NO802433L - Hoeyenergiformede forbindelser. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører høyenergiformede forbindelser

i marine konstruksjoner.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Fordi forbindelsen mellomSkjørtet rundt tårnet og pelene tilveiebringes under vann må man ved utformingen av den marine konstruksjon ta hensyn ;til dette.

En vanlig anvendt metodikk for tilveiebringelse av

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.

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.

Med utgangspunkt i de vanskeligheter som man står overfor har det derfor vært foreslått ulike forbindelser mellom pel og tårn. '•,

Et slikt forslag finner man i US patentskrift nr.

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

og verktøyfingre) er ukjent og må anslås empirisk..

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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..

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

i veggene. Det skal her eksempelvis vises til US patentskrift 4 123 913.

Til forskjell fra disse kjente teknikker foreslås

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.;.

Oppfinnelsen.skal beskrives nærmere og fordelene skal belyses nærmere i det etterfølgende, under spesiell hensiv-ning til tegningene, hvor

fig. 1 viser et oppriss av,<:>en marin konstruksjon,

fig. 2 viser et snitt gjennom 'en første foretrukket utførelse av oppfinnelsen,

fig. 3 viser et snitt etter linjen 3-3 i fig. 2,

fig. 3a viser et forstørret utsnitt av fig. 3,

etter linjen 3a-3a,

fig. 4 viser et snitt av djen første foretrukne ut-førelsesform etter ferdigstilling av forbindelsen, og

fig. 5 viser et snitt gjennom en andre utførelses-form av forbindelsen.

I fig. 1 er det vist en marin konstruksjon 10.

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.

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.

Skjørtpelhylsene 2 dannes av rørelementer som er festet til tårnet 1 ved hjelp av stagene 6 og 7 . I

hylsene 2 er det drevet ned respektive peler 3.

Dekket er festet til toppen 8 av tårnbenene 5 ved sammensveising, for dannelse av den komplette marine konstruksjon- (offshore-plattform).

Man er. naturligvis ikke ved utøvelsen av oppfinnelsen bundet til den viste konstruktive utførelse av platt-formen.

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.

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.

Som vist i fig. 2 er det anordnet sentreringselement-er 18 for sentrering av pelen 3 i,hylsen 2.

En eksplosivbærer 12 er plassert som vist i fig. 2

og bærer en i hovedsaken ringformet eksplosiv ladning 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'

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,

så lenge stegene bare kan oppfylle :sin oppgave, nemlig å'bære den eksplosive ladning 20.

Den eksplosive ladning 20 har toroidal form og er festet til bæreren 12 ved hjelp av festemidler 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.

Styreanordningene 26 er festet til stangen 24 ved hjelp av en lett løsbar anordning,;i dette tilfelle en gjengemuffe 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.

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.

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.

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

Den viste og beskrevne sentreringsanordning 26 er

en som foretrekkes for sentrering av ladningen i hylsen eller tårnbenet, men man kan naturligvis benytte en hvilket som helst annen egnet sentraliseringsanordning.

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.

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,

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.

Dybden av ringsporet 16 i det tykkveggede røravsnitt 14, dvs. strekningen d, bestemmes ut i fra ligningen:

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.

Léngden Y til ringsporet 16 bestemmes ut i fra ligningen:

og u er poisson's tall.

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:

Foretrukne verdier for Y er; verdier som ligger i området mellom ca. 3JT og 1, 5IT. For stål vil' foretrukne verdier

4B 6

ligge i området fra ca. 1,29 JKt til ca. 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.'

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

Radiusen R^i overgangen mellom skulderen i sporet 16 og bunnen av sporet bør være lik radius Rc.

Av.de to radier R c og R- er radius R mer kritisk.

c r f c

Dersom den er for liten vil delen kunne briste under tilveiebringelsen av forbindelsen mellom pelen 3 og røret 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:

hvor f er pelmaterialets flytespehning.

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:.

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

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.

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 '

Slike konsentrerte ladninger er ikfce ønskelige, fordi den bulkdannende virkning avtar med økende ladningsavstand.

Det foretrekkes derfor at avstanden S ligger i området fra ca. A - 2t til ca. A - 2t.

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.

Vekten og geometrien til ladningen 20 kan beregnes for seg. '.

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.

4 er ytterflaten til pelen 3 vist etter deformeringen, og

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.

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.

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,.

Michigan, 19 68.

Ligningene for E , E £ og E^ er som følger:

hvor:/• Y er sporlengden til ringsporet 16 (se fig. 2), t er veggtykkelsen til pelen,3 (se fig. 2) Q er uttrykket:;

C er lengden til overgangsområdet (fig. 4),

T er tykkelsen til det tykkveggede rør 14 (fig. 2), d er dybden til sporet 16 (fig. ;2) ,

r^er den uekspanderte indre'.radius for pelen 3, som er definert som A- 2t (fig. 2)>;'''"

2

r ? er den ekspanderte innerracjius i pelen 3 i sporområdet, som er definert som r^+ h (fig. 2),

r^ er den ekspanderte innerradius i pelen 3 i overgangsområdene, som er definert som 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.

For ligningen:

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.

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 ED2

<r>l•

er spenningsf aktoren e definert som. a_,, og i ligningen for

: rl

Ep^ er spenningsfaktoren e definert som k .

r4

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..

Når det gjelder ligningen for E^ s^ kan verdien 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.

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:

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.

Eksplosivbæreren 12 senkes ned i pelen 3 ved hjelp av en egnet ikke vist løfteanordning, •eksempelvis en kran på

en kranlekter, og den eksplosive ladning 20 sentreres om et plan gjennom sentrum av ringsporet 16 i røret 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

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

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.

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.

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.

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.

Bæreren 12 er så klar igjen for bruk for tilforming av

en forbindelse i en annen pelehylse 2 eller et tårnben 5.

Bæreren 12 kan benyttes om igjen flere ganger, under forutsetning av at gjengemuffene 30 i fremdeles kan brukes, dvs. ikke er blitt skadet.

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..

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.

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. '..

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.. '

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

fra en enkelt ladning 20, avhengig :av hvor nært ladningene 20 er anbragt i forhold til hverandre.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bæreren 12 kan lett fjernes:fra plasseringen før eventuelt detonering, dersom man oppdager feil.

Det kreves ingen støtte eller intet mothold på utsiden av det ytre rørélement for å hindrejen plastisk deformasjon av dette under tiiformingen av forbindelsen.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en i hovedsaken stiv forbindelse mellom rørelementer med sirkulære tverr-snitt,karakterisert vedat et første og andre rørélement tilveiebringes idet det første rør-élement har en ytterdiameter som er mindre enn innerdiameteren til det andre røelement,' at det utformes minst et spor i innerflaten til det andre rørélement, hvilket spor er i hovedsaken sentrert om et plan perpendikulært på lengdeaksentil det andre, rør-élement og gjennom dets vegg, og har en bunnflate som i hovedsaken er parallell med innersiden til det andre rørélement, samt en førs.te endeflate og en andre endeflate, at det første rørélement føres inir A det andre røréle-ment tilstrekkelig til å krysse detj nevnte plan, slik at en del av yttersiden til det første,rørélement blir liggende rett overfor sporet, idet lengdeaksen til det første rørélement i hovedsakén faller.sammen med lengdeaksen til det andre rørélement, hvorved det tilveiebringes et teleskoppar bestående -av de *to rørelementer, med et mellom-liggende ringrom som innbefatter det nevnte spor, at det føres inn en eksplosiv anordning i teleskopparet via det indre av det første rørélement,' idet den eksplosive anordning plasseres inne i det, første rørélement slik at den eksplosiveanordningen er.i^hovedsaken sentrert om det nevnte plan og om lengdeaksen, til det første rør-élement, og ved at den eksplosive anordning bringes til detonering hvorved det frigjøres tilstrekkelig energi i det indre av det første rørélement til å bevirke en i hovedsaken momentan radiell ekspandering av veggen i det første rør-. element overfor det nevnte spor, tilstrekkelig til å danne en permanent bulk i veggen, hvilken bulk er tilstrekkelig stor til å bevirke at yttersiden av det første rørélement ved sporet bringes inn i sporet og til kontakt med dets bunnflate, hvorved det tilveiebringes en i hoved saken stiv forbindelse mellom de to,rørelementer.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1',,karakterisert vedat minst et av de' nevnte rørelementer er av et duktilt materiale.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 ' r k a r a k t e r i s-e r t ved at bredden av det nevnte spor, målt fra overgangen mellom den nevnte første endeflate og innersiden av det andre rørélement og til ovefgangen mellom den nevnte andre endeflate og innsiden av det:andre rørélement og langs en linje parallelt med lengdeaksen til det andre rør-élement, gjøres lik en avstand i området fra ca. 0 til ca. J3n V \il yhvor:

u = Poissons tall A = ytterdiameteren ;til ' første rørélement t = veggtykkelsen ti! første rørélement.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,,-karakterisert vedat sporvinkelen mellom den nevnte første endeflate og innsiden i det andre rørélement velges i området fra ca. 0° til ca. 90° og at/sporvinkelen mellom den nevnte andre endeflate og innsiden velges i området . fra ca. 0° til ca. 9 0°.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1> '■karakterisert vedat den radielle ekspansjon av det første rørélement utføres lik en avstand større enn ca. dybden av ringrommet og opp til ca. 1/4 av ytterdiameteren til det første rørélement.

6. Fremgangsmåte ifølge krav LI,:karakterisert ved. at den eksplosive anordning utformes som en toroid hvor eksplosivet opptar ytteromkretsen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert ved. at det utformes minst to spor i innerflaten til det andre rørélement, idet avstanden mellom sporene gjøres minst lik ca. 1/4 av: sporbredden.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat overgangen mellom den nevnte første endeflate og innerveggen' i det andre rørélement bestemmes av uttrykket

hvor: R = radiusen ved overgangen ,'t = tykkelsen til veggen i/det første rørélement.

9. Fremgangsmåte ifølge krav Ai,karakterisert vedat den maksimale belastning som hvert spor kan utsettes for bestemmes av; uttrykket:

hvor: L = maksimal belastning pr. :;spor. f = flytespenningen til materialet i det første rørélement. t = veggtykkelsen til det første rørélement. A = ytterdiameteren til det,!første rørélement. 8 = sporvinkelen. d = den perpendikulære avstand fra sporets bunn flate til innerveggen i det andre rørélement.

10. Fremgangsmåte for fremstilling av en i hovedsaken stiv forbindelse mellom rørelementer med sirkulære tverr-snitt, som angitt i et ellere fleré av" de foregående krav,karakterisert vedat det utformes minst tre spor i innerveggen til det andre1 rørélement, i form av et første endespor, et andre endespor og et mellomligg-ende spor, idet avstanden mellom hvert.spor gjøres minst lik ca. 1/4 sporvidde, og ved at -minst to eksplosive anordninger føres inn i det første rørélement og plasseres slik at de aksplosive anordninger er. i hovedsaken sentrert om henholdvis planet gjennom det første endespor og planet gjennom det andre endespor samt ved at de eksplosive anord ninger bringes til hovedsaklig samtidig detonering, hvorved tilstrekkelig energi frigjøres inne i det første rør-élement til å bevirke en i hovedsaken momentan<:>radiell ekspandering av veggen i det første rørélement overfor hvert av de.nevnte spor, tilstrekkelig til å danne minst tre per-manente bulker i veggen til det første rørélement, slik at ytterflaten til det første rørélement går inn i de enkelte spor og får kontakt med bunnen deri, hvorved det tilveiebringes en i hovedsaken stiv forbindelse mellom de to rør-elementer.

11. Innretning til bruk ved tilveiebringelsen av. en høy-energiformet forbindelse mellom to: rørelementer hvorav det ene er ført inn i det andre, k a rya kterisert ved et rør med et eller flere jringspor i innerveggen og forbundet med det ytre rørélement, en bærer for et eksplosiv, beregnet for innføring i det indre rørélement og for plassering inne i dette, samt ved en tetningsan-ordning mellom de to rørelementer. ;,

12. Innretning ifølge krav 11,karakterisert vedat de to rørelementer dannes av eller utgjør deler av henholdsvis en skjørtpelhylse/tårnben i en marin konstruksjon og en rørpél som drives ned gjennom hylsen eller benet.