Глубоководная опора

 

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Цель изобретения - снижение металлоемкости и повышение надежности.сооружения. Опора состоит из решетчатого ствола 1 и встроенного поплавка 2 (ВП), которьш размещен ниже минимального уров ня взволнованной поверхности моря. ВП выполнен в виде открытого снизу колокола, и в верхней части его устроено отверстие 4 для предотвращения образования воздушной подушки и полного заполнения водой. Форма поплавка в виде колокола, открытого снизу, позволит использовать дополнительную массу воды 3, заключенной под колоколообразным ВП, в общем колебании конструкции, что приводит к -повышению инерционности всего сооружения без изменения массы за счет снижения усилий в элементах конструкции и уменьшения перемещения опоры. 1 з.п. ф-лы, 8 ил. i /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SU 13 0261 (511 4 Е 02 В 17/00

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двторСКОму СвидетеЛьСтвМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

I(21) 3976469/29-15 (22) 15. 11.85 (46) 15.08.87. Бюл. ¹ 30 (71) Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им.Н.П.Мельникова (72) Л.М.Симкин, К.В.Поляк и В.Г.Лецкая (53) 627.2(088.8) (56) Халфин И,И. Строительство глубоководных стационарных платформ для освоения морских месторождений нефти и газа. -Сер, "Нефтепромысловое строительство. Обзоры зарубежной литературы. M.: ВНИИОЭНГ, 1976.

Заявка Великобритании ¹ 2123883, кл. Е 02 В 17/02, 1984. (54) ГЛУБОКОВОДНАЯ ОПОРА (57) Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Цель изобретения — снижение металлоемкости и повышение надежности сооружения.

Опора состоит иэ решетчатого ствола 1 и встроенного поплавка 2 (ВП), кото- рый размещен ниже минимального уровня взволнованной поверхности моря.

ВП выполнен в виде открытого снизу колокола, и в верхней части его устроено отверстие 4 для предотвращения образования воздушной подушки и полного заполнения водой. Форма поплавка в виде колокола, открытого снизу, позволит испольэовать дополнительную массу воды 3, заключенной под колоколообразным ВП, в общем колебании конструкции, что приводит к .повышению инерционности всего сооружения без изменения массы эа счет снижения усилий в элементах конструкции и уменьшения перемещения опоры. 1 s.n. ф-лы, 8 ил.

13302б1

Изобретение относится к строительству морских сооружений и может быть использовано для глубоководных нефтепромысловых платформ.

Цель изобретения — снижение металлоемкости и повышение надежности сооружения.

На фиг. 1 показана глубоководная опора с жестким соединением ствола с 10 . дном, общий вид; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — расчетная схема опоры с жестким соединением ствола с дном; на фиг. 4 - опора с шарнирным соединением ствола с дном, 15 общий вид; на фиг. 5 — разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 — график зависимости коэффициентов Кэ и Кз от отно1 5 сительной высоты расположения сосредоточенной массы т для опоры с 20 жестким соединением ствола с дном; на фиг. 7 — график зависимости отношения коэффициентов К /Кэ от z относительной высоты расположения сосредоточенной массы m для опоры 25 с жестким соединением ствола с дном; на фиг. 8 — график зависимости амплитуды колебаний от момента инерции массы опоры относительно точки шарнирного соединения ствола с дном. ЗО

1 t EI

1 Ч

Н где

35 где т — распределительная масса. ствола, т/м;

М вЂ” масса верхнего строе40 ния, т;

m. — суммарная масса встроенз ного поплавка 2 с ограниченным объемом воды 3 т; — коэффициент приведения массы m к распредели5 тельной, зависящей от хэ = — и отформы колеба1 ний, Отношение первой и второй частот собственных колебаний определяется по формуле

45 1 2

Я вЂ” — I к, z

55 — = (†)

ut 04 mh

Глубоководная опора состоит иэ решетчатого ствола 1, встроенного поплавка 2, ограничивающего массу воды 3. Встроенный поплавок 2 может быть. выполнен в виде одиночного поплавка в виде колокола (фиг. 1) или группы соединенных между собой листовой обшивкой поплавкой (фиг. 5) ° .Для предотвращения образования в верхней части колокола воздушной подушки и полного заполнения колокола водой в его верхней части выполнено отверстие 4.

Работа предлагаемого сооружения характеризуется тем, что форма поплавка в виде колокола, открытого снизу, позволяет использовать дополнительную массу воды 3, заключенную под колоколом — поплавком, в общем колебании конструкции, что приводит к повышению инерционности всего сооружения без изменения массы, благодаря чему достигается положительный эффект, а именно снижение металлоемкости и повышение надежности сооружения за счет снижения усилий в элементах конструкций и уменьшения перемещений опоры.

В случае жесткого соединения ствола глубоководной опоры с дном важно, чтобы сооружение не попадало в резонанс с волновой нагрузкой, так как это приводит к недопустимым перемещениям и усилиям. Для вывода частот собственных колебаний опоры из резонансной зоны необходимо выполнить усилие, чтобы частота первой формы колебаний (и,) была меньше частоты максимума спектра волнения, а частота второй формы (ы ) больше частоты максимума спектра волнения.

Первая и вторая частоты собственных колебаний глубоководной опоры с жестким соединением ствола с дном (фиг. 3) определяется по формуле табличные коэффициенты формы колебаний; расчетная длина ствола, м; модуль упругости Юнга, т/м ; момент инерции сечения ствола, м

4. эквивалентная распределительная по стволу масса, т/м, определяемая по формуле

4М 1

+ -+ — K .ш

1 1 54 s3

Я

Снижение отношения -- достигаЫ ется размещением встроенного поплав1330261 ка на расстоянии х = 0,7-0,9 от дна

При этом отношение К /К является

5 минимальным (меньше 1), что обуславливает минимум отношения ш /m

Ag И и, соответственно, минимум отношения

Я, а это позволяет развести частоты оэср первой и второй форм колебаний на максимальное расстояние от частоты максимума спектра волнения (фиг.

6и7).

Повышение инерционного опоры при жестком соединении ствола с дном и вывод частот собственных колебаний из резонансной зоны позволяет уменьшить перемещение конструкции и снизить усилие в элементах ствола °

В случае глубоководной опоры с шарнирным соединением решетчатого ствола с дном (фиг. 4) колоколообразная вставка может быть выполнена, например, из десяти поплавков, соединенных между собой по периметру металлическими листами, что позволяет увеличить присоединенную массу воды в 2,6 раэ по сравнению с конструкцией, оборудованной тем же числом не объединенных между собой навесных поплавков, Это приводит к увеличению момента инерции системы в 2,2 раза и к снижению амплитудьг колебаний в 4,5 раз.

Применение колоколообразного встроенного поплавка позволяет повысить надежность глубоководной опоры за счет снижения амплитуд перемещений и усилий в элементах конструкции при многократно повторяющихся

1р волновых воздействиях, а также уменьшить металлоемкость конструкции.

Формула изобрете ния

1. Глубоководная опора, включающая решетчатый ствол, жесткое соединение ствола с дном, встроенный поплавок, отличающаяся тем, что, с целью снижения металлоемкости

2р и повышения надежности сооружения, встроенный поплавок выполнен в виде расположенного ниже минимального уровня взволнованной поверхности моря открытого снизу колокола, снаб25 женного отверстием в верхней части.

2. Опора по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик СоЗ0 оружения, встроенный поплавок расположен на расстоянии от дна, равном

0,8 глубины акватории.

133026 !

1330261

1330261,7, момент ииер ии часам

Фиг 8

Составитель P. Бесчастнова

Техред В.Кадар Корректор Г. Решетник

Редактор М. Петрова

Заказ 3548/32

Тираж 606 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4