DE2537918A1

DE2537918A1 - Verfahren zum abweisen von eis an senkrecht im wasser stehenden saeulen von in eisgefaerdeten seegebieten fest angeordneten oder schwimmenden bauwerken und eine eisabweisende einrichtung hierfuer

Info

Publication number: DE2537918A1
Application number: DE19752537918
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Ing Waas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-26
Filing date: 1975-08-26
Publication date: 1977-03-10
Also published as: DE2537918B2; DE2537918C3

Description

Verfahren zum Abweisen von Eis an senkrecht im Wasser stehenden Säulen von in eisgefährdeten Seegebieten fest angeordneten oder schwimmenden Bauwerken und eine eisabweisende Einrichtung hierfür.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abweisen von Eis an senkrecht im Wasser stehenden Säulen von in eisgefährdeten Seegebieten fest angeordneten oder schwimmenden Bauwerken und eine eisabweisende Einrichtung hierfür.
Die Säulen von in eisgefährdeten Seegebieten, wie arktischen Gewässern, feststehend angeordneten Bauwerken, wie z.B. auf Pfählen oder Säulen gesetzte Piers, oder schwimmendenBauwerken, wie z.B. halbtauchende Bohrinseln, sind oftmals von driftenden Eisschollen bedroht und müssen aus diesem Grunde so konstruiert sein, daß sie starke horizontal wirkende Druckkräfte aufnehmen können, was zu besonders schwerfälligen und teuren Konstruktionen führt. Hinzu kommt, daß in offenem Seegebiet operierende schwimmende Bauwerke so konstruiert und ausgelegt sind, daß ein Einsatz in eisgefährdeten Seegebieten, wie arktischen Gewässern, nicht möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Abweisen von Eis an senkrecht im Wasser stehenden Säulen von in eisgefährdeten Seegebieten fest angeordneten oder schwimmenden Bauwerken zu schaffen, die ein Auffangen der horizontalen Druckkräfte des Eises von den Säulen des Bauwerkes ermöglichen und somit die Säulen vor einem wesentlichen Teil der Druckkraft des Eises schützen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, bei dem man gemäß der Erfindung im Umfangsbereich oder in einem Teilumfangsbereich der Säulen des Bauwerkes eine Masse in in Säulenlängsrichtung verlaufende Schwingungen versetzt, wobei die Masse von oben auf das Eis oder von unten gegen das Eis wirken kann.
Damit keine Schwingungen auf die Säulen übertragen werden, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Schwingungserzeuger derart angeordnet, daß a) die Resultierende der schwingungserzeugenden Kräfte, b) die Resultierende der vom Bis senkrecht nach oben auf die schwingende Masse wirkenden Kräfte und c) der Schwerpunkt der Masse senkrecht übereinander liegen.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine eisabweisende Einrichtung für senkrecht im Wasser stehende Säulen von in eisgefährdeten Seegebieten fest angeordneten oder schwimmenden Bauwerken, die gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet ist, daß die eisabweisende Einrichtung aus einem in Säulen längsrichtung mittels einer Vorrichtung zur Erzeugung von senkrechten Schwingungen hin- und herschwingenden, die Säule des Bauwerkes ganz oder teilweise umfassenden ringartigen oder teilringartigen Körper besteht.
Der Ringkörper weist im Ruhezustand einen der Wasser- bzw.
Eisfläche zugekehrten konisch sich nach unten verjüngenden Abschnitt auf, wobei dieser etwas über der Wasseroberfläche beginnen kann.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Ringkörper aus einem Hohlzylinder mit geringem Außendurchmesser, dessen äußere Mantelfläche sich bis etwas oberhalb der Wasseroberfläche konisch nach außen erweiternd ausgebildet ist und in einen konisch sich nach unten verjüngenden Abschnitt übergeht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Ringkörper ebenfalls aus einem Hohlzylinder mit einem geringen Außendurchmesser, der bodenseitig in eine oberhalb der Wasseroberfläche liegende ringartige Erweiterung übergeht, die mit einer konisch sich von der Hohlzylindermantelfläche zum Außenumfang der ringartigen Erweiterung erstreckenden Fläche versehen ist.
Die schwingungserzeugende Vorrichtung für den Ringkörper besteht aus einer in diesem angeordneten und in an sich bekannter Weise ausgebildeten Unwuchtmaschine. Die schwingungserzeugende Vorrichtung ist in dem Ringkörper derart angeordnet, daß die Resultierende der schwingungserzeugenden Kräfte, die Resultierende der vom Eis senkrecht nach oben auf den Ringkörper wirkenden Kräfte und der Schwerpunkt des Ringkörpers senkrecht übereinander liegen.
Um die richtige Höhenlage des Ringkörpers einstellen zu können, ist dieser mittels einer Seilwinde od.dgl. unter Zwischenschaltung eines elastischen Systems einstellbar ausgebildet.
Für den Nichtgebrauch ist der Ringkörper hochziehbar und in seiner hochgezogenen Stellung arretierbar.
Die Vorrichtung und die Einrichtung zum Abweisen von Eis ermöglichen den Schutz der Säulen von in eisgefährdeten Seegebieten fest angeordneten oder schwimmenden Bauwerken vor den horizontalen Druckkräften des Eises. Diese horizontalen auf die Säulen gerichteten Druckkräfte des Eises werden durch die im Bereich der Säulen in Schwingung versetzten Massen verkleinert bzw. unschädlich gemacht, so daß eine Beschädigung der Säulen nicht mehr gegeben ist und aufwendige Konstruktionen der Säulen, wie Materialverstärkungen u.dgl.
somit entfallen. Durch die Erzeugung eines senkrecht im Bereich der Säulen schwingenden Druckes ist es möglich, diesen Druck dort auf das Eis einwirken zu lassen, wo das Eis sich auf die Säulen zubewegt. Insbesondere schwimmende Bauwerke, wie Bohrinseln, die mit derart ausgebildeten eisabweisenden Einrichtungen versehen sind, sind sowohl in eisungefährdeten als auch in eisgefährdeten Seegebieten einsetzbar, ohne daß eine kostspielige Umrüstung erforderlich ist. Lediglich ein Hochfahren des Ringkörpers ist erforderlich, wenn ein Einsatz in eisfreien Seegebieten vorgesehen ist. Auch das Nachrüsten von Bauwerken mit der eisabweisenden Einrichtung ist ebenfalls ohne hohen Kostenaufwand möglich.
In der Zeichnung ist eine eisabweisende Einrichtung für senkrecht im Wasser stehende Säulen von in eisgefährdeten Seegebieten fest angeordneten oder schwimmenden Bauwerken beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine aus einem in senkrechter Richtung zu den Säulen eines Bauwerkes schwingenden und an den Säulen des Bauwerkes angeordneten Ringkörper bestehende eisabweisende Einrichtung, teils in Ansicht, teils in einem senkrechten Schnitt, Fig. 2 einen waagerechten Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der eisabweisenden Einrichtung, teils in Ansicht, teils in einem senkrechten Schnitt.
In den Fig. 1 bis 3 ist mit loo die Säule eines in einem eisgefährdeten Seegebiet angeordneten in der Zeichnung nicht dargestellten Bauwerkes bezeichnet. Die Wasseroberfläche ist in Fig. 1 und 3 bei 50 und die Eisdecke bei 55 angedeutet. Der von der Eisdecke 55 auf die Säule loo ausgeübte horizontale Druck erfolgt in Pfeilrichtung Y.
An der Säule loo ist ein ringartiger Körper lo in Säulenlängsrichtung verschieblich gehalten und gelagert. Dieser Ringkörper kann als Vollring und auch als Teilring ausgebildet sein. Die Führung des Ringkörpers lo auf der Säule loo erfolgt mittels bei 11 in Fig. 1 angedeuteten Gleit-und Führungsschienen, d.h. mittels Einrichtungen, die ein Gleiten des Ringkörpers lo ohne große Reibungswiderstände ermöglichen. Wie die Ausführungsform gemäß Fig. 3 zeigt, ist der ringartige Körper lo als Hohlzylinder ausgebildet und weist einen geringen Außendurchmesser auf.
Der Ringkörper lo weist einen der Wasser- bzw. Eisfläche zugekehrten konisch sich nach unten verjüngenden Abschnitt 13 auf. Dieser Abschnitt 13 ist derart an dem Ringkörper lo ausgebildet, daß die Konizität des Abschnittes 13 etwas oberhalb der Wasseroberfläche 50 beginnt, wie dies in Fig.
dargestellt ist. Die Außenmantelfläche des Ringkörpers lo kann parallel zur Säule loo verlaufend ausgebildet sein; es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Mantelfläche des Ringkörpers lo als konisch sich nach unten zum Abschnitt 13 nach außen erweiternde Fläche 12 auszubilden.
Um den Ringkörper lo in senkrechte Schwingungen versetzen zu können, ist in dem Ringkörper eine in an sich bekannter Weise ausgebildete Schwingungserzeugungseinrichtung, wie beispielsweise eine Unwuchtmaschine 20, angeordnet. Die Schwingungsbewegung des Ringkörpers lo erfolgt in Pfeilrichtung X. Die Anordnung-der schwingungserzeugenden Einrichtung 20 in dem Ringkörper lo ist derart, daß die Resultierende Y1 der schwingungserzeugenden Kräfte, die Resultierende Y2 des vom Eis senkrecht nach oben auf den Ringkörper lo wirkenden Kräfte und der Schwerpunkt 15 des Ringkörpers lo senkrecht übereinander liegen. Die schwingungserzeugende Vorrichtung 20 besteht, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, aus zwei rotierenden Rädern 20a,20b.
Um die richtige Höhenlage des Ringkörpers lo einstellen zu können, ist der Ringkörper lo über ein Seil 31 mit einer Winde 30 verbunden, und zwar unter Zwischenschaltung einer elastischen Verbindung 35, die aus einem hydraulischen oder pneumatischen System besteht.
Während mittels des auf- und abschwingenden Ringkörpers lo das ankommende Eis 55 von oben beaufschlagt wird, ist es mittels der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform möglich, auch das Eis 55 von unten mittels des Ringkörpers zu beaufschlagen, wodurch die gleiche Wirkung erzielbar ist, wie mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Um dies zu erreichen, ist-der Ringkörper lo in seinem unterhalb der Wasseroberfläche 50 liegenden Bereich mit einer auskragenden ringartigen Erweiterung 18 versehen, die mit einer sich von der Außenmantelfläche des Ringkörpers lo nach außen verlaufenden konischen Fläche 19 versehen ist.
Die Winde 30 für die Höhenlageneinstellung des Ringkörpers lo kann auch zusätzlich für das Hochfahren des Ringkörpers lo bei Nichtgebrauch verwendet werden. Im hochgezogenen Zustand ist der Ringkörper lo mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Einrichtung arretierbar.
- Patentansprüche -

Claims

PATENTANSPRUCHE 1., Verfahren zum Abweisen von Eis an senkrecht im Was-& ser stehenden Säulen von in eisgefährdeten Seegebieten fest angeordneten oder schwimmenden Bauwerken, dadurch gekennzeichnet, daß man im Umfangsbereich oder in einem Teilumfangsbereich der Säulen eine Masse in in Säulenlängsrichtung verlaufende Schwingungen versetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Masse von oben auf das Eis wirkend in Schwingung versetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Masse von unten gegen das Eis wirkend in Schwingung versetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schwingungserzeuger für die Masse derart anordnet, daß a) die Resultierende der schwingungserzeugenden Kräfte, b) die Resultierende der vom Eis senkrecht nach oben auf die schwingende Masse wirkenden Kräfte und c) der Schwerpunkt der Masse senkrecht übereinander liegen.
5. Eisabweisende Einrichtung für senkrecht im Wasser stehende Säulen von in eisgefährdeten Seegebieten fest angeordneten oder schwimmenden Bauwerken zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eisabweisende Einrichtung aus einem in Säulenlängsrichtung mittels einer Vorrichtung (20) zur Erzeugung von senkrechten Schwingungen hin- und herschwingenden, die Säule des Bauwerkes ganz oder teilweise umfassenden ringartigen oder teilringartigen Körper (lo) besteht.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (lo) im Ruhezustand einen der Wasser- bzw.-Eisfläche (50; 55) zugekehrten konisch sich nach unten verjüngenden Abschnitt (13) aufweist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (lo) im Ruhezustand einen der Wasser- bzw. Eisfläche (50;55) zugekehrten konisch etwas über der Wasseroberfläche beginnenden und nach unten sich verjüngenden Abschnitt (13) aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (Io) aus einem Hohlzylinder mit einem geringen Außendurchmesser besteht, dessen äußere Mantelfläche sich bis etwas oberhalb der Wasseroberfläche konisch nach außen erweiternd ausgebildet ist und in einen konisch sich nach unten verjüngenden Abschnitt (13) übergeht.
9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (lo) aus einem Hohlzylinder mit einem geringen Außendurchmesser besteht, der bodenseitig in eine unterhalb der Wasseroberfläche (50) liegende ringartige Erweiterung (18) übergeht, die mit einer konisch sich von der Hohlzylindermantelfläche zum Außenumfang der ringartigen Erweiterung (18) erstreckenden Fläche (19) versehen ist.
lo. Einrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungserzeugende Vorrichtung (20) für den Ringkörper (lo) aus einer in diesem angeordneten und in an sich bekannter Weise ausgebildeten Unwuchtmaschine besteht.
11. Einrichtung nach Anspruch 5 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungserzeugende Vorrichtung (20) in dem Ringkörper (lo) dersrt angeordnet ist, daß die Resultierende (Y1) der schwingungserzeugenden Kräfte, die Resultierende (Y2) der vom Eis senkrecht nach oben auf den Ringkörper (lo) wirkenden Kräfte und der Schwerpunkt (15) des Ringkörpers (lo) senkrecht übereinander liegen.
12. Einrichtung nach Anspruch 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (lo) in seiner Höhenlage mittels einer Seilwinde od.dgl. (30) unter Zwischenschaltung einer elastischen Verbindung in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Systems (35) einstellbar ausgebildet ist.