JPH11503383A - フローティング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 鋼鉄／コンクリートの組み合わせで建造された浮揚プラットフォーム。このプラットフォームはコンクリートの支柱(26，27，28，29)から上方に向かって突出し、船体あるいは水に浸されたコンクリートのフロータ(25)を有する。その支柱は鋼鉄製支柱(36，37，38，39)などによって鋼鉄製のデッキ部(40)に達するまで延びる。その鋼鉄製支柱は別々に建造されることにより、支柱が上昇しそしてコンクリート部が安全にされるまでを十分に用意することを可能としている。

Description

【発明の詳細な説明】 フローティング装置 本発明は、コンクリートの水浸された浮揚部、この浮揚部から突き出す１つあ るいは複数のコンクリート支柱からなる支柱部、及びこの支柱部によって水面上 に支持された鋼鉄のデッキ部とからなり、上記１つあるいは複数のコンクリート 支柱が装備のため用意した中空状の鋼鉄の支柱として延長しているフロータに関 する。 フロータは、海洋の中やその下方の資源を利用する目的で海上にフローティン グして据え付けられるものである。フロータは動的に位置決めもしくは係留され 得る。フロータは、ボーリング用プラットフォーム、生産用プラットフォーム、 荷積み用ブイなどのような海洋設備である。 当然、フロータに伴う問題としては重量と安定性がある。従って、いわゆるト ップサイド（デッキ部）を拡大しさもなけらば荷重が高い位置になる傾向は益々 大きな問題となってきている。この問題は、とりわけ、デッキ構造およびモジュ ールにおける良きできぬ重量増加と関連し、初期の設計から実現への考えへの過 程の間に共通して経験される。 フロータの安定性および全体的な動きの特徴は、浮と相互に関連する構造重心 の高さおよびこの浮心上のメタセンター距離に密接に関連している。従って、フ ロータが十分な安定を達成する必要がある場合には、浮心とメ タセンターの高さを加えたものが構造の重心の高さよりも明らかに大きく画定す べきである。 最適効果を上げるためには、可能な限り全構造体の重心を低くすることに関連 していることは明らかである。このことはまた、コンクリートフロータの重心構 造体がその底部構成要素に関しては疑う余地無く有利であるが、このフロータの 上方部分に関してはそうでないことを意味している。鋼鉄の構造体としてデッキ 部を形成することは、安定性の方向へ明らかに寄与するようになる。 鋼鉄とコンクリートのフロータを組合わせることを選ぶ場合に、上記で説明し たように、その理由としては一部は経済的なものであり一部は技術的なものであ る。コンクリートは価格競争で決まり、そして鋼鉄に関しては幾つかの利点があ ると信じられている。これまで北海で敷設された比較的多くの種々の形式の設備 は最小のメンテナンスでしかも特別な保護なしに、高い耐食性をもつことが立証 されてきた。その結果、コンクリート製のフロータは耐久性に関して有利である 。他の重要な利点はコンクリート構造が丈夫であることで、特に非常に風雨にさ らされる海上環境において、重いデッキ設備に十分に適応できる特徴がある。 研究によれば、鋼鉄とコンクリートとの相互作用は問題を引き起こすこれら設 計上観点の１つであることが示された。この問題は、デッキ部と支柱部との間に 集中した相当な動的および静的負荷がコンクリート構造におけ る支持体にかかることになる場合に生じる。これら集中した大きな負荷はコンク リートを破損させることになりかねず、加えてそのような領域は非常に疲労する ことになる。従って、これらの力をより広い範囲に分散させ、応力のレベルを満 足に減少させるためには、コンクリートを鋼鉄構造体で補強する必要がある。し かしながら、そのような補強により相対的に大きくなりしかも重量が望ましくな いほど増加することになり、特に重量の増加は構造体の重心より高い位置で生じ るので、付随的に安定性が悪くなる。これらの圧搾荷重の大きさは、明らかに設 計、特にデッキ部の大きさやその原理そして下側の支持システムとフロータの支 持部との相互作用に関して選択した原理及び実施例に依存している。従って、た だ単にこの関係を基礎として設計を注意深く選択することによって、集中した圧 搾荷重の大きさを減少することができる。しかしながら、このように選択すると 、フロータの設計を技術的かつ経済的に最適化する可能性を明らかに制限してし まうことになる。 本発明の目的は、フロータの安全性と全体的な動きの特性を改善できると共に 同時に構造および敷設時間の最適化を可能にする手段を提供することある。 この目的は、水中の下方部分すなわち水面下に設置されたフロータの部分に、 丈夫さ、重さ及び耐食性に関する、コンクリートの長所を鋼鉄の弾性／塑性と共 に利用して、その結果として、水面上の全ての部分における十 分に証明された応力の大きさおよび分散力が得られるようにすることによって達 成され得る。 従って、本発明によれば、上説で説明したフロータは、支柱におけるコンクリ ートと鋼鉄との間の分離線がデッキ支持の上の集中した荷重からの応力の集中を 鋼鉄支柱の外殻に沿って低くて比較的一様なレベルに分散させるようなデッキ支 持からある距離（衝撃の荷重位置）に位置決めされることを特徴としている。 本発明によって、鋼鉄とコンクリートとの双方の利点は適当な方法で利用され 、すなわち鋼鉄／コンクリートの相互作用領域は、力の分散される範囲で最適に 使用できるようにして位置決めされる。 この鋼材を使用することにより重量を軽減させることができる。同時に鉄／コ ンクリートの相互作用領域は有利に移動され、それにより支柱に沿って下方に延 びる、力の分散されるある一定の領域を望ましく利用できる機会が得られる。こ の分散領域は原則として支柱下方へ可能な限り延ばすべきである。実施にあたっ ては、フロータにおける分離線は有利には支持用デッキから20〜30メートルの範 囲に位置決めされ得る。実際上の理由で作用レベルは好ましくは水面上のある距 離に配置されて、一方では相互作用領域が高い外部水圧にさらされるのを防止し 従って漏れの理論的な危険を防止し、また他方ではフロータは50年もの間使用さ れ得るので保守や腐食の検査、必須であると考えられる操作のためにアクセスで き るようにし得る。 本発明の考えを使用することにより、このフロータ（鋼鉄製支柱）の円筒状の 鋼鉄シェルを横切って、鋼鉄に構成されている、特別に割り当てられた補強部分 を介してデッキ部に集中された相当な圧縮荷重を分散させることができる。ここ から、圧縮応力は約45°の二つの角度を有するファン形状の円筒形鋼鉄シェルの さらに下方へ分散される。計算により、圧縮応力偏心運動で生じた引張応力の双 方は衝撃の荷重位置における漸近的無限値から、支柱の頂部およびさらに下方か ら支柱の直径にほぼ等しい距離における低くて一定のレベルまでの範囲である。 従って、理想的には、鋼鉄／コンクリートの相互作用は、この高さより上方でき れば最短の妥当な距離に配置させるべきである。一般的なフロータの支柱の直径 は約25メートルである。本発明によれば、鋼鉄の支柱の長さは同じ範囲内にすべ きであり、それと同時に、コンクリート／鋼鉄の接続は予想水位ラインより約５ メートル上方に位置決めして、それにより同期的な検査や保守の妥当な機会が得 られるようにすべきである。 上記コンクリート／鋼鉄を組合せて具体化したフロータでは、１つをコンクリ ート部分として、もう１つを鋼鉄部分として二つの別個の構築現場が用いられ得 る。これら二つの構築現場は作業の完成のための共通の目標（データ）に向かっ て作業することができる。 鋼鉄支柱の使用は、このコンクリート部分に関する作 業負荷の減少に相応して時間の減少となり、事業を完成するに要する時間の減少 に役立つ。 様々な機械的装置用の全てのデッキが支柱上部内側に収納され、従ってこれら のデッキが建造され、据え付けられ、備えられさらには完成され試験されると仮 定されるので、この鋼鉄部における作業は比較的膨大でしかも手間がかかるので ある。製造から完成するまでの大部分は実施の定形化を考慮することで、全製造 期間短縮となる。このコンクリート／鋼鉄の設計は、多くの時間を節約でき、加 えて良い一般的なアクセス（クレーン等の利用可能性）および作業者当たりのよ り広い空間のような別個の構成現場の利点をもたらし、それにより安全性が高ま り人と設備をより有効に利用でき、生産性において本質的に重要である制限され た場所内における作業上の困難さの数が軽減され、さらに鋼鉄部の製造がコンク リート部よりも遅く開始するので事業の設計を後ですることの弱みがなくなる。 本発明によるフロータは、このフロータのアンカーシステムのこのウインチが 上記鋼鉄製支柱の１つあるいは幾つかに搭載できるという有点をもたらす。従っ て、この鋼鉄製が載置されるとすぐに、このアンカーシステムのこの部分は完成 され使用のために用意され得る。フロータ用の典型的なアンカーシステムには、 適度に弛みをもたせたアンカーケーブルあるいはテンションステーを使用してい る。 特にこれに関連して本発明によるフロータが支柱部に載置された直径上相対し た二つの鋼鉄製支柱を備えている場合に有利である、というのはそうすることで 、このフロータの浮揚部（ウインチ、引張装置、等）のアンカーシステムを単に 二つだけの鋼鉄製支柱に設けることが可能となるからである。このような単純化 されたアンカーシステムは進歩性を有するとみなされ得る。 本発明によるフロータは多くの異なる構造の実施態様を得ることができる。こ のように支柱は有利にはしっかりと集められた多くの支柱で構成され、この支柱 部は好ましくは、例えば、１つの実施例としては特別に荷積み用ブイのようなフ ロータの計画用として使用され得る。この接続で、特別に、本発明によるフロー タは水に浸されたフロータ部は支柱部に包含されるようにこの形式の設計はなさ れ得る。そのうえ、このデッキ部は支柱部頂部の構成を縮小および簡素化するこ とができ得る。このように、本発明によるフロータはおそらく、各浮揚部は見た 目に関して他の全てから目立つことはないように海洋の建造物として建造するこ とが可能であろう。 以下、さらに図面を参照して本発明の説明を行なう、その参照図面とは； 第１図はコンクリート支柱上へこの鋼鉄製支柱の搭載を示し、 第２図は本発明で可能となるフロータの一実施例を示す斜視図であり、 第３図は本発明で可能となるフロータの別の実施例を示し、 第４図は、図３のフロータにおいて使用された鋼鉄製支柱の部分断面図を示し 、 第５図は第４図のコンクリート支柱を基礎として固定した鋼鉄製支柱の正面図 を示し、 第６図は第５図から、コンクリート／鋼鉄製の相互作用領域より選択した拡大 断面図を示し、そして 第７図は変形実施例の断面図を示す。 第１図において、コンクリート支柱の上端部が示される。このコンクリート支 柱１はフロータの一部が表現されており、図に示すように、水面２を通り抜けて 突き出されている。鋼鉄製の支柱３は２つのクレーンバージ船４，５によりコン クリート支柱１の頂部を持ち上げようとしている状態を示している。 この組合わされた支柱１，３は例えば第２図で示したこのフロータの１つの構 成要素でもよい。第２図のフロータは、水浸された浮揚部が支柱部内に結合され る、あるいはその逆であり、水浸された浮揚部６とフロータの支柱部７との間に は明瞭な分離は存在しない。 デッキ部８は点線により表示がなされる。このデッキ部は多くの異なる設計が 取り得、例えば、ヘリコプターのプラットフォームに積載用ブイが単に、あるい は支柱部の頂部の適当な末端の形で存在する場合には、実質的に見えなくなるよ うに小さくてもよい。 このフロータは、図示のように、支柱１がしっかりと集められて構成されてい る。このコンクリート部は連続構造状として下ろされ、水面上の位置まで達し、 そしてそれから鋼鉄製の支柱３，12，13および14の形成位置まで延びている。コ ンクリート／鋼鉄の間のこの分離線は参照番号15，16および17で示されている。 このように１つはコンクリート部のために、さらに１つは鋼鉄部のために、二 つの分離した構成場所を利用することでフロータは構成でき得る。この鋼鉄支柱 はコンクリート支柱（第１図参照）に搭載される前にほとんど完成させておくこ とができる。このように各鋼鉄支柱は、種々の機械的な設備の準備がそのデッキ に備えられて完成させることができ、そしてフロータ内にそれらを備え付けるに 先だってこの鋼鉄の支柱に必要な設備は据え付けることもでき得る。第２図にお いて、緩ませて係留したフロータのアンカーシステムは鋼鉄の支柱は搭載される とすぐに、アクセスできる。このような考えで、第２図におけるこのフロータの 場合には、例えば、鋼鉄の支柱３および13には必要な固定用ウィンチ18，19を備 えさせ、弛みを持たせたアンカーがなされるケーブル20〜23によって得られる簡 単な固定手段が提案される。第２図で明らかであるように、支柱部における直径 方向に配備されたわずか二つの鋼鉄の支柱、即ちその鋼鉄の支柱３と13、に使用 することだけでそのアンカーシステムはおそらく可能となる。そのうえ、第２図 のように、鋼鉄部 の終端処理を全ての支柱にさせる必要は無い。このように、必要性あるいは適正 を熟考することで、鋼鉄の支柱12および14は省略でき得、そしてこのコンクリー ト支柱９と11はその分離線16で、あるいはこの分離線よりできる限りより高いか あるいはより低い位置で終端処理がされるであろう。分離してあるいは多少は融 合することで、このような支柱の集合は明らかにより多数もしくは少数の支柱で 構成でき得る。 第３図は本発明により可能とするフロータの別の実施例で、緊張支持型プラッ トフォームが形成されている。第３図において、フレーム状に構成（水平面状で 見ると）するように設計されたコンクリートの水に浸された浮揚部25をこのフロ ータは備え、各フレームの角部から突出したコンクリート支柱26，27，28および 29を持っている。このコンクリート支柱26〜29はこの水面30を通って確実なレベ ル32，33，34，35まで延長されている。ここから、この各支柱は鋼鉄の支柱36， 37，38および39まで連続する。この鋼鉄の支柱はデッキモジュールを支持するた めおよび支柱の建造の双方の目的のための支持構造物／枠体を持っている。 この第３図におけるこのフロータは緊張支持型プラットフォームを前もって搭 載している。この必須の緊張支持部は参照番号41，42，43および44で表示され、 そしてケーブルを緊張させるための操縦／固定の装置がこの各鋼鉄の支柱に搭載 されている。この装置は第３図内の参 照番号45，46，47および48で表されている。緊張支持部とフロータとの間の接続 の様子はあまり詳しく示していない。 第３図におけるフロータで使用されるような典型的な鋼鉄の支柱は部分断面図 として第４図に示した。第３図から明らかなように、このデッキ部の支持構造40 はデッキ部のモジュール（図示せず）の支持をするように、フロータの支柱の中 央ラインに対して中心をずらすようにしている。それゆえに、この支柱の縁部か ら延長形成したバルクヘッド50および支持システム40（第３図）の下方に平行に 導入されたバルクヘッド51の補強という、特別設計がこの場合の鋼鉄の支柱には なされている。同様に、二つの平行のバルクヘッド52，59は一対のバルクヘッド 50，51に接続するように導入されている。これら構造的な補強部分は、支持シス テム40から鋼鉄の支柱へのモーメントとストレスの分散のための構成要素として 本質的に作用するものである。同時に、これら平行のバルクヘッドは、例えば水 やディーゼル油のための貯蔵タンクとして使用し得、それゆえに内側の貯蔵量を 良く考えて設計されるべきであろう。 なおまた、第４図で見られるように、必要とされた数の鋼鉄製デッキ54，55は 鋼鉄の支柱の内側に構成させることが可能である。 第５図においてコンクリートと鋼鉄との間の分割するラインが示され、そして 第６図および第７図ではコンク リートと鋼鉄との間の相互の関わりについて可能な限り詳細に示し、この断面範 囲56から得られた断面は第５図で表した。第５図においてこのコンクリート支柱 は参照番号27で示し（第３図も参照）、そしてこの鋼鉄の支柱は参照番号37によ って表した（第３図も参照）。 ２つの可能な実施形状は第６図および第７図の各々に詳細に示したこの相互に 係わる範囲は、このコンクリート支柱27の上方周辺部に連続するとともに上に載 せられた薄い鋼鉄の板57から構成される。鋼鉄の板の下ではコンクリート内に埋 め込められるようにされた補強板のボルトあるいは他の形態のボルト58に溶着さ れる。これらボルトの数や直径は実際の緊張／圧縮の力に依存することであろう 。このボルトの中間にこの外周を囲むように連続する剪断板59に溶接がなされる 。水平剪断力を伝達させて受け、水漏れを保護し、それに加えてＨ断面形状を作 って、垂直の圧縮／伸張の力を受けて分散するという３倍の効果がある。この接 続の変形実施例を第７図に示し、ボルトはＨ断面形状60の２つの板として取り替 えられている。 外周を完全に連続的に溶接で接続した鋼鉄板とＨ断面形状とを備えることで漏 れ防止に関して確実に有利となるだろう、しかし連続したリングの備え付けは、 コンクリート技術の取り扱いに関連する問題が生じる。備え付ける目的のための 好ましいセクタはそれゆえにプレハブ式にすべきであろう、このセクタは上記コ ンクリートの 縁部に対して適切な距離で、一時的には例えば滑車によって懸架されて溶接がな されそしてそのセクタに集められる。溶接された後に、このリングはその終端部 へ下ろすことができ、正確に位置調節（水平決め）がなされる。この鋼鉄の板／ 頂部板57はコンクリート（任意にエポキシベース）の注入用の凹部にこのましく 位置決めされる。もちろん、丸く連続することを達成するならば他の設置手段を 使用することができる。この鋼鉄の支柱37は第５図から明らかなように、コンク リート支柱27よりも直径が幾分か小さくなっている。この違いは部分的に補強（ コンクリートの技工上の）機能をもつが、しかし通常に設定された大変厳格な建 造交差に関して鋼鉄の支柱のための空間設定誤差をもたらす。 この支柱におけるコンクリートと鋼鉄とを分割するラインは、理想的には、上 方には可能な限り短く簡単に位置決めされるべきであり、低レベルに到達したデ ッキ部からの圧縮力のある負荷のためのこのストレスの高さから計算する。ファ ン形状の鋼鉄の支柱の円筒状鋼鉄シェルに圧縮のあるストレスは分散して落ちる と一応考えるならば、この高さは計算可能である。ストレスのセクタ分配を基本 とし、そして集中させた荷重での圧縮および伸張のストレスや鋼鉄の支柱の円筒 状の鋼鉄のシェルの薄さは周知の一般的な公式を使用して、圧縮力のあるストレ スおよび荷重の影響力が低い方（この支柱の頂部からある間隔で一定レベルさら に下方）へ漸近的無限量か らの誘導伸張力のストレスの双方のストレス分配の模式的な表示のセットアップ は可能である。支柱の頂部の直径が25ｍとするなら上述の距離は概ねこの直径と 同等となる。他の２番目の満足させるべき要求事項はこの構造体の水線よりも十 分で高く、例えば約５ｍ上方、分配ラインを位置させることであり、そのような 配置により調査やメンテナンスが容易となるであろう。調査とメンテナンス用と して近づきやすい完全な鋼鉄の支柱がかなえられることで、多くの利点が得られ 、コンクリート／鋼鉄の接続部にも水漏れに対抗してシールがなされるので、た とえ希望使用期間を約50年と指定するフロータでさえ考慮することもできるであ ろう。 本発明により、丈夫さ、重量のあることそして、例えば、フロータの水面より も下方の部分における、下方部分における耐腐食性に関しては偉業の利点を得て いたコンクリート版に、鋼鉄の弾力性／適応性を組み合わせた結果、水面よりも 上の全てのパーツにおいても、申し分のないレベルとストレス分散の記録が得ら れた。安定性と全体のモーメントの特徴は構成部材の重心を可能な限り低くする ことによって向上する。コンクリート建造物が完成させて接続する前の鋼鉄部を 完全に用意することの利点の特徴を含む、二つの建造設置の利点を十分に得るこ とも可能となる。 このデッキ部とこの支柱部との間のかなりの量でしかも集中する静的および動 的な荷重が適正範囲を大きく越 えると分配され、鋼鉄とコンクリートとの間の相互の関わり合いとストレス水準 の低減という多くの利点がもたらされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コンクリートの水浸された浮揚部(6;25)、この浮揚部から突き出す１つあ るいは複数のコンクリート支柱からなる支柱部(7; 26，27，28，29)、及びこの 支柱部によって水面上に支持された鋼鉄のデッキ部(8; 40)とからなり、上記１ つあるいは複数のコンクリート支柱(1，9，10，11; 26，27，28，29)が装備のた め用意した中空状の鋼鉄の支柱(3，12，13，14; 36，37，38，39)として延長し ているフロータにおいて、 支柱におけるコンクリートと鋼鉄との間の分離線(15，16，17; 32，33，34，3 5; 56)がデッキ支持の上の集中した荷重からの応力の集中を鋼鉄支柱の外殻に沿 って低くて比較的一様なレベルに分散させるようなデッキ支持からある距離（衝 撃の荷重位置）に位置決めされることを特徴とするフロータ。 ２．上記分離線が、支持用デッキから20〜30メートルの範囲に位置決めされた ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のフロータ。 ３．上記分離ラインが、予想水位ラインより約５メートル上方に位置決めされ たことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のフロータ。 ４．フロータ(20，21，22，23; 41，42，43，44)のアンカーシステムのための 上記ウインチ(18，19; 45，46，47，48)が、上記鋼鉄製支柱(3，13; 36，37，38 ，39)の１つあるいは幾つかに搭載されたことを特徴とする請 求の範囲第１から３項のいずれか一項に記載のフロータ。 ５．支柱部(3，13; 36，38; 37，39)に載置された直径上相対した二つの鋼鉄 支柱により構成された請求の範囲第１〜４項のいずれか一項に記載のフロート。 ６．上記支柱部は、しっかりと集められた多くの支柱(1，9，10，11)で構成さ れた請求の範囲第１〜５項のいずれか一項に記載のフロート。 ７．水浸された浮揚部(6)が支柱部(第２図の７)と一体である請求の範囲第１ 〜６項に記載のフロート。 ８．上記鋼鉄とコンクリートとの間の分離ラインでの相互作用領域が、水平環 状鋼鉄の板(57)およびこの鋼鉄の板からコンクリート内下方へ延びる環状剪断板 (59)から構成される請求の範囲第１〜７項に記載のプレート。