Глубоководное основание под платформу

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

87025

Ссиоз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 040981 (21) 334б891/29-15

М К 13

Е 02 В 17/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

С С С Р по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070183.. ЬюллетеиЬ №

УДК б24.147 (088.8) -,.Дата опубликования описания 07,0183, 1

К.В. Поляк и М.A Гусев р

Ордена Трудового Красного Знамени центраЪтьqeй научно-исследовательский и .проектный инстит.)"у-., строительных металлоконструкций

"ЦНИИпроектстальконСтрукция" (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ГЛУБОКОВОДНОЕ ОСНОВАНИЕ ПОД ПЛАТФДРИУ

Изобретение относится к строительству морских сооружений и может быть использовано.в глубоководных основаниях платформ для морской добычи нефти и газа.

Известны глубоководные основания, выполненные в s e вертикальных трубчатых стоек, как отдельно стоящих, так и объединенных связями в пространственную конструкцию. Примером может служит стационарная платформа БранА . . Опорная башня имеет;форму усе ченной четырехгранной пирамиды, состоящей иэ 6 трубчатых поясов; соеди-ненных крестовой решеткой. Трубчатые стойки работают прежде всего на продольное сжатие от веса:платформы с оборудованием и, кроме этого, на изгиб от волнового воздействия воды и ветра. В случае пространственной конст рукции изгибающий момент .Уравновешивается системой продольных разнонаправленных реактивных сил в трубчатых стойках, суммирующихся с усилиями от веса платформы (1) .

Недостатком устройства является то, что определякхцим при подборе,поперечных сечений трубчатых стоек является максимальное сжимающее усилщр

Известно также глубоководное основание под платформу, включаквцее вертикальные металлические трубчатые

5 стойки с дном, заполненные водой (2) .

Однако известное устройство характеризчется недоиспользованием резер- вов несущей способности на сжатие вер-. тикальных трубчатых стоек, по сущест1() ву представляющих собой цилиндрические оболочки. В результате имеет место завышение толщйн стенок трубчатых стоек, приводящее к перерасходу. металла и росту металлоемкости глубоководНОГО ОснОвания.

Цель изобретения — уменьшение металлоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что трубчатые стойки снабжены поршнем, установленньик в них сверху и взаимодействующим с платформой, причем по окружности трубчатые стойки снабжены опорнын воротником, закрепленным с возможностью перемещения.

Кроме того, в трубчатых стойках . размещен датчик давления.

На фиг., 1 схематически изображено глубоководное основание, общий вид; на фиг. 2 — разрез вертикальной стойки; на фиг. 3 — график решения урав-.

ЗО,нения (8), определяющего минимальный

987025 объем металла трубчатой стойки (область допустимых значений заштрихована) .

Предлагаемое глубоководное основание представляет собой систему вертикальных трубчатых стоек 1 либо отдельно стоящих, либо объединенных связями

2 в единую пространственную конструкцию. Сверху на глубоководное основание оперта платформа 3 с оборудованием. Глубоководное основание пронизыва- ет глубину моря 4 и опирается в уровне дна 5 на фундамент. В верхней час-, ти каждой трубчатой стойки 1 установлен поршень б, а ее внутренняя полость заполнена морской водой 7 „на которую и опирается поршень б. Снаружи по 15 окружности трубчатая стойка 1 снабжена опорным воротником 8, который мох<ет перемещаться вдоль оси стойки 1 с возможностью фиксации на ней в заданном положении. Платформа 3 оперта Щ в зависимости от принятого режима работы глубоководного основания либо только на поршень б, либо одновременно и на поршень б и на опорный воротник 8, жестко закрепленный в этот мо-. 25 мент к трубчатой стойке 1. Внутри последней установлен датчик давления (манометр) 9, а в уровень дна 5 трубчатая стойка 1. герметически закрыта элементом 10.

Сущность работы предлагаемого глубоководного основания заключается в уменьшении осевого сжимающего усилия, действующего в трубчатых стойках 1 за счет работы стенок стоек на растяжение в кольцевом направлении. Включение стенок трубчатых стоек 1 в работу на растяжение осуществляется сле-,. дующим образом. .40

В режиме, когда платформа 3 в на чальный момент оперта только на поршень б, благодаря герметическим трубчатым стойкам 1, возникает соответствующее избыточное относительно гидростатического давление, постоянное по высоте стойки, которое создает в стенках трубчатых стоек 1 кольцевые растягивающие напряжения. При достижении давлением определенного значения, фиксируемого датчиком 9, опорный ворот- .50 ник 8 поднимается .вверх до плотного контакта с платформой 3 и в этом положении жестко фиксируется на стойках

1. При--дальнейшем возрастании осевой нагрузки от платформы 3 она воспри- 55 нимается работой стенок трубчатых сто ек 1 уже одновременно и на осевое сжатие и на кольцевое растяжение ° Причем, нагрузка ввиду несжимаемости воды перераспределяется пропорциональ- щ но осевым жесткостям собственно трубчатой стойки и системы поршень-вода-стойка (IIBC) . Постепенность эагружения обеспечивается при монтаже платформы и оборудования. 65 0e

Р = (1-K )-- ----,,р

0 пвс с+ 4вс

В случае второго режима

Ф пвс

P — ------------"P )с +nsc (2) (3) 1)с

P ° p с 9nsc. (4) В предлагаемой конструкции глубоководного основания существуют два произвольных параметра: величина осевой силы (Knee" P), при которой в работу вводится опорный воротник 8 и коэффициент Д продольного изгиба трубчатой стойки 1. Различным сочетанием их значений соответствует и различный объем металла трубчатых стоек

1.

С целью обеспечения минимального объема металла трубчатой стойки 1 опорный воротник 8 включен в. работу в момент, когда усилие, воспринимаемое системой ПВС, достигает значений, лежащих в пределах от нулевого до

1/4 полного расчетного сжимающего усилия (К д с — — 0 — О, 25), а трубчатая стойка 1 раскреплена от потери устойчивости таким образом, что коэффициент продольного изгиба, равный

Кпьс явс + пес + ограничен значениями 3 — — 0,7 5 — 0, 5

Изобрете нию присущи два сп ециф ических свойства.

Регулирование перераспределения осевого усилия Р между стойкой и системой ПВС осуществляется изменением значения давления воды, измеряемого датчиком 9, при котором производится введение в работу опорного воротника

8.

В режиме, когда платформа 3 в начальный период сразу оперта и на стойку 1 и на поршень б, перераспределение нагрузки от платформы 3 между трубчатой стойкой 1 и поршнем б происходит с начала загружения пропорционально осевой жесткости стойки и системы ПВС.

Таким образом, в первом режиме пос-, ле приложения полной нагрузки от платформы P доля осевого усилия, воспринимаемого системой ПВС, составляет

P = К Р + (1-K )------.P, (1)

1) <>вс вес пьс 9 + < во где Кябс — доля усилия,, изначально передаваемая на поршень б у Дси >)д - осевые жесткости трубчатой стойки и системы ПВС.

Соответственно доля полного усилия P воспринимаемого трубчатой стой кой, равна

Отношение относительного радиаль- гибкости -c = 120 (= О, ), ру - эц (з =05) авехного расширения трубчатой стойки 1 к ний — обусловлен невозможностью соз-, обусловленному этим расширением отно- данию во внутреннем столбе воды рассительному уменьшению внутреннего сто- тяжения и соответствует случаю, коглба воды в стойке есть величина посто- да К»,зс = 0 (Зс = 0,75, »(c = 80) . янная, равная 0,5 и инвариантная к 5 Экономический эффект, достигаемый геометрическим параметрам трубчатой при внедрении может оцениваться при стОйки е сравнении величины приведен;.Ого наОтношение компонентов общего осе- пряжения, соответствующей допустимой, вого .сжатия, воспринимаемых одновре- облабти К„ и 3 (фиг.З) и равной менно и трубчатой стойкой 1 и систе- 10

P мой ПВС, есть величина постоянная, (1,07 — 1,2) Х - †††- —, с величравная ной главного напряжения, возникающе Ос (6) го в трубчатых стойках 1 известного

»»пес 15 решения глубоководного основания, выи инвариантная к геометрическим пара- . полненного без сиСтемы ПВС, и вного метрам трубчатой стойки 1. P (1,33 — 2) х, ° Отсюда cure

Определяющими для конструкции глу- „ „ »О» бокОвоДного основаниЯ ЯвлЯютсЯ Два стоек 1 в пределах допуст ой области »редельных состояния, первое из кото- 20 К и3 составляет примерно 20-40%. рых .состоит в поте.ре общей устойчивосnse. c

Годовой. экономический эффект от ти ТРУбчатой стойки 1 при осевом сжа- применения изобретения на.одном объектии, а втоРое — в достижении Реве- те составляет 51,3 тыс.руб. денными напряжениями предельных значений. Опасность по приведенным напряжениям Оп»» существует потому, чтс

Формула изобретения в результате работы системы ПВС в стенке трубчатбй стойки 1 возникает 1. Глубоководное основание под плаДвУ™рное напРЯженное состоЯние: тформу, включающее вертикальные метал.сжатие вдоль обРазУющей ООс. и РастЯ- 3О лические трубчатые стойки с дном, зажение в кольцевом направлении 6j полненные водой, о т л и ч а ю щ еПричем е с я тем, что, с целью уменьшения

6 =.,/О +g +(р +(рк ° (7) металлоемкости, трубчаты стойки снабqP» ОС + g + ОС + жены поршнем, установленньм в них свеМинимальный. объем металла трубча- З5 рху и взаимодействующим с платформой, той стойки 1 соответствует случаю, причем по окружности трубчатые стойкогда ки снабжены опорным воротником, забс крепленным с возможностью перемещения.

ОС к .

2. Основание под платформу по п.1, отличающееся тем,чтов . Откуда» проиэведЯ соответствУющие riPe- -трубчаты* стойках размещен да чик да-40

ОбРазованиЯ, имеем зависимости: Дс Оп- вления ределяется формулой (5) и Источники информации, приня».ые во внимание при экспертизе 2+1 5»с ) -53с 1-0 75 (1» Aci eir 8 eh Steeð»» 1977 зс 2 (1-ЗЗс) 45 у 9, с. 289-293.

Нижний предел возможных значений 2. Патент Франции н ии »» 2253380., устанавливается из условий предельной,.кл. Е 02 В 17/02, 1973 (прототип) .

987025

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по,делам изобретений и откритйй

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4j5

Заказ 10233/7

° °

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Колоскова

Редактор T. Митрович ТехредМ. 1 ергель Корректор Г. Решетник.