DE2632813A1 - Seetuechtiger schwimmkoerper - Google Patents

Description

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DIPL.-ING. C. STOEPEL · DIPL.-INC3. W. GOLLWITZER · DIPL.-ING. F. W. MOLL

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TEL·. 00311/3000,0035 · TELEX 1S3333

20. Juli 1976 Kr.

Dyckerhoff & Widmann Aktiengesellschaft, München

Seetüchtiger Schwimmkörper

Die Erfindung betrifft einen vorwiegend ortsfest einzusetzenden, seetüchtigen Schwimmkörper zur Verwendung als schwimmende Plattform und/oder als Behälter zur Lagerung von Gütern, vorzugsweise Flüssigkeiten.

Für die Einsatzmöglichkeit von schwimmenden Plattformen oder Behältern im offenen Meer bei der Erschließung und Ausbeutung von Erdölfeldern unter dem Meeresspiegel ist eine ruhige Schwimmlage Grundvoraussetzung. Da an der Wasseroberfläche schwimmende Schwimmkörper dem Angriff von Wind und Wellen am stärksten ausgesetzt sind, hat man versucht, dieses Problem mit sog. Halbtauchern zu lösen. Bei diesen liegt der eigentliche Schwimmkörper in einer Wassertiefe, die von Wellen nur wenig be-

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troffen ist. Auf diesem tief liegenden Schwimmkörper ist dann die eigentliche Plattform aufgeständert. Der direkte Wellenangriff kann dann im wesentliehen nur an den Aufständerungen erfolgen; da diese Aufständerungen schlank sind, kann der Einfluß der Wellen auf die Schwimmstabilität des Halbtauchers eingedämmt werden.

Ein Nachteil solcher Halbtaucher liegt darin, daß sie sehr genau getrimmt werden müssen und daß sie auf unterschiedliche Lastverteilungen oft sehr empfindlich reagieren. Um diese Gebilde schwimmfähig zu halten und um sie den unterschiedlichen Betriebsverhältnissen an⁴· passen zu können, werden Auftriebstanks und Ballast-', tanks· benötigt, deren Füllung durch eine komplizierte Steuerung an die jeweils vorhandenen Betriebszustände angepaßt werden muß. Nachteilig ist auch, daß diese Schwimmkörper einen sehr großen Tiefgang haben, und zwar sowohl bei der Herstellung, als auch im Betrieb. Sie können deshalb nur in Ländern gebaut werden, die . im küstennahen Bereich über große Wassertiefen'verfügen und können auch nur bei großen Wassertiefen eingesetzt werden. Daraus ergibt sich, daß der Massenaufwand für · die Erreichung eines bestimmten Zwecks bei einem Halbtaucher ca. dreifach so groß ist wie bei einem an der Oberfläche schwimmenden Schwimmkörper,. weil bei letzterem nicht nur die Auftriebs- und Ballasttanks entfallen können, sondern die Wasserdrücke wegen des im Verhältnis geringen Tiefgangs klein sind. Das hauptsächliche Problem •bei an der Wasseroberfläche schwimmenden Konstruktionen ist jedoch das Bewegungsverhalten, da diese Konstruktionen voll den schwingungserregenden Kräften des Wellengangs ausgesetzt sind. · · ■" ■:'.'-'../

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.Der Erfindung-liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, um einem im Bereich der Wasseroberfläche schwimmenden Schwimmkörper zu einem ruhigeren, durch Wind und Wellen nicht so leicht beeinflußbaren Schwimm.verhalten zu verhelfen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem in das Wasser eingetauchten Bereich des Bodens des Schwimmkörpers nach unten offene, im Schwimmzustand mit Wasser gefüllte Kammern vorgesehen sind. Diese Kammern weisen zweckmäßig zur Luftseite hin eine' luftdicht verschließbare öffnung auf.

Der Schwimmkörper ist zweckmäßig entlang seiner Umrißlinie von einer äußeren, vertikalen Wand umschlossen. Zur Bildung und weiteren Unterteilung von Kammern können radial zum Mittelpunkt des Schwimmkörpers bzw. parallel zur äußeren Wand verlaufende innere Wände vorgesehen sein. _■-..".

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Größe der Bewegungen einer an der Wasseroberfläche schwimmenden Konstruktion im wesentlichen von der Eigen- · frequenz der Konstruktion für die verschiedenen Schwingungsarten (Rollen, Stampfen, Tauchen) und der Dämpfung dieser Schwingungen abhängt. Dabei kann die Eigenfrequenz des Schwimmkörpers nur durch seine Massenverteilung und über das Verhältnis der Gesamtmasse zu den Auftriebskräften beeinflußt werden.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Schwimmkörpers wird im wesentlichen darin gesehen, daß die in den nach unten offenen Kammern enthaltenen Wassermasseri, die bei Bewegung des Schwimmkörpers durch den atmosphärischen 709884/0305

Luftdruck in den Kammern gehalten werden, voll in die Massenträgheitskräfte des Schwimmkörpers eingehen, so daß dadurch das Schwingungsverhalten so beeinflußt werden kann, daß es für die in der Praxis vorkommenden Wellenarten zu keiner nennenswerten Erregung des Schwimmkörpers kommt. Zudem kann auf einfache Weise, nämlich durch entsprechende Tiefe der Kammern, die Eigenfrequenz der Konstruktion auf das zu erwartende Wellenspektrum abgestimmt werden. Zugleich ergibt sich durch die Wände, die diese Kammern bilden, ein vorzüglicher Dämpfungseffekt, und zwar sowohl für die Roll- und Stampfschwingungen, als auch für die Tauchschwingungen.

Neben dem günstigen Einfluß auf das Schwingverhalten der Konstruktion ergeben sich airäi erhebliche Vorteile für seine Herstellung. Die im Betriebszustand mit Wasser gefüllten Kammern können für den Bauzustand mit Luft gefüllt werden,, so daß diese Bereiche voll für den Auftrieb aktiviert werden können. Neben dem gegenüber einem Halbtaucher auch im Betrieb deutlich geringeren Tiefgang des Schwimmkörpers ergeben sich also auch für die Herstellung Vorteile durch einen stark reduzierten Tiefgang, also geringe Docktiefen.·

Der Schwimmkörper nach der Erfindung besteht zweckmäßig aus Stahlbeton oder Spannbeton.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend näher erläutert. Es zeigen . ·

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Schwimmkörper in Form eines geschlossenen Rohrrings,

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Fig. 2 eine Untersicht des Schwimmkörpers gemäß

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Fig. 3 eine Untersicht eines im Grundriß rechteckigen Schwimmkörpers,

Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der Linie IV-IV · in Fig. 3 und ' ·

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V • in Fig. 3- -

In den Fig. 1 und 2 ist ein Schwimmkörper in Form eines aus Stahlbeton oder Spannbeton bestehenden Behälters dargestellt. Der Behälter kann zur Lagerung von Rohöl, Flüssiggas oder dergleichen verwendet werden. Er ist durch Ankerseile 10 an Blöcken 11 verankert, die auf den Meeresgrund 12 abgesenkt sind. Eine Rohrleitung 1J> führt z.B. zu Bohrungen im Meeresboden. ·

Der Schwimmkörper 1 selbst stellt einen als Rohrring ausgebildeten Rotationskörper mit vertikaler Achse dar. Er besteht aus einer schalenartigen, vorzugsweise nach ■ einer Halbellipse gekrümmten Bodenplatte 2 und einer entgegengesetzt gekrümmten Deckplatte J. Die zentrale öffnung des Rohrrings ist durch eine Kuppel 4 überdeckt.' Radiale Rippen 5 dienen der Aussteifung und ggf. der Auflagerung einer - nicht dargestellten -· ebenen Deckplatte, wenn der Schwimmkörper 1 gleichzeitig als Plattform für eine Bohrinsel oder zum Aufbau einer Verflüssigungsanlage verwendet werden soll. ' ·

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Der Rohrring 1 ist an seinem Außenumfang von einer zylindrischen Wand 6 umgeben,' die über den Wasserspiegel hinaus und unter den Wasserspiegel hinunter reicht.'· Unterhalb des Bodens 2' sind durch radiale Zwischenwände ¹J; die von der zylindrischen Wand 6 ausgehen und bis zum unteren Scheitelpunkt der Bodenschale 2 reichen, Kammern gebildet, die,, wie auch der Raum 9 im zentralen Bereich des Rohrrings 1 mit Wasser gefüllt sind. Die Tiefe der Wand 6 kann auf die zu aktivierenden Massenkräfte abge^ stimmt werden. Wenn sie bis unter den unteren Scheitelpunkt der Bodenschale 2 herunter reicht, ist eine weitere innere Ringwand 14 erforderlich, um die Kammern 8 und'9 ' voneinander abzugrenzen. .

Um eine Wasserfüllung der Kammern 8 bzw. 9 zu erreichen, sind in deren Wänden nicht dargestellte ventilartige öffnungen zur Luftseite hin vorgesehen, durch welche die von der Herstellung des Behälters her eingeschlossene Luft entweichen kann. Diese öffnungen sind im Betriebszustand des Schwimmkörpers geschlossen.

Im Betriebszustand des Schwimmkörpers werden bei Wellenbewegungen die in den. Räumen 8 und 9 eingeschlossenen Wassermassen durch den atmosphärischen Luftdruck darin gehalten; sie gehen so voll in die Massenträgheitskräfte des Schwimmkörpers ein. Zugleich wird durch die . Wände 7 und 14 eine Bewegung der eingeschlossenen Wassermassen unterhalb des Schwimmkörpers behindert. Wenn Bewegungen auftreten; entstehen vor allem an den Unterkanten der Wände 6, 7 und 14 Wirbel, die diese Bewegungen wirk-· sam dämpfen. .Versuche haben ergeben, daß das Schwingungen verhalten des erfindungsgemäßen Schwimmkörpers demjenigen von Halbtauchern in weiten Bereichen zumindest gleichwertig ist,.während die herstellungsmäßigen und betrieblichen Vor-

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teile, z.B. hinsichtlich Schwimmstabilität und Kentersicherheit eindeutig überwiegen.

Selbstverständlich ist die Verwirklichung der Erfindung nich an eine bestimmte Form eines Schwimmkörpers ge- · bunden. So ist in den Fig. 3 bis 5 ein im Grundriß rechteckiger Schwimmkörper dargestellt, der im Prinzip die gleichen vorteilhaften Wirkungen hat.

Der Schwimmkörper 15 besteht aus einer Bodenplatte 16, einer Deckplatte 17, Stirnwänden 18 und Längswänden 19-Der Schwimmkörper 15 ist durch Ankerseile 10 und Blöcke 11 in gleicher Weise am Meeresboden verankert wie der Schwimmkörper nach, den Fig. 1 und 2. Auch hier kann im zentralen Bereich des Schwimmkörpers 15 eine Rohrleitung 13. hochgeführt werden. . - ■ .

Die senkrechten Außenwände 18 und 19 des Schwimmkörpers 15 sind unter die Bodenplatte 16 verlängert und durch Innenwände 21 und 22 sowie radiale Zwischenwände 23 ergänzt. Auf diese Weise entstehen unterhalb der Bodenplatte Kammern·20 und 24, in denen die eingedrungenen Wassermassen in gleicher Weise gehalten werden wie in den Kammern 8 und 9 des Schwimmkörpern nach den Fig. 1 und 2. .

Durch die Außenwände 18 und I9. sowie die Innenwände 21 und 22 und die Zwischenwände 23 sind im eigentlichen Behälterteil des Schwimmkörpers 15 Kammern.26 gebildet, die in beliebiger Weise genutzt werden können. Der Schwimmkörper hat eine ebene Deckfläche, auf der beispielsweise eine Verflüssigungsanlage,für Erdgas oder dergleichen aufgebaut' sein kann. Der Schwimmkörper kann auch mit Kaianlagen versehen sein, an denen Tankschiffe anlegen können. Es können auch übliche Ubergabeeinrichtungen zum Löschen einer Ladung ■ ■

Claims (4)

1. --er-

   Patentansprüche

   I 1. JVorwlegend ortsfest einzusetzender, seetüchtiger Schwimmkörper zur Verwendung als schwimmende Plattform und/oder Behälter zur Lagerung von Gütern, vorzugsweise Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß in dem in das V/asser eingetauchten Bereich des 3odens des Schwimmkörpers (1, 15)naii unten offene, im Schwimmzustand mit Was-, ser gefüllte Kammern (8, 9 bzw. 20, 24) vorgesehen sind.
2. 2. Schwimmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kammern (8, 9 bzw. 20, 24) mindestens eine zur Luftseite hin luftdicht verschließbare öffnung aufweisen.
3. 3. Schwimmkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper (1, 15) entlang seiner Umrißlinie von einer vertikalen äußeren-Viand (6, 18,19) umschlossen ist.
4. 4. Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Kammern (8, 9 bzw. 20, 24) radial zum Mittelpunkt des Schwimmkörpers verlaufende Wände (7 bzw. 2J>) angeordnet sind.

   5- Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterteilung der Kammern (8, 9 bzw. 20, 24) mindestens eine parallel zur äußeren Wand (6 bzw. l8, 19) verlaufende innere Wand (14 bzw. 21, 22) vorgesehen ist.

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   ORlQiNA SNSPECTED

   β. Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper aus Stahlbeton oder Spannbeton besteht.

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