Bohrinseln festhalten

Der Beitrag stammt von der Wichita Company Ltd, Bedford, UK

Wichita Clutch, ein Tochterunternehmen des weltweiten Spezialisten für Antriebstechnik, der Altra Industrial Motion Group, produziert Bremsen für das dynamische Spannen und das anschließende statische Halten der Ankerseile bei halbtauchenden Bohrinseln, mit denen die Bohrinsel während der Bohrarbeiten in Position gehalten wird. Manchmal erreichen die Halteseile eine Länge von mehreren Kilometern. Dies bedeutet, dass die Belastung der Seilwinde mehrere hundert Tonnen erreichen kann. Die doppelt wirkenden Bremsen eignen sich einerseits für das statische Halten bei der Verankerung der Bohrinsel, andererseits steuern sie das dynamische Spannen beim Abrollen der Ankerseile. Für die Wärmeübertragung werden bei diesen Bremsen Oberflächen aus einer Kupferlegierung eingesetzt, die – angesichts der hohen Lasten, denen die Bremsen während der Verankerung ausgesetzt sind – für eine optimale Wärmeableitung sorgen.

Halbtaucherbohrinseln werden für Erkundungsbohrungen an vermuteten neuen Lagerstätten eingesetzt. Die Bohrinseln besitzen einen eigenen Antrieb und können Bohrungen bis zu einer Tiefe von 2400 m vornehmen. Nach Erreichen ihres Einsatzortes können sie mittels dynamischer Positionierung stationär gehalten werden. Bleiben die Bohrinseln jedoch für eine längere Zeitspanne an gleicher Stelle, werden Anker ausgebracht. Aufgrund der Größe der Bohrinseln und der Wassertiefe in denen diese operieren ist es unverzichtbar, dass die Anker verteilt ausgebracht werden. Häufig mit einer Distanz von 6 km zueinander, wobei mehrere Ankerwinden sowie Bremsen, die das Ablaufen der Ankerseile steuern, zum Einsatz kommen.

Um die Stabilität der Bohrinsel zu gewährleisten, ist eine sehr weit aufgefächerte Verteilung der Anker über eine Distanz von bis zu 6 km erforderlich. Um die Anker in Position zu bringen wird ein AHV (Anchor Handling Vessel, „Anker-Verlegeschiff“) eingesetzt. Diese Schiffe schleppen normalerweise acht Anker, manchmal aber auch bis zu 16 Anker, von der Bohrinsel weg und lassen sie dann auf den Grund sinken. Wenn sich die AHV’s immer weiter von den Bohrinseln entfernen und das Gewicht des ablaufenden Ankerseiles immer größer wird, muss die Zugspannung unter Kontrolle gehalten werden. Jede Ecke der Bohrinsel ist üblicherweise mit zwei Ankerseilwinden bestückt. Bei der konventionellen Bauweise werden je zwei Sekundärbremsen benötigt: eine Bremse für das statische Halten nach dem Auslegen des Ankers und eine zweite – eine Abwickelbremse – für die Steuerung der Zugspannung beim Auslegen des Ankerseils.

Wassergekühlte dynamische Bremsen der Baureihe „Kopper Kooled“ von Wichita Clutch können beide Aufgaben mit nur einer Bremse zu verrichten. Dadurch benötigt eine Ankerwinde auch nur noch eine Sekundärbremse. Die Bremse von Wichita arbeitet aktiv mit einer Ringkolbenbetätigung für die Seilspannung beim Abrollvorgang (dynamisch) sowie mit einer federbelasteten Sicherheitsbetätigung für Nothalt und Halteaufgaben (statisch). Die Bremse steuert das Ablaufen des Seils bei einer typischen Geschwindigkeiten von 40 m/min. Das Ankerseil ist hierbei normalerweise einer Zugspannung von 250 t ausgesetzt. Nach dem Absenken des Ankers auf Grund übernimmt der federbelastete Teil der Bremse das statische Halten. Die federbelastete Haltebremse wird pneumatisch geöffnet und ist dadurch ausfallsicher konzipiert, selbst wenn während dem Verankern der Bohrinsel Probleme auftreten sollten.

Bei jedem Einsatz einer Bremse muss ihre Wärmeabfuhrleistung berücksichtigt werden. Übersteigt die beim Abrollprozess des Seils entstehende Wärme die Wärmeabfuhrleistung der Bremse, kann die Bremsfunktion erheblich beeinträchtigt werden. Während des Abrollens der Ankerseile können typischerweise – aufgrund des hohen Drehmomentes in der Bremse – Belastungen in der Größenordnung von 1600 kW kontinuierlich abzuführender Wärmeenergie freigesetzt werden. Eine solche Bremse, die eine so hohe Wärmeableitung bereitstellt, verlässlich arbeitet und eine längere Standzeit bietet, ermöglicht eine kompaktere Bauweise und senkt zusätzlich auch die Kosten.

Bei Bremsen von Wichita Clutch erfolgt die Kühlung durch Verwendung einer Kupferlegierung. Dies ermöglicht die effizienteste Form der Wärmeableitung bei Bremsen dieser Größenordnung. Die Scheiben aus einer speziellen Kupferlegierung werden für die Wärmeübertragung zwischen den Reibflächen und dem kontinuierlich strömenden Kühlwasser verwendet. Der Einsatz der patentierten Kühlkammern in Verbindung mit den verschleißenden Kupferscheiben ermöglicht ein präzises Abbremsen/Spannen bei ausgesprochen hoher Wärmeabfuhr.

Wichita kann jede Bremse entsprechend den spezifischen Kundenanforderungen fertigen. Zu den Optionen gehört hierbei ein Korrosionsschutz gegen Salzwasser; ideal geeignet für Bohrinseln. Während die Bremsen nominell mit einem Drehmoment von bis zu 200 000 Nm angeboten werden, kann dies bei Bedarf um 50 % gesteigert werden. Einsatz finden hochwertige Materialien, beispielsweise ein auf schnelles Ansprechen ausgelegter Luftbalg aus verstärktem Neopren, der ein schnelles und sanftes Abbremsen bis zum Stillstand gewährleistet. Ein neues Reibmaterial bietet längere Standzeit und geringere Verschleißeinwirkung auf die damit in Kontakt befindliche Kupferlegierung. Die federdruckbetätigten und pneumatisch lüftenden Bremsen eignen sich bestens als Ausfallsicherung. Durchgängig wird hochfester Stahlguss verwendet und der Einsatz von dickeren Reibbelägen verlängert die Standzeit.

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