NO154022B - Isbrytningsanrodning for en bunnhvilende marin plattform eller konstruksjon. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning til å bryte opp is ved marine plattformer eller -konstruksjoner som hviler på havbunnen, slik som plattformer av typen med tungt fundament eller av "jacket"-type med en rekke søyler festet i bunnen med neddrevne pæler.

Arbeidet med utforskning og utnyttelse av oljeforekomster til sjøs nær eller over 70. breddebrad reiser meget kinkige problemer om vinteren. For skjønt havet om sommeren blir åpent eller noe så nær åpent med tallrike rester av isflak flytende omkring, fører vinteren til en isfront som vokser i forholdsvis faste retninger. Således er isen ved Beaufort-havets breddegrader faktisk ubrudt pakkis som vokser frem i havet. Tykkelsen av dette islag er fra ca. 3-9 meter, men på enkelte steder danner der seg opptil 30 meter høye bjerg når to isflak støter sammen. For bevegelsene av disse udefinerte isflak innbefatter relative bevegelser som utvikler umåtelige trykk og skaper forhøyede områder dannet ved sønderbrytning og overlapping av overskytende materiale.

Hele ismassen forskyver seg stadig i forhold til fast grunn, om enn med leilighetsvis stopp og gjenopptagelse av bevegelsen og med retningsendringer.

De metoder som for tiden benyttes for å muliggjøre olje-arbeider i et fast område, er av to slag: det første består i å lage en sone som beskyttes av en temmelig høy demning med slik skråning at pakkisen tvinges opp når den beveger seg over skråningen, og blir brukket opp i stykker som mer eller mindre passerer forbi hinderet,

det annet slag gjør bruk av platformer med tynget fundament og av konisk form, som ved en virkning i likhet med den ovennevnte brekker opp islaget idet det presses opp langs skråningen det møter.

En vanskelighet ved begge disse metoder skyldes først og fremst den korte tid da der er fri adkomst til arbeidsstedene. Det blir nødvendig å utføre arbeidet - tråling o.l. - under det tidsrom da isen åpner seg, eller også må isbrytere holdes i bevegelse rundt arbeidsområdet til stadighet for å hindre at arbeidet blir avbrutt ved ankomst og bevegelse av isflakene. Skjønt vannet er grunt i de områder som er av interesse (10-50 meter), krever de nevnte løsninger temmelig omfattende og dermed meget kostbare utgravningsarbeider.

Den foreliggende oppfinnelse har til oppgave å skaffe en anordning som er i stand til å monteres på en platform og derved bevirke oppbrytning av ismassen, uten å behøve å ty til digre og kostbare konstruksjoner.

Til formålet er anordningen utformet i samsvar med patent-krav 1, altså med avvekslende hindre, hvorav noen søker å løfte isflaket, mens de umiddelbart tilgrensende hindre•søker å bringe det til å dykke ned under vannflaten. Dette gir en klippevirkning som blir mer konsentrert og mer intens enn den som fås når isen stiger opp langs en kjegle eller skråning. Videre blir den vertikale reaksjon som bevirkes av de nedre hindre, helt eller delvis opphevet av den reaksjon som forårsakes av de øvre hindre.

Hindrene er anordnet slik at avvisning og forskyvning av isstykkene foregår kontinuerlig.

Den følgende beskrivelse, hvor der henvises til tegningen som refererer seg til ikke-begrensende utførelseseksempler, vil gi en klar forståelse av hvorledes oppfinnelsen kan bringes til utførelse i praksis. Fig. 1 anskueliggjør skjematisk en platform utstyrt med en utførelsesform for isbrytningsanordningen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser snitt etter linjen II-II på fig. 1.

Fig. 3 og 4 viser henholdsvis i gjennomskåret sideriss

og i delvis gjennomskåret frontoppriss oppbrytningen av et isflak på faste hindre.

Fig. 5 viser hindrene i en utførelsesform som gjør det mulig å føre bort den oppbrukkede is. Fig. 6 og 7 anskueliggjør henholdsvis i gjennomskåret sideriss og i delvis gjennomskåret frontoppriss oppbrytningen av et isflak mellom to faste øvre hindre og et bevegelig nedre hinder. Fig. 8 viser partielt i perspektivriss en alternativ utførelsesform for hindrene. Fig. 9 viser delvis gjennomskåret en platform-bæresøyle som bærer en isbrytningsanordning som har sine to kranser av hindre festet til et roterende konsentrisk bur. Fig. 10 viser delvis gjennomskåret en plattformsøyle med en isbrytningsanordning som har sine to kranser av hindre festet til en konsentrisk ringformet flottør. Fig. 11 viser delvis gjennomskåret en platformsøyle med en isbrytningsanordning som har den ene av sine to kranser av hindre fast og den annen båret av en konsentrisk ringformet flottør. Fig. 12 viser i diagramform den roterende bevegelse som forårsakes av jekker som virker på paler. Fig. 1 anskueliggjør en marin platform av typen med tynget fundament og enkelt sentral søyle. Fundamentet 1, som hviler på havbunnen, bærer langs sin omkrets en utvask-ningshindrende perforert vegg 2 og bærer på midten søylen 3, hvis nedre del er omgitt av lagertanker 4. Dekket 5 er fast sentrert på søylen 3 og bærer oljesøknings- og/eller produk-sjonsutstyret 6. På søylen er der anordnet hindre 7, 8 i to kranser, nemlig en i det minste delvis neddykket nedre krans 70 og en oppragende øvre krans 80. Disse hindre er anordnet skiftevis, slik at hindrene i den ene krans ligger mellom dem i den annen. I utførelsesformen på fig. 1 har hindrene stort sett avkortet pyramideform. Hindrene 7 i nedre krans 70 har en flat side 11 som skråner oppover i retning innover, mens hindrene 8 i øvre krans 80 har en flat side 12 som skråner nedover i retning innover (jfr. også fig. 3). Vinkelen mellom disse to flatsider er av størrelsesorden 50-60°. Plasseringen av kransene på søylen er fast og er valgt på grunnlag av isens nedre og øvre nivåer og av tidevannshøyden, slik at isflaket vil bli klippet av en gruppe av minst tre hindre. Fig. 4 viser i snitt etter linjen IV på fig. 3 hindrenes virkning på isen: Isflaket 9 blir først løftet av nedre hinder 7 og brukket i retningen loddrett på sin bevegelse (pil 10), mens øvre krans av hindre 8 samvirker med nedre krans av hindre 7 for å spre isen i retningen for dens bevegelse 10. Isblokken blir ført bort ved hjelp av anordninger som f.eks. dannes av (ikke viste) skruelinjeformede spor i søylens overflate eller av usymmetriske former av hindrene (med sidelengs skrånende sideflater 83, 84, fig. 5) hvis berøringsflater med isen er avrundet, idet blokken blir satt i bevegelse av de trykkrefter som utøves av pakkisen.

I utførelsesformen på fig. 3 dannes hindrene av prefab-rikerte betongblokker som er festet til bæresøylen ved i og for seg kjente midler som innbefatter teknikker med befes-tigelse under forspenning. I alternative utførelsesformer for oppfinnelsen ville hindrene kunne dannes av forspente betongskall med forsterkende skillevegger eller av stålskall forsterket med flenser, i samsvar med teknikker som er vel-kjente ved bygning av isbryterskrog.

For å konsentrere skjærkreftene har hindrene istedenfor de flate sider 11, 12 eller tilnærmelsesvist flate sider som vist på fig. 2, form av et prisme (fig. 7), hvis kanter 13

får kontakt med isflaket som skal brekkes opp.

I den utførelsesform som er vist i snitt på fig. 4, dannes den nedre krans av hindre av vanntette senkekasser som kan beveges i radiale plan til byggverket som skal beskyttes. Et hinders tverrsnitt i et radialt plan får stort sett form som en rett vinkel med trekanten fiksert med en hengslingsanordning dannet av en tapp 16 på overkanten 15 nær veggen og lagret i (ikke viste) gafler festet til søylens vegg, slik at siden 22 normalt blir parallell med veggen 17 eller ligger an mot den. Ved denne utførelsesform er hinderet metallisk og utført under anvendelse av isbryterskrog-tekno-logi med sin skrånende side 14 prismatisk med en kantlinje 13 på midten (fig. 7).

Oppdriftsregulerende anordninger som er antydet skjematisk, er istand til å fylles med sjøvann som ballast og innbefatter et tappe- og avløpsrør 18 og en ventil 19 som tjener til fylling med ballast og fjernstyres via et rør 21. Det sier seg selv at ballastanordningen og særlig rørene 18 og 21 ville kunne anorndes annerledes, f.eks. tilkoblet nær eller langs hengseltappen 16.

De bevegelige hindre virker på følgende måte: I stil-lingen på fig. 6 er hinderet 71 fylt med vann, slik at partiet 22 ligger an mot søyleveggen 17 og dens skrånende parti vender mot isflaket. Når isflaket har glidd inn over skråflaten eller kanten og kommer i kontakt med skråflaten eller kant-linjen på hindrene 81 i øvre krans 80, blir vann drevet ut av det indre av hinderet 71, og det hydrostatiske trykk vil svinge det oppover i retningen for pilen 20, samtidig som det på det mellom øvre hindre 81, 82 (fig. 7) innklamrede isflak 9 ut-øver en skjærkraft tilstrekkelig til å brekke det opp. Stør-relsen av denne kraft kan videre reguleres ved valg av hin-derets volum, idet dette dimensjoneres etter isforholdene i det område man arbeider i.

I en alternativ utførelsesform har hindrene form av tre-kantede pyramider (fig. 8) som er utført av stålrør og anordnet i to kranser, og hvor en hjørnelinje av hver pyramide ligger i et radialt plan og strekker seg mot kransens sentrum. Pyramidene er anordnet på lignende måte som hindrene i de andre utførelsesformer, med en pyramidekant som utøver samme funksjon som kantene 13 på hindrene 71 og 81 i utførelsen på fig. 7.

Bortledningen av blokker av oppbrukket is skjer passivt ved hjelp av trykket fra pakkisen. Som tidligere beskrevet blir blokkene ledet bort av spor utformet på søylen eller takket være asymmetriske former av hindrene, hvis sideflater 83, 84 på en vilkårlig gitt side strekker seg bakover under en vinkel til radialplanet. Imidlertid kan denne metode i noen tilfeller, særlig når isen er tykk, være forbundet med ulemper som skyldes at bortledningen skjer langsomt. For å oppnå rask, kontrollert bortledning bringes derfor kransene av hindre til å dreie seg rundt konstruksjonen som skal beskyttes, hvorved de griper isblokkene forholdsvis raskt på nedstrømssiden av konstruksjonen regnet i forhold til pakk-isens bevegelsesretning.

I en første utførelsesform for dette (fig. 9) er de to kranser av hindre montert på et bur 23 som dreier seg på et metallbånd 24 som er festet rundt konstruksjonen som skal beskyttes, og mer spesielt på søyleveggen 25. Buret 23 er opplagret på ruller 26 som løper på sideflaten av båndet 24

og overfører trykkreftene fra pakkisen til søylen. Ytter-ligere ruller 27 som sammenvirker med kantene av båndet 24, forhindrer aksialbevegelse av buret og opptar vekten av isflaket som kommer inn på skråflatene eller kantene av hindrene i nedre krans 70.

I en annen utførelsesform (fig. 10) er de to kranser av hindre festet til en ringformet flottør 28 som er koaksial med søylen hos konstruksjonen som skal beskyttes, og utstyrt med ruller 29 som løper på overflaten av søylen 30. For-trinnsvis blir der på overflaten av søylen anordnet rulle-baner 31 som strekker seg over den antatte høydeutstrekning av vertikalbevegelsen av flottøren 28.

Den ovenfor beskrevne anordning kan benyttes på to for-skjellige måter som vil bli beskrevet i dét følgende: Den første måte består i å stille inri oppdriften av flottøren som bærer de to kranser, slik at endene av de nedre hindre blir liggende litt nedenfor isens nivå og endene av de øvre hindre litt ovenfor det, hvorved isflaket som virker på oversiden av de nedre hindre, bringer flottøren til å synke dypere. Innledningsvis blir oppbrytningen av isen uteluk-kende bevirket ved trykk av isflaket mellom de forskutte hindre som vist på fig. 4 og 7. Isflaket som ligger an på de nedre hindre, blir derved lettet og isen brukket opp i retning oppover, idet flottøren vender tilbake til sin stabile stil-ling. Ved den annen måte benytter man en flottør utstyrt med midler til oppdriftsregulering. Flottøren som bærer kransene, blir forsynt med ballast, slik at de nedre hindre kommer ned under isflaket, hvoretter flottøren lettes, slik at den bryter opp isen i retning oppover idet den stiger. Flottøren blir så tynget, slik at de øvre hindre brekker isen i retning nedover. Det blir dermed mulig å rense et areal for is helt rundt

konstruksjonen som skal beskyttes.

I en mulig utførelsesform er en fast krans av hindre kombinert med en hinderbærende flottør for å gi en anordning som vist på fig. 11. Øvre krans 80 av hindre er festet til veggen av søylen som skal beskyttes, og nedre ring 70 av hinderet bæres av en konsentrisk ringformet flottør 32 utført med skillevegger. Flottøren er utstyrt med anordninger til å endre dens oppdrift. Letting av den kasselignende flottør bringer den til å stige og dermed å bryte opp isen mellom de bevegelige og de faste hindre på lignende måte som i utførel-sen på fig. 6.

Fjernelse av den oppbrukkede is utføres i utførelsen på fig. 9 og 10 ved at kransene av hindre og først og fremst buret 23 eller flottøren 28 settes i rotasjon. Som skjema-

tisk anskueliggjort på fig. 12, blir denne rotasjon tilveie-bragt med en tannkrans 34 anbragt på den bevegelige hinderdel og dreiet av en drivanordning som utgjøres av paler 35 som påvirkes av jekker 36 festet til veggen. Kransene av hindre blir dreiet i den ene eller den annen retning beroende på

den asymmetriske fordeling av brukket is.

Et lignende system kan brukes for den på flottøren 32

(fig. 11) monterte krans etter at de nedre hindre er fjernet fra de øvre ved tilførsel av ballast til flottøren.

Rotasjon kan også oppnås uten noe særskilt kunstgrep,

siden det horisontale trykk av pakkisen aldri vil ha sin resultant nøyaktig sentrert i forhold til kransens loddrette symmetriplan.

Videre kan systemene på fig. 9, 10 og 11 også settes i rotasjon ved enda en passiv metode som består i at der på bæredelen for nedre krans 23, 28, 32 anbringes vinger 37 utformet med et.stort antall hull 38 som har avkortet kjegle-form og vider seg ut fra sin mindre til sin større grunnflate 1 retningen for havstrømmen, hvorved denne vil øve tilstrekkelig kraft til å dreie ringen i den forlangte retning. Et slikt system er beskrevet f.eks. i fransk patentskrift nr. 2 289 761. Skifte av dreieretning oppnås ved at vingene snus, idet disse monteres på dreieorganer 39 forbundet med bunnen av bæredelen for nedre krans.

I tilfellet av platformer med mange søyler og tynget fundament kan hver søyle være utstyrt med isbrytningsanordningen med faste eller bevegelige kranser og faste eller bevegelige hindre. Alternativt kan der anordnes en ringformet rullebane som omgir to eller flere søyler i konstruksjonen og har eller ikke har anlegg mot søylene, og som bærer isbrytningsanordningen.

I tilfellet av platformer av "jacket"-type, hvor søylene fastholdes på havbunnen med neddrevne pæler, ligger søylene innenfor en sirkulær skinne som bærer isbrytningsanordningen i Skinnen ligger an mot søylene, som er tverravstaget for å ut-holde og fordele belastningene.

Claims (15)

1. Isbrytningsanordning for en bunnhvilende marin plattform eller konstruksjon oppsatt i vann som er tilbøyelig til å fryse, karakterisert ved at den dannes av to kranser av hindre, nemlig en nedre og en øvre krans (70 resp. 80) som begge omgir konstruksjonen (3) som skal beskyttes, og at platt-formen resp. konstruksjonen er avpasset til de på et valgt oppstillingssted forekommende tidevannsnivåer og istykkelser ved at hindrene (7) i nedre krans har et parti (11) som skråner oppover i retning innover mot konstruksjonen og har sitt forparti liggende nedenfor det nedre nivå av isflak (9) ved la-veste tidevann, og hindrene (8) i øvre krans er plassert mellom dem i det nedre og har et parti (42) som skråner nedover i retning innover mot konstruksjonen, og hvis forparti ligger ovenfor øvre nivå av isflak (9) ved høyeste tidevann.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at minst én av kransene dannes av hindre (71) som er bevegelige i et vertikalt plan.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at de bevegelige hindre dannes av vanntette synkekasser utstyrt med hengslingsanordninger (16) langs sin overkant (15) i nærheten av:konstruksjonen (17) som skal beskyttes, for å tillate svingning av kassene om hengslene, samt mec^ anor<d>-ninger (18,19,21) til oppdriftsregulering.

4. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det minste den ene krans av hindre er vertikalt bevegelig.

5.. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ve d at kransen av hindre er montert på en ringformet flot-tør (28) som omgir konstruksjonen som skal beskyttes.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at den ringformede flottør er utstyrt med anordninger til oppdriftsregulering.

7. Anordning som angitt i et av kravene 1, 4, 5, eller 6, karakterisert ved at i det minste den ene krans av hindre er montert for dreining omkring konstruksjonen som skal beskyttes.

8. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at i det minste den ene krans av hindre er montert på et bur (23) som er fritt bevegelig langs en skinne (24) festet til konstruksjonen (25) som skal beskyttes.

9. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at i det minste den ene krans av hindre er montert på et ringformet tannhjul (34) som dreies av faste drivorganer (35,36).

10. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at hindrene har avkortet pyramideform .

11. Anordning som angitt i krav 10, karakterisert ved at hinderet er formet asymmetrisk i frontoppriss og sideflatene (83,84) på hvilken som helst side skråner i forhold til et radialplan til konstruksjonen.

12. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at hindrene, i det minste i den ene krans, er utformet med en kantlinje (13) langs sin skrånende side.

13. Anordning som angitt i krav 1, 2 eller et av kravene 4-9, karakterisert ved at hindrene dannes av trekantpyramider utført av rørmateriale og med en kant beliggende i radialplanet til konstruksjonen som skal beskyttes .

14. Anordning som angitt.i et av kravene 1-8 eller 10-13, karakterisert ved at i det minste den nedre krans (70) av hindre på sin underside bærer vinger (37) som har avkortet kjegleformede, gjennomgående hull (30) i den frem-herskende havstrøms retning for å sette kransen eller kransene i rotasjon.

15. Anordning som angitt i krav 14, karakterisert ved orienteringsorganer (39) anordnet mellom vingene (37) og nedre del av bæredelene (23,28,32) for nedre krans.