DE3743978A1 - Offshore-hafen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Gebilde, die auf dem Meer angeordnet werden sollen, um dort als sichere Verankerung bzw. als sicherer Hafen für Boote und Schiffe zu dienen, die Nachschub- bzw. Versorgungs­ dienste für Arbeiten leisten, die an Offshore-Stellen im Meer ausgeführt werden, und die auch als eine Basis für Hilfsausrüstungen oder Hilfseinrichtungen dienen sollen, wobei sie als Folge ihrer großen Größe auch speziell gestaltet sind, um Schiffe in ihnen aufzunehmen mit sicherem Schutz gegen rauhe See, Meeresströmungen, Wind usw.

Ein großer Teil der Gedanken, auf denen die vorliegenden Erfindung beruht, ist in einer Anmelung PI 8 606 370 vom 22. Dezember 1986 der gleichen Anmelderin beschrieben, auf welche Bezug genommen wird.

Im Prinzip ist ein Offshore-Hafen gemäß der vorliegenden Erfindung dem Offshore-Gebilde, welches in der oben genannten Patentanmeldung beschrieben ist, ähnlich, obwohl ein Hafen gemäß der vorliegenden Erfindung mittels starrer Trageinrichtungen am Meeresboden befestigt ist, beispielsweise mittels Stützen aus Metall oder Beton, so daß der Hafen rauher See und Meeresströmungen besser widerstehen kann.

Als Folge der Befestigung des gesamten Offshore-Hafens am Meeresboden, wodurch irgendeine Notwendigkeit nicht mehr besteht, biegsame Verankerungskabel oder dergleichen zu verwenden, kann ein Hafen gemäß der Erfindung besseren Schutz schaffen, so daß die Wände des Hafengebildes, welche den umschlossenen Teil schützen, in welchem Schiffe liegen können, vergleichsweise dünn sein können relativ zu den Wänden, die in der oben genannten Patenanmeldung beschrieben sind, so daß gleichzeitig ein höherer Grad an Sicherheit dahingehend vorhanden ist, daß das Meer bzw. das Wasser innerhalb des Hafens ruhig ist.

Zwecke und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische schaubildliche Ansicht eines Offshore- Hafens gemäß der Erfindung, zusammen mit einem Start- und Landebahngebilde.

Fig. 2 ist eine senkrechte Schnittansicht nach Linie A-A der Fig. 1.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß ein Offshore-Hafen bzw. ein schwimmender Hafen 10 eine Plattform 11 aufweist, die auf Tragstützen 12 ruht, die ihrerseits am Meeresboden sicher befestigt sind.

Auf der Plattform 11 befindet sich einer der wichtigsten Teile eines Hafens gemäß der vorliegenden Erfindung in Form einer umschließenden Hülle, die durch Seitenwände 13 gebildet ist und die als Schottwände oder Dockwände dargestellt sind und die zusammen in Draufsicht ein rechteckiges oder quadratisches Gebilde schaffen. Es ist hinzuzufügen, daß die Plattform 11 als ein hohes Rechteck oder hohles Quadrat gebildet ist derart, daß die Wände 13 der Umhüllung, nachstehend der Einfachheit halber als Rahmen bezeichnet, praktisch auf den Innenseitenkanten der rechteckigen oder quadratischen Öffnung ruhen, die den Hohlraum 16 der Plattform 11 darstellt.

Wie weiter aus Fig. 1 ersichtich, befindet sich an wenigstens einer der Seiten der Plattform 11, seitlich auf der Außenseitenwand des Rahmens ruhend, eine Sperre 15, die als Wellenbrecher dient und gebildet ist durch das Stapeln von würfelförmigen Teilen, beispielsweise ziegelartigen Teilen, wobei die Stapelung derart ausgeführt ist, daß jede nachfolgende Reihe oder Lage mehr Teile als die vorhergehende Reihe jedoch weniger Teile als die nachfolgende Reihe hat, so daß die Anordnung des Wellenbrechers 15 ähnlich ist den Sitzreihen in einem Fußballstadion. Weiterhin ist festzustellen, daß die Breite jeder Reihe oder Lage ähnlich wie diejenige der Plattform 11, auf welcher sie ruht, mindestens den gleichen Wert wie diejenige der Wand 13 des Rahmens hat, an welcher der Wellenbrecher 15 angeordnet ist. Die Anordnung der Reihen oder Lagen des Wellenbrechers 15 ist aus der Schnittansicht der Fig. 2 bequem ersichtlich.

Bisher gibt es verschiedene Arten von Gestaltungen für Wellenbrecher, von denen die meisten dazu vorgesehen sind, Häfen oder Plätze nahe der Küste zu schützen. Die Dämpfungswirkung oder Schwächungswirkung der Wellenbrecher beruht in großem Ausmaß auf der Gestaltung von Teilen, die zusammengefügt oder zusammen angeordnet sind, um eine Schottwand zu bilden, und in vielen Fällen auf der Art und Weise, in welcher solche Schottwände am Meeresboden befestigt sind.

Beispielsweise wird auf die US-PS 40 64 700 verwiesen, in welcher eine abgestufte Ausführung offenbart ist, deren Gestaltung hauptsächlich auf einem Tragmauerwerk und Versteifungsstützen basiert, die direkt am Meeresboden befestigt sind derart, daß die die Stützen haltenden Teile diejenigen Hauptteile sind, die es dem gesamten Wellenbrechergebilde ermöglichen, der Wirkung der Wellen zu widerstehen. Die Ausführung gemäß der genannten Patentschrift ist bestimmt für relative niedrige Gebilde im Bereich einer Höhe von etwa 15 m.

Bei einem Hafen gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Wellenbrecher 15 von dem Rahmen und der Plattform 11 getragen, wie dies aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, und es sind keinerlei Versteifungs- oder Tragstützen und auch kein Tragmauerwerk vorhanden. Als Folge des Gewichtes und der Länge der Anordnung von würfelförmigen Teilen gemäß der Erfindung kann, zusammen mit anderen Merkmalen des Hafens gemäß der Erfindung eine Wellenbrecherwand gebildet werden, die sich bis zu 50 m unter Wasser erstreckt, was bei bekannten Wellenbrechern nicht der Fall ist.

Aus Fig. 1 ist weiter ersichtlich, daß eine Wand 13 des Rahmens eine Unterbrechung in Form einer Öffnung 14 aufweist, welche das Innere 16 des Hafens mit dem offenen Meer verbindet. Die Öffnung 14 ist vorzugsweise in derjenigen Wand 13 des Rahmens gebildet, die im rechten Winkel zu derjenigen Wand verläuft, an welcher der Wellenbrecher 15 angeordnet ist.

Da bei einem Hafen gemäß der Erfindung viel und schweres Material auf Stützen sicher angeordnet werden muß, die ihrerseits am Meeresboden befestigt sind, ergibt es sich für einen Hafen gemäß der vorliegenden Erfindung, daß er grundsätzlich dort verwendbar ist, wo die Wassertiefe 70 bis 150 m beträgt.

Die Größe und die Strukturanordnung der Stützen 12, welche die Plattform 11 und damit den gesamten Hafen abstützen, hängen von den besonderen Bedingungen und Abmessungen eines besonderen Hafens ab, und der Fachmann des hier in Rede stehenden Gebietes ist in der Lage, die durch Stützen 12 oder dergleichen zu bildende Abstützausführung oder Tragausführung zu gestalten derart, daß zuverlässige und sichere Abstützung für den gesamten Hafen erhalten wird.

Hinsichtlich der Tiefe, bis zu welcher die Plattform 11 und die Wände 13 des Rahmens in das Wasser eingetaucht sind, gilt im wesentlichen das Gleiche, wie es in der oben genannten Patentanmeldung PI 8 606 370 gesagt ist. Hierzu ist festzustellen, daß empirisch gefunden worden ist, daß Gebilde oder Häfen gemäß der Erfindung, um rauher See widerstehen zu können, die Schottwand derart eingetaucht sein soll, daß die Kraft der Wellen nach dem Anschlagen gegen die Schottwand sicher verringert ist, wobei die Schottwand auf eine Tiefe eingetaucht werden soll, die im Bereich zwischen 30 und 50 m liegt. Daher sollte die Plattform 11 auf eine Tiefe von wenigstens 30 m unter die Oberfläche des Meeres eingetaucht werden, und dies sollte auch die Höhe der Wände 13 des Rahmens sein, der in das Wasser eingetaucht ist, während derjenige Teil, der sich oberhalb des Wasserspiegels erstreckt, eine Abmessung hat, die von anderen Gestaltungsmerkmalen abhängen, die keinen Teil der Erfindung bilden.

Ein anderer wichtiger Gesichtspunkt ist die Dicke der Wände 13 des Rahmens. Insoweit sind keine genauen Angaben hinsichtlich der minimalen Dicke für die Wände 13 des Rahmens gemacht, da die vorliegende Erfindung sich hauptsächlich mit der Gestaltung eines Wellenbrechers befaßt, der seinerseits mit ausreichender Größe, Starrheit usw. gebildet ist, so daß die geforderte Wellenbrechung stattfindet. Daher kann der Rahmen mit Zementwänden oder Betonwänden gebildet werden, die dünner sind als bei einem schwimmenden Gebilde oder schwimmenden Hafen, bei dem ein Wellenbrecher nicht vorhanden ist und der beispielsweise mittels Kabeln am Meeresboden verankert ist.

Um die Zweckmäßigkeit des Hafens gemäß der Erfindung zu verbessern, ist eine weitere Plattform 18 vorgesehen, die beispielsweise mittels einer Brücke 19 mit dem eigentlichen Hafen verbunden ist und die auf ihrem eigenen Trag- oder Abstützsystem 17 ruht, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Aus Gründen der Sicherheit und Gewährleistung der gewünschten Funktion soll die Plattform 18 vorteilhaft in einer Höhe von wenigstens 20 m über der Meeresoberfläche liegen.

Auf der Plattform 11 können verschiedene Installationen und dergleichen vorgesehen sein, beispielsweise Vorratshallen, Personalunterkünfte, Maschinenhallen, Feuerschutzeinrichtungen usw.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Fig. 3 bis 11 erläutert.

Die Erfindung betrifft ein schwimmendes Gebilde, welches offshore 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 einem 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. 3 ist eine schaubildliche Ansicht eines schwimmenden Gebildes gemäß der Erfindung.

Fig. 4 ist eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5 ist eine schematische Vorderansicht der oberen Werke des in sich abgeschlossenen Traggebildes, wobei die Seite dargestellt ist, die den ankommenden Wellen zugewandt ist.

Fig. 6 und 7 sind vereinfachte schematische Ansichten eines Verankerungssystems für das abgeschlossene seefeste schwimmende Gebilde, wobei auf das System wirkende Kräfte dargestellt sind.

Fig. 8 und 9 sind vereinfachte Ansichten zum Darstellen eines möglichen Verankerungssystems für das seetüchtige schwimmende Gebilde am Boden des Meeres.

Fig. 10 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene seitliche Schnittansicht einer Wellenpufferkammer.

Fig. 11 ist eine schematische Darstellung der Ausführung einer Kammer, auf welche Wellen direkt auftreffen.

Nachstehend erfolgt eine Erläuterung anhand der Fig. 3, 4 und 5, 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. 3 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 Ausführunsform gemäß Fig. 4 weist die Plattform lediglich eine einzige Öffnung 12 für Zugang zum Inneren 17 auf. Gemäß der späteren Erläuterung wird die Ausführungsform gemäß Fig. 4 bevorzugt, und die Ausführungsform gemäß Fig. 3 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 Meeresströmungen 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. 3, 4 und 5 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. 3, 4 und 5 ersichtich, 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 Fig. 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. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit der Flächen 16, 18 und 19, und es ist ersichtlich, daß die Flächen 18 mit einer besonderen Gestaltung gebildet ist, welche die bereits bei der Beschreibung der Fig. 3 und 4 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 10 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 solche 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, daß 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. 11) 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. 10) hindurch zum Meer abgegeben wird. Der aufwärts verlaufende Weg wird zur Erleichterung des Verständnisses als "Hauptkanal" 23 bezeichnet.

Fig. 10 ist eine seitliche Schnittansicht einer schematischen Darstellung einer "Verarbeitungskammer" 21 gemäß einer bevorzugten Gestaltung. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, 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. 10), 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. 11 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. 11 dargestellte Platte 22 eine Welle direkt auftrifft.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 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. 10 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. 3, 4 und 5 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 Gesamtfläche 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. 6 und 7 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. 6 und 7 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. 6 ist eine allgemeine Ansicht eines Systems mit drei Pfählen, die mit Kabeln verbunden sind, die zur Oberfläche des Wassers konvergieren zu einer Montagestelle eines Schwimmkörpers F.

Bekanntlich erfährt ein Schwimmkörper 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. 7 ist eine Draufsicht des Verankerungssystems gemäß Fig. 6. Die Darstellung erfolgt, um deutlicher zu machen, daß es notwendig ist, den Schwimmkörper F an einer Position nahe dem Zentrum des Kreises zu halten, der durch die drei Pfähle hindurchgeht, 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. 7 dargestellt ist.

Fig. 8 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. 9 ist eine schematische Draufsicht der Ausführung gemäß Fig. 8, 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 simulierte, 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 Welle 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. 4, 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. 3 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. 3, 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 (9)

1. Offshore-Hafen, umfassend ein im Meer angeordnetes und stabilisiertes Gebilde, gekennzeichnet durch folgende Hauptteile:

• a) eine Plattform (11), die ein ebenes Gebilde ist, dessen Dicke im Verhältnis zur Oberfläche klein ist und die innen (bei 16) hauptsächlich hohl ist, so daß ein Leerraum geschaffen ist, der eine Größe hat, die zur Aufnahme von Schiffen ausreichend ist, die wenigstens die Größe von Schleppern haben,
• b) ein Abstützgebilde (12), welches am Meeresboden sicher befestigt ist und auf welchem die Plattform (11) sicher ruht, wobei sie daran sicher befestigt ist,
• c) einen Rahmen aus Seitenwänden (13), die derart miteinander verbunden sind, daß eine rundum geschlossene Umhüllung gebildet ist mit Ausnahme einer Stelle, an welcher eine als eine Öffnung (14) wirkende Unterbrechung vorgesehen ist, wobei die Umhüllung auf der Plattform (11) derart ruht, daß die Seitenwände (13) des Rahmens annähernd auf den Kanten der Ausnehmung in der Plattform (11) ruhen, so daß der durch die Seitenwände (13) der Umhüllung umgrenzte Innenraum (16) vorgesehen ist, und
• d) ein Gebilde (15) aus würfelförmigen Teilen, die in horizontalen Reihen und übereinanderliegenden Schichten oder Lagen angeordnet sind derart, daß in einer Reihe weniger Lagen von Bauteilen als in der nachfolgenden Reihe, und mehr Teile als in der vorangehenden Reihe vorhanden sind, wobei die würfelförmigen Teile innerhalb jeder Reihe Seite an Seite angeordnet sind, so daß ein Wellenbrecher (15) gebildet ist, der insgesamt auf einer der freien Kanten der Plattform (11) ruht und in seiner Gesamtansicht den Zuschauertribünen eines Stadions ähnlich ist, und wobei die höchste Reihe von Teilen vertikal an einer der Wände (13) des Rahmens anliegt (Fig. 1),

weiter dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Hafens im Meer die Plattform (11) auf eine Tiefe von 30 bis 50 m unter die Meeresoberfläche eingetaucht ist, wobei dies auch die vertikale Erstreckung ist, über welche die Wände (13) des Rahmens in das Meer eingetaucht sind, so daß die Eintauchtiefe des Wellenbrechers (15) gleich der Eintauchtiefe der Wände (13) des Rahmens ist.

2. Hafen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (11) die Gestalt eines hohlen Rechtecks hat, bei welchem der leere Innenraum (16) gleichfalls rechteckige oder quadratische Gestalt hat, wobei die Seiten des Rechteckes oder Quadrates, welche den leeren Hohlraum in der Plattform (11) bilden, von den Linien, welche die Außenseitengrenzen der Plattform (11) bilden, in einem im wesentlichen konstanten Abstand liegen.

3. Hafen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (13), welche den Rahmen bilden, der bei Draufsicht ein geschlossens Rechteck oder Quadrat ist, an einer Stelle eine Öffnung (14) aufweisen, durch welche hindurch der Innenraum (16) des Rahmens und der hohle Teil der Plattform (11) mit dem offenen Meer direkt verbunden sind.

4. Hafen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützsystem (12) für die Plattform (11) Metallsäulen oder Metallstützen aufweist.

5. Hafen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützsystem (12) für die Plattform (11) Betonsäulen aufweist.

6. Hafen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (12) des Rahmens aus Beton gebildet sind und eine Dicke haben, die im Vergleich zu ihrer Höhe und ihrer Länge gering ist.

7. Hafen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenbrecher (15) auf wenigstens einer der Kanten der Plattform (11) an derjenigen Seitenwand (13) des Rahmens angeordnet ist, die den gewöhnlichen ankommenden Wellen direkt zugewandt ist.

8. Hafen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Brücke (19), die von dem Hafen zu einem Tragsystem (17) führt, welches eine weitere Plattform (18) abstützt, die beispielsweise als Start- und Landebahn für Luftfahrzeuge dient.