NO166400B - Anodning ved delvis nedsenkbar plattform. - Google Patents

Abstract

En oppdriftsenhet (1), fortrinnsvis for en halvt nedsenkbar plattformkonstruksjon, omfatter en flerhet innbyrdes parallelle lukkede rør (4), som fortrinnsvis er anbragt med innbyrdes avstand. Rørene er festet til ovenpåliggende åk (5), og fra noen av disse rager det opp søyler (3) som bærer plattformens dekkskonstruksjon (7). Oppdriftsenhetene er relativt jevnt fordelt på dekkskonstruksjonens underside for å unngå større u-understøttede spenn i denne. I det minste langs dekkskonstruksjonens periferi er oppdriftsenhetene anordnet slik at rørene (4) i én enhet forløper vinkelrett på rørene i naboenhetene for å gi gode bølgedempende/^ egenskaper uansett bølgenes innfallsretning.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved delvis nedsenkbar plattform, fortrinnsvis for utvinning av naturforekomster til havs, omfattende en dekkskonstruksjon som i det minste delvis bæres av søyler som inngår i en flerhet oppdriftsenheter som hver omfatter flere oppdriftslegemer i form av lukkede, liggende sylindriske legemer som er anbragt ved siden av hverandre

Halvt nedsenkbare plattformer er kjent i flere utførelser. Den mest vanlige har to oppdriftselementer i form av parallelle pontonger, hvorfra det rager opp en flerhet søyler som bærer plattformens dekkskonstruksjon. Forsterkende stag eller fagverk er gjerne anordnet i plan på tvers av pontongenes lengderetning. En annen type halvt nedsenkbar plattform har et noe høyere antall oppdriftselementer, gjerne fem eller seks, som er anbragt i hjørnene av en tilsvarende mangekant. Disse oppdriftselementer har vanligvis form av en ellipsoide. Fra hvert oppdriftselement rager det opp en søyle, og disse er igjen innbyrdes forbundet med avstivende og forsterkende stag.

En anordning av den innledningsvis nevnte type er kjent fra GB-PS nr. 1 488 065. Her utgjøres hver oppdriftsenhet av tre sylindre støpt i betong. Hver av sylindrene er satt sammen av seks kortere sylindre, som er støpt som lukkede elementer med buede endestykker for å motstå det hydrostatiske trykk. Disse elementer er så satt sammen til den lengre sylinder og er forbundet ved hjelp av gjennomgående stålstenger. Sylindrene i hvert oppdriftslegeme ligger tett inntil hverandre og er støpt sammen ved hjelp av tversgående bjelker eller plater. Denne kjente konstruksjon er dyr og tungvint å fremstille, og består dessuten av et materiale som har liten strekk- og bøyestyrke. Den krever dessuten en spesiell byggeplass.

Slike halvt nedsenkbare plattformer kjennetegnes ved at en stor del av oppdriften blir liggende relativt dypt når plattformen befinner seg i driftstilstand, og de er dessuten utformet for å gi betydelig hydrodynamisk masse. Samtidig er det overflatebrytende areal av plattformen, og derved den hydrostatiske fjærstivhet, relativt liten, slik at resonans-perioden for hive-, rulle- og stampebevegelser kan plasseres utenfor bølge-eksitasjonens periodeområde, dvs. vanligvis over 2 0 sekunder. De hydrodynamiske krefter som virker på de neddykkede oppdriftselementer og de krefter som virker på de overflatebrytende søyler, virker i motsatt retning for derved å redusere den vertikale bølgekraft. Størrelsen av denne reduksjon av vertikale krefter er avhengig av bølgeperioden, og fullstendig kansellering av de potensiale trykkkrefter oppnås ved en bestemt periode. Det ligger altså to effekter i det halvt nedsenkbare konsept, nemlig ingen dynamisk forsterkning på grunn av bølge-eksitasjon ved resonans, og bevisst bruk av bølgekansellering for de potensiale trykkrefter.

Felles for de fleste av nevnte plattformkonstruksjoner er at oppdriftselementene og søylene har så store tverrsnitts-dimensjoner at det må benyttes stivere, bjelker, skott etc. for å avstive hudplatehe mot de hydrostatiske og hydrodynamiske trykk. Dette øker naturligvis konstruksjonenes vekt og byggeomkostninger. Søylenes lengde og oppdriftselementenes relativt store innbyrdes avstand gjør at søylene utsettes for store påkjenninger, spesielt i innfestnings-punktene i plattformens dekkskonstruksjon. Dekkskonstruksjonen må dessuten gjøres stiv og sterk for å kunne tåle de tilsvarende store spenn mellom søylene. Også dette fører til øket vekt, et forhold som ytterligere forsterkes på grunn av de store sikkerhetsmarginer som er nødvendige ved plattformer for bruk til havs.

Da oppdriftselementene er få og store, vil skader på ett eller flere av disse meget lett kunne bringe plattformen i en kritisk situasjon. Også skader på de forsterkende stag kan være farlig, og man har i det minste ett eksempel på at svikt i et slikt stag har ført til et alvorlig forlis. Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en delvis nedsenkbar plattform medoppdriftsenheter av den innledningsvis nevnte type, som ikke er beheftet med ovennevnte ulemper og mangler. Videre er det oppfinnelsens hensikt å tilveiebringe slike oppdriftsenheter som muliggjør forenklet fremstilling og vedlikehold, samt tillater bruk av lavere sikkerhetsfaktorer, selv for betydelig større plattformer enn de som tidligere er bygget.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at oppdriftsenhetene er tilnærmet jevnt fordelt over dekkskonstruksjonens underside, at oppdriftsenhetenes sylindriske legemer består av rør av sveisbart materiale, og at rørene er anbragt med en innbyrdes avstand på 0,25 - 2 ganger deres diameter.

Dette medfører at fremstillingen av plattformen forenkles i meget betydelig grad, bl.a. fordi de rør som benyttes i oppdriftsenhetene er kommersielt tilgjengelige i de for-ønskede materialkvaliteter. Videre gjør rørenes kurvatur og slanke form at huden kan motstå de hydrostatiske og hydrodynamiske trykkrefter uten komplisert og kostbar internstruktur. Tidkrevende og vanskelig kontrollerbar sveising reduseres til et minimum, og byggetiden blir betydelig kortere, alt med lavere omkostninger som resultat.

Da plattformens oppdriftsenheter er tilnærmet jevnt fordelt over dekkskonstruksjonens underside, oppnås jevn under-støttelse av dekket, slik at lokale vekter på dekk motvirkes av oppdrift mer eller mindre rett under vekten. Det faktum at kreftene har kort vei fra aksjonspunktet til reaksjons-punktet gir store besparelser i dekkets bærende konstruksjon, sammenlignet med konvensjonelle plattformtyper der store dekkspenn benyttes.

Den jevne fordeling av understøttelsen gjør det også mulig å bygge dekket meget større enn det som tidligere har vært vanlig. Man tenker seg således dekkskonstruksjoner på f.eks. 200 x 200 m. For en havbølgelengde på 200 m, som ligger i det øvre området for vanlig operasjonstilstand, vil den vertikale bølgekraft gi en fullstendig kansellering. Dette er en geometrisk kanselleringsform som kommer i tillegg til den tidligere nevnte kansellering av potensiale trykkrefter. Denne effekt er sterkest når plattformens dimensjoner utgjør multipler av bølgelengden, mens det for mellomliggende bølgelengder vil skje en delvis kansellering. Denne bølgekraftkansellering av geometrisk type inntreffer også for de horisontale komponenter av bølgekraften, noe som bidrar til å minimalisere plattformens horisontale bevegelser.

Da spenningsbildet i den geometrisk relativt enkle rørform lett lar seg beregne, kan de konstruksjonsmessige sikkerhetsfaktorer reduseres uten at sikkerheten blir skade-lidende. Videre vil man lett kunne innrette seg slik at ett eller flere rør vil kunne skiftes ut i et oppdriftslegeme dersom de av en eller annen grunn skulle bli skadet. Slik utskiftning vil lett kunne skje uten dokksetting av plattformen, til og med på bruksstedet dersom forholdene er gunstige. Slik utskiftning lettes ved at rørene ifølge oppfinnelsen er festet til ovenpåliggende, tversgående åk, som fortrinnsvis også utgjør hule oppdriftslegemer. Etter frigjøring av røret kan det ballasteres slik at det synker ned under oppdriftslegemet og kan fjernes ved enkle midler. Når et nytt rør skal bringes på plass, kan dette forsynes med frigjørbare vekter som ballast, hvilke fjernes etter at røret er halt på plass.

Ifølge oppfinnelsen kan de oppadragende bæresøyler med fordel være festet: til de tversgående åk. Dette gir bl.a. mulighet til å benytte flere bæresøyler med en viss innbyrdes avstand istedenfor en større sentral søyle, noe som er med på å fordele belastningen jevnere, både på åkene og i dekkskonstruksjonen. Mellom bæresøylene og i det minste noen av åkene kan det med fordel være anordnet avstivende skråstag, fortrinnsvis slik at deres horison-

talprojeksjon er parallell med rørene i oppdriftslegemet.

En plattform ifølge oppfinnelsen, med et stort antall neddykkede rør fordelt over et større område, vil ikke bare dra fordel av bølgekraftkanselleringseffekter, men vil også bidra til å dempe bølgene. De neddykkede rør vil forstyrre vannpartiklenes sirkelbaner i bølgene, slik at det oppstår hvirveldannelse i bølgene, som igjen krever energi og således fører til reduksjon i bevegelsesenergien og potensialenergien i bølgene.

Denne reduserte bølgeaktivitet har flere gunstige virk-ninger. For det første vil en reduksjon av bølgehøyden bedre bevegelsesegenskapene for de bølgeperioder som bare gir delvis kraftkansellering. For det annet vil reduksjon av de største bølgehøyder gjøre det mulig å legge plattformdekket lavere ned mot stillevannsnivået uten fare for at det skal bli truffet av bølgene. Dette medfører mindre nødvendig byggehøyde og derav reduserte produksjonsom-kostninger, samt redusert vindbelastning fordi vindhastig-heten er lavere nærmere vannflaten. Den tredje fordel ved en plattform med betydelige bølgedempende egenskaper er at forsyningsskip og lignende kan legge til på le side av plattformen selv i temmelig dårlig vær, noe som gjør tilførsel av forsyninger betydelig lettere. Disse forhold åpner også for muligheten til å benytte hurtiggående fartøyer for personelltransport, noe som kan være med på å overflødiggjøre dagens meget kostbare helikoptertransport.

Det vil forstås at oppdriftsenhetenes bølgedempende egenskaper i noen grad vil bero på den innbyrdes avstand mellom de rørformede oppdriftslegemer. Denne innbyrdes avstand bør ligge på 0,25 - 2 ganger rørenes diameter, fortrinnsvis 0,5-1 ganger diameteren.

Videre kan det være fordelaktig å plassere oppdriftsenhetene slik at rørene i to og to naboenheter ligger stort sett vinkelrett på hverandre. Derved blir plattformens bølgedempende egenskaper stort sett lik uansett fra hvilken retning bølgene kommer inn.

Dersom de ønskelige dempningsegenskaper ikke skulle kunne

oppnås uten at røravstand og -diameter blir uforholdsmessig stor, kan man tenke! seg å utføre hver oppdriftsenhet med to eller flere lag av rør, eventuelt med ortogonal orientering. Man tenker seg forøvrig rørene med en diameter på mellom

2 m og 5 m, fortrinnsvis ca. 3 m, og med en veggtykkelse av størrelsesordenen 40 mm. Lengden av rørene er fortrinnsvis lik den forønskede bredde av oppdriftsenheten, slik at denne kan gjøres kvadratisk uten å skjøte rørene. Kvadratiske

oppdriftsenheter er. praktisk når rørene skal anordnes i vinkel med hverandre i tilstøtende enheter, men det vil forstås at enhver annen egnet utformning vil falle innenfor oppfinnelsens ramme.' Oppdriftsenhetene bygges fortrinnsvis slik at rørene blir liggende horisontalt, men det utelukkes ikke at andre måter å orientere rørene på kan være gun-stigere for spesielle anvendelser.

Oppfinnelsen vedrører også en plattform hvis dekkskonstruksjon er sammenstillet av separat byggede séksjoner, som hver understøttes av i det minste én oppdriftsenhet. Derved kan de enkelte seksjoner bygges samtidig ved forskjellige, gjerne mindre verksteder, slik at byggetid og omkostninger reduseres. Det kan også være fordelaktig å utnytte de respektive oppdriftsenheter til å bære de enkelte seksjoner når disse fløtes til sammenstillingsstedet.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse av det utførelseseksempel på oppfinnelsen som er: skjematisk illustrert på vedføyede tegninger.

Fig. 1 viser perspektivisk et utførelseseksempel på en oppdriftsenhet ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser perspektivisk en plattform ifølge oppfinnelsen,

og

fig. 3 illustrerer anbringelsen av oppdriftselementene for plattformen på fig. 2.

Oppdriftsenhetene er generelt betegnet med 1 på tegningene, og en slik enhet er vist i større detalj på fig. 1. Dette omfatter et flåtelignende oppdriftselement 2 og opp fra dette ragende søyler 3. Flåten 2 utgjøres av en rekke oppdriftslegemer i form av lukkede rør 4, som hviler i tilsvarende fordypninger i en flerhet omvendte krybber eller åk 5. Søylene 3 hviler på de to midterste av disse åk og er avstivet med stag 6 som forløper på skrå fra det øvre parti av søylene ned på åkene.

Rørene 4 er lukket i endene, i den enkleste form ved hjelp av en påsveiset plate. Kanten av røråpningen kan eventuelt være forsynt med en forsterkning, f.eks. en flens. Imidlertid blir påkjenningene på endeplatene relativt beskjedne, størrelsen tatt i betraktning, slik at det ikke vil være nødvendig med krummede endeplater, noe som naturligvis medfører forenklinger og reduserte omkostninger. Rørene 4 er fortrinnsvis forsynt med et mannhull for å gi adkomst for inspeksjon o.l. Fortrinnsvis er også rørene forsynt med de nødvendige ventiler o.l. for ballastering og deballastering hvis det skulle være nødvendig å skifte ut røret mens plattformen befinner seg til sjøs. For dette formål kan endene av rørene være forsynt med egnede midler for befestigelse av stropper og frigjørbare vekter.

De omvendte krybber eller åk 5 er fortrinnsvis utført som

hullegemer, slik at også disse virker som oppdriftslegemer. Rørene 4 kan være festet til åkene 5 på enhver hensiktsmessig måte. En slik måte kan være bruk av klammere, som lett vil kunne utføres slik at de kan løsnes av dykkere dersom det skulle bli nødvendig å skifte ut ett eller flere rør mens plattformen er i drift. Slike klammere vil også gi mulighet for en viss innbyrdes bevegelse mellom rørene og

åkene, slik at man unngår store innspenningskrefter mellom disse organer når det skjer elastiske deformasjoner på grunn av f.eks. bølgekrefter. Man kan her tenke seg å spenne hvert rør fast til ett av åkene 5, mens man mellom røret og de øvrige åk anbringer et passende antifriksjonsmateriale for å tillate en mindre innbyrdes bevegelse i rørets lengderetning. Fig. 2 viser en plattform med en skjematisk fremstilt dekkskonstruksjon 7 hvor tre oppdriftsenheter 1 ifølge oppfinnelsen har fått plass langs hver kant. Fig. 3 viser samtlige oppdriftsenheter for plattformen, idet dekkskonstruksjonen her er utelatt. Det vil ses at i de oppdriftsenheter 1 som er anbragt ved plattformens hjørner forløper rørene 4 alle i samme retning. De øvrige oppdriftsenheter er dreiet 90° i forhold til hjørne-enhetene. Som nevnt bidrar dette til at plattformens bølgedempende egenskaper blir stort sett de samme uansett bølgenes innfallsretning. Av fig. 3 vil det også ses at den midtre oppdriftsenhet har en noe avvikende utformning, idet rørene her ikke er gjennomgående, men er utelatt mellom de to midterste åk. Dette er gjort for å gi plass for nedføring av f.eks. stigerør og annet utstyr for boring og produksjon av naturforekomster. For å oppnå en slik sentral åpning hadde man naturligvis kunnet benytte et like antall oppdriftsenheter, slik at den sentrale åpning naturlig ville oppstå.

På fig. 2 er dekkskonstruksjonen 7 vist hvilende med sine kanter på de av oppdriftsenhetenes søyler 3 som blir liggende ytterst. Man kunne imidlertid tenke seg at dekkskonstruksjonen er utført med et visst overheng, f.eks. slik at dens kanter blir liggende i flukt med periferien av de ytre oppdriftsenheter.

Det vil forstås av det foregående at man ifølge oppfinnelsen har tilveiebragt en oppdriftsenhet og en plattformkonstruksjon som gjør bruk av slike komponenter som kan fremstilles på en enkel og rimelig måte. Eksempelvis vil det være mulig å bygge oppdriftsenhetene i dokk eller på bedding på ikke-spesialiserte verksteder, slik at omkost-ningene blir lave. Transporten til det sted der plattformen skal settes sammen, kan foregå ved f.eks. slep eller lektertransport. Fremstilling av dekket og montering av dette på oppdriftsenhetene kan utføres på en rekke måter. F.eks. kan dekket bygges i seksjoner som hver tilsvarer en oppdriftsenhet. Disse seksjoner kan være mer eller mindre ferdig utrustet med produksjonsutstyr. Dekkseksjonene kan deretter monteres over sine respektive oppdriftsenheter i en dokk, ved hjelp av lektere, eller en flytekran. Disse operasjoner kan utføres ved forskjellige byggeverksteder, og de enkelte enheter kan senere taues til et verksted for sammenføyning til den endelige plattform.

Det vil forstås at plattformer ifølge oppfinnelsen kan bygges med ganske betydelige dimensjoner. I motsetning til tidligere kjente plattformer, hvor kvadratmeterprisen for selve plattformdekket har vært så vidt høy at produksjons-utstyret har måttet pakkes ganske tett, noe som har medført sikkerhetsmessige foranstaltninger som igjen har ført til store omkostninger, kan dekket på en plattform ifølge oppfinnelsen lettere konstrueres ut fra hensynet til rasjonell fremstilling og optimal sikkerhet, f.eks. for å gi naturlig ventilasjon og enklere isolasjon av gassfarlige områder.

Det vil også forstås at dersom de rørformede oppdriftslegemer ifølge oppfinnelsen skulle bli skadet, f.eks. ved kollisjon med forsyningsskip eller drivende gjenstander så som iskalver, kan oppdriftslegemene relativt enkelt skiftes ut uten å ta plattformen ut av drift. Dette kan tenkes utført på følgende måte. Det skadede rør fylles med vann dersom skaden ikke allerede har forårsaket dette. Wire-stropper festes til endene av det skadede rør i de tidligere omtalte festemidler og til passende punkter på oppdrifts-elementets ytterkant. Klammerne som holder røret fast til åkene løsnes ved hjelp av dykkere, og røret tillates å falle fritt slik at det beveger seg stort sett som en pendel hengende i stroppene. Når røret er kommet til ro, kan det løftes ombord i et kranfartøy e.l. Ved montering av et nytt rør fester man først fjernutløsbare vekter til dette, slik at det så vidt synker. Ved hjelp av stropper eller andre egnede midler føres eller hales røret på plass og festes med klammere. Til slutt fjernes ballastvektene, f.eks. på samme måte som det skadede rør.

Det vil av det foregående være klart at det ifølge oppfinnelsen er tilveiebragt en oppdriftsenhet og en plattform som er betydelig billigere og enklere i fremstilling enn tidligere kjente sådanne, samtidig med at man ikke er underlagt de samme begrensninger med hensyn til plattformens størrelse som tidligere. Det vil også være klart at det beskrevne utførelseseksempel ikke er ment å skulle begrense oppfinnelsen. Tvertimot kan denne varieres og modifiseres på en rekke måter innenfor rammen av de påfølgende krav. Således behøver avstanden mellom de rørformede oppdriftslegemer innen ett og samme oppdriftselement ikke være konstant, men kan variere, f.eks. slik at den er mindre på det midtre parti av oppdriftselementet enn ved dets ytre partier. Videre kan rørdiameteren variere innen ett og samme oppdriftselement, f.eks. ved at de midtre rør har større diameter enn de ytre, slik at oppdriftskreftene gir mindre bøyemomenter i oppdriftselementenes åk. En passende kombinasjon av varierende rørdiametre og -avstand kan også benyttes til å gi oppdriftselementene optimale bølgedempende egenskaper. Forøvrig ligger det innenfor oppfinnelsens ramme å plassere de rørformede oppdriftslegemer helt inntil hverandre dersom dette skulle være hensiktsmessig i spesielle anvendelser. Likeledes vil det forstås at oppdriftsenhetene ifølge oppfinnelsen kan plasseres praktisk talt uten innbyrdes avstand på plattformdekkets underside.

Claims (9)

1. Anordning ved delvis nedsenkbar plattform, fortrinnsvis for utvinning av naturforekomster til havs, omfattende en dekkskonstruksjon (7) sem i det minste delvis bæres av søyler (3) som inngår i en flerhet oppdriftsenheter (1) som hver omfatter flere oppdriftslegemer i form av lukkede, liggende sylindriske legemer (4) som er anbragt ved siden av hverandre, karakterisert ved at oppdriftsenhetene (1) er tilnærmet jevnt fordelt over dekkskonstruksjonens (7) underside, at oppdriftsenhetenes (1) sylindriske legemer (4) består av rør av sveisbart materiale, og at rørene er anbragt med en innbyrdes avstand på 0,25 - 2 ganger deres diameter.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at rørene (4) er festet til ovenpåliggende, tversgående åk (5), som fortrinnsvis også utgjør hule oppdriftslegemer hvilke åk på undersiden har fordypninger med samme innbyrdes avstand som rørene (4).

3. Anordning ifølge krav 2 som omfatter et antall oppadragende bæresøyler (3), karakterisert ved at bæresøylene (3) er festet til i det minste noen av åkene (5).

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at det mellom bæresøylene (3) og i det minste noen av åkene (5) er anordnet avstivende skråstag (6), hvis horisontalprojeksjon fortrinnsvis er parallell med rørene (4) .

5. Anordning ifølge et foregående krav, karakterisert ved at rørene (4) har betydelig større lengde enn diameter.

6. Anordning ifølge et foregående krav, karakterisert ved at rørenes (4) innbyrdes avstand er 0,5 - 1,0 ganger diameteren.

7. Anordning ifølge et foregående krav, karakterisert ved at oppdriftselementene (2) er stort sett kvadratiske i grunnriss.

8. Anordning ifølge et foregående krav, karakterisert ved at rørene (4) i nabo-oppdriftsenheter i det minste langs dekkskonstruksjonens (7) periferi er anordnet stort sett vinkelrett på hverandre.

9. Anordning ifølge et foregående krav, karakterisert ved at dekkskonstruksjonen (7) er sammenstillet av separat byggede seksjoner, som hver understøttes av i det minste én oppdriftsenhet (1).