NO138912B

NO138912B - PROCEDURE FOR ESTABLISHING AN OFFSHORET TOWER, AND FACILITIES FOR USE FOR IMPLEMENTING THE PROCEDURE

Info

Publication number: NO138912B
Application number: NO740658A
Authority: NO
Inventors: Jesse W Crout; Albert M Koehler; Larry K Shaw
Original assignee: Brown & Root
Priority date: 1973-02-27
Filing date: 1974-02-26
Publication date: 1978-08-28
Also published as: NO740658L; IE39016L; IE39016B1; GB1428609A; US3823564A; NO138912C

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved oppstilling The invention relates to a method for setting up

av offshore-tårn. Spesielt tar oppfinnelsen sikte på å mulig- of offshore towers. In particular, the invention aims to enable

gjøre en sikker og effektiv oppstilling av et stort offshore-tårn på sjøbunnen ved hjelp av utstyr som kan benyttes om igjen. make a safe and efficient installation of a large offshore tower on the seabed using equipment that can be used again.

Ståltårn har hittil vært benyttet for flere marine formål. Som eksempler kan nevnes tårn som benyttes som platt-former for radarstasjoner eller sonarstasjoner, fyrlys, viten-skapelige laboratorier osv. Dessuten benyttes ofte offshore-tårn innenfor oljeindustrien i forbindelse med offshore-boring, produksjon og distribusjon. Steel towers have so far been used for several marine purposes. Examples include towers that are used as platforms for radar stations or sonar stations, lighthouses, scientific laboratories, etc. In addition, offshore towers are often used within the oil industry in connection with offshore drilling, production and distribution.

I et forsøk på å holde følge med det stadig økende energibehov har oljeboringsaktiviteten ute i sjøområder blitt mer og mer aktuell og viktig. Til tross for den betydelige tekniske og økonomiske innsats som hittil er ydet, foreligger det et stort behov for ytterligere forbedringer innenfor dette spesielle indu-strifelt . In an attempt to keep up with the ever-increasing energy demand, oil drilling activity in offshore areas has become more and more relevant and important. Despite the considerable technical and financial effort that has been made so far, there is a great need for further improvements within this particular industrial field.

Tidligere ble undersøkelser og boringer utført på kon-tinentalsokkelen på steder hvor vanndybden var relativt beskjeden, varierende fra noen få meter og opptil ca. 30 meter eller litt mer. Slike typiske områder har man f.eks. i Meksiko-Gulfen. I den In the past, surveys and drilling were carried out on the continental shelf in places where the water depth was relatively modest, varying from a few meters and up to approx. 30 meters or a little more. Such typical areas have, for example, in the Gulf of Mexico. In the

senere tid er imidlertid dypere vannområder, fra 100 meter og dypere, blitt særlig interessante. Eksempler på slike dype boreområder finner man langs Stillehavskysten, i Arktis og også i Nordsjøen. Recently, however, deeper water areas, from 100 meters and deeper, have become particularly interesting. Examples of such deep drilling areas can be found along the Pacific coast, in the Arctic and also in the North Sea.

For å muliggjøre utnyttelse av de mineralressurser som foreligger i grunnen under slike havdyp, har det vært nødvendig å omkonstruere de hittil kjente tårnkonstruksjoner, som for så In order to enable the exploitation of the mineral resources that exist in the ground below such sea depths, it has been necessary to reconstruct the previously known tower structures, which

vidt har vist seg pålitelige og effektive i de hittil utnyttede, vanligvis grunne havområder. Moderne offshore-tårn er enorme konstruksjoner som byr på betydelige utfordringer til konstruk-tørene, ikke bare med hensyn til selve den konstruktive utforming, have widely proven to be reliable and effective in the hitherto exploited, usually shallow sea areas. Modern offshore towers are huge constructions that present significant challenges to the constructors, not only with regard to the constructive design itself,

men også under hensyntagen til transport og oppstilling på stedet. but also taking into account transport and setting up on site.

En kjent metode for transport og oppstilling av offshore-tårn går ut på at tårnet bygges opp med oppdelte tårnben som benyttes som oppdriftslegemer for flyting av tårnet ut til oppstillingsstedet. På oppstillingsstedet blir så oppdriftskammerne i tårnbenene fylt med ballast. A known method for transporting and erecting offshore towers involves the tower being built up with split tower legs which are used as buoyancy bodies for floating the tower out to the installation site. At the installation site, the buoyancy chambers in the tower legs are then filled with ballast.

Denne kjente teknikk har vært relativt suksessfull, men man har følt et behov for å kunne skille tårnet og transport- og oppstillingsutstyret fra hverandre når tårnet er stilt på plass. This known technique has been relatively successful, but a need has been felt to be able to separate the tower and the transport and installation equipment from each other when the tower is set in place.

Et slikt transport- og oppstillingsutstyr kan da benyttes flere ganger, med de omkostningsfordeler dette medfører. Dessuten vil en fjerning av dødvektsstål fra et tårn som er oppstilt, bedre tårnets motstandsevne mot hydrodynamiske og seismiske krefter. Such transport and installation equipment can then be used several times, with the cost advantages this entails. Also, removing deadweight steel from an erected tower will improve the tower's resistance to hydrodynamic and seismic forces.

Et kjent transport- og oppstillingsutstyr består i hovedsaken av en rektangulær konstruksjon sammensatt av to nedre flåter oppbygget av tre parallelle rør og et par øvre fjåter som er forbundet med de nedre flåter ved hjelp av vertikale søyler. A known transport and installation equipment mainly consists of a rectangular structure composed of two lower rafts made up of three parallel pipes and a pair of upper rafters which are connected to the lower rafts by means of vertical columns.

Et offshore-tårn som skal transporteres og oppstilles, holdes ko-aksialt inne i flåtekonstruksjonen ved hjelp av løsbare forbindel-ser som er montert på tverrarmer mellom flåtene. An offshore tower to be transported and erected is held coaxially inside the raft structure by means of detachable connections which are mounted on cross arms between the rafts.

En slik løsning har en viss teoretisk appell, men er allikevel ikke helt Tit tilfredsstillende. Det er et sterkt ønske om å komme frem til en forenklet konstruksjon som vil minimalisere den-materialmengde som går med i transport- og oppsettingsutstyret. Et vesentlig ønskemål er å ha et utstyr som kan løsgjøres fra et oppstilt offshore-tårn på en slik måte at mulighetene for skader ved at transport- og opprettingsutstyret drives inn i tårnet etter løsgjøringen under påvirkning av hydrodynamiske krefter, gjøres så små som mulig. Selve oppstillingen bør også kunne forbedres med hensyn til sikkerhet og pålitelighet. Such a solution has a certain theoretical appeal, but is still not always completely satisfactory. There is a strong desire to arrive at a simplified construction that will minimize the amount of material that goes into the transport and installation equipment. An essential goal is to have equipment that can be detached from an erected offshore tower in such a way that the possibilities of damage by the transport and erection equipment being driven into the tower after the detachment under the influence of hydrodynamic forces are made as small as possible. The set-up itself should also be able to be improved with regard to safety and reliability.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en innretning som gir bedre og billigere oppstillings-mulighet for såkalte offshore-tårn. The purpose of the invention is to provide a method and a device which provides a better and cheaper installation option for so-called offshore towers.

Ifølge oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt en fremgangsmåte ved oppstilling av et offshore-tårn, av den type som har innover og oppover skrånende ben, i en vertikal stilling på havbunnen under utnyttelse av en med tårnets side forbundet oppdriftsinnretning, og det som kjennetegner fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at når tårnet er plassert i en vertikal stilling på havbunnen, frigjøres sideforbindelser mellom oppdriftsinnretningen og tårnet med bibehold av en svingeforbindelse mellom en nedre del av oppdriftsinnretningen og en nedre del av tårnet, hvoretter oppdriftsinnretningen ved regulering av oppdriften bringes til å svinge vekk fra den øvre del av tårnet om den nevnte svingeforbindelse, svingeforbindelsen frigis og oppdriftsinnretningen fjernes fra tårnet. According to the invention, a method is therefore provided for setting up an offshore tower, of the type that has inwardly and upwards sloping legs, in a vertical position on the seabed using a buoyancy device connected to the side of the tower, and what characterizes the method according to the invention is that when the tower is placed in a vertical position on the seabed, lateral connections between the buoyancy device and the tower are released while maintaining a pivot connection between a lower part of the buoyancy device and a lower part of the tower, after which the buoyancy device is caused to swing away from it by regulating the buoyancy upper part of the tower about the aforementioned swing connection, the swing connection is released and the buoyancy device is removed from the tower.

Utnyttelse av en nedre svingeforbindelse muliggjør en skånsom fjerning av oppdriftsinnretningen fra tårnet, uten de fare-momenter som ellers er forbundet ned slike løsgjøringsoperasjoner. Ved at den skråttstilte oppdriftsinnretning først bringes til å svinge vekk fra tårnets skrå side til en tilnærmet vertikal stilling, oppnås en rolig løsgjøringsbevegelse med styring av oppdriftsinnretningen ved hjelp av den eller de nedre svingepunkter. I den stabile vertikale stilling kan man så kappe svingeforbindelsen ved tårnets fot og så fjerne oppdriftsinnretningen, f.eks. ved å slepe den bort. Faren for at oppdriftsinnretningen skal slå tilbake mot selve tårnkonstruksjonen er minimal ved en slik fremgangsmåte. Utilization of a lower swing connection enables a gentle removal of the buoyancy device from the tower, without the dangerous moments that are otherwise associated with such release operations. By first bringing the inclined buoyancy device to swing away from the inclined side of the tower to an approximately vertical position, a quiet release movement is achieved with control of the buoyancy device by means of the lower pivot point(s). In the stable vertical position, one can then cut the swing connection at the base of the tower and then remove the buoyancy device, e.g. by dragging it away. The risk of the buoyancy device striking back against the tower construction itself is minimal with such a method.

Oppfinnelsen vedrører også en innretning til bruk ved The invention also relates to a device for use with wood

en gjennomføring av fremgangsmåten, hvilken innretning innbefatter en med et offshore-tårns skrå side forbundet oppdriftsinnretning, det som kjennetegner innretningen er at oppdriftsinnretningen er forbundet med en bunndel av tårnet ved hjelp av minst en hengselforbindelse, hvis svingeakse forløper på tvers,av tårnets lengdeakse. an implementation of the method, which device includes a buoyancy device connected to the inclined side of an offshore tower, what characterizes the device is that the buoyancy device is connected to a bottom part of the tower by means of at least one hinge connection, whose axis of rotation runs transversely of the tower's longitudinal axis.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser et oppriss av et ferdig offshore-tårn an-bragt på sjøbunnen slik at det rager opp over havflaten med en plattform som kan benyttes f.eks. for boring, produksjon og andre utvinningsarbeider. Fig. 2 viser et sideriss av den nedre delen til tårnet anordnet i en stilling for transport til oppstillingsstedet ved hjelp av en oppdriftsinnretning. Fig. 3 viser et enderiss av tårnet og oppdriftsinnretningen i fig. 2. Fig. 4 viser et enderiss av toppen av tårnet med oppdriftsinnretning. Fig. 5 viser et grunnriss av en oppdriftsinnretning, delvis i snitt. Fig. 6 viser i et utsnitt et par forbindelsesorgan for sammenkobling av en bunndel av et tårnben med oppdriftsinnretningen . The invention shall be described in more detail with reference to the drawings. Fig. 1 shows an elevation of a finished offshore tower placed on the seabed so that it protrudes above the sea surface with a platform that can be used e.g. for drilling, production and other extraction works. Fig. 2 shows a side view of the lower part of the tower arranged in a position for transport to the installation site by means of a buoyancy device. Fig. 3 shows an end view of the tower and the buoyancy device in fig. 2. Fig. 4 shows an end view of the top of the tower with buoyancy device. Fig. 5 shows a plan of a buoyancy device, partly in section. Fig. 6 shows a section of a pair of connecting means for connecting a bottom part of a tower leg with the buoyancy device.

Fig. 7 viser et snitt etter linjen 7"7 i fig. 6. Fig. 7 shows a section along the line 7"7 in Fig. 6.

Fig. 8 viser et riss av en svingeforbindelse med en eksplosiv ring for kutting av forbindelsen. Fig. 9 viser et sideriss av anordningen i fig. 8, og Fig. 10-22 viser forskjellige trinn under transport og oppstilling av et offshore-tårn. Fig. 1 viser et typisk ståltårn 20 plassert på havbunnen 22. Fig. 8 shows a drawing of a swing connection with an explosive ring for cutting the connection. Fig. 9 shows a side view of the device in fig. 8, and Fig. 10-22 show different steps during the transport and erection of an offshore tower. Fig. 1 shows a typical steel tower 20 placed on the seabed 22.

Tårnet 20 har flere søyler eller ben 3° som skrår innover og oppover og har en slik aksial utstrekning at de strekker seg opp i fra havbunnen og over havflaten 26, hvor det er anordnet en arbeidsplattform 40'The tower 20 has several columns or legs 3° which slope inwards and upwards and have such an axial extent that they extend up from the seabed and above the sea surface 26, where a working platform 40' is arranged

Plattformen 40 kan være forbundet med tårnbenene ved hjelp av vertikale søyler 32 som letter konstruksjonen av plattformen og også sikrer at plattformen er plassert så høyt at den statistisk sett blir fri for direkte hydrodynamiske belastninger. The platform 40 can be connected to the tower legs by means of vertical columns 32 which facilitate the construction of the platform and also ensure that the platform is placed so high that it is statistically free from direct hydrodynamic loads.

Tårnet 20 kan som nevnt benyttes til mange formål, f.eks. for oppbygging av radarstasjoner, fyrlykter, marinelabora-torier og lignende, men et vesentlig anvendelsesområde er også som nevnt boring og utvinning av olje og gass. As mentioned, the tower 20 can be used for many purposes, e.g. for the construction of radar stations, beacons, marine laboratories and the like, but an important area of application is also, as mentioned, drilling and extraction of oil and gas.

Den viste plattform 40 nar to dekk, nemlig et hoved-dekk 42 og et under-dekk 44- På hoveddekket kan det oppstilles et eller, flere boretårn 46. Videre kan det på hoveddekket være en eller flere kraner 48>5°> slambeholdere og annet utstyr som er nødvendig for boreoperasjonene. Underdekket 44 kan eksempelvis inneholde mannskapsbekvemmeligheter, generatorer, kompressorer, kontrollutstyr, prøveutstyr osv. The shown platform 40 has two decks, namely a main deck 42 and a lower deck 44. On the main deck, one or more derricks 46 can be set up. Furthermore, on the main deck there can be one or more cranes 48>5°> mud containers and other equipment necessary for the drilling operations. The lower deck 44 can, for example, contain crew amenities, generators, compressors, control equipment, test equipment, etc.

Benene 30 stabiliseres sideveis ved hjelp av flere avstivere 32. Vertikal tårnbelastning fordeles gjennom konstruksjonen ved hjelp av skråstivere 34- The legs 30 are stabilized laterally by means of several stiffeners 32. Vertical tower load is distributed through the construction by means of inclined stiffeners 34-

En beholder 60 er anordnet rundt den nedre del av hvert ben 30. Denne beholder tjener primært som lagerbeholder. Sekun-dært benyttes den under oppstillingen. Gjennom hver beholder 60 går det flere peleføringer 62 beregnet for opptak av peler som drives på plass umiddelbart etter at tårnet er satt ned på havbunnen. Så snart tårnet er sikret i oppsatt stilling, blir permanente peler 64 drevet ned gjennom flere peleføringer 66 som er anordnet rundt hver beholder 60. A container 60 is arranged around the lower part of each leg 30. This container serves primarily as a storage container. Secondarily, it is used during the set-up. Through each container 60 there are several pile guides 62 intended for receiving piles which are driven into place immediately after the tower has been set down on the seabed. Once the tower is secured in the erected position, permanent piles 64 are driven down through multiple pile guides 66 arranged around each container 60.

Dimensjonene til pelene 64 og deres føringer 66 er slik at det dannes et konsentrisk volum mellom pelen og føringen. The dimensions of the piles 64 and their guides 66 are such that a concentric volume is formed between the pile and the guide.

Dette volum kan så fylles med en egnet masse for å feste føringene og pelene til hverandre og derved sikre tårnet slik at det står fast på havbunnen. This volume can then be filled with a suitable mass to attach the guides and piles to each other and thereby secure the tower so that it stands firmly on the seabed.

I de fleste tilfeller vil slik masseinnføring være tilstrekkelig til å feste delene til føringene. I noen tilfeller vil det imidlertid være ønskelig å sveise ringer (ikke vist) rundt ytterperiferien til pelen og innerperiferien til føringen. Disse ringene kan være forsynt med fingre som forbinder seg med den inn-førte bindemasse og på den måten tilveiebringes det en sammen-•låsing mellom føringene og pelene. For mer detaljerte opplys-ninger med hensyn til denne spesielle teknikk skal det her vises til US-patentskrift nr. 3.315.473. In most cases, such mass introduction will be sufficient to attach the parts to the guides. In some cases, however, it will be desirable to weld rings (not shown) around the outer periphery of the pile and the inner periphery of the guide. These rings can be provided with fingers which connect with the introduced binder and in that way an interlocking is provided between the guides and the piles. For more detailed information with regard to this particular technique, reference should be made here to US Patent No. 3,315,473.

En oppdriftsinnretning 100 som er istand til å bære tårnet i hovedsakelig horisontal stilling, slik at tårnet ligger over vannflaten 26, består i hovedsaken av et første vanntett rør-formet oppdriftslegeme 102 og et andre vanntett oppdriftslegeme 104. Disse oppdriftslegemene er sammensatt av rørseksjoner 106, 108 og U-formede rørseksjoner 110, 112; A buoyancy device 100 which is able to support the tower in a substantially horizontal position, so that the tower lies above the water surface 26, consists mainly of a first watertight tubular buoyancy body 102 and a second watertight buoyancy body 104. These buoyancy bodies are composed of pipe sections 106, 108 and U-shaped pipe sections 110, 112;

De frie endene til seksjonene 106, 108 er lukket med koniske endedeler 114> ll6. Denne utførelsen letter tauingen eller slepingen gjennom vannet. The free ends of the sections 106, 108 are closed with conical end pieces 114>116. This design facilitates towing or towing through the water.

De to oppdriftsinnretningene 102 og 104 er forbundet med hverandre ved hjelp av flere tverrgående rørformede oppdriftslegemer ll8, 120, 122, 124 °g 126. De tverrgående oppdriftslegemer ll8, 120 og 122 strekker seg mellom de rette rørseksjonene 106 og 108, mené ddjtverrgående oppdriftsinnretningene 124 °g 126 strekker seg mellom de U-formede rørseksjonene 110 og 112. The two buoyancy devices 102 and 104 are connected to each other by means of several transverse tubular buoyancy bodies 118, 120, 122, 124 °g 126. The transverse buoyancy bodies 118, 120 and 122 extend between the straight pipe sections 106 and 108, while the transverse buoyancy devices 124 °g 126 extends between the U-shaped pipe sections 110 and 112.

De tverrgående oppdriftsinnretninger 118-126 har en The transverse buoyancy devices 118-126 have a

slik lengde at lengdeaksene 128 og 130 til oppdriftslegemene 102 og 104 skrår mot hverandre omtrent svarende til tårnets avsmalende form. such a length that the longitudinal axes 128 and 130 of the buoyancy bodies 102 and 104 are inclined towards each other approximately corresponding to the tapered shape of the tower.

Rørseksjonene 106 og 108 er forsynt med flere tverrskott 132 som deler opp seksjonene i flere hovedsakelig like store ballastrom 134- Skottene 132 understøttes av et innvendig rør 136. Dette innvendige rør I36 tjener også som rørmantel for styreledninger etc. til og fra hvert rom 134- Hvert rom 134 er utstyrt med ballast- og tømmeventiler samt nødvendige styreledninger etc. slik at ballasten i hvert kammer 134 kan endres etter behov, for så vidt på i og for seg kjent måte. The pipe sections 106 and 108 are provided with several transverse bulkheads 132 which divide the sections into several essentially equal-sized ballast rooms 134- The bulkheads 132 are supported by an internal pipe 136. This internal pipe I36 also serves as a pipe jacket for control lines etc. to and from each room 134- Each compartment 134 is equipped with ballast and drain valves as well as the necessary control lines etc. so that the ballast in each chamber 134 can be changed as needed, to the extent known in and of itself.

I tillegg er de tverrgående rør 118-126 forsynt med ballastventiler og tømmeventiler og fjernstyringsanordninger. Fylling og tømming av hvert av kamrene kan fjernstyres fra et styrekammer 138. Seksjonene 110 og 112 er forbundet med de rette seksjonene 106 og 108, som tidligere nevnt. De to U-formede seksjonene 110, 112 er like og er oppbygget av vanntette rør-konstruksjoner I40, 144 og 142,146. In addition, the transverse pipes 118-126 are provided with ballast valves and drain valves and remote control devices. Filling and emptying of each of the chambers can be remotely controlled from a control chamber 138. The sections 110 and 112 are connected to the straight sections 106 and 108, as previously mentioned. The two U-shaped sections 110, 112 are similar and are made up of watertight pipe structures I40, 144 and 142, 146.

I eksempelvis seksjonen 110 har det ytre rør 140 og det indre rør 144 stort sett parallelle lengdeakser 148 og 150. De parallelle rør 140,144 er i den ene enden forbundet med hverandre ved hjelp av en broseksjon 152. Broseksjonen er sammensatt av to rør 154 og 158 som skrår mot hverandre slik det er vist i In section 110, for example, the outer pipe 140 and the inner pipe 144 have largely parallel longitudinal axes 148 and 150. The parallel pipes 140, 144 are connected to each other at one end by means of a bridge section 152. The bridge section is composed of two pipes 154 and 158 which are inclined towards each other as shown in

fig. 5» slik at deres respektive lengdeakser 156, l60 skjærer lengdeaksen 128 og de respektive lengdeakser 148, 150. Vinklene A, B og C er i utførelseseksemplet like og er således lik 120°. fig. 5" so that their respective longitudinal axes 156, 160 intersect the longitudinal axis 128 and the respective longitudinal axes 148, 150. The angles A, B and C are equal in the design example and are thus equal to 120°.

For å -styrke konstruksjonen i broseksjonen er det anordnet en avstiver 162 der hior lengdeaksen 156, l60 og 128 skjærer hverandre. Skottplater 164, 166 og 168 strekker seg fra avstiveren l62 og ut mot veggene i de enkelte sammenstøtende seksjoner. In order to strengthen the construction in the bridge section, a stiffener 162 is arranged where the longitudinal axes 156, 160 and 128 intersect. Bulkhead plates 164, 166 and 168 extend from the brace 162 and out towards the walls of the individual abutting sections.

De parallelle rørene 140, 144 holdes i avstand fra The parallel pipes 140, 144 are kept at a distance from

hverandre ved hjelp av flere tverrgående avstivningsrør 170. each other by means of several transverse stiffening tubes 170.

Inne i rørene 142, 146 er det anordnet tverrskott 172, 174 som deler hvert rør opp i et øvre og nedre oppdriftskammer. Dessuten er de frie endene til hvert rør 142 og 146 forsynt med skott 176 og 1^8 som altså begrenser det nederste vanntette ballastkammer. Inside the tubes 142, 146, transverse bulkheads 172, 174 are arranged which divide each tube into an upper and lower buoyancy chamber. In addition, the free ends of each pipe 142 and 146 are provided with bulkheads 176 and 18 which thus limit the bottom watertight ballast chamber.

Mellom skottene 172 og 176 og mellom skottende 174 og 178 er det anordnet sylindriske rørformede legemer l80 henholdsvis 182 som tjener til avstiving av skottende og gir beskyttelse for kontroll- og styresystemer som benyttes for fylling og tøm-ming av ballastkamrene slik at man kan regulere oppdriften i kamrene 184, l86, 188 og 190. Between bulkheads 172 and 176 and between bulkhead ends 174 and 178, cylindrical tubular bodies 180 and 182 respectively are arranged which serve to stiffen bulkhead ends and provide protection for control and steering systems used for filling and emptying the ballast chambers so that buoyancy can be regulated in chambers 184, l86, 188 and 190.

Som allerede nevnt er U-seksjonene 110, 112 like og også seksjonen 110 er derfor forsynt med oppdriftskammere l°/2, 194>As already mentioned, the U-sections 110, 112 are similar and also section 110 is therefore provided with buoyancy chambers l°/2, 194>

196 og 198. 196 and 198.

Av fig. 5 går det videre frem at hele oppdriftsinnretningen stort sett har A-form. From fig. 5, it is further stated that the entire buoyancy device is largely A-shaped.

Den hittil beskrevne oppdriftsinnretning er som nevnt beregnet til transport og oppstilling av et tårn som eksempelvis vist i fig. 1, se også fig. 2, og det vil under transport og oppstilling være nødvendig at tårnet er forbundet med oppdriftsinnretningen. På oversiden av rørseksjonene 102 og 104 er det for dette formål anordnet flere små søyler 200 som forbinder rørsek-sjonene 102 og 104 med et respektivt ben 30 i tårnet 20. The buoyancy device described so far is, as mentioned, intended for transporting and erecting a tower as shown, for example, in fig. 1, see also fig. 2, and it will be necessary during transport and installation that the tower is connected to the buoyancy device. On the upper side of the pipe sections 102 and 104, several small columns 200 are arranged for this purpose, which connect the pipe sections 102 and 104 to a respective leg 30 in the tower 20.

Bunndelen i tårnet 20 kan festes til oppdriftsinnretningen 100 ved at beholderne 60 innfestes i den grop som dannes i hver av de U-formede seksjoner 110 og 112. For dette formål er det mellom to avstivningsrør I70 anordnet en respektiv brokonstruk-sjon 202, 204. Disse brokonstruksjonene 202 og 204 innbefatter flere søyler 206 som rager opp og kan forbindes med beholderne 60 The bottom part of the tower 20 can be attached to the buoyancy device 100 by attaching the containers 60 in the pit formed in each of the U-shaped sections 110 and 112. For this purpose, a respective bridge construction 202, 204 is arranged between two stiffening pipes I70. These bridge structures 202 and 204 include several columns 206 which project upwardly and can be connected to the containers 60

i tårnet 20. in the tower 20.

Selv om broutførelsen i 202 og 204 foretrekkes, kan Although the bridge design in 202 and 204 is preferred, can

det alternativt benyttes søyler 208 som strekker seg direkte mellom seksjonene i beholderen 60. alternatively, columns 208 are used which extend directly between the sections in the container 60.

Den nederste delen av tårnet 20 er forbundet med innretningen 100 ved hjelp av en leddforbindelse av den type som er vist i fig. 3 °g 6-9. The lower part of the tower 20 is connected to the device 100 by means of a joint connection of the type shown in fig. 3 °g 6-9.

Som det går frem av fig. 3 hviler beholderen 60 med As can be seen from fig. 3 the container 60 rests with

de omgivende peleføringer 66 i gropene som dannes i U-seksjonene 140-144 og 142-146. De nedre endene av beholderne 60 hviler på brokonstruksjoner 210 og 212 som er anordnet mellom endene i hver U-konstruksjon. the surrounding pile guides 66 in the pits formed in the U-sections 140-144 and 142-146. The lower ends of the containers 60 rest on bridge structures 210 and 212 which are arranged between the ends of each U-structure.

I fig. 6 og 7 er nærmere detaljer ved en slik brokon-struks jon 210 vist. Brokonstruksjonene er oppbygget med et par søyler 214 som er innbyrdes forbundet med hverandre ved hjelp av avstivere 216 og 2l8, samt 220 og 222. Søylene 214 er fastgjort til ytterperiferien til rørene 140 og 144 ved hjelp av bæreplater 224 og 226. Disse bæreplatene har utskjæringer slik at de kan sveises fast over hele sin utstrekning til rørene 140 og 144> slik det går frem av fig. 6. Dessuten bæres søylene 214 av en gitter-konstruksjon 232 som strekker seg mellom hver søyle 214 °g den nærmest liggende tverrgående røravstiver 170. In fig. 6 and 7, more details of such a bridge construction 210 are shown. The bridge structures are made up of a pair of columns 214 which are mutually connected to each other by means of braces 216 and 218, as well as 220 and 222. The columns 214 are attached to the outer periphery of the pipes 140 and 144 by means of support plates 224 and 226. These support plates have cutouts so that they can be welded firmly over their entire extent to the pipes 140 and 144> as can be seen from fig. 6. In addition, the columns 214 are supported by a lattice structure 232 which extends between each column 214 and the nearest transverse pipe brace 170.

Hver søyle 214 har øverst en hengselkonstruksjon 234 Each column 214 has a hinge structure 234 at the top

som er innskutt mellom søylen 214 og en forlengelse 236 som er fastgjort til og strekker seg ned fra beholderen 60. which is sandwiched between the column 214 and an extension 236 which is attached to and extends down from the container 60.

Hengselkonstruksjonen 234 er vist mer detaljert i The hinge structure 234 is shown in more detail in

fig. 8 og 9' Den nevnte forlengelse 236 har på sin frie ende en plate 238. På samme måte har den øvre ende til søylen 214 en plate 240. Fra hver av platene 238 og 240 rager det opp hengsel-ører 242 og 244- De ytterste hengselørene 244 er avstøttet ved hjelp av braketter 246. Hengselørene 242 og 244 griper inn i hverandre og er sammenkoblet ved hjelp av en kraftig hengseltapp 250 som går gjennom den boring 248 som er anordnet i hvert hengsel-øre. Ved hjelp av disse hengsler kan tårnet 20 fastgjøres til innretningen 100. fig. 8 and 9' The aforementioned extension 236 has a plate 238 at its free end. In the same way, the upper end of the column 214 has a plate 240. From each of the plates 238 and 240, hinge ears 242 and 244 protrude - The outermost the hinge ears 244 are supported by means of brackets 246. The hinge ears 242 and 244 engage each other and are connected together by means of a strong hinge pin 250 which passes through the bore 248 which is arranged in each hinge ear. With the help of these hinges, the tower 20 can be attached to the device 100.

Slepingen eller tauingen av tårnet lettes i stor grad når man bruker den beskrevne konstruksjon. Som før nevnt er de frie endene til rørseksjonene 106 og 106 forsynt med koniske endedeler 114 og 116 for derved å redusere vannmotstanden under slepingen. I grunnriss har som tidligere nevnt innretningen 100 The towing or towing of the tower is greatly facilitated when using the described construction. As previously mentioned, the free ends of the pipe sections 106 and 106 are provided with conical end parts 114 and 116 to thereby reduce water resistance during towing. In ground plan, as previously mentioned, the facility has 100

stort sett A-form. Denne utformingen vil under slepingen gjennom vannet bidra til å oppnå en ønsket aksial innretning av innretningen 100 i forhold til sleperetningen. Dersom innretningen 100 hadde en mer rektangulær form så ville den ha en stadig tendens til å forskyve seg enten mot styrbord eller babord og således komme ut av sleperetningen. Dette ville i vesentlig grad vanskelig-gjøre slepingen i åpen sjø. A-formen vil imidlertid som nevnt bevirke en automatisk selvinnretting idet de skrå sidene til A-en vil motvirke innretningens tendens til å legge bredsiden til under slepingen. mostly A-shape. This design will, during towing through the water, help to achieve a desired axial alignment of the device 100 in relation to the towing direction. If the device 100 had a more rectangular shape, it would have a constant tendency to shift either to starboard or port and thus come out of the towing direction. This would significantly make towing in the open sea difficult. However, as mentioned, the A-shape will cause an automatic self-alignment, as the sloping sides of the A will counteract the device's tendency to add the wide side during towing.

Så snart tårnet er bragt til det ønskede oppstillings-sted, skal det bringes til den stilling som er vist i fig. 1. As soon as the tower has been brought to the desired installation location, it must be brought to the position shown in fig. 1.

Selve oppstillingen skal beskrives nærmere i det etterfølgende. The arrangement itself will be described in more detail below.

Før oppstillingens beskrives skal det her på nytt fremheves at det er meget ønskelig å kunne løsgjøre oppdriftsinnretningen 100 hurtig fra tårnet så snart tårnet er bragt i riktig stilling og hviler på havbunnen. Man regner vanligvis med at en slik innretning gir omtrent to tredjedeler av bølgeskjærpåkjenningen på tårnet. Det vil i praksis være så godt som umulig å få nok peler på plass Before the set-up is described, it must be emphasized here again that it is very desirable to be able to detach the buoyancy device 100 quickly from the tower as soon as the tower has been brought into the correct position and is resting on the seabed. It is usually assumed that such a device provides approximately two-thirds of the wave shear stress on the tower. In practice, it will be next to impossible to get enough piles in place

i en kort tid slik at man kan holde både tårnet og oppdriftsinnretningen på en sikker måte i tilfelle været skulle bli så dårlig at for a short time so that both the tower and the buoyancy device can be held safely in the event that the weather becomes so bad that

man må regne med store påkjenninger fra sjøen. you have to expect major stresses from the sea.

For å få en hurtig løsgjøring fra tårnet er søylene 200 forsynt med fjernhetjenbare eksplosive ringer. På lignende måte kan søylene 206, 214- og 236 være forsynt med eksplosive ringer. In order to get a quick release from the tower, the columns 200 are equipped with remote-controlled explosive rings. In a similar way, the columns 206, 214 and 236 can be provided with explosive rings.

I fig. 8 og 9 er det vist eksplosive ringer 252 og 254 rundt søylene 236 henholdsvis 214- Disse eksplosive ringer kan fjernhetjenes og vil da kappe av søylene 214 og 236 og derved fri-gjøre oppdriftsinnretningen 100 fra det oppstilte tårn. De eksplosive ringer utgjør i og for seg ingen del av foreliggende oppfinnelse og er derfor ikke beskrevet nærmere. In fig. 8 and 9, explosive rings 252 and 254 are shown around the columns 236 and 214 respectively. These explosive rings can be remotely heated and will then cut off the columns 214 and 236 and thereby free the buoyancy device 100 from the erected tower. The explosive rings in and of themselves do not form part of the present invention and are therefore not described in more detail.

Tårnet 20 bygges liggende på oppdriftsinnretningen 100) The tower 20 is built lying on the buoyancy device 100)

i en tørrdokk. Tørrdokken fylles så med vann og innretningen 100 løfter tårnet klar asr vannflaten, slik at selve tårnkonstruksjonen ikke vil ligge nede i vannet, og derved by på ekstra motstand under slepingen. Tårnet vil allikevel ha en så lav profil at vindmotstanden blir relativt liten og man får en stor stabilitet. in a dry dock. The dry dock is then filled with water and the device 100 lifts the tower clear of the water surface, so that the tower structure itself will not lie down in the water, thereby providing extra resistance during towing. The tower will still have such a low profile that wind resistance will be relatively small and you will get great stability.

Ballastkamrene i innretningen 100 er til å begynne med tomme, som vist i fig. 10A, hvor tynne streker betegner tomme ballastkammere. Om nødvendig kan det naturligvis benyttes en mindre mengde ballast for å gi skikkelig trim for innretningen. The ballast chambers in the device 100 are initially empty, as shown in fig. 10A, where thin lines denote empty ballast chambers. If necessary, a smaller amount of ballast can of course be used to provide a proper trim for the device.

Innretningen 100 tas så i slep ved hjelp av en slepe-line 302 som fører til en slepebåt ^ 00. Når slepet kommer frem til oppstillingsstedet, vil tårnet med en gang være klart til oppstilling på havbunnen. The device 100 is then taken in tow by means of a tow line 302 which leads to a tug ^ 00. When the tow arrives at the installation site, the tower will immediately be ready for installation on the seabed.

Ved oppstillingen går man først frem på den måten at man senker tårnets profil i forhold til vannflaten 26. Dette kan man oppnå ved å fylle ballastkamrene 120, 122, 124 og 126, som an-tydet i fig. 11A-B. Videre kan beholderne 188, 190, I96 og 198 fylles for derved å senke innretningen 100 og tårnet 20 ytterligere i vannet, se fig. 12A-B. When setting up, you first proceed in such a way that you lower the tower's profile in relation to the water surface 26. This can be achieved by filling the ballast chambers 120, 122, 124 and 126, as indicated in fig. 11A-B. Furthermore, the containers 188, 190, 196 and 198 can be filled to thereby lower the device 100 and the tower 20 further into the water, see fig. 12A-B.

Så snart tårnet 20 er senket tilstrekkelig langt ned i forhold til vannflaten, kan det være fordelaktig å rulle tårnet om tårnaksen, omtrent en kvart omdreining. Denne rullebevegelse kan man oppnå ved å fylle tankene 184 og 186 og tanken 190, se fig. I3A. Da det vil finnes mer ballast i tanken 184 enn i den motsvarende tank 192, vil tårnet 20 rulle i retning av pilen D. Sett i retning av pilen E, fig. 13D, vil den frie enden av rør-seksjonen 106 rage opp av vannet etter at rullebevegelsen er full-ført. Denne stillingen vil imidlertid ikke være så ugunstig som As soon as the tower 20 has been lowered sufficiently far down in relation to the water surface, it may be advantageous to roll the tower about the tower axis, approximately a quarter of a turn. This rolling movement can be achieved by filling tanks 184 and 186 and tank 190, see fig. I3A. As there will be more ballast in the tank 184 than in the corresponding tank 192, the tower 20 will roll in the direction of arrow D. Seen in the direction of arrow E, fig. 13D, the free end of the tube section 106 will protrude out of the water after the rolling motion is complete. However, this position will not be as unfavorable as

t/ t/

det kan synes, pa grunn av at oppdrifsinnretningen har en betydelig ballast og på grunn av at en vesentlig del av tårnkonstruksjonen befinner seg under vannet. it may seem, because the propulsion device has a significant ballast and because a significant part of the tower structure is located under the water.

Så snart tårnet er dreiet som beskrevet, kan det As soon as the tower is turned as described, it can

dreies tilbake ved å fylle ballastrommet l°/2, fig. 14A. Innretningen 100 og tårnet 20 vil da innta en hovedsakelig symmetrisk skråstilling i vannet. Profilen til innretningen og tårnet kan så senkes ytterligere ved å innføre ballast i de nederste tårnbeholderne 60, fig. 14B. is turned back by filling the ballast space l°/2, fig. 14A. The device 100 and the tower 20 will then assume a mainly symmetrical inclined position in the water. The profile of the device and the tower can then be further lowered by introducing ballast into the lowermost tower containers 60, fig. 14B.

For ytterligere å dreie tårnet 20 til en vertikal stilling kan så de første to seksjoner 134 i rørseksjonene 106 og 108 fylles med ballast, og resten av tankene 46 kan også fylles med vann, fig. 15A-B. In order to further rotate the tower 20 to a vertical position, the first two sections 134 in the pipe sections 106 and 108 can then be filled with ballast, and the rest of the tanks 46 can also be filled with water, fig. 15A-B.

Konstruksjonen bringes til slutt i vertikal stilling ved å fylle vann i nok to rom 134 i rørseksjonene 106 og 108 og også ved å fylle ballast i det ytre par av tårnbeholderne 6 0, The construction is finally brought into a vertical position by filling water in two more rooms 134 in the pipe sections 106 and 108 and also by filling ballast in the outer pair of the tower containers 60,

fig. 16A-B. fig. 16A-B.

Etter denne opprettingen vil tårnet 20 ligge i vannet med tårnets bunn litt over havbunnen 22, se fig. l6B. After this alignment, the tower 20 will lie in the water with the bottom of the tower slightly above the seabed 22, see fig. l6B.

I denne stillingen kan en eller flere slepebåter 300 bringe tårnet 20 til den nøyaktige stilling i vannet. Denne plasseringen skjer mens tårnet har en stilling som gjør at bølge-påvirkninger og andre hydrodynamiske krefter på tårnet er relativt små, se fig. 17• Fordelaktig taues tårnet 20 med et hjørne foran, dvs. mot strømmen, for derved å redusere de hydrodynamiske belastninger på tårnkonstruksjonen. In this position, one or more tugboats 300 can bring the tower 20 to the exact position in the water. This placement takes place while the tower has a position which means that wave influences and other hydrodynamic forces on the tower are relatively small, see fig. 17• The tower 20 is advantageously towed with a corner in front, i.e. against the current, in order thereby to reduce the hydrodynamic loads on the tower structure.

Så snart tårnet er plassert og orientert riktig i stii-* ling, kan det senkes ned på havbunnen 22 ved å fylle beholderne 60 og resten av benene 106 og 108 i oppdriftsinnretningen. As soon as the tower is positioned and oriented correctly in the stand, it can be lowered onto the seabed 22 by filling the containers 60 and the rest of the legs 106 and 108 of the buoyancy device.

Så snart tårnet 20 er bragt til hvile på havbunnen 22, kan man fra lektere 310 senke ned peler 312 som føres gjennom de tidligere omtalte føringer og slås ned i havbunnen, se fig. 1. As soon as the tower 20 has been brought to rest on the seabed 22, piles 312 can be lowered from barges 310, which are guided through the previously mentioned guides and driven into the seabed, see fig. 1.

Så snart pelingen er ferdig kan oppdriftsinnretningen 100 fjerne fra tårnet. Løsgjøringen skjer ved hjelp av de tidligere omtalte eksplosive ringer rundt søylene 200 og 206. As soon as piling is finished, the buoyancy device 100 can be removed from the tower. The release takes place with the help of the previously mentioned explosive rings around the columns 200 and 206.

De øverste ballastkammere 134 blåses så tomme, hvorved oppdriftsinnretningen 100 gis en viss oppdrift. Denne oppdriften vil bevirke en svinging av innretningen 100 om hengslene 234 i retning av pilen F, se fig. 20B. Svingebevegelsen kan påskyndes The top ballast chambers 134 are then blown empty, whereby the buoyancy device 100 is given a certain buoyancy. This buoyancy will cause a swing of the device 100 about the hinges 234 in the direction of the arrow F, see fig. 20B. The swing movement can be accelerated

og lettes ved hjelp av et eller flere slepefartøy 3°0' and is relieved with the help of one or more towing vessels 3°0'

Når innretningen 100 svinges vekk fra kontakten med tårnet 20, kan de eksplosive ringene i hengslene 234 bringes til virkning slik at innretningen 100 frigjøres helt fra tårnet 20. When the device 100 is swung away from the contact with the tower 20, the explosive rings in the hinges 234 can be brought into action so that the device 100 is completely released from the tower 20.

Så snart innretningen 100 som nå har en nøytral oppdrift, er frigjort fra tårnet, vil hydrodynamiske krefter ha en tendens til å skyve innretningen til en eventuell skadelig kontakt med de relativt sett ømtålige tårnben eller avstivere. På grunn av at innretningen på forhånd er svingt vekk fra den umiddelbare nærhet av tårnet 20, vil denne mulighet for skade på tårnet be-grenses sterkt. As soon as the device 100, now having a neutral buoyancy, is released from the tower, hydrodynamic forces will tend to push the device into potentially damaging contact with the relatively fragile tower legs or braces. Due to the fact that the device is previously swung away from the immediate vicinity of the tower 20, this possibility of damage to the tower will be greatly limited.

En eller flere slepebåter 300 kan så slepe oppdriftsinnretningen 100 til en avstand i fra tårnet 20, Så snart innretningen 100 er kommet ut et stykke fra tårnet 20, kan innretningen bringes til normal flytestilling igjen ved å blåse, dvs. tømme ballastkammerne 194> 19$. 190 og 186, se fig. 22. Innretningen vil da flyte opp i retning av pilen G, som vist i fig. 22B. One or more tugboats 300 can then tow the buoyancy device 100 to a distance i from the tower 20. As soon as the device 100 has come out some distance from the tower 20, the device can be brought to a normal floating position again by blowing, i.e. emptying the ballast chambers 194> 19$ . 190 and 186, see fig. 22. The device will then float up in the direction of arrow G, as shown in fig. 22B.

Etter dette kan ballastkamrene fylles eller tømmes for å oppnå en skikkelig trimming av innretningen, slik at den kan slepes tilbake og benyttes om igjen. Tårnet 20 kompletteres på stedet ved tilføyning av en plattform, og sikres på stedet ved hjelp av permanente peler 64 som drives ned gjennom peleføringene 66 og støpes på plass. After this, the ballast chambers can be filled or emptied to achieve a proper trim of the device, so that it can be towed back and used again. The tower 20 is completed on site by adding a platform, and is secured on site by means of permanent piles 64 which are driven down through the pile guides 66 and cast in place.

Med oppfinnelsen er det tilveiebragt en innretning hvorved man på en fordelaktig måte kan foreta oppstilling av et tårn i sjøen, og deretter frigjøre innretningen, slik at den kan benyttes om igjen. Dette gir ikke bare en betydelig innsparing i konstruksjonsstål, men fjerner også en betydelig vekt fra tårnkonstruksjonen. Derved blir tårnet bedre motstandsdyktig mot seismiske belastninger og også mot hydrodynamiske belastninger. With the invention, a device has been provided whereby a tower can be erected in an advantageous manner in the sea, and then the device can be released, so that it can be used again. This not only provides a significant saving in structural steel, but also removes a significant amount of weight from the tower construction. This makes the tower more resistant to seismic loads and also to hydrodynamic loads.

Bruken av den nye innretning muliggjør oppsetting av The use of the new facility makes it possible to set up

„ n/ n/

et tar'i sjøen med minimal fare for utstyr og personell under arbeidsoperasjonene. et tar'i the sea with minimal danger to equipment and personnel during the work operations.

Fordi innretningen er beregnet til å ligge an langs en . sideflate av tårnet, kreves det et minimalt konstruksjonsoppbud for å forbinde innretningen med tårnet. Ved'at det er anordnet en svingeforbindelse mellom innretningen og bunnen av tårnet, kan innretningen etter oppstillingen bringes til å svinge vekk fra den øvre del av tårnet før innretningen frigjøres helt fra tårnet. På den måten reduserer man mulighetene for at hydrodynamiske krefter på en skadelig måte skal skyve innretningen inn mot den øvre del av tårnet igjen. Because the device is intended to lie along a . side face of the tower, minimal construction work is required to connect the facility to the tower. By arranging a pivoting connection between the device and the bottom of the tower, the device can be made to swing away from the upper part of the tower after installation before the device is completely released from the tower. In this way, the possibility of hydrodynamic forces pushing the device towards the upper part of the tower in a harmful way is reduced.

Claims

1. Procedure for erecting an offshore tower, of the type that has inwardly and upwardly sloping legs, in a vertical position on the seabed using a buoyancy device connected to the side of the tower, characterized in that when the tower (20) is placed in a vertical position on the seabed, side connections between the buoyancy device (100) and the tower (20) are released while retaining a pivot connection (234) between a lower part of the buoyancy device and a lower part of the tower, after which the buoyancy device is caused to swing away from the upper part of the tower about the said swing connection, the swing connection is released and the buoyancy device is removed from the tower.

2. Method according to claim 1, characterized in that the buoyancy device (100) is emptied and brought to an essentially neutral buoyancy state before it is swung away from the upper part of the tower.

3- Device for use when carrying out the method according to claim 1 or 2, and including a buoyancy device (100) connected to the inclined side of an offshore tower (20), characterized "in that the buoyancy device (100) is connected to a bottom part of the tower (20) by means of at least one hinge connection (234) whose pivot axis extends across the longitudinal axis of the tower.