NO780123L - Anordning for forankring av konstruksjoner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrorer forankring av konstruksjoner',

med særskilt en ny fremgangsmåte og en ny anordning for fastgjbring av konstruksjoner til f or ankr ing spæl er...

I US-patentskrift nr.3-857.247 beskrives fastgjoring' av et offshore-tårn til havbunnen ved hjelp av forankringspæler. Pælene drives ned i havbunnen gjennom rorhylser som er fastsveiset eller på annen måte festet til bunnen av tårnet. Etter at forankringspælene er drevet ned, låses de ovre endene av pælene, som befinner seg inne i hylsene, ved at det pumpes en masse inn i ringrommet mellom pælen og hylsen. Denne massen herder og er da i stand til å overfore belastningsspenninger "fra hylsen til pælen.

For å sikre seg at forbindelsen mellom pælen og

hylsen blir god og har den tilstrekkelige sikkerhetsmargin, har det vært vanlig å benytte lange hylser, dvs. hylser på lengder på mer enn 30 m, slik at man er sikret et stort flateareal for forbindelsen. Slike utforelser er imidlertid dyre. I tillegg er det ofte stålstenger e.l. fastsveiset til pælen og hylsen slik at de virker som kiler som oker massens låsevirkning.

Bruk av en masse for låsing av forankringspælene

til hylsene på havdyp på 150 - 180 m byr på vanskeligheter med hensyn til gjennomfbringen på en pålitelig måte. Det skyldes at, massen må pumpesrover en lengre avstand, og man har ingen sikker måte hvormed man kan forsikre seg om at massen helt ut har fylt rommet mellom hver hylse og tilhorende forankringspæl.

Ved en forankring av et offshore-tårn er det viktig

å ha en positiv låsevirkning ikke bare mot nedadrettede belastninger som skyldes tårnets vekt, men også mot sideveis rettede belastninger og oppover rettede belastninger som skyldes påvirk-ninger av vind, btolger og vannstrbmmer. Disse forskjellige påvirk-ninger er dessuten ikke konstante, men veksler og forekommer mer

sporadisk og låsearrangementet må derfor være istand til å kunne hindre relative bevegelser i ulike retninger samtidig som låsesamvirket ikke må kunne odelegges av plutselige spenningspåkjenninger og sjokk. Dessuten må låsesamvirket også kunne bibeholdes over lengre tidsperioder, f.eks. 40 år, uten vedlikehold.

Det har vært foreslått forskjellige andre låsearran-gementer for fastlåsing av et avlangt element inne i en hylse,

men ingen av de- kjente forslag er i stand til å gi en bnsket pålitelig låsing i to retninger. Fra US-patentskrift nr.2.784.015 er det kjent et låsearrangement hvor et rbrformet ytre hylselig-nende element er fastlåst til et indre avlangt element ved hjelp av to kilesett som er innsatt mellom skråflater på elementene. Kilene i de to settene virker i innbyrdes motsatte -retninger og blir således en låsing i to retninger. De holdes på plass i låsesamvirke ved hjelp av strekkstenger som strekker seg mellom kilene i hver gruppe.

Dette kjente kilearrangementet egner seg ikkeafor lengre tids bruk når det avlange element utsettes for ulike påkjenninger i forskjellige retninger. Det skyldes at strekkorganene" utsettes for strekking av de langtidsvirkninger som bbying og strekking forårsaket av vind eller av andre grunner som virker på. hylsen og det avlange element. Resultatet er at man ikke får en pålitelig opprettholdelse av de krefter som holder kilene i låsestillingen. Dessuten må denne kjente utfbrelse sammensettes av en fagmann som må foreta direkte inngrep. Låsearrangementet egner seg ikke for bruk på stbrre havdyp, f. eks. 150 - 180 m,

hvor man bnsker å arbeide ifra elrler over vannflaten.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å eliminere

de ulemper som hefter ved de tidligere kjente arrangementer for fastgjoring av konstruksjoner og tar spesielt sikte på og til-veiebringe en enkel og pålitelig utfbrelse somkkan benyttes også under ugunstige forhold, dvs. på neddykkede steder, og beregnet for lang levetid, f.eks. mer enn 40 år uten vedlikehold.

Dette oppnås ifblge oppfinnelsen ved en anordning ifblge krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av underkravene.<v>

Anordningen ifblge oppfinnelsen er lett å utfore.

Anordningen kan tilveiebringes på havbunnen ved hjelp av opera-sjoner som kan styres ifra over vannflaten. Med den nye anordning oppnår man en låsing i motsatte lan<g>sgående retninger og anordningen er derfor virksom når det gjelder å holde et offshore-tårn mot de påkjenninger det utsettes for av vind, bblger og vannstrommer, som virker på tårnet i forskjellige retninger og til tflike tider. Den nye forankringsanordnin er også i stor grad upåvirkbar av plutselige spenningspåkjenninger og sjokkbelast-ninger som et offshore-tårn kan utsettes for.

Den nye anordning er også adskillig billigere sammenlignet med de tidligere kjente. Det skyldes at man med' anordningen muliggjør bruk av hylser som er kortere enn de som kreves ved tidligere kjent teknikk, og man trenger heller ikke det pumpeutstyr og det overfbringsutstyr som man tidligere hadde behov for.

I et utfbrelseseksempel er forankringselementet og konstruskjonen forsynt med innbyrdes mot hverandre rettede flatepartier som konvergerer mot hverandre i retning nedover. Kiler som er tilpasset til å passe inn i rommet mellom de konvergerende flatepartier, senkes ned i rommet og bringes til friksjonssamvirke med flatepartiene. En vekt senkesnned på kilene for å holde dem i låse- friksjonssamvirke med de konvergerende flater. Vekten holder systemet i låst tilstand over lengre tidsperioder uten nødvendighet av vedlikehold og påvirkes ikke av sjokk, plutselige spenningspåkjenninger, korroasjons-slitasje etc. En slik anordning kan lett tilpasses til bruk i forbindelse med et off shore-tårn for forankring av dette, idet tårnet forskynes med hylser som er festet til tårnets nedre ende. Disse hylsene opptar forankringspæler som låses til og strekker seg opp i fra havbunnen. I dette tilfellet har hylsen og forankringselementene innbyrdes motliggende nedover konvergerende flater i det mellomliggende ringrom,

og kilene plasseres i dette rommet. Vektanordninger senkes så ned på toppen av kilene.

Oppfinnelsen kan fordelaktig utfores slik at en konstruksjon kan låses til et avlangt forankringselement på

en måte som er i stand til å motstå langsgående bevegelser i motsatte langsgående retninger. Denne låsing i to retninger oppnås ved hjelp av to sett av låseutstyr som er plassert i avstand fra hverandre i lengderetningen. Det ene låseutstyr innbefatter en fast flate på forankringselementet, hvilken flate skrår mot en tilsvarende flate på konstruksjonen, slik at altså flatene konvergerer i en fbrste lengderetning. Det andre låseutstyret

innbefatter en forste flate som er fast på konstruksjonen og skrår mot en tilsvarende flate på forankringselementet, slik at disse flater også konvergerer i den samme forstnevnte retning. Mellom de konvergerende flater i de to låsesoner plasseres det kiler for friksjonssamvirke og sammenlåsing av flatene. Det benyttes pressanordninger for å tvinge kilene i de to låsesonene i den nevnte forste lengderetning for derved å holde kilene i friksjonslåsende inngrep. Selv om kilepresset er i samme retning, vil de to låsesonene virke slik at man får en motstand mot relative bevegelser i to motstående retninger. En slik utfbrelse'"'som skissert ovenfor egner seg særlig godt for'fastlåsing av offshore-tårn fordi den muliggjbr bruk av ensrettede, eksempelvis ' nedover rettede presskrefter eller kilesett som i sin tur virker til å låse mot relativbevegelser i forskjellige retninger, dvs. både opp og ned. Man får på den måten mulighet for å forankre et offghore-tårn ved hjelp av kilelåser som er lett å sette sammen samtidig som sammenlåsndmgen holder tårnet forankret både mot oppad rettede og nedad rettede krefter i forhold til de pælene som benyttes for forankring av tårnets ben. Slike krefter virker på tårnet og dets ben forårsaket av vind, brølger og vannstrommer, og dette er krefterbringende forhold som skifter.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene hvor

fig. 1 viser et oppriss av et offshore-tårn forankret i havbunnen ved hjelp av en anordning ifblge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et forstbrret snitt etter snittlinjen 2-2 i fig. 1,

fig. 3 viser et forstbrret utsnitt av den nedre delen av et tårnben,

fig. 4 viser, et forstbrret snitt gjennom en hylse med tilhbrende forankringspæl,

fig. 5 viser et perspektivriss av en hylse og en forankringspæl,

fig.6,7 og 8 viser snitt som i fig. 4, og viser spesielt forskjellige fremdriftstrinn under tilveiebringelsen av anordningen ifblge oppfinnelsen,

fig. 9 viser et forstbrret snitt etter snittlinjen 9-9 i fig. 8,

Tig. 10 og 11 viser snitt som i fig. 7, gjennom

en alternativ utfbrelse og

fig. 12-14 viser snitt som i fig.4,6 og 8 gjennom

nok en alternativ utforelse.

I fig. 1 er det vist et offshore-tårn 10. Tårnet bestårcav et tårnfagverk 12 som hviler på havbunnen 14 og strekker seg opp til over havoverflaten 16. Overst er det anordnet en plattform 18 som befinner seg over tidevannet og de forventede bolgehoyder. Plattformen 18 kanff.eks. være en plattform som benyttes for undersøkende boring og for pumping av olje opp fra oljefbrende lag under havbunnen. På plattformen kan det derfor som antydet være plassert et boretårn 20, kraner 22 og annet ikke vist utstyr som egner seg til bruk for det skis-serte forhold. Plattformen 18 kan være utfort som en del som settes sammen med fagverket eller selve tårnet 12 etter'at

dette er forankret til havbunnen 14, eller plattform og tårn

kan være satt sammen på forhånd og reist opp som en enhet på oppstillingsstedet. Dette er imidlertid detaljer som er uinter-essante i forbindelse med foreliggende oppfinnelse som jo ved-rbrer forankringen av konstruksjonen på oppstillingsstedet.

Som vist i fig. 1 er tårnet 12 oppbygget av flere

ben 24 somhholdes.sammen ved hjelp av avstivere 26. Den nedre enden til hvert ben 24 hviler på havbunnen 14. Som det går frem av fig. 1 og 2 er det rundt utsiden av hvert ben anordnet flere rbrhylser 28 som er festet til de respektive ben ved hjelp av sveising eller på annen'egnet måte. Lange forankringspæler 30

er fort ned gjennom hylsen 28 og er drevet ned i havbunnen 14. Forankringspælene drives ned til en dybde hvor de fast forankret både mot strekkrefter og trykkrefter. Fig. 3 viser hvordan en forankringsdel 30 kan drives ned gjennom en hylse 28 og inn i havbunnen 14 under installeringen av tårnkonstruksjonen.10.

En hylse 28 er ved hjelp av braketter J^Jestet til et tarnben 24 nær dettes nedre ende slik at hylsen strekker seg opp langs benet 12 ifra havbunnen 14. En forankrin spæl 30 er fort ned jr gjennom hylsen og styres av denne under inndrivingen i havbunnen. Pælen 30 drives ved hjelp av en hammer'32Denne hammer kan være

av en hvilken som helst egnet type. Hammeren henger.i dette tilfellet i en kabel 34 som strekker seg opp til over vannflaten 16. Således kan pælingen skje ved hjelp av de viste kraner 22 på

plattformen 18 eller ifra en annen temporær plattform som befinner seg på eller over havoverflaten.

Som vist i fig. 4 har. hylsen 28 en avlang rorform og forankringselementet 30 kan gå gjennom hylsen med en liten klaring. Overst har hylsen en traktformet utvidelse 38. Denne tjener til .opptak av den nedre enden av forankringsdelen 30 og styring av denne inn i hylsen under nedéenkingen av pælen. Ved sin nedre ende har hylsen 28 et innovertrykket parti 40 som ligger rett utfor et parti 42 på pælen 30. På denne måten dannes det et nedover avsmalnende ringrom 44 mellom hylsen og pælen nær hylséhs nedre ende.

I fig. 4 er forankringsdelen 30 vist så langt nedrevet at dens ovre ende ligger inne i hylsen 28, og under trakten 38.

Avifig. 5.,ser man at flere kiler 46 er fort ned i det avsmalnende ringrom 44. Disse kiler har overflater som samvirker med flatene 40 og 42 på henholdsvis hylsen og pælen. Når kilene 46 presses nedover i rommet 44, vil det oppstå en står friksjonskraft mellom de samvirkende flater, og derved låses hylsen 28 til pælen 30. Kilene 46, som er fremstilt av herdet stål, kan være vanlig tilgjengelige kiler som brukes i oljeborerigger for fastholding av boreror i dreieboret.

For å opprettholde den nedadrettede kraft som bevirker at kilene 46 fastholder sitt låsesamvirke med henholdsvis hylse og pæl, senkes en vektt48 ned ved hjelp av et heise-~-utstyr 50, slik at vekten hviler på kilene. Vekten 48 er i dette, tilfellet utfort som et enkelt ringelement. Vekten kan imidlertid også bestå av flere segmenter som er anordnet i ringform, idet hvert segment da hviler på en respektiv kile 46. Vektene kan også være individuelle vekter som utgjor en del av de respektive kiler 46.

Fig. 6 viser i et snitt hvordan kilene 46 og

vekten 48 er anordnet.i samvirke med de motliggende 40 og 42. Det viste låsesett ugjor et nedre låsesett og hindrer hylsen 28

i å bevege seg oppover i forhold til forankringspælen 30. Når hylsen 28 trekkes oppover, vil den oppover rettede trekkraft som virker på hylsen bevirke en oking av klemvirkningen på kilene 46. jjje't skyldes at at. kilene holdes i samsxirke med flatene 40 og 42 under påvirkning av vekten 48. En oppover rettet trekkraft i hylsen vil således bevirke en tilstramming

av sammenlåsingen. De krefter som holder kælene i samvirke med flatene 40 og 42 er upåvirk t av spenninger, slitasje, utmatting korrosjon, '' < lekkasje e.l. som ellers over en lengre tidsperiode ville kunne bevirke en losgjbring av\~ kile<:>arrangementet. Dersom hylsen 28 av en eller annen grunn skulle bevege seg nedover,

vil den kontinuerlige presskraft som utoves av vekten eller vektene tilstrebe å bibeholde låsesamvirket. Vekten 48 er således vesentlig fordi den virker til å holde kilene 46 i låsesamvirke, og utover en kraft som er kontinuerlig og hele tiden til stede, også over udefinerte tidsperioder.

I utfbrelseseksempelet er flatene 40 og 42 utfort som enhetlige deler av henholdsvis hylse og forankringsdel,

men disse flater kan naturligvis være flater på mellomelementer, f.eks. foringer eller sko som er forbundet med eller festet til hylsen og pælen. Det som er av betydning, er at den skrå flate 40 holdes fast mot en nedoverrettet bevegelse i forhold til hylsen 28 og at den tilsvarende flate 42 holdes fast mot den oppover rettet bevegelse i forhold til pælen 30.

For å hindre hylsen 28 i å bevege seg nedover i forhold til pælen 30 anordnes et andre låsesett som befinner seg i en avstand fra det nettopp beskrevne nedre låsesett.

Dette andre, ovre låsesett tilveiebringes ved at man forst som vist i fig. 7 monterer en låseplugg 52 på den ovre enden av pælen 30. Låsepluggen §2 har en nedre sylindrisk forlengelse 54 som passer tett inn i hulrommet i pælen 30. Nederst harforlengelser

54 et konisk parti 56 slik at når pluggen 52 senkes ned på

pælen 30, vil denne konsike spiss 56 styre forlengelsen 54 inn i pælen. Pluggen 52 har en ringflate 58 hvormed pluggen hviler på toppen av pælen. Pluggens 52 ovre ende er konisk 60 og skrår således ovenfra og nedover i retning utover og mot en motliggende flate 62 på hylsen 28. På denne måten tilveiebringes det et andre avsmalnende ringrom 64 mellom hylsen 28 og låsepluggen 52 på pælen 30. På toppen av pluggen 52 er det en forlengelse 65 som tjener som lbfteoce for en ikke vist lbftekrok slik at pluggen derved kan heves og senkes ved hjelp av et lbfteutstyr og eksempelvis settes ned på toppen av pælen 30.

I fig. 8 er det vist hvordan flere kiler 66 er

satt på plass i det andre ringrom 64. Disse kilene har på samme måte som kilene 46 overflater som samvirker med flatene 60 og 62

på' henholdsvis låsepluggen og hylsen. Når kilene 66 presses nedover i ringrommet 64, vil det hygges opp en stor friksjonskraft mellom de samvirkende flater, hvorved hylsen låses til låsepluggen 52 og derved til pælen 30.

En vekt 68 er plassert på toppen av de ovre kilene 66. Denne vekten :>68 tilsvarer således vekten 48 i det nedre kilesett og tjener til å utove en kontinuerlig nedadrettet kraft på kilene slik at de bibeholder sitt låsesamvirke med flatene 60 og 62. Den ovre vekt 68 kan som foran beskrevet i forbindelse med vekten 48 bestå av en vekt eller flere vekter.

Fig. 9 viser hvordan de enkelte kiler 66 er anordnet rundt pluggen \ 52. Det viste arrangement av med flatene 60 :o.gt62 samvirkende kiler 66 danner et ovre låsesett som hindrer hylsen 28 i å bevegese seg nedover i forhold til pælen 30. Når hylsen 28 tvinges nedover, vil den nedadrettede kraft som kraft som virker på hylsen tjene til oke klemvirkningen til flatene 60 og 62 mot'kilene 66. Det skyldes at kilene holdes i samvirke med disse flatene ved "hjelp av vekten 68. En nedadrettet kraft på hylsen vil således bevirke at man fair et strammere låsesamvirke med pluggen 52. Pluggen 52 hindres i å bevege seg nedover derved at';,;den med sin ringflåte 58 hviler på toppen av pælen 30. Også i dette låsesett har man en klemvirkning som ikke påvirkes av spenninger, slitasje utmatting^korrosjon, lekkasje eller andre langtidsvirkninger.

Låsepluggen 52 hviler bare på toppen av pælen 30

og behbver ikke festes til denne. Dette skyldes at det ovre låsesett tjener til å låse hylsen 28 mot nedover rettede bevegelser i forhold til pælen 30. Det er således tilstrekkelig at pluggen med sin ringflåte 58 hviler mot toppen av pælen 30. og hindrer pluggen i å bevegejseg nedover i forhold til pælen. Med andre ord, det som kreves er således bare at den skrå flate 60 holdes mot den nedoverrettede bevegelse i forhold til pælen 30.

Det er ikke absolutt nbdvendig at flaten 62 på hylsen 28 er utformet i ett med hylsen. Flaten kan være en del av et separat element, f.eks. en foring eller en sko, idet det som er vesentlig bare er at man passer på at flaten holdes mot oppover rettet bevegelse i forhold til hylsen 28.

Av fig. 1 vil det jo gå frem at det når den del av tårnet 10,som befinner seg over vannet utsettes for vind- og vannbevegelser, vil tårnet ha en tendens til å vippe om sin nedre ende slik at forankringspælene på lesiden eller nedstrmmssiden vlålutsettes for trykkpåkjenninger eller nedoverrettede påkjenninger, mens forankringspælene på vindsiden eller på oppstroms-siden vil utsettes for strekkpåkjenninger eller oppoverrettede påkjenninger.eMbtsatt vind- og vannvirkninger vil naturligvis gi motsatt spenningspåkjenninger. Forbindelsen mellom de respektive hylser 28 og de tilhorende pæler 30 må således være istand til å kunne motstå krefter som virker i motsatte lengderetninger. Den foran beskrevne anordning er istand til å motstå slike motsatt rettede krefter.

Ifolge oppfinnelsen benyttes det vekter i kombinasjon med kilelåser slik at man får en sammenlåsing av pæl og hylse, som er sterk, pålitelig og langvarig, og som lett kan settes s sammen, også på storre dyp. Pga. den spesielle anordning av flatene med tilhorende kileflater oppnår man et låsesystem hvor låsingen kan tilveiebringes ved utbvelse av kilepåvirknings-krefter som virker i en og samme retning. Med foreliggende oppfinnelse er det således gjort mulig å benytte kilevekter som utover nedover rettede krefter på kilene i begge låsesett. Allikevel vil kilene i de to låsesett virke slik at man får en låsing i begge retninger.

Fig. 10 og 11 viser en alternativ utforelse av

en anordning ifolge oppfinnelsen. Som vist i fig. 10 benyttes det her en hylse 80 som ligner på hylsen 28, og man har samme type plugg 52 og det benyttes også samme type kiler og vekter. For de deler som allerede er beskrevet foran er det her derfor benyttet de samme henvisningstall. Det som i forste rekke skiller utfbrelsene i fig. 10 og 11 fra den tidligere beskrevne, er at hylsen 80 over de nedre kiler 46 og vekter 48 er utfort med en mindre diameter enn tilfellet er for hylsen 28 i det forste utfbrelseseksempel, slik at altså hylsen her ligger tettere rundt pælen 30. Dette gir en bedre styring under pælingen. På samme måte er den koniske flate 40 fort nærmere inn mot pælen og over den koniske flate 40 har hylsen på denne måten et ut-videt rom hvor kilene og vektene er plassert. I fig. 10 er kilene vist i en stilling hvor de ikke har samvirke med pælen 30. I dette tilfellet benyttes det hensiktsmessig en vektan-ordning 48 som består av flere segmenter som hviler på en

respektiv kile 46. Dette muliggjor en utoverrettet bevegelse av kilen og tilhorende vekter i rommet 82 og en tilbakeføring av kiler og vekter til en klemstilling rundt pælen 30, idet da kilene da glir på den koniske flate 40.

For tårnet stilles opp, leggeskilene 46 og

vektene 48 på plass i hylsene 80. For å holde disse på plass, kan man benytte temporære fastgjbringsanordninger (ikke vist), f.eks. eksplosjonsbolter, brytbare wirer e.l. som holder kilene og vektene på plass i rommet 82 aslik at en pæl 30 kan gå fritt gjennom hylsen 80 og pæles ned i havbunnen. Etter at pælen er drevet ned, kan man så sette låsepluggen 52 og de til- ;

horende ovre kiler 66 og vekter 58 på plass slik at anordningen da ser ut som i fig. 10. Man frigir deretter de nedre kiler 46 og vektene 48. Kilene vil da falle ned i rommet 82, og vektene vil presse kilene til friksjonslåsesamvirke med pælen og hylsen, dvs. at man får den tilstand som er vist i fig. 11. I de to hittil beskrevne utfbrelseseksempler er pælen drevet så langt ned at dens ovre ende befinner seg inne i hylsen slik at skrå-flaten på låsepluggen som hviler på toppen av pælen kan samvirke med den rett overfor liggende hylseflate.

Utfbrelsen i fig. 12-14 muliggjor en fastlåsing

av en hylse til en pæl som strekker seg opp og ut av hylsen.

Som vist i fig. 12 har hylsen 90 et nedre konisk parti 92 og

en ovre trakt 94, på samme måte som i fig. 4-9. En pæl 96 er drevet ned gjennom hylsen 90 og ned i havbunnen 14. Pælen 96 strekker seg opp og ut av toppen av hylsen 90. Mellom pælen og hylsen forefinnes det et ringrom 98.

Etter at pælen 96 er drevet ned gjennom hylsen 90 og inn i havbunnen 14, som vist- i fig. 12, fores flere nedre kiler 100 ned gjennom rommet 98 og bringes på plass i kilestilling mellom det koniske parti 92 og hylsen og det rett overfor beliggende overflateparti 102 på pælen 96. Som beskrevet tidligere er kilene 100 fordelt rundt pælen 96. Deretter senkes en ringformet vekt lo4 ned og hviler på toppen av kilene, 100, som vist i fig. 13. Vekten 114 er så tung at den kan utove den nodvendige nedover rettede presskraft på kilene 100 slik at disse holdes fast friksjonslåst mellom hylsen 90 og pælen 96. Den ovre enden av vekten 104 er som vist i fig. 13 anordnet under hylsens 90 ovre ende. Ovre låseelementer 106 senkes så ned rundt pælen 96 slik at de blir hvilende på toppen av vekten 104 slik det er vist i fig. 13. Disse ovre låseelementer 106 er i form av omvendte kiler som med sine nedre flater 108 hviler på toppen av vekten 106. Dessuten har de ovre låseelementer skråflater 110 som vist. Skråflatene skrår utover og nedover og det dannes således et avsmalnet ringrom hvor ovre kile 112 kan senkes ned på plass som vist i fig. 14. En ovre vekt 116 plasseres så på toppen av de ovre kiler 112 for å presse disse ned til friksjonslåsesamvirke med de ovre låseelementer 106 og hylsen, hvorved hylsen sammen-låses med pælen. Med denne beskrevne anordning utnyttés de nedre kiler 100 som understbttelse for de ovre låseelementer 106, under utnyttelse av vekten 104, slik at pælen 96 kan strekke seg opp og ut fra hylsen 90. Låseelementene 106 har friksjonssamvirke med pælen 96, mens låspluggen i de foran beskrevne utfbrelseseksempler hvilte på toppen av pælen. I begge tilfeller har man den nbdvendige- vertikale fastholding mellom de utover skrånende flater og pælen.

Vektene 104 og 116 kan som beskrevet foran i forbindelse med de andre utfbrelseseksemplene være i form av ringer eller i form av individuelle vekter. Vektene kan eventuelt også være utfort i ett med de tilhorende kiler. De ovre låseelementer 106 kan eventuelt være utformet i ett med den nedre vekt 104.

I det etterfølgende skal det gis noen eksempler på aktuelle dimensjoner.

Når det dreier seg om et boretårn som skal arbeide på storre dyp, f.eks. over 100 m, må man ta hensyn til at hver forankringspæl kan utsettes for en nedoverrettet belastning opptil ca. 4000 tonn, og en oppoverrettet belastning i området 1 - 2ooo tonn. I et slikt tilfelle vil en forankringspæl ha en diameter på mellom 120 og 150 cm. Hylsene kan ha en veggtykkelse på mellom 3,8 - 5,0 cm. Kilene og de motliggende flater kan ha en liten konvergeringsvinkel, f.eks. 7°, for å oppnå en hby friksjonslåsevirkning. Véktene kan gå opp til flere tonn.

De ovre og nedre kilelåsesett er fordelaktig anordnet nær hylsenes ovre og nedre ender.

Med foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt

et pålitelig og lett sammensettbart låsesystem som gir en sikring mot relative bevegelser både oppover'og nedover. Når oppfinnelsen eksempelvis benyttes ved forankring av off-shore-tårn, oppnår man også en god motstand mot sidekrefter som skyldes vind, bblger

og vannstrbmmer.,Oppfinnelsen krever også betydelig mindre konstruksjonsmaterialer enn tidligere kjente anordninger.

Claims (44)

1. Anordning for forankring av en konstruksjon, innbefattende et avlangt forankringselement som er beregnet til forankring på et gitt sted, og et rbrformet hylseelement som er beregnet til fastgjbring til konstruksjonen og som omgir forankringselementet ,karakterisert vedforste og andre kilelåsesett mellom hylsen og forankringselementet i innbyrdes avstander i forankringselementets lengderetning, hvilke låsesett tjener til å hindre en relativ bevegelse av hylseelementet i begge lengderetninger i forhold til forankringselementet, idet det forste kilelåsesett innbefatter et forste overflateparti på hylseelementet, hvilket overflateparti vender mot og skrår mot et forste overflateparti på forankringselementet i en forste lengderetning, samt i det minste ett forste kileelement som strekker seg inn i og er utformet i samsvar med rommet mellom de nevnte overflatepartier for derved å låse disse sammen når det beveges i den nevnte forste retning, og idet det andære" kilelåsesett innbefatter et andre overflateparti på forankringselementet, hvilket andre overflateparti vender mot og skrår mot et andre overflateparti på hylseelementet i den nevnte forste lengderetning, og i det minste ett andre kileelement strekker seg inn i og er utformet i samsvar med formenn av rommet mellom de nevnte overflatepartier slik at når det andre kileelement beveges i den nevnte forste retning, vil det oppnås en klemvirkning, og anordninger som klemmer de nevhtéifbrste og andre kileélementer i den nevnte forste lengderetning^ridet de til de skrå overflatepartier motliggende overflatepartier holdes mot bevegelse i de nevnte motsatt rettede lengderetninger i forhold til de tilhorende el elementer.

2. Anordning ifblge krav 1,karakterisertved at den nevnte forste lengderetning er nedover og at kileelementene presses til låsesamvirke ved hjelp av vektanordninger som er anordnet for å presse kileelementene nedover.

3. Anordning ifblge krav 1,karakterisertved at de nevnte overflateområder strekker seg rundt rommet mellom hylsen og forankringselementet.

4. Anordning ifblge krav 1,karakterisertved at hvert av låsesettene innbefatter flere kileelementer.

5. Anordning ifblge krav 1,karakterisertved at de skrå og de motliggende overflateområder ikaredet minste ett av låsesettene holdes mot bevegelse i forhold tilede tilhorende elementer ved hjelp av friksjonskrefter som tilveiebringes av kileelementet. z

6. Anordning ifblge krav 1,karakterisertved at det forste kilelåsesett befinner seg un er det andre kilelåsesett.

7. Anordning ifblge krav 5,karakterisertved at det andre ovefiåteområdet på forankringselementet dannes av en låseplugg som hviler på forankringselementet inne i hylsen, hvilken låseplugg er utformet med en konisk ytterflate som innbefatter det nevnte andre overflateområdet.

8. Anordning ifblge krav 1,karakterisertved at det andre overflateområdet på forankringselementet dannes av flere låseelementer som er anordnet inne i hylsen og har ytre skrå flater som innbefatter det andre overflateområdet.

9. Anordning ifblge krav 8,karakterisertved at låseelementene holdes i friksjonssamvirke med forankringselementet ved hjelp av en anordning som presser de nevnte andre kileelementer i den nevnte forste lengderetning.

10. Anordning ifblge krav 9,karakterisertved at låseefbementene holdes mot bevegelse i den nevnte forste lengderetning ved hjelp av bæreelementer som befinner seg i rommet mellom kileelementene og låseelementene.

11. Anordning ifblge krav 10,karakterisertved at den forste lengderetning er nedover og at bæreelementene er vekter som presser presser på de nevnte forste kileéfhementer.

12. Fremgangsmåte for forankring av en konstruksjon til en avlang forankringspæl som er drevet ned i grunnen,karakterisertvee d at konstruksjonen anordnes slik at den rbrformet hylse nær dens bunn strekker seg rundt den ovre enden av en forankringspæl, hvilken hylse har et indre overflateområde som skrår innover mot pælen i retning nedover, at flere kiler senkes ned i det koniske rom som dannes mellom den nevnte indre overflate i hylsen og den motsvarende overflate på forankringspælen, at vekter senkes ned på kilene for å presse kilene til friksjonssamvirke med de nevnte ioverflater for derved å låse hylsen mot en oppadrettet bevegelse i forhold til forankringspælen, at en låsedel plasseres på pælen inne i hylsen og over de nevnte vekter "slik at låsedelen holdes mot vertikal bevegelse i forhold til pælen, hvilken låsedel.har et skrått ytre overflateområde som skrår mot et motliggende overflateområde på hylsen i retning nedover, at andre kiler senkes ned i det konåske rom som dannes av de sistnevnte overflater og at vekter senkes ned på de andre kiler for derved å presse kilene til friksjonssamvirke med overflatene for derved å låse hylsen mot nedadrettede bevegelse i forhold til forankringspælen.

13.. Fremgangsmåte ifolge krav 12,karakterisert vedkonstruksjonen er et offshore-tårn og at låse-delen, de nevnte andre kiler og de nevnte andre vekter senkes ned fra over vannflaten.

14. Fremgangsmåte ifolgefkrav 13,karakterisert vedde nevnte forste kiler og de nevnte forste vekter holdes på plass i et ringrom i det rbrformede element i en stilling på den innvendige skrå flate i hylsen mens konstruksjonen med tilhorende hylse settes på plass og at kilene og vektene etter at en forankringspæl er drevet og strekker seg opp inne i hylsen, frigjbres slik at de kan senkes ned i låsestilling under påvirkning av tyngdekraften.

15. Fremgangsmåte ifblge krav 12,karakterisertv'"e d at de nevnte forste kiler, de nevnte forste vekter, låsedelen, de nevnte andre kiler og de nevnte andre vekter senkes ned etter hverandre i en stilling fra over forankringspælen og hylsen.

16. Fremgangsmåte ifblge krav 15,karakterisert vedat låsedelen innbefatter i det minste ett kile-formet element og at låsedelen er plassert slik at den hviler på den eller de nevnte forste vekter.

17. Fremgangsmåte ifblge krav 12, karakt eri sert ved at konstruksjonene er et offshore-tårn og at flere av de nevnte hylser er festet til den nedre enden av' tårnet for dette settes på plass på havbunnen.

18. Fremgangsmåte ifblge krav 17,karakterisert vedat forankringspæler drives ned gjennom hylsen og inn i havbunnen når tårnet er satt på..plass.

19. Anordning for forankring av en konstruksjon til et avlangt forankringselement som strekker seg ut av grunnen,karakterisert vedat den innbefatter en forste og andre motliggende overflateavsnitt som er beregnet til å fastlegges eller er fastlagt i forhold til henholdsvis kondtruksjonen og forankringselementet, idet overflateavsnittene konvergerer mot hverandre i retning nedover, idet minste et kileelement som passer inn mellom overf lateavsnittene, og en eller flere vekter som presser ned på kileelementet for å bevirke at dette holder seg i en kontinuerlig fastlåsingstilstand mellom forankringselementet og konstruksjonen.

20. Anordning ifolge krav 19,karakterisertved at forankringselementet og konstruksjonen er utformet med deler som samvirker for dannelse av et ringformet mellomliggende rom, med defnevnte motliggende overflateavsnitt anordnet rundt ringrommet.

21. Anordning ifolge krav 20,karakterisertved at flere av de nevnte kileelementene er fordelt rundt ringrommet.

22..Anordning ifolge krav 20,karakterisertved at vektene strekker seg i ringform rundt ringrommet.

23. Anordning ifolge krav 21, karakteri s~e rtt ved at vekten består av flere vektelementer som er anordnet for å presse ned på et respektivt kileelement.

24. Anordning ifolge krav 19,karakterisertved at forankringselementet innbefatter et avlangt element og at konstruksjonen innbefatter en rbrformet hylse som omgir forankringselementet.

25. Anordning ifolge krav 24,karakterisertved at de motliggende overflateavsnitt strekker seg rundt ringrommet mellom hylsen og forankringselementet.

2.6. Anordning ifblge krav 19,karakterisertved at den innbefatter flere sett av motliggende overflateavsnitt og tilhorende kileelementer og vekter, idet settene befinner seg i innbyrdes avstand i .lengderetningen "til f orankrings-elementet og konstruksjonen.

27. Anordning ifblge krav 26,karakterisertved ett av de nevnte sett er utfort for å kunne motstå en relativ bevegelse mellom forankringselementet og konstruksjonen i retning nedover, mens det andre sett er utfort for å motstå relativbevegelse i retning oppover.

28. Fremgangsmåte ved forankring aven konstruksjon til et avlangt forankringselement som strekker seg opp av grunnen,karakterisert vedat konstruksjonen og forankringselementet bringes i en slik stilling at deler av konstruksjonen og forankringselementet forloper i nærheten av hverandre, med forankringselementet festet i grunnen, at i det minste ett kileelement, som skrår innover i retning nedover, plasseres ned mellom et par korresponderende avsmalnende overflateavsnitt som er fastgjort i henholdsvis forankringselementet og konstruksjonen, og at det plasseres vekter på kileelementene for derved å utove en kontinuerlig nedadrettet kraft på kileelementene slik at disse holdes i et kontinuerlig friksjonslåsesamvirke med forankringselementet og konstruksjonen.

29. Fremgangsmåte ifblge krav 28,karakterisert vedat kileelementet og vekten.holdes opp mot ett av overflateavsnittene og ut av samvirke med det andre overflateavsnitt helt til konstruksjonen og forankringselementet er på plass, hvoretter Kileelementet og forankringselementet frigjøres slik at de kan falle ned til låsestilling under påvirkning av sin egen tyngde.

30. Fremgangsmåte ifblge krav 28,karakterisert vedat konstruksjonen innbefatter en avlang hylse som strekker seg langs forankringselementet.

31. Fremgangsmåte ifblge krav 30,karakterisert vedat hylsen og forankringselementet er utformet for å danne forste fog andre sett av de nevnte korresponderende skrånende overflateavsnitt med innbyrdes avstand i lengderetningen langs hylsen, idet kileelementene er plassert ned mellom hvert av de nevnte sett.

32. Fremgangsmåte ifblge krav 31,karakterisert vedat det forste sett av overflateavsnitt dannes av et nedover og innover avsmalnende avsnitt av hylsen, og at det andre sett dannes ved at det er tilveiebragt et utover og nedover avsmalnende avsnitt på forankringselementet.

33. Fremgansmåte ifblge krav 32,karakterisert vedat det nevnte utover og nedover avsmalnende avsnitt på forankringselementet tilveiebringes ved nedsenk&mg av en låseplugg slik at den hviler på forankringselementet.

34. Fremgangsmåte ifblge krav 32,karakterisert vedat det nevnte utover og nedover avsmalnende avsnitt på forankringselementet dannes ved å senke kileformede låseelementer ned mellom forankringselementet og hylsen slik at låseelementene bæres av de nederste kileelementer.

35^. Fremgangsmåte ifblge krav 34,karakterisertv^e d at de nevnte låseelementer plasseres slik at de hviler på vektene som utover en nedoverrettet kraft på de nevnte nederste kileelementer.

36. Offshore-tårnkonstruksjon,karakterisert vedat den består av et rammeverk som er plassert på havbunnen og strekker seg opp over havoverflaten ofor under- støttelse av en plattform, idet i det minste en rbrformet hylse er festet tildden nedre enden av konstruksjonen nær havbunnen, en avlang forankringspæl strekker seg ned"i "og er forankret til havbunnen, idet dens ovre ende strekker seg opp og inn i den rbrformede hylse, forste og andre motliggende overflateavsnitt som er fastgjort eller er beregnet til å kunne fastgjbres til henholdsvis konstruksjonen og forankringselementet, hvilke overflateavsnitt konvergerer mot hverandre i retning nedover, kileelementer som er tilpasset for plassering mellom overflateavsnittene, og vekter beregnet for å utove en presskraft på kileelementene for derved å holde disse i et kontinuerlig friksjonslåsesamvirke med forankringspælen og konstruksjonen.

37. Offshore-tårn-konstruksjon ifblge krav 36,karakterisert vedat hylsen skrår innover og utover for dannelse av ett av de nevnte motliggende overflate avsnitt.

38. Offshore-tårn-konstruksjon ifblge krav 36,karakterisert vedat flere av de nevnte kileelementer er fordelt rundt de motliggende overflateavsnitt.

39. Offshore-tårn-konstruksjon ifblge krav 36,karakterisert vedat vektene består av flere vektelementer som hvert virker på et respektivt av de nevnte kileelementer.

40. Offshore-tårn-konstruksjon ifblge krav 36,karakterisert vedat den innbefatter to sett av. de nevnte motliggende overf lateavsnitt, idet hvert ei? forsynt med tilhorende kileelementer og vekter og hvert overflateavsnitt er fast i forhold til henholdsvis konstruksjonen og forankringselementet, idet settene befinner seg i innbyrdes avstander i lengderetningen.

41. Offshore-tårn-konstruksjon ifolge krav 40,karakterisert vedat ett av de nevnte sett av innbyrdes motliggende overflateavsnitt innbefatter et overflateavsnitt som strekker seg fra en del som er fastgjort i forhold til forankringselementet og skrår i retning nedover og mot den motliggende motliggende overflate, og at det nevnte andre sett av motliggende overflateavsnitt innbefatter et overflateavsnitt som strekker seg fra en del som er fast i forhold til hylsen og skrår nedover og mot den motliggende overflate.

42. Fremgangsmåte ved forankring av en konstruksjon i. grunnen,karakterisert vedat forankringspæler drives ned i grunnen slik at en del av pælen strekker seg opp . over grunnen og inn i rorformede hylser som er festet til konstruksjonen, at kileelementer bringes inn mellom motliggende flater på hylsene og pælene, idet de motliggende flater skrår mot hverandre i retning nedover, og at de:t':deretter plasseres vekter på toppen av kileelementene for å holde dem i låsesamvirke mellom hylsene og de tilhorende pæler.

43. Fremgangsmåte ifolge krav 42,karakterisert vedat pælene drives ned gjennom hylsene.

44. Offshore-tårn-konstruksjon ifblge krav 42,karakterisert vedat kileelementene og vektene holdes i hylsen et sted oppe på en skrå flate på hylsen og ut av samvirke med forankringselementet helt til etter at forankringselementene er drevet på plass, hvoretter kileelementene og vektene frigjbres slik at de faller ned i låsestilling.