Глубоководная опора

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 9 4 Е 02 В 7/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АЭТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВ едова т стр.Поля В 9,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ 22200/29-15.06.87. Бюл. В 24нтральный научно-исй и проектный инстих металлоконструкци(21) 39 (22) 01 (46) 30 (71) Це тельски ительны им. Н.П (72) Л. (53) 62 (56) сц с. 289 Пате кл ЕО(57) Изобретение относится к гидро- .техническому строительству. Цельизобретения - снижение металлоемкости и улучшение эксплуатационных характеристик, Глубоководная опора содержит рабочую площадку 1 с модулямиверхнего строения 2. Опора снабженагоризонтальным цилиндрическим понтоном 3 с избыточной плавучестью, который служит для компенсации волнового воздействия на опору. Одна изнесущих конструкций (НК) 4 опирается на морское дно, другая НК 5 опирается на понтон 3, соединенный с НК 4жесткой горизонтальной диафрагмой 6на уровне приложения равнодействующейволновой нагрузки, Понтон 3 прикреплен к морскому дну оттяжками 7, блаИзобретение относится к гидротехническому строительству морских сооружений и может быть использовано в опорах глубоководных платформ для морской добычи нефти и газа. 5Цель изобретения - снижение металлоемкости и улучшение эксплуатационных характеристик.На фиг.1 изображена глубоководная опора, общий вид; на фиг,2 - то же, план; на фиг.З - график функций, определяющих реакции глубоководной опоры на внешние воздействия; на фиг.4 - расчетная схема глубоководной опоры; на фиг.5 - схема приложения сил на глубоководную опору.Глубоководная опора содержит рабочую площадку 1, которая поддерживает модули верхнего строения 2 и опирается на несущие конструкции.Глубоководная опора снабжена горизонтальным цилиндрическим понтоном 3 с избыточной плавучестью.Одна из несущих конструкций 4 глубоководной опоры опирается на морское дно, а другая несущая конструкция 5 глубоководной опоры опирается на понтон 3, который соединен с несущей конструкцией 4 жесткой горизонтальной диафрагмой 6 на уровне приложения равнодействующей волновой нагрузки на несущую конструкцию 4 и прикреплен к морскому дну оттяжками 7,Сущность работы глубоководной опоры заключается в использовании 35 понтона 3 для снижения волнового воздействия на несущую конструкцию 4.Если в известных глубоководных опорах понтоны предназначены для транспортировки опоры и установки ее 40 в проектное положение путем регулируемого заполнения водой, то в предлагаемой глубоководной опоре понтон служит для компенсации волнового воэгоадря чему уменьшается расход металла на опору. Расстояние междуНК 4 и НК 5 для оптимального варианта с точки зрения перемещения конструкции определяется математическимизависимостями. 5 ил. действия на опору, причем расположение поплавка относительно несущихконструкций должно быть вполне определенным, что выражено математическими зависимостями,Морское волнение представляет собой случайный стационарный аргодический процесс с нулевым гауссовскимраспределением, который может бытьпредставлен спектральной плотностьюволновых осциляций (колебаний) наповерхности моря. Спектр перемещенийнесущей конструкции от воздействияволн является произведением спектраБ поверхностных волн на передаточную функцию Р , характеризующую жесткостные и демпфирующие свойства конструкции глубоководной опоры в водной среде, и на функцию Й , характеризующую корреляцию волновой нагрузки вдоль распространения волн (фиг.З).Перемещение конструкции глубоко-водной опоры будет минимальным присовпадении частоты ее собственных,колебаний, т.е, частоты максимумафункции Р , с нулевой точкой функции Г, причем частота нулевых точек функции Г соответствует длинамволн, которые находятся в следующейзависимости от расстояния между несущими конструкциями 4 и 5: где Ь - расстояние между несущими конструкциями; = 0,1,2, - порядковый номер нулевой точки по направлению возрастания частот. Рассмотренному случаю совпадения . максимума функции с первой нулевойточкой функции соответствует условие15 при яо Ъ 2 со (1) В=0,5 Ъ,ушНз /3 Е 1, при Я с 2 Я (2) Выражение (2) соответствует менее 20 жесткой конструкции, чем выражение (1),Подставляя выражение (1) в выражение (2) при я с 2 Й, получаем требуемую жесткость Е 1 несущей конструкции 4.25Глубоководная опора работает следующим образом.При выполнении условий (1) или (2) волновые нагрузки Р, действующие на несущую конструкцию 4, и вол - новые нагрузки Р, действующие на несущую конструкцию 5 с понтоном 3, имеют противоположные направления (фиг.5). Геометрические размеры понтона 3 с учетом его требуемой избы точной плавучести определяются из условия равенства этих нагрузок по величине. При этом на сооружение в целом волновая нагрузка будет нулевой на частоте, соответствующей минимуму 40 Функции Е.Уровень максимального воздействия волновой нагрузки - это уровень, на котором приложена равнодействующая волновой нагрузки.45 Для передачи на несущую конструкцию 4 волновой нагрузки от понтона 3 на уровне 2 предназначена жесткая диафрагма 6. Понтон соединен с дном оттяжками 7, ограничивающими вертикальные перемещения понтона 3, причем избыточная плавучесть понтона обеспечивает предварительное натяжение от,тяжек 7. 50 55 Устанавливаемый понтон выполняется с геометрическими размерами, которые определяются соотношениями где О, - частота собственных колебаний гпубоководной опоры для расчетной схемы, показанной на фиг.4.Выражая частоту ы, собственных колебаний опоры через жесткостные и весовые характеристики конструкции глубоководной опоры и глубину моря, 10 получаем математическую зависимость расстояния между несущими конструкциями 4 и 5 для оптимального варианта перемещения конструкции глубоковод - ной опоры:требуемый объем понтона,мз;расстояние от уровня морядо уровня максимальноговоздействия волновой наг 1. = 0,5 3, при а.2 Г), 1,= ТцпйР /12 Е 1, нри ы а,рузки, м;Й - диаметр стоек несущей конструкции, опирающейся надно, м;и - число стоек несущей конструкции, опирающейся на дно.Модули верхнего строения 2 сдвинуты относительно середины рабочейплощадки 1 таким образом, чтобы разгрузить моменты ат собственного весарабочей площадки 1 в ее пролете.Таким образом, учитывая особенности волнового воздействия, можно свести к минимуму деформации глубоководной опоры, что снижает металлоемкостьглубоководной опоры до 257 Это достигается, во-первых, за счет уменьшения усилий в несущей конструкции 4 и,во-вторых, за счет того, что несущаяконструкция 5 в нижней части заменена предварительно-напряженными оттяжками. Кроне того улучшаются деформативные характеристики конструкцииглубоководной опоры, что позволяетвести буровые работы в штормовых условиях,Формула изобретенияГлубоководная опора, включающаярабочую площадку, модули верхнегостроения, две несущие конструкции нарасстоянии друг от друга, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюснижения металлоемкости и улучшенияэксплуатационных характеристик, однаиз несущих конструкций снабжена горизонтальным понтоном, вставкой,опирающейся на понтон и поддерживающей рабочую площадку, а также снабжена упругим элементом, соединяющимпонтон с дном, а несущие конструкциисвязаны жестким элементом на уровнепонтона, причем расстояние между несущими конструкциями определяетсяпо формуле1320327 где оставитель Р.Бесчастновехред В.Кадар Редактор А.Ре Заказ 2621/28 Корректор А,Зимокосо 6 Тираж ИИПИ Государстве по делам изобре Москва, Ж, Подписное.та СССР ного ко нии крыт 113035 5 ушска аб одственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, П П на 5Ъ - расчетная действующая на.сооружение длина волны, соответствующая средней частоте у спектра, м; 5 Юо - частота собственных колебаний конструкции, рад/с; а - масса глубоководной опоры;6Е - модуль Юнга материала конструкции, ньютон/м; Т - момент инерции сечения, опи"рающейся на дно несущей кон"струкции, м;Н - глубина акватории, м; ц - ускорение свободного падения, м/с