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Gelenkverbindung eines Beines einer Bohr- und/oder
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Produktionsplattform mit dem zugeordneten GrUndungskGrper Die Erfindung
bezieht sich auf eine Gelenkverbindung eines Beines einer Bohr- und/oder Produktionsplattform
mit dem zugeordneten, am Meeresboden aufsetzbaren GrUndungskörper, wobei eine waagrechte
Achse in Bohrungen des Gründungskörpers oder des Beins gelagert ist, und wobei eine
koaxiale Ausnehmung im anderen Bauteil -Bein oder Gründungskörper - die Achse zum
Zwecke einer Relativbewegung um die Achse umgibt.
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Bei einer bekannten Gelenkverbindung dieser Art besteht das Gelenk
aus einem einfachen Bolzengelenk, wobei der die Schwenkachse bildende waagrechte
Bolzen in Bohrungen von am entsprechenden Bauteil angebrachten Laschen od. dgl.
gelagert ist. Als nachteilig wird es empfunden, daß nur eine Einstellbarkeit um
eine waagrechte Achse möglich ist, so daß noch - z.B. bei bestimmten Unebenheiten
des Meeresbodens - unkontrollierbare Kräfte in die Gelenkverbindung gelangen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche
Gelenkverbindung
zu schaffen, die möglichst geringen unkontrollierbaren kräften ausgesetzt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen die
Achse und die Bohrung ein Innenring mit konkaver, sphärischer Oberfläche und ein
diesen umgebender Außenring mit konvexer sphärischer Innenfläche, oder daß zwischen
die Achse und die Ausnehmung ein Innenring, ein Außenring sowie ein zwischen den
Ringen befindlicher Ring aus Gummi, Elastomer od. dgl. elastischen Werkstoff, geschaltet
ist. Durch diese Maßnahmen wird insbesondere der Vorteil erreicht, daß Schwenkbewegungen
um zwei waagrechte, zueinander senkrecht stehende Achsen möglich sind. Außerdem
zeichnet sich der Erfindungsgegenstand - da die Gelenke in einem "Punkt" liegen
- durch einfachen und robusten Aufbau, verringerten Fertigiingsaufwand und verringerten
Materialaufwand aus.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Schwenklagerung
eine nach unten gerichtete Säule od.
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dgl. Verlängerung auf und ist vermittels der Säule um eine senkrechte
Achse drehbar in einer Offnung im zugeordneten GrUndungskörper gelagert. Durch diese
Maßnahme kann sich der Gründungskörper um drei Achsen drehen, was hinsichtlich der
Vermeidung von unkontrollierbaren Kräften am günstigsten ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprechen 3 und 4
gekennzeichnet.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt:
Fig. t einen Längsschnitt durch eine Gelenkverbindung
und Fig. 2 eine andere'Gelenkverbindung, ebenfalls im Längsschnitt.
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Eine Bohr- und Produktionsplattform weist drei schräg gestellte Beine
auf, die über je ein Gelenk mit dem zugeordneten Gründungskörper verbunden sind.
Da die gelenkige Verbindung für jedes Bein-GrUndungskörper-Paar gleich ist, ist
in der Zeichnung das entsprechende Gelenk nur im Zusammenhang mit einem Bein und
dem zugeordneten Grtndungskörper dargestellt.
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Das Bein 1 besitzt am unteren Ende einen gegabelten Teil, wobei die
zwei Gabelarme 2a, 2b je eine oeffnung 9 aufweisen. In der oeffnung 3 ist eine Achse
4 in Form eines rohrförmigen Hohlkörpers gegen axiales Verschieben gesichert angeordnet.
Die Achse 4 wird außerdem in an sich bekannter Weise mittels eines Achshalters 5
gegen Drehen um ihre waagrechte Achse gehindert. Auf der Achse 4 ist im Bereich
zwischen den Gabelarmen ein Innenring 6 mit konkaver, sphärischer Außenfläche undrehbar
angeordnet. Zwischen dem Innenring 6 und den entsprechenden Innenansätzen an den
Gabelarmen befinden sich Abstandsstücke 7. Den Innenring 6 umgibt ein Außenring
8 mit konvexer, sphärischer Oberfläche, der in einer koaxialen Bohrung 23 in einem
zwischen die Gabelarme greifenden Lagerauge 9 einer Säule 10 angeordnet ist. Außenring
8, Innenring 6 und Achse 4 bilden in an sich bekannter Weise ein kardanisches Schwenklager.
Das Schwenklager ist über entspYlechende Deckel 11 gegen Meerwasser oder andere
Einflüsse
geschützt. Die Säule 1o ist als eine am unteren Ende offene
Hohlsäule ausgebildet und ragt mit ihrem unteren Teil in eine entsprechende Ausnehmung
des Gründungs körpers 12 hinein. Die Säule to ist - aus Fertigungsgründen - zweistückig
ausgebildet; sie besteht aus dem Querteil loa mit Lagerauge 9 und dem Mantel lob.
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Der Querteil loa ist mit dem Mantel fest, insbesondere über Schweißnähte,
verbunden. Die Säule 10 stützt sich Uber einen oder mehrere Ansätze 13 am oberen
Teil des Mantels lob auf einer entsprechenden Lagerfläche des Gründungskörpers 12
ab. Die Säule 1o ist in einer oberen (14a) und einer unteren (14b) Führung des Gründungskörpers
12 drehbar gelagert. Der senkrechte Abstand zwischen den waagrechten Ebenen der
Führungen ist relativ groß. Am unteren Ende des Säulenmantels lob ist unterhalb
der unteren Führung 14b ein geteilter Haltering 15 fest, aber lösbar befestigt.
Uber diesen Haltering 15 kann die Stahlkonstruktion des Gründungskörpers 12, wenn
der Grtndungskörper noch nicht auf dem Meeresboden aufliegt, gehalten werden.
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Die Auflager- und Lagerstellen der Säule können mit einer Bronze-Aufschweißung
versehen sein. Die Lager-und Auflagerstellen können ferner mit einem Schmiermittel,
z.B. dem unter dem Namen Molykote (MoS2) im Handel befindlichen Mittel behandelt
werden.
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Abweichend zu dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel kann man auch
auf die Drehbarkeit um die senkrechte Achse verzichten; dann schließt ein kurzer
Querteil an das Lagerauge 9 an und der Querteil ist mit dem Gründungskörper 12 fest
verbunden, z.B. verschweißt, wie dies in Fig. 2 im Zusammenhang mit einer anders
ausgebildeten Schwenklagerung dargestellt ist.
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Ferner kann auch u.U. der ouePtetl loa mtt den Ansätzen
13
einstückig ausgebildet sein. Der Mantel lob wird dann unterhalb der Ebene der oberen
Drehsäulenführung t4a angeschlossen sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist auf der hohlen Achse
4' zwischen den Lagerarmen 2a, 2b ein Innenring 16 drehbar angeordnet, der im Bereich
des Lagerauges 9 eine Ringnut 17 aufweist. In dieser Ringnut 17 sitzt ein Ring 18
aus einem geeigneten Gummi, Elastomer oder entsprechendem elastischen Werkstoff.
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Der Ring 18 ragt aus dem Innenring 17 heraus und ist von einem Außenring
19 umgeben, der in einer Ringnut 20 in der Innenfläche der oeffnung 23 des Lagerauges
9 angeordnet ist. Der Außenring 19 umgibt den Ring 18 derart, daß ein Schwenklager
mit der Möglichkeit des Schwenkens des Gründungskörpers 12 um eine waagrechte, zur
Längsmittelachse der Achse 4' senkrechte Achse gebildet ist. Außerdem ist eine Schwenkmöglichkeit
des GrUndungskdrners um die Achse 4' gegeben Der elastische Ring 18 kann z.B. durch
Vulkanisieren oder Kleben mit dem Innenring 16 und dem Außenring 19 verbunden sein.
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Das Lagerauge 9 weist am unteren Ende ein Querstück 22 auf, das mit
dem Gründungskörper 12 fest, insbesondere mittels Schweißnähten, verbunden ist.
- Das Lagerauge 9 kann aber auch, wie in Fig. t gezeigt, mit einer drehbaren Säule
verbunden sein.
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Die erfindungsgemäße Gelenkverbindung ist so bemessen und ausgelegt,
daß die Zugkräfte - herrührend aus dem Eigengewicht des am Bein der Plattform hängenden
Gründungskörpers ohne Ballast während der Montage bzw. aus den während des Seetransports
der Plattform
mittels Schlepper an dem im Meer schwimmenden GrUndungskörper
auftretenden Stauwiderstand - , die beim Absetzvorgang auf dem Meeresboden entstehenden
Verstellkräfte, die durch eine eventuelle Schrägstellung und Verdrehbewegung des
Gründungskörpers während des Absetzvorganges hervorgerufen werden, die durch die
Schrägstellung der Plattform-Beine entstehenden senkrechten und horizontalen Kräfte
- hervorgerufen durch das Eigengewicht der auf dem Meeresboden abgesetzten Plattform,
den Druck des Meerwassers, den Auftrieb, den Wellengang, den Bohrvorgang usw. -
und die Kräfte, die durch Schwingungserscheinungen an der abgesetzten Plattform
entstehen, sicher aufgenommen werden.
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Außerdem sind die erfindungsgemäßen Gelenkverbindungen so ausgebildet,
daß folgende Verstellmöglichkeiten des Gründungskörpers gegenüber dem zugeordneten
Bein ausführbar sind: a) Mit Rücksicht auf den Zusammenbau der Plattform im Trockendock,
dem See transport im offenen Meer, dem Aufrichten aus der horizontalen Schwimmlage
in die vertikale Absetzlage am Aufstellungsort, und der Schrägstellung der Beine
muß der Gründungskörper gegenüber dem Plattform-Bein einen Verdrehwinkel von 1600
in einer Ebene senkrecht zur Zeichnung ebene aufweisen und, b) Zum Ausgleich von
eventuellen Meeresbodenunebenheiten am Ort des Aufstellens der Gründungskörper während
des Absetzvorganges muß eine geringe horizontale Verdrehbewegung nach beiden Seiten
und/oder eine relativ geringe seitliche Ausschwenkbewegung nach allen Richtungen
ausführbar sein. Diese Bewegungen sind - je nach Zustand der Meeresbodenoberfläche
-jede für sich unabhängig oder gemeinsam (überlagert) auszuführen.
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Im folgenden wird die Wirkungweise der erfindungsgemäßen Konstruktion
gemäß Fig. 1 erläutert.
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In Fällen, wo der Gründungskörper 12 am Bein l der Plattform hängt
- z.B. bei der Montage im Trockendock, während des See transport zum Aufstellungsort
und dgl. - stützt sich der, noch nicht mit Ballast versehene Gründungskörper 12
auf der Oberseite des Halteringes 15 hängend ab. Der Gründungskörper 12 kann sich
- zufolge der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung - innerhalb eines vorher festgelegten
Schwenkbereichs frei pendelnd nach allen Seiten bewegen.
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Wird der Gründungskörper 12 am Meeresboden abgesetzt, so werden Zusatzbeanspruchungen
der Gelenkverbindung infolge Unebenheit des Meeresbodens und infolge verschieden
starken Widerständen beim Eindringen der Verankerungseisen, die sich an der Unterseite
des Gründungskörpers befinden, in den Meeresboden, vermieden, weil der Gründungskörper
gegenüber dem Bein eine seitliche Schwenkbewegung um eine waagrechte, quer zur Längsmittellinje
der Achse 4 liegende Schwenkachse und/oder kleine Verdrehbewegungen um eine senkrechte
Achse ausführen kann.
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Bei der seitlichen Schwenkbewegung des GrUndungskörpers 12 macht die
Drehsäule lo diese Ausschwenkbewegung nach Überwindung der relativ kleinen Reibungswiderstände
im den Innenring 6 und den Außenring 8 aufweisenden Schwenklager mit. Da bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Drehsäule 1o um eine senkrechte Achse drehbar
im Gründungskörper 12 gelagert ist, kann der Gründungskörper gegenüber der Säule
nach beiden Richtungen verdreht werden.
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Bei diesem Verdrehvorgang wird der Gründungskörper
nicht
mit voller Last, sondern nur mit einer Teillast belastet; dadurch sind die Reibungskräfte
an den Säulenführungen und die Reibungskräfte zwischen Gründungskörper und den Ansätzen
13 am Säulenmantel lob relativ gering. Da diese Verdrehbewegung immer von der Außenseite
des Gründungskörpers 12 eingeleitet wird, können durch den dadurch bedingten, relativ
großen Hebelarm die Reibungswiderstände leicht überwunden werden.
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Die senkrechten Kräfte pro Bein t werden vom entsprechenden Bein der
Plattform Uber die zugeordnete Achse(4; 4'),Uber das zugeordnete Gelenklager (6,
8 bzw. 16, 18, 19), den Querteil (lob; 22) in die Stahlkonstruktion des Gründungskörpers
12, und von da in den Meeresboden geleitet.
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Horizontale Kräfte aus beliebigen Richtungen auf die Gelenkverbindung
werden gemäß Fig. 1 so aufgenommen, daß sich die Drehsäule 10 an der Innenfläche
der oberen (14G) und der unteren (14b) Säulenführung der Gründungskörper-Stahlkonstruktion
in resultierender Richtung seitlich abstützt.
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