anordna en ringformad dykarklockkonstruktion (17) for att omsluta slapringsanordningen, att forankra fartyget vid bojen genom en gordel (6) som är lagrad kring bojen, och aft ansluta kabeln till slapringsanordningen.

9. FOrfarande enligt patentkrav 8, varvid anordnandet av den ringformade dykarklockkonstruktionen innefattar, aft utforma en vattentat kammare (18) av en inre vagg (19), en yttre vagg (20) och ett takdel (21), att omsluta slapringsanordningen genom aft fixera ringdelen inuti den vattentata kammaren och aft fixera borstdelen till gOrdeln, samt att anordna sá aft borstdelen skjuter in i kammaren underifran fOr att komma i kontakt med siapringarna.

10. Anvandning av en boj enligt nagot av patentkrav 1 till 7 eller ett fOrfarande enligt krav 7 eller 8'foristiraikHflittande vindkraftsanlaggning pa grunt vatten. 1/2 11