NO763718L - - Google Patents

Description

"Plattform til bruk ved arbeid til sjøs"

Den foreliggende oppfinnelse angår en plattform til bruk ved arbeid til sjøs, omfattende et flytedyktig fundamentlegeme som opp over vannflaten ragende støtter er forankret i, og som via trekkelementer er forbundet med et dekk som griper rundt støttene og er utformet som et flytelegeme, og kan senkes ned på sjøbunnen ved hjelp av senkeanordninger som er anordnet på dekket, og ved hvis hjelp dekket også kan trekkes opp på støttene.

Der er tidligere kjent en plattform av denne art hvor støttene består av teleskopisk sammenskyvbare stål-fagverks-tårn hvis nedre ende er forankret til fundamentlegemet, mens den øvre ende kan føres i og festes til et rammeformet, flytedekk som omslutter den øvre ende. Ved nedsenkning blir det i første omgang flytende fundamentlegeme fylt med vann og, mens det henger i trekkelementer, senket med vinsjer anordnet på den. flytende dekkramme.

Denne kjente plattform kan imidlertid ikke benyttes ved større dimensjoner og for fundamentering på store dyp. på ca. 30 m og mer. For store dyp er der i den senere tid bygget tungvekts-plattformer hvis fundamentlegemer og støtter består av sjøvanns-bestandig materiale, f.eks. armert betong eller spennbetong, og er tilstrekkelig stabile til å oppta de betydelige dynamiske krefter som skriver seg fra sjøgang og bølgeslag, og til å bære et stort dekk med høy nyttelast i avstand over havflaten. I denne forbindelse tilstrebes der en minst mulig flytedybde for plattformen, slik at denne kan produseres på grunt vann og fløtes gjennom grunne farvann til bruksstedet. Allerede under denne transport skal plattformen kunne bære en størst mulig nyttelast for å kunne bringe med seg på dekket alle nødvendige maskiner, apparater og anordninger for det arbeid som skal utføres til sjøs, f.eks. boring etter jordolje,

idet en senere transport og montering av dette utstyr er meget kostbart på grunn av avhengigheten av været.

Ved å sette det flytedyktige dekk ned på det flytende fundamentlegeme blir det under plattformens transport til bruksstedet mulig å medføre store nyttelaster på en tungvektsplattform, slik at alle nødvendige maskiner og anordninger, f.eks. boretårn, kraner, rør og pumpeanlegg kan monteres allerede på produksjons-stedet i nærheten av land. Under fløtingen til bruksstedet har da plattformen med sitt tungtlastede dekk og de høyt oppragende støtte-ben vanligvis sitt tyngdepunkt over oppdriftssenteret, men stabili-teten av det sammen med dekket opp over vannflaten ragende fundamentlegeme er tilstrekkelig til at plattformen sikkert kan tran-sporteres til bruksstedet. Her kommer imidlertid plattformen ved nedsenkning av fundamentlegemet på havbunnen i en kritisk fase.

Ved nedsenkning på havbunnen befinner fundamentlegemet seg helt under vann og mister sin stabilitet. Da tyngdepunktet for hele systemet ligger over oppdriftssenteret, foreligger fare for en kantring av plattformen når forstyrrende sidekrefter fra vind og sjøgang virker inn på plattformen under nedsenkning av fundamentlegemet. Herunder kan dekket som flyter på vannflaten, ikke stabi-lisere fundamentlegemet tilstrekkelig, da trekkelementene som forbinder fundamentlegemet med dekket, tidvis blir slakke på.grunn av de ved sjøgangen betingede svingninger av dekket og ikke kan overføre dekkets opprettende moment på fundamentlegemet. De peri-odiske svingninger av dekket som frembringes av sjøgangen, gir dessuten voldsomme massekrefter i linene, noe som påkjenner linene meget sterkt og lett kan føre til brudd i disse.

Ifølge oppfinnelsen stilles den oppgave å unngå disse vanske-ligheter og å konstruere plattformen slik at den sammen med det fullt utrustede dekk flyter sikkert under transporten til bruksstedet og uten fare for å kantre kan senkes ned på sjøbunnen på bruksstedet.

Oppgaven blir ifølge den foreliggende oppfinnelse løst ved at trekkelementene strekker seg fra fundamentlegemet til den øvre ende av støttene og er forspent.

Denne utførelse har den fordel at dekket også ved vind og sjøgang i"enhver stilling forblir fast forbundet med fundament legemet, da det henger i de trekkelementer som er ført til den øvre ende av støttene, og hever seg opp av vannet når det befinner seg i en bølgedal og derved reduserer avstanden til fundamentlegemet, noe som uten forspenning ville hatt til følge en slakking av de nedre trekkelementpartier mellom dekket og fundamentlegemet. Det opprettende moment av det flytende dekk virker da inn på fundamentlegemet via støttene, slik at dettes tilbøyelighet til kreng-ning kan motvirkes også når der ikke lenger består noen trekkfor-bindelse mellom dekk og fundamentlegeme via det nedre parti av trekkelementene.

Dekkets stabiliserende virkning blir også fullt virksom når ytre krefter som vind eller sjøgang under nedsenkningen av fundamentlegemet bringer plattformen ut av sin vertikale stilling til en skråstilling. Det flytende dekk som er festet til de gjennom-løpende trekkelementer og alltid holdes parallelt med fundamentlegemet, dukker da under virkningen av de forstyrrende krefter dypere ned i vannet på den ene side, slik at oppdriften skaffer et opprettingsmoment som virker motsatt av kantringsmomentet, og som virker inn på fundamentlegemet som kraftpar direkte via de nedre trekkelementpartier på den ene side og via de øvre trekkelementpartier og støttene på den annen side.

Ved hjelp av strekkforspenningen hindres det at enkelte trekkelementpartier avvekslende slakkes og igjen strammes og derved utsettes for høye støtbelastninger som kan føre til store deforma-sjoner og tretthetsbrudd i trekkelementene. Dessuten unngås herved støtbelastninger på løfteanordningene og på festestedene, noe som er særlig farlig da det kan føre til en plutselig svikt av hele opphengningen.

Spesielt hensiktsmessig er dét når trekkelementene er så meget forspent at ingen av deres øvre partier som befinner seg over dekket, resp. nedre partier som befinner seg under dekket, blir spenningsløse når de høyeste forventede bølger virker inn på det flytende dekk. Lastendringer som fremkommer ved sjøgang, fører da bare til en økning eller reduksjon av den strekkraft som allerede finnes i trekkelementene, idet der i det nedre og øvre parti av ethvert av trekkelementene samtidig opptrer en endring av strekk-spenningen, som imidlertid aldri antar verdien null.

Da trekkelementene ifølge oppfinnelsen er ført fra fundamentlegemet til den øvre ende av støttene, kan de på samme måte som senkeanordningene benyttes såvel til senking av fundamentlegemet på sjøbunnen som til oppheising av dekket til arbeidsstilling over vannspeilet.

Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen kan trekkelementene være liner som er ført via skiveblokker som er anordnet på dekket og/eller fundamentlegemet og/eller ved den øvre ende av støttene, og løper over linevinsjer anordnet på, dekket. De høye trekkrefter som er nødvendige for å sette ned og løfte opp fundamentlegemet og å heve og senke dekket på støttene, kan da fordeles på flere linestrenger og tas hånd om av normale friksjonsvinsjer.

I denne forbindelse kan trekkelementene være festet med sin ene ende til fundamentlegemet og med sin annen ende til den øvre ende av støttene og være ført gjennom dekket. Til senking av fundamentlegemet og heving av dekket kan da de samme vinsjer arbeide på de samme liner uten at linen må træs om eller vinsjenes dreieretning reverseres.

Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen kan senkeanord:-riingene også være hydrauliske klatrepresser som klemmer seg fast på trekkelementene. Klatrepresser er hydrauliske heiseanordninger med to lineklemmer, hvorav den ene er forbundet med sylinderen og den annen med stempelet i heiseanordningen, og som vekselvis klemmer seg fast til linen og heiser opp dekket som er festet til heise-anordningene, idet den ene klemme holder dekket som bæres av klatrepressen fast til linen, mens den annen lineklemme ved til-baketrekning av stempelet trekkes etter og på sin side klemmer seg fast på linen når stempelet skyves ut og heiser opp dekket som er festet til stempelet.

Sammen med disse klatrepresser kan der som trekkelementer også benyttes forspente stålstaver.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere beskrevet ved hjelp av et utførelseseksempel under henvisning til tegningen. Fig. 1 er et oppriss, delvis i snitt, av en plattform ifølge oppfinnelsen med et dekk som er satt ned på fundamentlegemet, i slepestilling. Fig. 2 viser plattformen på fig. 1 ved nedsenkning av fundamentlegemet. Fig. 3 er et oppriss, delvis i snitt, av plattformen ifølge

oppfinnelsen med fundamentlegemet plasert på sjøbunnen.

Fig. 4 viser plattformen på fig. 3 i arbeidsstilling med oppheist dekk. Fig. 5 er en prinsippskisse svarende til fig. 2 og viser på-kjenningen ved gjennomløpende bølger. Fig. 6 er en prinsippskisse svarende til fig. 5 og anskuelig-gjør påkjenningene på plattformen ved forstyrrende sidekrefter. Fig. 7 er en prinsippskisse av et mellomstadium ifølge fig. 2 og viser anordningen av trekkelementene og utformingen av en senkeanordning. Fig. 8 er et skjematisk riss i større målestokk av en klatrepresse som benyttes til å heve og senke dekket.

På tegningen betegner 10 en plattform som tjener til arbeid til sjøs, og som er utført som en tungvektsplattform og kan anvendes f.eks. som boreøy til boring etter jordolje i dype havbunner. Plattformen 10 består av et flytedyktig fundamentlegeme 11 av armert betong eller spennbetong som oppviser et i flere celler oppdelt hulrom 12 som delvis kan oppta ballast 13 i form av sand og fylles med vann og påny lenses. Hulrommet kan også benyttes til lagring av olje. I fundamentlegemet 11 er der forankret fire av spennbetong eller stål bestående støtter 14 som passende kan være rørformede, og som et flytedyktig dekk 15 kan forskyves langs i vertikal retning. Dekket 15 består fortrinnsvis av en kasse-formet plattform av stål som bærer boretårnet 16 og andre ikke viste anordninger til utføring av det påtenkte arbeid til havs. Støttene 14 er ført gjennom dekket 15 i egnede utsparinger 17, som støttene 14 har sideveis føring i ved senking av fundamentlegemet 11 til sjøbunnen 18, og i hvilke horisontalkreftene overføres fra dekket 15 til støttene 14 og omvendt

Dekket 15 er forbundet med fundamentlegemet 11 ved hjelp

av trekkelementer 19 som er ført gjennom dekket 15 i egnede kanaler 20 og strekker seg i hele lengden av støttene 14. Trekkelementene 19 er med sin ene ende 21 festet til fundamentlegemet 11 og med sin annen ende 22 festet til et på den øvre ende av støttene 14 anordnet toppbæreverk 24, som under transporten, nedsenkningen av fundamentlegemet og oppheisingen av dekket langs støttene er festet til disse.

Til hvert av trekkelementene 19 hører minst én senkeanordning 26 som er montert på oversiden 25 av dekket 15. Senkeanordningen 26 forskyver dekket 15 på trekkelementene 19 i lengderetningen av støttene 14.

I den transportstilling som er vist på fig. 1, hviler dekket 15 på fundamentlegemet 11 og er spent sammen med dette via trekk elementene 19 langs hvilke fundamentlegemet 11 trekkes mot dekket 15 ved hjelp av senkeanordningene 26. Hulrommet 12 i fundamentlegemet 11 er fullstendig lenset og flyter ved vannflaten 28. I denne stilling slepes det til bruksstedet av et slepefartøy 29 (fig. 1).

Ankommet til bruksstedet blir fundamentlegemet 11 løsnet fra dekket 15 og fylt så meget med vann at dets vekt sammen med vekten av de til fundamentlegemet festede støtteben 14 blir lik eller noe større enn disse byggedelers oppdrift. Fundamentlegemet 11 henger da med de nedre partier 19b av trekkleddene.19 i senkeanordningene 26, som jevnt og kontinuerlig senker fundamentlegemet 11 inntil dette når sjøbunnen 18 (fig. 2).

Under nedsenkningen flyter dekket 15 på vannflaten 28, og trekkelementene 19, som hvert strekker seg over hele lengden av støttebenene 14, løper gjennom senkeanordningene 26. Slepefartøyene 29 holder i mellomtiden plattformen på plass, slik at den ikke driver av på grunn av strøm, vind og sjøgang.

Da der også under gunstige værforhold på åpent hav normalt opptrer vind og sjøgang, må der regnes med gjennomløpende bølger som hever og senker dekket, mens fundamentlegemet 11 etter å ha nådd en viss dybde ikke påvirkes av sjøgangen. De gjennomløpende bølger søker å heve og senke det flytende dekk 15, hvorved der vekselvis opptrer ytterligere trekkrefter i de nedre partier 19b og i de øvre partier 19a av trekkelementene 19, mens henholdsvis de øvre og nedre trekkelementpartier samtidig blir spenningsløse. Blir f.eks. dekket 15 hevet av en bølge 30, blir de øvre partier 19a av trekkelementene .19 spenningsløse, mens de nedre partier 19b utsettes for ytterligere spenninger (fig. 5). Blir derimot dekket 15 senket av en bølge 31, blir de nedre partier 19b spenningsløse og de øvre partier 19a settes under spenning, fordi oppdriften av dekket 15 blir mindre eller fullstendig forsvinner og dekket 15 sammen med trekkelementene 19 da henger i toppbæreverkene 24 på støttene 14 og forsøker å trykke fundamentlegemet 11 dypere ned.

Da denne vekslende belastning påvirker trekkelementene 19 meget sterkt, blir trekkelementene 19 ifølge oppfinnelsen så meget forspent at hverken de øvre partier 19a som befinner seg over dekket 15, eller de nedre partier 19b som befinner seg under dekket, blir spenningsløse når de høyeste forventede bølger 30 og 31 virker inn på det flytende dekk.Herigjennom oppnås at trekkelementene 19 ikke underkastes noen støtbelastning, men bare en jevnt tiltagende påkjenning, dvs. strekkspenningene som virker på trekkelementene, blir større eller mindre i samsvar med sjøgangen, men kan ikke sprangvis stige fra null til en større verdi eller falle fra denne verdi til null.

På fig. 6 er der vist en tilstand ved nedsenkning av plattformen hvor forstyrrende sidekrefter som vind og sjøgang virker inn på plattformen og søker å bringe denne ut av sin vertikale stilling til en skråstilling. Da tyngdepunktet G befinner seg over oppdriftssenteret A, blir vippetendensen ytterligere forsterket. Med tiltagende skråstilling dykker imidlertid dekket 15 på den ene side dypere ned i vannet enn på den motstående side, slik at oppdrifts-kreftene 32 på den nevnte ene side blir større enn på den motstående side. Denne ensidige oppdrift skaffer et tilbakedreiende moment som i form av kraftpar overføres til fundamentlegemet 11 gjennom de nedre partier 19b av trekkelementene 19 på de støtter 14 som dykker dypest ned, og gjennom de øvre partier 19a av trekkelementene 19

på de støtter 14 som dykker mindre dypt, og gjennom selve disse støtter, slik at systemet igjen kan rette seg opp. Dekket 15 mulig-gjør således en ekte stabilisering av plattformen under nedsenkningen, idet det forhindrer en kantring av plattformen under på-virkning av forstyrrende sidekrefter. Også i dette tilfelle blir de forspente trekkelementer 19 bare underkastet en spenningsendring som endrer seg jevnt, og som skriver seg fra den gradvis tiltagende og avtagende helning ved krengningen og gjenopprettingen av plattformen.

Til senkning av fundamentlegemet 11 og til senere heising av dekket 15 opp fra vannet kan der benyttes friksjonsvinsjer 33 som er montert på dekket 15, og som bare er vist skjematisk på fig. 7. Som trekkelementer 19 tjener i dette tilfelle høyverdige stålkabler som er ført gjennom flere blokker 34 og 35, hvorav en blokk 34 er festet til toppbæreverket 24 på støttene 14, resp. til oversiden 36 av fundamentlegemet 11, mens en annen blokk 35 er festet til over-

siden 25, resp. undersiden 37, av dekket 15.

Istedenfor stålkabler kan der siom trekkelementer 19 også benyttes forspente stålstaver. I dette tilfelle er det hensiktsmessig som senkeanordning å benytte hydrauliske klatrepresser 38, hvorav en er skjematisk vist på fig. 8. Slike klatrepresser kan også benyttes i forbindelse med stålkabler. Klatrepressen 38 består hensiktsmessig av en eller flere hydrauliske sylindre 39 som bærer en nedre lineklemmesats 40 som klatrepressen kan klemme seg fast på trekkelementet 19 med. På stempelet 41 i klatrepressen 38 er der anordnet en øvre lineklemmesats 4 2 som likeledes kan klemme seg fast på trekkelementet 19. Den hydrauliske klatrepresse 38 arbeider i et hus 43 som er fast forbundet med dekket 15, og som trekkelementet 19, f.eks. en stålkabel eller en stålstang, strekker seg gjennom og klatrepressen 38 kan støtte seg mot ved oppheising.

I den på fig. 8 anskueliggjorte løftefase klemmer klatrepressen 38 seg fast på trekkelementet 19 med sin nedre lineklemmesats 40. Ved bevegelse av stempelet 41 utover trykker den løse øvre lineklemme 42 som glir langs trekkelementet 19, huset 43 og sammen med dette dekket 15 i været. Så snart stempelet 41 er beveget helt ut, klemmer lineklemmeparet 42 seg fast på trekkelementet 19 og holder huset 43 og dekket 15 i den hevede stilling, mens de nedre lirie-klemmer 40 løses og stempelet 41 trekkes tilbake inn i sylinderen 39, hvorunder lineklemmen 40 glir et stykke oppover langs trekkelementet 19. Deretter kan lineklemmene 40 igjen feste seg til trekkelementet 19, mens de øvre lineklemmer 4 2 åpner seg og det allerede beskrevne forløp starter på nytt.

Ved senkning av dekket og heving av fundamentlegemet utføres en lignende operasjon, men i omvendt rekkefølge.

Etter nedsenkningen av fundamentlegemet 11 blir dette fullstendig fylt med vann og dekket 15 ved hjelp av senkeanordningene 26 løftet opp av vannet og heist opp på støttene 14 til det når den stilling som er vist på fig. 4.

I denne stilling kan toppbæreverkene 24 på støttene 14 sammen med trekkelementene 19 fjernes når andre anordninger til befestig-else og forbindelse av dekket 15 med støttene 14 foreligger. Med oppheist dekk har plattformen ifølge oppfinnelsen ikke bare en stabil stilling, men den er også upåvirket av vind og bølger.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til utførelseseksempelet. F.eks. er det også mulig å gi trekkelementene 19 en mindre forspenning enn den som svarer til de høyeste forventede bølger, hvis man

mener at sporadiske støtbelastninger på trekkelementene kan tolereres. Det er også mulig istedenfor linene og stavene å benytte stavbunter som trekkelementer og beskytte disse mot korrosjon ved spesielle tiltak. Istedenfor de eksempelvis beskrevne heve- og senkeanordninger kan der også benyttes senkeanordninger av andre typer uten at oppfinnelsens ramme derved overskrides.

Claims (7)

1. Plattform til bruk ved arbeid til sjøs, omfattende et flytedyktig fundamenlegeme som opp over vannflaten ragende støtter er forankret i, og som via trekkelementer er forbundet med et dekk som griper rundt støttene bg er utført som et flytelegeme, og kan senkes ned på sjøbunnen ved hjelp av senkeanordninger som er anordnet på dekket, og ved hvis hjelp dekket også kan trekkes opp på støttene, karakterisert ved at trekkelementene (19) strekker seg fra fundamentlegemet (11) til den øvre ende (23) av støttene (14) og er forspent.

2. Plattform som angitt i krav 1, karakterisert ved at trekkelementene (19) er så meget forspent at ingen av disses over dekket liggende, øvre partier (19a) og under dekket liggende, nedre partier (19b) blir spenningsløse når de høyeste forventede bølger virker inn på det flytende dekk (15).

3. Plattform som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at trekkelementene (19) er liner som er ført gjénnom blokker (34, 35) som er anordnet på dekket (15) og/eller fundamentlegemet (11) og/eller ved den øvre ende (23) av støttene (14), og løper over linevinsjer (33) anordnet på dekket.

4. Plattform som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at trekkelementene (19) med sin ene ende (21) er festet til fundamentlegemet (11) og med sin annen ende (22) til den øvre ende (23) av en av støttene (14) og strekker seg gjennom dekket.

5. Plattform som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at trekkelementene (19) er forspente stålstaver.

6. Plattform som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at senkeanordningene (26) er hydrauliske klatrepresser (38) som klemmer seg fast på trekkelementene (19).

7. Plattform som angitt i et av kravene 1-6 , karakterisert ved at dekket (15) og fundamentlegemet (11) i transportstilling er spent sammen via trekkelementene (19) ved hjelp av senkeanordningene (26).