DE3743431A1

DE3743431A1 - Schwimmendes offshore-gebilde

Info

Publication number: DE3743431A1
Application number: DE19873743431
Authority: DE
Inventors: Filho Florencio De Oliveira; Pires Valtair Paes Leme
Original assignee: PORTOS DO BRASIL SA; Petroleo Brasileiro SA Petrobras
Current assignee: PORTOS DO BRASIL SA; Petroleo Brasileiro SA Petrobras
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1988-06-30
Also published as: SE468350B; GB8729858D0; NO171775C; DK671687D0; FR2612873B1; US4984935A; JPH0417830B2; IT8748735A0; FR2612873A1; SE8705102L; SE8705102D0; DK671687A; GB2198695B; NO875212D0; BR8606370A; IT1211988B; NO171775B; JPS63247194A; NO875212L; GB2198695A

Description

Die Erfindung betrifft ein schwimmendes Gebilde, welches off- shore verankert werden soll derart, daß es ausreichend stabil ist und der Wirkung des Seewassers widersteht und demgemäß als Schutz für Schiffe, Behälter usw. verwendet werden und/oder Einrichtungen und Ausrüstungen für Offshore-Arbeiten abstützen kann, beispielsweise Wartungswerkstätten, Feuerschutzstationen, Vorratsräume für Rohöl, Trinkwasser usw.

Bei Offshore-Arbeiten, beispielsweise bei der Erdölsuche und auf Produktions- bzw. Förderplattformen besteht eine der Hauptfragen darin, in welcher Weise solche Plattformen oder Inseln von Unterstützung von außen abhängen, wobei die Unterstützung üblicher Weise vom Land kommt, was bedeutet, daß auch der gesamte Nachschub bzw. alle Versorgungsgüter über See, oder, in besonderen Fällen, durch die Luft transportiert werden muß. Zusätzlich dazu, daß der Nachschub über See vergleichsweise teuer ist, kann dieser Nachschub durch den Zustand der See ernsthaft behindert werden, und zwar umso mehr, wenn lange Strecken von der Küste zur Plattform oder Insel zurückzulegen sind.

Demgemäß besteht einer der Zwecke der vorliegenden Erfindung darin, ein Gebilde einer neuartigen Gestaltung zu schaffen, welches auf See geschleppt und nahe einer Plattform oder Insel oder strategisch in gleichen Abständen von mehreren Plattformen oder Inseln in einem gegebenen Feld angeordnet werden kann, in welchem Erdölsuche und Erdölförderung ausgeführt werden, wobei das Gebilde als sicherer Träger oder sicherer Schutz für Nachschubschiffe wirkt.

Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein selbstschwimmendes Gebilde zu schaffen, welches auch in zweckentsprechender Weise und sicher derart verankert werden kann, daß es eine wirksame Trag- oder Abstützeinrichtung für einen großen Bereich von Anforderungen sein kann.

Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein stabiles verankertes schwimmendes Gebilde an irgendeiner Stelle auf See zu schaffen, wobei das Gebilde gestaltet ist als sicherer Träger oder sicherer Schutz für Schiffe, und wobei in dem Gebilde rauhe See beruhigt oder vollständig verhindert werden kann durch gegebene technische Merkmale, die einen Teil des Gebildes darstellen.

Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein schwimmendes Abstützgebilde zu schaffen, welches auf See verankert ist nahe einer Ölbohrinsel oder einer Ölförderinsel, wobei das Gebilde Raum für Ausrüstung und Chemikalien für die auszuführenden Arbeiten, für Mittel zur Feuerbekämpfung, für ein schwimmendes Hotel, eine Energiestation, einen Flughafen und für Stellen aufweist, an denen Nachschubschiffe auslaufen gelassen werden können usw.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht eines schwimmenden Gebildes gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 ist eine schematische Vorderansicht der oberen Werke des in sich abgeschlossenen Traggebildes, wobei die Seite dargestellt ist, die den ankommenden Wellen zugewandt ist.

Fig. 4 und 5 sind vereinfachte schematische Ansichten eines Verankerungssystems für das abgeschlossene seefeste schwimmende Gebilde, wobei auf das System wirkende Kräfte dargestellt sind.

Fig. 6 und 7 sind vereinfachte Ansichten zum Darstellen eines möglichen Verankerungssystems für das seetüchtige schwimmende Gebilde am Boden des Meeres.

Fig. 8 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene seitliche Schnittansicht einer Wellenpufferkammer.

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung der Ausführung einer Kammer, auf welche Wellen direkt auftreffen.

Nachstehend erfolgt eine Erläuterung anhand der Fig. 1, 2 und 3, in denen Elemente oder Bauteile gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen tragen.

Ein Gebilde gemäß der Erfindung besitzt eine obere Metallplattform 10, die den Hauptkörper des schwimmenden Gebildes darstellt und die als ein mögliches Ausführungsbeispiel mit einer Gestalt dargestellt ist, die, von oben gesehen, ein Rechteck oder Quadrat mit einem inneren Loch hat. Der obere Teil der Metallplattform 10 ist groß genug für das Abstützen von Ausrüstung, die in die Plattform eingebaut werden soll, wobei außerdem während des normalen Arbeitens das Personal ausreichende Bewegungsfreiheit hat. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß jede Seitenfläche des Rechteckes oder Quadrates eine Öffnung 12 hat, die durch ein Tor 11 geschlossen gehalten werden kann, welches den Zugang zum Inneren 17 der Plattform gegebenenfalls versperrt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist die Plattform lediglich eine einzige Öffnung 12 für Zugang zum Inneren 17 auf. Gemäß der späteren Erläuterung wird die Ausführungsform gemäß Fig. 2 bevorzugt, und die Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist dargestellt, um deutlich zu machen, daß viele Gestaltungsmöglichkeiten für die Plattform vorhanden sind.

Die obere Metallplattform 10 wird von senkrechten Stützen 14 abgestützt, die von Schwimmkörpern 13 ausgehen. Die Schwimmkörper 13 sind lange hohle Metallkörper, die in das Wasser eingetaucht sind, so daß sie sichere Schwimmabstützung für das Gesamtgebilde schaffen, welches aus der oberen Plattform 10, den Stützen 14 und den Schwimmkörpern 13 selbst gebildet ist. Das Gebilde kann demgemäß nicht nur schwimmend abgestützt, sondern auch auf dem Wasser verschoben werden.

Es ist festzustellen, daß der größte Teil der Ausführung der oberen Plattform 10 nur teilweise aus dem Wasser ragt. Die nachstehende Beschreibung zeigt, daß ein Teil der Gesamtplattform 10 in das Wasser eingetaucht verbleibt, um einen Dämpfer gegen Wellenbewegungen in rauher See zu schaffen, wodurch die Wirkung von Meeresströmen minimiert wird und ermöglicht ist, daß das Wasser im Innenraum 17 des Gebildes einen sicheren und ruhigen Hafen für Boote und Schiffe bildet.

Um dem schwimmenden Gebilde ausreichende Stabilität zu verleihen, sind die Schwimmkörper 13 durch waagerechte Querbalken 15 miteinander verbunden. Diese Ausführung ist nur eine von mehreren möglichen Ausführungen zum Verbinden der Schwimmkörper 13. Demgemäß können andere Arten von Verstärkungen verwendet werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Aus den Fig. 1, 2 und 3 ist ersichtlich, daß die Außenwände des schwimmenden Gebildes, die den Meereswellen ausgesetzt sind, durch drei verschiedene Teile gebildet sind, die verschiedene Funktionen ausüben. Der obere Teil ist vertikal und eben, und er steht insgesamt aus dem Wasser vor, wobei es nicht wesentlich ist, daß die vier Wände des schwimmenden Gebildes durch diese drei verschiedenen Teile gebildet sind. Vielmehr ist es im üblichsten Fall ausreichend, daß diese Unterteilung nur an derjenigen Wand vorhanden ist, auf welche die Wellen auftreffen. Um jedoch zu zeigen, wie das Gebilde insgesamt ausgeführt ist, insbesondere der mittlere Teil, das heißt die Fläche 18, gesehen von zwei Stellen, zeigt Fig. 1 zwei im rechten Winkel zueinander liegende Wände. Demgemäß wird aus einer Betrachtung der Fig. 1, 2 und 3 ersichtlich, daß die Fläche 18 gegenüber der Vertikalen etwas schräg verläuft, und zwar nach unten und einwärts, so daß die sich anschließende Fläche 19 mit Bezug auf die Fläche 16 etwas zurückversetzt ist. An der schrägen Fläche 18 befinden sich Elemente 20 in Form eines Schiffsbuges, dessen Seitenwände nach vorne gewandt sind mit der Gestalt eines Schiffskörpers bei Betrachtung von vorne, wobei es jedoch für bequeme oder leichte Konstruktion zulässig ist, daß die beiden sich treffenden Wände die Gestalt von zwei angrenzenden Flächen eines Tetraeders haben. Die oberen und vorderen Teile des Elementes 20 würden die beiden anderen Flächen des Tetraeders sein, die nicht sichtbar sind, da die obere Fläche in das Gebilde eingebettet sein soll, und zwar rechts unter dem Schnittpunkt mit der unteren Fläche 16, wobei der hintere Teil in Richtung gegen das Innere des schwimmenden Gebildes gewandt sein soll. Wie ersichtlich, soll das Element, das als Tetraeder beschrieben ist, ein fester hohler Körper sein, der innen wasserdicht abgeschlossen ist, so daß die Elemente 20 als zusätzliche Schwimmelemente dienen.

Zwischen zwei bugförmigen Elementen 20 befindet sich eine Öffnung 21, die zu einer "Verarbeitungskammer" führt, die ebenfalls durch das Bezugszeichen 21 umfaßt ist und die eine Öffnung ist, die in dem schwimmenden Gebilde angeordnet ist. Die Ausführung und die Funktion dieser Kammer oder Kammern wird später erläutert. Es ist jedoch zu verstehen, daß die Anzahl der in den Figuren dargestellten Elemente 20 sowie ihre Gestalt und Anordnung nur als Beispiel angegeben sind. Ihre Größe, Anzahl und Anordnung kann nur in Verbindung mit aktuellen Abmessungen eines herzustellenden schwimmenden Gebildes genau angegeben werden.

Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit der Flächen 16, 18 und 19, und es ist ersichtlich, daß die Fläche 18 mit einer besonderen Gestaltung gebildet ist, welche die bereits bei der Beschreibung der Fig. 1 und 2 erläuterten bugförmigen Elemente 20 und die Öffnungen für diejenige Ausbildung umfaßt, die als "Verarbeitungskammer" bezeichnet ist. Wie bereits gesagt, sollen die bugförmigen Elemente 20 Seitenwände haben, die gemäß dem vorderen Teil eines traditionellen Schiffes gestaltet sind, wenn dieses genau von vorne betrachtet wird. Bei einer abgewandelten Ausführung zu dem Zweck, die Herstellung zu erleichtern, können die vorragenden Elemente 20 an Stelle der Schiffsgestalt die Gestalt einer frontalen Linie haben, die sich aus dem Schnitt zweier Ebenen von Flächen eines Tetraeders ergeben derart, daß die Funktion jeder Seitenwand (einer der beiden sich schneidenden Ebenen) darin besteht, als ein Aufteilelement für die auf die Fläche 18 auftreffenden Wellen zu dienen.

Die sogenannte "Verarbeitungskammer" 21 ist eine in der Fläche 18 bzw. dem "Körper" 18 des schwimmenden Gebildes vorgesehene Öffnung, die an der Wand gebildet ist, auf welche die Wellen direkt auftreffen. Bei dieser Ausführungsform bildet die Wand eines der bugförmigen Elemente 20 mit dem nächsten Element einen Kanal 23 (Fig. 8), um die Wasserwellen zu leiten, und dieser Kanal 23 ist genau die "Verarbeitungskammer" 21. Es ist zu verstehen, daß die Wellen, wenn sie auf eine Fläche auftreffen, die als Leitplatte dient, gewöhnlich eine Wassersäule nach oben richten, die das Bestreben hat, sich rückwärts zu bewegen, nachdem sie auf ein Hindernis aufgetroffen ist, wobei sie dann wiederum auf die Meeresfläche zurückfällt. Während des Auftreffens der Welle erfährt die Wand, auf welche die Welle auftrifft, einen Schlag, und gemäß elementaren physikalischen Prinzipien reagiert die Wand, wobei bewirkt wird, daß das Wasser nach oben steigt und sich auf die Meeresoberfläche zurückbewegt, während gleichzeitig die Wand unter dem Schlag vibriert. Dieser Stoß oder Schlag kann in Abhängigkeit von seiner Intensität eine solch intensive Schwingung oder Vibration hervorrufen, daß, wenn die Leitplatte große Abmessungen hat und außerdem das schwimmende Gebilde groß ist, die Strukturintegrität des schwimmenden Gebildes beeinträchtigt werden kann. Bekanntlich haben im Fall eines Schiffskörpers die Seitenwände, die einen scharfen Schnitt bilden das Bestreben, die Wellen zu beiden Seiten des Schiffes abzulenken und den Stoß zu kompensieren, und zwar häufig mit einer geringfügigen Bewegung des Schiffes, solange die Wellen am Bug auftreffen. Bei der vorliegenden Erfindung soll jedoch, da die Wellen immer von vorne auf die Wand des schwimmenden Gebildes auftreffen, das Wasser keinen Weg haben, um in Richtung gegen die Seiten des Gebildes abgelenkt zu werden. Vielmehr soll in Übereinstimmung mit der besonderen Gestalt der Wand, auf welche die Wellen direkt auftreffen und welche hier als "Kampfseite" bezeichnet wird, die Welle direkt in Richtung gegen die "Verarbeitungskammer" 21 gerichtet werden, wobei die unteren Teile einer inneren Wand 22 (Fig. 8) abgerundete Gestalt haben, um den Stoß zu verringern und die nach oben steigende Wassersäule zu den vertikalen Kanälen 23 zu richten, so daß die Wassersäule über einen Weg geführt wird, auf welchem nach der Ablenkung in der "Verarbeitungskammer" 21 das Wasser durch Sekundärkanäle 24 (Fig. 8) hindurch zum Meer abgegeben wird. Der aufwärts verlaufende Weg wird zur Erleichterung des Verständnisses als "Hauptkanal" 23 bezeichnet.

Fig. 8 ist eine seitliche Schnittansicht einer schematischen Darstellung einer "Verarbeitungskammer" 21 gemäß einer bevorzugten Gestaltung. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, ist das bugförmige Element 20 nur in unterbrochenen Linien dargestellt, da es sich in der Hintergrundebene der Darstellung befindet. Die Darstellung ist gewählt, um zu zeigen, daß das Element 20 die Einlaßöffnung zur Verarbeitungskammer 21 begrenzt und die Wasserströmung von der Welle in einer gegebenen Richtung ausrichtet, die dem Hauptkanal 23 entspricht, wodurch die Welle nach oben steigt und geschwächt oder gedämpft wird unter der Wirkung der Gestaltung der Innenwand 28 (Fig. 8), wonach das Wasser durch die Auslaßöffnungen 24 hindurch abgegeben werden soll. Wie ersichtlich, hat der untere Teil der Innenwand 28, die durch denjenigen Teil 22 gebildet ist, auf den die Welle zuerst auftrifft, eine besondere Krümmung mit zur Außenseite der Wand 18 gerichteter Konkavität. Anstelle dieser Ausführung kann jedoch, um eine Dämpfungswirkung auf die Welle auszuüben, die Ausführung gemäß Fig. 9 verwendet werden, bei welcher der untere Teil 22 der Innenwand 28 der Verarbeitungskammer 21 durch ein Element gebildet ist in Form einer geringfügig gebogenen Platte, die an einer Anlenkstelle 29 an ihrem oberen Teil angelenkt und in ihrem mittleren Teil an einer Feder 30 abgestützt ist, die derart gestaltet ist, daß sie zusammengedrückt wird, wenn auf die in Fig. 9 dargestellte Platte 22 eine Welle direkt auftrifft.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 absorbiert die Verarbeitungskammer 21 Energie von auftreffenden Wellen als Folge ihrer besonderen Innengestalt, wobei zusätzlich ein Kolben 25 vorgesehen ist, der innen hohl ist und dessen Gewicht durch eine gewisse Flüssigkeitsmenge 26 ausbalanciert sein kann, die im Inneren des Kolbens 25 vorhanden ist. Es ist bequem zu verstehen, daß die Gestalt des unteren Teiles des Kolbens 25 nicht regelmäßig zu sein braucht. Im Gegenteil soll die Gestalt so gewählt sein, daß sie mit der Gestalt der Innenwand 28 zusammenarbeitet, wodurch ein Richten der Wasserströmung erleichtert wird, die kraftvoll in die Kammer 21 eintritt, wobei die Flüssigkeitsmenge 26 als Innenballast dient, um Verschiebungen des Kolbens 25 zu steuern, um ein starkes Anschlagen des Kolbens 25 gegen die hintere Wand 28 zu verhindern. Gleichzeitig soll der Kolben 25 dadurch besser verwendbar sein zur Ausnutzung des Stoßes der Wellen zwecks Energieerzeugung, wie es nachstehend erläutert wird.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist der Kolben 25 durch eine Stange 27 gehalten, die durch den oberen Teil der Wand 28 hindurchgeht und unter Verwendung einer zweckentsprechenden mechanischen Einrichtung angelenkt ist, um aus der Bewegung des Kolbens 25 Energie zu erzeugen, oder um die Bewegung auf ein Wirkmedium zu übertragen, welches verbesserte Ausnutzung der Energie neben der einfachen mechanischen Energieübertragung unterstützt.

Abgesehen von der Möglichkeit, die Energie der auf die Wände auftreffenden Wellen auszunutzen, ist es bei einer Ausführung gemäß der Erfindung wichtig, zu verhindern, daß die kraftvoll auftreffenden Wellen lediglich durch die Wand des schwimmenden Gebildes zurückgeworfen werden, was zu schädlichen Schwingungen des schwimmenden Gebildes führen würde.

Aus den Fig. 1, 2 und 3 ist ersichtlich, daß die Gesamthöhe der Außenwände des schwimmenden Gebildes, gebildet durch die Flächen 16, 18 und 19 in einen aus dem Wasser vorragenden Teil und einen eingetauchten Teil unterteilt ist. Der vorragende Teil ist, wie ersichtlich, durch die Gesamtheit der vertikalen Fläche 16 und teilweise (durch etwa die Hälfte) durch die Zwischenfläche 18 gebildet. Der eingetauchte Teil ist durch den verbleibenden Anteil der Zwischenfläche 18 und durch die Gesamtheit der unteren ebenen vertikalen Fläche 19 gebildet. Wenn der vorragende Teil mit D-2, der eingetauchte Teil mit D-3, und die Gesamthöhe mit D-1 bezeichnet wird, ist ersichtlich, daß die Relation unter diesen Höhen ein wichtiger Parameter ist für die Definition des Grades an Dämpfung, den das schwimmende Gebilde für die Wellen bei rauher See schafft. Dieser Aspekt wird nachstehend betrachtet und entsprechende Schlußfolgerungen werden gezogen insbesondere betreffend die Gestaltung des schwimmenden Gebildes.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Verankerungssystem für das Verankern des schwimmenden Gebildes an einer gegebenen Stelle im Meer. Es ist zunächst erforderlich, die Aufmerksamkeit darauf zu richten, daß die Fig. 4 und 5 lediglich eine statische Analogie darstellen, das heißt daß die Darstellung des Verankerungssystems im Vergleich zu einem tatsächlich ausgeführten Verankerungssystem sehr vereinfacht ist, wobei die Darstellung nur dem Zweck dient, die angewendeten Prinzipien besser verstehen zu können.

Fig. 4 ist eine allgemeine Ansicht eines Systems mit drei Pfählen, die mit Kabeln verbunden sind, die zur Oberfläche des Wassers konvergieren zu einer Montagestelle eines Schwimm körpers F.

Bekanntlich erfährt ein Schwimmklörper F als Folge seiner scheinbar verringerten Dichte, wenn er in Wasser eingetaucht ist, eine vertikal nach oben wirkende Kraft E, die dem Schwimmkörper F die Tendenz verleiht, zu schwimmen. Hierzu entgegengesetzt wirken die Kraftkomponenten E 1, E 2 und E 3 von den drei Pfählen, so daß diese Kraftkomponenten senkrecht nach unten wirken. Daher sind die Kabel C 1, C 2 und C 3 einer Zugkraft unterworfen, die sich erhöht, wenn die Auftriebskraft E zunimmt, wobei zu bemerken ist, daß bei der hier vorliegenden vereinfachten Darstellung unberücksichtigt ist, daß die Kabel Kettenliniengestalt unter ihrem Eigengewicht annehmen.

Fig. 5 ist eine Draufsicht des Verankerungssystems gemäß Fig. 4. Die Darstellung erfolgt, um deutlich zu machen, daß es notwendig ist, den Schwimmkörper F an einer Position nahe dem Zentrum des Kreises zu halten, der durch die drei Pfähle hindurch geht, wobei die Pfähle in einem solchen Abstand voneinander liegen sollen, daß der durch die Pfähle hindurchgehende Kreis in annähernd gleiche Sektoren unterteilt ist, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.

Fig. 6 zeigt schematisch ein kompliziertes Verankerungssystem für das schwimmende Gebilde. Dieses System ist kompliziert durch die Gestalt des Kabelnetzes, bei welchem die Kabel an Knotenpunkten angeschlossen sind, die durch schwimmende Kugelkörper gebildet sind. Hiermit wird bezweckt, den Kettenlinieneffekt der Verankerungskabel zu minimieren, wenn nicht überhaupt zu beseitigen.

Fig. 7 ist eine schematische Draufsicht der Ausführung gemäß Fig. 6, wobei aus dieser Darstellung ersichtlich ist, daß es für die Stabilität des Verankerungssystems wichtig ist, eine Ausführung mit regelmäßigen Sternvielecken zu verwenden.

Nachstehend werden die Ergebnisse diskutiert, die aus einer Reihe von hydraulischen Laboratoriumstests erhalten wurden und die extrapoliert wurden zu dem Zweck, Werte zu erhalten, die für Verankerungssysteme normalen Größen Maßstabs nötig sind. Diese Ausführungen in normalem Maßstab werden als Prototypen bezeichnet, während die Gestaltungen mit den Laboratoriumswerten als Modelle bezeichnet werden.

Einzelheiten der verschiedenen ausgeführten Laboratoriumstests gehören nicht zur vorliegenden Erfindung, wobei bei diesen Tests Wellen mit variablen Perioden in einem zweckentsprechenden hydraulischen Kanal künstlich erzeugt wurden und eine Leitplatte oder eine Platte veränderlicher Dicke an zunehmenden Tiefen eingetaucht wurde, welche die Strukturwände simmulierte, um zu Schlußfolgerungen hinsichtlich der Abmessungen eines Prototyps für wirksame Dämpfung der Meereswellen zu kommen.

Die nachstehenden Tabellen II und III fassen die Ergebnisse einer Reihe von Laboratoriumsmessungen und deren Extrapolation für einen Prototyp bestimmter Abmessungen zusammen, wobei die Ergebnisse bei einem schwimmenden Gebilde gemäß der Erfindung angewendet wurden. Die Daten der Tabellen II und III vervollständigen einander.

In der Tabelle I sind a) die Perioden der Wellen an dem Prototyp angegeben, durch welche echte Situationen auf dem Meer innerhalb eines betrachteten angemessenen Bereiches reproduziert sind, und b) die Wellenhöhen und eine praktische Tiefe der Stelle angegeben, wo das schwimmende Gebilde gemäß der Erfindung angeordnet wird.

Die genannten Werte sind mit den Modellwerten verglichen die, da sie ausreichend genaue Messungen ermöglichen, für die Berechnungen der Werte in den Tabellen II und III verwendet sind.

Tabelle I

Die in den Tabellen II und III dargestellten Variablen sind wie folgt:

a) unteres Niveau der Platte oder Leit- bzw. Ablenkplatte, wobei als Wert Null die Wasserlinie genommen ist. Das genannte Niveau gibt die eingetauchte Höhe der Platte und, für den Prototyp extrapoliert, die Abmessung D-3 der Plattform 10 gemäß den Fig. 2 und 3 wieder;
b) die Periode der erzwungenen Wellen an dem Kanal des hydraulischen Laboratoriums, welche auf die Testplatte auftrifft und die in zweckmäßiger Weise zu einer echten Welle umgewandelt ist, die auf den Prototyp auftrifft;
c) die Dicke der Platte, die, wie in Tabelle III dargestellt, zweckmäßig in die Dicke des Prototyps umgewandelt ist, die ihrerseits als nützliche Dicke einer echten Leit- oder Ablenkplatte genommen werden soll, beispielsweise die Dicke der Wände des schwimmenden Gebildes;
d) die Höhe H _i, der Welle, die von der Seite des offenen Meeres her auf die Platte auftrifft;
e) die Höhe H _t der übertragenen Welle an der Platte oder der geschützten Wandseite. Im vorstehenden Fall ist dies die Innenseite 17 des schwimmenden Gebildes gemäß der Erfindung.
g) das Dämpfungsverhältnis H _t/H _i. Je näher dieses Verhältnis dem Wert Null liegt, desto größer ist die Dämpfung der Welle, die von der Platte oder durch die Wand des schwimmenden Gebildes an den Stützen hervorgerufen worden ist. In den Tabellen ist dieser Wert in Prozenten angegeben.

Die Tabelle II zeigt die Werte, die in der Praxis erhalten werden können, während die Tabelle III eine Zusammenfassung dieser Werte für praktischere Vergleichszwecke zeigt.

Wie ersichtlich, ist die Dämpfung umso größer, je breiter die als Leit- oder Ablenkplatte dienende Wand gegenüber den ankommenden Wellen und je größer der eingetauchte Teil dieser Ablenkplatte ist. Daher kann unter bestimmten Bedingungen vollkommen ruhiges Wasser innerhalb des schwimmenden Gebildes erwartet werden, selbst wenn außerhalb des schwimmenden Gebildes rauhe See vorhanden ist.

Aus den Werten der oben genannten Tabellen können erwünschte Grenzen abgeleitet werden, die zum Aufbauen der Wände des schwimmenden Gebildes gemäß der Erfindung ausgewählt werden. Diese Werte sind:

Breite:20 m oder mehr eingetauchte Tiefe (D-3):30 m oder mehr

Werden die großen Abmessungen eines schwimmenden Gebildes gemäß der Erfindung berücksichtigt, so können im oberen freien Raum verschiedene Einbauten für maritime Arbeitsvorgänge vorgenommen werden. Beispielsweise können Lager zum Aufbewahren von Rohren, Ventilen, chemischen Erzeugnissen, Maschinen und deren Ersatzteile, Unterkünfte für auf benachbarten Bohrinseln arbeitendes Personal, Hilfsausrüstungen großer Größe für Feuerbekämpfung (Feuerwehr) vorgesehen sein und in gewissen Fällen kann ein schwimmendes Gebilde als Basis für das Bohren nach Erdöl verwendet werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2, bei welcher von dem bekannten Konzept ausgegangen ist, gemäß welchem die Änderung der Ausbreitung der Meereswellen etwa 90° beträgt, soll die Öffnung 12, durch welche hindurch Zugang zum Inneren 17 des schwimmenden Gebildes erhalten ist, an einer der Wände vorgesehen sein, die so gerichtet ist, daß die Wellen direkt auf sie auftreffen. Es ist offensichtlich, daß, um alle möglichen praktischen Anordnungen der Öffnung 12 zu umfassen, die Ausführungsform in Fig. 1 die Möglichkeit zeigt, die Öffnung 12 in irgendeiner der vier Seitenwände vorzusehen, in dem lediglich das entsprechende Tor 11 entfernt wird.

Das Entfernen eines Tores 11 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, um die Öffnung 12 zu bilden, kann erhalten werden durch Änderung des in dem Tor 11 vorhandenen Ballasts, da mit zunehmender Ballastmenge und damit zunehmendem Gewicht das Tor eintaucht, wodurch die Öffnung 12 zum Inneren 17 des schwimmenden Gebildes geöffnet wird, während durch Entfernen, beispielsweise Abpumpen von Ballast das Tor 11 veranlaßt wird, zu steigen, wobei es in seinen Führungen gleitet und die Öffnung 12 schließt.

Bevorzugte Abmessungen für das schwimmende Gebilde sind nicht angegeben, da diese von der besonderen Konfiguration abhängen, die für die besondere Verwendung eines schwimmenden Gebildes zweckmäßig sind, beispielsweise in Übereinstimmung mit der örtlichen Meerestiefe, wo das schwimmende Gebilde angeordnet werden soll, in Übereinstimmung mit dem Zustand des Meeres (einschließlich der Frequenzvariation der Wellenstöße) und der Anzahl und Größe der Boote oder Schiffe, die im Inneren 17 des schwimmenden Gebildes aufgenommen werden sollen.

Allgemein soll unter Bezugnahme auf die Angaben in den Tabellen II und III eine sichere Höhe der eingetauchten Wand wenigstens 30 m betragen (Abmessung D-3), während die Abmessung D-2 und demgemäß die Gesamtabmessung D-1 in großem Ausmaß von den Arbeitsbedingungen auf der Fläche des schwimmenden Gebildes abhängen, so daß diese Abmessungen für jedes besondere schwimmende Gebilde festzusetzen sind.

In ähnlicher Weise gilt, wenn eine minimale Breite von 20 m für die Plattformwand bestimmt wird, dies als Grundlage für die Auswahl der Gesamtabmessungen des schwimmenden Gebildes unter Berücksichtigung der Sicherheit und der Wirtschaftlichkeit des Baumaterials.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.

Tabelle II

Tabelle III

Claims

1. Schwimmendes Gebilde, welches an irgendeiner Stelle im Meer durch Verankerungsleinen stabilisiert werden kann, die an dem Meeresboden befestigt sind, gekennzeichnet, durch eine obere Metallplattform (10), die, von oben gesehen, die Gestalt eines Rechteckes oder Quadrates hat, welches im Inneren (17) offen ist, welches Innere gegenüber dem umgebenden Meer abgetrennt, mit diesem jedoch mittels einer Eintrittsöffnung (12) in Verbindung bringbar ist, die in einer der Wände des Gebildes vorhanden ist, und zwar vorzugsweise derart, daß sie in Richtung gegen die ankommenden Wellen gerichtet ist, wobei die Außenwand der Plattform umfaßt

a) eine vertikale ebene Fläche (16), die im oberen Teil der Wandfläche vorgesehen ist,
b) eine Zwischenfläche (18), die gebildet ist durch in Abständen vorgesehene Anordnung von vorragenden Elementen (20), die, von vorne gesehen, die Gestalt eines Schiffsbuges haben, und durch Öffnungen (21), die auf beiden Seiten der Seitenwände zweier vorragender Elemente (20) begrenzt sind und die eine Verbindung der Außenseite zu einem inneren offenen Raum schaffen und im Inneren des schwimmenden Gebildes ausgebildet sind und durch welche Wasser kraftvoll unter der Wirkung der Wellen eintritt, wobei der Raum durch eine Innenwand (22, 28) begrenzt ist, die speziell gestaltet ist, um die Kraft des eintretenden Wassers zu absorbieren und zu dämpfen und es durch besondere Öffnungen (24) austreten zu lassen, und
c) eine untere Fläche (19), die eben und vertikal ausgebildet und unter der Zwischenfläche (18) gerade angeordnet ist und bei Anordnung des schwimmenden Gebildes im Meer vollständig in das Wasser eingetaucht ist,

ein Schwimmsystem (13), über welches die Plattform (10) mittels Stützen (14) derart abgestützt ist, daß, wenn das schwimmende Gebilde im Meer stabilisiert oder verankert ist, es vollständig in das Wasser eingetaucht bleibt,
ein Kabelsystem (C₁, C₂, C₃ . . . C _n ), welches das schwimmende Gebilde mit Verankerungsstützen (E₁, E₂, E₃ . . . E _n ) verbindet, die am Meeresboden befestigt sind, wobei das obere Ende der Kabel an Stellen in dem Boden des schwimmenden Gebildes befestigt sind, während die unteren Enden der Kabel an den Verankerungsstützen befestigt sind, wobei bei Verankerung des schwimmenden Gebildes an einer Stelle im Meer das gesamte System in das Wasser eingetaucht ist, und
einen Satz von Ergänzungsausrüstungen für das Arbeiten auf dem Meer wie beispielsweise Ersatzteillager, Personalunterkünfte, Energieanlagen, Feuerwehren, Ausrüstung zum Entladen von Schiffen, eine zentrale Nachrichtenverbindungsstation, eine Flugzeuglandefläche über dem oberen Teil der Metallplattform oder dergleichen.

2. Gebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Wände des inneren leeren Raumes, der über die Öffnung (21) mit dem Meer in Verbindung steht, besonders abgerundet sind, um das durch Wellenstöße eintretende Wasser durch einen inneren Kanal (23) zu drücken, aus welchem das Wasser durch Öffnungen (24) hindurch zum Meer zurückkehrt.

3. Gebilde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum, der in dem schwimmenden Gebilde gebildet ist und über die Öffnung (21) mit dem Meer in Verbindung steht, in seinem Inneren einen zweckmäßig mit Ballast versehenen Kolben (25) aufweist, der über eine senkrechte Kolbenstange (27), die in dem Körper der Plattform (10) angeordnet ist, mit einem Übertragungssystem in Verbindung steht, welches die durch die Kraft der Wellen erzeugte Kraft ausnutzt.

4. Gebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (16, 18, 19) der oberen metallenen Plattform (10), wenn das Gebilde an einer bestimmten Stelle im Meer verankert ist, über eine Höhe von annähernd 30 m oder mehr in das Wasser eingetaucht sind.

5. Gebilde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Seitenwände (16, 18, 19) der oberen metallenen Plattform (10) etwa 20 m oder mehr beträgt.

6. Gebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere (17) des Gebildes, welches außen durch die Wände der oberen metallenen Plattform (10) begrenzt ist, so daß es als Schiffshafen dient, so ausgeführt ist, daß das Wasser in dem Inneren im Vergleich zu rauhem Wasser außerhalb des Gebildes in großem Ausmaß gedämpft ist.

7. Gebilde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das rauhe äußere Meerwasser im Vergleich zu dem Wasser im Inneren (17) des Gebildes gedämpft ist in einem Ausmaß von H _t/H _i × 100 von höchstens 55%, vorzugsweise unter 18% und noch mehr bevorzugt unter 4% in Fällen von Wellenperioden von 8,0 bis 12,0 sec. und Höhe der äußeren Wellen von 2,0 bis 6,0 m.

8. Gebilde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen außerhalb des Gebildes mit Bezug auf das Wasser im Inneren (17) der oberen metallenen Plattform (10) vollständig gedämpft sind.

9. Gebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (C₁, C₂, C₃ . . . C _n ), die das Gebilde mit Stützen (E₁, E₂, E₃ . . . E _n ) verbinden, nach einem Netzsystem verteilt sind, in welchem jeder Knotenpunkt von einem sekundären Schwimmelement eingenommen oder gebildet ist derart, daß der Kettenlinieneffekt über das Kabelsystem abgewechselt bzw. ausgeglichen wird.

10. Gebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die obere metallene Plattform (10) mit wenigstens einer seitlichen Öffnung (12) an jeder Fläche des Rechtecks oder Quadrats versehen ist, und daß die Öffnungen mit Schließtoren (11) versehen sind, die durch Änderung der Ballastmenge in ihnen zum Schließen und Öffnen betätigt werden, so daß aus Zweckmäßigkeitsgründen nur eine der Öffnungen (12) offengehalten ist.

11. Gebilde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es auf dem Meer mittels Kabeln verankert ist, eine Eintrittsöffnung (12) zum Inneren (17) an einer Seitenwand vorgesehen ist, deren Hauptrichtung mit Bezug zur äußeren Seitenwand in einem Winkel von 90° liegt, gegen welche die Wellen des rauhen Meeres direkt auftreffen.