(12) PATENT (19) NO (11) 336407 (13) B1 NORGE (1) Int Cl. B63B 2/28 (06.01) B63B 3/48 (06.01) B63B 3/6 (06.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 0288 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag.03.01 (8) Videreføringsdag (24) Løpedag.03.01 () Prioritet (41) Alm.tilgj 11.09.02 (4) Meddelt 1.08.17 (73) Innehaver Aker Engineering & Technology AS, Postboks 222, 1326 LYSAKER, Norge (72) Oppfinner Andreas Jo Falk Fredborg, Postboks 683, 404 STORD, Norge (74) Fullmektig Onsagers AS, Postboks 1813 Vika, 0123 OSLO, Norge (4) Benevnelse Bærestruktur for understøttelse av utstyr (6) Anførte publikasjoner US 38432 A US 8037 A US 3408972 A (7) Sammendrag Bærestruktur for understøttelse av last som er plassert i det vesentligste i et skips dekksområde. Ved plassering av bærestrukturen om bord på skipet har denne en lengdeutstrekning i skipets lengderetning, en breddeutstrekning i skipets bredderetning og en høydeutstrekning i skipets høyderetning. Bærestrukturen har et første forbindelsesområde for overføring av krefter fra lasten til bærestrukturen og et andre forbindelsesområde for overføring av krefter fra bærestrukturen til tverrgående avstivningsstrukturer som er anordnet i skipe.
1 Oppfinnelsen vedrører en bærestruktur som understøtter utstyr som er plassert i det vesentligste i skipets dekksområde, samt et system omfattende bærestrukturen. Bærestrukturen ifølge oppfinnelsen vil være anvendbar på skip som er tilveiebragt uten langsgående interne skott eventuelt innenfor en dobbelthud. 1 2 3 40 Det kan være ulike grunner til at et skip er anordnet uten langsgående interne skott. Et eksempel på skip uten langsgående interne skott er en type skip der tankene for oppbevaring av LNG har en størrelse som bidrar til å øke tankvolumet i forhold til skipets deplasement. Tankene kan dimensjoneres slik at de strekker seg over hele skipets bredde. Ved å benytte tanker med store tankvolum kan antall systemer reduseres. På skip uten langsgående indre skott av den typen som er beskrevet over er det et problem at skipet ikke har gode nok styrkeegenskaper til å bære utstyr med en viss masse og stivhet i dekksområdet. Som et eksempel på slikt type utstyr skal her nevnes prosessmoduler. Et prosessanlegg bygges typisk opp av ulike moduler som hver for seg er tiltenkt ulike oppgaver i forbindelse med den aktuelle prosess. Modulene plasseres med fordel i to rader langs hver side av skipet, slik at rørføringen mellom modulene kan plasseres i en sentral piperack. I henhold til vanlig kjent teknikk understøttes modulene av modulstøtter. Modulstøttene monteres på skipsdekket forsterkede punkter. Slike forsterkede punkter finnes i form av indre skott, i tillegg til tverrskipsrammer. Tverrskipsrammene alene kan ta begrenset last, men er normalt utilstrekkelige som fundament for modulstøtter som bærer tunge prosessmoduler. Denne kjente teknikken for understøttelse av slike prosessmoduler er tilpasset skip som enten har et langsgående senterskott, eller andre former for langsgående, innvendige skott. Modulstøttene settes på tverrskott, eller over langsgående skott, på en slik måte at kreftene fra modulstøtten overføres i størst mulig grad direkte til skottet under. US 3408972 viser et eksempel på et fartøy som både har langsgående og tverrgående skott for å gi fartøyet den nødvendige konstruksjonsstyrke. Videre har fartøyet støtter for å understøtte containerne. Støttene er plassert med avstand mellom seg og er avhengige av fartøyets indre skott. Det benyttes altså både langsgående og tverrgående skott for å få gi fartøyet den nødvendige konstruksjonstyrken. Imidlertid er det ikke mulig å innrette tanker i fartøyet i US 3408972 slik at de strekker seg over hele fartøyets bredde. Andre løsninger består i å benytte et stort antall støttepunkter. Reaksjonskreftene i hvert punkt blir da mindre, siden kreftene fordeles på flere punkter. Dette forutsetter moduler med lav stivhet, slik at ikke modulstivheten gir tvangskrefter når skipet deformeres, for eksempel ved sagging/hogging. Slike løsninger betinger derfor lette moduler, eller moduler bygget kun med ett nivå og som derfor er myke. Hvis reaksjonskreftene blir tilstrekkelig lave kan på denne måten tverrskipsrammene benyttes som understøttelse for modulstøtter.
2 Disse kjente løsningene kan ikke benyttes i skip uten indre langsgående skott, eksempelvis ved opplagring av tungt prosessutstyr, hvis modulene er for tunge og stive til å kunne understøttes på tverrskipsrammer alene. 1 2 3 Det er en hensikt ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe tilstrekkelig understøttelse for utstyr som skal plasseres i dekksområde og som vil være egnet for benyttelse på skip som ikke har indre langsgående skott og/eller der modulene er tunge og stive. Dette oppnås ved bærestrukturen slik den er angitt i det selvstendige patentkravet. Videre utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene. Bærestrukturen har en lengdeutstrekning, breddeutstrekning og høydeutstrekning som til sammen utgjør et tredimensjonalt legeme. Når bærestrukturen er plassert om bord på skipet for understøttelse av last som er plassert i det vesentligste i et skips dekksområde, posisjoneres bærestrukturen med lengdeutstrekning i skipets lengderetning, breddeutstrekning i skipets bredderetning og en høydeutstrekning i skipets høyderetning. Bærestrukturen kan utgjøres av et lengdestrukturparti, et breddestrukturparti og et høydestrukturparti. Lasten som skal understøttes kan være plassert i skipets dekksnivå eller i en avstand over eller under dekksnivået. Bærestrukturen er utformet med et første forbindelsesområde for overføring av krefter fra lasten til bærestrukturen og et andre forbindelsesområde for overføring av krefter fra bærestrukturen til tverrgående avstivningsstrukturer som er anordnet i skipet. Den langsgående bærestrukturen strekker seg mellom de i skipet anordnede tverrgående avstivningsstrukturer. De tverrgående avstivningsstrukturene kan utformes som skott eller rammer. Vanligvis vil disse utformes som skott. Dersom tverrgående avstivningsstrukturene utformes som rammer så vil disse ha en kraftigere struktur enn skipets typiske tverrsnittsrammer. Rammestrukturen kan ofte utgjøres av modifiserte skott, det vil si skott som er delvis åpne. Et tverrsnitt av bærestrukturen med orientering normalt på bærestrukturens lengderetning kan ha en hovedsakelig firkantet form, og bærestrukturen kan være utformet som en torsjonsboks. Bærestrukturens tverrsnitt kan ulike utforminger eksempelvis rektangulære, sirkulære eller ovale. Bærestrukturen kan frembringes på ulike vis som en åpen struktur eller som en lukket struktur, for eksempel i form av en gitterstruktur, fagverkstruktur, platestruktur eller annen type struktur der kreftene kan overføres lasten via det første forbindelsesområdet og videre til det andre forbindelsesområdet til skipets tverrgående avstivningsstrukturer. I en utførelse der det skal benyttes en piperack ombord på skipet, kan piperacken tilveiebringe med en utforming slik at den utgjør bærestrukturen. Eventuelt kan piperacken utformes slik at den utgjør en del av bærestrukturen.
3 1 2 3 40 Det første forbindelsesområdet kan tilveiebringes på ulike vis, men vil i en utførelse omfatte et mottaksparti for understøttelse av lasten. Avhengig av hvordan bærestrukturen er utformet kan mottakspartiet for overføring av kreftene fra lasten være utformet slik at overføringen enten foregår som en punktoverføring eller en mer kontinuerlig overføring til bærestrukturen. I en utførelse kan det første forbindelsesområdet omfatte et antall mottakselementer som er anordnet eller festet til bærestrukturen. Hvert mottakselement er tilrettelagt for understøttelse av minst en del av lasten og kan være utformet for mottak av en overføringsstruktur for eksempel en støtte eller modulfot som bærer lasten og medvirker til overføring av lasten til hver av bærestrukturens støtteelementer som punktlastoverføring. Mottakselementene kan være montert langs bærestrukturens langsgående sidekant. Når bærestrukturen er plassert om bord på skipet posisjonert slik at lasten i skipets dekksområde understøttes inngår bærestrukturen som en del av et system sammen med skipet. I en utførelse kan bærestrukturens nøytralakse posisjoneres i det vesentligste i skipets dekksområde. I en utførelse av oppfinnelsen utgjør piperacken minst en del av lasten som understøttes av bærestrukturen og piperacken kan eventuelt være plassert oppå bærestrukturen. Videre kan prosessutstyrsmoduler utgjøre minst en del av lasten, eventuelt sammen med piperacken. Bærestrukturen er tilpasset for understøttelse av annen type last eller utstyr enn prosessutstyrsmoduler og piperack. I en utførelse av oppfinnelsen utgjør minst en del av lasten enheter der hver enhet har en masse som er mellom 1/400 og 1/ av skipets deplasement. Skipets tverrgående avstivningsstruktur kan ha utforminger for eksempel fordypninger for understøttelse av bærestrukturen. Dette arrangementet kan i en utførelse av oppfinnelsen utgjøre det andre forbindelsesområdet, idet fagmannen vil forstå at også andre type arrangementer kan benyttes for å tilrettelegge for overføring av krefter fra bærestrukturen til skipets tverrgående avstivningsstruktur. Bærestrukturen kan ha en kontinuerlig, diskontinuerlig eller delvis kontinuerlig utforming mellom to og to av skipets tverrgående avstivningsstrukturer. Med en kontinuerlig bærestruktur menes det at høyden til bærestrukturen i overgangen mellom to tverrgående avstivningsstrukturer tilsvarer høyden til bærestrukturen slik at bærestrukturen får en kontinuitet i lengderetningen. Høyden i overgangen mellom en del av bærestrukturen til den neste kan i en annen utførelse utgjøre en del av bæresystemets høydeutstrekning mellom to av skipets tverrgående avstivningsstrukturer, bærestrukturen er da delvis kontinuerlig. Dersom høydeutstrekningen i overgangen mellom to deler av bærestrukturen er null mellom to av skipets tverrgående avstivningsstrukturer, er bærestrukturen diskontinuerlig og fremstår som delt i to deler eller flere dersom bærestrukturen er diskontinuerlig på flere steder. Bærestrukturen kan altså strekke seg kontinuerlig over alle skipets tverrgående avstivningsstrukturer eller kan være kontinuerlig, diskontinuerlig eller
4 delvis kontinuerlig mellom to og to av skipets tverrgående avstivningsstrukturer, i det hver del av bærestrukturen vil strekke seg over minst to tverrgående avstivningsstrukturer. 1 2 3 En kontinuerlig utformet bærestruktur er utsatt for enn større andel av skipets globale spenninger enn en diskontinuerlig bærestruktur som oppfører seg mer uavhengig av skipets globale deformasjon (Hogging/Sagging). En kontinuitet i bærestrukturen gir høyere kapasitet av selve bærestrukturen, men fører også til at spenninger fra skipets deformasjoner i større grad overføres til den langsgående bærestrukturen. Skipets globale bøyespenninger er høyest i nærheten av langsgående skott, og da særlig langs skutesiden. Oppfinnelsen utnytter dette faktum, ved å legge den langsgående bærestrukturen unna dette området, eksempelvis sentrert i skipet, slik at globale bøyespenninger ikke i så stor grad overføres til bærestrukturen. Denne overføringen kan også reduseres ytterligere ved å gjøre den langsgående bærestrukturen diskontinuerlig. I det etterfølgende skal et eksempel på en utførelse av oppfinnelsen forklares med henvisning til figurene der; Fig 1 er en perspektivskisse av bærestrukturen montert på skipet. Fig 2 viser en tverrsnittskisse av bærestrukturen om bord på et skip med påkjent last fra modulenheter. Fig 3 viser bærestrukturen understøttende last fra moduleneheter, sett i et lengdesnitt av skipet. Figurene viser bærestrukturen 1 anordnet hovedsakelig sentralt i et skip slik at bærestrukturens 1 lengdeakse er posisjonert sammenfallende med skipets lengderetning. Bærestrukturens 1 tverrsnitt er i det vesentligste midtstilt om skipets langsgående sentralakse. Bærestrukturen 1 utgjøres av et langstragt legeme med lengdeutstrekning som sammenfaller med skipets lengderetning L. Tverrsnittet av det langstragte legemet har utstrekning i skipets bredderetning B og skipets høyderetning H. På figurene vises bærestrukturen 1 som et tredimensjonalt kasseformet legeme sammensatt av platestrukturer, en øvre og nedre platestruktur 1a, 1b med utstrekning i skipets lengde L og bredderetning B og sideplatestrukturer 1c, 1d med utstrekning i skipets lengde L og høyderetning H. Den kasseformede bærestrukturen 1 kan i tillegg være utstyrt med indre platestrukturer 1e med utstrekning tilsvarende øvre og nedre platestruktur 1a, 1b med posisjon mellom øvre og nedre platestruktur 1a, 1b. Bærestrukturen 1 har også indre platestrukturer 1f orientert normalt på til side- og de øvre/nedre platestrukturene. Disse platestrukturene 1f kan være dimensjonert slik at de dekker hele eller deler av bærestrukturens tverrsnitt.
1 2 3 40 Som fagmannen vil forstå kan bærestrukturen 1 utformes med andre tverrsnitt enn det firkantede som vises på figurene, slik som eksempelvis sirkulære eller ovale. Bærestrukturen 1 kan også være tilrettelagt med ytterligere platestrukturer orientert for avstiving dersom det er nødvendig. Bærestrukturen kan innenfor rammen av oppfinnelsen utgjøres av andre strukturer enn plater. Det kan for eksempel benyttes gitterstruktur eller fagverkstruktur. Bærestrukturen 1 er tilrettelagt for å understøtte last fra utstyr slik som de viste modulenheter 4 eksempelvis prosessutstyrsmoduler, som befinner seg i skipets dekksområde. Krefter fra lasten overføres i et første forbindelsesområde til bærestrukturen 1. Dette første forbindelsesområdet omfattes slik det vises i utførelsen på figurene av mottakselementer 2 som er utformet utragende fra bærestrukturen 1 og er tilrettelagt for mottak av en lastoverførende struktur slik som den viste støtten eller foten 6. I denne utførelsen er det også utformet ytre mottakselementer 7 langs skipets sidekanter for opptak av de av modulenhetens fotpunkter som orienteres i denne posisjonen ved plassering av lasten på skipet. Mottakselementene 2 er her vist utformet utragende fra bærestrukturens sideflater 1c, 1d. Kreftene fra modulenhetene 4 overføres da til bærestrukturen 1 i dedikerte punktområder. Punktområdene kan ha andre plasseringer enn de viste utragende mottakselementene 2, for eksempel kan lastoverføringen foregå mot bærestrukturens overside her vist ved øvre platestruktur 1a. Det er selvfølgelig også mulig å benytte en annen type lastoverføring enn punktoverføring, for eksempel en kontinuerlig lastoverføring langs bærestrukturens overflater. Bærestrukturen 1 har et andre forbindelsesområde for kraftoverføring til skipets tverrgående avstivningsstruktur her vist som tverrskipsskott 3. Bærestrukturen 1 kan være forbundet til skipets tverrgående avstivningsstruktur ved at de tverrgående avstivningsstrukturene har utforminger som passer for støttende opptak av et parti av bærestrukturen. Dette kan i en utførelse tilveiebringes slik det vises på figurene der tverrskottet 3 har en fordypning for opptak og fastholding av et nedre parti av bærestrukturen 1. Bærestrukturen kan ha ulike plasseringer i skipet og kan i en utførelse posisjoneres slik at dens nøytralakse plasseres omtrent i skipets dekksnivå. I en utførelse kan en piperack 8 utgjøre en del av den lasten som skal understøttes av bærestrukturen 1. Krefter fra piperacken 8 overføres da gjennom piperackens 8 kontaktpunkter med bærestrukturens 1 toppoverflate. I en annen utførelse kan piperacken 8 utgjøre selve bærestrukturen. I ytterligere en annen utførelse kan piperacken integreres som en del av bærestrukturen. Bærestrukturen har en lengdeutstrekning som utgjør en del av skipets lengde. I en utførelse kan bærestrukturen ha en lengdeutstrekning der den strekker seg fra en tverrgående bærestruktur, tverrskott eller ramme til en annen. Bærestrukturen kan selvfølgelig også ha en sammenhengende lengdeutstrekning slik at den strekker seg
6 over flere tverrgående bærestrukturer som en kontinuerlig bærestruktur, et eksempel på en kontinuerlig bærestruktur vises mellom tverrskottene 3a, 3b på figur 3. Det kan også benyttes flere bærestrukturdeler etter hverandre som er helt eller delvis adskilt fra hverandre slik at det oppnås en diskontinuitet eller delvis kontinuitet i arrangementet. Et eksempel på en bærestruktur som har en delvis kontinuitet vises mellom de doble tverrskottene 3c og 3d. 1 2 3 40
7 PATENTKRAV 1 2 3 1. Bærestruktur (1) for understøttelse av last (4) som er plassert i det vesentligste i et skips () dekksområde, hvilket skip () er tilveiebrakt med tverrgående avstivningsstrukturer, men uten langsgående interne skott der skipets tanker er dimensjonert slik at tankene strekker seg over hele skipets bredde, k a r a k t e r i s e r t v e d at bærestrukturen (1) ved plassering om bord på skipet () har en lengdeutstrekning i skipets () lengderetning, en breddeutstrekning i skipets bredderetning og en høydeutstrekning i skipets () høyderetning og at bærestrukturen (1) har et første forbindelsesområde for overføring av krefter fra lasten (4) til bærestrukturen (1) og et andre forbindelsesområde for overføring av krefter fra bærestrukturen (1) til de tverrgående avstivningsstrukturene som er anordnet i skipet () og at den langsgående bærestrukturen er tilrettelagt for å strekke seg mellom de i skipet anordnede tverrgående avstivningsstrukturer. 2. Bærestruktur i følge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d a t skipets () tverrgående avstivningsstrukturer utgjøres av tverrskipsskott (3). 3. Bærestruktur i følge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d a t et tverrsnitt av bærestrukturen (1) med orientering normalt på bærestrukturens (1) lengderetning har en hovedsakelig firkantet form. 4. Bærestruktur i følge krav 1 eller 2, k a r a k t e r i s e r t v e d a t bærestrukturen (1) utgjøres av en gitterstruktur, fagverkstruktur eller platestruktur.. Bærestruktur i følge et av de foregående patentkravene, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det første forbindelsesområdet omfattes av et antall mottakselementer (2) som er anordnet til bærestrukturen (1), idet hvert mottakselement (2) er tilrettelagt for understøttelese av minst en del av lasten (4). 6. Bærestruktur i følge et av de foregående patentkravene, k a r a k t e r i s e r t v e d a t en piperack (8) utgjør minst en del av bærestrukturen (1). 7. System omfattende bærestruktur ifølge et av de foregående patentkravene, k a r a k t e r i s e r t v e d a t bærestrukturen (1) er plassert om bord på skipet () posisjonert slik at lasten (4) i skipets dekksområde understøttes.
8 8. System i følge krav 7, k a r a k t e r i s e r t v e d a t piperacket (8) utgjør minst en del av lasten (4) som understøttes av bærestrukturen (1). 1 9. System i følge et av de foregående patentkravene 7-8, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det andre forbindelsesområdet utgjøres av utforminger for understøttelse av bærestrukturen (1) anordnet i skipets () tverrgående avstivningsstruktur.. System i følge et av de foregående patentkravene 7-9, k a r a k t e r i s e r t v e d a t bærestrukturen (1) har en kontinuerlig, diskontinuerlig eller delvis kontinuerlig utforming mellom to og to av skipets () tverrgående avstivningsstrukturer. 11. System i følge et av de foregående patentkravene 7-, k a r a k t e r i s e r t v e d a t bærestrukturens (1) nøytralakse er posisjonert i det vesentligste i skipets () dekksområde