NO794165L - Lukkeanordning for roerformet ben for marin platform - Google Patents

Description

Lukkemembran for plattformben og lignende.

Oppfinnelsen vedrører en lukkemembran for plattformben og lignende. Offshore-plattformer, som benyttes for brønnboring og produksjon, fremstilles ofte inne ved land eller på land og bringes deretter ut til oppstillingsstedet i sjøen, hvor de tippes til oppreist stilling og senkes ned på plass på havbunnen.. Plattformbenene er hule konstruksjoner som er åpne i endene slik at peler kan drives ned gjennom benene og ned i havbunnen for derved å forankre plattformen på oppstillingsstedet.

Under slepingen og nedsenkingen av slike plattformer er det ønskelig å kunne utnytte plattformbenene og/eller pelehylsene for oppdriftsformål, og det er også ønskelig å hindre at fremmedmateriale trenger inn i plattformbenene slik at man unngår at ringrommet mellom pelen og plattformbenet blir fylt helt eller delvist med fremmedmateriale som senere vil kunne hindre en fylling av ringrommet med sement eller støpemasse. Det benyttes derfor en lukkemembran som lett kan gjennomtrenges av pelen under neddrivingen av denne i plattformbenet og/eller pel-hylsen. Denne lukkemembranen tetter enden av plattformbenet og/eller pelehylsen før peling finner sted.

Fra US patentskrift nr. 3 533 241 er det kjent

en slik lukkemembran. Denne kjente lukkemembran er sirkus lær og er bygget opp av et armert elastisk materiale. Rundt selve membranen er det en ringforsterkning hvormed membranen festes til plattformbenet. Festingen skjer ved hjelp av to ringskiver, idet hver ringskive har et ringspor med halvsirkulært tverrsnitt for samvirke med det nevnte ringformede forsterkningselement rundt selve membranen. De i tverrsnitt halvsirkulære spor i de to ringskiver har litt mindre radius enn membranens for-sterkhingsring slik at forsterkningsringen deformeres litt når den klemmes mellom de to ringskiver. Armerings-lagene i membranen er lagt rundt forsterkningselementet ved membranens omkrets, slik at det dannes en vulst med sirkulært tverrsnitt rundt membranen. Armeringslagenes ender strekker seg ikke inn i membranens indre del.

Lukkemembranen i US patentskrift nr. 3 533 241 er en enkel konstruksjon, men den krever bruk av to ringskiver med maskinerte, i tverrsnitt halvsirkulære spor. For store membrandiametre kan dette være vanskelig og

det kreves bruk av armeringslag som må legges om og forbindes med det ringformede forsterkningselement, og dette kan medføre problemer under støpingen av lukkemembranen.

En annen type lukkemembran er vist i US patentskrift nr. 4 024 723. Den derfra kjente lukkemembran er sirkulær og oppbygget av armert elastisk materiale.

Rundt selve membranen er det et ringformet forsterkningselement med dråpeformet tverrsnitt. Membranen: innbefatter videre en ring av nedadrettede skjærekniver som er støpt inn i membranens øvre flate. Hensikten med disse skjæreknivene er å kutte gjennom membranen når en pel drives ned. Membranen festes til plattformbenet ved hjelp av to ringskiver, hvorav en har et ringspor for opptak av det ringformede forsterkningselement.

Denne kjente lukkemembran har en relativ enkel konstruksjon, men den krever ekstra skjærekniver som skal støpes inn i membranen, og disse knivene byr på

en motstand under neddrivingen av pelen gjennom membranen, og membranutførelsen krever videre maskinering av et ringspor i minst en av de to ringskivene.

Fra Us patentsøknad nr. 914 467, 12. juni 1978 er det kjent en lukkemembran fremstilt av armert elastisk materiale og med flere armeringselementer langs membranens omkrets. Membranen festes til plattformbenet ved hjelp av to plane ringskiver og fastgjøringsorganer som går gjennom hull i membranen. Denne kjente lukkemembran er relativ enkel, men krever flere forsterkningselementer langs omkretsen av membranen.

Fra US patentsøknad nr. 914 468, 12. juni 1978, er det kjent en lukkemembran fremstilt av elastomert materiale med armeringsmateriale lagt rundt og forbundet med et eller flere forsterkningselementer ved membranens omkrets. Membranen festes til plattformbenet ved hjelp av to ringskiver. Ringskivene har enten plane motliggende flater, idet det benyttes fastgjøringsorganer som går gjennom hull i membranen, eller ringskivene kan ha plane mot hverandre rettede flater med skrå utførelse slik at membranen holdes mellom platene med formslutning. Denne lukkemembran har også en relativ enkel utførelse, men det kreves at det foretas en skikkelig omlegging av materialet rundt forsterkningselementene ved membran-omkretsen, slik at man får en fullstendig sammenbinding mellom materialet og forsterkningselementet og mellom materialene innbyrdes, uten folderrogi rynker.

Oppfinnelsen tar sikte på å tilveiebringe en lukkemembran som kan fremstilles på en enkel måte, uten at det er nødvendig å foreta en ombretting eller omvikling av armeringslag rundt forsterkningselementer ved membranens omkrets. Samtidig tas det sikte på å muliggjøre en innspenning av membranen ved hjelp av enkle ringskiver som krever liten maskineringsinnsats.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebragt en lukkemembran for plattformben og lignende som definert i krav 1. Ytterligere trekk ved lukkemembranen går frem av underkravene.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under hen-visning til tegningene, med samtidig redegjørelse av de spesifike fordeler som man oppnår med oppfinnelsen.

På tegningene viser

fig. 1 et sideriss av en marin plattform med rørformede bæreben og med pelehylser mellom benene. Plattformen hviler på havbunnen.

Fig. 2 viser et snitt gjennom et plattformben eller en pelehylse, Fig. 3 viser et utsnitt av en første utførelses-form av en lukkemembran ifølge oppfinnelsen, Fig. 4 viser et utsnitt av en andre utførelses-form av en lukkemembran ifølge oppfinnelsen, Fig. 5 viser et utsnitt av en tredje utførelses-form av en lukkemembran ifølge oppfinnelsen, Fig. 6 viser et utsnitt av en fjerde utførelses-form av en lukkemembran ifølge oppfinnelsen, og Fig. 7 viser et utsnitt av en femte utførelses-form av en lukkemembran ifølge foreliggende oppfinnelse.

I fig. 1 er det vist en marin plattform 1. Plattformen har rørformede bæreben 2. Mellom disse er det hori-sontale avstivere 3. Rørformede pelehylser 4, som øverst er forsynt med innføringskonuser 5, er anordnet mellom de nedre deler av plattformbenene 2 og er festet til de tverr-gående avstiverne 3. Som vist hviler plattformen på havbunnen med benene og hylsene i de viste stillinger, dvs. at benenes og hylsenes nedre ender er ført litt ned i selve havbunnen.

Hylsene 4 og benene 2 festes til havbunnen ved hjelp av peler 6 som drives ned i grunnen. Etter pelingen fylles ringrommet mellom hver hylse 4 og/eller ben 2 og tilhørende pel 6 med sement eller støpemasse, slik at det dannes en enhetlig fundamentstruktur.

I bunnen av hvert plattformben 2 og hver pele-føring 4 er det en brytbar lukkeanordning 7.

I fig. 2 er lukkeanordningen 7 vist i form av

en lukkemembran. I fig. 2 er det videre vist en oppblåsbar pakningsenhet 100 som er anordnet i bunnpartiet til plattformbenet eller hylsen. Som man ser av fig. 2 er membranen 10 relativ;, tynn sammenlignet med sin diameter.

For montering av tetningsanordningen 7 på den nedre enden av den oppblåsbare pakningsenhet 100, benyttes det et par plane ringskiver 13 som forbindes med hverandre ved hjelp av bolter 14 med tilhørende muttere 15. Den øvre ringskive 13 er sveiset fast til den nedre delen av pakningshuset 101, men platen 13 kan naturligvis også være festet på annen egnet måte. Dersom det ikke forefinnes noen oppblåsbar pakningsenhet i bunnen av benet 2 eller hylsen 4 kan naturligvis platen 13 festes til bunnen av benet 2 eller hylsen 4.

Tetningsanordningen lukker den nedre enden av pakningsenheten 100 som er festet til et plattformben 2 eller en pelehylse 4, og hindrer således inntrenging av sand eller andre materialer i benet 2 eller hylsen 4

under oppsettingen av plattformen. Ved nedsenkingen av plattformbenene og hylsene mot havbunnen er det nødvendig å fylle noen eller samtlige plattformben og hylser med vann. Etterat membranen 10 er brutt igjennom ved hjelp av en pel 6 vil membranen 10 og vannet over den bidra til å hindre inntrenging av fremmedmaterialer i benet eller hylsen./selv om en viss mengde fremmedmateriale vil innføres i benet eller hylsen under neddrivingen av pelen.

I fig. 3 er det vist en første utførelsesform

av lukkemembranen 10. Membranen 10 innbefatter et flek-sibelt element av gummi, syntetisk gummi eller et annet egnet elastomert materiale. For armering av membranen 10 er det i membranlegemet lagt inn flere vevnadslag 16. Ytterkantene til vevnadslagene 16 er bundet til av metall fremstilte forsterkningselementer 12. For ytterligere forsterkning av membranen er flere vevnadslag 17 anordnet i membranen og forbundet med vevnadslagene 16 og metallforsterkningselementene 12. Lagene 17 strekker seg fra membranens ytteromkrets og innover og avsluttes i den indre del av membranen 10, slik at når membranen 10 er montert mellom de plane ringskivene 13 vil lagene 17 avsluttes et stykke innenfor ringskivenes innerdiameter 19. Antall anvendte lag 16 eller 17 er avhengig av den ønskede membranstyrke. I fig. 3 er det vist fem vevnadslag 16 og to vevnadslag 17. Lagene 16 og 17 kan være av et hvilket som helst egnet materiale, eksempelvis rayon, nylon, stål, en vevnad som markedsføres under varemerket "KELVAR" av Du Pont Company, osv., men nylon foretrekkes.

Det er viktig at de i snittet indre ender 18 av vevnadslagene 17 strekker seg et stykke inn i membranen. Når membranen 10 bøyes under påvirkning av vanntrykket

vil den indre delen av membranens ytteromkretsparti 11

få kontakt med den avrundede åpningskant til ringskiven 13 som er festet til pakningshuset 101. Ved at lagene

17 i snitt strekker seg med sine ender 18 et stykke innenfor ringskivene 13, oppnås en ekstra armering av membranen 10, hvilken ekstra armering bidrar til å hindre en svikt i membranen ved oppriving av vevnadslagene 16 i området ved membranens ytre omkretsparti 11. Åpningskantene i ringskivene 13 er som vist avrundet slik at det oppnås en jevn og avrundet motlager-flate for membranen 10 når denne bøyer seg under belastning. Metallforsterkningselementene 12 har i snitt i hovedsaken rektangulær form. Tykkelsen hvert element 12 kan variere, men tverrsnittstykkelsen bør være relativt liten sammenlignet med tverrsnittsbredden* Dersom imidlertid elementets 12 tverrsnittstykkelse er for liten så vil, ved en sterk påkjenning av elementet 12, en be-gynnende bukling innover kunne bevirke en folde- eller rynkedannelse i membranen 10, slik at et fluidum kan gå inn i plattformbenet 2 eller pelehylsen 4, helt til belastningen på membranen 10 blir så stor at vevnadslagene 16 rives i stykker. Dette vil bevirke en bristing av membranen 10 og ikke bare en lekkasje mellom ringskivene 13. De plane ringskiver 13 holder membranens omkretssdmråde 11 fast, og metallforsterkningselementene 12 hindres derved i å bukle under belastning, men fordi membranen 10 utøver en bøyepåkjenning på en av ringslivene 13 under belastning vil elementene 12 under høy belastning kunne bukles dersom de., ikke er tilstrekkelig sterke.

I membranens omkretsområde 11 er det også anordnet flere hylser 20. Disse går gjennom åpninger 21 i vevnadslagene 16, åpninger 22 i vevnadslagene 17 og åpninger 23

i metallforsterkningselementene 12. Hylsene 20 danner boringer for bolter 14 slik at det ikke er nødvendig å bore ut åpninger for boltene i membranen. Hylsene kan imidlertid utelates og man borer da ut åpninger for boltene 14 i omkretspartiet 11.

I fig. 3 er membranen 10 forsynt med tre forsterkningselementer 12. Disse har samme tykkelse og be-finner seg i periferiområdet 11. Et slikt forsterknings element 12 kan i praksis eksempelvis ha en tverrsnittstykkelse på 6 mm og en tverrsnittsbredde på 64 mm. Fordi membranens styrke bl.a. er en funksjon av antall forsterkningselementer 12 og dimensjoneringen av disse, membranens ytteromkretsparti 11 og antall lag 16 og 17 i membranen, bør valg av tverrsnittstykkelse og- bredd for forsterkningselementene 12 vies stor oppmerksomhet. Forsterkningselementene 12 må ha en tilstrekkelig tverrsnittstykkelse til å hindre en overbelastning i området rundt boringene 23 under belastning av membranen 10, men man må også ta hensyn til at dersom forsterkningselementet 12 har en for stor tverrsnittstykkelse, så vil man kunne støte på problemer i forbindelse med sammenbindingen av vevnadslagene 16 og 17 med forsterkningselementenes innerdiameter-j

I fig. 4 er det vist en andre utførelsesform

av en lukkemembran. Membranen 50 er bygget opp på samme måte som membranen 10, med unntagelse av tverrsnittstykkelsen til forsterkningselementet 12' i forhold til tverrsnittstykkelsen til de hosliggende f orsterkningselementer. 12. Forsterkningselementet 12' er fremstilt av et materiale med mindre tverrsnittstykkelse enn forsterkningselementene 12. Eksempelvis kan forsterkningselementene 12 ha en tverrsnittstykkelse på 6 mm og en tverrsnittsbredde på 64 mm, mens forsterkningselementet 12' er tilveiebragt av et platemetall med dimensjonen 12 gauge,

dvs. en tykkelse på 0, 104 tommer etter SWG standarden for platemetall-tykkelser for ubelagte stålplater.

Fordi forsterkningselementet 12' har mindre tykkelse enn forsterkningselementene 12 er membranen 50

mer økonomisk i fremstilling enn membranen 10 er.

Fig. 5 viser en tredje utførelsesform av en lukkemembran. Membranen 60 er utført på samme måte som membranen 10, med unntagelse av antall og tykkelse av forsterkningselementer 12', sammenlignet med tverrsnittstykkelsen til hosliggende forsterkningselementer 12,

og antall vevnadslag 17 i membranen 60.

Som vist i fig. 5 inneholder membranen 6 0 omkrets--område 11, første forsterkningselementer 12 og andre forsterkningselementer 12'. De sistnevnte har mindre tykkelse enn de førstnevnte og er plassert mellom dem. Omkretsområdet 11 inneholder også flere vevnadslag 17 på hver side av det sentrale vevnadslag 16.

Membranen 60 har den fordelen sammenlignet med membranene 10 og 50 at den har en sterkere omkretsdel 11, slik at opprivingsstyrken til lagene 16 og 17 blir bedre. Det finnes nemlig flere vevnadslag 17 for forsterknings av omkretsdelen 11 og det finnes flere andre forsterkningselementer 12', slik at man får flere metallforsterknings-elementer, hvorved det tilgjengelige fastbindingsområde for lagene 16 og 17 i området 11 økes og også metall-mengden økes i området 11. Totalt sett øker altså styrken til omkretsområdet 11.

På samme måte som i membranen 50 i fig. 4 kan

i praksis de første forsterkningselementer 12 ha en tverrsnittstykkelse på 6 mm og en tverrsnittsbredde på 64 mm, mens de andre forsterkningselementer 12' kan være fremstilt av samme platemetall som i fig. 4, dvs. i membranen 50.

Fordi de andre forsterkningselementer 12' har mindre tykkelse enn de første forsterkningselementer 12 vil membranen 6 0 være mer økonomisk og fremstille enn en membran hvor samtlige forsterkningselementer har samme tykkelse som de første forsterkningselementer 12 har.

Fig. 6 viser en fjerde utførelsesform av lukkemembranen. Membranen 70 har samme utførelse som membranen 10, med unntagelse av antall og tykkelse av de andre forsterkningselementer 12' sammenlignet med tverrsnittstykkelsen til hosliggende forsterkningselementer 12 i membranens 7 0 omkretsdel 11 og antall vevnadslag 17 i membranen 7 0.

Som vist i fig. 6 inneholder membranens 70 omkretsområde 11 første forsterkningselementer 12 og andre forsterkningselementer 12', idet de sistnevnte har mindre tykkelse enn de førstnevnte og er plassert på hver side av forsterkningselementet 12. Omkretsområdet 11 i membranen 7 0 inneholder flere vevnadslag 17 som er lagt mellom det første forsterkningselement 12 og de andre forsterkningselementer 12' og er sammenbundet med vevnadslag 16.

På samme måte som ved membranen 5 0 i fig. 4 kan det første forsterkningselement 12 ha en tverrsnittstykkelse på 6 mm og en tverrsnittsbredde på 64 mm, mens de andre forsterkningselementer 12' kan ha en tykkelse som nevnt foran i forbindelse med membranen 50.

Fordi de andre forsterkningselementer 12' er tynnere enn det første forsterkningselement 12 får man en mer økonomisk oppbygging av membranen 7 0 enn dersom samtlige forsterkningselementer hadde den samme tykkelse som det første forsterkningselement 12. Fordi imidlertid omkretsområdet 11 i membranen 7 0 inneholder det første forsterkningselement 12 og de andre forsterkningselementer 12' med en total tykkelse mindre enn i membranene 5 0 og 6 0 i henholdsvis fig. 4 og 5, og med en mindre totaltykkelse enn den totale metalltykkelse for forsterkningselementene 12 i membranen 10 i fig. 3

vil omkretsområdet 11 i membranen. 7 0 ikke være så sterk som omkretsområdet 11 i de respektive membraner 10, 50

og 60.

Oppbyggingen av membranen 10, 50, 60 og 70 er

den samme, med unntagelse av antall vevnadslag 17 og antall forsterkningselementer og deres respektive tverrsnittstykkelser. Det er vist bruk av fem vevnadslag 16 i membranene, men man kan naturligvis her bruke andre antall slike vevnadslag 16. Det samme gjelder for antall anvendte vevnadslag 17 og antall og kombinasjoner av ulike tykke forsterkningselementer i membranenes ytterområder.

Membranen 10, 50, 60 og 70 kan fremstilles med eller uten hylser 20 eller hull i ytterområdet 11 og de kan eventuelt fastholdes på plattformbenet eller delehylsen ved hjelp av to ringskiver med motliggende flater som skrår slik at den mellom dem innklemte membran holdes på plass også ved hjelp av formslutning.

Den nye lukkemembran byr på betydelige fordeler sammenlignet med de tidligere kjente. Membranen er lett å fremstille under bruk av enkel oppbyggingsteknikk hvorved de enkelte vevnadslag festes til hverandre og til forsterkningselementene i omkretsområdet av membranen. Det kreves ingen omlegging eller omvikling av vevnadslag rundt forsterkningselementene. Membranen inneholder ekstra vevnadslag i omkretsområdet, slik at man oppnår en ekstra styrke i de høypåkjente membranområder, såsom eksempelvis ved innerdiameteren til ringskivene.som holder membranen på plass.

De ringskiver som benyttes for fastholding av membranen vil ha enkle utforminger som krever liten maskinering. Membranen holdes positivt fast mellom plane ringskiver og kan ikke rive seg løs. Membranen er armert eller forsterket og kan motstå relativt høye trykk over relativt store områder samtidig som membranen relativt lett kan gjennombrytes ved en etterfølgende deling, uten at det er nødvendig med spesielle skjæreorganer innleiret i membranen. Metallf orsterkningselementene har enkle geometrr:'. riske former som lett kan fremstilles.

Claims (6)

1. Lukkemembran for plattformben og lignende, bestående av et armert membranlegeme som i et omkretsparti har et eller flere ringformede forsterkningsinnlegg, karakterisert ved at en del av armeringen bare er anordnet i omkretsområdet med forsterkningsinnleggene og et stykke inn i membranen, mens resten av armeringen er gjennomgående og er forbundet med et eller flere av de i tverrsnitt rektang-ulære forsterkningsinnlegg.

2. Lukkemembran ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte ene del av armeringen og resten av armeringen hver innbefatter flere armeringslag.

3. Lukkemembran ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at forsterkningsinnleggene har like tverrsnittstykkelser.

4. Lukkemembran ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at minst et av forsterkningsinnleggene har en mindre tverrsnittstykkelse enn de andre forsterkningsinnleggene.

5. Lukkemembran ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at armeringene som i og for seg kjent dannes av vevnadslag.

6. Lukkemembran ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den nevnte ene del av armeringen i membranens omkretsområde er bundet til resten av armeringen og/eller til forsterkningselementene .