DE2728128A1

DE2728128A1 - Verfahren zum giessformen langgestreckter, mit geschlossenen enden versehener tanks aus beton im meerwasser und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2728128A1
Application number: DE19772728128
Authority: DE
Inventors: Robert Warren Hyre
Original assignee: SHOOK HAL COBURN
Current assignee: SHOOK HAL COBURN
Priority date: 1976-07-01
Filing date: 1977-06-22
Publication date: 1978-01-12
Also published as: SE7707484L; CA1066070A; SE432120B; JPS5334316A; GB1574784A; FR2356789A1; US4054034A

Description

DIPL.-IMP. KLAUS- BEHN DIPL-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

WfDENMAYERSTRASSE 6 D 8OOO MÜNCHEN 22 TEL (O89) 22 25 3O 29 51 92

22.6.77

uns. Zeichen: A 139 77 Ml/De

Herren ROBERT WARREN HYRE, 4056 Brookfield Circle, East Ridge, Tennessee 37412 und HAL COBURN SHOOK, Route /SM Box 114, Kensington, Georgia 30727, V.St.v.A.

Verfahren zum Gießformen langgestreckter, mit geschlossenen Enden versehener Tanks aus Beton im Meerwasser und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

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Bankhaus Marck. Finck & Co. München. (BLZ 70O3040O) Konto Nr 254649 Bankhaus H Aufhauser München. Nr 2613OO Posischeck München 20904800

Ta'egrammadresse Patentsenior

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einendig geschlossener, langgestreckter Hohltanks, die einen Durchmesser, eine Länge und entsprechende Wandstärke haben, so daß die Tanks sich dazu eignen, Erdöl von der arktischen Nordküste Alaskas unter der Polareiskappe hindurch im Tauchzustand zu transportieren,

zu

als unterseeische Erdöllager benutzt werden, aber auch als Küstendocks, schwimmende Piers oder Fangdämme usw. die gleichzeitig als Speicherbehälter für öl oder sonstige Flüssigkeiten verwendet werden,

Es ist bekannt, langgestreckte Hohlkörper von beträchtlichen Ausmaßen aus Beton zu fertigen und sie als Senkkasten, Tunnelabschnitte und dergleichen zu verwenden. In neuerer Zeit ist auch vorgeschlagen worden, an den Enden verschlossene Tanks herzustellen, die für den Schlepptransport und/oder die Lagerung von Erdöl oder anderen Flüssigkeiten, die leichter als Wasser sind, geeignet sind, so in den US-Patentschriften 3 249 664 und 3 435 793. Die in diesen Patentschriften beschriebenen Behälter sind jedoch unter Berücksichtigung der gegenwärtigen Technologie als lediglich visionär zu bezeichnen und stellen nicht praktikable Versuche zur Lösung

auch

des Problems dar, geben jedoch keine Lehre, mit der den tatsächlichen Erfordernissen Rechnung getragen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einem praktisch durchführbaren Herstellungsverfahren und verhältnismäßig einfachen, brauchbaren Apparaturen an den Enden geschlossene Hohltanks von großen Abmessungen in ozeantiefem Meerwasser herzustellen, und zwar unter Einwirkung des Wellenganges, wobei der Tank selbst und ein

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Schwimmerkörper, auf dem der Betongießvorgang beginnt, mit zunehmendem Wachsen des Tanks untertaucht, wobei dann diese Kombination auch eine Pendelbewegung durchführen kann, in^dem der Tank und sein unterstützender Schwimmer mit Seilen abgefangen werden, die über Rollen geführt sind, welche am oberen Ende zweier einander gegenüberstehender Türme von beträchtlicher Höhe angebracht sind, so daß der Schwimmer und der Tank eine Pendelbewegung ausführen können, während der allmähliche Aufbau des Tanks fortschreiten kann, bis der Tank in große Wassertiefen hinabreicht, so daß die Dünung oder Strömungen des Wassers keine störende Wirkung haben.

Nachfolgend wini-an-hand der Zeichnung die Erfindung im einzelnen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht der gesamten Schwimmereinrichtung zur Herstellung an den Enden verschlossener hohler Tanks von großem Durchmesser und großer Länge gemäß der Erfindung;

Fig. 2: eine Schnittdarstellung der Schwimmereinrichtung mit darauf befindlichem Tank in der Herstellungsphase;

Fig. 3 durch die Tankmitte gelegte Schnitte mit dem unterstützen-

und 4:

den Gießponton in verschiedener Ausbildung für unterschiedliche Gestaltung der Tankstirnflächen;

Fig. 5: eine Draufsicht der Schwimmeranordnung mit Gießponton und darauf befindlichem Betontank;

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Fig. 6 verschiedene Querschnittsformen der in Beton gegossenen und 7:

Tanks; und

Fig. 8 aufeinanderfolgende Stufen bei der Tankherstellung mit bis 11:

fortschreitendem Gießvorgang.

Die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung dient zur Herstellung von Tanks in einem Betongießverfahren, in dem hohle, langgestreckte und an ihren Enden geschlossene Körper in ozeantiefem Wasser hergestellt werden, deren Größe von kleinen Abmessungen bis zu Tanks von sehr erheblichen Ausmaßen reicht. Ein sogenannter Gießschwimmer ist mit 10 bezeichnet und ist selbständig jedoch in den Raum zwischen zwei wesentlich größeren Schwimmerkörpern 12A,12B eingefügt, die mit Abstand zueinander durch Brücken 14A,14B so gehalten sind, daß sie miteinander als einheitlicher Schwimmerkörper arbeiten. Auf den beiden Schwimmpontons 12A und 12B stehen am Rande des Zwischenraums und etwa auf der Mitte zwischen den beiden Brücken 14A und 14B zwei Türme 16,18, die eine solche Höhe haben, daß der an Seilen, die über die Türme 16,18 geführt sind, aufgehängte Gießschwimmer 10 und beim weiteren Fortschreiten des Gießvorgangs der aufgehängte Betontank eine Pendelbewegung ausführen kann. Auf den Türmen 16,18 sind Paare von Seilrollen 16A,16B und 18A,18B angebracht, die sich unabhängig voneinander auf jeweils gemeinsamer Achse 22A,22B drehen können, und über diese Rollen sind Stahlseile 24A,24B bzw. 26A,26B geführt. Ein Ende des STahlseils 24A ist vom Turm 16 weggespannt und mit einer von zwei unabhängig angetriebenen Seiltrommeln einer dualgesteuerten Winde 28A verbunden, die auf dem einen Ponton 12A steht, während das innere Seilende von seiner

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Seilrolle 16Α herab ein kurzes Stück auf der Innenseite des Turms 16 verläuft und unterhalb der Turmspitze an einem Joch 3OA befestigt ist. Die Fig. 3 und 4 lassen erkennen, daß das Joch mit seinen beiden Enden an zwei Ecken C₁ und C_ an einer Seite des unabhängig schwimmenden Formschwimmers 10 befestigt ist, die sich angrenzend an den Turm 16 befindet.

Das zweite Stahlkabel 26A ist über ein Rad des Radpaares 18A, 18B gelegt, welches auf dem oberen Ende des Turms 18 befestigt ist, und ist mit seinem einen Ende an einer der zwei unabhängig angetriebenen Seiltrommeln einer Winde 28B befestigt, die auf dem Schwimmerponton 12B steht, während das andere Ende ein kurzes Stück von der Rolle 18A des Turms 18 herunterhängt und gerade unterhalb der Turmspitze an ein Joch 3OB (entsprechend dem Joch 30A) angeklemmt ist. Das Joch wiederum ist mit seinen Enden an den Ecken C3 und C4 des Formschwimmers befestigt, die den Ecken C1 und C2 gegenüberliegen.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß mib der Erfindung eine Aufhängung des Gießformschwinuners 10 geschaffen ist, die nach dem Pendelprinzip arbeitet und die so gestaltet ist, daß das Gießformen auch bei Wellengang und Strömung bis in tiefe Wasserschichten fortgesetzt werden kann. Es ist in diesem Zusammenhang wünschenswert, daß die Schwimmeranordnung 10,12A und 12B auf dem Meeresgrund so verankert ist, daß die Enden der Pontons in den Wind gedreht sind, so daß der Vorteil des Pendeins ausgenutzt werden kann, wenn die Pontons sich aufgrund des Seegangs auf und abbewegen.

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Die Türme 16 und 18 tragen zwischen sich in einer Höhe oberhalb der Wasserlinie ringförmige Gleitschalungen, die mit 32 bezeichnet sind und den gewünschten Innen- und Außendurchmesser haben, so daß damit in bekannter Weise Behälter im Betongießverfahren hergestellt werden können.

Der Formgießschwimmer 10 weist eine Bodenform für den Tank auf, auf der ein geschlossenes Bodenende des Tanks bei dessen Herstellung zunächst gegossen wird. Die Fig. 3 und 4 zeigen, daß die Bodenplatte als ebene Scheibe (Fig. 3) oder auch als andersgestaltete Endplatte, beispielsweise mit Kegelstumpfform, hergestellt werden kann.

Die in ihrer Funktion bisher noch nicht beschriebenen Stahlseile 24B und 26B sind zum einen mit den anderen unabhängig angetriebenen Seiltrommeln der beiden Winden 28A und 28B verbunden, die eingebaute Schlupfkupplungen aufweisen können oder die mit den Pontons 12A und 12B durch sonstige Pufferanordnungen wie etwa Luftzylinder (nicht gezeigt) verbunden sind, so daß mit ihrer Hilfe der Tank in vertikaler Richtung stabilisiert wird, wobei die Seile an diametral gegenüberliegenden Punkten der bereits ausgehärteten Teile des zuvor gegossenen Tanks befestigt werden, so daß der Tank daran getragen wird, wenn er beim allmählichen Anwachsen in das Wasser abgelassen werden soll, da während dieser Phase des Gießformens die Seile 24A und 26A von den SeilJochen 3OA und 3OB gelöst und an dem Betontank an höhergelegenen Punkten oberhalb der Anschlußpunkte der Kabel 24B und 26B wieder angeschlossen werden. So

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tragen die Seilpaare 24A,26A und 24B,26B abwechselnd das Tankgewicht, wenn dieser mit fortschreitendem Wachsen immer tiefer in das Wasser versenkt wird.

Der Gießformschwinuner 10 kann mit weiteren Seilen 36A,36B und 38A,38B mit Winden 40A,40B und 42A,42B verbunden sein, die auf den Pontons 12A,12B angebracht sind, um seine Bewegungen zu dämpfen, wozu noch weitere Dämpfungsglieder wie Luftzylinder (nicht gezeigt) vorhanden sein können, die an den Winden angreifen oder in sie eingebaut sind. Wenn es gewünscht wird, können die Seile 36A,36B und 38A,38B über die Außenkanten und unterhalb der Pontons 12A und 12B verlaufen, was mit Hilfe von Seilumlenkrollen (nicht gezeigt) geschehen kann, die dann am Gießformschwinuner 10 oder nahe seines Bodens angebracht sein können. Wenn der Tank in fortschreitender Bauweise gegossen und ausreichend tief getaucht ist, benötigt er keine Stabilisierung mehr.

Der Gießformschwimmer 10 hat entsprechende Oberflächengröße und Tiefe, so daß er sein eigenes Gewicht und zusätzlich einen bestimmten Anteil des Gewichts des darauf befindlichen Betonmaterials tragen kann, und außerdem ist der Gießformschwimmer wasserdicht, kann aber auch geflutet werden und selbstverständlich wieder gelenzt.

Der Betongießvorgang (oder das Herstellungsverfahren) des Tanks läuft folgendermaßen ab: die Bodenplatte aus Beton von vorherbe-

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stimmter Dicke (mit den berechneten Stahleinlagen) mit ihren Rohrleitungen und sonstigen Einsätzen wird auf dem Gießformschwimmer 10 in der gewünschten Form gegossen. Der Gießvorgang mit der Gleitschalung wird dann mit bestimmter Geschwindigkeit durch Eingießen von Beton durchgeführt, wozu ein Spezialzement mit Beimischungen verwendet wird und wenn nötig eine bestimmte Gießtemperatur eingehalten wird, damit der Beton eine bestimmte Aushärtung Festigkeit annimmt, bevor die Tankwände in das Wasser eintauchen.

Wenn der Tank bis zu einer bestimmten Höhe über dem Wasser gegossen ist, wird der Gießformschwimmer 10 zum Teil getaucht, in dem eine gesteuerte Menge von Wasser in den Schwimmer eingelassen wird. Ist der Gießformvorgang soweit fortgeschritten, daß der Betontank sich durch eigenen Auftrieb selbst trägt abzüglich des Gewichtes, das über die beiden Stahlseile 24A,26A und die Winden aufgenommen wird, dann kann der Gießformschwimmer 10 vollständig geflutet und unter dem Betontank herausgeschwommen werden, wie dies die Fig. 10 zeigt. Der Gießformschwimmer kann dann wieder an die Oberfläche geholt und für den nächsten Gießvorgang vorbereitet werden.

Während der Tank noch gegossen wird und bevor der Gießformschwimmer 10 unter ihm herausgeschwommen ist, halten die Seile 24A und 26A den Tank und den Schwimmer mit einer Pendelwirkung, wobei der Schwimmer immer tiefer in das Wasser abgelassen wird. Damit diese Pendelwirkung noch auftreten kann, müssen die Seile 24A,26A oder 24B,26B einen Anteil des Gewichts des Betontanks aufnehmen, wobei

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der Tank an immer höheren Stellen aufgehängt werden muß, wenn der Gießformvorgang fortgesetzt und der Tank weiter getaucht wird.

Ist der Tank bis in eine Tiefe eingetaucht, in der die Auftriebskraft ihn seitwärts zu kippen versucht, muß in den Tank Wasser, Sand oder ein anderer Ballast eingebracht werden, um ihn im Wasser hängend zu machen, damit die Auftriebskräfte die Stabilität nicht gefährden. Erst dann werden die Seile 24A,26A von den Jochen 3OA, 30B gelöst und an höheren Befestigungspunkten am Tank erneut wieder angebracht.

Wird der Tank dann weiter verlängert und sinkt er dabei tiefer und tiefer ins Wasser, werden die Seile 24A,26A erneut an der Seite des Tanks oberhalb der Wasserlinie befestigt, und die Seile 24B, 26B werden gelöst, wobei dann in das Tankinnere noch mehr Ballast eingebracht wird. Es versteht sich aus der vorangehenden Beschreibung, daß die Seile 24A,26A und 24B,26B abwechselnd an der Tankseitenwand angeschlossen und von ihr gelöst werden, bis der Tank fertiggegossen ist.

Vom Beginn des Gießvorgangs und während seiner ganzen Dauer haben jedoch die Seile 24A,26A oder 24B,26B stets einen ausreichend großen Teil des Gesamtgewichts zu tragen, damit die Pendelwirkung gehalten bleibt. Das von den Seilen aufgenommene Gewicht muß so groß sein, daß der von den Seilen freigegebene Tank schnell bis auf den Meeresgrund sinken würde.

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Schließlich wird das offene obere Ende des Tanks durch abschliessendes Aufgießen einer Betondeckplatte verschlossen , und wenn diese gehärtet ist, wird der Ballast aus dem Tankinnern herausgepumpt oder sonst wie beseitigt, so daß der Tank dann auf der Meeresoberfläche schwimmt. Damit der Tank immer mit der richtigen Seite oben schwimmt, kann er mit einem Kiel von gewünschter Gestalt, Größe und Länge ausgestattet werden, der auf einer Seite am Tank angegossen wird und der schließlich die Tankunterseite bildet, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Es ist auch möglich, entlang einer Seite ein besonderes Gewicht auszubilden, wie es die Fig. 7 zeigt.

Statt der Stahlseile können zum Tragen des Gießformschwimmers und des Tanks auch andere Einrichtungen wie Hydraulikzylinder verwendet werden, die an den oberen Enden der Türme bzw. den Jochen des Schwimmers 10 befestigt werden und später an den Seiten des Tanks, die dann auch durch ähnliche Einrichtungen wie die Winden abgefangen werden können.

Die vorangehende Beschreibung befaßt sich mit dem Gießformen eines hohlen, im wesentlichen kreisförmigen Tanks mit geschlossenen Enden von erheblicher Länge, der für den Transport von Erdöl gedacht ist, auch von Erdöl an der Nordküste Alaskas unterhalb der Polareiskappe, was jedoch für die Erfindung keine Einschränkung bedeutet. Sie kann auch zur Herstellung quadratischer oder rechteckiger Tanks verwendet werden, an denen auch Vorkehrungen getroffen werden können, die das Zusammenschließen mehrerer Tanks ermöglichen

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zur Bildung von Docks an der Küste oder von kleinen Inseln, schwimmenden Piers, Brücken oder Dammkonstruktionen, die auch gleichzeitig noch zur Lagerung von öl oder sonstigen Flüssigkeiten verwendet werden können.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

ίΐ .j Verfahren zum Gießformen aus Beton von langgestreckten Tanks mit geschlossenen Enden in tiefem Meerwasser, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bodenabschlußplatte und ein kurzes Längsstück der Tankseitenwand auf einer normalerweise schwimmenden und tauchfähigen Tankendplattenform gegossen wird, die von Tragmitteln unterstützt wird, die sich zwischen diametral auseinanderliegenden Punkten erstrecken, welche auf entgegengesetzten Seiten der Form und seitlich auseinander versetzten, beträchtlich höher gelegenen Punkten als den Punkten der Form erstrecken und die dem Einfluß der Wellen oder der Strömung ausgesetzt sind, wodurch die Form, die geformte Endabschlußplatte und das Längenstück der Tankseitenwand gegenüber den höher gelegenen Punkten eine Pendelbewegung ausführen kann, daß die Form mit der Endplatte und dem Tankstück bei zunehmender Gießformung der Tankseitenwand untertaucht bis in eine Tiefe, bei der der Tankkörper eine erhebliche axiale Länge erreicht hat, wobei dabei der Tank in vertikaler und stabilisierter Lage von den höher gelegenen Punkten gehalten wird, daß die Abschlußplattenform vom Tankende und dem darauf gebildeten Tankkör-

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ORIGINAL INSPECTED

per entfernt wird und daß die Herstellung der Tankseitenwand durch Gießen bis zur Vollendung der gewünschten axialen Tanklänge fortgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Tank eine Länge erreicht, von welcher ab die Auftriebskräfte ihn zu kippen trachten, das Tankinnere mit einem Ballast versehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung an den Trageinrichtungen gelöst und neue Tragpunkte unmittelbar an der Tankseitenwand oberhalb der Wasserlinie verwendet werden.
4. Vorrichtung zum Herstellen und Gießformen eines langgestreckten, mit geschlossenen Enden versehenen hohlen Tanks im tiefen Meerwasserbereich durch fortschreitendes Gießen von Beton, gekennzeichnet durch voneinander auf Abstand gehaltene Schwimmpontons (12a,12b), die miteinander, eine starre Einheit bildend, verbunden sind, einen normalerweise schwimmenden und tauchfähigen Gießformschwinuner, der unabhängig zwischen den Pontons in deren Zwischenraum schwimmt, wobei der Gießformschwimmer Einrichtungen zur Bildung einer Tankendplatte aufweist sowie einer kurzen Länge der Tankseitenwand, wenn Beton auf die Form gegossen wird, Mittel (32) zum fortlaufenden Herstellen und Gießen der Seitenwand des Tankkörpers auf der Tankendplatte in Verlängerung der kurzen Seitenwandabschnitte, Mittel (24a,24b,26a,26b) zum Aufhängen des Gießformschwimmers (10)

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mit dem darauf befindlichen Tankende an zueinander beabstandeten, hochgelegenen Punkten, die an den einander zugewandten Seiten der miteinander verbundenen Pontons (12a,12b) derart angeordnet sind, daß der Gießformschwimmer und das darauf hergestellte Tankende gegenüber den Pontons (12a,12b) eine Pendelbewegung ausführen kann, Mittel zur Aufrechterhaltung der Pendelaufhängung bei wachsender Tanklänge, und Mittel, die dem Gießformschwimmer ermöglichen, sich von der Tankendplatte und dem Tank zu lösen, wenn letzterer eine bestimmte Länge erreicht hat und damit selbst schwimmfähig ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Pontons (12a,12b) Türme (16,18)von beträchtlicher Höhe auf den einander zugewandten Seiten der Pontonkanten angeordnet sind, die die hochgelegenen Punkte darstellen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Seilrollen (16a,16b, 18a,18b) auf den Türmen (16,18), über die Seile (24a, 24b,26a,26b) laufen, die auf der einen Seite an angetriebenen Windentrommeln (28a,28b) auf den Pontons (12a,12b) befestigt sind, während ihre anderen Enden an Punkten unterhalb der Turmspitzen an Joche (30a,30b) geführt sind, deren Enden an die Außenecken des Gießformschwimmers (10) verlaufen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängevorrichtung Hydraulikzylinder enthält, die mit ihren oberen Enden an den Spitzen der Türme (16,18) befestigt sind und deren

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untere Enden mit verschiedenen Stellen des Tanks verbunden sind, je nach dem wie tief der fortschreitend gegossene Tank in das Wasser eintaucht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel zum Deaktivieren der Aufhängeeinrichtungen und zum Aktivieren anderer Aufhängeeinrichtungen, die unmittelbar mit den Betonwänden des Tanks verbunden sind, wobei letztere erst zur Wirkung kommen, wenn die Länge des Tanks so groß ist, daß die Auftriebskräfte am Tank diesen zu kippen trachten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Stabilisierungsluftzylinder zwischen vorbestimmten Stellen an den Schwimmpontons (12a,12b) und dem Gießformschwimmer, an welchem sie mit Seilen befestigt sind, und Winden zur Verlängerung der Seile, wenn der Tank länger wird und in das Wasser eintaucht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel

zum vertikalen Stabilisieren des Tanks während der Bewegungen des Gießformschwimmers (10) aufgrund von Wellen.

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