NO823065L - Spreng-demper. - Google Patents

Description

I de senere år har petroleum-industrien benyttet et antall halvt nedsenkbare boreplattformer på breddegrader hvor is-

fjell forekommer. Disse isfjellene observeres med radar, og vanlige prosedyser krever at en plattform skal kunne bryte fortøyningene og bevege seg vekk når et isfjell kommer innen-for en bestemt avstand. For å utnytte boretiden best mulig,

har det vært ønskelig å ha en rask, fortrinnsvis momentan teknikk for frigjøring av plattformene fra fortøyningene.

En slik rask frigjøringsmetodikk innbefatter bruk av rettede ladninger hvormed ankerkjettingene kappes. En slik innret-

ning og metodikk er beskrevet i US-PS 4.148.257. Kappeinnretningen, som innbefatter en rettet ladning som detoneres elektrisk i fra plattformdekket, er montert på hver av plattformens ankerkjettinger. Det er mulig å plassere disse spreng-innretninger på ankerkjettingene i en slik avstand fra plattformen at man er sikker på å unngå skrogplateskader, men dette nødvendiggjør bruk av dykkere eller langvarig neddykking av ladningene, med tilhørende reduksjon av detoneringspålitelig-heten. Det er derfor ønskelig å plassere ladningene ovenfor plattformens rulleklyss, idet en slik plassering gir mulighet for rask setting av ladningene, maksimal detoneringspålitelig-het og minimale sjanser for kjettingtrøbbel i klyssene etter kappingen. En slik plassering betyr imidlertid at ladningene må plasseres under vannet, tett opptil plattformbenene. Plattformbenenes plater utsettes derfor for de destruktive eksplo-sjonskrefter. Plattformbenenes strukturelle integritet er imidlertid nødvendig for å opprettholde plattformens oppdrift, og det er derfor behov for en anordning hvormed man kan dempe sjok-kbølgen og gassboblevirkningene fra undervannseksplosjonen.

Spreng-demperen ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter en dobbeltvegget konstruksjon med et indre sylindrisk skall som er omgitt av et i hovedsaken konsentrisk sylindrisk ytre skall, idet det mellom skallene foreligger et luftrom. Spreng-demperen plasseres rundt den eksplosive innretning på ankerkjettingen, over rulleklysset og nært inntil en plattformsøyle/ben. Ved de-tonering av den rettede ladning vil eksplosjonen bevirke en plastisk deformering av det indre skall, mens det ytre skall virker som en fanger. Luftrommet hindrer en overføring av ek-splosjonens sjokkbølge til det ytre skall og muliggjør en i hovedsaken fri plastisk ekspansjon av det indre skall. Den oscillerende gass boble som dannes av høytrykks-detonasjons-gassen fra ladningen, vil også holdes igjen av det ytre skall og rettes i hovedsaken parallelt med plattformsøylen. Spreng-demperen ifølge foreliggende oppfinnelse kan bygges opp av to kontinuerlige sylindre som i.hver ende er lukket med ring-plater, men for å letter monteringen er spreng-demperen for-delaktig bygget av to halvsylindriske enheter som er hengslet sammen slik at de kan lukkes, rundt kjettingen og kappe innretningen. Hengslene og sammenspenningsorganene på lukkesiden dimensjoneres med en styrke svarende til ringstyrken i spreng-demperens ytre skall. Spreng-demperen ifølge foreliggende oppfinnelse skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor:

Eig. 1 viser et enderiss av første foretrukket utførelse av

en spreng-demper ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et lengdesnitt av utførelsen i fig. 1,

fig. 3 viser et riss av hengselsiden,

fig. 4 viser et riss av fastspenningssiden,

fig. 5 viser et snitt gjennom spreng-demperen i fig. 1,

montert rundt en kjetting,

fig. 6 viser et enderiss av en andre foretrukken utførelse

av oppfinnelsen,

fig. 7 viser et lengdesnitt i planet B-B i fig. 6, og

fig. 8 viser spreng-demperen i fig. 6, plassert rundt en ankerkjetting.

Den i fig. 1-4 viste spreng-demper 10 består av to halvsylindriske enheter 12 og 12'. Enheten 12 har et indre skall 14 og et konsentrisk ytre skall 16. Skallene 14 og 16 er ved endene forbundne med hverandre ved hjelp av endeplater 22 og 24. I lengderetningen er de forbundne med hverandre ved hjelp av sideplatene 18 og 20. Rakettplater 19 forsterker overgangen mellom sideplaten 18 og det indre skall 14, mens rakettplater 21 er anordnet ved overgangen til sideplaten 20. På lignende måte er enheten 12' oppbygget med et indre skall 14' og et ytre skall 16', med sideplater 18' og 20' samt endeplater 22' og 24'. Også her benyttes det brakett-plater 19' og 21' for forsterkning av overgangen mellom sideplaten 18', 20' og det indre skall 14'. Samtlige komponenter i enhetene 12 og 12' er fortrinnsvis av stål .og de er sveiset sammen slik at det dannes lufttette kammere 26 og 26'. Sammen begrenser enhetene 12 og 12' en boring eller et gjennomløp 28.

På den ene siden av spreng-demperen 10 er enhetene 12 og 12' hangslet sammen ved hjelp av en hengselanordning 30, som er vist mer detaljert i fig. 3. Hengselanordningen 30 består av flere hengselblokker 32, 32' som er avstivet med brakett-plater 34, 34' fastsveiset til hhv. det ytre skall 16 og det ytre skall 16'. En stålstang 36, som er gjenget i begge ender, er ført gjennom de innbyrdes fluktende boringer i hengsel-blokkene 3 2 og 32',.og på de gjengede stangendene er det på-satt muttere 38 og 38'. Hengselanordningen 30 gjør at spreng-demperen kan åpnes og lukkes.

På den andre siden av spreng-demperen 10 er det en fastspen-ningsanordning 40 som innbefatter flensene 42 og 42' som er sveiset til hhv. skallet 16 og 16', med tilhørende avstivende brakett-plater 44 og 44', som er sveiset til flensene 42, 42' og skallene 16, 16'. Mellom hvert sett av flens-brakett-plater er det gjennom hull i flensene 42 og 42' satt inn skruebolter 46 med tilhørende muttere 48. Skrueboltene strammes etter at spreng-demperen 10 er satt på plass rundt en ankerkjetting.

I fig. 5 er spreng-demperen 10 vist plassert på en offshore-plattform. Spreng-demperen 10 er festet til trakten 60 som inngår som en del av klysset 62. Festemidlene er ikke vist men de kan bestå i at man bolter sammen flenser på spreng-demperen 10 og trakten 60, eller kan benyttes andre klem-mekanismer eller festemidler som er vel kjent for fagmannen. Knastene 64 i klysset 62 gir styring av ankerkjettingen 66 under utsettingen av ankeret for plattformen. Det benyttes naturligvis flere ankere for en plattform, og det benyttes en spreng-demper i. forbindelse med hvert ankerkjetting klyss. Klysset 62 er festet nært inntil plattformsøylen 68, og av-standen vil ofte ikke være mere enn. rundt 1 m. En kappeinn-retning 70 med en rettet ladning er festet til ankerkjettingen 66. Fra kappeinnretningen går det ikke viste detoneringsled-ninger opp til plattformdekket. Detoneringen av innretningen 70 vil uten demping kunne gi alvorlige skader på søylen 68, særlig fordi klysset 62 befinner seg under vannlinjen og den eksplosive kraft derfor vil overføres gjennom vannet.„Spreng-demperen 10 vil imidlertid bremse den eksplosive kraft fra innretningen 70. Når detoneringen skjer vil sjokkbølgen gi en plastisk deformering av de indre skall 14 og 14'. Denne plastiske deformering skjer radielt utover i retning mot de ytre skall 16 og 16' som vil holde igjen den ubrukte rest-energi i sjokkbølgen og bevirke en omstyring av den oscillerende gassboble fra eksplosjonen, i retning parallelt med søy-len 68, for derved å unngå skader på søylen.

Beskyttelsen av. en elastisk konstruksjon ( i dette tilfellet skrogplatene i søylen 68) mot undervannsbelastninger krever at man tar hensyn til belastningsmekanismer. En første belastning av skrogplatene får man når sjokkbølgen når frem til platene, med etterfølgende diffraksjon og refleksjon av bølgen i grensesjiktet mellom vann og stål. Platene vil gi etter med en viss hastighet og avlastes raskt som følge av treghetseffekten i vannet. Deretter belastes platene igjen helt til platenes kinetiske energi er omdannet til spenningsenergi. Etter denne første sjokkbelastning av skrogplatene belastes platene igjen som følge av bevegelsen i vannet, frembrakt ved ekspansjonen og oscillasjonen av den høytrykksgass-boble som detoneringen tilveiebringer. Denne sistnevnte påvirkning vil etterhvert avta. fordi boblen som følge av sin oppdrift vil stige opp mot vannflaten.

Som nevnt er det derfor nødvendig med to mekanismer for å redusere den dynamiske belastning på søyleplatene : Nemlig en mekanisme for å redusere den første sjokkbelastningen, og en andre mekanisme for omstyring av vannbevegelsen som skyldes gassboble-ekspansjonen.

Foreliggende oppfinnelse gir løsning på begge disse problemer. Sjokkbølgen fra eksplosjonen virker mot det indre skall 14, 14' i spreng-demperen 10. Et enkelt skall ville være "transparent" overfor sjokkbølgen, dvs. at sjokkbølgekraften ville overføres fra vannet på den ene siden av skallet til vannet på den andre siden. Luftkammerne 26 og 26' gir imidlertid ingen støtte for skallet 14, 14' og det relativt duktile stål i innerskallet 14, 14' vil derfor underkastes en radielt utad rettet plastisk deformering mot ytterskallet 16, 16', hvorved sjokkbølge-energien forbrukes og omformes til plastisk spenningsenerig. Det ytre skall 16, 16' er beregnet til å absorbere enhver resterende kinetisk energi uten vesentlig plastisk deformasjon. Vannbe-vegelse som skyldes den oscillerende gassboble, omstyres av det intakte ytre skall 16, 16', slik at gassbølgen følger en bane som i hovedsaken er parallell med plattformsøylen, hvorved vannbevegelsens dynamiske trykk elimineres.

Dimensjonene og materialstyrken til spreng-demperen 10 betem-mes ut i fra den sprengstyrke som skal dempes. Som eksempel kan nevnes at for å dempe en rettet ladning som vist i det foran nevnte US-PS 4.148.257, med en vekt på ca. lo kg pr^m. hvor eksplosivet er 5,2 kg RDX (Cyclotrimethylenetrinitramin, Hexahydro-1, 3, 5-Trinitro-5Triazine, Cyclonite, Hexogen, T4, hvis formel er C^HgNgOg), kan det benyttes et indre skall med en ytterdiameter på 76 cm, en veggtykkelse på 12,5 mm, og en lengde på 179 cm, mens ytterskallet har en ytterdiameter på 106,5 cm, og samme vekttykkelse og lengde som innerskallet. Innerskallet er fortrinnsvis ASTM grade A-53-konstruksjons-stål, da et slikt stål har høy duktilitet og brukbar for-lengelse. Det ytre skall kan være av samme ståltype. Andre stålplatekomponenter kan fortrinnsvis være ASTM-A-36-, SAE-1020-stål. Som nevnt foran er demperen oppbygget av to sam-menhengslede og sammenklemmbare deler. Hengselbolten er i det minste 160-KSI-stål og de skruebolter som benyttes er minimum grade 8. Sveising av samtlige komponenter skjer fortrinnsvis med flere gjennomløp og med bruk av en lav- hydro-genelektrode. Begge demperdeler prøves naturligvis med hen-

syn til lufttettheten. Konstruksjonsmessig er det først og fremst to ting man må ta hensyn til, nemlig at innerskallet har tilstrekkelig plastisk spenningsabsorbsjonsevne og at det ytre skall er sterkt nok som helhet (inkludert hengsler og fastspenningsorganer) til å utelukke brudd eller total-svikt.

I det etterfølgende skal en andre foretrukken utførelse av spreng-demperen beskrives, under henvisning til fig. 6, 7 og 8.

Spreng-demperen 110 er på samme måte som spreng-demperen 10 bygget opp av to halvsylindriske enheter 112 og 112'. Enheten 112 har et indre skall 114 og et ytre skall 116. Disse skallene 114 og 116 holdes sammen ved hjelp av sideplater 118 og 120, og endeplater 122 og 124. Brakett-plater 119 og 121 forsterker overgangene mellom sideplatene og det indre skall. Til forskjell fra endeplatene i sprengdemperen 10 er platene 122 og 124 utført slik at de virker til å holde spreng-demperen 110 på plass på en ankerkjetting, og for styring av den kappede kjettingende fra bunnen av demperen etter kappingen. Således er den øvre endeplate 122 halvsirkulær, istedenfor halvringformet, og har bare et utskåret spor 127 som er litt større enn en kjetting, som demperen 110 skal henge på. Den nedre endeplaten 124 er halv-ringf ormet på samme måte som den nedre endeplaten; 2 4 i det første utførelseseksemplet, og den har en redusert innerdia-meter, slik at det tilveiebringes en kjettingstyring. På undersiden av den øvre endeplate 122 er det plassert flere bra-kettplater 123 som er fordelt rundt omkretsen til det indre skall 114. Disse brakettplatene forsterker den øvre endeplate 124 og gir opphengningsstyrke for demperen 110.på ankerkjettingen. På undersiden av endeplaten 122 er det også fastgjort styreplater 125 som står i rett vinkel på sporet 127. Ved bunnen av spreng-demperen 110 er en halvpart av en stumpkonisk kjettingføring 129 fastsveiset på innsiden av det indre skall 114 og til innerkanten av den nedre endeplate 124.

Enheten 112'er utført som et speilbilde av enheten 112. Sammen begrenser enhetene 112 og 112' et gjennomløp, hvor de innehold-er de viste luftkammere 126, 126' 131 og 131'.

På den ene siden er enhetene 112 og 112' hengselforbundet med hverandre på samme måte som i det første utførelseseksempel,

og på den andre siden er det sørget for fastklemmingsmidler av samme art som.'i i; første utf ørelseseksemplet. Hengsel og fastklemmingsanordning er ikke vist i det andre utførelses-eksempel.

I fig. 8 er vist hvordan spreng-demperen 109 henger i en ankerkjetting 66 over trakten 60. Selv om spreng-demperen her er plassert høyere enn i fig. 5, så er den fremdeles under vannlinjen. Et kjettingledd 66a i kjettingen 66 går som vist inn i sporet 127, 127'. Neste kjettingledd, leddet 66b, holdes på plass vinkelrett på leddet 66a ved hjelp av styreplatene 125

og 125', og spreng-demperen henger således sentrert på ankerkjettingen. Dens sentrerte plassering er ønskelig fordi man da får en jevn fordeling av den eksplosive kraft fra ladningen 70 inne i det indre skall 114, 114'. Etterat kjettingen 66 er kap-pet vil spreng-demperen forbli hengende i den øvre delen av kjettingen, mens den nedre del av kjettingen styres ut av spreng-demperen 110 ved hjelp av kjettingføringen 129, 129'. Kjettingen forsvinner videre ned i gjennom klysset 62, og plattformen vil

( ...i .

så være fri. Spreng-demperen 110 hindrer på samme måte som spreng-demperen 10 skader på søylen 68.

I begge utførelseseksemplene vil luftkammerne gi spreng-demp-erne oppdrift, slik at de blir lettere å håndtere under vann.

Foran er spreng-demperen ifølge oppfinnelsen beskrevet i forbindelse med kapping av ankerkjettinger, men oppfinnelsen kan naturligvis benyttes i undervannsmiljøer i andre forbindelser, hvor det er ønskelig å redusere faren på nærliggende konstruk-sjoner. Eksempelvis kan spreng-demperen benyttes under rednings-arbeider, eller i forbindelse med fjerning av unønskede tempo-rære konstruksjonselementer på en plattform etter at plattformen er plassert på stedet.

Istedenfor hengselutførelsen kan man naturligvis også benytte to sirkulære sylindre som skall, og man kan også tenke seg en demper med sfærisk dobbeltskall.

Claims (11)

1. Spreng-demper for bruk under vann, karakterisert ved at den innbefatter en første halvsirkulær sylindrisk enhet med et halvsylindrisk indre skall, et i hovedsaken konsentrisk halvsylindrisk ytre skall, sideflater som forbinder skallenes sidekanter, endeplater som forbinder skallenes aksialpartier, en andre halvsirkulær sylindrisk enhet med et halvsylindrisk indre skall, et i hovedsaken konsentrisk halvsylindrisk skall, sideplater som forbinder skallenes sidekanter, og endeplater som forbinder skallenes aksialpartier, hvilke første og andre enheter begrenser første og andre i hovedsaken lufttette kammere, en hengselanordning som forbinder de to enheter langs en side, og en fastspennings anordning som spenner de to enheter sammen på den siden som er motsatt hengselanordningen.

2. Spreng-demper ifølge krav 1, karakterisert ved at de nevnte indre skall er av et plastiskt deformerbart materiale.

3. Spreng-demper ifølge krav 2, karakterisert ved at de nevnte indre skall er avstivet i overgangene til sideplatene ved hjelp av flere sidebrakettmidler.

4. Spreng-demper: ifølge krav 2, karakterisert ved at hver av de nevnte endeplater har halvringform, idet innerdiameteren i hovedsaken er samme som diameteren til det indre skall, mens ytterdiameteren i hovedsaken er den samme som diameteren til det ytre skall.

5. Spreng-demper ifølge krav 2, karakterisert ved at endeplatene ved den øvre ende av skallene har halvsirkulær form, og hver har en diametralt orientert utsparing som sammen danner et gjennomføringsspor.

6. Spreng-demper ifølge krav 5, karakterisert ved flere opphengsbrakettmidler som er festet på undersiden av de nevnte øvre endeplater, og til innerveggen i de indre skall.

7. Spreng-demper ifølge krav 2, karakterisert ved at de nedre endeplater har halvringform, idet innerdiameteren er vesentlig mindre enn diameteren til det indre skall, mens ytterdiameteren i hovedsaken er den samme som diameteren for det ytre skall.

8. Spreng-demper ifølge krav 7, karakterisert ved at det på innsiden av det nevnte skall er festet en halvpart av en stumpkonisk kjettingstyreanording, som også er festet til den indre del av hver av de nedre endeplater, hvorved det dannes tredje og fjerde i hovedsaken lufttette kammere.

9. Spreng-demper ifølge krav 1, karakterisert ved at de indre skall er plastisk deformerbare ved under-vannssprengningen, og at de nevnte ytre skall, har tilstrekkelig ringstyrke til å motstå den resterende sprengkraft uten vesentlig deformasjon, etter at de indre skall er plastisk deformert.

10. Spreng-demper ifølge krav 9, karakterisert ved at hengselanordningen og fastspenningsanordningen har i hovedsaken samme strekkstyrke som ringstyrken for de nevnte ytre skall.

11. Spreng-demper ifølge krav lo, karakterisert ved at samtlige komponenter er av stål..