NO802433L

NO802433L - HIGH-ENERGY CONNECTED COMPOUNDS.

Info

Publication number: NO802433L
Application number: NO802433A
Authority: NO
Inventors: John Anthony Regalbuto; James Elvin Dailey
Original assignee: Jet Research Center; Brown & Root
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1980-08-14
Publication date: 1981-02-17
Also published as: DE3030083A1; JPS5630088A; BR8005162A; AU3983085A; FR2465550A1; IT1133807B; BE880453A; IT8024163A0; AU6142280A

Description

Oppfinnelsen vedrører høyenergiformede forbindelser The invention relates to high-energy compounds

i marine konstruksjoner. in marine constructions.

Marine konstruksjoner benyttes for flere forskjellige formål og deres utforming og oppbygging er vel kjent... Typisk eksempel er marine konstruksjoner som benyttes ved leting etter og utvinning av hydrokarbonet i ulike havområder. Marine constructions are used for several different purposes and their design and structure are well known... A typical example is marine constructions that are used in the search for and extraction of hydrocarbons in various sea areas.

En typisk slik marin konstruksjon som benyttes for leting etter og utvinning av hydrokarboner innbefatter en undervannsdel, ofte kalt tårn, fremstilt som et rammeverk av store rørelementer. I havbunnen drives det ned flere peler for fastholding av denmarine konstruksjon. På toppen av tårnet settes et dekk etter at tårnet er pelsikret. A typical such marine construction used for the exploration and extraction of hydrocarbons includes an underwater part, often called a tower, made as a framework of large pipe elements. In the seabed, several piles are driven down to hold the marine construction. A deck is placed on top of the tower after the tower is fur-secured.

Tårnet tjener to hovedformål., Det tjener som føring for nedriving av pelene, og etter at pelene er drevet på plass og festet til tåainét utgjør tårnet et sterkt fagverk' som kan overføre og fordele belastninger på konstruksjonen til pelene, hvilke peler virker somi fundament for den marine konstruksjon. The tower serves two main purposes. It serves as a guide for the demolition of the piles, and after the piles have been driven into place and attached to the toe, the tower forms a strong truss that can transfer and distribute loads on the structure to the piles, which piles act as a foundation for the marine construction.

I grunne farvann vil hovedpeier som drives ned gjennom tårnbenene vanligvis være tilstrekkelig til å gi skikkelig bærestøtte for den marine konstruksjon. Hovedpelene forbindes med tårnet ved toppen av hvert tårnben ved hjelp av fastsveising av pelen til tårnbenet før dekket settes på plass. In shallow waters, main piers driven down through the tower legs will usually be sufficient to provide proper support for the marine structure. The main piles are connected to the tower at the top of each tower leg by welding the pile to the tower leg before the deck is put in place.

På større dyb når man til slutt.et punkt hvor hovedpelene i tårnbenene ikke lenger vil være tilstrekkelig til å motstå de økende horisontale skjærkrefter og kantrings-momenter som konstruksjonen utsettes for. Det kreves da ekstra bærestøtte for konstruksjonen, og slik ekstra bære-støtting tilveiebringes vanligvis ved at det rundt konstruk-sjonsbasis plasseres skjørtpeler. At greater depths, you eventually reach a point where the main piles in the tower legs will no longer be sufficient to withstand the increasing horizontal shear forces and overturning moments to which the construction is exposed. Additional load-bearing support is then required for the construction, and such additional load-bearing support is usually provided by placing skirt piles around the construction base.

Slike skjørtpeler strekker seg vanligvis ikke opp til toppen av tårnet, men kappes av i en viss avstand over slam-nivået på havbunnen. Skjørtpelene kreves ikke for opprett-holdelse eller tilveiebringelse av tårnets konstruktive integritet, og dersom skjørtpelene skulle strekke seg opp til toppen av tårnet og inn i bølgesonen, så vil de bare gi større angrepsflate for bølgekreftene, med tilhørende øking av påkjenningene i hosliggende konstruksjonselementer. Such skirt piles do not usually extend up to the top of the tower, but are cut off at a certain distance above the mud level on the seabed. The skirt piles are not required for maintaining or providing the constructive integrity of the tower, and if the skirt piles were to extend up to the top of the tower and into the wave zone, they would only provide a larger attack surface for the wave forces, with a corresponding increase in the stresses in adjacent structural elements.

Fordi forbindelsen mellomSkjørtet rundt tårnet og pelene tilveiebringes under vann må man ved utformingen av den marine konstruksjon ta hensyn ;til dette. Because the connection between the skirt around the tower and the piles is provided underwater, this must be taken into account when designing the marine construction.

En vanlig anvendt metodikk for tilveiebringelse av A commonly used methodology for the provision of

en forbindelse mellom skjørtpeler og tårnskjørtet går ut pa at man fyller ringrommene mellom skjørtpel og skjørthylse, hvilken skjørthylse tjener som styring under pelingen, med et egnet utstøpingsmateriale. a connection between skirt piles and the tower skirt involves filling the annular spaces between the skirt pile and the skirt sleeve, which skirt sleeve serves as a guide during piling, with a suitable casting material.

Marine konstruksjoner plasseres i våre dager på større og større havdyp og i stadig mer krevende omgivelser, og kostnadene i forbindelse méd tilveiebringelsen av pelkonstruk-sjonen blir derfor stadid større,<;>.6g det stilles også stadig større krav til påliteligheten i forbindelse mellom pel og tårn. Avhengig av den prosedyre og det utstyr som benyttes kan omkostningene i forbindelse med utstøpingen av pelene gå opp i meget store beløp. De utstøpte forbindelser er dessuten vanskelig å inspisere, ogmahykan ikke uten videre fast-slå kvaliteten i den utstøpte forbindelse. Nowadays, marine constructions are placed at greater and greater sea depths and in increasingly demanding environments, and the costs in connection with the provision of the pile construction are therefore constantly increasing, <;>.6g there are also increasingly greater demands on the reliability in connection between piles and towers. Depending on the procedure and the equipment used, the costs in connection with the casting of the piles can add up to very large amounts. The cast connections are also difficult to inspect, and the quality of the cast connection cannot be readily determined.

Med utgangspunkt i de vanskeligheter som man står overfor har det derfor vært foreslått ulike forbindelser mellom pel og tårn. '•, Based on the difficulties faced, different connections between pile and tower have therefore been proposed. '•,

Et slikt forslag finner man i US patentskrift nr. Such a proposal can be found in US patent document no.

3 555 831. Et verktøy senkes ned i et pelhus og aktiveres slik at det tilveiebringes flere mekaniske, koldformede forbindelser mellom hus og pel. Dersom verktøyet skulle svikte, så kan det tas opp og repareres.. Fra US patentskrift nr. 4 052 861 er det kjent å benytte et verktøy som er permanent fastgjort til tårnet og som griper mekanisk om pelen. Verktøyet trykksettes- slik at det temporært eller permanent griper tak i pelen ved hjelp av flere felsible fingre som virker mot pelens ytteromkrets. Fordi verktøyet er permanent montert kan det ikke tas opp for. reparasjon - dersom det skulle svikte. Utmattingstiden ved langtids vekselbelast- . ning av forbindelsen mellom pel og hus som følge av de konsentrerte spenningspåkjenninger (lokalt samvirke mellom pel 3 555 831. A tool is lowered into a pile housing and activated so that several mechanical, cold-formed connections between housing and pile are provided. If the tool should fail, it can be taken up and repaired. From US patent no. 4 052 861 it is known to use a tool which is permanently fixed to the tower and which grips the pile mechanically. The tool is pressed so that it temporarily or permanently grips the pile using several flexible fingers that act against the outer circumference of the pile. Because the tool is permanently mounted, it cannot be recorded for. repair - should it fail. Fatigue time with long-term AC load- . ning of the connection between pile and house as a result of the concentrated tension stresses (local interaction between pile

og verktøyfingre) er ukjent og må anslås empirisk.. and tool fingers) is unknown and must be estimated empirically..

Det er også kjent å benytte et hydraulisk betjent verktøy for permanent ekspandering.av pelen i et ringspor inne i et plattformben eller en pelhylse. Verktøyet er relativt lett -å betjene, men den kald f ormede forbindelse mellom pel og tårn vil ha en redusert•bruddstyrke. It is also known to use a hydraulically operated tool for permanent expansion of the pile in an annular groove inside a platform leg or a pile sleeve. The tool is relatively easy to operate, but the cold-formed connection between pile and tower will have a reduced breaking strength.

Dersom man derimot tilveiebringer en forbindelse mellom to komponenter ved momentan"forming under utnyttelse av en høyenergikilde, så vil den tilveiebragte forbindelse ikke være så følsom med hensyn til bruddstyrken. If, on the other hand, a connection between two components is provided by instantaneous forming using a high-energy source, the provided connection will not be so sensitive with regard to the breaking strength.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tas det derfor sikte på å tilveiebringe en høyenergiformet forbindelse, særlig for bruk i forbindelse med marine konstruksjoner, men oppfinnelsen kan naturligvis også benyttes overalt ellers hvor man ønsker en pålitelig forbindelse.mellom to rør-e lemen ter. According to the present invention, the aim is therefore to provide a high-energy shaped connection, particularly for use in connection with marine constructions, but the invention can of course also be used everywhere else where a reliable connection is desired between two pipe elements.

Det er velkjent å bruke en:høyenergimengde, eksempelvis et eksplosiv, for å binde et metall til et basismetall. Som eksempel på slik teknikk skal det her vises til US patentskriftene 3 137 937 , 3 140 537 og. 3 264 731. It is well known to use a high-energy quantity, for example an explosive, to bond a metal to a base metal. As an example of such technology, reference should be made here to US patent documents 3,137,937, 3,140,537 and. 3,264,731.

Det er også kjent å benytte ^høyenergi tilveiebragt ved hjelp, av eksplosiver for å forblinde rørformede elementer med hverandre. Som eksempel på slik teknikk skal det vises til US patentskriftene 2 367 206, 3160 949, 3 432 192, 3 572 768 og 3 661 004. It is also known to use high energy provided by means of explosives to blind tubular elements with each other. As an example of such technology, reference should be made to US patent documents 2,367,206, 3,160,949, 3,432,192, 3,572,768 and 3,661,004.

Det er også i denne forbindelsekjent å benytte mot-holdskomponenter for å begrense deformasjonen av rørelement-ene under eksplosjonsformingen. Som eksempel på slik teknikk skal det vises til US patentskriftene 2 779 279, 3 206 845, 3 .263 323 , 3 434 194 og 3 710 434. It is also known in this connection to use counter-holding components to limit the deformation of the tube elements during explosive forming. As an example of such technology, reference should be made to US patent documents 2,779,279, 3,206,845, 3,263,323, 3,434,194 and 3,710,434.

Det er også kjent å forbinde et rørformet element med et annet ved eksplosjonsforming i forbindelse med ut-legging av marine rørledninger. Som-eksempel skal det her vises til US patentskrift 3 720 069.. It is also known to connect one tubular element to another by explosive forming in connection with the laying of marine pipelines. As an example, reference should be made here to US patent 3 720 069..

Det er også kjent å forbinde rørformede elementer med hverandre underjordisk ved bruk av eksplosiver, ved avfyring av prosjektiler fra det indre av et rørformet element og gjennom veggen og inn i veggen i det andre rørformede element, slik at det tilveiebringes forankringsdeformasjoner It is also known to connect tubular elements to each other underground using explosives, by firing projectiles from the interior of one tubular element and through the wall and into the wall of the other tubular element, so as to provide anchoring deformations

i veggene. Det skal her eksempelvis vises til US patentskrift 4 123 913. in the walls. Here, for example, reference should be made to US patent specification 4 123 913.

Til forskjell fra disse kjente teknikker foreslås In contrast to these known techniques are proposed

det ifølge foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og en innretning for forbindelse av ..et rørformet element med et annet rørformet\ element"~ved bruk av en i hovedsaken momentan høyenergimengde, eksempelvis som frembragt med eksplosiver, idet det ene rørforméde element bringes i en tilstand av hovedsaklig elastisk '..deformasjon, mens det andre rørformede element bringes [ i en tilstand av hovedsaklig plastisk og elastisk deformasjon.;. according to the present invention, a method and a device for connecting ..a tubular element with another tubular\ element"~using an essentially instantaneous high-energy quantity, for example as produced with explosives, the one tubular element being brought into a state of mainly elastic '..deformation, while the second tubular element is brought [ into a state of mainly plastic and elastic deformation.;.

Oppfinnelsen.skal beskrives nærmere og fordelene skal belyses nærmere i det etterfølgende, under spesiell hensiv-ning til tegningene, hvor The invention shall be described in more detail and the advantages shall be elucidated in more detail in what follows, with particular reference to the drawings, where

fig. 1 viser et oppriss av,<:>en marin konstruksjon, fig. 1 shows an elevation of a marine structure,

fig. 2 viser et snitt gjennom 'en første foretrukket utførelse av oppfinnelsen, fig. 2 shows a section through a first preferred embodiment of the invention,

fig. 3 viser et snitt etter linjen 3-3 i fig. 2, fig. 3 shows a section along line 3-3 in fig. 2,

fig. 3a viser et forstørret utsnitt av fig. 3, fig. 3a shows an enlarged section of fig. 3,

etter linjen 3a-3a, after the line 3a-3a,

fig. 4 viser et snitt av djen første foretrukne ut-førelsesform etter ferdigstilling av forbindelsen, og fig. 4 shows a section of the first preferred embodiment after completion of the connection, and

fig. 5 viser et snitt gjennom en andre utførelses-form av forbindelsen. fig. 5 shows a section through a second embodiment of the connection.

I fig. 1 er det vist en marin konstruksjon 10. In fig. 1, a marine structure 10 is shown.

Denne konstruksjon innbefatter et tårn 1 med skjørtpel-hylser 2, peler 3 som er drevet ned i havbunnen, og et dekk 4 montert på tårnet lover havoverflaten. This construction includes a tower 1 with skirt pile sleeves 2, piles 3 driven into the seabed, and a deck 4 mounted on the tower promises the sea surface.

Tårnet 1 har flere tårnben- 5. I hvert av disse er det drevet ned en pel 3 i havbunnen. Tårnbenene er forbundene med hverandre ved hjelp' av flere horisontale stag 6 og skråstag 7. The tower 1 has several tower legs 5. In each of these, a pile 3 is driven into the seabed. The tower legs are connected to each other by means of several horizontal braces 6 and inclined braces 7.

Skjørtpelhylsene 2 dannes av rørelementer som er festet til tårnet 1 ved hjelp av stagene 6 og 7 . I The skirted pile sleeves 2 are formed by pipe elements which are attached to the tower 1 by means of the struts 6 and 7 . IN

hylsene 2 er det drevet ned respektive peler 3. the sleeves 2 are driven down respective piles 3.

Dekket er festet til toppen 8 av tårnbenene 5 ved sammensveising, for dannelse av den komplette marine konstruksjon- (offshore-plattform). The deck is attached to the top 8 of the tower legs 5 by welding, to form the complete marine construction (offshore platform).

Man er. naturligvis ikke ved utøvelsen av oppfinnelsen bundet til den viste konstruktive utførelse av platt-formen. One is. naturally not bound by the implementation of the invention to the constructive design of the platform shown.

Fig. 2 viser et snitt gjennom en pelhylse 2 med til-hørende pel 3. På toppen av hylsen 2 er det anordnet et rørelement 11. Denne øvre del 11 er oppbygget av et tykk-vegget rør 14 og iden øvre delen av dette røret er det anordnet innløpsporter 15. Innvendig er det i røret 14 ut-tatt et omløpende ringspor eller utsparing 16, og nedenfor dette ringsporet er det utløpsporter 17 i røret 14. Innvendig i røret 14, mellom dette og; pelen 3 er det dessuten anordnet en tetning 13. Tetningen. 13 kan være en hvilket som helst egnet, kommersiell tilgjengelig tetning som kan'tilveiebringe, en pålitelig tetning;mellom pelen og røret etter at pelen er drevet ned på plass. Tetningen 13 kan eventuelt også plasseres over rørelementet 11, på et egnet sted. Som eksempel på egnede tetninger 13 skal det her vises til de tetninger som er vist og beskrevet x US patentskriftene 3 468 132 og 4 047 391. Fig. 2 shows a section through a pile sleeve 2 with associated pile 3. A pipe element 11 is arranged on top of the sleeve 2. This upper part 11 is made up of a thick-walled pipe 14 and while the upper part of this pipe is the arranged inlet ports 15. Inside, a circumferential annular groove or recess 16 is taken out in the pipe 14, and below this annular groove there are outlet ports 17 in the pipe 14. Inside the pipe 14, between this and; the pile 3 also has a seal 13. The seal. 13 may be any suitable commercially available seal which can provide a reliable seal between the pile and the pipe after the pile has been driven into place. The seal 13 can optionally also be placed above the pipe element 11, in a suitable place. As an example of suitable seals 13, reference should be made here to the seals shown and described x US patent documents 3 468 132 and 4 047 391.

Rørelementet 11 kan forsåvidt plasseres på et hvilket som helst egnet sted i enten tårnbenene 5 eller skjøtpel-hyIsene 2, men det foretrekkes at disse rørelementene plasseres i skjæringspunktene mellom de horisontale stag 6, skrå-stagene 7 og benene 5 henholdsvis hylsene 2. Som vist i fig. 1 er rørelementene 11 plassert på toppen av hylsene 2, og på toppen av benene 5. The pipe element 11 can of course be placed in any suitable place in either the tower legs 5 or the connecting pile sockets 2, but it is preferred that these pipe elements are placed at the intersections between the horizontal struts 6, the inclined struts 7 and the legs 5 and the sockets 2 respectively. As shown in fig. 1, the tube elements 11 are placed on top of the sleeves 2, and on top of the legs 5.

Som vist i fig. 2 er det anordnet sentreringselement-er 18 for sentrering av pelen 3 i,hylsen 2. As shown in fig. 2, the centering element 18 is arranged for centering the pile 3 in the sleeve 2.

En eksplosivbærer 12 er plassert som vist i fig. 2 An explosive carrier 12 is placed as shown in fig. 2

og bærer en i hovedsaken ringformet eksplosiv ladning 20 and carries an essentially ring-shaped explosive charge 20

som er festet til bærerelementet 21.. pen i hovedsaken ring-formede eksplosive ladning 20 er plassert i et ringformet kanalprofilelement 22 som er festet til et ringformet element 22 som inngår som en del av bæreren 21. Elementet 22' which is attached to the carrier element 21.. pretty essentially ring-shaped explosive charge 20 is placed in an annular channel profile element 22 which is attached to an annular element 22 which is included as part of the carrier 21. The element 22'

holdes fast på en sentral stang 24 ved hjelp av steg 23. Stegene. 23 kan ha en hvilken som helst egnet tverrsnitts-form og kan være av et hvilket som'helst egnet materiale, is held firmly on a central rod 24 by means of steps 23. The steps. 23 may have any suitable cross-sectional shape and may be of any suitable material,

så lenge stegene bare kan oppfylle :sin oppgave, nemlig å'bære den eksplosive ladning 20. as long as the steps can only fulfill their task, namely to carry the explosive charge 20.

Den eksplosive ladning 20 har toroidal form og er festet til bæreren 12 ved hjelp av festemidler 25. The explosive charge 20 has a toroidal shape and is attached to the carrier 12 by means of fasteners 25.

Bæreren 12 innbefatter styréanordninger 26, i dette tilfelle en i hver ende og på hver;sin side av ladningen 20. Disse styre- eller sentrerings/anordninger 26 kan være av en hvilken som helst egnet type;', men den viste type, med flere radielle steg 27 ut fra et sentralt nav 28, og med styrehjul 29, er en foretrukken utførelse. The carrier 12 includes guide devices 26, in this case one at each end and on each side of the charge 20. These guide or centering devices 26 can be of any suitable type, but the type shown, with several radial steps 27 from a central hub 28, and with steering wheel 29, is a preferred embodiment.

Styreanordningene 26 er festet til stangen 24 ved hjelp av en lett løsbar anordning,;i dette tilfelle en gjengemuffe 30. The control devices 26 are attached to the rod 24 by means of an easily removable device, in this case a threaded sleeve 30.

Bæreren'12 er forsynt med e.n: plugg 30' med tilhørende ring 31 for innfesting av en line 100 som benyttes for plasseringen av ladningen i benet 5 eller hylsen 2. The carrier'12 is provided with a plug 30' with associated ring 31 for attaching a line 100 which is used for placing the charge in the leg 5 or sleeve 2.

Bæreren 12 innbefatter dessuten også en ikke-vist indikatoranordning, eksempelvis en .kommersiell tilgjengelig ultralyd-indikator for plassering av bæreren 12 i riktig stilling i forhold til ringsporet 16. The carrier 12 also includes an indicator device, not shown, for example a commercially available ultrasound indicator for placing the carrier 12 in the correct position in relation to the ring groove 16.

Bæreren 12 innbefatter også én ikke vist detonerings-anordning for den eksplosive ladning 20. Fig. 3 viser styre- eller sentreringsanordningen 26 mer detaljert. Sentreringsanordningen 26 er som vist oppbygget med flere radielle steg 27 som går ut fra et nav 28. Stegenes ytterender er avstivet og forbundene med hverandre ved hjelp av stag 32. Fig. 3 viser detaljer av hjulkontruksjonen 29 og dens sammenkopling med sentreringsanordningen 26. Hjulet 29 er opplagret i en gaffel 33 ved hjelp av en bolt 34 med til-hørende muttere 35. Gaffelen 33 er festet til en stang 36 ved hjelp av en bolt 37. Stangen 36;går inn i en boring 38 i stagets 27 ende 39 og er forbundetimed et lite rør 40 med en innlagt fjær 42 og tapp 41. 'Fjæren 43 presser hjulet utover. Fjæren har anlegg mot en bolt 44. For å hindre at hjulet 29 dreier seg om aksen til stangen 36 når sentreringsanordningen 26 samvirker med innerflaten.i hylsen 2 eller plattformbenet 5, er det sørget for at tappen 41 kan gå i et spor 45 i staget 27. The carrier 12 also includes one not shown detonation device for the explosive charge 20. Fig. 3 shows the control or centering device 26 in more detail. As shown, the centering device 26 is constructed with several radial steps 27 that extend from a hub 28. The outer ends of the steps are stiffened and connected to each other by means of struts 32. Fig. 3 shows details of the wheel structure 29 and its connection with the centering device 26. The wheel 29 is stored in a fork 33 by means of a bolt 34 with associated nuts 35. The fork 33 is attached to a rod 36 by means of a bolt 37. The rod 36 goes into a bore 38 in the end 39 of the rod 27 and is connected with a small tube 40 with an inserted spring 42 and pin 41. The spring 43 pushes the wheel outwards. The spring bears against a bolt 44. In order to prevent the wheel 29 from rotating around the axis of the rod 36 when the centering device 26 cooperates with the inner surface of the sleeve 2 or the platform leg 5, it is ensured that the pin 41 can go in a groove 45 in the rod 27.

Sentreringsanordningen 26 bringes til samvirke med innerflaten i pelhylsen 2 eller tårribenet 5 under nedsenk-ingen av ladningsbæreren 12,"vil hjulet 29 presses til samvirke med veggen i hylsen eller benet under påvirkning av fjæren '4 3.(i The centering device 26 is brought into contact with the inner surface of the pile sleeve 2 or the tear bone 5 during the immersion of the charge carrier 12, the wheel 29 will be pressed into contact with the wall of the sleeve or the leg under the influence of the spring 4 3. (i

Den viste og beskrevne sentreringsanordning 26 er The shown and described centering device 26 is

en som foretrekkes for sentrering av ladningen i hylsen eller tårnbenet, men man kan naturligvis benytte en hvilket som helst annen egnet sentraliseringsanordning. one which is preferred for centering the charge in the sleeve or turret leg, but of course any other suitable centralizing device may be used.

Den innvendige diameter V i;det tykkveggede rørav-snitt 14 bestemmes ut i fra ytterdiameteren A til pelen 3, med tillegg av to ganger avstanden:å mellom innerveggen i røravsnittet 14 og pelen 3-(fig. 2)>Ytterdiameteren til pelen 3 bestemmes ut i fra peldrivingen og belastningen på pelen. Avstanden a bestemmes ut i fra den minste klaring som er nødvendig mellom røret 14 o'g pelen 3 for å kunne drive pelen 3 ned gjennom røret 14v- Tykkelsen t til pel-veggen bestemmes av peldrivingsforholdene og de forventede belastninger på pélen 3. The inner diameter V of the thick-walled pipe section 14 is determined from the outer diameter A of the pile 3, with the addition of twice the distance between the inner wall of the pipe section 14 and the pile 3-(fig. 2) > The outer diameter of the pile 3 is determined based on the pile driving and the load on the pile. The distance a is determined from the minimum clearance required between the pipe 14 and the pile 3 to be able to drive the pile 3 down through the pipe 14v- The thickness t of the pile wall is determined by the pile driving conditions and the expected loads on the pile 3.

Utbuklingshøyden h, som er avstanden mellom ytter-f laten til den uekspanderte pel 3 o'g .bunnen av ringsporet 16, skal fortrinnsvis ligge i området .0,02A h=0,25A, The bulge height h, which is the distance between the outer surface of the unexpanded pile 3 and the bottom of the ring groove 16, should preferably lie in the range .0.02A h=0.25A,

og mer fordelaktig i området 0,04A;= h = 0,16A, og mest fordelaktig i området 0,08A=h 0,12A. Utbulningshøyden h må være større enn avstanden a. and more advantageously in the range 0.04A;= h = 0.16A, and most advantageously in the range 0.08A=h 0.12A. The bulge height h must be greater than the distance a.

Dybden av ringsporet 16 i det tykkveggede røravsnitt 14, dvs. strekningen d, bestemmes ut i fra ligningen: The depth of the annular groove 16 in the thick-walled pipe section 14, i.e. the section d, is determined from the equation:

Tykkelsen T til røret 14 bestemmes etter at dimen-sjonen d er bestemt, med utgangspunkt i belastningen på røret 14. Tykkelsen T skal fordelaktig ligge i området 10<<>- ^ 40 og mer fordelaktig i området 30 1^^35. The thickness T of the pipe 14 is determined after the dimension d has been determined, based on the load on the pipe 14. The thickness T should advantageously lie in the range 10<<>- ^ 40 and more advantageously in the range 30 1^^35.

Léngden Y til ringsporet 16 bestemmes ut i fra ligningen: The length Y of the ring groove 16 is determined from the equation:

og u er poisson's tall. and u is Poisson's number.

Poisson's tall for stål er 0,27, og den generelle ligning for sporets lengde Y når materialet i røret 14 er stål, kan således uttrykkes med ligningen: Poisson's number for steel is 0.27, and the general equation for the track length Y when the material in the pipe 14 is steel can thus be expressed with the equation:

Foretrukne verdier for Y er; verdier som ligger i området mellom ca. 3JT og 1, 5IT. For stål vil' foretrukne verdier Preferred values for Y are; values that lie in the area between approx. 3JT and 1.5IT. For steel will' preferred values

4B 6 4B 6

ligge i området fra ca. 1,29 JKt til ca. 2,58 y/ At. lie in the area from approx. 1.29 JKt to approx. 2.58 y/At.

Lengden X langs bunnen av ringsporet 16 i røret 14 bestemmes av vinkelen 0 som er spofyeggvinkelen. Sporvegg-vinkelen 0 er fortrinnsvis i området 0° til 90°, mer fordelaktig i området 5° til 60°, og mest. fordelaktig i området 20° til 45°. Dersom sporvinkelen 8 er liten, eksempelvis 0=0= 7,5°, vil dén høyénergiformede forbindelse være fleksibel og ha en tendens til å gi etter. Dersom sporvinkelen. 0 er stor, eksempelvis 60° 0 - 90°, fore-ligger en fare for at pelen kan revne ved 'tilformingen av den høyenergiformede forbindelse.' The length X along the bottom of the annular groove 16 in the tube 14 is determined by the angle 0 which is the spofyegg angle. The groove wall angle 0 is preferably in the range 0° to 90°, more advantageously in the range 5° to 60°, and most. advantageously in the range 20° to 45°. If the track angle 8 is small, for example 0=0=7.5°, the high-energy shaped connection will be flexible and have a tendency to yield. If the track angle. 0 is large, for example 60° 0 - 90°, there is a danger that the pile may crack due to the 'forming of the high-energy shaped connection.'

Hjørneradiusen Rci overgangen mellom skulderen i ringsporet og innerveggen i røret 14 bør fordelaktig ligge i området 0,5 - ^c 16 og mer fordelaktig i området R ' t. t The corner radius Rci the transition between the shoulder in the ring groove and the inner wall of the tube 14 should advantageously lie in the range 0.5 - ^c 16 and more advantageously in the range R ' t. t

Radiusen R^i overgangen mellom skulderen i sporet 16 og bunnen av sporet bør være lik radius Rc. The radius R^ in the transition between the shoulder in the groove 16 and the bottom of the groove should be equal to the radius Rc.

Av.de to radier R c og R- er radius R mer kritisk. Of the two radii Rc and R-, the radius R is more critical.

c r f c c r f c

Dersom den er for liten vil delen kunne briste under tilveiebringelsen av forbindelsen mellom pelen 3 og røret 14. If it is too small, the part could break during the provision of the connection between the pile 3 and the pipe 14.

Antall ringspor 16 som er nødvendig for å bære belastningen på pelen, 3 vil være en.'funksjon av den tillatte belastning L pr. spor: The number of ring grooves 16 required to carry the load on the pile, 3 will be a function of the permissible load L per traces:

hvor f er pelmaterialets flytespehning. where f is the yield strength of the pile material.

Den tillatte belastning L pif. ringspor 16 kan opti-maliseres ved å variere avs tanden ;d, dybden av ringsporet 16 i røret 14, og sporvinkelen 6. •• :Verdiene A og t er på forhånd bestemt av pelneddrivingsfprhold og belastninger på pelen. Antall ringspor 16 som ér nødvendig for å over-føre belastningene til pelen 3'be<s>temmes ved å dele den ønskede belastning på pelen 3 med 'den tillatte belastning L for hvert ringspor J.6. Dersom man finner at det er nød-vendig med mer enn et ringspor 16 for hver pel så bør avstanden mellom hosliggende ringspor, dvs. sporavstanden, ikke være mindre enn ca. 1/4 av sporlengden, dvs. 0,25Y. Det antas at en sporavstand på mindre enn ca. 1/4 av sporlengden vil kunne føre til en buklirig av pelen mellom hosliggende spor ved belastning. I en foretrukken utførelse er sporavstanden lik sporlengden Y:. The permissible load L pif. ring groove 16 can be optimized by varying the distance ;d, the depth of the ring groove 16 in the pipe 14, and the groove angle 6. •• :The values A and t are determined in advance by pile driving conditions and loads on the pile. The number of ring grooves 16 which is necessary to transfer the loads to the pile 3 is determined by dividing the desired load on the pile 3 by the permissible load L for each ring groove J.6. If it is found that it is necessary to have more than one ring groove 16 for each pile, then the distance between adjacent ring grooves, i.e. the groove spacing, should not be less than approx. 1/4 of the track length, i.e. 0.25Y. It is assumed that a track distance of less than approx. 1/4 of the track length could lead to buckling of the pile between adjacent tracks under load. In a preferred embodiment, the track distance is equal to the track length Y:.

Avstanden S mellom ytterflaten til den eksplosive ladning 20 og innerflaten til den uekspanderte pel 3 kan settes lik 1/5 av den innvendige példiameter, eller The distance S between the outer surface of the explosive charge 20 and the inner surface of the unexpanded pile 3 can be set equal to 1/5 of the internal pile diameter, or

Den eksplosive ladning 20 skal ikke ha kontakt med innerflaten i den uekspanderte pel' 3!. Grunnen til dette er at det kan føre til uønsket ødeleggelse av pelen, eks empelvis brudd og avskalling ved detoneringen av ladningen. Ladningsavstanden S er således større enn 0. Når S nærmer seg 0 bør en buffer, eksempelvis en elastomer, plasseres mellom ladningen 20 og innerflaten.;i pelen 3. The explosive charge 20 must not have contact with the inner surface of the unexpanded pellet 3!. The reason for this is that it can lead to unwanted destruction of the pile, eg breaking and peeling when the charge is detonated. The charge distance S is thus greater than 0. When S approaches 0, a buffer, for example an elastomer, should be placed between the charge 20 and the inner surface of the pile 3.

Da den eksplosive ladning 20 kan være i konsentrert form, eksempelvis i form av en linjeladning-eller en sfærisk ladning, kan avstanden S gå opp i mot en dimensjon lik pelens 3 innerradius, eksempelvis ' Since the explosive charge 20 can be in concentrated form, for example in the form of a line charge or a spherical charge, the distance S can increase to a dimension equal to the inner radius of the pile 3, for example

Slike konsentrerte ladninger er ikfce ønskelige, fordi den bulkdannende virkning avtar med økende ladningsavstand. Such concentrated charges are still desirable, because the bulk-forming effect decreases with increasing charge distance.

Det foretrekkes derfor at avstanden S ligger i området fra ca. A - 2t til ca. A - 2t. It is therefore preferred that the distance S is in the range from approx. A - 2h to approx. A - 2h.

5 3 5 3

Lengden 1 til den eksplosive, ladning 20 er i området fra ca. 0,25Y til ca. 1,33Y, fortrinnsvis ca. 0,625Y. Når verdien for ladningsavstanden S er liten, er verdien for den eksplosive ladnings lengde 1 stor.;Når således S har sitt minimum vil 1 være lik ca. 1,33Y. The length 1 of the explosive charge 20 is in the range from approx. 0.25Y to approx. 1.33Y, preferably approx. 0.625Y. When the value for the charge distance S is small, the value for the explosive charge length 1 is large.; Thus, when S has its minimum, 1 will be equal to approx. 1.33Y.

Vekten og geometrien til ladningen 20 kan beregnes for seg. '. The weight and geometry of the charge 20 can be calculated separately. '.

Anslaget av den totale deformasjonsenergi E^som kreves for tilveiebringelse av den plastisk-elastiske forbindelse, baseres på en betraktning av den endelige forbindelses-geometri som, under henvisning til 'figl 4 erkarakterisertsom bestående av et sporområde og tb overgangsområder. I fig. The estimate of the total deformation energy E^ required to provide the plastic-elastic connection is based on a consideration of the final connection geometry which, with reference to Fig. 4, is characterized as consisting of a groove area and tb transition areas. In fig.

4 er ytterflaten til pelen 3 vist etter deformeringen, og 4, the outer surface of the pile 3 is shown after the deformation, and

man ser at den er presset mot innsiden av røravsnittet 14 på begge sider av ringsporet 16., dvs. i'det som her er kalt for overgangsområder. Man ser at pelen i sporområdet er krympet stramt over ytterhjørnene i sporet 16 og presset mot sporets sentrale parti. it can be seen that it is pressed against the inside of the pipe section 14 on both sides of the ring groove 16, i.e. in what is here called transition areas. It can be seen that the pile in the groove area has been shrunk tightly over the outer corners of the groove 16 and pressed against the central part of the groove.

Ligningen for beregning av den totale deformasjonsenergi ED er derfor hvor: ED^er den energi som er nødvendig for å ekspandere eller"bukle" pelen inn i sp dr område/t: E^ er den energi som er nødvendig for å ekspandere pelens 3 ytterdiameter.til innerdiameteren for røret 14 i overgangsområdene, og E^ er restspennenergien i røret 14. The equation for calculating the total deformation energy ED is therefore where: ED^ is the energy required to expand or "buckle" the pile into sp dr area/t: E^ is the energy required to expand the pile's 3 outer diameter .to the inner diameter of the pipe 14 in the transition areas, and E^ is the residual stress energy in the pipe 14.

De nedenfor gitte deformasjonsenergiligninger er tatt ut i fra de generelle betraktninger i fig. 2-48, side 65 i Bruno, E.J., High Velocity Forming .'of Metals:, American Society of Tool and Manufacturing Éngineers, Dearborn,. The deformation energy equations given below are taken from the general considerations in fig. 2-48, page 65 in Bruno, E.J., High Velocity Forming .'of Metals:, American Society of Tool and Manufacturing Engineers, Dearborn,.

Michigan, 19 68. Michigan, 1968.

Ligningene for E , E £ og E^ er som følger: The equations for E , E £ and E^ are as follows:

hvor:/• Y er sporlengden til ringsporet 16 (se fig. 2), t er veggtykkelsen til pelen,3 (se fig. 2) Q er uttrykket:; where:/• Y is the track length of the ring track 16 (see fig. 2), t is the wall thickness of the pile,3 (see fig. 2) Q is the expression:;

C er lengden til overgangsområdet (fig. 4), C is the length of the transition area (Fig. 4),

T er tykkelsen til det tykkveggede rør 14 (fig. 2), d er dybden til sporet 16 (fig. ;2) , T is the thickness of the thick-walled tube 14 (fig. 2), d is the depth of the groove 16 (fig. 2),

r^er den uekspanderte indre'.radius for pelen 3, som er definert som A- 2t (fig. 2)>;'''" r^ is the unexpanded inner'.radius of the pile 3, which is defined as A- 2t (Fig. 2)>;'''"

2 2

r ? er den ekspanderte innerracjius i pelen 3 i sporområdet, som er definert som r^+ h (fig. 2), ? is the expanded inner racjius of pile 3 in the groove area, which is defined as r^+ h (Fig. 2),

r^ er den ekspanderte innerradius i pelen 3 i overgangsområdene, som er definert som r^+a (fig. 2), r^ is the expanded inner radius in pile 3 in the transition areas, which is defined as r^+a (Fig. 2),

r^er den uekspanderte innerradius for røret 14 i sporområdet, som er definert som r^+ t + h (fig. 2), og r^er den ekspanderte innerradius for røret 14 i sporområdet, definert som r^+ k. r^ is the unexpanded inner radius of the tube 14 in the groove area, which is defined as r^+ t + h (Fig. 2), and r^ is the expanded inner radius of the tube 14 in the groove area, defined as r^+ k.

For ligningen: For the equation:

gjelder: K og n er materialkonstanter, i flyspenningsberegninger hvor o - Ken. Verdier for K og n kan man finne i tabell 3.1, side 69 i Ezra, A.A., Principles arid Practice.of Explosive Metalworking, Volume I, Industrial Newspapers Ltd., London 197 3. For stål kan verdiene for K og n her anslås til ca. 2 > 7.000 kilopond/cm og 0,24. applies: K and n are material constants, in plane stress calculations where o - Ken. Values for K and n can be found in table 3.1, page 69 in Ezra, A.A., Principles arid Practice.of Explosive Metalworking, Volume I, Industrial Newspapers Ltd., London 197 3. For steel, the values for K and n here can be estimated to about. 2 > 7,000 kilopounds/cm and 0.24.

Uttrykket e som forekommer ipligningen, er material-spenningen i hver av ligningene for E^, E^<->og • I sam-svar med de velkjente definisjoner.for spenningene er således e forholdet mellom økingen av en gitt radius i forhold til den opprinnelige radiusverdi. I ligningen for ED^er således spenningsfaktoren e definert som h_; I ligningene for ED2The expression e that appears in the equation is the material stress in each of the equations for E^, E^<-> and • In accordance with the well-known definitions. for the stresses, e is thus the ratio between the increase of a given radius in relation to the original radius value. In the equation for ED^, the stress factor e is thus defined as h_; In the equations for ED2

<r>l• <r>l•

er spenningsf aktoren e definert som. a_,, og i ligningen for is the voltage factor e defined as. a_,, and in the equation for

: rl : rl

Ep^ er spenningsfaktoren e definert som k . Ep^ is the stress factor e defined as k .

r4r4

Når det gjelder e i ligningeh for E^ så er verdien for k, økingen i radius r^, -ikke definert. For å sikre at røret 14 forblir i elastisk deformasjon må man således spesifisere en tillatt gjennomsnittlig omkretsspenning i sporområdet i røret 14. Ligningen forXj- blir da redusert til rj. lik (1+ ) . For å oppnå den øriskedeelastiske deformasjon antas det at man kan sette e til ca. 2% i ligningen for ed3.. As for e in the equation for E^, the value for k, the increase in radius r^, -is not defined. In order to ensure that the pipe 14 remains in elastic deformation, one must thus specify a permissible average circumferential stress in the groove area in the pipe 14. The equation forXj- is then reduced to rj. equal to (1+ ) . To achieve the øreskedeelastic deformation, it is assumed that one can set e to approx. 2% in the equation for ed3..

Når det gjelder ligningen for E^ s^ kan verdien for As for the equation for E^ s^ the value for

C ikke bestemmes nøyaktig, fordi det ikke finnes noen kjent metodikk for bestemmelse på forhånd av metallkontaktlengden i overgangsområdene (fig. 4). Forsøk har imidlertid vist at overgangsområdet strekker seg mindre enn en peldiameter-lengde på hver side av sporområdet. Man antar således at man ved overslagsberegninger kan velge ;C mellom ca. 50% av ytterdiameteren til pelen 3 og ca. 100% av ytterdiameteren til"pelen 3, fortrinnsvis ca. 75% av. ytterdiameteren til pelen 3/dvs. 0,5 A til A, fortrinnsvis 0,75A. C cannot be determined precisely, because there is no known methodology for determining in advance the metal contact length in the transition regions (Fig. 4). Experiments have shown, however, that the transition area extends less than one pile diameter length on either side of the groove area. It is therefore assumed that, for rough calculations, you can choose ;C between approx. 50% of the outer diameter of pile 3 and approx. 100% of the outer diameter of the pile 3, preferably about 75% of the outer diameter of the pile 3/ie 0.5 A to A, preferably 0.75A.

For beregningen av vekcen M for den eksplosive ladning som er nødvendig for tilforming av en enkelt høyenergi-formet forbindelse kan man benytte •. følgende ligning: For the calculation of the mass M for the explosive charge which is necessary for the formation of a single high-energy shaped compound, one can use •. following equation:

hvor F er en anslått formingsvirkningsgrad, tatt fra fig. 2-49 i High Velocity Forming of Metals, American Society of Tools and Manufacturing Engineers, ,E.J. Bruno, Dearborn, Michigan, 1968. For å tilveiebringe en høyenergiformet forbindelse mellom en pel 3 og et rørelement 13;:drives pelen 3 først ned til ønsket dybde i havbunnen hvor den marine konstruksjon .10 er satt. Pelen 3 blir deretter Vanligvis om enn ikke nødvendigvis kappet og klargjort for-' innsetting av eksplosivbæreren 12. where F is an estimated forming efficiency, taken from fig. 2-49 in High Velocity Forming of Metals, American Society of Tools and Manufacturing Engineers, ,E.J. Bruno, Dearborn, Michigan, 1968. In order to provide a high-energy shaped connection between a pile 3 and a pipe element 13, the pile 3 is first driven down to the desired depth in the seabed where the marine structure 10 is set. The pile 3 is then usually, although not necessarily, cut and prepared for insertion of the explosive carrier 12.

Eksplosivbæreren 12 senkes ned i pelen 3 ved hjelp av en egnet ikke vist løfteanordning, •eksempelvis en kran på The explosive carrier 12 is lowered into the pile 3 using a suitable lifting device, not shown, for example a crane on

en kranlekter, og den eksplosive ladning 20 sentreres om et plan gjennom sentrum av ringsporet 16 i røret 14. a crane barge, and the explosive charge 20 is centered on a plane through the center of the annular groove 16 in the tube 14.

Så snart den eksplosive ladning 20 er sentrert bringes tetningen 13 på plass.- Den bringes-til virkning ved å inn-føre trykkluft eller trykkgass gjennom innløpet 13', og tetningen tetter mot pelen 3.. Dere;'tter føres trykkluft eller trykkgass inn gjennom innløpsportene 15 for derved As soon as the explosive charge 20 is centered, the seal 13 is brought into place. - It is brought into effect by introducing compressed air or compressed gas through the inlet 13', and the seal seals against the pile 3. Then compressed air or compressed gas is introduced through the inlet ports 15 thereby

å støte ut vann i ringrommet mellom røret 14 og pelen 3. Vannet trykkes ut gjennom utløpsportene'. 17 nederst i røret 14. Så snart ringrommet mellom røret 14 og pelen 3 er i hovedsaken evakuert for væske i omradet rundt ringsporet 16 to expel water in the annulus between the pipe 14 and the pile 3. The water is pushed out through the outlet ports'. 17 at the bottom of the pipe 14. As soon as the annular space between the pipe 14 and the pile 3 is essentially evacuated of liquid in the area around the annular groove 16

kan den eksplosive ladning 20 detoneres, hvorved det tilveiebringes en høyenergiformet forbindelse, mellom røret 14 og pelen 3, idet pelen 3 som følge av detoneringen underkastes en.lokal plastisk deformasjon og trykkes inn i ringsporet 16 i røret 14. the explosive charge 20 can be detonated, whereby a high-energy shaped connection is provided between the pipe 14 and the pile 3, the pile 3 being subjected to a local plastic deformation as a result of the detonation and pressed into the annular groove 16 in the pipe 14.

I fig..4 ser man hvordan den høyenergiformede forbindelse er ut. Pelen 3 er lokalt plastisk deformert og brakt til kontaktsamvirke med ringsporet 16 i røret 14. Røret 14 er imidlertid bare underkastet elastisk deformasjon. Det skyldes at ladningen 20 dimensjoneres for ren plastisk deformering av delen 3, men ikke av røret 14, med ringrommet .mellom røret 14 og pelen 3 i hovedsaken evakuert. In fig..4 you can see what the high-energy shaped compound looks like. The pile 3 is locally plastically deformed and brought into contact with the annular groove 16 in the pipe 14. However, the pipe 14 is only subjected to elastic deformation. This is because the charge 20 is dimensioned for purely plastic deformation of the part 3, but not of the pipe 14, with the annular space between the pipe 14 and the pile 3 essentially evacuated.

Det er viktig at ringromme t.;mellom røret 14 og pelen 3 er i hovedsaken vannfritt, slik at det forefinnes et komprimerbart medium i dette ringrom. Hvis så ikke er tilfelle vil røret 14 underkastes en plastisk deformasjon på samme måte som pelen 3, og de't vil'bety at styrken i den høyenergiformede forbindelse vil være mindre enn dersom røret 14 bare underkastes elas tisk ide f ormas jon. Ved omsorgsfull konstruktiv utforming av'; .røret 14 og ved skjønn-somt valg av duktilt materiale for-røret 14 og pelen 3, så-velsom riktig dimensjonering av ladningen 20, og med evaku-ering av ringrommet mellom røret og; pelen kan man oppnå at røret 14 underkastes en i hovedsaken elastisk deformasjon, slik at man altså oppnår en sterkere høyenergiformet forbindelse enn dersom såvel røret 14' som pelen 3 skulle underkastes plastisk deformasjon, dvs. at bégge elementer bulkes. It is important that the annular space between the pipe 14 and the pile 3 is essentially free of water, so that there is a compressible medium in this annular space. If this is not the case, the pipe 14 will be subjected to a plastic deformation in the same way as the pile 3, and this will mean that the strength of the high-energy shaped connection will be less than if the pipe 14 is only subjected to elastic deformation. By careful constructive design of'; .the pipe 14 and by judicious choice of ductile material for the pipe 14 and the pile 3, as well as the correct dimensioning of the charge 20, and with evacuation of the annulus between the pipe and; the pile, it can be achieved that the pipe 14 is subjected to a mainly elastic deformation, so that a stronger high-energy shaped connection is obtained than if both the pipe 14' and the pile 3 were to be subjected to plastic deformation, i.e. that both elements buckle.

Etter tilformingen av den høyenergiformede forbindelse tas bæreren 12 opp i fra pelen, 3 og den sentrale del byttes, ut med en ny del med en eksplosiv ladning 20. After the formation of the high-energy shaped compound, the carrier 12 is taken up from the pile, 3 and the central part is replaced with a new part with an explosive charge 20.

Bæreren 12 er så klar igjen for bruk for tilforming av The carrier 12 is then ready again for use for shaping

en forbindelse i en annen pelehylse 2 eller et tårnben 5. a connection in another pile sleeve 2 or a tower leg 5.

Bæreren 12 kan benyttes om igjen flere ganger, under forutsetning av at gjengemuffene 30 i fremdeles kan brukes, dvs. ikke er blitt skadet. The carrier 12 can be used again several times, provided that the threaded sleeves 30 can still be used, i.e. have not been damaged.

Eventuelt kan den delen av pélehylsen 2 som befinner seg under det rørformede element 11 bortfalle, fordi denne delen av hylsen ikke tjener noe annet formål enn å tilveiebringe forbindelse med stagene 6 og 7. Disse stagene kan imidlertid plasseres og forbindes annerledes enn som vist, alt avhengig av den marine konstruksjons utførelse. Dersom man utelater den delen av hylsen 2 som befinner seg under rørelementet 11, så vil man få en mer økonomisk konstruksjon, fordi materialforbruket blir mindre.. Optionally, the part of the pile sleeve 2 which is located under the tubular element 11 can be omitted, because this part of the sleeve serves no other purpose than to provide a connection with the rods 6 and 7. However, these rods can be positioned and connected differently than as shown, all depending on the design of the marine structure. If you leave out the part of the sleeve 2 that is under the pipe element 11, you will get a more economical construction, because the material consumption will be less.

Fig. 5 viser en andre utførelsesform av oppfinnelsen. I fig. 5 er det meningen å tilveiebringe tre høyenergi- formede forbindelser mellom røret 14 og pelen 3. Dette skjer ved hjelp av en bærer 12 som innbefatter to eksplosive ladninger 20. De ulike dimensjoner av. pelen 3, røret 14 og ladningene 20 beregnes som om bare enihøyenergiformet forbindelse skulle tilveiebringes mellom pelen 3 og røret 14 ved hjelp, av hver ladning 20. Fig. 5 shows a second embodiment of the invention. In fig. 5, it is intended to provide three high-energy shaped connections between the pipe 14 and the pile 3. This is done by means of a carrier 12 which includes two explosive charges 20. The different dimensions of. the pile 3, the pipe 14 and the charges 20 are calculated as if only one high-energy shaped connection were to be provided between the pile 3 and the pipe 14 by means of each charge 20.

Når man imidlertid benytter to ladninger 20 må man være spesielt omsorgsfull med' hensyn til lokaliseringen av ringsporene 16 i røret 14, slik at•man kan oppnå en til-veoebringelse av tre. h0yenergiforme.de forbindelser mellom røret 14 og pelen 3 under utnyttelse av bare to eksplosive ladninger 20. '.. However, when two charges 20 are used, particular care must be taken with regard to the location of the ring grooves 16 in the pipe 14, so that a supply of wood can be achieved. highly energetic connections between the pipe 14 and the pile 3 using only two explosive charges 20. '..

For atman skal kunne tilveiebringe tre høyenergiform-ede forbindelser under utnyttelse av bare to eksplosive ladninger 20 på bæreren 12 må de to eksplosive ladninger 20 plasseres slik at de er i hovedsaken sentrert om plan gjennom senterne til de ytre to ringspor; 16 i røret 14, fordelaktig slik at avstanden Z mellom se:nterne til de to ytre spor 16 er i hovedsaken lik pelens 3.ytterdiameter A. Avstanden mellom senterne tiltb hosliggende ringspor er i hovedsaken lik A/2 og sporlengden Y bør fortrinnsvis ikke være mindre enn A/4.. ' For atman to be able to provide three high-energy shaped compounds using only two explosive charges 20 on the carrier 12, the two explosive charges 20 must be positioned so that they are essentially centered on a plane through the centers of the outer two ring grooves; 16 in the pipe 14, advantageously so that the distance Z between the centers of the two outer grooves 16 is essentially equal to the pile's 3rd outer diameter A. The distance between the centers to adjacent ring grooves is essentially equal to A/2 and the groove length Y should preferably not be less than A/4.. '

Ved en i hovedsaken samtidig, detonering av de eksplo-slive ladninger 20 vil pelen 3 deformeres inn i de ytre ringspor 16 i røret 14 under påvirkning av sjokkbølgene fra ladningene 20. Pelen 3 vil deformes:irin i det midtre ringspor 16 i. røret 14 som følge av den kombinerte virkningen til sjokkbølgene fra ladningene 20. Den kombinerte virkningen til sjokkbølgene fra ladningene 20 er en sjokkbølge hvis trykk kan variere fra mellom to til åtte ganger trykket In the event of an essentially simultaneous detonation of the explosive charges 20, the pile 3 will deform into the outer ring grooves 16 in the tube 14 under the influence of the shock waves from the charges 20. The pile 3 will deform in the middle ring groove 16 in the tube 14 as a result of the combined action of the shock waves from the charges 20. The combined action of the shock waves from the charges 20 is a shock wave whose pressure can vary from between two to eight times the pressure

fra en enkelt ladning 20, avhengig :av hvor nært ladningene 20 er anbragt i forhold til hverandre. from a single charge 20, depending on how close the charges 20 are placed in relation to each other.

Avstanden mellom de eksplosive ladninger 20 er viktig med hensyn til å hindre den plastiske deformasjon av røret 14 i nærheten av det sentrale ringspor 16. Dersom avstanden Z mellom de ytre ringspor 16 iblir mindre enn ytterdiameteren A til pelen 3 vil den kombinerte virkning av sjokkbølgene fra ladningene 20 kunne bli så stor at den be-virker plastisk deformasjon ikke bare av pelen 3, men også av røret 14 i nærheten av det mindtre ringspor 16. Som før nevnt vil en plastisk deformasjon av såvel røret 14 som pelen 3 gi en forbindelse hvis utmattingstid er mindre enn den til en piastisk-elastisk forbindelse, og i det verste tilfelle vil, dersom den plastiske deformasjon er for stor, enten røret 14 eller pelen 3 eller "begge deler sprekke eller påtrykkes rissdannelser. The distance between the explosive charges 20 is important with regard to preventing the plastic deformation of the tube 14 in the vicinity of the central annular groove 16. If the distance Z between the outer annular grooves 16 becomes smaller than the outer diameter A of the pile 3, the combined effect of the shock waves from the charges 20 could become so great that it causes plastic deformation not only of the pile 3, but also of the pipe 14 in the vicinity of the smaller ring groove 16. As mentioned before, a plastic deformation of both the pipe 14 and the pile 3 will give a connection if fatigue time is less than that of a piastic-elastic connection, and in the worst case, if the plastic deformation is too great, either the pipe 14 or the pile 3 or "both parts will crack or crack formations will be applied.

I det foregående er oppfinnelsen beskrevet i forbindelse med tilforming av en høyenergiformet forbindelse mellom en pel og en pelhylse, henholdsvis et tårnben i en marin konstruksjon, men som nevnt innledningsvis kan oppfinnelsen naturligvis også benyttes for tilveiebringelse av en forbindelse mellom to rørelementer, hva enten dette skjer i en atmosfæreomgivelse eller i en væskeomgivelse. In the foregoing, the invention is described in connection with the formation of a high-energy shaped connection between a pile and a pile sleeve, respectively a tower leg in a marine construction, but as mentioned in the introduction, the invention can of course also be used to provide a connection between two pipe elements, whether this takes place in an atmospheric environment or in a liquid environment.

Av det foranstående . tør det,gl frem at det er vesentlig at pelen (det indre rørélement) er sentrert i hylsen eller benet (ytre rørélement). Hvis ikke■vil man ikke få en jevn høyenergiformet forbindelse rundt omkretsen. Er pelen for-skjøvet i hylsen eller benet vil man imidlertid få en høy-energiformet tilfredsstillende forbindelse ved å forskyve bæreren av eksplosivet for å kompensere for eksentrisiteten mellom pel og hylse/ben. Of the foregoing. it is clear that it is essential that the pile (the inner tube element) is centered in the sleeve or the leg (the outer tube element). Otherwise■one will not get a uniform high-energy shaped connection around the circumference. If the pile is displaced in the sleeve or leg, however, a high-energy shaped satisfactory connection will be obtained by displacing the carrier of the explosive to compensate for the eccentricity between pile and sleeve/leg.

Det er også av betydning at de eksplosive ladninger sentreres om et plan gjennom senteret" i;ringsporet i det rør som er festet til tårnbenet eller pelhylsen. Hvis ikke vil man få en utilfredsstillende tilformet forbindelse. It is also important that the explosive charges are centered on a plane through the center" in the ring groove in the tube that is attached to the tower leg or pile sleeve. Otherwise, an unsatisfactory shaped connection will be obtained.

Som nevnt må ringrommet mellom pel og omgivende rør, som er festet enten til tårnbenet eller hylsen, være i hovedsaken væskefritt, dvs. at man må ha :et komprimerbart meddlum i dette ringrommet, dvs. i det området hvor den høyenergi-formede forbindelse skal fremstilles. Hvis ikke vil den resulterende forbindelse være en hvor røret er plastisk deformert i stedet for bare.i hovedsaken elastisk deformert. As mentioned, the annulus between the pile and the surrounding pipe, which is attached either to the tower leg or the sleeve, must be essentially liquid-free, i.e. there must be a compressible medlum in this annulus, i.e. in the area where the high-energy shaped connection is to be is produced. If not, the resulting connection will be one where the tube is plastically deformed rather than just, essentially, elastically deformed.

Det skal videre bemerkes at røret hvor ringsporet eller sporene uttas, må være av et materiale som er til strekkelig duktilt til å muliggjøre den elastiske deformasjon under høyenergiformingen. It should further be noted that the tube where the ring groove or grooves are taken out must be made of a material that is sufficiently ductile to enable the elastic deformation during the high-energy forming.

Med foreliggende oppfinnelse unngår man behovet for utstøping av ringrommet mellom hylse og pel i en marin konstruksjon, og man sparer derfor kostnadene i forbindelse med slike støpe arbeide r. Den nye f orbi;ndelsesmetode er også enkel og økonomisk i utførelse og anvendelse. With the present invention, the need for casting the annulus between sleeve and pile in a marine construction is avoided, and the costs in connection with such casting work are therefore saved. The new connection method is also simple and economical in execution and application.

Man unngår plastisk deformering av begge elementer i forbindelsen, dermed:unngår man uøriskede egenskaper i materialet' på forbindelsesstedet. Man,: unngår også sterkt konsentrerte spenninger på meget små områder, og dette letter den nøyaktige beregning av utmatingslevetiden til forbindelsen under lang tids vekselbelastniiig. You avoid plastic deformation of both elements in the connection, thus: you avoid unrisked properties in the material' at the connection point. One also avoids strongly concentrated stresses in very small areas, and this facilitates the accurate calculation of the output life of the connection under long-term alternating loads.

Bæreren 12 kan lett fjernes:fra plasseringen før eventuelt detonering, dersom man oppdager feil. The carrier 12 can be easily removed: from the location before possible detonation, if a fault is discovered.

Det kreves ingen støtte eller intet mothold på utsiden av det ytre rørélement for å hindrejen plastisk deformasjon av dette under tiiformingen av forbindelsen. No support or resistance is required on the outside of the outer pipe element to prevent plastic deformation thereof during the forming of the connection.

Claims

1. Method for producing an essentially rigid connection between pipe elements with circular cross-sections, characterized in that a first and second pipe element is provided, the first pipe element having an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the second pipe element,' that at least one groove is formed in the inner surface of the second tube element, which groove is essentially centered on a plane perpendicular to the longitudinal axis of the second tube element and through its wall, and has a bottom surface which is essentially parallel to the inner side of the other pipe element, as well as a first end surface and a second end surface, that the first pipe element is guided inside the second pipe element sufficiently to cross the aforementioned plane, so that part of the outer side of the first pipe element lies directly opposite the track, as the longitudinal axis of the first pipe element essentially falls together with the longitudinal axis to the second tube element, whereby a telescope pair is provided consisting of the *two tube elements, with an intervening annulus which includes the aforementioned groove, that an explosive device is introduced into the telescope pair via the interior of the first pipe element, the explosive device being placed inside the first pipe element so that the explosive device is mainly centered on the said plane and on the longitudinal axis, to the first pipe element, and in that the explosive device is brought to detonation whereby sufficient energy is released in the interior of the first tube element to cause an essentially instantaneous radial expansion of the wall in the first tube. element opposite the said groove, sufficient to form a permanent dent in the wall, which dent is sufficiently large to cause the outer side of the first tube element at the groove to be brought into the groove and into contact with its bottom surface, thereby providing a in the main case rigid connection between the two pipe elements.

2. Method according to claim 1, characterized in that at least one of the pipe elements mentioned is of a ductile material.

3. Method according to claim 1 is characterized in that the width of said groove, measured from the transition between said first end surface and the inside of the second pipe element and to the transition between said second end surface and the inside of the second pipe element and along a line parallel to the longitudinal axis of the second pipe element, is made equal to a distance in the area from approx. 0 to approx. J3n V \il where:

u = Poisson's number A = the outer diameter of the first pipe element t = the wall thickness ti! first tube element.

4. Method according to claim 1, characterized in that the groove angle between the aforementioned first end surface and the inside of the second pipe element is selected in the range from approx. 0° to approx. 90° and the at/track angle between the aforementioned second end surface and the inside is chosen in the range . from approx. 0° to approx. 90°.

5. Method according to claim 1, characterized in that the radial expansion of the first pipe element is carried out equal to a distance greater than approx. the depth of the annulus and up to approx. 1/4 of the outer diameter of the first tube element.

6. Method according to claim LI, characterized by. that the explosive device is designed as a toroid where the explosive occupies the outer circumference.

7. Method according to claim 3, characterized by. that at least two grooves are formed in the inner surface of the second pipe element, with the distance between the grooves being made at least equal to approx. 1/4 of: the track width.

8. Method according to claim 1, characterized in that the transition between the mentioned first end surface and the inner wall' in the second tube element is determined by the expression

where: R = the radius at the transition, 't = the thickness of the wall in/the first pipe element.

9. Method according to claim Ai, characterized in that the maximum load to which each track can be subjected is determined by; the expression:

where: L = maximum load per :;traces. f = the yield stress of the material in the first tube element. t = wall thickness of the first tube element. A = the outer diameter of the first tube element. 8 = the track angle. d = the perpendicular distance from the bottom of the track surface to the inner wall of the second pipe element.

10. Method for producing an essentially rigid connection between pipe elements with circular cross-sections, as stated in one or more of the preceding claims, characterized in that at least three grooves are formed in the inner wall of the second pipe element, in the form of a first end tracks, a second end track and an intermediate track, with the distance between each track being made at least equal to approximately 1/4 track width, and in that at least two explosive devices are introduced into the first pipe element and placed so that the explosive devices are .mainly centered on the plane through the first end slot and the plane through the second end slot respectively, as well as by bringing the explosive devices to essentially simultaneous detonation, whereby sufficient energy is released inside the first tube element to cause a basically momentary<: >radial expansion of the wall of the first tube element opposite each of said slots, sufficient to form at least three permanent dents in the wall of the first pipe element, so that the outer surface of the first pipe element enters the individual grooves and makes contact with the bottom therein, whereby a mainly rigid connection is provided between the two pipe elements.

11. Device for use in the provision of. a high-energy shaped connection between two: pipe elements, one of which is fed into the other, characterized by a pipe with one or more ring grooves in the inner wall and connected to the outer pipe element, a carrier for a explosive, intended for introduction into the inner pipe element and for placement inside this, as well as by a sealing device between the two pipe elements. ;,

12. Device according to claim 11, characterized in that the two pipe elements are formed by or form parts of, respectively, a skirt pile sleeve/tower leg in a marine construction and a pipe pile which is driven down through the sleeve or the leg.