Глубоководное основание под платформу

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 987025 Ссиоз СоветскихСоциалистическихРеспублик нием заявки Н 9 Е 0 и Государственный комитет СС СР по делам изобретений и открытий. Дата опубликова писания 07,038 2) Авторыизобретения ф ло(54) ГЛУБОКОВОДНОЕ ОСНОВАНИЕ ПОД ПЛАТФДР Изобретение относится к строительству морских сооружений и может быть использовано.в глубоководных основаниях платформ для морской добычи нефти и газа.Известны глубоководные основания, выполненные в вире вертикальных трубчатых стоек, как отдельно стоящих, так и объединенных связями в простран ственную конструкцию, Примером может служит стационарная платформа фБранАф Опорная башня имеет, форму усеченной четцрехгранной пираМиды, состоящей иэ б трубчатых поясов; соеди-. ненных крестовой решеткой. Трубчатые стойки работают прежде всего на продольное сжатие от веса:платформы с оборудованием и, кроме этого, на изгиб от волнового воздействия воды и ветра. В случае пространственной конструкции изгибающий момент уравновешивается системой продольных разнонаправленных реактивных сил в трубчатых стойках, суммирующихся с усилиями отвеса платФормы (1) 2 Из вес ванне по тикальны 5 стойки сйства являетсяпри подборе,побчатых стоек явсжимающее усилщр Недостатком устр то, что определяющим перечных сечений тр ляется максимальное(22) Заявлено 040981 (21) 334 б 891/29-1 3 т Опубликовано 0701.83 ЬоллетеНЬ М 1 К.В. Поляк и М.А. Гусев ена Трудового Красного Знаме учно-исследовательский и .проестроительных металлоконстр"ЦНИИпроектстальконСт тно также глубоководное оснод платформу, включакюцее вере металлические трубчатыедном, заполненные водой (2),Однако известное устройство характеризчется недоиспользованием резер-вов несущей способности на сжатие вер-.тикальных трубчатых стоек, по сущест ву представляющих собой цилиндрические оболочки. В результате имеет место завьвение толщйн стенок трубчатыхстоек, приводящее к перерасходу, металла и росту металлоемкости глубоководного основания.Цель изобретения - уменьшение металлоемкости.Поставленная цель достигается тем,что трубчатые стойки снабжены поршнем,установленньзк в них сверху и взаимодействующим с платформой, причем поокружности трубчатые стойки снабженыопорньи воротником, закрепленным свозможностью перемещения.Кроме того, в трубчатых стойкахразмещен датчик давления.На фиг., 1 схематически изображеноглубоководное основание, общий вид;на Фиг, 2 - разрез вертикальной стойки; на Фиг. 3 - график решения урав-. 0,нения (8), определяющего минимальныйобъем металла трубчатой стойки (область допустимых значений заштрихована) .Предлагаемое глубоководное основание представляет собой систему вертикальных трубчатых стоек 1 либо отдельно стоящих, либо объединенных связями 2 в единую пространственную конструкцию. Сверху на глубоководное основание оперта платформа 3 с оборудованием, Глубоководное основание пронизыва- ет глубину моря 4 и опирается в уровне дна 5 на фундамент. В верхней час-, ти каждой трубчатой стойки 1 установлен поршень б, а ее внутренняя полость заполнена морской водой 7на которую и опирается поршень б. Снаружи по 15 окружности трубчатая стойка 1 снабжена опорным воротником 8, который мохет перемещаться вдоль оси стойки 1 с возможностью фиксации на ней в за" данном положении. Платформа 3 оперта 20 в зависимости от принятого режима работы глубоководного"основания либо только на поршень б, либо одновременно и на поршень б и на опорный воротник 8, жестко закрепленный в этот мо-, 5 мент к трубчатой стойке 1, Внутри последней установлен датчик давления (манометр) 9, а в уровень дна 5 трубчатая стойка 1. герметически закрыта элементом 1 О.30Сущность работы предлагаемого глубоководного основания заключается в уменьшении осевого сжимающего усилия, действующего в трубчатых стойках 1 за счет работы стенок стоек на растяжение в кольцевом направлении, Включение стенок трубчатых стоек 1 в рабо" ту на растяжение осуществляется сле-,. дующим образом..40В режиме, когда платформа 3 в на чальный момент оперта только на поршень б, благодаря герметическим трубчатым стойкам 1, возникает соответствующее избыточное относительно гидро- статического давление, постоянное по высоте стойки, которое создает в стенках трубчатых стоек 1 кольцевые растягивающие напряжения. При достижении давлением определенного значения, фиксируемого датчиком 9, опорный ворот О ник 8 поднимается .вверх до плотного контакта с платформой 3 и в этом положении жестко фиксируется на стойках 1. При дальнейшем возрастании осевой нагрузки от платформы 3 она воспри нимается работой стенок трубчатых сто. ек 1 уже одновременно и на осевое сжатие и на кольцевое растяжениеПричем, нагрузка ввиду несжимаемости во" ды перераспределяется пропорциональ- щ но осевым жесткостям собственно трубчатой стойки и системы поршень-вода-стойка (ПВС) . Постепенность эагружения обеспечивается при монтаже платФормы и оборудования. 65с+ фатвеВ случае второго режимаР е Рпвс О + р(4) В предлагаемой конструкции глубоководного основания существуют двапроизвольных параметра: величина осевой силы (Кявс Р), при которой в работу вводится опорный воротник 8 икоэффициент Д продольного изгибатрубчатой стойки 1. Различным сочетанием их значений соответствует и различный объем металла трубчатых стоек1,С целью обеспечения минимальногообъема металла трубчатой стойки 1опорный воротник 8 включен в. работув момент, когда усилие, воспринимаемое системой ПВС, достигает зиачений,лежащих в пределах от нулевого до1/4 полного расчетного сжимающегоусилия (К двс -- О - О, 25), а трубчатаястойка 1 раскреплена от потери устойчивости таким образом, что коэффици-ент продольного изгиба, равный 3 -1 - Кпьс 1 фав + 15 Кпвс+ ограничен значениями Зе= 0,75 - 05Изобретению присущи два специфических свойства. Регулирование перераспределения осевого усилия Р между стойкой и системой ПВС осуществляется изменением значения давления воды, измеряемого датчиком 9, при котором производится введение в работу опорного воротника 8.В режиме, когда платформа 3 в начальный период сразу оперта и на стойку 1 и на поршень б, перераспределение нагрузки от платформы 3 между трубчатой стойкой 1 и поршнем б происходит с начала загружения пропорционально осевой жесткости стойки и системы ПВС.таким образом, в первом режиме пос-, ле приложения полной нагрузки от платформы Р доля осевого усилия, восприни" маемого системой ПВС, составляет+ (1-К ) Р (1)1) всзвс пас 9 с +пвв где КяВС - доля усилия изначальнопередаваемая на поршень б;9 си 1)яв- осевые жесткости трубчатой стойки и системы ПВС,Соответственно доля полного усилия Р, воспринимаемого трубчатой стойкой, равна9870255Отношение относительного радиаль- гибкости У-с = 120 ( = О, ), ру. 20 (ъ = 0 5) а ве х"ного расширения трубчатой стойки 1 к ний - обусловлен невозможностьюсоэ-,обусловленному этим расширением отно- данию во внутреннем столбе воды рассительному уменьшению внутреннего сто- тяжения и соответствуетфслучаю, коглба воды в стойке есть величина посто- да Кв = 0 ( Зс = 0,75, с = 80).янная, равная 0,5 и инвариантная к 5 Экономический эффект, достигаемыйгеометрическим параметрам трубчатой при внедрении может оцениваться пристойки е сравнении величины приведен;.ого на- Отношение компонентов общего осе- пряжения, соответствующей допустимой,вого .сжатия, воспринимаемых одновре- области К и 3 (Фиг.З) и равнойменно и трубчатой стойкой 1 и систеРмой ПВС, есть величина постоянная, (1,07 - 1,2 Х - в в в - - , с велич .равнаяной главного напряжения, возникающее(б) го в трубчатых стойках 1 известногофпвс 15 решения глубоководного основания, выи инвариантная к геометрическю 4 пара . Полненного без сиСтемы ПВС, и равногометрам трубчатой стойки 1. Р(1,33 - 2)х, бОтсюда слеОпределяющими для конструкции глу дует, что экономия металла трубчатыхбоководного основания являются два стоек 1 в пределах допустимой областипредельных состояния, первое из кото 20 К и составляет примерно 20-40.рых .состоит в поте,ре общей устойчивосовс сГодовой. экономический эффект отти трубчатой стойки 1 при осевом сжа- применения изобретения на,одном объектии, а второе - в достижении нреве- те составляет 51,3 тыс,руб.денными напряжениями дредельных значений. Опасность по приведенным напряжениям Ояр существует потому, чтс Формула изобретенияв результате работы системы ПВС встенке трубчатбй стойки 1 возникает 1, Глубоководное основание под пладвухмерное напряженное состояние: тформу, включающее вертикальные металсжатие вдоль образующей ООС, и растя лические трубчатые стойки с дном, зажение в кольцевом направлении й полненные водой, о т л и ч а ю щ епричем е с я тем, что, с целью уменьшения(У =40 +дф+( +(7, . (7) металлоемкости, трубчатые стойки снабзр Оос к ос+ кжены поршнем, установленным в них свеЯинимальный.объем металла трубча- З 5 рху и взаимодействующим с платформой,той стойки 1 соответствует случаю, причем по окружности трубчатые стойкогда ки снабжены опорным воротником, забс крепленным с возможностью перемещения.ОС к(8) 2. Основание под платформу по п.1,Ь т л и ч а ю щ е е с я тем, что воткуда, произведя соответствующие пре- трубчатых стойках размещен датчик да.40образования, имеем зависимости: с оп . вления.ределяется Формулой (5) и Источники информации,а . принятые во внимание при экспертизе2+15 )с ) -53 с 1-075 (9) 1.АС 1 ек-Бап 1-Яйее 81977пвс 2 (1-Зз) 45 у 9, с. 289-293Нижний предел возможных значений 2. Патент Франциин ии В 2253380,устанавливается из условий предельной , ул. Е 02 В 17/02, 1973 (прототип) .