DE3223190A1

DE3223190A1 - Schwimmende plattform zum einsatz auf see

Info

Publication number: DE3223190A1
Application number: DE19823223190
Authority: DE
Inventors: Alexander George London Copson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1982-06-22
Publication date: 1983-01-27
Also published as: IT8221985A0; ES513282A0; BR8203645A; FI822239L; PL237051A1; GR75950B; SE8203799L; FI822239A0; IT1190879B; US4556008A; DK275282A; YU135782A; PT75089A; IN156602B; AU547180B2; IL66064A0; OA07127A; RO83930B; ES8306658A1; FI822239A7

Description

Alexander George Copson, London, England

Schwimmende Plattform zum Einsatz auf See ' \ ■

Die Erfindung betrifft eine Plattform zum Einsatz auf der See, die zur Hälfte untergetaucht ist gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. ■ . . ■

Aufgäbe.der Erfindung ist es, eine Plattform zum Einsatz auf der See gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorzusehen, die die Machteile der herkömmlichen Bohrinseln oder Förderinseln vermeidet. '■

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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Merkmale des . kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung ist es besonders wünschenswert,'daß eine solche Plattform eines oder mehrere,, vorzugsweise zwei oder drei, und in einer besonders bevorzugten · Aus-

■ führungsform alle der folgenden Merkmale (a), (b), (c), und ('d) aufweist, so daß : .

(a) die Tragkonstruktion ein Raumfachwerk ist,

(b) zumindest ein größerer Teil .der Auftriebskraft für die Plattform durch die aufrechtstehenden Auftriebtanks oder Tankabschnitte erfolgt, die relativ zum Deck angeordnet sind, Dies ergibt einen höheren Auftriebsmittelpunkt als bei der Verwendung der horizontalen Auftriebtanks und vergrößert somit die Stabilität der Plattform. Die aufrechtstehenden Auftriebtanks sind vorzugsweise ein Teil eines Raumfachwerkes, die die Tragkonstruktion bilden, oder sie sind mit einem solchen Raumfachwerk verbunden. Beispielsweise können sie aufrechtstehende rohrförmige Behälter mit einem vergrößerten Durchmesser sein, die sich von der Grundfläche des unteren Abschnittes der jeweiligen vertikalen Träger des Raumfaehwerkes erstrecken oder diese umgeben. Die metazentrische Höhe der Plattform beträgt im allgemeinen mindestens 4 m, beispielsweise kann sie ungefähr 6 m oder mehr sein und sich bis ungefähr 1.1 m erstrecken,

(c) die Einrichtungen für den Auftrieb innerhalb des Umfangs, der durch die Stabilisatoren begrenzt ist, ange-ordnet sind, so daß sämtliche Kippmomente auf die Plattform verringert sind. Vorzugsweise sind die Auftriebseinrichtungen (beispielsweise Auftriebtanks) am oder innerhalb des größten Umfangs des Decks angeordnet. Die Auftriebseinrichtungen sind vorzugsweise in ein Raumfachwerk, das die Tragkonstruktion bildet, eingebaut oder an diesem angeordnet. Vorzugsweise sind die Auftriebtanks oder andere.

Auftriebseinrichtungen direkt unterhalb des Decks angeordnet und an diesem durch vertikale Bauteile eines solchen Raumfachwerks befestigt. Die Auftriebseinrichtungen enthal- \^s ten vorzugsweise Behälter oder Behälterabschnitte, wie sie durch die Merkmale in Teil b) beschrieben sind. Mit den Merkmalen aus c) könnten die Stabilisatoren einen zwangsläufigen Auftrieb für die Plattform bilden. Vorzugsweise besteht aber eine wesentliche Trennung des Auftriebs von., der ebenen·· Fläche, die als Wellenbrecher dient, wie dies in Punkt d) beschrieben ist. . - ' .■ ■ · . ' '.■."■'

(d) der zwangsläufige Auftrieb der Plattform im- wesentlichen von der ebenen Fläche, die als Wellenbrecher dient, getrennt ist, die hauptsächlich durch die Stabilisatorengebildet wird (vorzugsweise vollständig gebildet wird.) ^Mit anderen Worten heißt das, daß die Stabilisatoren insgesamt nur einen geringen oder gar keinen Auftrieb für die Plattform bilden. Dieses Merkmal liegt vorzugsweise mit mindestens einem der Merkmale in (a), (b) und (c) vor. Die Stabilisatoren liefern einen Auftriebsbeitrag an. die Plattform von nicht mehr als 15 %, beispielsweise ungefähr 10 %. ■

Im·allgemeinen ist der Hauptauftrieb für die erfindungs gemäße Plattform so ausgelegt, daß diese in Betrieb unter allen Bedingungen unterhalb des Wasserstandes, außerhalb des Hauptwellenzone, bleibt. Das Deck ist vorzugsweise 6-eckig mit einem Raumfachwerk, das es an jeder Ecke durch unter Wasser liegende Auftriebseinrichtungen trägt.

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Vorzugsweise sind die Stabilisatoren so ausgebildet, daß , sie eine Eigenperiode von mindestens 20 Sekunden, vorzugsweise mindestens 25 Sekunden, und im Beispiel ungefähr 30 Sekunden haben, so daß Frequenzbereiche großer Wellenenergie vermieden werden, und horizontale Kräfte an den Drehgelenken minimiert sind,· und so das erforderliche vorteilhafte Verhalten, das gegenüber dem Wellenspiel erreicht werden soll, unterstützt wird. Um die · erforderlichen Eigenperioden zu erreichen, kann zumindest

-}0 ein Abschnitt der unteren, unter Wasser befindlichen Lan-, gen eines jeden Stabilisators beispielsweise mit einem Mantel umgeben sein, der mit Wasser gefüllt sein kann und offen gegenüber dem äußeren Wasser sein kann, oder der, wenn es erforderlich ist, so konstruiert sein kann, daß Ej er zur Öllagerung dient. Leitbleche können am unteren Ende des Stabilisators oder an seinem Mantel befestigt werden, so daß der .Strömungswiderstand und die Dämpfung vergrößert werden, die auch dadurch verbessert werden kann, daß die Mantelwand sich nach oben erstreckt und mit Öffnungen versehen ist. Das erforderliche Verhalten gegen-. über der Wellenbewegung und damit die Bereitstellung des Auf rieht Momentes für die Plattform kann auch durch Be- . schweren des freien oder offenen oberen Endes der Stabilisatoren verbessert werden, so daß das Massenmoment und . ■ die.Eigenperiode vergrößert wird. Während bisher nur auf · die Verwendung eines wassergefüllten Mantels verwiesen' wurde, so daß eine zusätzliche Masse in den unteren BereiGh eines Stabilisators hinzugefügt wird, sind natür- . lieh auch andere Einrichtungen möglich, eine solche zu-

.30 sätzliche Masse vorzusehen. Manche oder alle der notwendigen Dämpfungen können mit Stoßdämpfern oder ähnlichen Bauteilen versehen sein. Durch die genannten Einrichtungen ist es möglich, Stabilisatoren mit einer Eigenperiode und einem Maß an Winkeldrehbeweglichkeit vorzusehen, so daß ein Reaktionsmoment gegeben ist, und die Plattform stabil bei Sturmbedingungen bleibt. ■ ' . ■

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Plattform hat das Deck die Form eines regelmäßigen 6-Ecks und ein · aufrechter Auftriebtank ist direkt unter jeder Ecke des ~ 6-Ecks angeordnet und mit dieser Ecke durch ein vertikales Bauteil des Raumfachwerkes verbunden. Die Auftriebtanks, die auch Knoten oder Verbindungsteile für die Bauteile des Raumfachwerkes enthalten, sind selbst untereinander durch horizontale Grundflächenbauteile des Raumfachwerks verbunden. Mit den horizontalen Bauteilen werden Dreiecke gebildet, die mit benachbarten oder angrenzenden Auftriebtanks verbunden sind. Weiteie horizontale Rahmenbauteile erstrecken sich bis zu einem Knoten oder Gelenk nach au- · ßen, auf das ein universales Drehgelenk für einen sich nach oben erstreckenden Stabilisator befestigt ist.' Daher gibt es sechs solche vorgelagerte Knoten, wobei auf jedem Knoten über dem universalen Drehgelenk ein Stabilisator angeordnet ist. Diese vorgelagerten Knoten sind mit den aufrechten Bauteilen des Raumfachwerks durch geneigte Raumfachwerkbauteile verbunden. Jeder Stabilisator erstreckt sich nach außen über den Wasserstand bei Sturmbedingungen, zum Beispiel, bis zur Deckhöhe oder ein wenig darunter. Diese Stabilisatoren können von ihrer Grundfläche aus bis ' ungefähr 10m unterhalb des mittleren Wasserstandes mit einem Mantel umgeben sein, dessen Innenraum gegenüber dem

äußeren Wasser offen ist. ' . '. "

Ein wichtiger Punkt der erfindungsgemäßen Plattform ist, daß jeder der Stabilisatoren als ein Anlegepunkt und/oder Ölentnahmestelle. für einen Tanker sein kann. ' . ■ ■ ■ .

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an .' Hand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen: · · .

■ . FIG. Ί eine Ansicht von oben der erfindungsgemäßen ■ ' Plattform und ' ■ ■

FIG. 2 eine Ansicht von der Seite der erfindungsgemäßen Plattform. · . · ■ ■

· Die abgebildete Plattform weist ein regelmäßiges sechseckiges Deck 2 auf, das den Deckaufbau und die herkömmliche Ausrüstung trägt, die zum Bohren und/oder Fördern von Öl und Gas auf See erforderlich ist. Das Deck 2 -wird • bei einem mittleren Wasserstand 3 durch ein Raumfachwerk getragen, das vier senkrecht angeordnete Auftriebtanks 4 enthält. Solch ein Auftriebtank 4 ist jeweils direkt . unter der Spitze des sechseckigen Decks angeordnet und mit der Spitze über ein senkrechtes, rohrförmiges Bauteil 6 des Fachwerks verbunden. Die Auftriebtanks selbst sind"untereinander durch horizontale rohrförmige Fachwerkbauteile 8 verbunden. Das Raumfachwerk beinhaltet paarweise angeordnete horizontale rohrfömige Bauteile 16 (wobei jedes Paar ein Dreieck bildet und eine Dreieckseite die Grundfläche zweier benachbarter Auftriebtanks 4 verbindet) und geneigte rohrförmige Bauteile 12.und. Das Bauteil 12 verbindet die Auftriebtanks 4 mit dem Deck 2, und die Bauteile 14 verbinden die Auftriebtanks mit den vorstehenden rohrförmigen Bauteilen 16. Die Auftriebtanks 4 enthalten Verbindungsbauteile 18 für die ver-' schiedenen rohrförmigen Bauteile des Raumfachwerks. Jeweils zwei horizontale vorstehende Raumfachwerkbauteile 16 sind in einem Verbindungsbauteil 18 verbunden. Auf jedem Verbindungsbauteil 18 ist ein Universaldrehzapfen 20 für einen sich nach oben erstreckenden hohlen Stabilisator 22 montiert. Auf der Höhe des normalen Wasserstandes 3 können die Stabilisatoren 22 und die senkrechten Raumfachwerkbauteile 6 mit Prellböcken oder Fendern 24 umgeben sein. Die abgebildeten Stabilisatoren 22 enden unter-

halb der Höhe des Decks, sie können sich auch z.B. bis zur Höhe des Mitteldecks erstrecken.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, die den Stabilisatoren 22 und den Auftriebtanks 4 Ballaststoffe zu und abführen, wobei die Einrichtungen gewöhnlich abgeschottet sind, so daß die Steuerung der Schwimmfähigkeit oder des Auftriebs erleichtert ist. Die- senkrechten Raumfachv/erkbauteile 6 · · können innerhalb der Spitze der Auftriebtanks 4 enden, oder sie können sich bis zu den Grundflächen der Auftriebtanks 4 erstrecken.'Im Betrieb werden die Stabil!- .· satoren vorzugsweise nur zu einem Teil mit Ballast gefüllt, so daß sie nur einen geringen Auftrieb im ruhigen Wasser haben und nur einen kleinen Betrag (z.B.. um 10?ό) .zum Auftrieb der Pattform beisteuern.

In der abgebildeten Plattform beträgt die Entfernung zwischen den Achsen von zwei sich direkt gegenüberliegenden Stabilisatoren 22 (z.B. A und B in Fig. 1)'ungefähr 150 m. Das obere Ende der Auftriebtanks 4 liegt ungefähr 12 m unterhalb' des mittleren Wasserspiegels 3. Die Stabilisatoren 22 weisen einen Durchmesser von ungefähr 8 oder 9 m auf. Die senkrechten Raumfachwerkbauteile 6 haben ■ . einen Durchmesser von ungefähr 2,5 m. Die geneigten Raurnfachwerkbauteil 12 und 14 weisen jeweils einen Durchmesser von ungefähr 2,5 und 1,5 m auf. Die horizontalen vorstehenden Raumfachwerkbauteile 16 haben einen Durchmesser· von ungefähr 2,5 m. Die horizontalen Raumfachwerkbauteile. 8 weisen einen Durchmesser von ungefähr 1,5 m auf. Der Durchmesser der Auftriebtanks 4 beträgt ungefähr 8,2 ra.

Die Grundflächen der Auftriebtanks 4 liegen ungefähr 50 m unterhalb des mittleren Wasserstandes 3. Für eine solche Plattform mit einer gesamten Wasserverdrängung von ungefähr 45000 t kann ein jeder Stabilisator 22 beispielsweise ungefahr 700 t Auftriebskraft bereitstellen.

Die·erfindungsgemäße Plattform kann ein sehr viel größeres

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Deckgewicht tragen, wenn, man von einem vorgegebenen Betrag einer Pattformtragkonstruktion/ ausgeht, als es bei halb oder zum Teil eingetauchten Plattformen allgemein üblich ist. · -

. : ' . :' ' · : ■ ' Das verbesserte Bewegungsverhalten der Anlage wird durch die folgenden Konstruktionsmerkmale bewirkt:

1. ein verbessertes Verhalten hinsichtlich der Horizontal-' verscheibung und der Längsneigung in Folge der tiefen Ein-" · tauchung der Hauptauftriebselemente.

2. ein verbessertes Verhalten bei höherm Wellengang, da die.Energie der horizontalen Wellen durch die Hauptkonstruktion unmerklich absorbiert wird und eine Unterdrückung oder Ausbalancierung zwischen'den Bewegungen . der gelenkig verbundenen Stabilisatoren stattfindet.

. Der-Große Abstand der Stabilisatoren 22 ist für die Sta-r bilität von Vorteil. ■ ·. ' ' . ·

Die erfindungsgemäSe Konstruktion oder Anordnung ermöglicht eine direkte Befestigung eines Tankers zur Ölaufnahme an einen der gelenkig verbundenen Stabilisatoren. Dies ist möglich, da die Relativbewegungen zwischen . .Tanker und Plattform durch die Gelenkverbindung absorbiert wird und da sich die resultierenden Reaktionskräfte nicht vollständig auf die Anlage übertragen. Die Be-■wegungseigenschaften der Anlage wird nicht nachteilig durch die Befestigung des Tankers beeinflußt. .

In der abgebildeten Ausführungsform stehen die vertikalen Auftriebtanks 4 auf den Ecken einer sechseckigen Grundfläche, die durch sechs horizontale, rohrförmige Raumfachwerkbauteile 26 (vorzugsweise im Kastenprofil), beispielsweiae mit einem Querschnitt von 3 m Höhe und 5m Breite gebildet ist. Die horizontalen Grundflächenbauteile 16 und 26 des Raumfachwerks können ein Kastenprofil aufweisen und werden gewöhnlich im Betrieb mit Ballast versehen, so daß sie nur einen kleinen oder gar keinen Auf-

trieb für die Plattform vorsehen.

Die Montage' der erfindungsgemäßen Plattform erfolgt ; zweckmäßigerweise so, daß zuerst die aufrechten Auftriebtanks aufgestellt, und mit den horizontalen Raumfachwerkbauteilen verbunden werden. Danach werden die horiz-on-.talen vorstehenden · Raumfachwerkbauteile (Ausleger) und die geneigten Raumfachwerkbauteile 14, die als Verstrebung oder Versteifung dienen, montiert.·Die Montage kann in einem Trockendock oder auf einer Helling durchgeführt werden, wobei der Stapellauf über* Schienen oder Rollen • erfolgt. An den sich ergebenden Teilaufbau kann,' wenn er schwimmt, mit Hilfe eines Schwimmkrans die vertikalen . . ' Raumfachwerkbauteile 6 montiert werden. Der sich daraus · ergebende Teilaufbau kann dann mit Ballast versehen werden, so daß gerade das obere Ende der vertikalen Raumfachwerkbauteile aus dem V/asser ragt, (möglicherweise so, daß ein vorübergehender Auftrieb angebracht.ist). Danach erfolgt das Zusammenpassen des Decks' mit den vertikalen Raumfachwerkbauteilen,'während das Deck von Schiffen getragen wird. Eine v/eitere Möglichkeit für den zuletzt genannten Montagevorgang besteht darin, daß das Deck, das auf den vertikalen Raumfachwerkbauteilen abgestützt ist und auf Schiffen schwimmt, mit den mit Ballast verse- \^ 25 henen Schiffskörpern und senkrechten Auftriebtanks zusammengepaßt wird, danach folgt das Hochwinden des Decks. · Das Deck selbst kann schwimmfähig sein, so daß es bei · · beiden Montagemöglichkeiten schwimmend in eine Lage gebracht werden kann, ohne daß es von Schiffen getragen wird.

Anschließend können die Stabilisatoren schwimmend an ihren . Platz gebracht werden. Sie v/erden mit Ballast gefüllt, so , daß sie eintauchen und werden an die jeweiligen universalen Gelenke 20 auf den Drehzapfen 18, die auf dem Ausleger angeordnet sind, befestigt.

In dieser Ausführung wurde eine Plattform.beschrieben und abgebildet, die einen sechseckigen Aufbau hat. Es ist· je-

doch offensichtlich, daß andere Deckformen mit einer anderen Anzahl.von vertikalen Raumfachwerkbauteilen und Auftriebstanks ebenso möglich ist..

Claims

.... 10201 • •MA ' — ALEXANDER GEORGE COPSON. London, England i u. Reichel Patentansprüche ' 6000 Fiauto α. M.

1. Schwimmende Plattform für den Einsatz auf See, die' zur Hälfte untergetaucht·ist, mit einem über dem Wasser liegenden Deck,, einer Tragkonstrucktion, die sich vom Deck aus ins Wasser nach unten erstreckt und das Deck mittels Einrichtungen trägt, die einen Auftrieb für die Plattform liefern, . " " , .

gekennzeichnet durch Stabilisatoren (22), die um die Tragkonstruktion herum im Abstand angeordnet sind und unter Wasser von dieser .

nach außen ragen, wobei jeder Stabilisator'(22) frei bewegbar ist, so daß er sich bei von außen einwirkenden Kräften um eine Universaldrehgelenkeinrichtung, die unter Wasser angeordnet ist, dreht, und der sich von dieser Einrichtung nach oben erstreckt, so daß er im wesentliehen bis zu einem mittleren Wasserstand ragt.und eine Wellenbrecherfläche bildet, und die ein Aufrichtmoment gegenüber äußeren Kräften, die auf die Plattform wirken, vermittelt.

2. Plattform nach Anspruch 1, ■ · dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion ein Raumfachwerk ist. . . ·■

3. Plattform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum mindesten der Hauptanteil des Auftriebs für die Plattform durch die aufrechtstehenden Auftriebtanks (4) oder Tankabschnitte geliefert wird.

4.. Plattform nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufrechtstehenden Auftriebtanks (4) oder Tankabschnitte ein Teil des Raumfachwerks sind oder mit diesem verbunden sind.

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5. Plattform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen für den Auftrieb direkt unterhalb und innerhalb des Deckumfangs angeordnet sind. ■ ■ ■ . ■ '· ·

6. Plattform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zwangsläufige Auftrieb im wesentlichen von der ebenen Fläche, die als Wellenbrecher dient, getrennt ist, die mindestens zum größten Teil durch die Stabilisatoren (22) getragen wird. . .

7. Plattform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch- 'ge-kennzeichnet, daß das Deck sechseckig ist, und daß jede Ecke durch einen senkrechten Träger eines Raumfachwerks getragen wird, das die Tragkonstruktion bildet. . .

8. Plattform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Hauptauftrieb so angeodnet ist, daß er während allen Betriebsbedingungen unterhalb der Wasserlinie bleibt. . .-_■."■■·