NO171804B - Ettergivende offshorekonstruksjon med fast fundament - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ettergivende offshorekonstruksjon omfattende et fundament stivt festet til havbunnen; et hovedsakelig vertikalt tårn som rager oppad fra fundamentet, hvilket tårn har et nedre endeparti, et øvre endeparti og en konstruksjon som forbinder det øvre og nedre parti, der tårnets lengdeakse definerer konstruksjonens sentralakse; og et dekk festet til det øvre endeparti av tårnet.

Slike offshorekonstruksjoner er tilpasset til. å reagere ettergivende på bølger og andre sidebelastninger.

Mesteparten av olje- og gassproduksjon til havs føres fra konstruksjoner (vanligvis betegnet plattformer) som står på havbunnen og rager oppad til et arbeidsdekk over havoverflaten. En hovedbegrensning ved konstruksjon av slike plattformer er at dynamiske forsterkninger av plattformens respons på bølger må unngås. Svikt i å unngå det meste av den dynamiske forsterkning vil resultere i en reduksjon av utmattings-levetiden til plattformen og kan i ekstreme tilfeller resultere i svikt i plattformens bærende hovedkomponenter. Dynamisk forsterkning av plattformens bølgerespons unngås ved å konstruere plattformen slik at hver av dens naturlige svingningsperioder faller utenfor det området for bølgeperio-der som representerer bølger med betydelig energi. For de fleste offshoresteder er området for naturlige svingningsperioder som må unngås fra 7 til 25 sekunder, idet dette representerer bølgeperiodeområdet som opptrer med størst hyppighet. De former for plattformvibrasjon, som vanligvis er av størst bekymring ved plattformkonstruksjon, er svinging (vanligvis betegnet svaiing) i konstruksjonen, bøyning i konstruksjonen langs sin høyde og torsjon omkring konstruksjonens vertikalakse.

For vanndybder opp til omkring 300 meter, er teknologien for å unngå dynamisk forsterkning av en offshorekonstruksjons bølgerespons godt utviklet. Nesten alle eksisterende offshorekonstruksjoner benyttet i slike vanndyb er fast innfestet til sjøbunnen og avstivet for å bevirke at de ulike naturlige svingeperioder i konstruksjonen er mindre enn omkring 7 sekunder. Slike offshorekonstruksjoner er referert til som "stive konstruksjoner". Den mest vanlige stive konstruksjon benyttet i offshoreoljeproduksjon er en rør-formet rom-ramme av stål festet til sjøbunnen med påler. En alternativ stiv konstruksjon, benyttet i størst utstrekning i Nordsjøen, er betong-gravitasjonskonstruksjonen i det etterfølgende kalt betongkonstruksjon. Betongkonstruksjoner innbefatter et fundament av senkekassetypen som hviler på sjøbunnen. Ett eller flere tårn er stivt festet til fundamentet og forløper oppad til et arbeidsdekk over havoverflaten. Fundamentsskjørt rager nedad fra fundamentet for å overføre siderettede omgivelsesbelastninger til sjøbunnen. Senkekassen og skjørtene virker under den neddykkede vekt av konstruksjonen til å etablere et gravitasjonsfundament som stivt bærer tårnet på sjøbunnen.

Etterhvert som vanndybdene overskrider 300 meter, vil volumet av konstruksjonsmaterialet, som er nødvendig for å opprett-holde tilstrekkelig plattformstivhet til å holde de naturlige svingeperioder i en stiv konstruksjon under 7 sekunder, hurtig øke med dybden. Som et resultat blir kostnaden til stive konstruksjoner stadig mer følsom overfor dybder i farvann dypere enn 300 meter. Det har vært foreslått at for selv de rikeste offshore oljefelter kan bruken av en stiv konstruksjon ikke økonomisk forsvares på vanndyp som overskrider omkring 400 meter p.g.a. begrensningen gitt av den maksimalt tillatte naturlige svingeperiode.

For dypvannsanvendelser har det vært foreslått å avvike fra konvensjonell stiv konstruksjondesign og utvikle plattformer med en egensvingningsperiode større enn periodeområdene for havbølger som inneholder betydelig energi. Slike plattformer, betegnet "ettergivende konstruksjoner", motstår ikke på stiv måte bølger og andre sidebelastninger, men motstår isteden disse belastninger på ettergivende måte primært ved deres egen treghet, som undergår betydelig sideveis bevegelse ved havoverflaten. Dette oppnås vanligvis enten ved å tillate konstruksjonen å svinge omkring sin basis eller ved å tillate konstruksjonen å bøye over sin lengde. Det er vanligvis ikke praktisk mulig å gjøre svingeperioder av andre høyere grad ettergivende; dette krever at disse perioder holdes under omkring 7 sekunder for å hindre dynamisk forsterkning. Således er ettergivende konstruksjoner kjennetegnet ved det faktum at området for bølgesvingnings-perloder som inneholder betydelig energi omfatter egen-svingningsperioden på den høye side (over omkring 25 sekunder), og alle de resterende perioder på den lave side (under omkring 7 sekunder). Bruken av en ettergivende offshorekonstruksjon fjerner effektivt den øvre grense på egensvingningene, og unngår således den mest vanskelige konstruksjonsbegrensning ved stive konstruksjoner. Dette reduserer vesentlig økningen i volumet av byggematerialet, og dermed kostnaden som er nødvendig for en gitt økning i vanndybden.

Ettergivende konstruksjoner må utrustes med en eller annen mekanisme for å motvirke sideveis forskyvning som skyldes virkningen av vind, bølger og havstrømmer. Motvirkning av slik sideveis forskyvning kalles "stabilisering". Stabilisering utføres i eksisterende føyelige eller ettergivende offshorekonstruksjoner på et antall måter. I en klasse ettergivende offshorekonstruksjoner, innbefattende strekk-stagplattformer og flytende tårn, tilveiebringes stabilisering ved oppdrift. Slike konstruksjoner innbefatter et oppdriftsparti vanligvis plassert ved eller nær havoverflaten. Når omgivelseskreftene forskyver plattformen sideveis, vil oppdriftskraften som virker på oppdriftspartiet, etablere et opprettende moment som virker til å gjenopprette konstruksjonen til en vertikal orientering. En betydelig ulempe med oppdriftskonstruksjoner er at de store oppdriftskammere, som de krever, vesentlig forøker konstruksjonens kostnad. Disse oppdriftskammere øker også konstruksjonens tverrsnittsareal som er utsatt for bølger og havstrømmer. Dette medfører økede sidebelastninger, som krever en sterkere konstruksjon enn hva som ellers ville være nødvendig. En typisk strekk-stagplattform er vist i US patent 4.428.702. Et typisk oppdriftstårn er vist i UK patent 2.066.336B.

I en andre type ettergivende konstruksjon, et tårn med barduner, er plattformdekket båret av en slank rom-rammekonstruksjon som forløper fra havbunnen til overflaten. Et antall kjedelinjeformede forankringsliner forløper radielt utad fra et øvre parti av tårnet til havbunnen. Forankrings-linene tilveiebringer den nødvendige stabilitet. En hoved-ulempe med tårn med barduner er at bardunsystemet er kostbart å tilvirke og å utplassere samt vedlikeholde. I visse anvendelser representerer også bardunene en hindring for navigering og fisking i nærheten av plattformen. Et typisk tårn med barduner er beskrevet i detalj i US patent Re. 32.119.

En tredje type ettergivende konstruksjon, kjent som ettergivende nedpålet tårn, benytter fleksipåler til å gi stabilitet. Det ettergivende nedpålede tårn er en stiv tårn-konstruksjon med påler neddrevet i havbunnen og rager oppad langs tårnet til en forhåndsvalgt høyde hvor pålene er festet til tårnet. Tårnet er støttet sideveis i sin nedre ende med fleksipåler, men tillates å gli vertikalt langs fleksipålene som tillater konstruksjonen å svinge omkring sin nedre ende. I respons til svinging eller svaiing av tårnet bort fra vertikalen, etablerer pålene et opprettende moment (kraftpar) som virker der hvor pålene er festet til tårnet). Dette gir den nødvendige stabilitet til å gjenopprette tårnet til en vertikal orientering. En ulempe med det ettergivende nedpålede tårn er at konstruksjonen og installasjonen er komplisert med motstridende krav med hensyn til fleksipålene, som må være tilstrekkelig fleksible til å oppnå ettergivende oppførsel, og likevel tilstrekkelig stive til å motstå påleinndrivende belastninger under installeringen. En annen ulempe med det ettergivende nedpålede tårn er at en del av hver fleksipåle må bli drevet ned etter at tårnet er på plass. Dette er kostbart og forlenger varigheten av instal-lasjonsintervallet når konstruksjonen er sårbar for storm-skader. En type ettergivende nedpålet tårn er omtalt i US patentsøknad serienr. 806.055 inngitt 5. desember 1985.

Det ville være ønskelig å utvikle en ettergivende offshore-plattform som unngår behovet for en mekanisk svaie- eller svingeskjøt, som ikke baserer seg på positiv oppdrift, bardunliner eller faste påler for å motstå de omgivende sidebelastninger, og som kan i helhet bygges og monteres på land.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det til-veiebragt en ettergivende offshorekonstruksjon av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved de trekk som fremgår av karakteristikken til det etterfølgende selv-stendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

Den foreliggende konstruksjon kan produseres nesten til ferdigstilling, innbefattende installering av fleksielementene, i et beskyttet marint område, slik som en fjord. Installering av konstruksjonen er forholdsvis hurtig ettersom det ikke er noe behov for installasjon på stedet av forankringer, barduner eller påler som er nødvendig for andre typer ettergivende offshorekonstruksjoner.

For en bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelse gis henvisning til de vedlagte tegninger hvor: Figur 1 viser i perspektiv en foretrukket utførelse av den ettergivende offshorekonstruksjon i følge den foreliggende oppfinnelse; Figur 2 viser et sideriss, delvis i snitt, som korresponderer med figur 1, og viser detaljer ved arrangementet for ettergivende å understøtte tårnet på toppen av et gravitasjonsfundament; Figur 3 viser en detalj som korresponderer med figur 2 og viser grenseflaten mellom fundamentet og tårnet; Figur 4 viser et horisontalt tverrsnitt av fundamentet tatt gjennom linjen 4-4 ifølge figur 2; Figur 5 viser en detalj tatt langs linje 5-5 i følge figur 2; Figur 6 viser et horisontalt tverrsnitt av fundament-tårngrenseflaten tatt slik det fremkommer under fremstillingen; Figur 7 viser et sidesnitt av fundament-tårngrenseflaten slik det fremstår under fremstillingen; Figur 8 viser et tverrsnitt av fundament-tårngrenseflaten av en alternativ utførelse ifølge oppfinnelsen; Figur 9 viser et sidesnitt av fundament-tårngrenseflaten til en andre alternativ utførelse av den foreliggende opp-f innelse; Figur 10 viser en detalj som korresponderer med figur 9; og Figur 11 viser et sideriss, delvis i snitt, av fundament-tårngrensef laten av en tredje alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Figur 1 viser et perspektivisk sideriss av en ettergivende offshorekonstruksjon som representerer en foretrukken utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Som det vil fremgå av den følgende beskrivelse, tar den foretrukne

utførelse form av et betongtårn tilpasset for bruk som en bore- og produksjonsplattform for olje og gass 1 vanndyp som overskrider 300 meter. Imidlertid kan den foreliggende oppfinnelse innta mange andre utførelser og kan benyttes for et antall andre formål. I den utstrekning at den følgende beskrivelse er spesielt rettet mot en bestemt utførelse og bruken av den foreliggende oppfinnelse, er dette for il-lustrasjon snarere enn en begrensning.

Som vist i figur 1 innbefatter den ettergivende offshorekonstruksjon 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse fire hovedkomponenter: et gravitasjonsfundament 12; et tårn 14 som rager oppad fra fundamentet 12 til en posisjon over havoverflaten; et arbeidsdekk 16 båret i toppen av tårnet 14; og et sett stabiliserende eller fleksielementer 18 forankret mellom fundamentet 12 og tårnet 14. Ettersom tårnet 14 svaier bort fra vertikalen i respons til bølger, vind og havstrømmer, vil fleksielementene 18 festet til den side av tårnet 14 som er mot helningsretningen sammentrykkes og f leksielementene 18 på den motsatte side av tårnet 14 forlenges. Dette etablerer et gjenopprettende kraftpar som virker på det sted der f leksielementene 18 er festet til tårnet 14, og presser tårnet 14 tilbake til en vertikal orientering. Fleksielementene 18 tjener nok en funksjon, nemlig å overføre hele den neddykkede vekt av tårnet 14 og dekket 16 til fundamentet 12. Dette unngår behovet for en vertikal lastbærende mekanisk skjøt mellom tårnet 14 og fundamentet 12. I den foretrukne utførelse tjener fleksielementene 18 også en tredje funksjon, nemlig å hemme den nedre ende av tårnet 14 i side- og torsjonsbevegelse. Dette eliminerer behovet for en mekanisk skjøt mellom tårnet 14 og basisen 12 for å gi skjærmotstand til den nedre ende av tårnet 14. Hele konstruksjonen 10 kan fremstilles i be-skyttede farvann og taues til installasjonsstedet. Bruken av et gravitasjonsfundament 12 som en forankring for fleksielementene 18 forenkler vesentlig installeringen, og unngår de langvarige påleneddrivende operasjoner som er nødvendig for installering av ettergivende nedpålede tårn.

Det vises nå til figur 2 hvor den ettergivende offshorekonstruksjon 10 vil bli beskrevet i nærmere detalj. Basisen 12 er en hovedsakelig konvensjonell betong-gravitasjons-struktur med syv celler 20, 21 anordnet med skjørt 22 som rager nedad fra cellene 20, 21 ned i fast grunnmateriale under havbunnen. Sentercellen 20 er en åpenendet sirkulær rett sylinder. De seks ytre celler 21 er lukkede sirkulære rette sylindere anordnet rundt den sentrale celle 20. Disse seks ytre celler 21 er benyttet som flyte- og ballast-senkekasser under oppbygningen og installeringen av konstruksjonen 10, og kan også benyttes for hydrokarbonoppbevaring under drift av konstruksjonen 10. Ved installering av den ettergivende offshorekonstruksjon 10, er gravitasjonsbasisen 12 stivt festet til havbunnen 23 for å etablerere et stabilt fundament fra hvilket tårnet 14 kan støttes og stabiliseres med fleksielementene 18.

Tårnet 14 er en hovedsakelig konvensjonell, forsterket, forspent skallkonstruksjon i betong som har form av en avkortet konus. Tårnet 14 innbefatter et øvre endeparti 24 som støtter dekket 16, et nedre endeparti 26 som, som mer fullstendig utdypet nedenfor, opprettholdes hovedsakelig fri for vertikal lastbærende kontakt med sentercellen 20, og et lastbærende veggparti 28 forløper mellom de øvre og nedre endepartier 24, 26. Det nedre endeparti 26 innbefatter fortrinnsvis et konvekt betongskall som tjener til å avtette bunnen av tårnet 14 mot sjøvanninntrenging under bygging og installasjon av konstruksjonen 10. Boring og produksjon utføres gjennom lederør 30 som forløper nedad fra dekket 16 og ned i sjøbunnen 23 gjennom tårnet 14. Det nedre endeparti 26 er anordnet med flere åpninger 34 til dekket av avtagbare plater gjennom hvilke bore- og produksjonslederør 30 senkes ned etter installering av konstruksjonen 10. Fagmannen vil innse at tårnet 14 kan være en rom-rammekonstruksjon isteden for et enkelt betongtårn og kan tilvirkes av materialer forskjellig fra betong.

Figur 3 er et detaljert snittriss som viser den foretrukne utforming av fleksielementene 18 og hvordan de er forbundet mellom basisen 12 og tårnet 14. Fleksielementene 18 er hver orientert hovedsakelig parallelt med overflaten av tårnet 14 og er ordnet i en oppstilling som omgir senteraksen til tårnet 14, som best vist i figur 4. I prinsipp er fleksielementene 18 langstrakte elementer med en første ende 36 festet til basisen 12 og en andre ende 38 festet til tårnet 14. Fleksielementene 18 er tilpasset til å undergå begrenset elastisk spenning under aksiell belastning. Som det vil bli nærmere omtalt nedenfor, vil endringene i lengden av hvert fleksielement 18 som skyldes denne spenningsmotstand oppta svaiing av tårnet 14 omkring basisen 12. I den foretrukne utførelse er fleksielementene 18 tilvirket utelukkende av rørformede stålelement med en lengde tilstrekkelig til elastisk å oppta den nødvendige forlengelse. Alternativt kan fleksielementene 18 være kortere stålelementer hvor det inngår mekaniske eller elastomere fjærenheter for å gi den nødvendige grad av aksiell fleksibilitet. Dette vil betraktelig redusere den nødvendige lengde av fleksielementene 18. US patentsøknad nr. 929.539 omtaler rørformede stålelementer med en elastomer fjær egnet for dette formål.

Fleksielementene 18 er hver under hovedsakelig like aksielle trykkbelastninger når tårnet 14 er vertikalt. Når tårnet 14 heller, vil fleksielementene 18 som tårnet 14 heller mot sammentrykkes ytterligere og fleksielementene 18 på den motsatte side av tårnet 14 blir forlenget. Den resulterende ubalanse i fleksielementbelastningen medfører påføring av et gjenopprettende kraftpar som stabiliserer tårnet 14 mot for stor svaiing. I den foretrukne utførelse støtter fleksielementene 18 tårnets nedre ende 26 en avstand over det underliggende parti av sentercellen 20. Denne avstand gir et gap 39 som er dimensjonert for å hindre kontakt mellom basisen 12 og tårnet 14 under alle tårnsvaieforhold. Utformingen, plasseringen og antallet fleksielementer 18 er valgt til å gi tårnet 14 og dekket 16 en ettergivende respons til bølger og andre sidebelastninger. Den foretrukne naturlige svingeperiode bør overskride omkring 25 sekunder. Vinkelforskyvning av tårnet 14 under en maksimalt beregnet belastning vil være omkring 2° for et tårn på 300 meter og omkring 1° for et tårn på 600 meter.

I den foretrukne utførelse har tårnet 14 og dekket 16 sammen en netto negativ oppdrift. Skjønt oppdrift ikke er nødvendig for stabilisering av konstruksjonen 10, kan det i enkelte utførelser være ønskelig å gi tilleggsoppdrift nær det øvre parti av tårnet 14 for det formål å motvirke en større eller mindre andel av dekksbelastningen, eller for å stille inn egensvingeperioden til konstruksjonen 10.

Fleksielementene 18 tar fortrinnsvis form av rørformede stålelementer der det ene ligger utenpå det andre. I utførelsen vist i figur 3 har fleksielementene 18 som ligger i hverandre to hovedkomponenter, et ytre rørformet element 40 og et indre rørformet element 42 som forløper igjennom det ytre rørformede element 40. Den nedre ende 36 av det indre rørformede element 42 er festet til en forankring 44 i bunnsentercellen 20. Den øvre ende av de ytre og indre rørformede elementer 40, 42 er festet sammen. Den nedre ende 38 av det ytre rørformede element 40 er festet til en tårnforankring 46. Lengdeendringene som tildeles de i hverandre beliggende fleksielementer 18 når tårnet heller bort fra vertikalen opptas av den kombinerte lengde av de ytre og indre rørformede elementer 40, 42. Således kan et tokomponent, i hverandre beliggende fleksielement oppta den doble forlengelse eller sammentrykning av et enkomponent fleksielement av samme faktiske høyde og materiale.

Skjønt den foretrukne utførelse av den foreliggende oppfinnelse anvender et tokomponent i hverandre beliggende fleksielement, skal det forstås at andre fleksielementutform-inger også er mulig. Et i hverandre beliggende fleksielement som har tre eller flere rør som ligger i hverandre kan benyttes. I dype farvann kan det være mulig å benytte enkomponent fleksielementer med tårnforankringen 46 plassert ved et sted på tårnet 14 i en viss avstand over basisen 12. Det vil imidlertid i de fleste anvendelser være nødvendig å benytte i hverandre beliggende fleksielementer p.g.a. forlengelsen som tildeles fleksielementene 18 under maksimal tårnsvaiing, som ikke på sikker måte kan opptas av et enkelt stålelement, selv der det forløper i hele høyden av konstruksjonen 10 til en forankring ved dekket 16.

Som best vist i figur 3 er tårnf or ankr ingen 46 for fleksielementene 18 et ringformet ordnet sett av hylser 48 festet til tårnveggen 28 en avstand over basisen 12. Hylsene 48 forløper igjennom en serie omkretsmessige stålringer 50 som gir sidestøtte til hylsene 48. Tårnforbindelsesenden 38 til hvert fleksielement 18 er festet i en korresponderende en av hylsene 48 ved støping, sveising eller på annen måte. Bunnforankringen 48 for fleksielementene 18 oppnås ved å støpe bunnforbindelsesenden 36 til hvert fleksielement 18 inn i en ringformet sidevegg av bunn-sentralcellen 20.

Et av problemene med den foretrukne utførelse av konstruksjonen 10, er at fleksielementene 18 må være tilstrekkelig fleksible til å oppta bøyingen som de er utsatt for under tårnsvaiing, og likevel ha tilstrekkelig skjærmotstand til å fastholde den nedre ende av tårnet 14 mot torsjon og sideforskyvning. Disse konkurrerende krav ivaretas ved å avstandsplassere de to skjærbelastningsoverføringspunkter 54, 56 for hvert fleksielement 18 nærmere til hverandre enn den aksielle avstand mellom de to forankringene 44, 46. Bunnforankringen 44 er plassert i bunnen av sideveggen til sentercellen 20. En sylindrisk åpning 52 forløper oppad gjennom sideveggen over forankringen 44 for hvert fleksielement 18. Disse åpninger 52 har en diameter vesentlig større enn den til bunnforbindelsesenden 36 av fleksielementene 18. Et fleksielement-bunnføring 54 er plassert nær toppen av hver åpning 52 for å fastholde det korresponderende parti av fleksielementet 18 mot sideforskyvning i forhold til basisen 12. Tårnforankringen 46 er plassert en avstand over tårnets nedre ende 26 og en fleksielementføring 56 er plassert på tårnet 18 en kort avstand over basisen 12. Dette arrangementet tillater skjærlaster å bli overført fra tårnet 14 til basisen 12 på steder avstandsplassert bare noen få meter fra hverandre på fleksielementene 18 mens den nedre ende av hvert fleksielement 18 tillates å bøye over den betraktelig større avstand mellom bunn- og tårnforankringene 44, 46. Dette minimaliserer torsjon og sideforskyvning av tårnets nedre ende 26 mens det gir fleksielementene 18 tilstrekkelig bøyefrihet til å unngå overbelastning av disse under maksimale svaieforløp.

Bygging av den ettergivende offshorekonstruksjon 10 er i det vesentlige konvensjonell, ved bruk av velkjent betong-glideforskalingsteknikker. En spesiell fremgangsmåte er imidlertid nødvendig for å etablere klaringsgapet 39 mellom basisen 12 og tårnet 14. I den foretrukne utførelse utføres dette som følger. Basisen 12 glideformes i en tørrdokk. En utkraving 58 blir støpt inn i den indre overflate av sentercellen 20 ved et sted en kort avstand fra toppen av sentercellen 20. Denne utkraving 58 tjener som en konstruk-sjonsstøtteflate for tårnet 14. Etter ferdigstilling av sentercellen 20 plasseres en midlertidig stålholdering 60 (se figurene 6 og 7) til å rage oppad fra den radielt indre flate av utkravingen 58. Holderingen 60 holdes på plass ved et armkors 62 som stråler ut fra senteret av setercellen 20. Det ringformede området over utkravningen 58 blir deretter fylt med sand 64. Tårnet 14 støpes direkte på toppen av sandlaget 64 med vekten av tårnet 14 overført direkte til den sentrale celle 20 igjennom sanden 64. Etter at fleksielementene 18 er ferdige og festet til basisen og tårnforankringene 44, 46, fjernes armkorset 62 og holderingen 60 og sanden 64 skylles bort fra mellomrommet mellom basisen 12 og tårnet 14. Dette overfører vekten av tårnet 14 til fleksielementene 18. Under dette trinn av tårnbyggingen som forutgår kompleteringen av fleksielementene 18, kan det være nødvendig å temporært stabilisere tårnet 14 fra svaiing på sandbasisen 64. Dette kan utføres ved å låse de indre og ytre fleksielementers rør 40, 42 sammen ved bruk av ekspan-sjonspakninger eller andre innretninger.

Fagmannen vil innse at alternative teknikker kan benyttes for å etablere det nødvendige klaringsgap 39 mellom den nedre enden av tårnet 14 og basisen 12. F.eks. kan tårnet 14 bygges på en midlertidig ringformet stålramme (ikke vist) støttet på utkravingen 58. Etter at fleksielementene 18 er ferdige vil dette rammeverk bli skåret bort.

I noen applikasjoner, særlig hvor konstruksjonen 10 skal benyttes i vanndybder mindre enn omkring 400 meter, kan det være upraktisk å benytte fleksielementer 18 for å overføre alle skjærbelastninger nødvéndig for å motstå side- og torsjonsbevegelse av tårnet 14. Figur 8 illustrerer en alternativ utforming for å feste tårnet 14 til basisen 12 hvor dette problem løses gjennom bruken av adskilte skjær-elementer 68 adskilt fra fleksielementene 18. I denne utførelse er fleksielementene 18 og fleksielementenes forankringer 44, 46 uendret fra den forutgående utførelse bortsett fra at bunnføringen 54 og den nedre tårnføring 56 for fleksielementene 18 kan være fullstendig fjernet eller anordnet med en utvidet indre diameter for å øke bøyefriheten som tillates for bunnforbindelsesenden for hvert fleksielement 18. Skjærelementene 68 tar form av rørformede ståltapper som er forankret i bunnen av den sentrale celle 20 og forløper oppad gjennom åpninger 70 i basisen 12 til en posisjon en viss avstand over tårnets nedre ende 26. Den øvre ende av hvert skjærelement 68 forløper gjennom en hylse 72 festet til tårnveggen 28 en kort avstand over basisen 12. En føring 74 er plassert nær toppen av hver skjærelement-åpning 70 for å motta horisontale skjærbelastninger fra tårnet 14 mens det tillater skjærelementet 68 å undergå den "begrensede bøyning nødvendig for å oppta tårnsvingingen uten å overbelaste skjærelementet 68. Figurene 9 og 10 viser en utførelse av den foreliggende oppfinnelse hvor skjærbelastningene overføres direkte fra tårnet 114 til basisen 112. I denne utførelse forløper tårnets nedre ende 126 noen få meter nedad i den sentrale celle 120. Kontaktflaten 180, 182 på basisen 112 og tårnet 114 er dimensjonert til å gi minimal sideklaring mellom den ytre overflate av tårnet 14 og den indre flate av sentralcellen 120, og forhindrer således sidebevegelse av tårnets nedre ende 126. For bedre å oppta tårnsvaiingen, kan tårnets kontaktflate 182 være konveks med en radius omtrentlig lik med radien til tårnets nedre ende 126. Basisens kontaktflate 180 bør være hovedsakelig vertikal og rett sett fra siden. Kontaktflaten 180, 182 behøver ikke å være kontinuerlig rundt tårnets nedre ende 126, men kan være segmentert og belagt med utskiftbare slitasjeputer 184, 186 av metall. Om nødvendig kan tårnets kontaktflate 182 låse seg til basiskontaktflaten 180 i horisontalplanet for å overføre torsjonsbelastninger fra tårnet 114 til basisen 112. Figurene 9 og 10 illustrerer også et alternativt arrangement for den fleksible påles basisforankring 144. En sylindrisk åpning 152 er anordnet i sideveggen av den sentrale celle 120 for hvert fleksielement 118. Fleksielementets basisfor-bindelseende 136 er innlagt i og anordnet med et ytterligere rørformet element 188 som forløper konsentrisk rundt fleksielementets indre rørformede element 142. Den øvre ende av det ekstra rørformede element 188 er forankret til sentralcellen 120 ved den øvre ende av den sylindriske åpning 152 og den nedre ende av det ekstra rørformede element 188 er festet til den nedre ende av det indre rørformede element 142. Dette arrangement fordobler den effektive frie lengde av fleksielementet 18 inne i sentralcellen 120, og tillater således fleksielementet 118 og bedre oppta bøyebelastningene tildelt under tårnets svaiing. I tillegg, ettersom fleksielementet 118 normalt vil være under en nedad rettet belastning, gir plasseringen av basisforankringen 144 nær toppen istedenfor ved bunnen av den sentrale celle 120, forbedret lastfordeling gjennom de lastbærende betongvegger til den sentrale celle 120.

Figur 11 illustrerer en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse hvor en nedpålet basis benyttes i steden for et gravitasjonsfundament. Det skal forstås at bortsett fra beskaffenheten til basis, er denne utførelse svært lik i konstruksjon og funksjon med den foretrukne gravitasjons-basisutførelse ifølge den foreliggende oppfinnelse som beskrevet ovenfor og illustrert i figurene 1 til 5. Den nedpålede basis 212 er sammensatt av stive stålringvegger 290 som fester et antall pålehylser 292 og fleksielementhylser 294 i en oppstilling som forløper omkretsmessig rundt tårnets nedre ende 226. Et radielt klaringsgap 239 på omkring en meter er anordnet mellom ringveggen 290 og tårnet 214 for å unngå kontakt når tårnet 214 svaier. I hverandre beliggende f leksielementer 218 er festet i en første ende 236 til bunnen av en fleksielementhylse 294 som tjener som bunnforankringen 244, og i den andre ende 238 til en tårnforankring 246 hovedsakelig den samme som den beskrevet tidligere. Mellom de to forankringer 244, 246 er hvert fleksielement 218 sideveis fastholdt med et fleksielements bunnføring 254 og en nedre f leksielements tårnføring 256 på en måte som er beskrevet tidligere. Dette arrangement overfører sidebelastninger fra basisen 212 til tårnet 214 for å hindre side- og torsjonsbevegelse av tårnets nedre ende 226 uten å overbelaste fleksielementene 218.

Hvor det er upraktisk å benytte fleksipåler 218 for å hindre side- og torsjonsbevegelse av tårnet 214, kan denne funksjon tilveiebringes ved påler 296 benyttet til stivt å feste-basisen 212 til havbunnen 223. I dette arrangement vil pålene 296 bli støpt inn i de respektive hylser 292 kun over den nedre halvdel av hylsens høyde. Over dette punkt vil pålen 296 være fri til å bøye. Pålene 296 vil hver forløpe oppad en avstand over pålehylsene 292 inn i skjærhylsene 298 festet til tårnet 214. Den øvre ende av hver påle 296 vil deretter virke til å hemme side- og torsjonsbevegelse av tårnets nedre ende 226 på den samme måte som skjærelementene 68 ifølge figur 8 som beskrevet tidligere.

Produksjon av den pålede basisutførelse 210 for den ettergivende offshorekonstruksjon ligner fabrikasjonen av gravita-sjonsfundamentutførelsene. Det nedre parti av tårnet 214 ville bli glidestøpt eller glideformet på den konvensjonelle måte i en tørrdokk. Ringveggen 290 ville deretter bli montert i seksjoner rundt tårnets nedre ende 226. Under de påfølgende flytende byggefaser av tårnet 214, ville ringveggen 290 være opphengt fra fleksielementene 218. Konstruksjonen 210 ville være hovedsakelig ferdig før installasjon. Den eneste hovedoperasjon som gjenstår når konstruksjonen 210 er plassert ved installasjonsstedet er å drive styrepålene 296 gjennom pålehylsene 292 og deretter feste pålene 296 til hylsene 294 for fast å innfeste basisen 212 til havbunnen 223.

Claims (8)

1. Ettergivende offshorekonstruksjon (10) omfattende et fundament (12) stivt festet til havbunnen (23); et hovedsakelig vertikalt tårn (14) som rager oppad fra fundamentet (12), hvilket tårn (14) har et nedre endeparti (26), et øvre endeparti (24) og en konstruksjon som forbinder det øvre og nedre parti, der tårnets (14) lengdeakse definerer konstruksjonens (10) sentralakse; og et dekk (16) festet til det øvre endeparti (24) av tårnet (14), karakterisert ved at den ettergivende offshorekonstruksjon (10) innbefatter et antall langstrakte stabiliseringselementer (18) arrangert i et oppsett som omgir sentralaksen, der hvert stabiliseringselement (18) har en første ende festet til fundamentet (12) og en andre ende festet til tårnet (14) ved en stabiliserende elementforankring (46) beliggende på tårnet (14) i en stilling over fundamentet (12), hvilke stabiliseringselementer (18) tjener til å overføre vertikale laster fra tårnet (14) til fundamentet (12) og tjener videre til å gi en gjenopprettende kraft til å motvirke sidebelastninger mot tårnet (14) fra strømninger, bølger og vind.

2. Ettergivende offshorekonstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert langstrakte stabili-ser ingselement (18) er en rørformet anordning med rør utenpå hverandre.

3. Ettergivende offshorekonstruksjon ifølge krav 2,karakterisert ved at den rørformede anordning er en toelementsanordning, innbefattende et ytre rørformet element (40) og et indre rørformet element (42), som hvert har en øvre ende og en nedre ende, hvilke øvre ender er festet til hverandre, og det indre rørformede elements nedre ende er festet til fundamentet (12) og det ytre rørformede elements nedre ende er festet til den stabiliserende elementforankring (46).

4 . Ettergivende offshorekonstruksjon ifølge krav 2, karakterisert ved at den stabiliserende elementforankring (46) omkretsmessig omgir tårnveggelementet i en stilling i nærheten av tårnets nedre endeparti (26).

5. Ettergivende offshorekonstruksjon ifølge krav 1, J karakterisert ved at de langstrakte stabiliserende elementer (18) bærer den helt neddykkede vekt av dekket (16) og tårnet (14). ,

6. Ettergivende offshorekonstruksjon ifølge krav 5, karakterisert ved at de lastoverførende krefter fra tårnet (14) til fundamentet (12) går via de langstrakte stabiliseringselementer (18).

7. Ettergivende offshorekonstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at fundamentet (12) er et betong-gravitasjonsfundament med en sentral betongcelle (20) og et antall ytre betongceller (21).

8. Ettergivende offshorekonstruksjon (210) ifølge krav 1, karakterisert ved at fundamentet (212) er en ringformet vegg (290) som omsirkler tårnet (214), hvilken ringformede vegg (290) er festet til sjøbunnen (223) med et antall påler (296) og til tårnet (214) med de langstrakte stabiliseringselementer (218).