NO893066L - Delvis neddykkbar oljeplattform. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse har generell befatning med søylestabiliserte, flytende konstruksjoner og vedrører, nærmere bestemt, en flytende olje- og gassproduksjonsplattform med redusert, total bevegelse under bølgepåvirkning.

Det er tidligere foreslått en flytende plattform, kjent som "Eldorado" for anvendelse ved hydrokarbon-boring og produksjonsprosesser i relativt dype farvann. Plattformen har et underskrog, et overskrog og mellomliggende, stabiliserende søyler, og forankres ved hjelp av et konvensjonelt fortøynings-system av spredningstype, med vinsjer, fortøyningskabler etc. som samtlige først og fremst forhindrer horisontalbevegelse av plattformen.

Den verst tenkelige sjøgang i løpet av en tilbakevendende 100-års periode er vanligvis retningsgivende ved konstruering av en slik plattform, og betegnes som "konstruksjons-sjøgang". Eldorado-plattformen er konstruert med henblikk på relativt liten slingring som reaksjon på samtlige bølger med betydelig energi i konstruksjons-sjøgangen. Den del av hver søyle som utsettes for dynamisk bølgevirkning, er kjent som den "dynamiske bølge"-sone. Hver søyle i Eldorado-plattformen har en stort sett konstant vannlinjeflate langs hele sin dynamiske bølgesone.

Det er ifølge oppfinnelsen anordnet midler for betydelig redusering av plattformens slingringsbevegelse, ved utnyttelse av de store ampiitydevariasjoner for komponentbølgene i konstruksjons-sjøgangen. En redusert vannlinjeflate gir en redusert slingringsreaksjon for hele plattformen og en øket, naturlig slingringsperiode av en størrelse som overstiger den lengste periode for noen bølge med betydelig energi i konstruk-sjons-sjøgangen. Ved en utførelsesform vil reduksjonen i den totale, aktive vannlinjeflate oppnås ved at det langs ytter-periferien av minst én søyle anordnes en utvendig kanal. Ved å nedsenkes delvis, vil denne ytterkanal gjennomtrenge vannflaten og i dette nivå fremby en redusert vannlinjeflate innenfor en del av sin maksimale, dynamiske bølgesone. Ved en annen utførelsesform er det, i stedet for en ytre kanal, anordnet vanntette seksjoner og seksjoner for fri vanninnstrømming i minst én søyle. Hver fri-innstrømmings-seksjon er forsynt med et innløp og et utløp for innstrømmende og utstrømmende sjøvann, samt en lufteledning som fører til ytterluften. Hver fri-innstrømmings-seksjon er dimensjonert for redusering av den tilhørende søyles aktive vannlinjeflate langs en del av søylens maksimale, dynamiske bølgesone. Som ytterligere forbedringer kan vanninnløpet og -utløpet samt lufteledningen kontrolleres, automatisk eller manuelt, ved hjelp av egnede ventilanord-ninger.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et sideriss av en kjent plattform, og illustrerer en enkelt søyle med tilhørende, øvre og nedre skrogdeler. Fig. 2 viser et typisk diagram A og et diagram B som illustrerer henholdsvis RAO-slingringskurven for et delvis neddykbart fartøy og RAO-slingringskurven for plattformen ifølge fig. 1. Fig. 3 viser forstørrede deler av RAO-kurvene A og B ifølge fig. 2. Fig. 4 og 5 viser krefter som virker mot søylene og mot underskroget ifølge fig. 1 når dette befinner seg i henholdvis en bølgedal og på en bølgetopp. Fig. 6 viser et sideriss av en enkelt søyle og dens øvre og nedre skrogdeler i en utførelsesform 11A av den nye plattform ifølge oppfinnelsen. Fig. 7 viser et isometrisk riss av en utførelsesform 11B ved den nye plattform. Fig. 8 viser et perspektiv-delriss av en fritt-innstrømnings-seksjon i en søyle av utførelsesform 11B. Fig. 9 viser et snitt, langs linjen 9-9 i fig. 7, av søylen av utførelsesform 11B. Fig. 10-11 viser horisontale søyletverrsnitt, langs linjen 10-10 i fig. 9, ved utførelsesformen 11B, hvor seksjonene er vist tomme i fig. 10 og vannfylt i fig. 11. Fig. 12 og 13 viser vertikal-delsnitt av en enkelt søyle, av utførelsesform henholdsvis 11C og 11D, ved den nye plattform. Fig. 14-15 viser frittinnstrømnings-innvirkningen i utførelsesformen 11D med lufteventilen åpen, hvor seksjonene er vist vannfylt under en bølgetopp og tomme under bølgedalen i fig. 15.

Fig. 16 viser en tilfeldig varierende bølgeprofil.

Fig. 17 viser en typisk energispektrumskurve for sjø-gangen. Fig. 18 viser energispektrakurver for sjøganger av varierende intensiteter. Fig. 19-20 viser et snitt langs linjene henholdsvis 19-19 og 20-20 i fig. 14-15.

Forståelsen av den nye plattform ifølge oppfinnelsen vil lettes etter en kort beskrivelse av patentsøkerens tidligere, flytende Eldorado-plattform 1, (fig. 1-5) som er konstruert for hydrokarbon-boring og -produksjonsprosesser til havs i en konstruksjons-sjøgang i relativt dype farvann. Plattformen 1 omfatter et nedsenkbart underskrog 2 og et øvre overvannsskrog 3. I forening med hule og flytende, vertikale stabiliserings-søyler 4 av stort tverrsnitt opptar underskroget 2 hele tyngden av overskroget 3 og dets maksimale belastning i et nivå over den antatte bølgetopp i konstruksjons-sjøgangen.

Et eller flere dekk (ikke vist) i overskroget 3 er gjennom egnede skott delt i forskjellige kammere som hovedsakelig skal romme personell, utstyr og lignende. Ved hjelp av skott er underskroget 2 likeledes inndelt, for lagring av ferskvann, drivstoff etc. Deler av underskroget 2 er forbundet med et egnet system for ballasting og avballasting av skrogkamrene ved behov, for å senke eller heve plattformen 11 før og under fortøying og sleping.

Under drift blir hver søyle 4 delvis nedsenket og trenger derved gjennom vannoverflaten for å danne en vannlinjeflate 5 i dette nivå. Et parti 6 av hver søyle 4, som vil være til-gjengelig for både vann og luft, og som benevnes "dynamisk bølgesone", representerer den virksomme lengde av hver søyle 4, som vil bringes under vann ved alle forutsette bølgehøyder og ved endringer i dypgående.

I en del 7 av den dynamiske bølgesone 6, over og under middelvannlinjen 8, er hver søyle utstyrt med innbyrdes adskilte, vanntette kledninger (ikke vist) med mellomliggende skott som danner minst én tørr, vanntett seksjon som skal beskytte plattformen 1 mot tap av flyteevne i tilfelle av en ulykke.

Uansett ytterprofilen har hver søyle 4 en stort sett konstant vannlinjeflate 5 langs hele den del av søylen, med innbefatning av den dynamiske bølgesone 6, som utsettes for bølgepåvirkning. Selvom denne stort sett konstante vannlinjeflate 5 kan ha forskjellige former vil den, med henblikk på analyse og jevnføring, antas å være sirkelformet og likeverdig, med en diameter dO ("referansediameter"). Betegnelsene vannlinjeflate 5 og vannlinjeflate dO vil benyttes synonymt.

Ved bølgetoppen vil bølgeoverflaten normalt befinne seg i en høyde over middelvannlinjen 8. Søylens oppdriftskraft virker følgelig i oppadgående vertikalretning (fig. 5) og dens størrelse er proporsjonalt med søylens tverrsnittsflate, for en gitt bølgehøyde. Den resulterende vertikalkomponent av bølgekraften mot det nedsenkede underskrog 2 virker i nedad-gående vertikalretning ved bølgetoppen, og dens størrelse vil, for en gitt bølgehøyde, variere med underskrogets volum, form og dypgående, dvs. skrogets avstand under bølgeoverflaten.

I bølgedalen (fig. 4) vil kreftene mot søylene 4 og mot skroget 2 virke i motsatte retninger av de krefter som virker på bølgetoppen. Minskningen eller økningen i det maksimale oppdriftsvolum er vist med skraverte flater.

Nettokraften eller resultanten av de dynamiske krefter som virker mot samtlige søyler 4 og mot underskroget 4 forårsaker plattformens vertikalbevegelse eller slingring og dens vinkel-bevegelser under rulling og stamping om de horisontale hoved-akser.

Slingringsbevegelseskurven for plattformen 1 avledes vanligvis fra en overføringsfunksjonskurve benevnt "Response Amplitude Operator" (RAO) som angir forholdstallet av sling-ringsamplityden dividert med amplityden for den virksomme bølgen.

Kurve A (fig. 2^3) er en typisk RAO-kurve for et delvis neddykkbart fartøy. Kurve B er RAO-kurven for plattformen 1.

Kurvene A og B gjelder periodeområdet for de bølger i Mexico-Golfen, hvis energi er dominerende i konstruksjons-sjøgangen.

Øking av søylenes 4 tverrsnittsflate vil gradvis redusere den totale slingringsbevegelse i området for dominant bølge-energi, og likeledes redusere den naturlige resonansperiode fra Tnltil Tn.

Plattformen er konstruert (1) for å påføres en liten, vertikal resultantkraft eller slingringsbevegelse av samtlige bølger med betydelig energi i konstruksjons-sjøgangen, og (2) for å få en naturlig slingringsperiode Tnsom er større enn den lengste periode for bølgen med betydelig energi i konstruk-sj ons-sj øgangen.

Det er konstatert at i Mexico-Golfen ligger området for slike bølgeperioder under 16 sekunder, og at energien i konstruksjons-sjøgangen ikke vil være tilstrekkelig til å påvirke plattformen 1 i dens naturlige resonansperiode Tn. Den maksimale slingringsbevegelse under påvirkning av en femten meters bølge vil, for et fartøy med en kurve A, utgjøre 0,4x50=6m. Kurven B viser, at under påvirkning av en femten meters bølge vil den maksimale slingringsbevegelse for plattformen 1 bli vesentlig redusert til under l,5m. Plattformen 1 får derfor en maksimal slingringsbevegelse som er mindre enn 10% av den maksimale bølgehøyde, dsv. en RAO under 0,1 for bølgeperiodeområdet i motsvarighet til bølgene med betydelig energi i konstruksjon-sjøgangen.

På grunn av dens lave slingringstendens kan det ombord på plattformen 1 anordnes konvensjonelle brønnhode-ventilsatser (ikke vist) av type for overflateproduksjon, som forbindes gjennom produksjonsstigerør med brønnhullene i sjøbunnen. Maksimumsamplitydene for de dynamiske resultantkrefter som virker mot plattformen 1, er kritisk for opprettholdelse av den konstruksjonsmessige helhet hos disse produksjonsstigerør.

For å lette forståelsen av formålene og fordelene ved den nye plattform ifølge oppfinnelsen, generelt betegnet med 11, vil samme henvisningstall, der det er mulig, benyttes for å betegne samme deler som ved plattformen 1. Like deler kan betegnes med samme henvisningstall med tillegg av "merket" (') for å indikere likhet i konstruksjon og/eller funksjon.

Plattformen 11 som er skjematisk vist i fig. 6-13, omfatter et fullstendig neddykkbart underskrog 2 og et øvre overvannsskrog 3. Underskroget 2 består av segmenter 12 som, sammen med søyler 14, opptar hele tyngden av overskroget 3 og dets maksimale belastning i en høyde over de antatte bølge-topper i konstruksjons-sjøgangen. Hver søyle 14 har en stort sett konstant vannlinjeflate 15 som kan uttrykkes ved en tilsvarende diameter dl som er større enn plattformens 1 referansediameter dO. Minst én søyle 14 er utstyrt med midler 20 for redusering av søylens vannlinjeflate 15 innenfor et parti 7 av søylens maksimale dynamiske bølgesone 6, og for øking av den naturlige slingringsperiode Tn(fig. 2) slik at denne overstiger den lengste periode for bølgen med betydelig energi i konstruksjons-sjøgangen.

Plattformen 11 er vist i fire versjoner 11A-11D.

I versjonen 11A (fig. 6) omfatter midlene 20 en ytterkanal 2OA med minst én søyle 14. Kanalen 2OA har fortrinnsvis en lengde som er lik eller større enn lengden av partiet 7 av

søylens maksimale dynamiske bølgesone 6, og rager fortrinnsvis over og under middelvannlinjen 8. Kanalen 20A neddykkes delvis og vil derved, når den gjennomtrenger vannoverflaten, danne en redusert vannlinjeflate 15' som kan uttrykkes med en tilsvarende diameter d2 som er mindre enn plattformens 1 referansediameter dO.

I versjonene 11B-11D innbefatter søylene 14 (fig. 7-13) innbyrdes adskilte og generelt konsentriske, ytre og indre kledninger, henholdsvis 21 og 23 som avgrenser en mellomliggende, ringformet innerkanal 22. Uavhengig av sin ytter-profil kan ytterkledningen 21 ha en konstant diameter dl langs den fulle lengde av søylen 14. Diameteren dl er større enn referansediameteren dO av søylen 4 i den forrige plattformen 1. Innerkledningen 23 har en lengde som er lik eller større enn lengden av partiet 7 av søylens maksimale dynamiske bølge-sone 6.

Ringkanalen 22 er inndelt ved hjelp av vanntette, langs-gående skott 24 med mellomliggende vinkelavstand og vertikalt adskilte, ringformede skott som samtlige er fastsveiset til kledningene 21 og 23 og derved danner en eller flere mellomliggende, vanntette seksjoner 26 som alle fortrinnsvis har samme ringkammervolum. Til hver seksjon 2 6 er det adgang fra overskroget 3 gjennom innerrommet i søylen 14.

Som i versjonen 11A er minst én søyle 14 utstyrt med midler 20 som vil redusere vannlinjeflaten og som innbefatter minst én, men fortrinnsvis fire frittinnstrømnings-seksjoner 27. Ringformede skott 25 i hver seksjon 27 er forsynt med huller 25' for opprettelse av vannsirkulasjon mellom skottene. Det er ønskelig at det i minst to diametralt motsatt beliggende søyler 14 er anordnet slike frittinnstrømnings-seksjoner 27.

De øvrige seksjoner 26 i hver søyle 14 holdes vanntette. Hver seksjon 27 vil, langs sonen 7, redusere den tilhørende søyles 14 virksomme vannlinjeflate 15 til en vannlinjeflate 15'.

I Mexico-Golfen vil hver søyle 14 ha en lengde av ca. 80 meter. Partiet 7 av hver søyle 14 har en maksimal dynamisk bølgesone 6 av ca. 27 meter. Ringkanalen 22 vil være ca. 7 meter lang og strekke seg på begge sider av middelvannlinjen 8.

Uavhengig av ytterprofilen kan ytterkledningen 21 ha en stort sett konstant diameter dl langs den fulle lengde av søylen 14. Diameteren dl er større enn referansediameteren dO. Sonen med den reduserte vannlinjeflate 15' har en tilsvarende diameter d2.

I versjonen 11B vil seksjonene 27 vannfylles automatisk uten operatørmedvirkning. Sjøvann vil innstrømme i seksjonene 27 gjennom en åpning eller et ifyllingsrør 28 som er forbundet med det nederste, ringformede skott 25. Ifyllingsrøret 28 har en diameter som er tilstrekkelig til at vannflaten inne i seksjonene 27 vil overensstemme nøyaktig med havflaten. Et lufterør 29 forbinder seksjonen 27 med ytterluften.

I versjonene 11C (fig. 12) vil seksjonen 27 vannfylles, under medvirkning av operatøren eller under automatisk styring, gjennom en ventil 30 i ifyllingsrøret 28.

Versjonen D (fig. 13) tilsvarer versjonen 11C (fig. 13) bortsett fra at en ventil 30' er anordnet i lufterøret 29, slik at sjøvannsinnstrømningen i seksjonen 27 og -utstrømningen fra denne kan reguleres gjennom røret 29. Ventilen 30 eller 30' kan være i form av en kuleventil, en sluseventil eller annen ventil. Ventilene 3 0 og 30' kan bringes i funksjon når en storm begynner å påføre plattformen overdreven slingring, eller som en sikkerhetsforholdsregel før en ventet storm.

I versjonene 11A-11B (fig. 6, 9) og i versjonene 11C-11D (fig. 12-13), med ventilene åpne, blir partiene 7 som har en redusert vannlinjeflate 15', påvirket av komponentbølger A (fig. 6) med mindre amplityde og lengre periode. Utenfor partiene 7 påvirkes den større vannlinjeflate 15 av komponent-bølge B med større amplityde og kortere periode innenfor området for den dominante bølgeenergi i konstruksjons-sjøgangen.

Under påvirkning av samme konstruksjons-sjøgang, med en eller flere vannfylte seksjoner 27 i versjonene 11A-11B og 11C-11D (ventilene åpne) vil plattformen 11 ha en redusert slingring, jevnført med plattformen 1. Dette oppnås (1) ved økning av kolonnenes 14 vannlinjeflater som utsettes for komponent-bølger B med større amplityde og kortere periode innenfor området for betydelig bølgeenergi og (2) redusering av søylenes vannlinjeflater som utsettes for komponentbølge A med mindre amplityde og lengre periode, som faller utenfor området for betydelig bølgeenergi i konstruksjons-sjøgangen.

Reduksjonen i søylenes 14 vannlinjeflater 15 i versjonen 11A er permanent, hvilket medfører en liten økning i slingringstendens i mindre tung sjøgang, som vil dominere største-delen av tiden, jevnført med slingringstendensen hos plattformen 1 ved drift i samme sjøgang.

Reduksjonen i vannlinjeflater 15 grunnet automatisk, fri innstrømning i seksjonene 27 i versjonen 11B er likeledes permanent.

Vannlinjeflåtene 15 ved søylene 14 i versjonene 11C-11D (fig. 12-13) reduseres bare når det er nødvendig eller ønskelig, ved åpning eller stenging av ventilen 30 og/eller 30'. Ved stenging av ventilen 30 og/eller 30' øker vannlinjeflaten i partiet 7 for alle komponentbølger innenfor de hyppigst rådende sjøtilstander. Dette medfører en minsket slingringstendens i mindre tung sjøgang, som dominerer størstedelen av tiden, jevnført med slingringstendensen hos plattformen 1, og hos versjonene 11A-11B og 11C-11D (ventilene åpne) ved drift under samme sjøtilstander.

Versjon 11C-11D har følgelig en redusert slingringstendens såvel i konstruksjons-sjøgangen som i mindre tung sjøgang. Dette vil fremgå av de etterfølgende, teoretiske betraktninger.

En sjøgang er sammensatt av et utall komponentbølger, samtlige av forskjellige amplityder, lengder og retninger, som oppstår hovedsakelig som reaksjon på vindforårsakede for-styrrelser av ulike intensiteter, som oppstår i adskilte soner og forplantes i mange retninger. Fig. 16 viser en tilfeldig varierende bølgeprofil i en sjøgang.

En delvis neddykkbar plattforms slingringsbevegelse kan forutsies på en realistisk måte ved å beskrive sjøgangen og plattformbevegelsene uttrykt ved energiinnholdet. Sjøgangens intensitet karakteriseres ved dens totalenergi som fordeles i overensstemmelse med dens bølgekomponenters perioder eller frekvenser. Totalenergien i en kvadratfot av sjøgangen er lik en konstant multiplisert med summen av kvadratene av amplitydene for samtlige komponentbølger som forekommer i nevnte sjøgang.

hvor:

Es = energi i sjøgangen

Hn= bølgeamplityde (n)

m = massedensitet for vann

g = tyngdekraft-akselerasjon

Det er kjent at denne totale sjøgangsenergi fordeles i overensstemmelse med frekvensene eller periodene for dens komponentbølger, og kan avsettes som en densitets-spektralkurve (fig. 17).

Fig. 18 viser seks typiske densitets-spektralkurver som respresenterer et område for sjøtilstands-intensiteter for variering av signifikante bølgehøyder Hsmellom 6m og 3m, hvor den signifikante bølgehøyde defineres som middelhøyden av de 1/3-høyeste bølger i sjøgangen. Den "tetthets-spektrale" Y-akse er inndelt i enheter som angir energi-sekund eller fot<2->sekund. Frekvens-X-aksen er inndelt i sykler/sekund, og enhetene for perioden angir sekunder/syklus. Energinivået har en toppverdi som opptrer ved Tp som er topp-perioden i spektret. Fra denne toppverdi synker energinivået i begge retninger til punkter utover hvilke det ikke eksisterer nevneverdig bølgeenergi.

Når plattformen 1 er i bruk, og ved små fasevinkler, er den totale dynamiske vertikalkraft som ved bølgetoppen virker mot en søyle 4, oppadrettet (fig. 5), og kraftens størrelse er proporsjonal med søylens nedbyggede volum over middelvannlinjen 8, mens vertikalkomponenten av den totale dynamiske kraft mot underskroget 2 er nedadrettet og har en amplityde proporsjonalt med volumet av skroget 2 og omvendt proporsjonal med dets dypgående, dvs. dets avstand fra bølgetoppen. I bølgedalen vil derimot den totale dynamiske kraft som virker mot en søyle 4 og de dynamiske krefter som virker mot underskroget 2, endre retninger (fig. 4).

For hver bølgefrekvens må plattformens slingringsbevegelse grunnet påvirkning av sjøgang tilfredsstille den bestemmende ligning for bevegelsen:

hvor:

y = y0cos(wt+a) tidsvarierende bølgebevegelse yQ= slingringsamlityde

w = komponentbølgefrekvens

a = bølgebevegelses-fasevinkel

t = tid i sekunder

C-t = systemets ekvivalente totaldempings-koeffisient Kt= systemets ekvivalente totalelastisitetskonstant M-t = systemets totalmasse

AMt = systemets totale forøkte eller virtuelle masse F-t(t) = total påvirkningskraft for slingring. Energispektret for slingring fremkommer av

hvor:

Sn (f) = energispektrum for slingringen

Sj^ (f) = energispektrum for sjøgangen

RAOn(f)= slingringsbevegelsesamplityde-operator for komponentbølgefrekvens (f) og bølgeamplityde A(f) mot-svarer spektret S^(f).

Flytende plattformers slingringsamplityde vil generelt følge en fordeling av Raleigh-type. Ved anvendelse av statis-tiske metoder kan derfor de antatte slingringsamplityder, med innbefatning av ekstreme verdier, avledes fra slingrings-spektret Sn(f). Ifølge definisjonen er den totale slingrings-energi:

hvilket er flaten under slingringsspektrumskurven. Middelverdien av den 1/3-største slingringsbevegelser angir den "signifikante" slingring og beregnes av ligningen

Den maksimale, antatte topp-til-topp-amplityde for slingring ved en gitt varighet av sjøtilstanden er ifølge Raleigh-fordelingen:

hvor:

n = antall komponentbølger i stormen.

Ligningene 3-6 viser at den maksimale slingring er proporsjonal med flaten under slingringsenergikurven. Ved redusering av denne flate vil også den maksimale, antatte slingringsamplityde reduseres. Da denne flate også er proporsjonal med kvadratet av RAO-slingringskurven, vil kontrollering av RAO-kurvens form medføre effektiv redusering av plattformens maksimale slingringsbevegelse som kan forutsies av ligning (6).

Ved plattformen 1 kan en reduksjon i slingring oppnås ved (1) å redusere RAO-kurven innenform området av dominant bølgeenergi ved å minske den bølgefremkalte nettovertikalkraft for komponentbølger som faller innenfor området for dominant bølgeenergi under store stormer, og (2) ved at den totale, aktive vannlinjeflate og plattformens totalmasse dimensjoneres slik, at plattformens resonansslingringsperiode holdes utenfor området for betydelig bølgeenergi.

Betingelsene (1) og (2) kan generelt oppfylles ved anvendelse av en søyle med en stort sett konstant vannlinjeflate av ekvivalent diameter dO i den dynamiske bølgesone, hvorved flaten under slingringsenergikurven som resulterer av konstruksjons-sjøgangen, reduseres effektivt.

En stort sett konstant vannlinjeflate representeres analyttisk ved en konstant verdi av k-j- i ligning (2) . I versjonene 11A-11B og 11C-11D (ventil 30 eller 30' åpen) varierer imidlertid den effektive verdi av k-j- som en funksjon av den vætede, dynamiske lengde av søylen 14. Ligning (2) kan derfor omskrives slik:

hvor:

Kt,(WLc) varierer med den dynamiske lengde av søylen 14.

I konstruksjons-sjøgangen vil først komponentbølgene med den minste amplityde og den lengste periode virke mot sonen av redusert vannlinjef late d2 med derav følgende reduksjon i k-^ i ligning (7). Den naturlige periode for slingringsbevegelsen er:

En reduksjon i K-j- vil derfor øke verdien av Tnog derved effektivt endre formen av RAO-kurven, ved å forskyve resonans-perioden fra Tntil en gunstigere, lengre periode Tnl(fig. 2).

For det andre vil komponentbølgene B (fig. 6) i sjøgangen, med større amplityde og kortere periode innenfor området for dominant bølgeenergi virke både mot sonen av redusert vannlinjeflate d2 og mot den større vannlinjeflate dl, og derved frembringe en effektiv k-j--verdi generelt i motsvarighet til dO, slik at plattformens bevegelsesmønster opprettholdes innenfor dette bølgeperiodeområdet.

Nettoresultatet er en ytterligere reduksjon av flaten under slingringsenergikurven og en motsvarende, ytterligere reduksjon i slingring i konstruksjons-sjøgangen, jevnført med plattformen 1 som har en vannlinjeflate dO.

I versjonene 11C-11D (fig. 12-13) (ventilen 30 eller 30' lukket) er K^- atter konstant, men K-t(dl) blir større enn K-t-(dO). Denne større vannlinjef late øker oppdriftskraften under de mindre urolige, men oftest forekommende sjøtilstander, med derav følgende, øket eliminering av de dominante bølge-krefter som virker mot underskroget 2. Derved reduseres slingringen under de hyppigst forekommende sjøtilstander.

Den resulterende, aktive lengde av en dynamisk bølgesone 6 hos en søyle kan beregnes av:

hvor:

WLc(t) = tidsvarierende vætede lengde av en søyle s(t) = tidsvarierende vannflatenivå

hc(t) = tidsvarierende endring i søyledypgående, målt fra middelvannlinjen

ncg(t) = tidsvarierende slingringsbevegelse målt ved plattformens tyngdepunkt (C.G.)

Xc= søylens avstand eller arm fra C.G. i X-retningen $(t) = tidsvarierende dreiebevegelse om Z-aksen (stam-pingsvinkel)

Zc= søylens avstand eller arm fra C.G i Z-retningen G(t) = tidsvarierende dreiebevegelse om X-aksen (rul-lingsvinkel).

Oppdriftskraften som virker mot søylen 4 i plattformen 1 som har en stort sett konstant vannlinjeflate av ekvivalent diameter dO, er:

hvor:

vd0(t) = flytevolum

WLc(t) = vætet dynamisk søylelengde (ligning 9) Søylens maksimale oppdrift er:

hvor:

WLC(maks.) = vætet dynamisk søylelengde for største komponentbølge med mest energi

VjjQ (maks.) = maksimalt flytevolum.

Da søylen 4 har en stort sett konstant vannlinjeflate i den dynamiske bølgesone i konstruksjons-sjøgangen, er søylens oppdriftsvariasjon grunnet bølgevirkning direkte proporsjonal med endringen i vætet lengde hos søylen 4.

På grunn av variasjonen i amplityder for komponentbølgene i konstruksjons-sjøgangen kan plattformens slingringstendens ytterligere reduseres ved (1) minsking av vannlinjeflaten i et parti 7 av den dynamiske bølgesone 6 som en funksjon av amplitydene for komponentbølger av lengre periode i konstruk-sjons-sjøgangen, og (2) øking av vannlinjeflaten utenfor partiet 7, men innenfor den dynamiske bølgesone 6. Etter modifisering av ligning (13) er den maksimale søylekraft for versjonen 11A:

hvor:

<v>dld2<=>vdl<+>vd2

vdl= °»25 ndl<2>WLc(maks.)

Vd2= 0,25 nWLc(tn) (dl<2>- d2<2>)

dl = ekvivalent, stor diameter av søylen 14

d2 = ekvivalent, minsket diameter av søylen 14 WLC(maks.) = maksimal, vætet dynamisk søylelengde WLC(tn) = vætet dynamisk søylelengde for komponent-bølge av periode tn

tn= naturlig slingringsperiode.

For å oppnå den ønskede, ytterligere reduksjon i slingring i konstruksjons-sjøgangen, må

F</>C(maks.) = Fc (maks.), eller

vdld2maks- = vd0(maks.).

Etter modifisering av ligning (13) er den maksimale søyleoppdrift i versjonene 11B og 11C-11D (ventiler åpne): hvor:

hvor:

na = antall aktive frittinnstrømnings-seksjoner 27 n-t = totalt antall seksjoner 26

Volumet v^, av seksionen 27 er:

hvor:

WLC(tn) = dynamisk vætet lengde av søylen 14 for komponentbølge av av periode Tn

Tn= naturlig slingringsperiode

For å oppnå den ønskede, ytterligere reduksjon i slingring i konstruksjons-sjøgangen, er det nødvendig at og at søylens 14 maksimale, totale flytevolum holdes likt med volumet Vd0i ligning (12) med na ventiler åpne, eller at

For å løse ligning (20) er det nødvendig (1) å bestemme Vd0(maks.) ved bruk av ligning (12) og (2) å finne passende ekvivalentverdier for dl og d2, basert på WLC(tn) og på antallet (na) seksjoner 27 som har permanent, fri innstrømning, som ved versjon 11B, og hvor det kan opprettes fri innstrøm-ning, som i versjonene 11C og 11D.

De faktiske dimensjonsverdier som avledes fra ovenstående hovedlinjer, vil påvirkes av den valgte, spesielle konstruk-sjons-sjøgang og av det ønskede bevegelsesmønster hos plattformen under drift, basert på dens deplasement, tyngdefor-deling, fortøyning (eventuell) og øvrige faktorer, innretninger etc. som vil innvirke på plattformens slingringsbevegelse.

Den minste, tillatte verdi for d2 vil i praksis vanligvis bestemmes av kravene til flytestabilitet. For versjonene 11A-11B og 11C-11D (ventiler åpne) vil løsningen av ligningen 15 eller 16 for d2 mindre enn dO, alltid gi en verdi av dl større enn dO. For versjonene 11C-11D (ventilene lukket, na=0) er derfor

F'*' c (t) er derfor større enn Fc (t) som selv er større enn F'(t) eller F''(t).

Søyleoppdriften (ventiler lukket) er derfor alltid større enn oppdriftskraften mot søylene 4 i plattformen 1, og er også større enn søyleoppdriften i versjonene 11A-11B og 11C-11D (ventiler åpne) i plattformen 11. Denne økede søyleoppdrift er gunstig for ytterligere eliminering av de bølgefremkalte, dominante krefter som virker mot underskroget 2.

Plattformen 11 vil følgelig ha en redusert slingringstendens overfor komponentbølger med mindre amplityde under alle sjøtilstander som er mindre urolig enn den ekstreme konstruk-sjons-sjøtilstand.

Claims (10)

1. Delvis neddykkbar plattform (11A-11D) for anvendelse i "konstruksjons-sjøgang", og omfattende et helt nedsenkbart underskrog (2), en antall stabiliseringssøyler (14) som utgår fra underskroget og som hver for seg vil ha en dynamisk bølgesone (6) i nevnte sjøgang, et overskrog (3) som under-støttes fullstendig av søylene, hvor plattformen har en dynamisk bevegelsesrespons overfor ubalanserte krefter som virker mot søylene og mot overskroget, karakterisert ved at i hvert fall én søyle (14) er utstyrt med midler (2 0) for redusering av søylens vannlinjeflate (15) til en vannlinjeflate (15') på et søyle-parti (7) innenfor den dynamiske bølgesone, og for øking av plattformens naturlige slingringsperiode (tn ) og derved nedsette plattformens slingringsreaksjon overfor bølgene i nevnte konstruksjons-sjøgang.

2. Plattform i samsvar med krav 1, karakterisert ved at midlene (20) består av en kanal (20a, 22, 27) som under drift fylles med sjøvann, og at den naturlige slingringsperiode (tn ) økes slik at den overstiger den største periode for noen bølge med betydelig energi i nevnte konstruksjons-sjøgang.

3. Plattform i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at midlene (20) omfatter en ytterkanal (20a) på søylens yttervegg med redusert vannlinjeflate.

4. Plattform i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at midlene (20) omfatter en innerkanal (22, 27) som er anordnet i søylen med den reduserte vannlinjeflate, og at plattformen (11) er fortøyet til sjø-bunnen gjennom et kjedelinje-fortøyningssystem av spredningstype.

5. Plattform i samsvar med krav 4, karakterisert ved at innerkanalen (22, 27) er forsynt med vanninnløp/-utløp (28) for å kunne fylles med sjøvann under drift og derved opprettholde vannflaten i innerkanalen stort sett i nivå med den omgivende sjøoverflate.

6. Plattform i samsvar med krav 4 eller 5, karakterisert ved at innerkanalen (22, 27) står i forbindelse med ytterluften gjennom en lufteledning (29) .

7. Plattform i samsvar med ett av kravene 2-6, karakterisert ved at kanalen (20a, 22 og 27) strekker seg over og under plattformens (11) middelvannlinje (8) under drift.

8. Plattform i samsvar med krav 2 og ett av kravene 4-7, karakterisert ved at søylen (14) har en innervegg (23) og en yttervegg (21) som avgrenser den mellomliggende innerkanal (22, 27).

9. Plattform i samsvar med ett av kravene 5-8, karakterisert ved at innløpet/utløpet (28) har en strømningsregulator (30).

10. Plattform i samsvar med ett av kravene 6-9, karakterisert ved at lufteledningen (29) har en strømningsregulator (30').