Ледостойкое гидротехническое сооружение

(54) ЛЕД СООРУЖЕН льство СССР 15/02, 1983.4,Ьав ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам освоения нефтяных и газовых ресурсов континентального шельФа(57) Изобретение относится к гидротехническому строительству. 11 ельизобретения - снижение ледовой материалоемкости нагрузки при одновременном увеличении его долговечности.Сооружение состоит из верхнего строения 1, фундаментной части 2 и опорной части 3, системы ледоразрушающихэлементов, образующих усеченную коническую поверхность от нижней отметкиверхнего строения 1 до опорной части3 с амортизаторами. Новые ледоразрушающие элементы 4 расположены подострым углом к образующей коническойпрверхности. В ледовых образованиях,врэдействующих на ледостойкое сооружжение, будет возникать сложное напряженное состояние - сжато-изогнутоев двух главных плоскостях. Разрушениеледовых образований перед опорнойчастью сооружения будет происходитьпри меньших значениях ледовых нагрузок на сооружение, Амортизаторы 5сиижают вибрационные нагрузки на сооружение и способствуют разрушению Изобретение относится к гидротехническому строительству и может бытьиспользовано при создании нефтегазопромысловых морских сооружений дляразведочного и эксплуатационного бурения скважин на шельфе морей с суровыми климатическими условиями.Цель изобретения - снижение материалоемкости сооружения и увеличениеОго долговечности,На чертеже изображена конструкцияледостойкого гидротехнического сооружения во взаимодействии с дрейфующими 30ледовыми образованиями.Сооружение состоит из верхнегостроения 1, фундаментной 2 и опорной 3 частей, системы ледоразрушающихэлементов 4, образующих усеченнуюКоническую поверхность от отметкиверхнего строения 1 до опорной части 3. Ледоразрушающие элементы выполНеиы из гибких стержней, Узлы крепления на верхнем строении 1 и на опорной части 2 расположены по их периметру с равноМерным шагом. Гибкиестержни прикреплены к верхнему строению с помощью амортизаторов.5. Сооружение подвергается силовому воздействию дрейфующих ледовых образований - ровных полей 6 и торосов 7,разрушающихся на обломки 8.Сооружение работает следующим образом. 50В зависимости от диаметра опорнойчасти 3 сооружения, расчетных размеров ледовьгх образований и их прочностных характеристик, с учетом климатических условий реагента, где функционирует сооружение, назначаютсярасстояния В и Ь (фиг,1) ледоразрушающих элементов 4 по периметру, соответствующие шагу крепления верхнего ледовых образований на обломки 8,В момент взаимодействия с опорнойчастью 3 сооружения обломки 8 льдабудут двигаться по криволинейным вплане траекториям. Часть энергии будет затрачиваться на силовое взаимодействие между обломками льда передопорной частью сооружения, что такжеприведет к снижению суммарной нагрузки на сооружение и к снижению истирающего действия льда на материалопорной части 3 сооружения, 1 ил. строения и опорной части под углом ок образующей конической поверхности,согласно равенствам:по верхнему строению шаг крепленияледоразрушающих элементов В=КйЬф(1) по опорной части шаг крепления ледоразрушающих элементов В ЙЬП(2)Величина угла Ы между образующей конической поверхности и ледораэру" шающими элементами 4 сооружения определяется из неравенства 1)-йсг.р М.;2 Н(3) диаметр опорной части сооружения, м;расчетная толщина льда, м; безразмерный коэффициент; диаметр верхнего строения сооружения, м;высота конической поверхности, м,Значение безразмерного коэффициента К в зависимости (1) устанавливают на основании анализа исходных данных (размеров элементов сооружения, размеров и формы расчетного вида ледового образования в районе строительства, прочностных характеристик ледовых образований, диаметра режущих элементов, жесткости амортизаторов, расчетной скорости дрейфа ледовых образований) так, чтобы достичь наибольшего эффекта в предварительном разрушении дрейфующих ледовых образований перед опорной частью 3 сооружения.5 15Жесткость амортизаторов 5 назначается из условия, что ее значение соизмеримо с максимальной нагрузкой, на ледоразрушающие элементы. В ледовых образованиях, которые под воздействием сил дрейАа подходят к ледоразрушающим элементам 4 сооружения, расположенных под углом О к образующей конической поверхности, возникает сложное напряженное состояние - сжато-изогнутое в двух главных плоскостях (совместное действие изгибающих моментов и продольной силы), определяющееся следующим выражениемР Ми Ми(4)ла а 1 И тф кгде- разрушающие напряжения вледовых образованиях приих взаимодействии с сооружением;Р - горизонтальная нагрузкаот воздействия ледовых образований на опорную частьсооружения,М, М - изгибающие моменты относительно соответствующихосей,И, Ъ 7 - моменты сопротивления сечения ледовых образованийотносительно соответствующих осей, 659546 5 10 15 20 35 30 ствие между обломками льда перед опорной частью сооружения, что допол нительно приводит к снижению суммар-ной ледовой нагрузки на сооружение и к снижению нстирающего действия льда на материал опорной части сооружения,Амортизаторы 5 снижают вибрационные нагрузки на сооружение и способствуют разрушению ледовых образований в виде ровных полей 6 и торосов 7 на обломки 8.Таким образом, предлагаемое сооружение позволяет снизить ледовые нагрузки на него за счет снижения усилий, разрушающих ледовые образования, воздействующие на опорную часть. Снижение разрушающих усилий обеспечивает расположение системы ледоразрушающих элементов под углом к образующей конической поверхности. Кроме этого, эа счет изменения траектории движения обломков льда уменьшается истирающее действие льда, также обусловленное расположением ледоразрушающих элементов.В безледный период года при воздействии на сооружение расчетных штормов волновая нагрузка на сооружение благодаря его упрощению уменьшается примерно на 507 формула изобретенияБлагодаря предлагаемому техническому решению, вызывающего в ледовых образованиях сложное напряженное состояние, их разрушение происходит при меньших значениях ледовых нагрузок . на сооружение. Напряжения, вызываемые сооружением в воздействующих на него ледовых образованиях, разрушают их на обломки 8. Система ледоразрушающих элементов 4 в пространстве вокруг опорной части 3 сооружения изменяет траекторию обломков 8 льда и приводит к обводу обломками опорной части сооружения.Таким образом, в момент взаимодействия с опорной частью сооружения обломки льда двигаются по криволинейным в плане траекториям. Часть энергии затрачивается на силовое вэаимодей 35 40 45 50 Ледостойкое гидротехническое сооружение, содержащее ундаментную и опорную части, верхнее строение, ледораэрушающие элементы, выполненные в виде гибких стержней, закрепленных между верхним строением и опорной частью, причем узлы крепления расположены по периметрам верхнего строения и опорной части с равномерным шагом, а ледоразрушающие элементы образуют коническую поверхность, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения материалоемкости сооружения и увеличения его долговечности, режущие элементы размещены под острым углом к образующей конической поверхности и прикреплены к верхнему строе" нию с помощью амортизаторов.