Verbindungsstück für die Knotenausbildunp; von Eachwerkkonstruktionen aus Großrohren für insbesondere Bohrinseln

Die Erfindung betrifft ein Verbindungsstück für die Knotenausbildung von Fachwerkkonstruktionen aus Großrohren für !

I insbesondere Bohrinseln, in dem die Enden der Großrohre j unter verschiedenen Winkeln biegesteif miteinander verbunden sind, und das aus einem vorzugsweise rotationssymmetrischen Grundkörper mit daran angeordneten Rohrstutzen gebildet ist.

Die Pachwerke und hierbei besonders die Rohrknoten sind bei Bohrinseln, Forschungsplattformen oder anderen sogenannten Offshore-Konstruktionen oesonders hohen statischen und insbesondere dynamischen Beanspruchungen durch Seegang, aber auch durch Sturm, Schiffsstöße usw., ausgesetzt, so daß bei den bisher bekannten geschweißten Großrohrknoten (Sonderdruck "Meerestechnik" Band 5 /Ϊ974-7 Nr. 5) besondere, aufwendige Maßnahmen zur Kraftaufnahme und Haltbarkeit getroffen werden müssen. ί

Die Knotenausbildung erfolgt üblicherweise so, daß die Rohrenden auf Gehrung geschnitten und in vorbereiteten öffnungen des rohrförmigen Grundkörpers verschweißt werden.

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Außer der Schwierigkeit, die meist komplizierten Gehrungsschnitte bzw. Rohrdurchbrüche maßgenau vorzubereiten, ist ein Schweißen dieser Verbindungen nur von Hand möglich. Das Schweißen selbst verursacht Eigenspannungen, die nur mit großem Aufwand beseitigt werden können.

Wegen der vorgenannten Probleme ist oft eine an sich unnötige Vergrößerung des Durchmessers des Grundkörpers erforderlich.

Selbst bei mit sehr großem Aufwand erzielten ordnungsgemäß geschweißten Knoten entstehen weitere Probleme unter der statischen und insbesondere dynamischen Belastung im fertigen Fachwerk: Die unter beliebigen Winkeln am Grundkörper angreifenden Großrohre erhalten unter Belastung aus Biegemomenten erhebliche Nebenspannungen, die im Bereich der Anschlußschweißnähte am größten sind. Der Kraftfluß aus dem Großrohr in den Grundkörper hinein ist unstetig, und des besteht die Gefahr von Aufbrüchen innerhalb der Schweißnaht und/oder des lamellenartig verlaufenden Zerreißens des Blechmaterials in Dickenrichtung der Bleche.

Es ist deshalb ein Stahl mit besonders hohem Reinheitsgrad und sehr hohen Zähigkeits- und Dehnwerten und mit in Dickenrichtung besonderen Festigkeitseigenschaften erforderlich.

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Zur Verringerung der Unstetigkeit des Kraftflusses zusätzlich, in der Nähe der Schweißnähte angeordnete Aussteifungsringe ergeben jedoch zusätzliche Schrumpfspannungen, die wiederum nur mit großem Aufwand beseitigt werden können.

Im übrigen müssen alle Schweißnähte mit großen Ausrundungsradien und einwandfrei verschweißter Wurzelzone hergestellt werden, weil sonst bei der dynamischen Beanspruchung die Gefahr von Dauerbrüchen besteht, die durch'Kerbwirkung noch verstärkt würde. Schließlich sei noch, erwähnt, daß die vorgenannten, räumlich verlaufenden Schweißnähte infolge der komplizierten Knotenkonstruktion nur unter größtem Aufwand geprüft werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungsstück für die Knotenausbildung zu schaffen, bei dem unter den ungünstigen, insbesondere dynamischen Beanspruchungen des vorliegenden Anwendungsfalles mit verhältnismäßig geringem Arbeits- und Herstellungsaufwand eine einwandfreie Kraftübertragung und Haltbarkeit gewährleistet ist.

Gemäß der Erfindung wird dazu bei einem Verbindungsstück für die Knotenausbildung der eingangs näher bezeichneten Gattung vorgeschlagen, daß das Verbindungsstück mindestens teilweise aus Stahlguß gefertigt ist.

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Durch, die erfindungsgemäße Lösung soll dabei die Gußkonstruktion insbesondere den die Rohrstutzen enthaltenen kritischen Teil des Verbindungsstückes umfassen, in dem bei den vorbekannten Schweißkonstruktionen die geschilderten Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Schweißen und der Haltbarkeit unter den insbesondere dynamischen Beanspruchungen auftreten.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann es von Vorteil sein, daß das Verbindungsstück vollständig aus Stahlguß besteht, wenn es weitgehend aus den Anschlußbereichen für die Rohrstutzen besteht, also einen im wesentlichen unregelmäßigen Aufbau aufweist.

Falls eine verhältnismäßig schlanke, dem Wellenschlag nur wenig Angriffsfläche bietende Knotenausbildung erwünscht ist, kann die Ausbildung so erfolgen, daß der Bereich des Schnittpunktes der Rohrachsen als Vollkörper ausgebildet ist.

Eine weniger steife und leichtere Knotenausbildung kann dadurch geschaffen werden, daß der Bereich des Schnittpunktes der Rohrachsen als Hohlraum ausgebildet ist.

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Bei besonders großen Knoten - es handelt sich um Großrohre mit einem Durchmesserbereich von etwa 2.000 bis 4.000 mm - kann das Verbindungsstück aus mindestens zwei Einzelstücken bestehen, die in quer oder parallel zur Längsachse verlaufenen Ebenen des Grundkörpers durch Verschraubung, vorzugsweise jedoch durch Verschweißung zusammengesetzt sind. Es ist weiterhin aus möglich, die in quer bzw. parallel zur Längsachse zusammengesetzten Einzelstücke ihrerseits wiederum aus parallel bzw. quer zur Längsachse zusammengesetzten Teilen herzustellen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zeichnet sich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform dadurch aus, daß mindestens ein Einzelstück aus Stahlblech gebildet ist, was insbesondere immer dann zweckmäßig ist, wenn entsprechend große Teile des Knotens eine gleichförmige Ausbildung, z. B. in Form einer Zylinderschale, aufweisen, die dann aus z. B. vorgebogenem Stahlblech hergestellt werden kann.

Schließlich kann es bei der Verschweißung von Großrohren mit dem Knoten auf der Baustelle von Vorteil sein, wenn an den Stirnflächen des Grundkörpers und/oder der Rohrstutzen Anschlußenden aus Stahlblech bereits werksseitig angeordnet sind.

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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß durch die Fertigung der kritischen Anschlußbereiche der Rohrstutzen an den Grundkörper aus Stahlguß, die bei den bekannten, vollständig geschweißten Großrohrknoten gesehenen Nachteile, insbesondere hinsichtlich aufwendiger Vorbereitung, schwieriger Verschweißung und insbesondere durch den unstetigen Kraftübergang hervorgerufener Spannungsspitzen unter den späteren, insbesondere dynamischen Betriebsbelastungen, vermieden werden können. Diese Stahlgußteile können gemäß der Erfindung mit anderen Stahlgußkörpern oder mit entsprechend vorgeformten Stahlblechen durch einfache Rund- und/oder Längsschweißnähte verschweißt werden. Derartige Nähte können in einfacher Weise mit Automatenschweißung hergestellt und einwandfrei und lückenlos nach allen gewünschten Prüfmethoden kontrolliert werden. Es kann weiterhin vom Einsatz eines sonst bei vollständigen Schweißkonstruktionen üblichen, besonders hochwertigen Stahles abgesehen werden. Auch die sonst erforderlichen extrem hohen Anforderungen an die Schweißnähte können verringert werden.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

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Es zeigt

Fig. 1 die Ansicht eines Großrohrknotens mit vier Rohr- !

stutzen, !

j Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II - II in Fig. 1, j

Fig. 3 eiiea Schnitt, ähnlich der Fig. 2, jedoch bei einer | Ausführungsform mit im Bereich des Schnittpunktes |

i der Rohrachsen angeordnetem Hohlraum, |

Fig. 4· einen Schnitt durch einen Großrohrknoten aus zwei ■ . quer zur Längsachse zusammengesetzten Einzel- _: stücken,

Fig. 5 die Ansicht eines Großrohrknotens aus einem J Stahlgußstück und einem parallel zur Längsachse : damit verbundenen, gebogenen Stahlblech, !

Fig. 6 die Draufsicht zur Fig. 5»

Fig. 7 die Ansicht eines Großrohrknotens aus zwei parallel

zur Längsachse zusammengesetzten Einzelstücken j aus Stahlguß, _:

Fig. 8 die Draufsicht zur Fig. 7· :

Gemäß Fig. 1 sind an dem rotationssymmetrischen Grund- ' körper 1 Stirnflächen 11 angeordnet, an die nicht dar- j gestellte, gleichachsig verlaufene Großrohre angeschweißt i

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werden. Die weiterhin an dem Grundkörper angeordneten vier Rohrstutzen 12 weisen ebenfalls Stirnflächen 121 auf für den Anschluß von ebenfalls nicht dargestellten Großrohren.

Gemäß ^ig. 2 ist der Bereich des Schnittpunktes der Rohrachsen als Vollkörper 13 ausgebildet, so daß ein verhältnismäßig schlanker Rohrknoten gebildet ist.

Die Fig. 3 zeigt, daß der Bereich des Schnittpunktes der Rohrachsen als Hohlraum 14 ausgebildet ist, wodurch sich eine leichtere, nicht so steife Ausführungsform ergibt.

Gemäß Fig. 4 ist ein großer Ronrknoten aus zwei Einzelstücken 21, 22 gebildet, die in der Ebene quer zur Längsachse 23 des dadurch gebildeten Grundkörpers 2 über eine Rundschweißnaht 24- verbunden sind.

Weiterhin sind an den Stirnflächen 25 des Grundkörpers 2 werksseitig Anschlußenden 26 aus Stäilblech über Rundschweißnähte 27 für den späteren baustellenseitigen gleichachsigen Anschluß der Großrohre angeordnet.

Bei dem Großrohrknoten gemäß den Fig. 5 und 6 ist das die Rohrstutzen 31 beinhaltende Gußstück 3 mit einem gebogenen Stahlblech 4 über zwei Längs Schweißnähte 4-1,42 verbunden.

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Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 7 und 8 sind zwei Gußstücke 5 bzw. 6, die Rohrstutzen 51 "bzw. 61 aufweisen, über zwei LängsSchweißnähte 52 bzw. 62 miteinander verbunden.

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