FI62697B - Foerfarande vid drift av en marinkonstruktion och en konstruktion foer utfoerande av foerfarandet - Google Patents

Description

ΓΓ.^νΐ r-, M1 KUULUTUSJULKAISU /0/Qn jsars W ^ utlAggNINGSSKRIFT 62 6 97 C Patentti cyt;ane 11y 10 02 1933 • (45) Patent seddolnt (51) toJuVa3 E 02 B 17/00 // B 63 B 35/12 SUOMI—FINLAND <*> PtunttlhakMMM — PM«Maiweknln| 1931/73 (22) HakamltpUvl — Am6knln|*dt| ll.06.73 (23) Alkvpaiv·—GIWgh«tfd«( ll.06.73 (41) Tiilhit JulklMkil — Bllvlt off«Kllg 27.12.73

PmtanCCl· J* r*ki*terlh»llftu· NlhtlvilCpwon ,. kuuL|ulk«lM.n pvm. - ?Q 10 8?

Patent- och ragiaterstyralMn ' ' Antekan utitgd oeh utijkrifMn puMicwvd ^ (32)(33)(31) Pyx*»·** «“o»*·"*-»nW prior** 26.06.72

USA(US) 26608I

(71) Chevron Research Company, 200 Bush Street, San Francisco, California 9^10^ , USA(US) (72) Thomas Allan Hudson, Balboa Island, California, Gordon Edward Strickland,

Jr., Yorba Linda, California, USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä käytettäessä merirakennelmaa ja rakennelma menetelmän suorittamiseksi - Förfarande vid drift av en marinkonstruktion och en konstruktion för utförande av förfarandet

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää käytettäessä merirakennelmaa, joka on kiinteästi ankkuroitu pohjaan vesialueella, joka alue vallitsevissa luonnon olosuhteissa saattaa jäätyä, jossa merirakennelmassa on veden pinnan yläpuolella työtaSanne (22), jota kannattaa alaosa (20), jossa on ylöspäin konvergoi-va ulkoseinä (70), joka ulottuu sekä vedenpinnan alle , että sen yläpuolelle ja muodostaa rampin seinää kohti liikkuvan jäälautan nostamista varten.

Keksintö on tarkoitettu sovellettavaksi käyttöön sellaisilla vesillä, joille talvikauden aikana muodostuu paksuja jääkerroksia. Arktisilla ja anarktisilla vesillä voi jää talvella normaalisti saavuttaa 1,80 - 3,0 m ja suuremmankin paksuuden ja päällekkäin pakkautuminen, paineharjanteet ja muut kasautumut voivat paikka paikoin tehdän jään useita kertoja sen alkuperäistä kerrospaksuutta paksummaksi, Muodostuneet jääkerrokset tai 'lautat ovat hyvin laajoja ja vaikka ne normaalisti voivat liikkua verrattain hitaasti tuulen ja merivirtojen mukana, liikkeessä olevan jään massa voi kohdistaa hyvin suuria voimia sen kulkutiellä olevaan kiinteään rakenteeseen, Tällaisen jään puristuslujuus saattaa olla n. J*6-70kp/cm', joten rakennelman, joka on kyllin luja kestämään jään murskaavan 62697 voiman,on pakostakin oltava hyvin massiivinen ja niin muodoin kallis rakentaa.

Aiemmin on ehdotettu, että paremminkin kuin tehdä rakennelma kyllin lujaksi kestämään jään murskaava voima, so, tarpeeksi vahvaksi jään sallimiseksi murskautua rakennelmaa vasten ja siten mahdollistamiseksi jääkerrokscn liikkumisen sen ympärillä, on varustaa rakennelma ramppimaisilla pinnoilla, jotka aiheuttaisivat liikkuvan jääkerroksen reunan suuntaamisen ylöspäin veden pinnalla olevan normaaliasentonsa yläpuolelle sen joutuessa kosketukseen rakennelman kanssa taivuttaen siten jääkerrosta ja kohdistaen siihen vetojännityksiä, Koska jään taivutuslujuus on n, 6 kp/cm , vastaavasti suhteellisesti pienempi voima kohdistuu rakennelmaan siihen törmäävän jään menettäessä voimaansa,

Useita ympärysseinältään kaltevia rakennemuotoja, jotka on tarkoitettu käytettäväksi vesillä, joissa ne joutuvat alttiiksi liikkuvan jään voimille, on kuvattu J. V. Danys J in esitelmässä "Effect of Cone-Shaped Structures on Impact Forces of Ice Floes" , joka esitettiin "First International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions"-nimisessä konferenssissa, joka pidettiin Norjan teknillisessä yliopistossa Trondheimissa 13-30,8.1971.

Toinen kiinnostava julkaisu tässä mielessä on Ben C, Gervickin, Jr. ja Ronald R. Loydin kirjoittama esitelmä "Desing and Construktion Procedures for Proposed Arctic Offshore Structures", joka esitettiin "Offshore Technology Conference"-nimisessä kokouksessa Houstonissa, Texasissa, U,S,A:ssa huhtikuussa 1970.

Kokeiltaessa laboratorion kylmässä huoneessa yllä esitettyä rakenneperi-aatetta edustavilla avovesiräkennelmien pienoismalleilla jääkerroksen niihin kohdistaman vaikutuksen tutkimiseksi havaittiin, että ramppimainen pinta liikkuessaan jääkerroksen suhteen ja koskettaessaan sitä aiheutti melkoisesti vähäisemmän voiman kohdistumisen lauttarakenteeseen kuin siinä tapauksessa, jossa jään vaikutukselle alttiiksi joutuva lautan seinä oli pystysuora, kuten olisi asianlaita, jos esim. verrattomasti suurempiläpimittainen paalu tai nostoproomu joutuisi jääkerroksen törmäyskohteeksi, Saatiin selville, että tämä tilanne oli todellinen vain jääkerroksen voidessa liikkua lautan suhteen ja että - kuten jäljempänä selitetään - tavallisesti paljon suurempia voimia vaikuttaisi rakennelmaan ennen kuin sen ja jään välinen sidos murrettaisiin tämän suhteellisen liikkeen sallimiseksi, Käytettäessä merirakennelmaa arktisilla vesillä ehdotetaan se koottavaksi telakalla ja tämä koottu rakennelma hinattavaksi rannalta etäällä olevaan paikkaan, johon se kiinnitetään vesien ollessa vielä vapaina ja verraten jäättöminä. Tänä aikana rakennelma lasketaan kosketukseen pohjan kanssa ja paalut voidaan juntata pohjaan pitämään rakennelma paikallaan siihen vaikuttavia vaakasuo- 3 62697 ria voimia vastaan. Paaluja voidaan myös käyttää auttamaan kestämään rakennelmaan kohdituyia pystysuoria kuormituksia,

Kaukana pohjoisessa olevilla arktisilla vesillä, kuten esim, ALaskan pohjoisrannikosta pohjoiseen, on jäistä vapaa kausi verrattain lyhyt, likimäärin kuusi viikkoa, minkä jälkeen jäätä alkaa muodostua avoimine vesille. Tällöin vesi jäätyy rakennelman ympärillä ja tähän itseenkin muodostuu jäätä sen ollessa kiinnitettynä etäällä rannasta olevaan paikkaan. Tätä tilannetta on toistettu laboratoriossa sen määrittämiseksi, mikä vaikutus vastamuodostuneella jäällä olisi edellä kuvatun kaltevakyIkisen rakennelman pienoismalliin, ja erityisesti sen määrittämiseksi, minkälaisia voimia siihen vaikuttaisi.

Yhä paksuuntuvan jääkerroksen muodostuessa rakennemallia ympäröivän veden pinnalle se myös jäätyi veden kosketuksessa olevan rakennelman pinnalle.

Kun jääkerros saavutti kokeessa vaaditun paksuuden, huomattiin, että paljon enemmän voimaa tarvittiin mallin ja siihen kiinnittyneen jään suhteellisen liikkeen aloittamiseksi kuin suhteellisen liikkeen ylläpitämiseksi jääsidoksen murtamisen jälkeen.

Koeolosuhteissa jääkerros kohdisti rakennemalliin likimäärin 5-10 kertaa enemmän voimaa - erityisistä olosuhteista riippuen - ennen kuin sidos murtui kuin sitä kohdistui suhteellisen liikkeen alettua.

Alussa jääkerroksen rakennelmaan kohdistaman voiman määrä on tietysti riippuvainen rakennelman muodosta, mitoista ja ominaisuuksista sekä jään mittasuhteista ja ominaisuuksista. Mutta kaikissa tapauksissa, sellaisena kuin ongelma nykyisin ymmärretään, paljon enemmän voimaa vaikuttaa alussa rakennelmaan ennen sen ja jään välisen kiinnityssidoksen murtumista kuin tämän sidoksen murtumisen jälkeen. Tavallisesti olisi näissä olosuhteissa pakko tehdä rakennelma kyllin vahvaksi kestämään jääkerroksen alussa siihen kohdistavat voimat, vaikkakaan siihen sen käyttöajan suurimman osan aikana vaikuttavat voimat eivät vaatisi niin vankkaa rakennetta. Rakennelma, joka tehdään kyllin vahvaksi kestämään alussa esiintyvät voimat, olisi vastaavasti kallimpi rakentaa ja vaikeampi asentuu kuin sellainen, joka on suunniteltu kestämään vain sen suhteen liikkuvan jääkerroksen kuormituksen. Esillä oleva keksintö on tarkoitettu lievittämään avovesirakennelmaan kohdistuvaa suurta alkukuormitusta tässä jäljempänä kuvattavalla menetelmällä ja laitteistolla.

Keksintöä selitetään tämän jälkeen sovellettuna erityisesti rannalta etäälle kiinnitettävään lautta** tai laiturirakennelmaan, jota ensisijaisesti käytetään reikien poraamiseen vedenalaisten öljyesiintymien yhteyteen tai sen lisäksi tuottamaan öljyä vedenalaisista öljykentistä maapallon alueilla, joissa vedet jäätyvät pinnaltaan melkoisen paksuksi jääkerrokseksi. Kuvauksen yksin- 62697 4 kertaistamiseksi tätä rakennelmaa voidaan tästedes kutsua porauslautaks i ,vaik-ka on huomattava, että tämän keksinnön periaatteita voidaan soveltaa toisen tyyppisiin vesillä käytettäviin rakennelmiin, kuten esim, öljyrmostolauttöihin, lastaus- ja purkausasemiin öljytankkereita varten, majakoihin ja laivalauturej-hin tai muihin rakennelmiin, jotka kiinnitetään paikalleen ja joutuvat alttiiksi veden pinnalla liikkuvien jääkerrosten tai -lauttojen voimille,

Keksinnön mukaan saadaan aikaan menetelmä käytettäessä merirakennelmaa, jolloin ainakin rakenteen alaosan (20) konvergoiva ulkoseinä (70) pidetään l;irn-mönsyötön avulla seinän ulkopuolella olevaan veteen luonnollisesti muodostuvan jään sulamispisteen ylittävässä lämpötilassa,

Keksinnön kohteena on myös rakennelma, joka on kahden katkaistun kartion muotoinen, joista toinen (22) on käännetty ylösalaisin toisen (20) päälle, ja joka on tarkoitettu ankkuroitavaksi meren pohjaan alemman kartion suurella pinnalla, jolloin alempi kartio muodostaa rakennelman tukiosan (20), kun taas ylempi osa(22) ulottuu veden pinnan yläpuolelle kaltevan pinnan muodostamiseksi, jota vasten jäälevyt nuosevat ylös ja rikkoutuvat sekä siirtyvät sivuille, jolloin niitä estetään kohdistamasta työntövoimia rakenteeseen,

Rakennelmalle on tunnusomaista, että tukiosan (20) seinän mainitussa yläosassa on ulkoseinä (70), johon johdetaan lämpöä, joka estää veden jäätymisen ja tarttumisen mainittuun seinään ja auttaa osaltaan jäätä liukumaan seinän (70) yli ja sen päällä jään jatkaessa liikettään.

Kuvio 1 on kaaviokuva, osittain läpileikattuna ja muutamien osien ollessa asetettuina eri paikkoihin esityksen selventämiseksi, tämän keksinnön mukaisti konstruoidusta avovesiporauslautasta (so, etäälle rannasta ankkuroitavasta porauslautasta) ja se sisältää suoritusmuodon, jossa käytetään lämminvesitank-keja rakennelman ulkovaipan kriittisten alueiden pitämiseksi sitä ympäröivän luonnonjään jäähtymislämpötilan yläpuolella.

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti vaakatasoleikkauksen kuvion 1 linjalta 2-2.

Kuvio 3 esittää kaaviollisesti ja osittain leikattuna sivukuvan keksinnön mukaisen rakennelman toisesta suoritusmuodosta, jossa käytetään lämmönsiir-topaneleja rakennelman ulkovaipan kriittisen alueen lämmittämiseen sitä ympäröivän luonnonjään sulamispisteen yläpuolella.

Kuvio U on kaaviollinen ja osittain leikattu, kuvion 3 linjalta 3-3 näytetty päälikuva joidenkin osien ollessa leikattu pois rakennelman yksityiskohtien paljastamiseksi.

Kuvio 1 esittää porauslautan 10, joka on asennettu veteen 12 vedenalaisen pohjan lU yhteyteen, johon se kiinnitetään väliaikaisesti paaluilla 16. Tämä po- 5 62697 rauslautta on erityisesti tarkoitettu käytettäväksi arktisilla vesillä, joille kausittain muodostuu paksuja jääkerroksia 18, Lautassa on alempi lakiosa 20, joka ulottuu veteen ja muodostaa alarakenteen, joka kannattaa kansiona» 7? veden pinnan yläpuolella, Lautan alaosa on alttiina sen ympärillä olevan veden ja jään voimille ja on se osa lautasta, johon esillä oleva keksintö pääasiasi',a kohdistuu. Lautan yläosassa voi olla useita kansitasoja ja se voidaan ympäröidä suojarakenteella ja lämmittää kohtalaisen mukavan työympäristön ja suojan saamiseksi

. . ..... ... · O

miehistölle ja laitteistolle talviajaksi, jolloin lämpötila voi pudota - ho 0 tienoille. Ilman tarkoituksenmukaisia työskentelytilojen lämmi ty snuih del li r.u uksia ei arktisen porauslautan toiminnasta tulisi itse asiassa mitään suurella osalla vuotta.

Koska on sekä kallista, että vaikeata konstruktoida ja asentaa porauslautta työskentelemään arktisilla vesillä, on toivottavaa saada aikaan lautta, joka kykenee poraamaan useita reikiä samasta paikasta käsin, Esim. kuviossa 1 näytetty porauslautta voidaan rakentaa poraamaan 10 tai useampia porausreikiä samasta sijaintipaikasta likimäärin k900 m syvyyteen ja tämän johdosta se tehdään riittävän suureksi tähän tehtävään tarvittavien koneiden ja laitteiden mahdollistamiseksi siihen. Vain esimerkkinä mainittakoon, että tätä kapasiteettia olevassa ja n. 12 m syvyisessä vedessä toimivassa lautassa voi pohjan halkaisija olla n. 55 m ja vesilinjan halkaisija n, 37 m. Alarakenneosan korkeus voi olla 2(> m ja se kannattaa yläpuolellaan kansia ja muita lisävarusteita mukaan lukien poraunnor.tu-rin, joka ulottuu likimäärin 50 m korkeudelle meren pohjan yläpuolelle.

Mitoiltaan yllä ilmoitettu porauslautta painaa useita tuhansia tonneja jo ilman poraamiseen tarvittavia koneita ja laitteita, Lautan paino kasvaa suhteellisesti sitä enemmän mitä suurempia luonnonvoimia se rakennetaan kestämään ja koska rakenteen paino heijastuu sen hintaan, kustannukset suurenevat samassa suhteessa kuin paino kasvaa, Esillä oleva keksintö tähtää menettelytapaan niiden voimien vähentämiseksi, joita luonnonjäämuodostumat kohdistavat alarakenneosaan, niin että siinä voitaisiin selvitä vähemmällä rakenneaineella ja vastaavasti vähentää sen massaa kuin sen hintaakin,

Kooltaan ja porauskyvyItään mainitunlaisessa porauslautassa käytetään n.

3 300 hv kehittäviä voimageneraattoreita käyttämään kiertopöytää, vetokalustoa, liejupumppuja ja muita porauksessa tarvittavia laitteita ja lisävarusteita. Tiiman keksinnön yhden esimerkkimäisen suoritusmuodon mukaan tehonkehityslähteen hukka-lämpöä käytetään lautan ulkovaipan lämmittämiseen sitä ympäröivän luonnonjään sulamispisteen yläpuolelle sillä tavalla ja siinä tarkoituksessa, joita kuvataan lähemmin tuonnempana, Jos esim, valittu voimanlähde on turbiinimoottori ja lautan vaatiman tehon kehittämiseen käytetään kolmea 1,100 hv kaasuturbiinia, niin turbiineista on saatavissa enemmän kuin 8,060,Ö00 kcal/h hukkalämpöä tukiraken- 6 62697 teen vaipan lämmittämiseen, Tämä lämpömäärä riittää hyvinkin pitämään ilmoitettua kokoa olevan vaipan jatkuvasti sen kanssa kosketuksessa olevaan veteen muodostuneen luonnonjään sulamispistettä korkeammassa lämpötilassa,

Kuviossa 1 näytetty rakennelma edustaa porauslauttaa, jokahLnuUuiti poruusi-paikalle täysin koottuna ja varustettuna ja joka ei vaadi sijoituspaikalla muita toimenpiteitä, kuin sen, mikä tarvitaan sen laskemiseen meren pohjan kosketukseen ja tarvittaessa sen kiinnittämiseen paaluilla, Painolastitankit 'Λ (kuviot 1 ja 2) on rakennettu alarakenteeseen 20 sen yhtenäiseksi osaksi kuormittamaan lauttaa hinattaessa ja mahdollistamaan sen laskemisen veden läpi kosketukseen pohjan kanssa. Kaikissa painolastitankeissa on sopivat pohjahanat 26, joita voidaan kauko-ohjata itse lautalta laitteilla, joita ei ole esitetty, mutta jotka voidaan asentaa tunnetulla tavalla, ja kuhunkin painolastitankkiin on yhdistetty oma tyhjennysputkensa 28, joka saa paineilmaa kompressorilta 30. Pohjahanat voidaan avata veden päästämiseksi painolastitankkeihin tai vahtoehtoisesti voidaan paineilmaa syöttää tankkeihin veden ajamiseksi ulos tankeista pohjahanojen kautta.

Kun lautta on hinauksessa, painolastitankkeihin päästetään tarpeeksi vettä, jotta lautta saa n, 2,U0-3m syväyksen. Painolastitankit ovat riittävän tilavat sopivan kellutilan muodostamiseksi painolastiveden yläpuolelle tarkoituksella antaa lautalle riittävä vakavuus sen ollessa hinauksessa. Painolastitankkeju voidaan tarvittaessa tietenkin trimmata (säätää veden korkeutta) lautan painon epätasaisen jakautuman kompensoimiseksi.

Kuvion 1 edustama porauslautta on kostruktoitu helposti laitettavaksi täyteen käyttökuntoon valitulla porauspaikalla ja mahdollisuudella poistaa se tältä sijaintipaikalta ja laittaa toisessa paikassa toimintakuntoon viipymättä, Liikkuvuuden auttamiseksi on edullista, että lautta konstruktoidaan kiinnitettäväksi vakaasti rannalta etäällä olevaan paikkaan, jolloin tarvitaan hyvin vähän toissijaisia toimenpiteitä, kuten paalujen junttausta, sen kiinnittämiseen paikalleen kestämään ne voimat, joille se joutuu alttiiksi.

Lautta on varustettu useilla tukijaloilla 31, jotka on asennettu siirrettäviksi pystysuoraan lautan rungon suhteen nostolaitteilla 33. Tukijaloissa on laajennetut anturaosat 35 ja sisäpuoliset johteet 32 (kuvio 2) paaluja l6 varten. Kun lautta saapuu porauspaikalle ja se on vielä kelluvassa tilassa, tukijalat lasketaan meren pohjan kosketukseen, Nostolaitteet kytketään vastaavien tukijalkojen yhteyteen, pohjahanat (26) avataan lisäveden päästämiseksi painolastitankkeihin lisäämään lautan painoa niin paljon, että sille saadaan negatiivinen kellu-vuus, Anturat (35) on rakennettu säätämään tukijalkojen tunkeutumista meren pohjaan lautan painon kasvaessa.

7 62697

Nyt käytetään nostolaitteita 33 lautan laskemiseksi tukijalkoja pitkin vaakasuorassa hallitussa asennossa kunnes lautan pohja 37 tukeutuu meren pohjaan. Painolastitankkeihin voidaan nyt laskea enemmän vettä lisäämään riittävästi lautan painoa, jotta se ei siirtyisi luonnonvoimien vaikutuksesta.

Seuduilla, joissa lautta joutuu alttiiksi sellaisille vaikeille olosuhteille kuten jääkerroksen paineelle, voidaan paalut 16 ajaa meren pohjamaahan lautan pitämiseksi varmasti paikoillaan siihen kohdistuvien vaakasuorien kuormitusten alaisena. Tämän keksinnön tavoitteena on saada aikaan elimiä sen voiman vähentämiseksi melkoisesti, joka muutoin vaikuttaisi paikallaan olevaan lauttaan sitä kohti liikkuvan jääkerroksen muodossa, niin että voidaan koota rakennelma, joka on entistä sopivampi käytettäväksi yllä kuvatuissa olosuhteissa.

Kun lautta on siirrettävä toiseen paikkaan, niin paalut 16, jos niitä on käytetty, katkaistaan anturoiden 35 alapuolelta tai muulla tavoin irrotetaan lautasta. Kompressoreja 30 käytetään poistamaan vettä painolastitankeista kunne;· saavutetaan kelluvuustila, joka sallii rakennelman nostamisen pois meren pohjasta hallitusti tukijalkoja 31 pitkin. Tämän toimenpiteen aikana on edullista pitää riittävästi vettä painolastitankeissa vähäisen negatiivisen kelluvuuden antamiseksi lautalle ja se nostetaan tukijalkoja pitkin nostolaitteilla 33, joilla sitä hallitaan koko ajan. Lautta nostetaan kelluvaan tilaan, painolasti tarkistetaan ja sitten lautta hinataan uuteen toimintapaikkaansa, jossa se jälleen kiinnitetään meren pohjaan edellä kuvatulla tavalla.

Kuvio 1 esittää porauslauttaa kiinnitettynä porauspaikkaan ja varustettuna porausta silmällä pitäen. Poraustomi 39 on ympäröity suojavaipalla sen suojaamiseksi säältä ja se ulottuu rakenteen rungon kanteen Ui asti, jossa on tuki U3 kääntöalustaa tai -pöytää varten. Tomin yläpäässä on tornitalja U5, jota voidaan siirrellä sen asettamiseksi samalle pysty linjalle jokaisen läpimenokohdan U7 kanssa (kuvio 2) pohjalevyssä U9, jonka läpi erilliset porausreiät voidaan porata. Kääntöpöytä (ei esitetty) on samoin rakennettu liikutettavaksi valinnaisesti kohdakkain kukin läpimenokohdan kj kanssa. Kun porausreikää porataan, suojaputki 51 asetetaan porausreikään ja yhdistetään vedenpitävällä liittimellä 53 levyyn 1*9. Jos lautta on siirrettävä toiseen paikkaan, suojaputki irrotetaan lautasta ja vedenpitävä peite kiinnitetään vastaavan aukon päälle.

Kuten aiemmin mainittiin, voidaan kaasuturbiineja käyttää lautan ensiö-voimanlähteenä. Kaksi käyttövoimaa kehittävää kaasuturbiinia 3U ja 36 on esitetty kaaviollisesti kuviossa 1. Kummastakin turbiinista lähtevä kaasu johdetaan 8 62697

Oman johtonsa 38 ja kO läpi lämmönvaihtimiin, joita kierukat k2 ja kk edustavat. Keksinnön ehdotukseen sisältyy saada aikaan ryhmä lämmönvaihtimia, jotka ovat yhteydessä kaikkien turbiinien poistokanaviin, tai saada aikaan erillisiä lämmön-vaihtimia, jotka on yhdistetty kuhunkin vastaavaan turbiiniin. On kuitenkin tärkeätä, että laitteiston tässä osassa on tiettyä staattista epämääräisyyttä sopivasti toimivan lämmönvaihtokapasiteetin saamiseksi, jos jokin osa tehonkehitys-tai lämmönvaihtolaitteistosta on pysäytettävä huoltoa tai korjausta varten.

Keksinnön tässä kuvaavassa suoritusmuodossa porauslautan toimintakuntoon panemisen jälkeen painolastitankit 2k täytetään miltei kokonaan lämmönsiirto-nesteellä. Ilmatila k8 jätetään takkien yläosaan toimimaan tasauskammiona ja pai-suntatilana nesteelle. Muutoin painolastitankit voidaan yhdistää aputasaustankkei-hin (ei esitetty) tätä tarkoitusta varten.

Lämmönsiirtoneste voi olla merivettä, johon on lisätty sopivaa korroosion-estoainetta suojaamaan koskettamiaan teräspintoja. Jäätymisenestoainetta (pakkas-nestettä) on edullista lisätä veteen estämään sitä jäätymästä painolastitankeis-sa ja sen pysyttämiseksi pumpattavana, jos vettä ei lämmitetä sinä aikana, kun tukirakenteen vaipan lämpötila lukee jäätymispisteen alapuolelle. Missä on saatavissa riittävästi makeaa vettä, siellä painolastitankit voidaan tyhjentää kaikesta suolavedestä ja täyttää makealla vedellä, johon lisätään korroosionestosi-netta, jäätymisenestoainetta ja algisidiä moniaineisen lämmönsiirtoaesteen valmistamiseksi .

Tähän tarkoitukseen käytettäviä jäätymisenestoaineita olisivat esim. liukenevat suolat, kuten natriumkloridi ja kalsiumkloridi, alkoholi, kuten meta-noli, tai glykoli, kuten etyleeniglykoli, tai glyseroli tai jokin muu useista muista tunnetuista jäätymisenestoaineista, joista mitä hyvänsä voidaan lisätä painolastitankkien veteen riittävässä määrin veden estämiseksi jäätymästä pumppaamisen ehkäisevään tilaan koko ennalta määrätyllä lämpötila-alueella sinä aikana, kun lämpöä ei syötetä veteen. Valitun korroosionestoaineen pitää olla sopivaa ja tehokasta valitun jäätymisenestoaineen kanssa.

Lämmönvaihtimet k2 ja kk yhdistetään sopivilla pumpuilla, kuten 50 ja 52, yhteiseen jakoputkeen 5^* josta vastaavat johdot, kuten 5b ja 58, ovat yhteydessä kunkin erillisen tankin 2k sisältämän veden pinnan 59 alla olevaan osaan.

Kunkin tankin alaosa on yhteydessä yhteiseen jakoputkeen 60 kutakin vastaavan alajohdon, kuten bl ja 62, kautta. Lämmönvaihtimet k2 ja kk on liitetty jakoputkeen 60 esim. vastaavilla johdoilla 63 ja 6k, ja pumppuja käytetään vetämään 6 9 6 ? 7 9 viileämpää vettä tankkien yläosasta ja pumppaamaan sen lämmönvaihtimien läpi ja sitten alempaan jakoputkeen 60, josta se ohjataan tankkien 2h alaosaan. Vaikka yhtä ainoata pumppua voidaan käyttää lämmönsiirtonesteen kierrättämiseen tankkien 2k läpi, on edullista hankkia ainakin toinen järjestelmään liitetty pumppu joko vakiokäyttöiseksi tai varapumpuksi järjestelmän jatkuvan toiminnan takaamiseksi silloinkin, jos toinen yksiköistä pettäisi.

Ylempiin ja alempiin putkijohtoihin asennetut sopivat venttiilit, kuten venttiili 65 johdossa 56 ja venttiili 66 johdossa 6l, toimivat eliminä, joilla valvotaan lämmönsiirtonesteen virtausta yksittäisen tankin läpi riippumatta vie-rustankkien läpi tapahtuvasta virtauksesta ja myös toimimaan eliminä yksittäisen takin erottamiseksi lämmönsiirtonesteen kiertojärjestelmästä, mikä voi olla pakko tehdä korjausta ja huoltoa silmällä pitäen.

Edellä kuvattua kokoa olevan lautan painolastitankit on tehty vetämään

O

yhteensä yli 2U00 nr vettä. Lämmönsiirtonesteen kiertojärjestelraä rakennetaan kierrättämään nestettä näitten tankkien läpi suunnilleen nopeudella 301+0 1/min, kun lautta on normaalitoiminnassa ja 8,060,800 kcal/h on saatavissa tehonkehi-tysturbiineista tämän nesteen lämmittämiseen. Kun painolastitankkien vettä lämmitetään tarpeeksi tukirakenteen kuoren eli vaipan ulkopinnan pitämiseksi o ... . . . .. _ , .

n. +0,5 C:ssa, mm painolastitankkien veteen on varastoitunut riittävästi lämpöä vaipan pitämiseksi ympäröivän veden jäätymispisteen yläpuolella 2k tunnin ajan, joka on turvallisen pitkä ajanjakso korjauksia varten tai porausreikien varmistamiseksi ja lautalta lähtemiseen, jos sen tehankehitysjärjestelmä pettäisi olosuhteissa, jotka vaarantaisivat lautan turvallisuuden.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyssä lautassa on esim. kuusi painolastitankkia 2h. Tämä ei ole kuitenkaan kriittinen luku ja tankkeja voidaan käyttää enemmän tai vähemmän kunkin erityisen tarpeen mukaan. Esitetyt tankit on erotettu toisistaan säteittäisillä vedenpitävillä seinillä tai laipioilla 68 ja suljettu sä-teittäisesti katsottuna sisäpuolisista sivuistaan lieriömäisellä seinämällä tai laipiolla 68. Tankkien säteittäisesti katsottuna ulompi seinä on ympärysseinä eli lautan alaosan 20 vaippa 70.

Kuvio 1 esittää iqyös, että painolastitankit ulottuvat lautan vedenpitävästä pohjasta 37 yläosan 22 alakauteen 7** asti niissä olevan lämmönsiirtonesteen ollessa suorassa länunönsiirtakosketuksessa ulkoseinän 70 sisäpintaan 76 pääasiassa koko tällä alueella. Joidenkin lauttojen kohdalla riittävät kuitenkin sellaiset tankit lämmönvaihtonestettä varten, jotka vaikkakin niillä on riittävä kapasiteetti, ovat pienempitilavuuksieia kuin piirustuksessa näytetyt. Nämä pienemmät 6 9 6 9 7 10 tankit jaetaan seinän 70 sisäpinnalle 76 ja rakennetaan siten, että niiden sisäpinta on kosketuksessa läamönvaihtonesteeseen koko sillä alueella, jossa luonnon-jää jäätyisi vaippaan ja joka ulottuu jonkin matkaa ympärillä olevan veden pinnan ylä- ja alapuolelle vaipan tämän vyöhykkeen pitämiseksi sitä koskettavan luonnon-jään sulamispisteen yläpuolella. Tässä konstruktiossa voidaan käyttää punnittua kuivaa painolastia, joka vaatii vähemmän tilaa kuin vesipainolasti ja siten antaa enemmän kuivaa työskentelytilaa lautan sisäpuolella.

Esitetyssä suoritusmuodossa rajoittaa lieriömäinen laipio 68 lautan sydämessä olevaa työskentelytilaa ja sopivia kansia, kuten 1»1, 78 ja 60, on järjestetty kannattamaan miehistöä ja koneistoa. Vaikka tämä tila lämmitetään mukavaan työskentelylämpötilaan, joka normaalisti voi olla tankeissa 21» olevan nesteen lämpötilan yläpuolella, on siitä huolimatta asetettu eristekerros 8U laipion 68 säteittäisesti sisempää pintaa 86 vasten vähentämään lämmönhukkaa näistä tankeista, jos sydänalue 88 olisi pidettävä alemmassa lämpötilassa kuin tankit.

Vaipan (rungon) ulkopintaan lautan ja jään kosketuavyöhykkeelle on edullista kiinnittää kulutuslevy 90 tämän alueen vahvistamiseksi kestämään tukirakenteeseen rajoittuvan jääkerroksen isku- ja hankausvaikutusta.

Kuviot 3 ja U esittävät keksinnön mukaisen rakennelman vaihtoehtoista järjestelyä ja näyttävät myös lautan modifioidun muodon, johon sitä sovelletaan. Samoja numeroita, joita edellä käytettiin, käytetään myös kuvioiden 3 ja ^ vastaavissa kohdissa osoittamaan vastaavia rakenneosia.

Tässä modifikaatiossa voidaan alempi tukiosa 20 ja ylempi kansiosa 22 rakentaa erillisiksi yksiköiksi, jotka asennetaan yhteen merellä. Tukiosan kehän ympärille samoin kuin sen keskiosan läpi on rakennettu paalujohteet 32 vastaavia paaluja 16 varten.

Lautan tukiosa hinataan valittuun, rannasta etäällä olevaan paikkaan ja lasketaan meren pohjan kosketukseen lisäämällä painolastin painoa. Sitten paalut 16 pistetään paalujohteiden 32 läpi ja juntataan merenpohjan maahan.

Tukiosa asetetaan vaaka-asentoon ja paalut valetaan kiinni johteisiin lautan pitämiseksi varmasti paikallaan vaaka- ja pystysuuntaisten kuormitusten kohdistuessa siihen. Sitten ylempi kansi 22 kuljetetaan paikalle ja asennetaan vakaannutetun alaosan päälle.

Tässä modifikaatiossa, samoin kuin kuviossa 1 esitetyssä lautassa, ympäröi vedenpitävä laipio 68 lautan keskialuetta 88 ja määrittää osastojen 100 ja 102 sisäseinän. Näitä osastoja voidaan käyttää painolastitankkeina hinauksessa olevan lautan painon säätelemiseen (trimmaukseen) ja sen laskemiseen porauspaikkaan edellä kuvatulla tavalla. Parempi keino kuin täyttää osastot lämmönvaihtonesteellä 11 C ? 6 9 7 tilki os an vaipan pitämiseksi ympäröivän veden jäätymispisteen yläpuolella on asentaa vaipan sisäpintaan putkikierukkapaneleja, jotka liitetään yhteen lämmön-vaihtonesteen vastaanottamiseksi lämmönvaihtimilta, jotka ovat alttiina lautan turbiinien poistokaasuille samalla tapaa kuin edellä kuvattiin. Kekeinnön tässä modifikaatiossa porauslautan tultua kiinnitetyksi vedenalaiseen pohjaan voidaan vettä syrjäyttää yksittäisistä osastoista, jotka sitten lastataan riittävän kuivalla, painoa lisäävällä tavaralla sen jäämakelluvuuden kompensoimiseksi, joka kootulla lautalla kulloinkin voi olla. Tämä toimenpide vähentää osastojen sisäpintojen korroosiopulmaa, jonka tankeissa oleva vesi aiheuttaa, ja myös antaa lisää kuivaa työskentely- tai varastoimistilaa lautan sisään.

Viitaten vielä kuvioon 3, tässä on lämmityspanelit 10k asetettu vaipan 70 sisäpintaa 76 vasten lämmönsiirtoyhteyteen sen kanssa koko siltä alueelta, joka on kosketuksessa ympärillä olevan veden pinnalle muodostuneeseen jääkerrokseen 18 ja edullisesti ulottuu jonkin matkaa jääkerroksen ylä- ja alapuolelle sen takaamiseksi, että vaipan tämä alue nostetaan ympäröivän jään sulamispistettä korkeampaan lämpötilaan. Kulutuslevy 90 on kiinnitetty vaipan tämän alueen ulkopintaan aiemmin kuvattua tarkoitusta varten. Lammityspanelien kierukat on peitetty sisäpinnoiltaan kerroksella eristettä 106, kuten esim. uretaanivaahtoa, rajoittamaan lämmön siirtymistä paneleista lautan vaippaan tällä alueella. Eriste on edullisesti vuorostaan peitetty päällyksellä 107» joka on kiinnitetty vedenpitävästi pintaan 76 estämään painolastitankkien vettä koskettamasta lammityspaneleja ja eristettä.

Käytössä edellä kuvatunlainen lämmonsiirtoneste virtaa tasaustankeista, kuten 108 ja 110, jakoputkeen 5k, josta sitä otetaan pumpuilla 50 ja 52. Pumput syöttävät nestettä lämmönvaihtimiin k2 ja kk, jotka saavat lämpöä lautan voimakoneiden 3k ja 36 poistokaasuilta johtojen 38 ja kO kautta. Neste virtaa lämmönvaih-timista jakoputkeen 112 ja tästä vastaavat johdot llk johtavat nesteen lämmönsiir-topaneleihin 10k. Neste pumpataan panelien putkiston 116 läpi ja sitten se virtaa asianomaisten johtojen 118 läpi kokoomaputkeen 120, josta se johdetaan putkistolla 122 vastaaviin tasaustankkeihin, kuten 108 ja 110.

Sopiva venttiilistä on asennettu järjestelmään valvomaan nesteen kiertoa kuhunkin panelilohkoon tai tasaustankkiin laitteiston näiden osien voimiseksi poistaa toiminnasta järjestelmästä huoltoa tai korjausta silmällä pitäen. Niinpä kaikkiin kokoomaputkesta 112 lämmönsiirtopanelien 10k vastaaviin lohkoihin lähteviin johtoihin llk on asennettu venttiili 12k ja paluunesteen lämmönsiirtopane-leista kokoomaputkeen 120 kuljettaviin johtoihin 118 on kuhunkin asennettu venttiili 126. Samalla tavalla voidaan jokainen tasaustankki erottaa muista omalla 6 ? 6 9 7 12 venttiilillään 128, joka on asennettu putkistoon 122, joka johtaa kokoomaputkes-ta 120 tasauskaramioon, ja kussakin johdossa, kuten 56 ja 58, joka johtaa erillisestä tasauskammiosta, kuten 108 ja 110, jakoputkeen 5^, on oma venttiilinsä 65 tätä tarkoitusta varten.

Koska kuviossa 3 esitetyssä modifikaatiossa lautan tukiosan vaipan TO lämmitys on keskitetty ympäröivän veden jäänmuodostusvyöhykkeeseen, vähemmän koko-naislämpöä vaaditaan vaipan tämän osan pitämiseen luonnonjään sulamispisteen yläpuolella kuin käytettiin kuvion 1 yhteydessä kuvatussa keksinnön modifikaatiossa ja vähemmän lämmönkehitysenergiaa vaaditaan tähän tarkoitukseen.

Tämän keksinnön ajatukseen sisältyy, että eräissä ympärillä olevaan säähän ja lautan muotoon liittyvissä olosuhteissa voidaan lautan vaippa lämmittää jään sulamispisteen yläpuolelle ohjaamalla tehonkehity3koneitten pakokaasut sopivan kanavaston kautta lämmönsiirtokosketukseen vaipan sisäpinnan kanssa toimimaan läm-mönsiirtokaasuna. Tähän keksintöön sisältyy myös saada aikaan riittäviä tehon-kehityslaitteita lautalle kehittämään tehoa sähkökuumennuselementtien paneleihin, jotka on järjestetty samalla tapaa kuin kuvattiin kuvioissa 3 ja 1+ esitettyjen lämmönsiirtopsnelien yhteydessä.

Jos halutaan pitää lautta paikallaan porausten tultua suoritetuksi loppuun, kun ei enää ole tarpeellista kehittää poraukseen tarvittavaa tehomäärää, voidaan käyttää aputehonlähteitä syöttämään suoraan lämpöä, joka tarvitaan estämään jäätä kiinnittymästä lauttaan. Niinpä voidaan käyttää höyrykattilaa, joka on rakennettu ensisijaisesti syöttämään lämmönsiirtokaasua/nestettä painolastitankkeja 2k tai lämmityspaneleja 101* varten tai lämpöä voidaan syöttää lautan ulkopuolisella tehon-lähteellä esim. kytkemällä sähkökuumennuselementtien panelit 10¾ lautan ulkopuolella kehitetyn sähköenergian lähteeseen.

Keksinnön ajatue on suunnattu menetelmään ja tarkoituksenmukaiseen rakennelmaan luonnonjään avovesillä olevaan lauttaan kohdistamien voimien vähentämistä varten. Selityksessä esimerkkinä mainittua kokoa olevien lauttojen Kohdalla voima, joka vaikuttaa tällaiseen lauttaan n. 2,1*0 m paksun jääkerroksen liikkeen ja sen teräsvaippaan kiinni jäätymisen muodossa, on sulamilleen yhteensä U,5l*0- 9,080 tonnia. Kun vaippa lämmitetään jään sulamispisteen yläpuolelle ja kiinit-tymä murtuu, jääkerroksen vaippaan kohdistama voima vähenee 5-10 kertaisesti, siis suunnilleen 908 tonnin kokonaisvoimaan.

Tässä on kuvattu esillä olevan keksinnön edullisimpana pidetty suoritusmuoto ja modifikaatio. On kuitenkin ilmeistä, että muita modifikaatioita voidaan tehdä tässä paljastettuun esimerkkimäiseen rakenteeseen ja järjestelyyn poikkeamatta keksinnön ajatuksesta ja tarkoituksena on, että keksintöön sisältyy kaikki oheisten patenttivaatimusten suoja-alaan kuuluvat modifikaatiot ja ekvivalentit.

Claims (8)

13 62697

1. Menetelmä käytettäessä merirakennelmaa, joka on kiinteästi ankkuroitu pohjaan vesialueella, joka alue vallitsevissa luonnon olosuhteissa saattaa jäätyä,, jossa merirakennelmassa on veden pinnan yläpuolella työtasanne (22), jota kannattaa alaosa (20), jossa on ylöspäin konvergoiva ulkoseinä (YO), joka ulottuu sekä vedenpinnan alle että sen yläpuolelle ja muodostaa rampin seinää kohti liikkuvan jäälautan nostamista varten, tunnettu siitä, että ainakin rakenteen alaosan (20) konvergoiva ulkoseinä (70) pidetään lämmön-syötön avulla seinän ulkopuolella olevaan veteen luonnollisesti muodostuvan jään sulamispisteen ylittävässä lämpötilassa,

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ulkoseinän muodostaa kammio (2ä), jonka läpi kierrätetään lämmönsiirtoai-netta sinänsä tunnetuilla laitteilla (3^,36) ulkoseinän lämmitystä varten.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönkehityslaitteen (3^,36) ja lämmönsiirtoaineen kiertopiirin (50, 'jb, 56, 6l, 63; 52, 58, 60, 62, 6ij) välille on sovitettu lämmönvaihdin (h2,bh). b. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtoaineena käytetään vettä, johon on edullisesti lisätty jääty-misenestoainetta ja/tai ruosteenestoainetta.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ulkoseinän muodostavat osastot (101, 102), joihin on kiinnitetty sinänsä tunnetut lämmityslevyt (loU) ulkoseinän lämmitystä varten.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönkehityslaitteen (3^,36) ja kiertopiirin (50, 5^, 112, 52, H^, 116, 118, 120, 122) välille lämmityslevyjen lämmitystä varten on sovitettu lämmönvaihdin.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmityslevyt on varustettu sähköenergian lähteellä ulkoseinän lämmitystä varten.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän suorittamiseen käytettävä rakennelma, joka on kahden katkaistun kartion muotoinen, joista toinen (22) on käännetty ylösalaisin toisen (20) päälle, ja joka on tarkoitettu ankkuroitavaksi meren pohjaan alemman kartion suurella pinnalla, jolloin alempi kartio muodostaa rakennelman tukiosan (20), kun taas ylempi osa (22) ulottuu veden pinnan yläpuolelle kaltevan pinnan (70) muodostamiseksi, jota vasten jäälevyt nousevat ylös ja rikkoutuvat sekä siirtyvät sivuille, jolloin niitä estetään kohdistamasta työntövoimia rakenteeseen, tunnettu siitä, että tukiosan (20) seinän mainitussa yläosassa on ulkoseinä (70), johon johdetaan lämpöä, joku estää veden jäähtymisen ja tarttumisen mainittuun seinään ja auttaa osaltaan jäätä liukumaan seinän yli ja sen päällä jään jatkaessa liikettään, ιΐ+ Patentkrav; 62 6^7