DE2913570A1

DE2913570A1 - Offshore-plattformaufbau

Info

Publication number: DE2913570A1
Application number: DE19792913570
Authority: DE
Inventors: Darrell Lee Evans
Original assignee: Raymond International Builders Inc
Current assignee: Raymond International Builders Inc
Priority date: 1978-04-04
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1979-12-13
Also published as: NO150647B; NO150647C; JPS5758715A; DK133379A; JPS5933734B2; BE875319A; CA1117301A; GB2065198B; GB2017786A; US4227831A; AU513615B2; IT7948599A0; NZ189855A; ES480004A1; GB2065198A; BR7901967A; DE2913570C2; GB2017786B; FI790997A; AU4555779A

Description

RAYMOND INTERNATIONAL BUILDINGS, INC. 2801 South Post Oak Road
Houston , Texas , V.St.A.

Offshore-Plattformaufbau

Die Erfindung betrifft Offshore-Plattformaufbauten und mehr im einzelnen eine in sich abgeschlossene und sich selbst einrichtende, anhebbare Bohr- und Produktionsausrüstung zum Erforschen, Bohren und Erzeugen von Öl an Offshore-Orten, d.h. von der Küste entfernten Orten.

Die US-PSen 2 771 747, 2 960 832, 3 001 594, 3 001 595, 3 013 396, 3 593 529, 3 716 993, 3 727 414 und 3 874 180 sowie die GB-PS 1 446 751 beschreiben sämtlich Offshoreplattformaufbauten, die zu einem gewünschten Offshore-Ort geschleppt und auf eigenen Beinen, die auf den Meeresboden abgesenkt werden, über die Meeresoberfläche angehoben werden können. Diese Aufbauten sind beschrieben als nützlich für verschiedenartige Anwendungen einschließlich dem Schachtbohren und Erzeugen von Öl.

Die in den US-PSen 3 001 594, 3 001 595, 3 593 529, 3 727 414, 3 874 180 und 3 999 396 gezeigten anhebbaren Offshoreaufbauten werden zum Bohren und zur Erzeugung von Öl verwendet. Diese Aufbauten sind recht kompliziert und

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teuer, da sie alle aus einem Abschnitt bestehen, der zum Bohren verwendet wird, und einem gesonderten Abschnitt, der zur Erzeugung verwendet wird. Ferner muß der Bohrabschnitt weggenommen werden, bevor der Erzeugungsabschnitt in Betrieb gesetzt werden kann. In den meisten Fällen umfaßt der Aufbau in Wirklichkeit zwei getrennte Plattformen, die je auf einem eigenen Satz von Beinen angebracht sind. In US-PS 3 727 werden die gleichen Beine zur Stützung der Bohr- und der

/müssen Erzeugungsplattform verwendet, aber diese Plattformen'auf den Beinen zu verschiedenen Zeiten gestützt werden. US-PS 3 999 396 zeigt einen Bohrturm, der über einem Schlitz in dem Rumpf eines angehobenen Plattformaufbaus montiert ist, aber es ist keine Lehre vorgesehen, die es ermöglichen würde, die gleiche Vorrichtung für gleichzeitige Bohr- und Produktionsvorgänge zu verwenden.

Ein anderer Nachteil der bekannten anhebbaren Offshore-Plattformaufbauten ist der, daß keiner von ihnen sich im einzelnen mit dem Vorsehen einer geeigneten Rohrstütze befaßt bei den Aufbauten, die für Ölquellenbohr- und -produktionsvorgänge zu verwenden sind. Wenn eine Bohrung von einer erhöhten Offshore-Plattform aus durchzuführen ist, wird ein langes, dünnes Bohrwerkzeug, das aus einer Reihe miteinander verbundener Stangen besteht, durch ein längliches Leitrohr abgesenkt, das von der Plattform selbst durch das Meer abwärts und in den Meeresboden verläuft. Auch bei Produktionsvorgängen erstrecken sich eins oder mehrere relativ dünne Leitungen durch die Leitrohre von dem Meeresboden hinauf zu Lager- und Produktionseinrichtungen, die auf der erhöhten Plattform angeordnet sind. Diese Leitrohre müssen seitlich gestützt werden; andernfalls biegen sie sich oder brechen aufgrund der Wasser- und Windkräfte. Die richtige Stelle oder Stellen für die seitliche Stützung ändern sich jedoch entsprechend der Wassertiefe, der Höhe

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der Plattform über dem Wasser, der Biegecharakteristik der Leitrohre und anderen Faktoren wie zum Beispiel den Wind- und Meeresbedingungen.

US-PS 3 716 993 zeigt in Figur 10 ein Bohrwerkzeug, das durch Führungen gestützt wird, die an den Böden der Plattformstützbeine befestigt sind. US-PS 3 727 414 zeigt eine ähnliche Anordnung in Figur 7. GB-PS 1 446 751 zeigt in Figur 3 eine Bohrwerkzeugstütze, die sich von dem unteren Ende eines Satzes oberer Stützbeine erstreckt. Keines dieser Patente zeigt indessen eine Anordnung zum Positionieren des Bohrwerkzeugs oder des Leitrohres gemäß den Anforderungen an deren Stützung.

Die Erfindung schafft einen Offshore-Plattformaufbau, der vollständig ist und sich selbst einrichtet, und der gleichzeitig neuartige Bohrwerkzeug- und Rohrstutzanordnungen aufweist, die in der Lage sind, die Bohrwerkzeuge und Leitrohre an optimalen Stellen zu stützen, um sie gegen unzulässige Biegung oder möglichen Bruch zu schützen. Die Anordnungen der Erfindung sind darüberhinaus wirtschaftlich aufzubauen und bequem zu betreiben.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Offshore-Turmaufbau geschaffen, der einen barkenartigen, schwimmfähigen Rumpf mit einer Vielzahl von stützenden Beinen aufweist, die zur Auf- und Abbewegung an dem Rumpf angebracht sind. Ferner sind Hebevorrichtungen vorgesehen, um die Beine von dem Meeresboden abzuheben, wenn der Rumpf schwimmt, und um den Rumpf auf den Beinen anzuheben und aus dem Wasser herauszuheben, wenn der Rumpf an einem gewünschten Ort ist und die Beine abgesenkt sind. In dem Rumpf ist ein Bohr- und Produktionsschacht in Form einer Öffnung durch den Rumpf ausgebildet, die zwischen zwei der Beine gelegen ist, um die Leitrohre für Bohrwerkzeuge und Ölleitungen

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aufzunehmen, die von dem Rumpf hinab zum Meeresgrund verlaufen. Produktionseinrichtungen einschließlich Lagertanks sind innerhalb des Rumpfes gelegen, und diese Einrichtungen stehen mit den Leitrohren für die Ölleitungen in dem Schacht in Verbindung. Eine Bohreinrichtung einschließlich einem

/des Rumpfes

Bohrturm ist auf der oberen Fläche über dem Bohr- und Produktionsschacht angebracht, um durch die Leitrohre hindurch nach unten zu bohren. Die Anordnung des Bohrturms über dem Bohr- und Produktionsschacht zusammen mit dem Unterbringen von Produktions- und Lagergerät innerhalb des Rumpfs ermöglicht es, Bohr- und Produktionsvorgänge gleichzeitig durch verschiedene Leitrohre ohne gegenseitige Störung vorzunehmen. Es ist also möglich, die Erzeugung durch ein Leitrohr zu beginnen, während durch ein anderes Leitrohr gebohrt wird.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird wenigstens eine Rohrstütze vorgesehen, die sich zwischen den zwei an gegenüberliegenden Seiten des Rumpfs gelegenen Beinen erstreckt, so daß die Rohrstütze unter der Öffnung verläuft. Führungshülsen sind in den Rohrstützen angebracht, um die von dem Rumpf hinab zum Meeresboden verlaufenden Leitrohre zu umgeben. Die Rohrstütze ist so angeordnet, daß sie seitlich durch die Beine geklammert wird, aber längs der Beine auf und ab beweglich ist und in jeder Höhe mit den Beinen verriegelt werden kann. Die Beine können also auf dem Meeresgrund an Stellen verschiedener Wassertiefe positioniert sein, und der Rumpf kann auf unterschiedliche Höhen über der Wasserfläche angehoben werden, und dennoch kann die Rohrstütze unabhängig positioniert werden in optimaler Höhe zum genauen und wirksamen Stützen der Leitrohre.

In ihren spezifischeren Aspekten schafft die Erfindung neuartige Anordnungen zum Montieren der Rohrstützen an dem Offshore-Plattformaufbau und zum Positionieren der Rohrstützen in optimalen Höhen bei dem Installieren der Plattform.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht einer anhebbaren Offshore-Bohr- und Produktionsausrüstung ;

Figur 2 eine Vorderansicht der Ausrüstung von Figur 1; Figur 3 eine Draufsicht auf die Ausrüstung von Figur 1; Figur 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Figur 1;

Figur 5 einai teilweise gebrochenen vergrößerten Sähnitt längs der Linie 5-5 in Figur 2 einer Rohrstütze, die zu der Bohr- und Produktionsausrüstung gehört;

Figur 6 eine Ansicht längs der Linie 6-6 in Figur 5;

Figur 7 einen fragmentarischen vergrößerten Schnitt längs der Linie 7-7 in Figur 2;

Figur 8 eine teilweise geschnittene, fragmentarische, vergrößerte Ansicht eines Endbereichs der Rohrstütze von Figur 5;

Figur 9 einen fragmentarischen Schnitt längs der Linie 9-9 in Figur 8 mit einem Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln der Rohrstütze mit einem Bein der Ausrüstung;

Figur 10 einen fragmentarischen Schnitt längs der Linie 10-10 in Figur 8 mit einem für den Verriegelungsmechanismus von Figur 9 verwendeten Betätiger;

Figur 11 eine Ansicht längs der Linie 11-11 in Figur 8;

Figur 12 einen fragmentarischen Schnitt längs der Linie 12-12 in Figur 11;

Figur 13 eine Seitenansicht der Ausrüstung von Figur 1, zur Aufnahme von Rohrstützen über das flache Wasser angehoben, sowie einer Barke, die die Rohrstützen der Ausrüstung zubringt;
Figur 14 eine Draufsicht auf die Ausrüstung und die Barke

von Figur 13;
Figur 15 eine Ansicht längs der Linie 15-15 in Figur 13;

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Figur 16 eine der Figur 14 ähnliche Ansicht, die aber den Plattformabschnitt der Ausrüstung in einer Umrißlinie und eine erste Rohrstütze in Eingriff mit den Beinen der Ausrüstung zeigt;

Figur 17 eine der Figur 13 ähnliche Ansicht, die aber die Ausrüstung mit installierten Rohrstützen und angehobenen Beinen zum Flößen der Ausrüstung zu einem gewünschten Ort zeigt;

Figur 18 eine Ansicht längs der Linie 18-18 in Figur 17;

Figur 19 eine der Figur 18 ähnliche Ansicht, in der aber die Beine der Ausrüstung auf dem Meeresboden positioniert sind;

Figur 20 eine der Figur 19 ähnliche Ansicht, in der aber der Plattformabschnitt der Ausrüstung etwas über die Wasserfläche angehoben ist für einen anfänglichen Ballasttest;

Figur 21 eine der Figur 20 ähnliche Ansicht, welche die Plattform völlig angehoben in die Arbeitsstellung zeigt; und

Figur 22 einen fragmentarischen Schnitt eines Endes einer Rohr-pcütze, die ein zylindrisches Bein kontaktiert, entsprechend einer Modifikation.

Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Bohr- und Produktionsausrüstung umfaßt einen Rumpf 10, der als Plattform ausgebildet ist und in einem vorbestimmten Abstand über einer Wasserfläche 12 mittels vier stützenartigen Beinen 14 gehalten wird. Die Beine 14 verlaufen durch Beinschächte 16 (Figur 3) in dem Rumpf 10 und erstrecken sich hinunter zu dem Meeresgrund 18. An dem Unterende der Beine 14 sind Füße 20 vorgesehen, um das Gewicht der Ausrüstung zu verteilen. Je nach der Art des Meeresbodens 18 dringen die Füße 20 mehr oder weniger in diesen ein, bevor sie auf den zum Tragen des Gewichts der Beine 14, des RumpfsLilO Und

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der verschiedenen auf dem Rumpf gelagerten Geräte erforderlichen Widerstand treffen.

Der Plattformrumpf 10 hat einen barkenartigen Aufbau und ist schwimmfähig mit von dem Meeresboden 18 abgehobenen Beinen 14 und Füßen 20. An dem Rumpf 10 sind Hebevorrichtungen 22 vorgesehen, um die Beine 14 auf und ab zu bewegen, wenn der Rumpf 10 schwimmt, und den Rumpf auf den Beinen zu heben oder zu senken, wenn die Füße 20 auf dem Meeresboden 18 ruhen,

Es ist einzusehen, daß die gesamte Anordnung bei angehobenen Beinen gäElößt werden kann bzw. schwimmfähig ist und zu einem gewünschten Offshore-Ort, d.h. von der Küste entfernten Ort hinausgeschleppt werden kann; und dann können durch Betätigung der Hebevorrichtungen 22 die Beine 14 auf den Meeresboden 18 abgesenkt werden, und der Rumpf 10 kann auf den Beinen 14 angehoben werden in eine erhöhte Stellung, wie gezeigt, entfernt von den Wirkungen der Wellen- und Strömungstätigkeit. Folglich wird eine sehr stabile Plattform zum Ausführen von Bodenbohrungs- und Produktionsvorgängen zum Extrahieren von Öl oder anderen Materialien von unterhalb des Meeresbodens geschaffen.

Die Hebevorrichtungen können irgendeiner von etlichen bekannten Arten sein, zum Beispiel können sie hydraulisch betätigte Mechanismen des Gleittyps sein, wie beispielsweise in US-PS 2 352 370 gezeigt, oder es können Mechanismen mit Zahnstange und Ritzel sein, wie in US-PS 2 3o8 743 gezeigt. Die allgemeine Idee einer schwimmenden Plattform, welche Beine und Hebevorrichtungen zum Anheben der Plattform aus dem Wasser heraus trägt, ist nicht neu. Anordnungen zu diesem Zweck sind unter anderem in den US-PSen 2 308 743, 2 589 und 3 183 676 gezeigt. Die Erfindung bringt spezifische Verbesserungen gegenüber dieser allgemeinen Anordnung mit sich, wie nachfolgend beschrieben wird.

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Der Plattformrumpf 10 ist eine Rahmenkonstruktion mit Beschlagen, die eine kastenartige Struktur bilden. Der Rumpf 10 ist auch innen abgeschottet, um sein Inneres in eine Anzahl von isolierten fluiddichten Lagertankabteilen A-X zu unterteilen (siehe Figur 4). Die Abteile A bis N erstrecken sich vertikal über die volle Höhe oder Dicke des Rumpfes, das heißt, ungefähr sieben Meter (24 Fuß), während die übrigen Abteile O bis X sich von dem Boden nur über die halbe Rumpfdicke nach oben erstrecken, das heißt, etwa 3,5 m. Verschiedene (nicht gezeigte) Geräte zur Fluidverarbeitung und -produktion wie beispielsweise Seperatoren, Pumpen, Sammelleitungen, Abscheider, Instrumente und dgl. sind auf diesen letzterwähnten Abteilen angeordnet.

Aus den Figuren 3 und 4 ist ersichtlich, daß in-dem Rumpf 10 ein schlitzartiger Bohr- und Produktionsschacht 24 ausgebildet ist, der sich zwischen zwei der Beinschächte 16 erstreckt. Dieser Bohr- und Produktionsschacht 24 ist auch so gelegen, daß er dem Bereich über den Abteilen 0 bis X benachbart ist, so daß Fluide, die durch Leitrohre in dem Schacht 24 nach oben laufen, in das Fluidverarbeitungs- und Produktionsgerät geleitet werden können. Das Fluid, das in diesem Gerät verarbeitet wird, wird in ausgewählte von den Fluidabteilen A bis X zur Lagerung oder als Ballast geleitet. Das gelagerte Fluid kann danach auf Schiffe übertragen werden, die an dem Aufbau gedockt oder in der Nähe verankert sind, oder es kann durch Übertragungsleitungen, die sich entlang dem Meeresboden erstrecken, zu einer Einrichtung an der Küste gepumpt werden.

Die obere Fläche des Rumpfes 10 ist flach und bildet ein Hauptdeck 26. An einem Ende des Hauptdecks gegenüber dem Bohr- und Produktionsschacht 24 ist ein Mannschaftsquartier 28 vorgesehen. Auf dem Mannschaftsquartier ist ein Hubschrauberplatz 30 angelegt.

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Zwei Baukräne 32 sind auf Sockeln 34 angebracht, die auf beiden Seiten des Hauptdecks 26 nach oben ragen.

Ferner ist auf dem Hauptdeck 26 eine Bohreinrichtung 36 montiert, die den Bohr- und Produktionsschacht 24 überspreizt. Die Bohreinrichtung 36 umfaßt eine Basis 38, auf deren einem Ende ein umschlossenes Bohrabteil 40 und ein Bohrturm 42 angeordnet sind. Das Bohrabteil und der Turm erstrecken sich direkt über den Bohr- und Produktionsschacht 24. Eine Rohrrampe 44 verläuft von der Oberfläche der Basis 38 nach oben zu dem Bohrabteil 40. Diese Rohrrampe ist auf das Bohrabteil 40 und eine Schleppbahn 46 ausgerichtet, die sich längs der Basis 38 erstreckt. Längen von Bohrrohren und Gehäuse 48 sind in Stapeln auf beiden Seiten der Schleppbahn angeordnet. Die Kräne 32 werden verwendet, um diese Längen von Bohrrohren und Gehäuse sowie auch andere Gerätschaften von an dem Aufbau gedockten oder ankernden Versorgungsschiffen abzuheben. Die Rohrlängen und Gehäuse 48 werden die Rampe hinauf und in den Bohrturm 42 geschleppt zu den üblichen Bohr- und Rohrinstallationsvorgängen.

Nach Vollendung aller Bohrvorgänge kann die Bohreinrichtung 36 als ganze Einheit von dem Rumpf 10 abgenommen und zu einem anderenAufbau für zusätzliche Bohrvorgänge transportiert werden. Es ist einzusehen, daß die Anordnung des Rumpfes und der Bohreinrichtung derart getroffen ist, daß das Betreiben des Bohrgerätes auf dem Rumpf die Tätigkeit der Verarbeitungs-, Produktions- und Lagergeräte nicht stört, die in dem Rumpf enthalten sind. Es ist also möglich mit dieser Anordnung, das Bohren meilerer Quellen durchzuführen und mit der Produktion von der ersten Quelle zu beginnen, sobald sie fertig ist, ohne abzuwarten, bis sämtliche Quellen gebohrt sind.

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Wie oben angedeutet, sind die Beine 14 des Aufbaus eine offene Rahmenkonstruktion. Diese Beine haben einen quadratischen Querschnitt (Figur 3) und umfassen je Eckstreben 50 aus dickwandigem Rohr von relativ großem Durchmesser, die durch Sparren 52 aus dickwandigem Rohr von relativ kleinem Durchmesser untereinander verbunden sind. Die Hebevorrichtungen 22 sind so angeordnet, daß sie die Beine 14 an den Eckstreben 50 kontaktieren.

Unter Rückkehr zu Figur 2 ist zu sehen, daß eine Vielzahl von Leitrohren 54 von dem Bohr- und Produktionsschacht 24 des Rumpfes 10 zu dem Meeresboden 18 hinab und in diesen hinein verläuft. Diese Leitrohre dienen dazu, die Bohrrohre und Verschalungen während der Bohrvorgänge und während der nachfolgenden Produktionsvorgänge zu führen und zu stützen.

Die Leitrohre 54 müssen sich über Strecken erstrecken, die 100 m oder wesentlich mehr betragen können, und sind Wellen und Strömungen ausgesetzt, die die Leitrohre zu verbiegen trachten. Um diese Leitrohre festzuklemmen, sind eine Anzahl Rohrstützen 56 vorgesehen, die sich zwischen zwei der Beine 14 in Ausfluchtung mit dem Bohr- und Produktionsschacht

in verschiedenen Höhen zwischen dem Rumpf 10 und dem Meeresboden 18 erstrecken. Wie in Figur 4 gezeigt, sind einige der Leitrohre 54 über Leitungen 55 mit dem Inneren des Rumpfes verbunden.und auf diese Weise in Fluidverbindung mit den Lagertanks und anderen Produktionsgeräten in dem Rumpf gesetzt. Es ist einzusehen, daß, wenn eine Quelle gebohrt worden ist und Öl durch sein Leitrohr 54 hinauffließt, es durch die Leitungen 55 zu den Produktions^- und Lagergeräten geleitet wird. Mittlerweile kann der Bohrturm genutzt werden, um eine andere Quelle durch ein anderes der Leitrohre 54 zu bohren. Auf diese Weise können Bohr- und Produktionsvorgänge ohne gegenseitige Behinderung gleichzeitig ausgeführt werden.

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Wie in den Figuren 2, 5 und 6 zu erkennen, bestehen die Rohrstützen 56 ebenfalls aus einer offenen Rahmenkonstruktion, und sie umfassen äußere Hauptstreben 58 in Rohrform, die durch rohrförmige Sparren 60 von kleinerem Durchmesser untereinander verbunden sind. An jedem Ende jeder Rohrstütze 56 sind zwei Führungen 62 vorgesehen, welche an entsprechenden Eckstreben 50 des zugehörigen Beines 14 angreifen. Zahnstangen 64 (Figur 6) erstrecken sich entlang diesen entsprechenden Eckstreben 50, und in diese Zahnstangen greifen Ritzel 66 (Figur 5) an den Rohrstützen 56 ein. Einzelheiten dieser Ritzel und ihre Verwendung bei der Positionierung der Rohrstützen 56 werden nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Wie in Figur 5 gezeigt, ist der Mittelbereich der Rohrstütze 56 zu einer gitterförmigen Anordnung ausgebildet, und trichterförmige Führungen 68 sind in jeder der Gitteröffnungen angebracht. Diese Führungen nehmen, wie in Figur gezeigt, die Leitrohre 54 auf, umfassen sie eng und halten sie gegen seitliche Verschiebung fest.

Die Figuren 8 bis 12 erläutern im einzelnen die Verbindungen zwischen den Enden der Rohrstützen 56 und den Beinen 14. Wie in den Figuren 8 und 11 gezeigt, ist die Führung 62 zwischen oberen und unteren Streben 58 der Rohrstütze angebracht und erstreckt sich über deren Ende hinaus. Vertikale Stifte 70 und 72 in der Rohrstütze verlaufen durch Lagerschalen 74 bzw. 76 in der Führung 62. Die Führung selbst hat eine kastenförmige Konstruktion und ist mit einer äußeren konkaven Anschlagwand 78 versehen, welche an der Eckstrebe 50 des Beines 14 ruht. Das Ritzel 66 (Figur 9) ist drehbar in Lagern 80 gelagert, die ihrerseits in der Führung 62 gelagert sind. Die Führung ist so konstruiert, daß, wenn ihre Anschlagwand 78 an der Eckstrebe 50 ruht, das Ritzel 66 richtig mit der Zahnstange 64 in Eingriff steht.

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Wie oben erwähnt, sind zwei Führungen 62 mit zugeordneten Ritzeln 66 an jedem Ende jeder Rohrstütze 56 vorgesehen. Eine dieser zwei Führungen 62 ist fest in der in Figur 8 gezeigten Stellung; die andere ist jedoch schwenkbar um den vorderen vertikalen Stift 70, wenn der hintere Stift 72 beseitigt ist. Das ermöglicht es, die Führung 62 in Richtung des Pfeiles A in Figur 8 zu schwenken, um Spielraum für das Positionieren der Rohrstütze zwischen den Beinen 14 zu schaffen,

Die Ritzel 66 können gegen Drehung in ihren entsprechenden Lagern 80 verriegelt werden, um eine Relativbewegung zwischen der Rohrstütze 56 und dem Bein 14 zu verhindern. Diese Verrxegelungsmoglxchkext ist durch ein Klemmteil 82 gegeben, das um eine Achse 84 in der Führung 62 in Eingriff mit den Zähnen des Ritzels 66'geschwenkt wird, wie in Figur 9 gezeigt. Ein Anschlagelement 86 begrenzt die Bewegung des Klemmteils 82 und verhindert dadurch eine Drehung des Ritzels. Eine Magnetspule 88, die entweder hydraulisch oder elektrisch betätigt werden kann, ist ebenfalls an der Führung 62 angebracht; und diese Spule ist, wie in den Figuren 8 und 10 gezeigt, über einen Kurbelarm 90 mit der Achse 84 verbunden. Durch Steuerung der Erregung der Magnetspule 88 kann die Stellung des Klemmteils 82 bezüglich des Ritzels 66 gesteuert werden, um es nach Wunsch zu verriegeln oder zu entriegeln.

Wie nachfolgend genauer beschrieben wird, bewegen sich die Rohrstützen 56 nach oben und unten entlang den Beinen 14 während des Positionierens und des Abbaus der Ausrüstung an einem bestimmten Offshore-Ort. Während dieser Bewegung ist es wichtig, daß die Ritzel 66 mit den Zahnstangen 64 in Eingriff bleiben. Wegen der Art der Verbindung zwischen den Beinen 14 und dem Rumpf 10 und wegen der Tiefe, bis zu welcher sich die Beine erstrecken müssen, und der Seitenkräfte, denen sie ausgesetzt sind, kann man jedoch nicht damit rechnen, daß die Beine über ihre Länge genau parallel und in gleichem Abstand bleiben.

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Die Rohrstützen 56 sind so konstruiert, daß sichergestellt ist, daß die Ritzel 66 zu allen Zeiten mit den Zahnstangen 64 an den Beinen 14 in Eingriff bleiben, und zwar auch dann, wenn die Beine nicht genau parallel sind. Wie in den Figuren 8, 11 und 12 gezeigt, wird dieses Merkmal erzielt mittels einer Teleskopkonstruktion an einem Ende von jeder der äußeren rohrförmigen Streben 58. Diese Teleskopkonstruktion umfaßt eine kolbenartige innere Stange 92, die so angebracht ist, daß sie in eines oder aus einem von zwei relativ axial beweglichen Segmenten 58a und 58b jeder äußeren Strebe 58 gleiten kann. Die Stange 92 ist bezüglich des anderen Segments fest. Die Stange 92 ist mit kolbanartigen Ringen 94 innerhalb des einen Segments versehen, und das Ende dieses Segments ist mit einer gleitenden Dichtung 96 um die Stange herum versehen. Eine Wand 98 ist innerhalb des Segments ausgebildet, wodurch zwei hydraulische Kammern 100 und 102 auf gegenüberliegenden Seiten des Ringes 94 gebildet werden. Hydraulikleitungen 104 verbinden diese Kammern mit einem (nicht gezeigten) hydraulischen Fernsteuersystem. Eine Feder 106 ist zwischen die Wand 98 und die Stange 92 eingefügt, um eine Axialkraft zum Auseinanderdrängen der Segmente 58a und 58b auszuüben. Die Kraft der Feder 106 kann überwunden werden, und die Segmente 58a und 58b können zurückgezogen werden zum anfänglichen Positionieren der Rohrstütze zwischen den Beinen 14, indem der Fluß von hydraulischem Fluid durch die Leitungen 104 in die und aus den Kammern 100 und 102 gesteuert wird.

Die Figuren 13 bis 17 illustrieren die Art des Installierens der Rohrstützen 56 an dem Aufbau. Dieses Installieren findet, wie in Figur 13 gezeigt, an einer seichten Wasserstelle statt, vorzugsweise nahe der Stelle, wo der Aufbau gebaut oder wiederhergestellt wird. Wie gezeigt, ist der Aufbau völlig ausgestattet mit der Bohreinheit 36 an ihrem Platz. Die Beine 14 werden zunächst auf den Meeresboden abgesenkt,

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und der Rumpf 10 wird über das Wasser angehoben. Eine Begleitbarke 110, die die Rohrstutzen 56 trägt, wird zu dem Aufbau hingebracht. Wie in den Figuren 14 und 15 gezeigt, paßt die Barke 110 zwischen die Beine 14, und die Rohrstutzen 56 ragen über die Seiten der Barke heraus. Die vorderste der Führungen 62 an jedem Ende der Rohrstützen wird in eine offene Stellung geschwenkt (wie bei 62a dargestellt), um der Rohrstütze zu ermöglichen, zwischen die Beine zu passen.

Hebeseile 112 (Figur 15) laufen von Winden 114 an der Bohreinheit 36 herab und werden an der vordersten Rohrstütze befestigt, wenn sie zwischen den Beinen 14 positioniert wird, wie mit Umrißlinien in Figur 16 gezeigt. An diesem Punkte werden die offenen Führungen 62a in die geschlossene Stellung geschwenkt und die Stifte 72 (Figur 8) an ihre Stelle gebracht, so daß die Rohrstützen 56 in festem Kontakt mit den Beinen 14 stehen und die Ritzel 66 mit den Zahnstangen 64 in Eingriff sind. Die Magnetspule 88 wird gesteuert, um das Anschlagelement 86 außer Eingriff mit dem Ritzel 66 zu bringen, so daß das Ritzel rotieren und sich entlang der Zahnstange 64 bewegen kann. Die Winden 114 werden dann betätigt, wie in Figur 15 gezeigt, um die Rohrstütze aus der Barke 110 herauszuheben und in ' Stellung unter dem Rumpf 10 zu bringen.

Wenn die Rohrstütze 56 so positioniert ist, kann ihre Magnetspule 88 so gesteuert werden, daß das Klemmteil 82 in Verriegelungseingriff mit dem Ritzel 66 kommt und die Rohrstütze an ihrer Stelle an den Beinen 14 verriegelt wird. Die Hebeseile 112 können dann gelöst und zurück zu der Barke 110 abgesenkt werden. Inzwischen hat sich die Barke vorwärts bewegt, um eine zweite Rohrstütze 56 zwischen den Beinen 14 in Stellung zu bringen. Die offenen Führungen an der zweiten Rohrstütze werden dann geschlossen, und die Hebeseile 112 werden angeknüpft und dazu verwendet, die

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zweite Rohrstütze auf dieselbe Art anzuheben. Zusätzliche Rohrstützen können nach Bedarf vorgesehen werden, je nach den Tiefen und den zu begegnenden Kräften; und diese zusätzlichen Rohrstützen können auf dieselbe Art installiert werden.

Nachdem die Rohrstützen 56 installiert worden sind, wie oben beschrieben, werden sie durch (nicht gezeigte) geeignete Mittel an der Unterseite des Rumpfes 10 angeklemmt, und die verschiedenen Magnetspulen 88 werden gesteuert, um jedes Klemmteil 82 von seinem zugehörigen Ritzel 66 zu entfernen. Dies löst die Rohrstützen von den Beinen 14 und ermöglicht das Absenken des Rumpfes 10 zusammen mit den Rohrstützen, bis er in dem Wasser schwimmt. Die Beine 14 werden dann von dem Meeresboden nach oben abgehoben; und der Aufbau in dem in Figur 17 gezeigten Zustand kann dann zu einem gewünschten Offshore-Ort befördert werden.

Die Figuren 18 bis 21 illustrieren der Reihe nach die Schritte der Installation des Aufbaus an einem Offshore-Ort. Der Einfachheit halber ist die Bohreinrichtung 36 in den Figuren 18 bis 21 nicht gezeigt, obwohl sie in den meisten Fällen auf dem Aufbau hinausgebracht würde, um mit der Rohrinstallation und Bohrvorgängen zu beginnen, sobald der Rumpf an einer gewünschten Offshore-Stelle angehoben ist. Wie in Figur 18 gezeigt, sind die Beine 14 des Aufbaus angehoben, und der Rumpf 10 schwimmt. Gleichzeitig werden die Rohrstützen 56 gegen die Unterseite des Rumpfes 10 hochgehalten. Der Aufbau wird in diesem Zustand zu einem gewünschten Offshore-Ort geflößt.

Wenn der Aufbau einen gewünschten Ort erreicht, werden die Beine 14 auf die übliche Art abgesenkt, wie in Figur19 gezeigt. Während der Anfangsphase dieses BeinabsenkungsVorgangs werden die Rohrstützen 56 gegen die Unterseite des Rumpfes

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gehalten, und die Kleiranteile 82 (Figur 9) werden aus dem Eingriff mit den Ritzeln 66 angehoben, so daß diese sich drehen können, wenn die Zahnstange 64 jedes Beines 14 sich nach unten bewegt.

Wenn die Beine um ein vorbestimmtes Stück abgesenkt worden sind, werden die Klemmteile 82 wieder in Eingriff gebracht, um die Ritzel 66; der unteren Rohrstütze 56 zu blockieren, und die Rohrstütze wird von der Unterseite des Rumpfes 10 gelöst. Die Beine 14 werden dann noch weiter abgesenkt; und da die untere Rohrstütze 56 nun mit ihnen verriegelt ist, wird sie von den Beinen mit nach unten gebracht. Es leuchtet ein, daß wegen der Teleskopanordnung an dem Ende der Rohrstütze 56 (Figur 8) diese sich automatisch irgendwelchen Abstandsänderungen der Beine 14 anpaßt, wenn sie abgesenkt werden.

Die obere Rohrstütze kann auf dieselbe Art mit den Beinen verriegelt, von dem Rumpf gelöst und abgesenkt werden. Durch Wahl der Strecke, um die die Beine 14 abgesenkt werden, wenn die verschiedenen Rohrstützen mit ihnen verriegelt und von dem Rumpf gelost werden, kann die Installationshöhe der Rohrstützen leicht gesteuert werden. Dies bringt eine beträchtliche Flexibilität mit sich, insofern sich der Aufbau einfach anpassen läßt, um eine optimale Rohrstützung unter verschiedenen Bedingungen von Wassertiefe und Strömung vorzusehen. Aus dem Vorhergehenden leuchtet ein, daß es, während die Rohrstützen 56 in verschiedenen Tiefen plaziert werden, nicht erforderlich ist, Taucher einzusetzen oder eine wesentliche Unterwasserarbeit vorzunehmen beim Installieren der Rohrstützen. Stattdessen kann die gesamte Installationsarbeit, die lediglich im Lösen der Rohrstützen von dem Rumpf und deren Verriegelung mit den Beinen besteht, an dem Rumpf selbst vorgenommen werden. Dies ist sehr vorteilhaft vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit, Geschwindigkeit und Sicherheit bei den Installationsvorgängen.

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Nachdem die Beine 14 den Meeresboden erreicht haben, wird der Rumpf 10 ein wenig über die Wasseroberfläche angehoben, wie in Figur 20 gezeigt. An diesem Punkt werden einige der oder alle Lagertankabteile A bis X in dem Rumpf 10 mit Meerwasser gefüllt, um den Aufbau zu belasten und die Tragfähigkeit der Beinfüße 20 zu testen. Die Lagertankabteile werden dann leergepumpt, und der Rumpf 10 kann dann zu seiner vollen Höhe angehoben werden, wie in Figur 21 gezeigt.

Wenn der Rumpf 10 angehoben ist, werden die Leitrohre durch die Rohrstützen 56 hindurch installiert, und das Probebohren wird begonnen. Sollten die anfänglichen Bohrungen zeigen, daß die Region wahrscheinlich nicht produktiv ist, kann der Rumpf abgesenkt und können die Beine angehoben werden, so daß der Aufbau zu einer neuen Stelle geflößt werden kann. Wenn jedoch die Probebohrung anzeigt, daß die Region produktiv sein wird, kann der Aufbau an seinem Platz bleiben; Und sobald jedes Bohrloch durch ein verschiedenes Leitrohr 54 gebohrt ist, kann eine Leitung in dem Leitrohr installiert werden, und es können Verbindungen zu dem Produktions- und Lagergerät innerhalb des Rumpfes hergestellt werden. Auf diese Weise kann eine Produktion von dem ersten gebohrten Bohrloch erhalten werden, während andere Bohrlöcher gebohrt werden.

Nachdem das Bohren beendet ist, kann die Bohreinrichtung zur Verwendung an anderem Ort entfernt werden, während der Aufbau zur Produktion verbleibt, bis die Quellen erschöpft sind.

Für einige Anwendungen kann es vorgezogen werden, zylindrische Beine für den Aufbau im Gegensatz zu den Beinen mit offener Rahmenkonstruktion zu verwenden. Figur 22 zeigt solch eine Anordnung mit einem Ende einer Rohrstütze 56 im Eingriff

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mit einem zylindrischen Bein 14a. Das Bein 14a ist mit beabstandeten, vertikal verlaufenden Zahnstangen 64a versehen, in welche Ritzel 66a an Führungen 62a eingreifen, die sich von dem Ende der Rohrstütze erstrecken. Die Führungen 62a weisen gekrümmte Anschlagwände 78a auf, die an der Oberfläche des Beines 14a benachbart den Zahnstangen 64a ruhen. Wenigstens eine der Führungen 62a ist schwenkbar mit der Rohrstütze verbunden und kann atf dieselbe Art geöffnet und geschlossen werden wie die Führung 62 in Figur 8, so daß sie an das Bein angesetzt werden kann. Die Ritzel 66a können auch auf dieselbe Art wie die Ritzel 66 von Figur 8 verriegelt und entriegelt werden.

Dem Fachmann leuchtet ein, daß das Konzept, auf dem die Offenbarung basiert, direkt als Basis für den Entwurf anderer Aufbauten oder Verfahren zur Durchführung der verschiedenen Zwecke der Erfindung genutzt werden kann. Offensichtlich können verschiedene Variationen und Modifikationen an der Erfindung vorgenommen werden, ohne von dem Rahmen und dem Gedanken der Erfindung abzuweichen. Die Ansprüche sollen daher so betrachtet werden, daß sie derartige Modifikationen sowie äquivalente Aufbauten und Verfahren umfassen.

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Claims

RAYMOND INTERNATIONAL BUILDINGS, INC. 2801 South Post Oak Road Houston Texas V.St.A. Ansprüche:

1. Offshore-Plattformaufbau, mit einem barkenartigen, schwimmfähigen Rumpf, mehreren an dem Rumpf angebrachten Beinen, die relativ zu dem Rumpf auf- und abbewegbar sind, sowie den Rumpf und die Beine verbindenden Hebevorrichtungen, welche zur Beförderung des Rumpfes an einen gewünschten, von der Küste entfernten Ort die Beine vom Meeresboden abheben, welche an dem gewünschten, von der Küste entfernten Ort die Beine auf den Meeresboden absenken und den Rumpf auf den so abgesenkten Beinen über die Meeresoberfläche erheben, dadurch gekennzeichnet , daß der Rumpf (10) mit einer zwischen zwei der Beine (14) gelegenen Öffnung (24) zur Aufnahme länglicher Leitrohre (54) versehen ist, die von einem auf dem Rumpf (10) über der Öffnung (24) angebrachten Bohrturm (42) nach unten verlaufen, wobei sich zwischen den zwei Beinen (14) unter dem Rumpf (10) wenigstens eine Rohrstütze (56) erstreckt, die mit Führungshülsen (68) versehen ist, welche mit der Öffnung (24) fluchten, um die Leitrohre (54) zu führen und seitlich zu stützen.

2. Plattformaufbau nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstütze (56) an jedem Ende eine Eingriffseinrichtung (62,62) aufweist, um die Rohrstütze (56) an den zwei Beinen (14) zu halten.

3. Plattformaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die EingriffSeinrichtungen (62,62) so ausgebildet und

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konstruiert sind, daß sie der Rohrstütze (56) gestatten, sich frei längs der zwei Beine (14) auf- und abzubewegen, während sie durch die Beine geführt wird.

4. Plattformaufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die EingriffSeinrichtungen (62,62) einen Abschnitt umfassen, der bewegbar ist zwischen einer offenen Stellung, die das Positionieren der Rohrstütze (56) zwischen den zwei Beinen (14) gestattet, und einer geschlossenen Stellung, die eine seitliche Bewegung der Rohrstütze (56) bezüglich der zwei Beine (14) sperrt, aber eine freie Auf- und Abbewegung zwischen der Rohrstütze (56) und den Beinen (14) gestattet.

5 . Plattformaufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffseinrichtung (62,62) wahlweise verriegelbare Bremseinrichtungen (82,86) zur Verriegelung der Rohrstütze (56) gegen eine Auf- und Abbewegung gegenüber den Beinen (14) umfaßt.

6. Plattformaufbau nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zwei Beine (14) mit einer längs ihr verlaufenden Zahnstange (64) versehen ist, daß die Rohrstütze (56) mit Ritzeln (66) versehen ist, welche so angebracht und positioniert sind, daß sie mit den Zahnstangen (64) in Eingriff stehen und an diesen entlang rollen, wenn sich die Rohrstütze (56) relativ zu den Beinen (14) auf- und abbewegt, und daß die Bremseinrichtungen (82,86) zur Steuerung der Drehung der Ritzel (66) eingerichtet sind.

7. Plattformaufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstütze (56) wenigstens einen beweglichen Endabschnitt (62) umfaßt, an dem eines der Ritzel (66) angebracht ist, sowie einen bezüglich dieses einen Ritzels (66)

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festen Anschlag (78) an dem Endabschnitt (62), wodurch das Ritzel (66) in der richtigen Stellung bezüglich der Zahnstange (64) gehalten wird, wenn der Anschlag (78) die Oberfläche des Beines (14,50) kontaktiert.

8. Plattformaufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verriegelbare Bremseinrichtung (82,86) ein schwenkbares Klemmteil (82) aufweist, das so angebracht ist, daß es zwischen die Zähne von wenigstens einem der Ritzel (66) eingekeilt wird.

9. Plattformaufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Endabschnitt (62) einen Arm mit einer Beinkontaktierflache aufweist, der sich von dem Ende der Rohrstütze (56) erstreckt und schwenkbar an dieser gelagert ist zur Bewegung zwischen der geschlossenen und der offenen Stellung, sowie eine Sperreinrichtung aufweist, um den Arm gegen Verschwenken aus der geschlossenen Stellung zu halten.

10. Plattformaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstütze (56) in Längsrichtung ausstreckbar ist, um zu ermöglichen, daß während ihrer Auf- und Abbewegung relativ zu den zwei Beinen (14) die Eingriffseinrichtung (62,62) mit den zwei Beinen (14) in Eingriff bleibt trotz Veränderungen im Abstand zwischen den zwei Beinen (14) in verschiedenen Höhen.

11. Plattformaufbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstütze (56) an einem Ende mit Teleskopgliedern (58a,58b) zwischen den Eingriffseinrichtungen (62,62) an den entgegengesetzten Enden der Rohrstütze (56) versehen ist, die in Längsrichtung der Rohrstütze (56) ausstreckbar sind.

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12. Plattformaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopglieder (58a,58b) federnd in ihre ausgestreckte Stellung vorgespannt sind.

13. Plattformaufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopglieder (58a,58b) als Kolben (92) und Zylinder (100,102) ausgebildet und hydraulisch zu ihrer ausgestreckten Stellung hin vorgespannt sind.

14. Offshore-Bohr- und -Produktionsausrüstung, mit einem schwimmfähigen Plattform-Rumpf, mehreren an dem Rumpf angebrachten, aufrechten stützenden Beinen, die relativ zu diesem auf- und abbewegbar sind, sowie die Plattform und die Beine miteinander verbindendaa Hebevorrichtungen zum Auf- und Abbewegen der Beine, so daß die Plattform zu einem gewünschten Ort schwimmen kann, wobei sie die Beine vom Meeresboden abgehoben trägt, und nach Ankunft an dem gewünschten Ort die Beine auf den Meeresboden abgesenkt werden können und die Plattform auf den Beinen in eine Stellung oberhalb der Meeresoberfläche angehoben werden kann, dadurch gekennzeichnet , daß sich wenigstens eine Rohrstütze (56) in allgemein horizontaler Richtung zwischen zwei der Beine (14) erstreckt und Rohröffnungen (68) aufweist, durch welche Leitrohre (54) zur Aufnahme von Bohrwerkzeugen und Produktionsrohren verlaufen können, und daß in der Plattform (10) ein Bohr- und Produktionsschacht (24) zwischen den zwei Beinen (14) in Ausfluchtung mit den Rohröffnungen (68) ausgebildet ist.

15. Bohr- und Produktionsausrüstung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohreinrichtung (36) auf dem Plattform-Rumpf (10) über dem Bohr- und Produktionsschacht (24) in Ausfluchtung mit den Rohröffnungen (68) angebr acht ist.

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16. Bohr- und Produktionsausrüstung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohreinrichtung (36) von dem Plattform-Rumpf (10) abnehmbar ist.

17. Bohr- und Produktionsausrüstung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattform-Rumpf (10) Ölproduktionsgerät einschließlich Lagertanks in Fluidverbindung mit wenigstens einigen der Leitrohre (54) enthält.

18. Verfahren zur Errichtung einer anhebbaren Offshore-Bohr- und -Produktionsausrüstung, mit einem schwimmfähigen Plattform-Rumpf, anhebbaren stützenden Beinen und Rohrstützen, die sich zwischen zwei der Beine erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrüstung mit angehobenen Beinen und mit wenigstens einer Rohrstütze, die sich zwischen den Beinen erstreckt und gegen die Unterseite des Rumpfes gehalten wird, zu einer gewünschten Offshore-Stelle geschleppt wird, daß dann die Beine um eine vorbestimmte Strecke abgesenkt werden, während die Rohrstütze gegen die Unterseite des Rumpfes gehalten wird, wonach die Rohrstütze mit den Beinen verriegelt und von dem Rumpf gelöst wird, und daß dann fortgefahren wird, die Beine abzusenken, und, nachdem die Beine den Meeresboden erreicht haben, der Rumpf auf den Beinen angehoben und aus dem Wasser gehoben wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrüstung mit einer Vielzahl von Rohrstützen versehen ist, die übereinander zwischen den Beinen angeordnet sind und an der Unterseite des Rumpfes gehalten werden, und daß die Rohrstutzen nacheinander mit den Beinen verriegelt und von dem Rumpf gelöst werden bei verschiedenen abgesenkten Stellungen der Beine.

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