NL8004179A

NL8004179A - CONNECTION ESTABLISHED BY HIGH ENERGY.

Info

Publication number: NL8004179A
Application number: NL8004179A
Authority: NL
Original assignee: Jet Research Center
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1980-07-21
Publication date: 1981-02-18
Also published as: GB2109725A; GB2109725B; AR230332A1; GB2057320A; GB2057320B; CA1175645A

Description

*· * > <5* · *> <5

Poor hoge energie tot stand gébrachte verbinding.Poor high energy established connection.

De uitvinding heeft betrekking op door hoge energie tot stand gebrachte verbindingen voor gébruik bij constructies in zee.The invention relates to high energy produced compounds for use in marine structures.

Constructies in zee worden gébruikt voor sterk 5 verschillende doeleinden en hun ontwerp en constructie zijn in het algemeen goed békend. Kenmerkend worden constructies in zee gébruikt voor het exploreren en produceren van koolwaterstoffen in verschillende zeegebieden van de wereld.Marine constructions are used for very different purposes and their design and construction are generally well known. Typically, structures in the sea are used for the exploration and production of hydrocarbons in various sea areas of the world.

Een constructie in zee welke wordt gébruikt voor het 10 exploreren en produceren van koolwaterstoffen omvat in het algemeen een gedeelte onder water welke dikwijls gekenmerkt is als een bok en vervaardigd is als een raamwerk van buisvormige organen, een aantal in de bodem van het water gedreven heipalen waarop de constructie is opgesteld cm de constructie in zee te 15 dragen en daardoor te werken als fundatie van de constructie en een dekgedeelte welke bovenop de bok is aangébracht nadat het aantal heipalen gekoppeld is geworden met de bok.An offshore structure used for hydrocarbon exploration and production generally includes an underwater section often characterized as a trestle and constructed as a framework of tubular members, a number of piles driven into the bottom of the water on which the construction is arranged to carry the construction in the sea and thereby act as the foundation of the construction and a deck section which is arranged on top of the trestle after the number of piles has been coupled to the trestle.

In de constructie in zee dient de bok een tweevoudig doel. De bek dient als mal of geleiding waardoorheen de heipalen 20 in de aarde worden gedreven en vervolgens, nadat de heipalen ingeslagen zijn en aan de bek zijn bevestigd, levert de bek een sterk raamwerk voor het overdragen en verdelen van belastingen welke qp de constructie als voorheen worden uitgeoefend naar de heipalen welke werken als fundatie voor de constructie in zee.In the construction in the sea, the trestle serves a twofold purpose. The jaw serves as a jig or guide through which the piles 20 are driven into the ground and then, after the piles have been driven in and attached to the jaw, the jaw provides a strong framework for transferring and distributing loads which will be on the structure as before are carried out to the piles which act as a foundation for the construction in the sea.

25 In ondiep water zijn de hoofdheipalen, welke door de benen van de bek zijn gedreven, gewoonlijk voldoende om voldoende ondersteuning te bieden voor de constructie in zee. De hoofdheipalen zijn met de bok verbonden aan de top van elk been van de bek door lassen van de heipaal aan het been van de bok voordat 8004179 '' 2 het dekgedeelte hierop wordt aangebracht. Naarmate de waterdiepte groter is, wordt een punt bereikt waarbij de hoofdheipalen in de benen van de bok niet langer voldoende zijn cm uit zichzelf de toenemende horizontale scheurkrachten en de cmkiepende momenten 5 uitgeoefend op de constructie te weerstaan. Extra ondersteuning voor de constructie in zee is dan vereist, hetgeen gewoonlijk wordt geleverd in de vorm van mantelheipalen opgesteld rondom de basis van de constructie.In shallow water, the main piles driven through the legs of the jaw are usually sufficient to provide adequate support for the marine construction. The main piles are connected to the trestle at the top of each leg of the jaw by welding the pile to the leg of the trestle before mounting the deck portion. As the water depth increases, a point is reached at which the main piles in the legs of the trestle are no longer sufficient to withstand the increasing horizontal tearing forces and the tilting moments exerted on the structure. Additional support for the construction at sea is then required, which is usually provided in the form of casing piles arranged around the base of the construction.

In plaats van naar de top van de bok te reiken, 10 worden de mantelheipalen cm twee primaire redenen gewoonlijk afgeknot op enige afstand boven de bovenkant van de laag modder op de bodem van het water waarin de constructie is opgesteld.Rather than reaching to the top of the trestle, for two primary reasons, the jacket piles are usually truncated some distance above the top of the layer of mud at the bottom of the water in which the structure is disposed.

Ten eerste zijn de mantelheipalen niet nodig voor de structurele eenheid van de bok en ten tweede zullen extra organen, zoals 15 mantelheipalen, welke naar de top van de bok in het golfgébied van de bek reiken, meer krachten van golven qpvangen waardoor de spanningen in de naburige organen worden verhoogd.First, the casing piles are not needed for the structural unit of the trestle, and second, additional members, such as 15 casing piles, which reach to the top of the trestle in the wave region of the jaw, will absorb more forces from waves, causing the stresses in the neighboring organs are increased.

Aangezien de verbinding tussen de mantel rondom de bok en de heipaal met dit mantel onder water tot stand wordt 20 gebracht, is de wijze waarop de verbinding van de heipaal aan de mantel tot stand wordt gébracht van groot belang in het totale ontwerp van de constructie in zee.Since the connection between the jacket around the trestle and the pile with this jacket is made under water, the manner in which the connection of the pile to the jacket is made is of great importance in the overall design of the structure in sea.

Een gebruikelijk middel voor het verbinden van de mantelheipalen met de bokmantel omvat het vullen van de ringvormige 25 ruimte tussen de mantelheipaal en een mantelhuls, welke dient als geleiding bij het indrijven van een heipaal, van de bokmantel met vulmiddel.A common means of connecting the casing piles to the box casing involves filling the annular space between the casing pile and a casing sleeve, which guides the driving of the box casing with filler.

Aangezien constructiesin zee worden opgesteld in dieper water en in meer vijandelijke omgevingen, worden de kosten 30 en de betrouwbaarheid van de verbindingen tussen de heipaal en de bok van groot belang bij het ontwerp en het installeren van de constructie in zee. Afhankelijk van de toegepaste werkwijze en gereedschap kunnen aanzienlijke samen worden uitgegeven aan opvulwerkzaarrheden bij een constructie in zee. Aangezien de 35 opvulverbinding moeilijk te inspecteren is, kan bovendien de 8004179 * i 3 kwaliteit van de opvulverbinding gemakkelijk worden bepaald.Since structures in the sea are set up in deeper water and in more hostile environments, the cost and reliability of the connections between the pile and the trestle become very important in the design and installation of the structure in the sea. Depending on the method and tools used, considerable expenditure can be made jointly on padding work in a construction at sea. In addition, since the filler joint is difficult to inspect, the 8004179 * 3 quality of the filler joint can be easily determined.

Daarom, gebaseerd op de moeilijkheden bij het toepassen van een opvulverbinding tussen heipalen en de bok van een constructie in zee, zijn verschillende alternatieve methoden 5 voor het stromen van de verbinding ontwikkeld.Therefore, based on the difficulties in applying a filler joint between piles and the trestle of a construction in the sea, various alternative methods for flowing the joint have been developed.

Een van deze methoden, waarbij een mechanisch gevormde verbinding tussen de heipaal en de bok wordt toegepast, is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.555.831, waarbij een werktuig wordt neergelaten in het cilindervormige huis welke 10 het boorplatform draagt, waarbij het cilindervormige huis hier in heipalen bevat. Het werktuig wordt in werking gesteld om een aantal gesmede, mechanisch koud bewerkte verbindingen tussen het huis en de heipalen te vonten. Indien het werktuig onder sommige omstandigheden niet goed werkt, kan het werktuig worden 15 opgehaald en gerepareerd.One of these methods, using a mechanically formed connection between the pile and the trestle, is described in U.S. Pat. No. 3,555,831, in which a tool is lowered into the cylindrical housing which supports the drilling platform, the cylindrical housing in which contains piles. The tool is actuated to form a number of forged, mechanically cold-worked joints between the housing and the piles. If the tool does not work properly under some circumstances, the tool can be picked up and repaired.

Nog een dergelijke werkwijze waarbij een permanent aan de bok bevestigd werktuig voor het mechanisch aangrijpen van de heipalen wordt toegepast, is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.052.861 waarbij het werktuig wordt opgeblazen 20 cm tijdelijk of permanent de heipalen aan te grijpen met behulp van een aantal flexibele vingers welke de buitenomtrek van de heipalen aangrijpen. Aangezien het werktuig permanent aangebracht is, kan het werktuig bij slecht werken echter niet worden cpge-haald om te worden gerepareerd. Bovendien is de levensduur als 25 gevolg van vermoeidheid door langdurig cyclisch belasten van de verbinding tussen de heipalen en de bok als gevolg van de geconcentreerde belastingen opgewekt door het plaatselijk aangrijpen van de buitenomtrek van de heipalen door de flexibele vingers van het werktuig op het ogenblik onbekend en dient emperisch 30 geschat te worden.Another such method in which a permanently attached tool for mechanically engaging the piles is described in U.S. Pat. No. 4,052,861 wherein the tool is inflated temporarily or permanently engaging the piles using a number of flexible fingers which grip the outer circumference of the piles. However, since the tool is permanently mounted, the tool cannot be retrieved for repair in poor operation. In addition, the life due to fatigue from prolonged cyclic loading of the connection between the piles and the trestle due to the concentrated loads generated by the local engagement of the outer circumference of the piles by the flexible fingers of the tool is currently unknown. and should be estimated empirically.

Nog een andere werkwijze is toegepast door het hydraulich bedienen van een werktuig cm de heipalen permanent te expanderen in een ringvormige groef in het inwendige van een been van de bok of in een heipaalhuls van de bok. Terwijl het werktuig 35 betrekkelijk gemakkelijk bedienbaar is, vertoont de gesmede verbinding tussen de heipaal en de bek verlaagde breeksterkte 8004179 : 4 gedurende belasten van de constructie in zee.Yet another method has been employed by hydraulically operating a tool to permanently expand the piles into an annular groove in the interior of one leg of the trestle or into a pile sleeve of the trestle. While the tool 35 is relatively easy to operate, the forged connection between the pile and the jaw exhibits reduced breaking strength 8004179: 4 during loading of the structure at sea.

In vergelijking hiermede echter, indien een verbinding tussen twee organen in hoofdzaak ogenblikkelijk kan worden gevormd door toepassen van een bron voor hoge energie, 5 kan de verbinding niet zo veel gevoeligheid voor breken vertonen.However, in comparison to this, if a connection between two members can be formed essentially instantaneously by using a high energy source, the connection may not exhibit as much susceptibility to breaking.

Daarom is de huidige uitvinding gericht op Met hoge energie gevormde verbindingen, in het bijzonder voor gebruik bij constructies in zee maar toepasbaar in elke situatie waarbij 10 een betrouwbare verbinding tussen twee buisvormige organen gewenst is.Therefore, the present invention is directed to high energy formed joints, especially for use in marine structures but applicable in any situation where a reliable connection between two tubular members is desired.

Het is bekend on het toepassen van in hoofdzaak ogenblikkelijke grote hoeveelheden van energie te gebruiken, zoals het toepassen van een explosief, cm een metaal aan een 15 ander metaal te hechten. Deze technieken zijn bijvoorbeeld beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.137.937 en 3.140.537 en 3.264.731.It is known to use substantially instantaneous large amounts of energy, such as using an explosive to bond a metal to another metal. These techniques are described, for example, in U.S. Patents 3,137,937 and 3,140,537 and 3,264,731.

Ook is bekend om het toepassen van in hoofdzaak ogenblikkelijke grote hoeveelheden van energie te gebruiken 20 door het toepassen van explosieven cm een buisvormig orgaan aan een ander buisvormig orgaan te verbinden. Dergelijke technieken zijn bijvoorbeeld beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 2.367.206 en 3.160.949 en 3.432.192 en 3.572.768 en 3.661.004.It is also known to use substantially instantaneous large amounts of energy by using explosives to connect a tubular member to another tubular member. Such techniques are described, for example, in U.S. Pat. Nos. 2,367,206 and 3,160,949 and 3,432,192 and 3,572,768 and 3,661,004.

Het is bovendien bekend cm het toepassen van in hoofd-25 zaak ogenblikkelijke grote hoeveelheden energie te gebruiken door het toepassen van explosieven om een buisvormig orgaan aan een ander te hechten door toepassen van een steunorgaan om het vervormen van de buisvormige organen te beperken. Dergelijke technieken zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 30 2.779.279 en 3.206.845 en 3.263.323 en 3.434.194 en 3.710.434.Moreover, it is known to use substantially large amounts of instantaneous energy by using explosives to attach a tubular member to another by using a support member to limit deformation of the tubular members. Such techniques are described in U.S. Patents Nos. 2,779,279 and 3,206,845 and 3,263,323 and 3,434,194 and 3,710,434.

Het is verder bekend cm een buisvormig lichaam aan een ander te hechten door toepassen van het gebruik van in hoofdzaak ogenblikkelijke grote hoeveelheden energie door het toepassen van explosieven bij het leggen van pijpleidingen in 35 water. Zulk een techniek is bijvoorbeeld beschreven in het 800 4 1 79 t ? 5It is further known to adhere a tubular body to another by using substantially instantaneous large amounts of energy by using explosives when laying pipelines in water. Such a technique is described, for example, in 800 4 1 79 t? 5

Amerikaanse octrooischrift 3.720.069.U.S. Patent 3,720,069.

Het is bovendien verder bekend om een buisvormig orgaan ondergronds te hechten aan een ander buisvormig orgaan door het toepassen van grote hoeveelheden energie door het 5 gebruik van explosieven door projectielen af te schieten vanuit het inwendige van het ene buisvormige orgaan door de wand daarvan in en door de wand van het andere buisvormige orgaan waarbij buitenwaarts uitstekende verankeringsbulten worden gevormd in de wanden van de buisvormige organen. Zulk een techniek is 10 bijvoorbeeld beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.123.913.Furthermore, it is further known to attach a tubular member underground to another tubular member by applying large amounts of energy through the use of explosives by firing projectiles from the interior of one tubular member through the wall thereof into and through the wall of the other tubular member with outwardly projecting anchor bumps formed in the walls of the tubular members. Such a technique is described, for example, in U.S. Patent 4,123,913.

In tegenstelling tot deze bekende technieken cravat de uitvinding een werkwijze en een inrichting voor het verbinden van een buisvormig orgaan aan een ander buisvormig orgaan door 15 het toepassen van in hoofdzaak ogenblikkelijke toepassing van hogere energie op de buisvormige organen, zoals door het toepassen van explosieven, doordat het ene buisvormige orgaan wordt gebracht in een toestand van in hoofdzaak elastische vervorming en het andere buisvormige orgaan wordt gebracht in een toestand 20 van in hoofdzaak plastische en elastische vervorming.In contrast to these known techniques, the invention provides a method and an apparatus for connecting a tubular member to another tubular member by applying substantially instantaneous application of higher energy to the tubular members, such as by using explosives, in that the one tubular member is brought into a state of substantially elastic deformation and the other tubular member is brought into a state of substantially plastic and elastic deformation.

De voordelen van de uitvinding kunnen worden verduidelijkt in de volgende beschrijving met betrekking tot de tekening.The advantages of the invention can be illustrated in the following description with respect to the drawing.

Fig. 1 is een aanzicht van een constructie in zee.Fig. 1 is a view of a construction in the sea.

25 Fig. 2 is een dwarsdoorsnede van een eerste uitvoerings vorm van de uitvinding.FIG. 2 is a cross-sectional view of a first embodiment of the invention.

Fig. 3 is een dwarsdoorsnede volgens fig. 2 langs de lijnen 3-3.Fig. 3 is a cross-sectional view of FIG. 2 taken along lines 3-3.

Fig. 3A is een vergrote dwarsdoorsnede van fig. 3 30 langs de lijnen 3A-3A.Fig. 3A is an enlarged cross-sectional view of FIG. 3 taken along lines 3A-3A.

Fig. 4 is een dwarsdoorsnede van de bovengenoemde uitvoeringsvorm van de uitvinding na het werken daarvan.Fig. 4 is a cross-sectional view of the above embodiment of the invention after its operation.

Fig. 5 is een dwarsdoorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding.Fig. 5 is a cross section of a second embodiment of the invention.

35 In fig. 1 is een constructie 10 in zee getékend. De 8004179 6 constructie omvat een bok 1 met daaraan hulzen 2 voor mantel-heipalen 3 welke door de bok gedreven zijn in de aarde en een dek 4 aangebracht op de bek 1 boven het oppervlak van het water waarin de constructie 10 is qpgesteld.In Fig. 1 a construction 10 is drawn in the sea. The 8004179 6 construction comprises a trestle 1 with sleeves 2 for sheath piles 3 which are driven into the earth by the trestle and a deck 4 arranged on the mouth 1 above the surface of the water in which the construction 10 is positioned.

5 De bok 1 omvat een aantal bokbenen 5, waarbij een heipaal 3 door elk bokbeen is gedreven in de aarde, waarbij de bokbenen onderling zijn verbonden door een aantal horizontale balken 6 welke ook zijn verbonden door een aantal hellende balken 7.The trestle 1 comprises a number of trestle legs 5, a pile 3 being driven through each trestle leg into the ground, the trestle legs being interconnected by a number of horizontal beams 6 which are also connected by a number of inclined beams 7.

10 De hulzen 2 voor de mantelheipalen bestaan uit buis vormige organen bevestigd aan de bok 1 door middel van de horizontale balken 6 en de hellende balken 7. Door elke huls 2 is een heipaal 3 gedreven in de aarde.The sleeves 2 for the jacket piles consist of tube-shaped members attached to the trestle 1 by means of the horizontal beams 6 and the inclined beams 7. A pile 3 is driven into the earth through each sleeve 2.

Het dek 4 is bevestigd op de toppen 8 van de bokbenen 15 5, bijvoorbeeld door lassen, om de constructie in zee te vormen.The deck 4 is fixed on the tops 8 of the leg legs 15, for example by welding, to form the construction in the sea.

Zoals aangegeven in fig. 1 kan de constructie in zee van elk ontwerp zijn waarbij de constructie slechts als voorbeeld dient.As indicated in Fig. 1, the marine construction can be of any design with the construction serving only as an example.

Fig. 2 toont een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding 20 met de samenhang tussen een huls 2 en een hierdoorheen gedreven heipaal 3 van de constructie 10 in zee.Fig. 2 shows a first embodiment of the invention 20 with the relationship between a sleeve 2 and a pile 3 of the structure 10 in the sea driven through it.

De uitvinding omvat een buisvormig orgaan of schort 11, een explosief draagorgaan 12, afdichtmiddelen 13 en een inlaat-poort 13'.The invention includes a tubular member or skirt 11, an explosive support member 12, sealing means 13 and an inlet port 13 '.

25 Volgens de tekening omvat het buisvormige orgaan of schort 11 een dik buisvormig orgaan 14 net dikke wanden net een inlaatpoort 15 in het bovendeel daarvan en met een ringvormige groef of sok 16 in het inwendige daarvan en met een uitlaatpoort 17 aan het ondereinde daarvan.According to the drawing, the tubular member or skirt 11 comprises a thick tubular member 14 with thick walls with an inlet port 15 in the upper part thereof and with an annular groove or sock 16 in its interior and with an outlet port 17 in the lower end thereof.

30 Zoals aangegeven in fig. 2 omvat het buisvormige orgaan 11 bovendien een afdichtorgaan 13 aan het inwendige oppervlak daarvan cm afdichtend aan te grijpen op de hierdoorheen gedreven heipaal 3. Het afdichtorgaan 13 kan een willekeurig bekende afdichting zijn welke in staat is om een betrouwbare afdichting 35 te vormen met de heipaal 3 nadat de heipaal 3 hierdoorheen 8004179 * i 7 gedreven is. Het afdichtmiddel 13 kan alternatief worden opgesteld boven het buisvormige orgaan 11 op elke bruikbare plaats. Voorbeelden van bruikbare afdichtorganen 13 welke kunnen worden toegepast en beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 5 3.468.132 en 4.047.398.As shown in Fig. 2, the tubular member 11 further comprises a sealing member 13 on its internal surface to engage sealingly on the pile driven through it. The sealing member 13 may be any known seal capable of providing a reliable seal 35 with the pile 3 after the pile 3 has been driven through it 8004179 * 7. The sealant 13 may alternatively be positioned above the tubular member 11 in any useful location. Examples of useful sealing members 13 which can be used and described in U.S. Pat. Nos. 3,468,132 and 4,047,398.

Het buisvormige orgaan 11 kan worden bevestigd op elk punt op de bokbenen 5 of de hulzen 2 voor de mantelhei-palen, hoewel het de voorkeur verdient dat zij worden aangebracht op het snijpunt van de horizontale balken 6 en de hellende balken 10 7 met de bokbenen 5 en de hulzen 2 voor de mantelheipalen.The tubular member 11 can be attached at any point on the trestles 5 or the sheath pile sleeves 2, although it is preferable that they be mounted at the intersection of the horizontal beams 6 and the inclined beams 7 with the trestle legs 5 and the sleeves 2 for the casing piles.

Volgens fig. 2 opgesteld aan weerszijde van het buisvormige orgaan 11 zijn centreermiddelen 18 welke worden gebruikt voor het centreren van de heipaal 3 in de huls 2 voor de mantelheipaal.According to Fig. 2 arranged on either side of the tubular member 11 are centering means 18 which are used for centering the pile 3 in the sleeve 2 for the jacket pile.

Het explosieve draagorgaan 12 volgens fig. 2 omvat 15 een in het algemeen ringvormige explosieve lading 20 bevestigd aan het draagorgaan 21. De in hoofdzaak ringvormige explosieve lading 20 is bevestigd binnen gebogen ringvormige kanaalorganen 22 welke op hun beurt bevestigd zijn aan een buitenste ringvormig orgaan 22' van de ringvormige drager 21. Het uitwendige 20 ringvormige orgaan 22' wordt op de centrale doom 24 van de drager 21 gehouden net behulp van steunen 23. De steunen 23 kunnen elke bruikbare dwarsdoorsnede hebben en van elk soort materiaal zijn dat bruikbaar is om de explosieve lading 20 te dragen.The explosive carrier 12 of FIG. 2 comprises a generally annular explosive charge 20 attached to the carrier 21. The substantially annular explosive charge 20 is mounted within curved annular channel members 22 which in turn are attached to an outer annular member 22 of the annular support 21. The outer annular member 22 'is held on the central doom 24 of the support 21 by means of supports 23. The supports 23 can have any useful cross section and be of any kind of material which can be used to explosive charge 20.

Kenmerkend is de explosieve lading 20 toroïdaal 25 gevormd en opgesteld op het draagorgaan 12 of door bevestigingsmiddelen 25.Typically, the explosive charge 20 is formed toroidally 25 and disposed on the support member 12 or by fasteners 25.

De drager 12 omvat verder centreermiddelen 26 opgesteld aan weerszijde van de explosieve lading 20. De centreermiddelen 26 kunnen van elke bruikbare soort zijn, hoewel een aantal 30 radiale steunen 27 verbonden met een centraal orgaan 28 met wielen 29 daaraan de voorkeur verdient.The carrier 12 further includes centering means 26 disposed on either side of the explosive charge 20. The centering means 26 may be of any useful type, although a number of radial supports 27 connected to a central member 28 with wheels 29 are preferred.

De centreermiddelen 26 zijn bevestigd aan de centrale doom 24 van de explosieve ladingdrager 21 voor willekeurige bekende, gemakkelijk losneertfoare middelen, zoals een schroef-35 draadkoppeling 30.The centering means 26 are attached to the central doom 24 of the explosive charge carrier 21 for any known, easily detachable means, such as a screw thread coupling 30.

800 4 1 79 8800 4 1 79 8

De drager 12 omvat verder een plug 30 en tilorganen 31 cm respectievelijk te voorzien in middelen waardoor een lijn 100 kan worden bevestigd aan de drager 12 om de drager pp te stellen in een bokbeen 5 of in een huls 2 voor de mantelhei-5 paal.The carrier 12 further comprises a plug 30 and lifting members 31 cm respectively to provide means by which a line 100 can be attached to the carrier 12 to place the carrier pp in a box leg 5 or in a sleeve 2 for the casing pile.

Niet getekend in fig. 2 maar ook aanwezig qp de drager 12 is een indicatiemiddel, zoals een in de handel verkrijgbare ultrasonische indicator cm het buisvormige orgaan 12 te localiseren teneinde de drager 12 met de explosieve lading 10 qp te stellen binnen de heipaal 3 in de juiste stand in hoofdzaak gecentreerd random de ringvormige groef 16 in het buisvormige orgaan 11.Not shown in FIG. 2, but also present on the carrier 12 is an indication means, such as a commercially available ultrasonic indicator, to locate the tubular member 12 in order to set the carrier 12 with the explosive charge 10 qp within the pile 3 in the correct position substantially centered randomly the annular groove 16 in the tubular member 11.

Eveneens niet getekend in fig. 2 maar wel bekend, cmvat de drager 12 de explosieve lading een bruikbaar ontstekingsmiddel 15 met bruikbare bedieningsmiddelen cm de explosie in de drager 20 op gang te brengen.Also not shown in FIG. 2, but known, the carrier 12 includes the explosive charge with a useful detonator 15 with useful actuators to initiate the explosion in the carrier 20.

In fig. 3 zijn de centraliseermiddelen 26 aangegeven.In Fig. 3 the centralizing means 26 are indicated.

De centraliseermiddelen 26 omvatten een aantal radiale steunen 27 bevestigd aan een centraal orgaan 28 en onderling verbonden 20 aan hun uiteinden door balken 32.The centralizing means 26 comprise a number of radial supports 27 attached to a central member 28 and interconnected 20 at their ends by beams 32.

In fig. 3A, zijnde wielen 29 en de verbinding daarvan met de centraliseermiddelen 26 aangegeven. Het wiel 29 is op het U-vormige orgaan 33 bevestigd door pennen 34 met daarop vastzetmiddelen 35. Het U-vormige orgaan 33 is bevestigd aan 25 de stang 36 door pennen 37. De stang 36 steekt op zijn beurt door de boring 38 in het einde 39 van de steun 27 en is voorzien van buisvormige organen 40 met verende pennen 41 en veren 42 daarop. Het buisvormige orgaan 40 of de stang 36 wordt buitenwaarts gedrukt door middel van de wiel veren 43 welke binnen de 30 steun 27 worden gehouden waarbij een einde daarvan steunt tegen de plug 44 terwijl het andere einde steunt tegen het buisvormige orgaan 40. Cm rotatie van het wiel 29 cm de as van de stang 36 tegen te gaan wanneer het centraliseermiddel 26 in aanraking komt met het inwendige oppervlak van de huls 2 los van het bok-35 been 5, steekt de pen 41 in een spleet 45 in de steun 27 en is 8004179 9 daarin verschuifbaar.In Fig. 3A, wheels 29 and their connection to the centralizing means 26 are indicated. The wheel 29 is attached to the U-shaped member 33 by pins 34 with fasteners 35 thereon. The U-shaped member 33 is attached to the rod 36 by pins 37. The rod 36 in turn extends through the bore 38 in the end 39 of the bracket 27 and includes tubular members 40 with resilient pins 41 and springs 42 thereon. The tubular member 40 or rod 36 is pushed outwardly by the wheel springs 43 which are held within the bracket 27 with one end of which abuts against the plug 44 while the other end abuts the tubular member 40. wheel 29 cm to counteract the axis of the rod 36 when the centralizing means 26 comes into contact with the inner surface of the sleeve 2 separate from the trestle 35 leg 5, the pin 41 inserts into a gap 45 in the support 27 and 8004179 9 slidable therein.

Wanneer het centraliseermiddel 26 in aangrijping is met het inwendige oppervlak van de huls 2 of het bokbeen 5 wanneer het draagorgaan 12 voor explosieve lading hierin wordt 5 neergelaten, worden de wielen 29 van de centraliseermiddelen 26 in aanraking gedrukt met de annulling 2 of het bokbeen 5 door middel van de veren 43.When the centralizing means 26 is engaged with the internal surface of the sleeve 2 or the boxing leg 5 when the explosive charge carrier 12 is lowered therein, the wheels 29 of the centralizing means 26 are pressed into contact with the cancellation 2 or the boxing leg 5 by means of the springs 43.

Opgemerkt wordt dat hoewel het beschreven centraliseermiddel 26 de voorkeur verdient om de drager 21 voor explosieve 10 lading te centreren in de huls 2 voor een heipaal of het bokbeen 5, elk willekeurige centraliseermiddel kan worden toegepast.It should be noted that while the described centralizing means 26 is preferred to center the explosive charge carrier 21 in the pile sleeve 2 or the box leg 5, any centralizing means may be used.

Met betrekking tot fig. 2 zal de procedure voor het bepalen van de verschillende verhoudingen tussen het buisvormige orgaan 11, de drager 12 voor explosieve middelen en de heipaal 15 3 worden besproken.With reference to Fig. 2, the procedure for determining the different relationships between the tubular member 11, the explosive media carrier 12 and the pile 15 3 will be discussed.

De inwendige diameter "W" van de dikwandige buis 14 wordt bepaald door in aanmerking nemen van de uitwendige diameter A van de heipaal 3 en door bij deze demensie twee keer de ringvormige ruimte a tussen het inwendige oppervlak van het buis-20 vormige orgaan 14 en het uitwendige oppervlak van de heipaal 3 op te tellen. Opgemerkt wordt dat de uitwendige diameter van de heipaal 3 wordt bepaalde door de belasting bij het inslaan van de heipaal en de operationele belasting op de heipaal. Eveneens wordt opgemerkt dat de ringvormige ruimte a tussen het buisvormige 25 orgaan 14 en de heipaal 3 wordt bepaald door de minimale speling welke vereist is tussen het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3 cm het inslaan van de heipaal 3 door het buisvormige orgaan 14 heen te vergemakkelijken. Op de dikte "t" van de heipaalwand zal worden bepaald door de belasting bij het inslaan van de heipaal 30 en de operationele belasting op de heipaal 3.The internal diameter "W" of the thick-walled pipe 14 is determined by taking into account the external diameter A of the pile 3 and by twice the annular space a between the internal surface of the pipe-shaped member 14 and add up the external surface of the pile 3. It should be noted that the external diameter of the pile 3 is determined by the load when driving the pile and the operational load on the pile. It is also noted that the annular space a between the tubular member 14 and the pile 3 is determined by the minimum clearance required between the tubular member 14 and the pile 3 cm to drive the pile 3 through the tubular member 14. ease. The thickness "t" of the pile wall will be determined by the load when driving the pile 30 and the operational load on the pile 3.

De hoogte "h" van de bult, de afstand tussen het uitwendige oppervlak van de niet geëxpandeerde heipaal 3 en de bodem van de ringvormige groef 16 is bij voorkeur in het bereik van 0,02& <h. <0,25A, meer gewenst in het bereik van 0,04A <h. < 35 0,16A en het meest gewenst in het bereik van 0,08A < h. <0,12A.The height "h" of the hump, the distance between the external surface of the unexpanded pile 3 and the bottom of the annular groove 16 is preferably in the range 0.02 & h. <0.25A, more desirably in the range of 0.04A <h. <35 0.16A and most desirable in the range of 0.08A <h. <0.12A.

De hoogte "h" van de bult dient groter te zijn dan de ringvormige 8004179 10 ruimte "a".The height "h" of the bump should be greater than the annular space 8004179 "a".

De diepte van de ringvormige groef 16 in het dikwandige buisvormige orgaan 14, hetgeen de afstand "d" is tussen het inwendige oppervlak van het buisvormige orgaan 14 en de bodem 5 van de ringvormige groef 16 wordt berekend door de vergelijking: d = h - aThe depth of the annular groove 16 in the thick-walled tubular member 14, which is the distance "d" between the inner surface of the tubular member 14 and the bottom 5 of the annular groove 16 is calculated by the equation: d = h - a

De dikte "T" van het buisvormige orgaan 14 wordt bepaald nadat de afmeting "d" berekend is gebaseerd (¾) de belasting van het buisvormige orgaan. Echter dient de dikte "T" 10 van het buisvormige orgaan bij voorkeur in het bereik te zijnThe thickness "T" of the tubular member 14 is determined after the dimension "d" is calculated based on (¾) the load on the tubular member. However, the thickness "T" 10 of the tubular member should preferably be in the range

van 10. iW *40 en meer in het bijzonder in het bereik van Tof 10. iW * 40 and more particularly in the range of T

30 ; sW . *35.30; sW. * 35.

TT

De lengte "Y" van de ringvormige groef 16 langs 15 het inwendige oppervlak van het buisvormige orgaan 14 wordt bepaald door de algenene vergelijking: 0' iïi2 (3JÖ 14S1 6 = 12(1- -?)* 2 2 _A t , 20 Het PoissongetaT/roor staal is 0,27 en daardoor wordt de algemene vergelijking voor de lengte "Y" voor de groef wanneer het materiaal van het buisvormige orgaan 14 staal is, verminderd tot de vergelijking: 0 <X <2 (1.83/At) | /-j 25 De gewenste waarden van "y" zijn waarden welkeThe length "Y" of the annular groove 16 along 15 the internal surface of the tubular member 14 is determined by the general equation: 0 'iii2 (3JÖ14S1 6 = 12 (1- -?) * 2 2 _A t, 20 Het PoissongetaT / roor steel is 0.27 and therefore the general equation for the length "Y" for the groove when the material of the tubular member 14 is steel is reduced to the equation: 0 <X <2 (1.83 / At) | / -j 25 The desired values of "y" are values which

te vinden zijn in het bereik van ongeveer 3fC tot ongeveer !i§lCcan be found in the range of about 3fC to about! i§lC

46 646 6

Voor staal worden de gewenste waarden teruggebracht tot waaiden in het bereik van ongeveer 1,29/At tot ongeveer 2,58/At.For steel, the desired values are reduced to ranges in the range from about 1.29 / At to about 2.58 / At.

De lengte "X" langs de bodem van de ringvormige 30 groef 16 in het buisvormige orgaan 14 wordt bepaald door de hoek 0 welke de hoek van de wand van de groef is. De hoek 0 is bij voorkeur in het bereik van 0° tot 90°, meer in het bijzonder in het bereik van 5° tot 60° en het meest gewenst in het bereik van 20° tot 45°. Indien de hoek Θ klein is, zoals 0 ^Jl,50r 8004179 11 is de door hoge energie gevormde verbinding flexibel en kan meegeven. Indien echter de hoek Θ groter is, zoals 60° <_ Θ <90°, kan de heipaal worden gespleten bij het tot stand brengen van de met hoge energie gevormde verbinding.The length "X" along the bottom of the annular groove 16 in the tubular member 14 is determined by the angle welke which is the angle of the wall of the groove. The angle 0 is preferably in the range from 0 ° to 90 °, more particularly in the range from 5 ° to 60 ° and most desirably in the range from 20 ° to 45 °. If the angle Θ is small, such as 0 ^ Jl, 50r 8004179 11, the connection formed by high energy is flexible and can yield. However, if the angle Θ is greater, such as 60 ° <_ Θ <90 °, the pile may be split when establishing the high energy formed joint.

5 De hoekstraal ”RC" van het snijpunt van <ie schouder van de ringvormige groef en het inwendige oppervlak van het buisvormige orgaan 14 dient bij voorkeur te zijn in het bereik 0,5 < . .R . <Ί6 en meer in het bijzonder in het bereik van R — t. t~ 10 Eveneens is de straal Rf, de straal van de boog bij het snijpunt van de schouder van de ringvormige groef 16 en de bodem van deze groef 16 gelijk aan de straal R .The angular radius "RC" of the intersection of the shoulder of the annular groove and the internal surface of the tubular member 14 should preferably be in the range 0.5 <.R. <Ί6 and more particularly in the range of R - t. t ~ 10. Also, the radius Rf, the radius of the arc at the intersection of the shoulder of the annular groove 16 and the bottom of this groove 16 is equal to the radius R.

OO

Van de stralen R en R,. is de straal R het neest c f c kritisch, aangezien indien deze straal te klein is, de heipaal 3 15 kan scheuren bij het met behulp van hoge energievormen van de verbinding tussen de heipaal 3 en het buisvormige orgaan 14 .Of the rays R and R ,. the radius R nests c f c critical, since if this radius is too small, the pile 3 can tear when using high energy forms the connection between the pile 3 and the tubular member 14.

Tenslotte is het aantal ringvormige groeven 16 welke vereist is cm de lading te dragen welke op de heipaal 3 wordt geplaatst, een functie van de toelaatbare lading L per groef 20 welke wordt bepaald door de vergelijking; L =' {f t21CA Θ} (1/2 sin Θ ) -¾- waarbij f de breeksterkte is van het materiaal van de heipaal.Finally, the number of annular grooves 16 required to carry the load placed on the pile 3 is a function of the allowable load L per groove 20 determined by the equation; L = '{f t21CA Θ} (1/2 sin Θ) -¾- where f is the breaking strength of the pile material.

De toelaatbare lading L per ringvormige groef 16 25 kan worden geoptimaliseerd door variëren van de afstand d, de diepte van de ringvormige groef 16 in het buisvormgige orgaan 14 en de hoek θ van de groef. Opgemerkt wordt dat A en t eerder werden bepaald door de belasting bij het indrijven van de heipaal en de operationele belasting qp de heipaal.The allowable load L per annular groove 16 25 can be optimized by varying the distance d, the depth of the annular groove 16 in the tubular member 14 and the angle θ of the groove. It should be noted that A and t were previously determined by the load on driving the pile and the operational load qp on the pile.

30 Het aantal ringvormige groeven 16 welke noodzakelijk is om de operationele lading over te dragen qp de heipaal 3 wordt bepaald door de vereiste operationele lading van de heipaal 3 te delen door de toelaatbare lading L van elke ringvormige groef 16. Indien wordt bepaald dat meer dan één groef 16 per heipaal 35 noodzakelijk is, dan dient de afstand tussen onmiddellijk naburige 8004179 12 groeven, de groef af stand, dient minder te zijn dan ongeveer een vierde van de lengte van de groef, dat wil zeggen 0,25Y. Gedacht wordt dat een groefafstand van minder dan ongeveer een vierde van de groef lengte (0,25Y) kan veroorzaken dat de heipaal tussen 5 naburige groeven bij belasting kan knikken. Bij voorkeur is de afstand tussen de groeven gelijk aan de groeflengte Y.The number of annular grooves 16 necessary to transfer the operational load qp on the pile 3 is determined by dividing the required operational load of the pile 3 by the allowable load L of each annular groove 16. If it is determined that more than one groove 16 per pile 35 is necessary, then the distance between immediately adjacent 8004179 12 grooves, the groove spaced, should be less than about a quarter of the length of the groove, i.e. 0.25Y. It is believed that a groove spacing less than about a quarter of the groove length (0.25Y) can cause the pile to buckle between 5 adjacent grooves under load. Preferably, the distance between the grooves is equal to the groove length Y.

De uitsteekafstand "S" van de lading, dat wil zeggen de afstand tussen het uitwendige oppervlak van de explosieve lading 20 en het inwendige oppervlak van de niet geëxpandeerde 10 heipaal 3 kan gelijk zijn aan een vijfde van de inwendige diameter van de heipaal of anders, S = A - 2tThe protrusion distance "S" of the charge, ie the distance between the external surface of the explosive charge 20 and the internal surface of the unexpanded pile 3 may be equal to one fifth of the internal diameter of the pile or otherwise, S = A - 2t

De expïosieve lading 20 dient niet in aanraking te komen met het inwendige oppervlak van de niet geëxpandeerde 15 heipaal 3 omdat ongewenste beschadiging van de heipaal, zoals afbladderen en scheuren wel kunnen optreden bij het ontsteken van de lading. Aldus is de uitsteekafstand S van de lading groter dan 0. Wanneer S nadert tot 0, dient een buffer van bijvoorbeeld elastomeer, worden opgesteld tussen de explosieve 20 lading 20 en het inwendige oppervlak van de heipaal 3.The exposive charge 20 should not come into contact with the internal surface of the unexpanded pile 3 because unwanted damage to the pile, such as flaking and tearing, can occur when the load is ignited. Thus, the protrusion distance S of the charge is greater than 0. When S approaches 0, a buffer of, for example, elastomer, must be arranged between the explosive charge 20 and the internal surface of the pile 3.

Aangezien de explosieve lading 20 in geconcentreerde vorm kan zijn, zoals een lijnvormige lading of een bolvormige lading, kan de uitsteekafstand S van de lading een dimensie benaderen welke gelijk is aan de inwendige straal van de heipaal 25 3, dat wil zeggen,Since the explosive charge 20 may be in concentrated form, such as a line-shaped charge or a spherical charge, the protrusion distance S of the charge may approach a dimension equal to the internal radius of the pile 25 3, i.e.

Si < A- 2t . 2Si <A-2t. 2

Dergelijke geconcentreerde ladingen zijn niet gewenst i doordat de bultvornêsfe kracht afneemt naarmate de uitsteekafstand toeneemt.Such concentrated charges are undesirable in that the bulge force decreases as the protrusion distance increases.

30 Het verdient aldus de voorkeur dat de uitsteekafstand S van de lading is gelegen in het bereik van ongeveer A - 2t tot ongeveer A - 2t.Thus, it is preferred that the protrusion distance S of the load be in the range from about A-2t to about A-2t.

5 55 5

De lengte "1" van het oppervlak van de explosieve lading 20 is in het bereik van ongeveer 0,25Y tot ongeveer 35 1,33Y, bij voorkeur ongeveer 0,625Y. Wanneer de waarde voor de 8004179 13 uitsteekafstand S van de lading kleiner is, is de waarde van de explosieve lengte "1" groot. Wanneer aldus "S" op zijn minimum is, is ”1" ongeveer gelijk aan 1,33Y.The length "1" of the surface of the explosive charge 20 is in the range from about 0.25Y to about 1.33Y, preferably about 0.625Y. When the value for the 8004179 13 protrusion distance S of the load is smaller, the value of the explosive length "1" is large. Thus, when "S" is at its minimum, "1" is approximately equal to 1.33Y.

Het gewicht en de vorm van de explosieve lading 20 5 kan afzonderlijk worden berekend.The weight and shape of the explosive charge 20 can be calculated separately.

De schatting van de totale vervormingsenergie "E^" welke noodzakelijk is voor het vormen van de plastisch-elastische verbinding volgens de uitvinding is gepasseerd op een beschouwing van de uiteindelijke verbindingsvorm welke volgens fig. 4 is 10 gekenmerkt als te bestaan uit een groefgedeelte en twee overdraag-gedeelten. In fig. 4 is het uitwendige oppervlak van de heipaal 3 getekend na vervorming om te worden gedrukt tegen het inwendige oppervlak van het buisvormige orgaan 14 over enige afstand in de "overgangsgebieden" - aan weerszijde van de ringvormige groef 15 16. De heipaal in het "groefgebied" is getekend om stevig te worden gekrompen over de uitwendige hoeken van de groef 16 en gedrukt tegen het centrale deel van de groef 16.The estimate of the total deformation energy "E ^" necessary to form the plastic-elastic joint according to the invention has been passed on a consideration of the final joint shape which according to fig. 4 is characterized as consisting of a groove part and two transfer parts. In Fig. 4, the external surface of the pile 3 is drawn after deformation to be pressed against the internal surface of the tubular member 14 some distance into the "transition areas" - on either side of the annular groove 16. The pile in the "groove region" is drawn to be crimped firmly over the external corners of the groove 16 and pressed against the central portion of the groove 16.

De vergelijking voor het berekenen van de totale vervormingsenergie E^ is daarom 20 waarbij is de energie vereist om de heipaal te laten expanderen of bulten op de heipaal te laten vormen in het groefgebied? E^ is de energie vereist om de uitwendige diamter van de heipaal 3 te expanderen tot de inwendige diameter 25 van het buisvormige orgaan 14 in de overgangsgebieden en E^ is de overgebleven vervormingsenergie in het buisvormige orgaan 14.The equation for calculating the total deformation energy E ^ is therefore 20, where is the energy required to expand the pile or to form bumps on the pile in the groove area? E ^ is the energy required to expand the outer diameter of the pile 3 to the inner diameter 25 of the tubular member 14 in the transition regions and E ^ is the residual deformation energy in the tubular member 14.

De hieronder aangegeven vergelijkingen voor de vervormingsenergie zijn overgenomen uit een algemene uit-30 drukking aangegeven in de fig. 2 t/m 48, pag. 65 van Bruno, E.J., Editor, High Velocity Forming of Metals, American Society of Tool and Manufacturing Engineers, Dearborn, Michigan, 1968.The distortion energy equations shown below are taken from a general expression shown in FIGS. 2 to 48, p. 65 by Bruno, E.J., Editor, High Velocity Forming of Metals, American Society of Tool and Manufacturing Engineers, Dearborn, Michigan, 1968.

De vergelijkingen voor E^, ^ en 35 *01 = (2ttr2) (Y) (t) (Q) 8004179 14The equations for E ^, ^ and 35 * 01 = (2ttr2) (Y) (t) (Q) 8004 179 14

Eq2 : = (27tr3^ M (ti (Q) = (2«r5) (Y) (T-d) (Q)Eq2: = (27tr3 ^ M (ti (Q) = (2 «r5) (Y) (T-d) (Q)

Waarbij: "Y" de groef lengte is van de ringvormige groef 16 welke eerder is gedefinieerd (zie fig. 2); 5 "t" is de dikte van de wand van de heipaal 3, als eerder is aangegeven (zie fig. 2); "Q" is de algemene uitdrukking ( K ) (e’°·9^) (fin+1) (n+1) 10 "C" is de lengte van het overgangsgebied welke eerder is gedefinieerd (zie fig. 4); "T" is de dikte van het dikwandige buisvormige orgaan 14 welke eerder is gedefinieerd (zie fig. 2); "d" is de diepte van de ringvormige groef 16 15 welke eerder is gedefinieerd (zie fig. 2); "r^" is de inwendige straal van de niet geëxpandeerde heipaal 3 welke is gedefinieerd als A-2t (Zie fig. 2); "r^" is de inwendige straal van de geexpandeerde heipaal 3 welke het groefgedeelte welke is gedefinieerd als + h 20 (zie figuur 2); "r^" is de inwendige diameter van de geexpandeerde heipaal 3 in de overgangsgebieden welke is gedefinieerd als r^ + a (zie figuur 2); "r^" is de inwendige diameter van het niet geexpandeerde 25 buisvormige orgaan 14 in het groefgedeelte welke is gedefinieerd als r^ + t + h (zie figuur 2); en "r^" is de inwendige straal van het geexpandeerde buisvormige orgaan 14 in het groefgedeelte welke is gedefinieerd als r. + k.Where: "Y" is the groove length of the annular groove 16 previously defined (see Fig. 2); 5 "t" is the thickness of the wall of the pile 3, as previously indicated (see Fig. 2); "Q" is the general expression (K) (e ’° 9 ^) (fin + 1) (n + 1). 10" C "is the length of the transition region previously defined (see Fig. 4); "T" is the thickness of the thick-walled tubular member 14 previously defined (see Fig. 2); "d" is the depth of the annular groove 16 15 previously defined (see Fig. 2); "r ^" is the internal radius of the unexpanded pile 3 defined as A-2t (see Fig. 2); "r ^" is the internal radius of the expanded pile 3 which is the groove portion defined as + h 20 (see Figure 2); "r ^" is the internal diameter of the expanded pile 3 in the transition regions defined as r ^ + a (see Figure 2); "r ^" is the internal diameter of the unexpanded tubular member 14 in the groove portion which is defined as r ^ + t + h (see Figure 2); and "r ^" is the internal radius of the expanded tubular member 14 in the groove portion defined as r. + k.

4 30 De termen van de algem^verge^king ”s" ”M( ) ) zijn als volgt gedefi-nieerd: · \ / "K" en "n" zijn materiaalconstanten in de wet betreffende de vloeispanningkracht met betrekking tot de werkelijke spanning 35 ten aanzien van de werkelijke rek waarbij Cf"* K £rn. De waarden 800 4 1 79 15 voor K en n kunnen worden gevonden in tabel 3.1, pagina 69 van Ezra, A.A., Principles and Practice of Explosive Metalworking, Volume I, Industrial Newspapers Ltd., London, 1973. De waarden van K en n voor staal welke hier bruikbaar zijn voor schat-5 tingen zijn 100,000 psi en 0,24. De term £. , welke voorkomt in de algemene vergelijking Q, is de rek van het materiaal welke optreedt in elk van de vergelijkingen voor E^, E^ en Ed3* Volgens een bekende definitie voor rek is daarom de waarde voor de toename bij een bepaalde straal ten opzichte van de aanvankelijke 10 waarde van de bepaalde straal. Daarom is in de vergelijking voor ED1 de re^^actor £ gedefinieerd als h ; in de vergelijking voor E^2 is de rekfactor £, gedefinieerd als ^ en in de vergelijking voor Ep^ is de rekfactor £. gedefinieerd als p .4 30 The terms of the general equation "s" "M ()) are defined as follows: · \ /" K "and" n "are material constants in the yield stress force law with respect to the actual stress 35 with respect to the actual elongation at which Cf * K £ rn. The values 800 4 1 79 15 for K and n can be found in Table 3.1, page 69 of Ezra, AA, Principles and Practice of Explosive Metalworking, Volume I, Industrial Newspapers Ltd., London, 1973. The values of K and n for steel usable here for estimates are 100,000 psi and 0.24. The term £. , which occurs in the general equation Q, is the elongation of the material that occurs in each of the equations for E ^, E ^ and Ed3 * Therefore, according to a known definition for elongation, the value for the increase at a given radius is of the initial value of the determined radius. Therefore, in the equation for ED1, the re ^^ actor £ is defined as h; in the equation for E ^ 2, the elongation factor is £, defined as ^ and in the equation for Ep ^, the elongation factor is £. defined as p.

Ten aanzien van £ in de vergelijking voor 15 Εβ3 is de waarde voor k, de toename in de straal r^, niet gedefinieerd. In overeenstemming hiermede, teneinde te verzekeren dat het buisvormige orgaan 14 in elastische vervorming blijft, wordt een toelaatbare gemiddelde rek aan de omtrek in het groef gebied in het buisvormige orgaan 14 aangeduid. De vergelijking voor r^ 20 wordt aldus teruggebracht tot r^ = r^ (1 +}. Om aldus de vereiste elastische vervorming te verkrijgen wordt gedacht dat £. voor E ^ veilig kan worden bepaald tot ongeveer 2 % (dat wil zeggen 0,02 inch per inch).Regarding £ in the equation for 15 Εβ3, the value for k, the increase in the radius r ^, is not defined. Accordingly, in order to ensure that the tubular member 14 remains in elastic deformation, an allowable mean circumferential stretch in the groove region in the tubular member 14 is indicated. The equation for r ^ 20 is thus reduced to r ^ = r ^ (1 +}. Thus, in order to obtain the required elastic deformation, it is believed that £ for E ^ can be safely determined to about 2% (i.e. 0, 02 inch per inch).

Met betrekking tot de vergelijking voor E ^ 25 kan de waarde C niet exact worden aangegeven omdat er geen bekende methode is voor het voorspellen van de lengte van metaalcontact in de overgangsgebieden (figuur 4). Echter hebben experimentele gegevens aangetoond dat het overgangsgebied reikt over minder dan één diameter van de heipaal aan weerszijde van het groefgebied.Regarding the equation for E ^ 25, the value C cannot be given exactly because there is no known method for predicting the length of metal contact in the transition regions (Figure 4). However, experimental data have shown that the transition region extends over less than one diameter of the pile on either side of the groove region.

30 Overeenkomstig hiermede wordt gedacht dat de waarde van C geschat mag worden om te zijn in het bereik van ongeveer 50 % van de uitwendige diameter van de heipaal 3 tot ongeveer 100 % van de uitwendige diameter van de heipaal 3 en bij voorkeur ongeveer 75 % van de uitwendige diameter van de heipaal 3, dat wil zeggen 0,5 A 35 tot A; bij voorkeur 0,75 A.Accordingly, it is believed that the value of C may be estimated to be in the range from about 50% of the outside diameter of the pile 3 to about 100% of the outside diameter of the pile 3 and preferably about 75% of the external diameter of the pile 3, i.e. 0.5 A 35 to A; preferably 0.75 A.

8004179 168004179 16

Om het gewicht M van de explosieve lading te berekenen welke vereist is om een enkelvoudige door hoge energie gevormde verbinding tot stand te brengen is het gewicht M gedefinieerd als: , E 1 5 M = — - F (Specifieke energie van het toegepaste explosief) waarbij F een geschat vormingsrendement is uit figuur 2-49 uit High Velocity Forming of Metals, American Society of Tools and Manufacturing Engineers, E.J. Bruno, Ed., Dearborn, Michigan, 1968. 10 De werking.To calculate the weight M of the explosive charge required to create a single high energy compound, the weight M is defined as:, E 1 5 M = - - F (Specific energy of the explosive used) where F is an estimated forming efficiency from Figure 2-49 from High Velocity Forming of Metals, American Society of Tools and Manufacturing Engineers, EJ Bruno, Ed., Dearborn, Michigan, 1968. 10 The effect.

Om een door hoge energie gevormdeverbinding te vormen tussen een heipaal 3 en een buisvormig orgaan 11, wordt de heipaal 3 eerst gedreven naar de gewenste diepte in de bodem vein het water waarin de constructie 10 opgesteld dient te worden. De 15 heipaal 3 is gewoonlijk, hoewel niet noodzakelijk, vervolgens afgeknot om het gemakkelijk insteken van het draagorgaan 12 voor explosieven mogelijk te maken.To form a high energy connection between a pile 3 and a tubular member 11, the pile 3 is first driven to the desired depth in the bottom of the water in which the structure 10 is to be set up. The pile 3 is usually, although not necessary, then truncated to allow easy insertion of the explosives support 12.

De drager 12 voor explosieven wordt neergelaten in de heipaal 3 door niet getekende hijsmiddelen, zoals een 20 hijskraan op een schuit, totdat de explosieve lading 20 in hoofdzaak is gecentreerd ten opzichte van een vlak door het midden van de ringvormige groef 16 in het buisvormige orgaan 14.The explosive carrier 12 is lowered into the pile 3 by lifting means, not shown, such as a crane on a barge, until the explosive charge 20 is centered substantially with respect to a plane through the center of the annular groove 16 in the tubular member 14.

Zodra de explosieve lading is gecentreerd ten opzichte van de ringvormige groef 16 in het buisvormige orgaan 25 14, wordt de afdichting 13 in werking gesteld door toevoeren van perslucht of gas door de inlaatpoort 13' om dichtend aan te grijpen op het uitwendige oppervlak van de heipaal 3. Vervolgens wordt perslucht of gas geïnjecteerd door de inlaatpoorten 15 in het buisvormige orgaan 14 om het water in de ringvormige ruimte tussen 30 het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3 af te voeren door de uitlaatpoorten 17 opgesteld aan het ondereinde van het buisvormige orgaan 14. Zodra de ringvormige ruimte.tussen het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3 in hoofdzaak vrij is van vloeistof in het gebied rondom de ringvormige groef 16, kan de explosieve lading 35 20 worden ontstoken waardoor een door hoge energie gevormde ver- 800 4 1 79 17 binding tot standwordt gébracht tussen het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3 waardoor de heipaal 3 plaatselijk plastisch wordt vervormd in de ringvormige groef 16 in het buisvormige orgaan 14.Once the explosive charge is centered with respect to the annular groove 16 in the tubular member 14, the seal 13 is actuated by supplying compressed air or gas through the inlet port 13 'to engage sealingly on the exterior surface of the pile 3. Subsequently, compressed air or gas is injected through the inlet ports 15 into the tubular member 14 to discharge the water in the annular space between the tubular member 14 and the pile 3 through the outlet ports 17 arranged at the bottom end of the tubular member 14 As soon as the annular space between the tubular member 14 and the pile 3 is substantially free of liquid in the area around the annular groove 16, the explosive charge 35 can be ignited causing a high energy formation. 17 bonding is established between the tubular member 14 and the pile 3 whereby the pile 3 is locally plastically deformed into the ring shape Some groove 16 in the tubular member 14.

5 In figuur 4 is de met hoge energie gevormde verbinding volgens de uitvinding aangegeven. Hier is de heipaal 3 plaatselijk plastisch vervormd tot in aangrijping in de ringvormige groef 16 in het buisvormige orgaan 14. Opgemerkt wordt echter dat het buisvormige orgaan 14 slechts in elastische vervorm-10 de toestand is aangezien de explosieve lading 20 zodanige kracht heeft dat slechts de heipaal 3 plastisch wordt vervormd maar niet het buisvormige orgaan 14 wanneer de ringvormige ruimte tussen het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3 in hoofdzaak leeg is gemaakt.Figure 4 shows the high-energy compound according to the invention. Here, the pile 3 is locally plastically deformed to engage the annular groove 16 in the tubular member 14. However, it should be noted that the tubular member 14 is only in elastic deformation-state since the explosive charge 20 has such force that only the pile 3 is plastically deformed but not tubular member 14 when the annular space between tubular member 14 and pile 3 is substantially emptied.

15 Opgemerkt wordt dat het van belang is dat de ringvormige ruimte tussen het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3 in hoofdzaak vrij is van water zodat een samendrukbaar medium aanwezig is in de ringvormige ruimte tussen het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3. Anders zal het buisvormige orgaan 20 14 plastisch worden vervormd evenals de heipaal 3 waardoor de sterkte van de met hoge energie verbonden verbinding minder is dan de sterkte van de met hoge energie gevormde verbinding waarbij het buisvormige orgaan 14 slechts elastisch vervormd is. Door nauwkeurig ontwerpen van het buisvormige orgaan 14 en het kiezen 25 van het juiste ductiele materiaal voor het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3, alsmede de juiste sterkte van de explosieve lading 20 en het in hoofdzaak evacueren van de ringvormige ruimte tussen het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3, kan het buisvormige orgaan 14 in hoofdzaak elastisch vervormd worden, waardoor een 30 sterkere met hogere energie gevormde verbinding tot stand wordt gebracht dan een verbinding waarbij zowel het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3 plastisch vervormd zijn met elk een bult na het vormen van de verbinding.It is noted that it is important that the annular space between the tubular member 14 and the pile 3 be substantially free of water so that a compressible medium is present in the annular space between the tubular member 14 and the pile 3. Otherwise it will tubular member 20 are plastically deformed as is the pile 3, so that the strength of the high energy bonded joint is less than the strength of the high energy bonded joint, the tubular member 14 being only elastically deformed. By carefully designing the tubular member 14 and selecting the correct ductile material for the tubular member 14 and the pile 3, as well as the correct strength of the explosive charge 20 and substantially evacuating the annular space between the tubular member 14 and the pile 3, the tubular member 14 can be substantially elastically deformed, thereby creating a stronger, higher energy formed joint than a joint in which both the tubular member 14 and the pile 3 are plastically deformed with a bump each after forming the connection.

Opgemerkt wordt dat na het vormen van een met 35 hoge energie gevormde verbinding, de drager 12 voor de explosieve 8004179 18 lading weggehaald wordt uit het inwendige van de heipaal 3 en het draagorgaan 21, de gebogen ringvormige kanaalorganen 22, het uitwendige ringvormige orgaan 22' en de centrale doorn 24 worden vervangen door andere organen met daarop een explosieve 5 lading 20. Op dit ogenblik is de drager 12 voor explosieve lading gereed om opnieuw te worden gébruikt voor een andere met hoge energie gevormde verbinding in een ander bokbeen 5 of huls 2 voor een heipaal.It is noted that after forming a high energy formed connection, the explosive charge carrier 12 8004179 18 is removed from the interior of the pile 3 and the support member 21, the curved annular channel members 22, the outer annular member 22 ' and the central mandrel 24 is replaced by other members with an explosive charge 20 thereon. At this time, the explosive charge carrier 12 is ready to be reused for another high energy formed connection in another box leg 5 or sleeve 2 for a pile.

De drager 12 voor explosieve lading kan elk 10 willekeurig aantal keren opnieuw worden gebruikt zolang de schroef-draadkoppelingen 30 niet zijn beschadigd en de centrale doorn 24 op voldoende wijze dragen en vrijgeven van de centrale organen 28.The explosive charge carrier 12 can be reused any number of times as long as the threaded fittings 30 are undamaged and sufficiently support the center mandrel 24 and release the center members 28.

Opgemerkt wordt dan indien gewenst, het deel van de huls 2 beneden het buisvormige orgaan 11 kan worden wegge-15 laten aangezien dat deel van de huls dient voor geen ander doel dan als het verbindingspunt voor de horizontale balk 6 en de hellende balk 7, welke op andere wijze kunnen worden verbonden of kunnen worden weggelaten naargelang het ontwerp van de constructie 10 in zee. Indien het deel van de huls 2 onder het buisvormige 20 orgaan 11 wordt weggelaten, kan de constructie in zee meer goedkoper worden vervaardigd aangezien minder hoeveelheid materiaal wordt toegepast.It is then noted, if desired, that the portion of the sleeve 2 below the tubular member 11 may be omitted since that portion of the sleeve serves no purpose other than as the junction for the horizontal beam 6 and the inclined beam 7, which may be otherwise connected or omitted according to the design of the structure 10 at sea. If the part of the sleeve 2 under the tubular member 11 is omitted, the construction in the sea can be manufactured more cheaply since less amount of material is used.

In figuur 5 is een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding aangegeven. Bij deze uitvoeringsvorm kunnen drie 25 met hoge energie tot stand gebrachte verbindingen worden gemaakt tussen het buisvormige orgaan 14 en de heipaal 3 met behulp van een drager 12 welke voorzien is van twee explosieve ladingen 20.Figure 5 shows a second embodiment of the invention. In this embodiment, three high energy established connections can be made between the tubular member 14 and the pile 3 using a support 12 provided with two explosive charges 20.

De verschillende dimensies van de heipaal 3, het buisvormige orgaan 14 en de explosieve ladingen 20 zijn berekend 30 alsof slechts een met hoge energie gevormde verbinding gemaakt dient te worden tussen de heipaal 3 en het buisvormige orgaan 14 door elke explosieve lading 20.The different dimensions of the pile 3, the tubular member 14 and the explosive charges 20 are calculated as if only a high-energy connection is to be made between the pile 3 and the tubular member 14 by each explosive charge 20.

Indien echter twee explosieve ladingen 20 worden gebruikt en indien grote aandacht wordt gegeven aan de lig-35 ging van de ringvormige groeven 16 in het buisvormige orgaan 14, 8004179 19 kunnen echter drie met hoge energie gevormde verbindingen tot stand worden gebracht tussen het buisvormige orgaan 14 en de heipaal door toepassen van slechts twee explosieve ladingen 20.However, if two explosive charges 20 are used and if great attention is given to the location of the annular grooves 16 in the tubular member 14, 8004179 19, however, three high-energy connections can be established between the tubular member 14 and the pile by using only two explosive charges 20.

Om drie met hoge energie gevormde verbindingen 5 tot stand te brengen met behulp van slechts twee explosieve ladingen 20 op de drager 12, dienen de beide explosieve ladingen 20 in hoofdzaak gecentreerd te zijn ten opzichte van vlakken door de middens van de buitenste twee ringvormige groeven 16 in het buisvormige orgaan 14 en de afstand z tussen de middens van de beide 10 buitenste groeven 16 kan in hoofdzaak gelijk zijn aan de uitwendige diameter A van de heipaal 3. De afstand tussen de middens van de Δ beide naburige groeven is in hoofdzaak gelijk aan -r en de groefje lengte Y dient bij voorkeur niet minder te zijn dan —.To establish three high energy connections 5 using only two explosive charges 20 on the support 12, the two explosive charges 20 must be substantially centered with respect to planes through the centers of the outer two annular grooves 16 in the tubular member 14 and the distance z between the centers of the two outer grooves 16 may be substantially equal to the outer diameter A of the pile 3. The distance between the centers of the Δ two adjacent grooves is substantially equal to -r and the groove length Y should preferably not be less than -.

Bij in hoofdzaak tegelijkertijd ontsteken 15 van de explosieve ladingen 20, wordt de heipaal 3 vervormd totin de ringvormige groeven 16 in het buisvormige orgaan 14 door de schokgolven afkomstig van de explosieve ladingen 20 waardoor de heipaal 3 wordt vervormd in de centrale ringvormige groef 16 in het buisvormige orgaan 14 door het gecombineerde effect van de 20 schokgolven van de explosieve ladingen 20. Het gecombineerde effect van de schokgolven van de explosieve ladingen 20 is een schokgolf waarvan de druk kan liggen tussen 2 tot 8 keer de druk van een enkelvoudige explosieve lading 20 afhankelijk van de afstand tussen de explosieve ladingen 20 op de drager 12.With 15 of the explosive charges 20 firing substantially simultaneously, the pile 3 is deformed into the annular grooves 16 in the tubular member 14 by the shock waves from the explosive charges 20 causing the pile 3 to deform in the central annular groove 16 in the tubular member 14 by the combined effect of the 20 shock waves of the explosive charges 20. The combined effect of the shock waves of the explosive charges 20 is a shock wave whose pressure may be between 2 to 8 times the pressure of a single explosive charge 20 of the distance between the explosive charges 20 on the carrier 12.

25 De afstand van de explosieve ladingen 20 op de drager 12 is kritisch om te vermijden dat het buisvormige orgaan 14 in de buurt van de centrale ringvormige groef 16 plastisch vervormt. Indien de afstand z tussen de beide buitenste ringvormige groeven 16 aanzienlijk minder is dan de uitwendige diameter A 30 van de heipaal 3, zal het gecombineerde effect van de schokgolven afkomstig van de explosieve ladingen 20 voldoende groot zijn om plastisch vervormen van niet alleen de heipaal 3 maar ook van het buisvormige orgaan 14 in de buurt van het midden van de ringvormige groef 16 te veroorzaken. Indien de door hoge energie gevormde ver-35 binding resulteert in het plastisch vervormen van zowel het buis- 8004179 20 vormige orgaan 14 als de heipaal 3 wordt op zijn minst een verbinding gevormd waarvan de levensduur minder is dan de levensduur van een plastisch elastische verbinding en maximaal, indien de plastische vervorming te groot is, worden of het buisvormige 5 orgaan 14 of de heipaal 3 of beide gekraakt of gespleteneThe spacing of the explosive charges 20 on the carrier 12 is critical to prevent the tubular member 14 from deforming plastically in the vicinity of the central annular groove 16. If the distance z between the two outer annular grooves 16 is considerably less than the external diameter A 30 of the pile 3, the combined effect of the shock waves from the explosive charges 20 will be sufficient to plastically deform not only the pile 3 but also of the tubular member 14 near the center of the annular groove 16. If the high energy formed joint results in plastic deformation of both the tubular member 14 and the pile 3, at least one joint is formed whose life is less than the life of a plastic elastic joint and maximally, if the plastic deformation is too great, either the tubular member 14 or the pile 3 or both will be cracked or split

Uit het voorgaande blijkt dat hoewel de uitvinding beschreven is met betrekking tot het vormen van met hoge energie gevormde verbindingen tussen hetzij de heipaal en een huls of de heipaal en een bokpoot van een constructie op zee, de uit-10 vinding kan worden toegepast om twee willekeurige buisvormige organen hetzij in de atmosfeer of in vloeistof aan elkaar te verbinden oFrom the foregoing, it is apparent that while the invention has been described with respect to the formation of high energy connections between either the pile and a sleeve or the pile and a jack leg of an offshore construction, the invention can be applied to two connect any tubular members either in the atmosphere or in liquid o

Uit het voorgaande blijkt ook dat het van belang is om de heipaal (het inwendige buisvormige orgaan) in hoofd-15 zaak gecentreerd te houden in hetzij de huls of de bokpoot (buitenste buisvormige orgaan) omdat anders de met hoge energie gevormde verbinding niet gelijkmatig zal zijn can de huls of de bokpoot. Indien de heipaal verschoven is in hetzij de huls of de bokpoot kan echter een met hoge energie gevormde verbinding tot stand wor-20 den gebracht door slechts verschuiven van de ligging van het draag-orgaan voor explosieve lading binnen hetzij de huls of de bokpoot om de excentriciteit van de heipaal binnen hetzij de huls of de bokpoot te compenseren.It is also apparent from the foregoing that it is important to keep the pile (the inner tubular member) substantially centered in either the sleeve or the jack leg (outer tubular member), otherwise the high energy joint will not be uniform are the sleeve or the trestle leg. However, if the pile is displaced in either the sleeve or the trestle, a high energy connection can be established by merely shifting the location of the explosive charge carrier within either the sleeve or the trestle to offset eccentricity of the pile within either the sleeve or the trestle leg.

Uit het voorgaande blijkt dat het van belang 25 is om de explosieve ladingen in hoofdzaak te centreren in een vlak door het midden van de ringvormige groef in het buisvormige orgaan welke bevestigd is aan de bokpoot of de huls omdat anders de met hoge energie gevormde verbinding niet op doeltreffende wijze wordt gevormd.From the foregoing, it is important to center the explosive charges substantially in a plane through the center of the annular groove in the tubular member attached to the trestle or sleeve because otherwise the high energy joint will not is formed effectively.

30 Zoals eerder opgemerkt dient de ringvormige ruimte tussen de heipaal en het buisvormige orgaan welke bevestigd is op hetzij het bokbeen of de huls in hoofdzaak vrij te zijn van vloeistof of een samenpersbaar medium dient aanwezig te zijn in de ringvormige ruimte in het gebied waar de met hoge energie te 35 vormen verbindingen gemaakt dienen te worden. Anders zullen de met 800 Λ 179 21 hoge energie te vormen verbindingen resulteren in dat het buisvormige orgaan plastisch wordt vervormd in plaats van slechts in hoofdzaak elastisch vervormd te worden.»As previously noted, the annular space between the pile and the tubular member attached to either the jacking leg or the sleeve should be substantially free of liquid or a compressible medium should be present in the annular space in the area where the high energy connections must be made. Otherwise, the compounds to be formed with 800 Λ 179 21 high energy will result in the tubular member being plastically deformed rather than merely being elastically deformed. »

Bovendien wordt opgemerkt dat het buisvor-5 mige orgaan met de ringvormige groeven waarin de heipaal vervormd dient te worden van voldoende ductiel materiaal dient te zijn om de elastische vervorming daarvan toe te staan gedurende het met hoge energie vervormen.In addition, it is noted that the tubular member with the annular grooves into which the pile is to be deformed must be of sufficient ductile material to allow its elastic deformation during high energy deformation.

Bij het beschouwen van de uitvinding in het lg licht van de bekende methoden voor het vormen van verbindingen tussen twee buisvormige organen, in het bijzonder buisvormige organen voor een constructie in zee, is het duidelijk dat de uitvinding de volgende voordelen biedt.When considering the invention in light of the known methods of forming connections between two tubular members, in particular tubular members for an offshore construction, it is clear that the invention offers the following advantages.

De uitvinding heft de noodzaak op voor het 15 opvullen van de ringvormige ruimte tussen hetzij het bokbeen of de huls van een constructie in zee en de hierin gestoken heipaal om de constructie te steunen, waardoor de kosten aan opvulmateriaal worden opgeheven,The invention obviates the need to fill the annular space between either the jack's leg or sleeve of a marine structure and the pile inserted therein to support the structure, thereby eliminating the cost of padding,

De uitvinding is eenvoudig en goedkoop te 20 construeren en eenvoudig toe te passen.The invention is simple and inexpensive to construct and simple to apply.

Volgens de uitvinding worden beide organen van de met hoge energie gevormde verbinding niet plastisch vervormd waardoor ongewenste eigenschappen in het metaal bij de verbindingspunten niet voorkomen.According to the invention, both members of the high energy formed joint are not plastically deformed, so that undesirable properties in the metal at the connection points do not occur.

25 De uitvinding veroorzaakt niet hoog geconcen treerde spanningen in zeer kleine gebieden van de organen welke de met hoge energie gevormde verbinding vormen, waardoor het nauwkeurig wiskundige voorspellen van de levensduur van de verbinding onder langdurige cyclische belasting wordt vergemakkelijkt.The invention produces not highly concentrated stresses in very small areas of the members that form the high energy formed joint, thereby facilitating accurate mathematical prediction of the life of the joint under prolonged cyclic loading.

30 De lading 12 voor explosieve ladingen volgens de uitvinding kan gemakkelijk worden verwijderd van de organen welke betrokken zijn bij de met hoge energie te vormen verbinding voorafgaand aan het ontsteken indien storingen optreden.The explosive charge charge 12 of the invention can be easily removed from the members involved in the high energy compound prior to ignition if failures occur.

De uitvinding vereist niet het toepassen van 35 een steunorgaan op het uitwendige van het buitenste buisvormige 8004179 22 orgaan van de met hoge energie te vormen verbinding om plastische vervorming van dit buitenste orgaan te vermijden gedurende het vormen van de verbinding.The invention does not require the application of a support member to the exterior of the outer tubular 8004179 22 member of the high energy joint to form plastic deformation of this outer member during joint formation.

De uitvinding is niet beperkt tot de bovenbe-5 schreven uitvoeringsvormen en het is daarom duidelijk dat de details beschreven bij de uitvoeringsvormen slechts dienen als voorbeeld en dat redelijke^ariaties en wijzigingen welke voor deskundigen duidelijk zijn, kunnen worden uitgevoerd binnen het raam van de uitvinding.The invention is not limited to the above-described embodiments and it is therefore understood that the details described in the embodiments are exemplary only and that reasonable variations and modifications apparent to those skilled in the art can be practiced within the scope of the invention .

8004 1 798004 1 79

Claims

1. A method of manufacturing a substantially rigid connection between tubes, characterized by forming a pair of tubes telescoped into each other by inserting a first tube into a second tube and forming a permanent bulge in the first tube, wherein the bulge is sufficient to cause part of the outer surface of the first tube to contact the inner surface of the second tube to thereby make a substantially rigid connection between the first and second tubes, thereby forming the bulge is accomplished by substantially instantaneous radial expansion of the first tube. 20 Method for establishing a substantially rigid connection between tubes, characterized by inserting a first tube into a second tube, the outside diameter of the first tube being less than the inside diameter of the second tube and the center line of the first tube is substantially parallel to the axis of the second tube creating a telescopically interlocked pair of tubes consisting of the first and second tubes having an annular space between the outer surface of the first tube and the interior surface of the second tube, after which a high energy source is inserted into the collapsed tubes through the interior of the first tube, after which the high energy source is energized to release sufficient energy within the interior of the first tube to radially expand a portion of the first tube radially to an extent sufficient to make a permanent to form the bulge in the first tube, wherein the bulge is sufficient to cause part of the outer surface of the first tube to project into a corresponding part of the annular space and contact the internal surface of the second tube thereby establishing a substantially rigid connection between the first tube and the second tube.

Method for establishing 8004179 a substantially rigid connection between tubes, characterized by selecting a first tube and a second tube wherein the outside diameter of the first tube is less than the inside diameter of the second tube, wherein the second tube is provided with at least one groove in the inner surface, the groove having a bottom, a first end surface and a second end surface; the first tube being inserted into the second tube to an extent at least sufficient to align at least a portion of the groove with a portion of the exterior surface of the first tube, the centerline of the first tube being substantially parallel is at the axis of the second tube creating a telescopically interlocked pair of tubes consisting of the first and second tubes having an annular space between the outer surface of the first tube and the inner surface of the second tube, the annular space also includes the groove; wherein a high energy source is inserted into the collapsed tubes through the interior of the first tube and the energy source is positioned within the first tube substantially on a plane extending through the groove; activating the high energy source releasing enough energy within the interior of the first tube to substantially instantaneously expand at least a portion of the first tube opposite the groove to an extent sufficient to produce a permanent bump in the first tube, the bump being sufficient to cause at least the portion of the outer surface of the first tube to face the groove in the groove and to contact the bottom thereof to thereby provide a to form a substantially rigid connection between the first tube and the second tube.

Method for establishing a substantially rigid connection between tubular members having 35 circular cross sections, characterized by selecting an 8004179 first tubular member and a second tubular member, the first tubular member having an external diameter less than the internal diameter of the second tubular member; 5 forming at least one groove in the inner surface of the second tubular member, the groove being substantially centered in a plane perpendicular to the axis of the second tubular member and extending through the walls thereof and having a bottom which is substantially 10 parallel to the interior surface of the second tubular member, a first end face and a second end face; inserting the first tubular member into the second tubular member to an extent sufficient to extend beyond the plane through the side walls of the second tubular member whereby part of the exterior surface of the first tubular member faces the groove and wherein the centerline of the first tubular member substantially coincides with the centerline of the second tubular member to form a telescopically interlocked pair of tubes consisting of the first and second tubular members with an annular space between the outer surface of the the first tubular member and the inner surface of the second tubular member, the annular space containing the groove; inserting an explosive agent into the telescoped tubes through the interior of the first tubular member and arranging the explosive agents within the interior of the first tubular member such that the explosive agents are substantially centered on the plane extending through the walls of the second tubular member and on the axis of the first tubular member; firing the explosive means releasing sufficient energy within the interior of the first tubular member to substantially radially expand the walls of the first tubular member opposite the groove 35 to an extent sufficient to permanently permeate a 8004179 into the walls, the bulge being large enough to cause the outer surface of the first tubular member to protrude into the groove opposite the groove and to contact the bottom of the groove thereby to provide a substantially rigid establish connection between the first tubular member and the second tubular member.

Method according to claim 4, characterized in that at least one of the tubular members is of a ductile material.

Method according to claim 4, characterized in that the width of the groove measured from the intersection of the first end surface with the interior surface of the second tubular member to the intersection of the second end surface with the interior surface of the second tubular member. and along a line parallel to the centerline of the second tubular member equals a distance in the range of approximately 2 (.3X \ where: 1 * 1 Γ 1-2 (1 -T> M 1/4 P »- LJ

20 -J = Poisson's ratio A = external diameter of the first tubular member. t = wall thickness of the first tubular member.

A method according to claim 4, characterized in that the angle of the groove between the first end surface and the inner surface of the second tubular member is in the range from about 0 ° to about 90 ° and the angle of the groove between the second end surface and the internal surface-2Q plane is in the range from about 0 ° to about 90 ° »

A method according to claim 4, characterized in that the radial eKpansion of the first tubular member is equal to a distance greater than about the depth of the annular space to a distance of about one quarter of the 22 outer diameter of the first tubular member . 8004179/2 7

Method according to claim 4, characterized in that the explosive agent is in the form of a toroid in which the explosive agent occupies the outer edge of the toroid.

A method according to claim 6, characterized in that at least two grooves are formed in the inner surface of the second tubular member and the distance between the grooves is at least a quarter of the width of the groove.

11. A method according to claim 4, characterized in that the intersection of the first end surface with the interior surface of the second tubular member is defined by the expression: 0.5 <% ^ 16 t 15 where R = the radius of the intersection line? t = the thickness of the wall of the first tubular member.

12. Method according to claim 7, characterized in that the maximum load to which each groove can be subjected is defined by the expression: 'r ft ΤΓΑΘ (1/2 sin Θ) f l = y d where:

25 L = maximum load per groove f = breaking strength of the material of y the first tubular member t = wall thickness of the first tubular member

30 A = * outer diameter of the first tube-shaped member Θ = angle of the groove iT-Pi d = perpendicular distance from the bottom of the groove to the inner surface of the tubular member. 800 4179

13. A method of manufacturing a substantially rigid connection between tubular members of circular cross section, characterized by selecting a first tubular member and a second tubular member, the first tubular member having an external diameter less than the internal diameter of the second tubular member; forming at least three grooves in the walls of the inner surface of the second tubular member, the at least three grooves consisting of a first end groove, a second end groove and an intermediate groove between the first end groove and the second end groove, and in addition each of the grooves is substantially centered on a plane perpendicular to the axis of the second tubular member and extending through the walls of the second tubular member, each of the grooves having a bottom substantially parallel to the interior surface of the second tubular member, a first end surface and a second end surface, in addition, the distance between each groove is at least about one quarter of the width of the groove, inserting the first tubular member into the second tubular member to an extent which is sufficient to cross the planes through the walls of the second tubular member whereby e a portion of the exterior surface of the first tubular member is opposed to each groove and the centerline of the first tubular member substantially coincides with the centerline of the second tubular member to form a telescopically interconnected pair of tubes consisting of the first and second tubular members having an annular space between the outer surface of the first tubular member and the inner surface of the second tubular member, the annular space comprising at least three grooves; wherein at least two explosive means 35 are inserted into both telescopically inserted tubes through the interior of the first tubular member and the explosive means in the first tubular member are arranged such that the explosive means are substantially centered on the planes extending through the walls of the second-tubular member and on the axis of the first tubular orgasm whereby one of the two explosive means is centered on the plane extending through the first end groove and one of the two explosive means centered on the plane reaching through the second end groove; 10 after which the explosive means are ignited substantially simultaneously, releasing sufficient energy within the interior of the tubular member to substantially radially expand the walls of the first tubular member opposite each of the at least three grooves to an extent sufficient to at least three to form permanent bumps in the walls of the first tubular member, each of the bumps being large enough to cause the external surface of the first tubular member to protrude into the groove opposite each of the grooves and contact the bottom of the groove to thereby make a substantially rigid connection between the first tubular member and the second tubular member.

14. Device for establishing a high energy formed connection between a first tubular member into which a portion of a second tubular member 25 is inserted, characterized by tubular members having annular grooves inside and attached to the first tubular member; an explosives carrier having an outer diameter smaller than the inner diameter of the second tubular member and having an explosive charge, the carrier being intended to be disposed within the second tubular member; and sealing means attached to the first tubular member for sealing engagement with the outer surface of the second tubular member, the second tubular member being connected to the first tubular member 800 4 1 79 by firing the explosive charge on the support when the support is disposed within the second tubular member, thereby establishing a high energy formed connection between the second tubular member and the first tubular member by deforming a portion of the second tubular member into the annular groove in the interior of the tubular member attached to the first tubular member.

Device according to claim 14, characterized in that the tubular member further comprises an inlet port disposed on one side of the annular groove.

16. Device according to claim 14, characterized in that the tubular member further comprises an outlet port disposed on the other side of the annular groove.

Device according to claim 14, characterized in that the explosive means carrier consists of a central mandrel, supports attached to the central mandrel and projecting radially therefrom, an annular carrier attached to the outer ends of the supports and an annular explosive charge attached to the annular carrier.

Device according to claim 17, characterized in that the annular explosive charge consists of a number of bent explosive charges.

Device according to claim 14, characterized in that the annular groove in the tubular member consists of a number of annular grooves.

20. Device according to claim 19, characterized in that the explosive charge carrier consists of a central mandrel, a first support mounted on the central mandrel and projecting radially therefrom, a first annular carrier attached to the outer ends of the first support, a first annular explosive charge attached to the first annular support, a second support attached to the central mandrel and projecting radially therefrom, a second annular support attached 800 4179 to the outer ends of the second support and second annular explosive charge attached to the second annular support.

21. Device according to claim 14, characterized by an indicator on the carrier for explosive charges to indicate the position of the carrier relative to the tubular members.

Device according to claim 14, characterized by ignition means on the explosive charge carrier for igniting the explosive charges.

23. Device as claimed in claim 14, characterized in that the sealing means consist of annular inflatable sealing members.

24. Device for establishing a high energy formed connection between a first tubular member into which a part of a second tubular member protrudes, characterized by tubular members having annular grooves therein and attached to the first tubular member and a explosive media carrier having an outer diameter smaller than the inner diameter of the second tubular member and having an explosive charge, the carrier being intended to be disposed within the second tubular member, thereby connecting the second tubular member to the first tubular member by igniting the explosive charge of the support when the support is disposed within the second tubular member thereby establishing a high energy formed connection between the second tubular member and the first tubular member by deforming a portion from the second tubular member into the annulus curved groove within the tubular members attached to the first tubular member.

25. Device according to claim 24, characterized in that the explosives carrier consists of a central mandrel, supports attached to the central mandrel and projecting radially therefrom, an annular carrier attached to the outer ends of the supports and securing annular explosive charges. 79 is attached to the annular carrier.

Device according to claim 25, characterized in that the annular explosive charge consists of a number of bent explosive charges.

Device according to claim 24, characterized in that the annular groove in the tubular member consists of a number of annular grooves.

28. Device according to claim 27, characterized in that the explosives carrier consists of a central mandrel, first supports attached to the central doom and projecting radially therefrom, a first annular carrier attached to the outer ends of the first supports, a first explosive charge attached to the first annular support, second supports attached to the central mandrel 15 and projecting radially therefrom, a second annular support attached to the outer ends of the second supports and a second annular explosive charge attached to the second annular support.

29. Device according to claim 28, characterized in that the distance between the center of the first annular explosive charge and the center of the second annular explosive charge is substantially equal to the distance between the center of the annular groove at one end of the number annular grooves and the center of the annular groove at the other end of the plurality of annular grooves.

30. An apparatus according to claim 20, characterized in that the distance between the center of the first annular explosive charge and the center of the second annular explosive charge is substantially equal to the distance between the center of the annular groove at one end of the number annular grooves and the center of the annular groove at the other end of the plurality of annular grooves.

31. Device for forming a high energy formed connection between a sleeve or a boxing leg 35 of an offshore construction in which a tubular pile is driven through the 800 4 1 79, 33 sleeve or the boxing leg, characterized by tubular members with internal annular grooves and attached to the sleeve or the cuticle; an explosive carrier having an inner diameter less than the inner diameter of the tubular pile and having an explosive charge, the explosive charge being deployable within the interior of the tubular pile and sealants existing on the sleeve or the box leg to provide sealing contact contact with the outer surface of the tubular pile, whereby the pile is connected to the sleeve or the box leg by igniting the explosive charge of the carrier when the carrier is arranged in the tubular pile, thereby forming a high energy formed connection is established between the pile and the sleeve or the cuticle by deforming a portion of the pile into the annular groove in the tubular member attached to the sleeve or the cuticle.

The device of claim 31, characterized in that the tubular member further includes 20 inlet ports disposed on one side of the annular groove.

The device of claim 31, characterized in that the tubular member further includes an outlet port disposed on the other side of the annular groove.

34. Device according to claim 31, characterized in that the explosives carrier consists of a central doom, supports attached to the central mandrel and projecting radially therefrom, an annular carrier attached to the outer ends of the supports and an annular explosive charge 30 attached to the annular carrier.

Device according to claim 34, characterized in that the annular explosive charge consists of a number of bent explosive charges.

Device according to claim 31, characterized in that the annular groove in the tubular member 800 4 1 79 consists of a number of annular grooves.

Device according to claim 36, characterized in that the explosive carrier consists of a central mandrel, a first support attached to the central mandrel 5 and protruding radially therefrom, a first annular carrier attached to the outer ends of the first supports, a first annular charge attached to the first annular support, second supports attached to the central mandrel and projecting radially therefrom, a second support attached to the outer ends of the second supports and a second annular explosive charge attached to the second annular support.

38. Device according to claim 31, characterized by an indicator on the explosive support to indicate the position of the support relative to the tubular members.

An apparatus according to claim 31, characterized by an igniter on the explosive charge carrier to ignite the explosive charge.

40. Device according to claim 31, characterized in that the sealing means consist of annular inflatable sealing members.

41. Device according to claim 37, characterized in that the distance between the center of the first annular explosive charge and the center of the second annular explosive charge is substantially equal to the distance between the center of the annular groove at one end of the number annular grooves and the center of the annular groove at the other end of the plurality of annular grooves.

42. Device according to claim 31, characterized in that the tubular members further comprise an inlet port disposed on one side of the annular groove and an outlet port disposed on the other side of the annular groove, the sealing means consisting of annular inflatable members which are disposed in the tubular member prior to the inlet port 800 41 79 to come into sealing contact with the exterior of the pile when the inflatable annular member is inflated.

43. Device according to claim 17, characterized in that the explosive charge carrier further comprises a centering member for centering the carrier in the second tubular member.

44. Device according to claim 14, characterized in that the first tubular member is provided with 10 centering means for centering the second tubular member therein.

45. Device according to claim 19, characterized in that the explosives carrier further comprises centering means for centering the carrier in the second tubular members.

An apparatus according to claim 34, characterized in that the explosive charge carrier further comprises centering means for centering the carrier in the pile.

47. Device according to claim 31, characterized in that the trestle leg or sleeve are provided with centering means for centering the pile therein.

48. Device according to claim 37, characterized in that the explosive charge carrier further comprises centering means for centering the carrier in the pile.

The method of claim 6 wherein the first and second tubular members are of steel and therefore the width of the groove is in the range from 0 to about 30 (1.ejp). 800 4 1 79