Глубоководная опора

(511 4 Е ИЕ ИЗОБ 8 меньшения -лы, 8 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 21) 3976469/29-15(46) 15.08.87, Бюл.30 (71) Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им.Н.П.Мельникова(56) Халфин И,И. Строительство глубоководных стационарных платформ дл освоения морских месторождений нефти и газа. -Сер, "Нефтепромысловое строительство. Обзоры зарубежной литературы. М.: ВНИИОЭНГ, 1976.Заявка Великобритании21238 3, кл. Е 02 В 17/02, 1984. (54) ГЛУБОКОВОДНАЯ ОПОРА (57) Изобретение относится к област гидротехнического строительства. Це изобретения - снижение металлоемкости и повышение надежности сооружения.Опора состоит иэ решетчатого ствола 1и встроенного поплавка 2 (ВП), кото-рый размещен ниже минимального уровня взволнованной поверхности моря.ВП выполнен в виде открытого снизуколокола, и в верхней части его устроено отверстие 4 для предотвращенияобразования воздушной подушки и полного заполнения водой. Форма поплавка в виде колокола, открытого снизу,позволит испольэовать дополнительнуюмассу воды 3, заключенной под колоколообразным ВП, в общем колебанииконструкции, что приводит к повышению инерционности всего сооружениябез изменения массы эа счет сниженияусилий в элементах конструкции иУ перемещения опоры. 1 э.п.13302 б 1 Изобретение относится к строительству морских сооружений и может быть использовано для глубоководных нефте- промысловых платформ.Цель изобретения - снижение металлоемкости и повышение надежности сооружения,На фиг. 1 показана глубоководная опора с жестким соединением ствола с 10 . дном, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - расчетная схема опоры с жестким соединением ствола с дном; на фиг. 4 - опора с шарнирным соединением ствола с дном, 15 общий вид; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. б - график зависимости коэффициентов К 5 и Кз от отно 1 5сительной высоты расположения сосредоточенной массы ш для опоры с 20 жестким соединением ствола с дном; на фиг. 7 - график зависимости отношения коэффициентов К /Кэ отготносительной высоты расположения сосредоточенной массы ш для опоры 25 с жестким соединением ствола с дном; на фиг. 8 - график зависимости амплитуды колебаний от момента инерции массы опоры относительно точки шарнирного соединения ствола с дном. 30 21 ОаЕ 1 2 1 Ч И = где где ш - распределительная масса.ствола, т/м;М - масса верхнего строения, т;ш - суммарная масса встроен 5ного поплавка 2 с ограниченным объемом воды 3 т;- коэффициент приведениямассы ш к распредели 5тельной, зависящей отхз= - и отформы колеба 1ний,Отношение первой и второй частотсобственных колебаний определяетсяпо формуле 545 50 Глубоководная опора состоит иэ решетчатого ствола 1, встроенного поплавка 2, ограничивающего массу воды 3. Встроенный поплавок 2 может быть; выполнен в виде одиночного поплавка в виде колокола (фиг, 1) или группы соединенных между собой листовой обшивкой поплавкой (фиг. 5).Для предотвращения образования в верхней части колокола воздушной подушки и полного заполнения колокола водой в его верхней части выполнено отверстие 4.Работа предлагаемого сооружения характеризуется тем, что форма поплавка в виде колокола, открытого снизу, позволяет использовать дополнительную массу воды 3, заключенную под колоколом - поплавком, в общем колебании конструкции, что приводит к повышению инерционности всего сооружения без изменения массы, благодаря чему достигается положительный эффект, а именно снижение металло- емкости и повышение надежности сооружения за счет снижения усилий в элементах конструкций и уменьшения перемещений опоры. В случае жесткого соединения ствола глубоководной опоры с дном важно, чтобы сооружение не попадало в резонанс с волновой нагрузкой, так как это приводит к недопустимым перемещениям и усилиям, Для вывода частот собственных колебаний опоры из резонансной зоны необходимо выполнить усилие, чтобы частота первой формы колебаний (и,) была меньше частоты максимума спектра волнения, а частота второй формы Ь ) больше частоты максимума спектра волнения.Первая и вторая частоты собственных колебаний глубоководной опоры с жестким соединением ствола с дном (фиг. 3) определяется по формуле табличные коэффициентыформы колебаний;расчетная длина ствола, м;модуль упругости Юнга,т/м;момент инерции сеченияствола, м4,эквивалентная распределительная по стволу масса, т/м, определяемая поформуле4 М 1=ш + - + - К .ш1 1 5 ЯСнижение отношениядостигаЫется размещением встроенного поплав 1330261ка на расстоянии х = 0,7-09 от днаПри этом отношение Кэ /К является6минимальным (меньше 1), что обуславливает минимум отношения ш /шй Ои, соответственно, минимум отношенияЯ,а это позволяет развести частотыоэсрпервой и второй форм колебаний намаксимальное расстояние от частотымаксимума спектра волнения (фиг.6 и 7).Повышение инерционного опоры прижестком соединении ствола с дном ивывод частот собственных колебанийиз резонансной зоны позволяет уменьшить перемещение конструкции и снизить усилие в элементах стволаВ случае глубоководной опоры сшарнирным соединением решетчатогоствола с дном (фиг. 4) колоколообраз.ная вставка может быть выполнена,например, из десяти поплавков, соединенных между собой по периметруметаллическими листами, что позволяет увеличить присоединенную массуводы в 2,6 раэ по сравнению с конструкцией, оборудованной тем же числом не объединенных между собой навесных поплавков, Это приводит кувеличению момента инерции системы в 2,2 раза и к снижению амплитудьгколебаний в 4,5 раз.Применение колоколообразноговстроенного поплавка позволяет повысить надежность глубоководнойопоры за счет снижения амплитуд перемещений и усилий в элементах конструкции при многократно повторяющихся 10 волновых воздействиях, а также уменьшить металлоемкость конструкции.Формула изобрете ния1. Глубоководная опора, включающая решетчатый ствол, жесткое соединение ствола с дном, встроенный поплавок, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения металлоемкости 20 и повышения надежности сооружения,встроенный поплавок выполнен в виде расположенного ниже минимального уровня взволнованной поверхности моря открытого снизу колокола, снаб женного отверстием в верхней части,2. Опора по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик СоЗ 0 оружения, встроенный поплавок расположен на расстоянии от дна, равном0,8 глубины акватории.1330261 мыл иеучасам Составитель Р Редактор М. Петрова Техред В.КадасчастноваКорректор ешетник аказ 354 Подписно го комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная 2 Тираж ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москв