RU2317915C2 - Structural arrangement of cylindrical body - Google Patents
Structural arrangement of cylindrical body Download PDFInfo
- Publication number
- RU2317915C2 RU2317915C2 RU2006105108/11A RU2006105108A RU2317915C2 RU 2317915 C2 RU2317915 C2 RU 2317915C2 RU 2006105108/11 A RU2006105108/11 A RU 2006105108/11A RU 2006105108 A RU2006105108 A RU 2006105108A RU 2317915 C2 RU2317915 C2 RU 2317915C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thick sheet
- flat round
- round thick
- beams
- section
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
- B63B3/02—Hulls assembled from prefabricated sub-units
- B63B3/04—Hulls assembled from prefabricated sub-units with permanently-connected sub-units
- B63B3/06—Hulls assembled from prefabricated sub-units with permanently-connected sub-units the sub-units being substantially identical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
- B63B2035/442—Spar-type semi-submersible structures, i.e. shaped as single slender, e.g. substantially cylindrical or trussed vertical bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)
Abstract
Description
РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИRELATED APPLICATIONS
Эта заявка относится и притязает на преимущества предварительной заявки №60/654994, поданной 22 февраля 2005 года.This application relates and claims the benefits of provisional application No. 60/654994, filed February 22, 2005.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ, И ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ ЕГО СОЗДАНИЯFIELD OF THE INVENTION AND BACKGROUND OF THE INVENTION
Настоящее изобретение, в общем, относится к плавучим морским основаниям, а более конкретно - к цилиндрическим корпусам или цилиндрическим секциям корпусов.The present invention generally relates to floating offshore bases, and more particularly to cylindrical bodies or cylindrical sections of bodies.
В разработке нефтяных и газовых месторождений под морским дном используют различные виды плавучих систем для обеспечения "морских оснований", с которых осуществляют бурение для добычи углеводородов в водных глубинах, для чего неподвижные платформы, самоподъемные морские основания, и другие базируемые на дне системы являются сравнительно менее экономичными или технически невозможными. Большинством обычных плавучих систем, используемых для этих целей, являются балочные плавучие морские основания (Spars), плавучее морское основание с натяжным вертикальным якорным креплением (TLP), полупогружное плавучее основание (Semis) и формы традиционных судов. Во всех этих системах используется подобная форма упрочненной плоской конструкции для создания их корпусов. Дополнительные аспекты настоящего изобретения применяются, в частности, к цилиндрическим корпусам, которые имеют круглое поперечное сечение. Круглые цилиндрические корпуса являются наиболее характерными для Spars, TLP и стоек (колонн) Semis.In the development of oil and gas fields under the seafloor, various types of floating systems are used to provide “offshore bases” from which they are drilled to produce hydrocarbons in the water depths, for which fixed platforms, self-elevating offshore bases, and other bottom-based systems are relatively less economical or technically impossible. Most of the common floating systems used for this purpose are beam floating sea bases (Spars), floating sea bases with tension vertical anchor (TLP), semi-submerged floating bases (Semis) and forms of traditional ships. All of these systems use a similar form of a hardened flat structure to create their bodies. Additional aspects of the present invention apply, in particular, to cylindrical bodies that have a circular cross section. Round cylindrical enclosures are most characteristic of Spars, TLP and Semis racks (columns).
На предшествующем уровне техники структурные схемы и способы монтажа основаны на инструкциях проектирования судов, разработанных в течение многих лет. В этих системах толстый лист обшивки или структурную обшивку сначала упрочняют элементами жесткости в продольном направлении цилиндра, как правило, меньшими элементами, например структурными угловыми профилями или бульбовыми тавровыми профилями. Затем из этого листа, упрочненного в одном направлении, образуют весь цилиндр или секцию цилиндра с этими элементами жесткости, параллельными осевой линии цилиндра. В любом случае, является ли сторона формы плоской или изогнутой, форма цилиндра фиксируется по месту при использовании балок или рам, ориентированных в поперечном направлении этим продольным элементам жесткости. Эти рамы фиксируют с относительно равномерными интервалами для ограничения пролетов элементов жесткости приемлемыми расстояниями. Пролеты этих балок и рам могут быть укорочены при использовании промежуточных опор, как определяется конструктором, для оптимизации конструкции, выбирая производство лишних опор вместо производства балок или рам большего размера для более протяженных пролетов.In the prior art, block diagrams and installation methods are based on ship design instructions developed over many years. In these systems, a thick sheathing sheet or structural sheathing is first reinforced with stiffeners in the longitudinal direction of the cylinder, typically smaller elements, for example structural angular profiles or bulb tee profiles. Then from this sheet, hardened in one direction, form the entire cylinder or section of the cylinder with these stiffeners parallel to the axial line of the cylinder. In any case, whether the side of the mold is flat or curved, the shape of the cylinder is fixed in place when using beams or frames oriented in the transverse direction to these longitudinal stiffeners. These frames are fixed at relatively uniform intervals to limit spans of stiffeners to acceptable distances. The spans of these beams and frames can be shortened by using intermediate supports, as determined by the designer, to optimize the design, choosing the production of extra supports instead of producing beams or frames of a larger size for longer spans.
Промежуток между продольными элементами жесткости основан на 1) минимальном расстоянии, требуемом для доступа между элементами жесткости для получения сварного соединения с листом обшивки (приблизительно 22-26 дюймов (558,8-660,4 мм)) и 2) балансе между толщиной листа обшивки и промежутком между элементами жесткости для контроля изгиба листа. Рамы и балки, поперечные элементам жесткости, разнесены, по меньшей мере, на четыре фута (1,2 м) для доступа, необходимого для визуального контроля, и до восьми футов (2,4 м), в зависимости от того, как конструктор выбирает балансировать размер элементов жесткости промежутком между балками.The gap between the longitudinal stiffeners is based on 1) the minimum distance required for access between the stiffeners to obtain a weld with the sheathing sheet (approximately 22-26 inches (558.8-660.4 mm)) and 2) the balance between the thickness of the sheathing sheet and the gap between the stiffeners to control the bending of the sheet. Frames and beams transverse to the stiffeners are spaced at least four feet (1.2 m) for access required for visual inspection, and up to eight feet (2.4 m), depending on how the designer selects balance the size of the stiffeners between the beams.
Подобно всем плавучим системам цилиндрические корпуса разделены на водонепроницаемые отсеки для предусмотрения определенных величин повреждения (затопления) без погружения или перевертывания. За исключением специальной версии концепции Spar, которая использует группирование круглых цилиндров меньшего диаметра для создания многих из своих отсеков, секции цилиндрических корпусов делят на отсеки посредством водонепроницаемых платформ и переборок. Эти термины могут иметь отчасти другие значения в корпусах Spar, поскольку эти корпуса имеют цилиндры, которые в процессе эксплуатации плавают вертикально по сравнению с корпусами кораблей, которые плавают горизонтально. В Spar, TLP и других колоннообразных корпусах судов глубокой осадки платформы перпендикулярны продольным элементам жесткости, а переборки параллельны этим элементам жесткости, тогда как в кораблях они противоположны. В описании, приводимом в этой заявке, будут использованы термины, которые применяются для Spar и других судов с вертикально ориентированными цилиндрическими секциями.Like all floating systems, cylindrical bodies are divided into watertight compartments to provide for certain amounts of damage (flooding) without being immersed or overturned. With the exception of the special version of the Spar concept, which uses the grouping of smaller round cylinders to create many of its compartments, sections of cylindrical bodies are divided into compartments by means of waterproof platforms and bulkheads. These terms may have somewhat different meanings in Spar hulls, since these hulls have cylinders that float vertically during operation compared to ship hulls that float horizontally. In Spar, TLP and other pillar-shaped hulls of deep draft vessels, the platforms are perpendicular to the longitudinal stiffeners, and the bulkheads are parallel to these stiffeners, while in the ships they are opposite. The description provided in this application will use the terms that apply to Spar and other vessels with vertically oriented cylindrical sections.
Перенесенные из практики проектирования кораблей, соответствующих предшествующему уровню техники, продольные элементы жесткости делают структурно непрерывными через платформы или от края и до края платформ, так что элементы жесткости могут рассматриваться как действующие структурно вместе с листом обшивки при вычислении общей способности цилиндра к изгибу. Это осуществляют либо, делая элементы жесткости проходящими непрерывно через платформы, либо пресекая элементы жесткости, исключая платформы и добавляя консоли на каждой стороне для замены структурной непрерывности, которая была потеряна при пресечении элементов жесткости. При прохождении элементами жесткости через платформу отверстия в платформе приходится закрывать для поддержания водонепроницаемой целостности платформы. Если элементы жесткости не проходят через платформу, должно быть введено большое число консолей и эти консоли должны быть аксиально совмещены поперек платформы. Оба метода являются очень трудоемкими и, следовательно, очень дорогими.Longitudinal stiffeners transferred from the practice of designing ships according to the prior art are structurally continuous across the platforms or from edge to edge of the platforms, so that the stiffening elements can be considered as acting structurally together with the skin sheet when calculating the total bending ability of the cylinder. This is done either by making the stiffeners continuously passing through the platforms, or by suppressing the stiffeners, excluding the platforms and adding consoles on each side to replace the structural continuity that was lost when the stiffeners were suppressed. When stiffeners pass through the platform, the openings in the platform must be closed to maintain the platform’s waterproof integrity. If stiffeners do not pass through the platform, a large number of consoles should be introduced and these consoles should be axially aligned across the platform. Both methods are very time-consuming and therefore very expensive.
В кораблях, где конструкция значительно зависит от нагрузок от продольного изгиба, чем от гидростатики, эта непрерывность элементов жесткости по длине листа обшивки структурно гарантируется. В 1) вертикально ориентированных одноцилиндровых корпусах, 2) многостоечных TLP и 3) Semis с колоннами и понтонами, погруженными довольно глубоко, по сравнению с осадками судов, нагрузки от гидростатики, а не нагрузки от продольного изгиба в значительной степени определяют размер структуры (конструкции) корпуса. Для этих плавучих систем структурная непрерывность элементов жесткости, которая так полезна в конструкции корабля, не является столь полезной в корпусах, предназначенных для использования не для кораблей. Однако на предшествующем уровне техники это фундаментальное отличие в нагрузках не было отражено в конструкции корпусов Spar и полуцилиндрических корпусов.In ships where the design is significantly dependent on loads from longitudinal bending than on hydrostatics, this continuity of stiffeners along the length of the sheathing sheet is structurally guaranteed. In 1) vertically oriented single-cylinder housings, 2) multi-rack TLPs and 3) Semis with columns and pontoons submerged quite deeply, in comparison with ship sediments, hydrostatic loads, and not longitudinal bending loads, largely determine the size of the structure (structure) corps. For these floating systems, the structural continuity of the stiffeners, which is so useful in the design of the ship, is not so useful in the hulls intended for use not for ships. However, in the prior art, this fundamental difference in loads was not reflected in the design of Spar housings and semi-cylindrical housings.
На фиг.1 и фиг.2 иллюстрируются поперечные сечения конструкции цилиндрического корпуса Spar, соответствующего предшествующему уровню техники. Затопляемый центральный колодец 100, имеющий плоские боковые поверхности, является квадратным или прямоугольным по форме и предусмотрен для вмещения регулярной матрицы вертикальных труб (стояков). Радиальные переборки 180 соединяют углы центрального колодца 100 с внешней цилиндрической обшивкой и проходят по всей высоте цилиндра. Продольные элементы 120 жесткости внешней обшивки, обшивки центрального колодца и обшивок радиальных переборок являются непрерывными и проходят через балки 140, а также платформы 160, которые разделяют цилиндр на водонепроницаемые отсеки. Поскольку отсеки должны быть водонепроницаемыми, любые проходы, предусматриваемые в листах 160 для обеспечения возможности непрерывности продольных элементов 120 жесткости, должны быть уплотнены после монтажа. Это требует большого количества труда, а также увеличивает опасность утечек вследствие большого числа областей, которые должны быть уплотнены (герметизированы) сваркой.1 and 2 illustrate cross-sectional structures of a cylindrical Spar casing according to the prior art. The flooded
Радиальные переборки 180 создают очень жесткие точки опоры для балок 140 на внешней обшивке. Под доминантной нагрузкой, которая является гидростатической, эти опоры непреднамеренно побуждают эти балки действовать как элементы, работающие на изгиб, разнесенные между этими опорами, а в случае круглых цилиндров, препятствуют им действовать более эффективно в качестве колец при сжатии. Поскольку балки 140 действуют как балки, а не как компрессионные кольца, способность листа обшивки в круглых цилиндрах выдерживать гидростатические нагрузки также сильно зависит от использования, поскольку только часть листа является эффективной в качестве компрессионного фланца балок ("эффективной шириной").The
Прямолинейные стороны 200 центрального колодца 100 обязательно побуждают балки 140 центрального колодца 100 действовать как элементы, работающие на изгиб, под действием доминантных гидростатических нагрузок. Радиальные переборки 180 сами принимают гидростатическую нагрузку только в тех обстоятельствах, когда соседний отсек затопляется, но в таких обстоятельствах балки также действуют как элементы, работающие на изгиб, разнесенные между обшивкой центрального колодца и внешней обшивкой. Все балки этих обшивок и переборок должны быть расположены в одной горизонтальной плоскости так, чтобы их концевые окончания могли быть связаны вместе для обеспечения структурной непрерывности. Следовательно, эти концевые окончания имеют сложные изогнутые переходы, где они соединяются между собой. Эти очень трудоемкие переходы требуются для смягчения концентраций напряжений в этих высоко нагруженных местоположениях, но они только уменьшают, но не исключают, величину этих напряжений. Как результат, обычно предусматривается дополнительная трудоемкая вставка листов в полотна балок для уменьшения остаточных концентрационных напряжений до значений, которые меньше допустимых напряжений. "Tripping brackets" 220 (поперечные связи жесткости типа неплоской косынки для балок) вводят для придания жесткости балкам против коробления в результате скручивания.The rectilinear sides 200 of the
Конструкция несущего каркаса для цилиндрических корпусов, соответствующая предшествующему уровню техники, непосредственно влияет на схему производства сборочных узлов и монтаж всего корпуса. На предшествующем уровне техники корпусов Spar цилиндрические танки делят на секции (сборочные узлы), как в плане (с радиальными переборками), так и в продольном направлении (с платформами). Эти части цилиндра предварительно изготавливают в кондукторах и затем перемещают на место конечной сборки, где их соединяют для получения полных круглых секций. Эти сборочные узлы обычно изготавливают на их стороне, главным образом для использования массы секции для согласования внешней обшивки с кривизной кондуктора или формы. Эти сборочные узлы удаляют из кондукторов в улучшенном состоянии структурного завершения и поворачивают на сто восемьдесят градусов для завершения предварительной установки на внешнюю обшивку и затем снова поворачивают для объединения в цилиндр корпуса, который монтируют на его стороне. Цилиндрические колонны для Semis и TLP обычно собирают вертикально, тогда как цилиндры понтона для Semis и цилиндры для Spars обычно собирают горизонтально. Монтаж цилиндров, когда они поддерживаются на одной стороне фабричными опорами, требует того, чтобы сборочные узлы были очень прочными для избежания недопустимой деформации нижней секции при добавлении других секций над нижней секцией. Хотя эти секции являются естественно очень прочными, если получены как квадранты в кондукторах и, таким образом, приемлемы для нагрузок из горизонтального узла, эта прочность работает против необходимости в гибкости для установки секций вместе. Результатом является несоответствие в требованиях прочности манипулирования монтажом в зависимости от сборки под сварку, что усложняет технологический процесс сборки.The design of the supporting frame for cylindrical housings, corresponding to the prior art, directly affects the production scheme of the assembly units and the installation of the entire housing. In the prior art of Spar hulls, cylindrical tanks are divided into sections (subassemblies), both in plan (with radial bulkheads) and in the longitudinal direction (with platforms). These parts of the cylinder are prefabricated in conductors and then moved to the final assembly site, where they are connected to obtain complete round sections. These assemblies are usually made on their side, mainly to use the mass of the section to align the outer skin with the curvature of the conductor or shape. These assemblies are removed from the conductors in an improved state of structural completion and rotated one hundred and eighty degrees to complete pre-installation on the outer skin and then rotated again to combine into the cylinder of the housing that is mounted on its side. Cylindrical columns for Semis and TLP are usually assembled vertically, while pontoon cylinders for Semis and cylinders for Spars are usually assembled horizontally. The installation of the cylinders, when they are supported on one side by factory supports, requires that the assemblies be very strong to avoid unacceptable deformation of the lower section when adding other sections above the lower section. Although these sections are naturally very strong if obtained as quadrants in conductors and are thus suitable for loads from a horizontal assembly, this strength works against the need for flexibility to fit the sections together. The result is a mismatch in the requirements for the strength of manipulation of the installation depending on the assembly for welding, which complicates the assembly process.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE SUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение направлено на устранение недостатков известного уровня техники путем обеспечения более упрощенной структуры и изменения путей нагружения в основной структуре для использования несущей способности платформ, которая не используется на известном уровне техники.The present invention seeks to remedy the disadvantages of the prior art by providing a more simplified structure and changing loading paths in the main structure in order to use the load-bearing capacity of platforms that are not used in the prior art.
Настоящее изобретение обеспечивает усовершенствованную плавучую конструкцию круглого корпуса. Корпус разделен на секции посредством водонепроницаемых платформ. В каждой секции продольные балки, радиально разнесенные вблизи внутренней стороны внешней обшивки, заканчиваются до достижения платформ и у платформ и не проникают в платформы. Один конец продольных балок соединен с радиальными балками, которые проходят через платформы к внутренней и внешней обшивкам, а другие концы соединены с платформами, непосредственно находящимися на одной линии с радиальными балками. Панельная упрочняющая конструкция на внутренней периферии внешней обшивки соединена с внешней обшивкой и продольными балками. Продольные балки, разнесенные вблизи внешней периферии внутренней обшивки, проходят вдоль длины внутренней обшивки и соединены с радиальными балками и платформой таким же образом, что и продольные балки на внешней обшивке. Платформы упрочнены угловыми или бульбовыми тавровыми профилями, изогнутыми для образования концентрических окружностей, которые, в свою очередь, поддерживаются радиальными балками, разнесенными вблизи платформ и проходящими между внутренней и внешней обшивками. Отсеки собирают с круглыми секциями в вертикальной ориентации для минимизации искривления под действием собственной массы в течение монтажа. Завершенные круглые секции поворачивают в горизонтальное положение для соединения с другими секциями для образования законченного цилиндра.The present invention provides an improved floating design for a round hull. The case is divided into sections by means of waterproof platforms. In each section, the longitudinal beams radially spaced close to the inner side of the outer skin end before reaching the platforms and the platforms and do not penetrate the platforms. One end of the longitudinal beams is connected to the radial beams, which pass through the platforms to the inner and outer casing, and the other ends are connected to the platforms directly in line with the radial beams. A panel reinforcing structure on the inner periphery of the outer skin is connected to the outer skin and the longitudinal beams. Longitudinal beams spaced close to the outer periphery of the inner sheath extend along the length of the inner sheath and are connected to the radial beams and the platform in the same way as the longitudinal beams on the outer sheath. The platforms are reinforced with corner or bulb tee profiles, curved to form concentric circles, which, in turn, are supported by radial beams spaced near the platforms and passing between the inner and outer skin. The compartments are assembled with round sections in a vertical orientation to minimize curvature under the influence of their own weight during installation. The completed circular sections are turned horizontally to connect with other sections to form a complete cylinder.
Различные элементы новизны, которые отличают настоящее изобретение, указаны, в частности, в формуле изобретения, прилагаемой к этому описанию и составляющей неотъемлемую часть этого описания. Для более хорошего понимания настоящего изобретения и экономической эффективности, достигаемой в результате его использования, ниже приведено описание, сделанное со ссылкой на сопроводительные чертежи, образующие часть этого описания, на которых иллюстрируются предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.The various novelty features that distinguish the present invention are indicated, in particular, in the claims appended to this description and constituting an integral part of this description. For a better understanding of the present invention and the economic efficiency achieved as a result of its use, the following is a description made with reference to the accompanying drawings forming part of this description, which illustrates preferred embodiments of the present invention.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Ниже приведены сопроводительные чертежи, образующие часть этого описания, в которых аналогичные элементы указаны аналогичными ссылочными номерами, гдеBelow are accompanying drawings forming part of this description, in which like elements are indicated by like reference numbers, where
Фиг.1 и фиг.2 - иллюстрации поперечных сечений конструкции корпуса, соответствующей предшествующему уровню техники, на разных уровнях.Figure 1 and figure 2 are illustrations of cross-sections of the structure of the housing corresponding to the prior art, at different levels.
Фиг.3 - иллюстрация цилиндрического корпуса, соответствующего настоящему изобретению.Figure 3 is an illustration of a cylindrical body corresponding to the present invention.
Фиг.4 - иллюстрация цилиндрической секции, соответствующей настоящему изобретению.4 is an illustration of a cylindrical section corresponding to the present invention.
Фиг.5 и фиг.6 - иллюстрации поперечных сечений в соответствии с настоящим изобретением.5 and 6 are illustrations of cross-sections in accordance with the present invention.
Фиг.7 - иллюстрация радиальной рамы для одного отсека, образованного из продольных балок и радиальных балок.7 is an illustration of a radial frame for one compartment formed from longitudinal beams and radial beams.
Фиг.8 - иллюстрация части упрочнения внешней обшивки между двумя платформами.Fig. 8 is an illustration of a portion of hardening of the outer skin between two platforms.
Фиг.9 - иллюстрация детального соединения продольных балок и радиальных балок как внешней обшивки, так и обшивки центрального колодца.Fig. 9 is an illustration of a detailed connection of longitudinal beams and radial beams of both the outer skin and the skin of the central well.
Фиг.10А и фиг.10В - иллюстрация узла продольной балки внешней обшивки с платформой отсека и соединения одного отсека с другим.Figa and Fig.10B is an illustration of a node of the longitudinal beams of the outer skin with the platform of the compartment and the connection of one compartment with another.
Фиг.11 - иллюстрация завершенного отсека с полным упрочнением по месту.11 is an illustration of a completed compartment with full hardening in place.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯPREFERRED EMBODIMENT OF THE PRESENT INVENTION
На фиг.3 приведен вертикальный вид сбоку цилиндрического корпуса 10, соответствующего настоящему изобретению, который используется в связи с нижней открытой пространственной рамой или секцией 12 стропильной балки. Комбинация плавучего верхнего корпуса с открытой пространственной рамой описана в патенте США №5558467. Внешний вид корпуса 10 аналогичен внешнему виду плавучих корпусов, полученных в соответствии с известным уровнем техники. На фиг.4-11 иллюстрируется структурная схема корпуса, соответствующая настоящему изобретению. Корпус 10 по существу образован из множества цилиндрических секций, соединенных вместе непрерывной цепью. За исключением размера некоторых внутренних компонентов, который зависит от глубины погружения каждой секции в воду, внутренняя конструкция каждой секции по существу подобна с инженерной точки зрения. Хотя цилиндрический плавучий корпус может быть образован из секций, имеющих другую внутреннюю конструкцию, с точки зрения стоимости и эффективности предпочтительно, чтобы все секции были образованы при использовании одного внутреннего типа конструкции.Figure 3 shows a vertical side view of the
Принимая во внимание вышеуказанный вариант конструкции, концепция настоящего изобретения направлена на получение, по меньшей мере, одной секции, а предпочтительно всех секций корпуса 10, состоящего из плоского круглого толстого листа 221, имеющего центральный круглый вырез 219, элементов жесткости 223, радиальных балок 228, внутренней обшивки 222, продольных балок 224, внешней обшивки 225, продольных балок 227, вспомогательной панельной упрочняющей конструкции 226.Considering the above embodiment, the concept of the present invention is directed to at least one section, and preferably all sections of the
Плоский круглый толстый лист 221 (фиг.5 и фиг.6) образован из множества металлических деталей или вырезан так, чтобы образовывать конфигурацию из одного металлического куска. Плоский круглый толстый лист 221 позиционируют на опорах, которые пригодны для конструкции секции корпуса. Плоский круглый толстый лист имеет центральный круглый вырез 219 и может быть также предусмотрен со вторым круглым вырезом 231 для использования в качестве доступа к шахте 232. Элементы 223 жесткости (фиг. фиг.5, 7, 9, 11), которые предпочтительно изогнуты так, чтобы быть концентричными с толстым листом 221, позиционированы на толстом листе 221 и приварены по месту с помощью любого пригодного средства, например ручных или полуавтоматических сварочных устройств следящего типа. Это дает преимущество в том отношении, что все элементы жесткости пересекают все радиальные балки в перпендикулярной ориентации, что упрощает получение сварных соединений элементов жесткости с радиальными балками. Дополнительным преимуществом использования изогнутых элементов жесткости является выравнивание пролетов плоского толстого листа между элементами жесткости и между элементами жесткости и внутренней и внешней обшивками. Предпочтительно, чтобы секции элементов 223 жесткости были размещены так, чтобы соединения, необходимые для образования непрерывного элемента 223 жесткости, не перекрывались в радиальном направлении. Радиальные балки 228 (фиг. фиг.4, 5, 7, 9-11), которые предусмотрены с открытыми промежутками для приема элементов 223 жесткости, позиционированы на толстом листе 221 и соединены сваркой с толстым листом 221 и элементами 223 жесткости. Радиальные балки 228 предпочтительно предусмотрены с фланцем, жестко соединенным с краем балок с целью упрочнения. Во время, определяемое изготовителем, трубчатую шахту 232 доступа позиционируют в вырезе 231 и соединяют сваркой как с плоским толстым листом 221, так и с соответствующими радиальными балками 228 для образования водонепроницаемого уплотнения между шахтой и плоским толстым листом и поддерживания массы шахты доступа в течение эксплуатации.A flat round thick sheet 221 (FIG. 5 and FIG. 6) is formed from a plurality of metal parts or is cut so as to form a configuration from a single metal piece. A flat round
Для простоты доступа предпочтительно, чтобы внутренняя обшивка 222 была образована и соединена с плоским толстым листом 221 прежде, чем завершено образование внешней обшивки 225.For ease of access, it is preferable that the
Металл, который будет образовывать внутреннюю обшивку 222, режут на секции длины части периферии (как правило, 1/8-1/3) и предпочтительно высоты (ширины) прокатного толстого листа. Часть высоты секции и периферии корпуса будет зависеть от изготовителя. Металлический кусок механически прокатывают до периферии внутренней обшивки и укладывают на кондуктор, который согласовывает кривизну внутренней обшивки. Дополнительные металлические куски при необходимости размещают на кондукторе и сваривают вместе для образования высоты одной секции корпуса. После этого продольные балки 224 позиционируют на металлическом куске и сваривают по месту. Остальные секции внутренней обшивки образуют подобным образом.The metal that will form the
Одну секцию внутренней обшивки устанавливают одним из ее концов смежно плоскому толстому листу 221 и продольным балкам 224, совмещенным с радиальными балками 228, совмещенными и вертикально установленными на плоском толстом листе 221, и секцию обшивки соединяют сваркой с плоским толстым листом для образования водонепроницаемого уплотнения. Продольные балки 224 также соединяют сваркой с радиальными балками 228. Остальные секции внутренней обшивки позиционируют и соединяют сваркой по месту подобным образом до завершения внутренней обшивки. Секции, которые образуют внутреннюю обшивку, соединяют внахлестку вместе посредством сварки для образования водонепроницаемого уплотнения.One section of the inner lining is installed at one of its ends adjacent to the flat
Металлический толстый лист, который будет образовывать внешнюю обшивку 225, режут на куски, которые соединяют вместе предпочтительно для образования толстого листа высоты всей или части секции корпуса и части периферии (как правило, 1/8-1/3). Продольные балки 227 могут быть позиционированы и соединены сваркой по месту, в то время как металлический толстый лист находится в плоском положении. Продольные части вспомогательной панельной упрочняющей конструкции 226 в это время могут быть также позиционированы и соединены сваркой. Верхний и нижний края металлического толстого листа размещают на кондукторе, который имеет требуемую кривизну внешней обшивки. Масса толстого листа формует толстый лист до кривизны внешней обшивки на кондукторе при небольшом дополнительном усилии или без дополнительного усилия. Части вспомогательной панельной упрочняющей конструкции 226, которые следуют внутренней периферии внешней обшивки (как лучше всего показано на фиг.8), затем позиционируют и соединяют сваркой по месту.The metal thick sheet that will form the
Одну часть внешней обшивки устанавливают по месту с одним из ее концов, смежных внешнему краю плоского толстого листа 221, и с продольными балками 227, совмещенными с радиальными балками 228 (фиг.10А и фиг.10В). Металлический толстый лист соединяют с плоским толстым листом для образования водонепроницаемого уплотнения, а продольные балки 227 соединяют сваркой с радиальными балками 228. Остальные секции, которые образуют внешнюю обшивку, позиционируют и соединяют сваркой по месту. Секции, которые образуют внешнюю обшивку, соединяют внахлестку посредством сварки для образования водонепроницаемого уплотнения. На фиг.11 иллюстрируется завершенная секция корпуса.One part of the outer skin is set in place with one of its ends adjacent to the outer edge of the flat
Дополнительные приспособления, например пояса внешней обшивки или трапы внутреннего доступа, вводят в любое время в течение последовательностей заводского изготовления и монтажа, когда изготовитель считает желательным для конструкции и когда это наиболее эффективно для технологического процесса монтажа.Additional devices, such as outer skin belts or internal access ramps, are introduced at any time during the prefabrication and installation sequences when the manufacturer considers it desirable for the structure and when it is most effective for the installation process.
Для соединения одной секции корпуса со следующей между внутренней и внешней обшивкой на противоположном конце от плоского толстого листа размещают узел временной монтажной связи (не показан), подобный спицам на велосипедном колесе. Монтируемую секцию устанавливают на трелевочные дорожки и поворачивают так, чтобы продольная ось секции корпуса находилась в горизонтальном положении и размещалась смежно предварительно смонтированной секции корпуса, которая также находится в горизонтальном положении. Конец секции корпуса с платформой размещают рядом с концом смежной секции корпуса, где расположен узел временной связи. Эти две секции перемещают вместе и затем сваривают вместе внешний корпус, внутренний корпус и толстые листы обшивки шахты доступа. Этот технологический процесс повторяют для образования требуемого корпуса.To connect one section of the casing with the next between the inner and outer casing, a temporary assembly connection unit (not shown) similar to the spokes of the bicycle wheel is placed at the opposite end from the flat thick sheet. The mounted section is mounted on the skid tracks and rotated so that the longitudinal axis of the housing section is in a horizontal position and is located adjacent to the pre-mounted housing section, which is also in a horizontal position. The end of the housing section with the platform is placed near the end of the adjacent housing section, where the temporary communication unit is located. The two sections are moved together and then the outer casing, the inner casing and the thick sheathing sheets of the access shaft are welded together. This process is repeated to form the desired housing.
Настоящее изобретение обеспечивает ряд преимуществ.The present invention provides several advantages.
Радиальные переборки исключаются полностью за исключением самого верхнего отсека, благодаря разделению на отсеки цилиндра только платформами 221. Эти разделения на отсеки называют платформами или переборками только в зависимости от ориентации цилиндра в течение эксплуатации. В этом описании мы ссылаемся на разделения, которые перпендикулярны оси цилиндра, таким образом, элементы, которые являются "продольными", параллельны оси цилиндра.Radial bulkheads are eliminated completely except for the uppermost compartment, due to the separation of the cylinder bays only
Толстые листы внутренней и внешней обшивок 222, 225 упрочнены при использовании структурной схемы, в которой первичными упрочняющими элементами являются балки 224, 227, проходящие в продольном направлении между платформами 221, которые расположены для разделения корпуса на отсеки. Эти продольные балки 224, 227 выполняют две основные функции передачи нагрузки, прикладываемой от толстого листа обшивки и его вспомогательной панельной упрочняющей конструкции 226 из угловых профилей и промежуточных колец/балок, непосредственно к платформам 221 и непосредственного увеличения способности толстых листов обшивки выдерживать глобальные аксиальные нагрузки в каждой секции корпуса.Thick sheets of inner and
Эта конструкция контрастирует с традиционной упрочняющей конструкцией для цилиндров, в которой используются кольца и кольцевые рамы, расположенные в плоскостях, параллельных платформам/переборкам, для сбора нагрузок от толстого листа обшивки и вспомогательного панельного упрочнения. В кольцевой рамной схеме внешние нагрузки на толстый лист обшивки, которые собираются кольцевыми рамами, распределяются через и вблизи каждого уровня кольцевой рамы относительно независимо от нагрузок на смежные уровни кольцевой рамы или платформ. На предшествующем уровне техники платформа просто заменяет кольцевую раму там, где требуется разделение на отсеки, таким образом, первичное нагружение платформы осуществляется от гидростатики перпендикулярно поверхности каждой платформы.This design contrasts with the traditional reinforcing design for cylinders, which uses rings and annular frames arranged in planes parallel to the platforms / bulkheads to collect the loads from the thick sheathing sheet and auxiliary panel hardening. In an annular frame arrangement, external loads on a thick sheathing sheet that are assembled by annular frames are distributed across and near each level of the annular frame relatively independently of the loads on adjacent levels of the annular frame or platforms. In the prior art, the platform simply replaces the annular frame where separation into compartments is required, so that the primary loading of the platform is carried out from hydrostatics perpendicular to the surface of each platform.
В продольной балочной конструкции, соответствующей настоящему изобретению, внешние нагрузки на толстый лист обшивки собираются вспомогательной панельной упрочняющей конструкцией 226 или непосредственно от толстого листа обшивки, в общем, аналогично предшествующему уровню техники, но вместо балок 224, 227, действующих независимо от платформ 221, внешние нагрузки на панель передаются балками непосредственно на платформы 221 на каждом конце этих балок 224, 227. Нагрузки на концах балок 224, 227 являются значительными, но платформы 221 характерно имеют очень большую способность противодействия нагрузкам в плоскости их упрочненного толстого листа, например, этим нагрузкам от балок 224, 227. Путем включения цилиндрических упрочненных платформ в глобальную структурную схему мобилизуется большая резервная способность платформ 221 в горизонтальной плоскости (не используемая на предшествующем уровне техники), немного или вообще не увеличивая стоимости, тогда как на способность платформ 221 делить корпус на отсеки и выдерживать соответствующие гидростатические нагрузки не оказывается влияния дополнительными нагрузками от балок 224, 227.In the longitudinal girder structure of the present invention, external loads on the thick sheathing sheet are collected by the auxiliary
В схеме, соответствующей настоящему изобретению, каждый конец каждой продольной балки 224, 227 совмещен с радиальной балкой 228 на панели 221 непосредственно над балкой 224, 227 или под балкой 224, 227. Посредством простых креплений 238, иллюстрируемых на чертежах, продольные балки 224, 227 комбинируются с радиальными балками 228 для образования стойких к моменту каркасных конструкций 230, которые ориентированы равномерно вблизи каждого отсека в радиальном направлении.In the circuit of the present invention, each end of each
Продольные вспомогательные панельные элементы жесткости (угловые или бульбовые тавровые профили) 226, проходящие вдоль длины внешней обшивки и расположенные между продольными балками 224, 227, заканчиваются на поверхности панели 221 или перед панелью 221 так, чтобы элементы 226 жесткости не были намеренно структурно непрерывными через панели 221. Это исключает практику проникновения элементов жесткости в панели или добавления кронштейнов на каждой стороне панели для создания структурной непрерывности. Таким образом, функция элементов 226 жесткости специализируется только на действии для увеличения способности скрепления (стяжения) толстого листа внешней обшивки и не имеет функции увеличения эффективной площади поперечного сечения цилиндра 222 для противодействия аксиальным и изгибающим напряжениям. Увеличение аксиальной и изгибающей способности толстого листа обшивки осуществляется только посредством продольных балок 224, 227. Наличие только такой одной специализированной функции, как стягивающий элемент жесткости, сильно упрощает изготовление элементов 226 жесткости, благодаря исключению необходимости совмещения их и придания им структурной непрерывности через каждую платформу 221.Longitudinal auxiliary panel stiffeners (corner or bulb tee profiles) 226 extending along the length of the outer skin and located between the
Центральный (затопляемый) колодец 218 с открытым дном является круглым, а не прямоугольным, без радиальных переборок, толстый лист его обшивки ниже ватерлинии способен всегда работать на растяжение от гидростатических нагрузок от воды, находящейся внутри. Использование продольных балок 224, 227 на этой обшивке завершает радиальные рамы и гарантирует то, что обшивка центрального колодца имеет значительную избыточную скрепляющую (стягивающую) способность.The central (flooded) well 218 with an open bottom is round, and not rectangular, without radial bulkheads, a thick sheet of its casing below the waterline is able to always work under tension from hydrostatic loads from the water inside. The use of
Размещение первичных балок в продольном направлении имеет несколько преимуществ:Placing the primary beams in the longitudinal direction has several advantages:
1) Вызывает использование большой "плоскостной" способности платформ 221, которая не использовалась на предшествующем уровне техники, выдерживать и балансировать внешние гидростатические нагрузки на каждой секции корпуса. Это непосредственно ведет к более эффективному использованию стального материала.1) It causes the use of the large "flat" ability of the
2) Позволяет основным балкам быть прямолинейными, а не изогнутыми или частично изогнутыми. Эти прямолинейные балки могут иметь изменяющуюся толщину вдоль их длины для восприятия изменяющегося нагружения, например гидростатического нагружения, которое изменяется с глубиной. Постоянная толщина или изменяющаяся толщина прямолинейных балок намного более экономически выгодна для производства и придания жесткости вне плоскости, чем изогнутые балки на предшествующем уровне техники.2) Allows the main beams to be straight and not curved or partially curved. These rectilinear beams can have varying thickness along their length to accommodate varying loading, for example hydrostatic loading, which varies with depth. Constant thickness or varying thickness of straight beams is much more economical to produce and stiffen off-plane than curved beams in the prior art.
3) Прямолинейные балки намного проще для анализа и проектирования.3) Straight beams are much easier to analyze and design.
4) Моменто-стойкие (выдерживающие момент) рамы, получаемые совмещением продольных балок 224, 227 на обшивках с радиальными балками 228 на платформах 221, имеют несколько преимуществ по сравнению с предшествующим уровнем техники, который не имел таких рам.4) Moment-resistant (torque-resistant) frames, obtained by combining the
а. Закрепление концов балок в рамной конфигурации дает им намного большую способность выдерживать изгибающие нагрузки для данного размера балок по сравнению с "шарнирно опертыми" балками.but. The fastening of the ends of the beams in the frame configuration gives them a much greater ability to withstand bending loads for a given size of beams in comparison with the "articulated" beams.
b. Продольные балки становятся структурно непрерывными без физического проникновения в платформы. Эта непрерывность позволяет этим балкам содействовать толстым листам обшивки в противодействии глобальным аксиальным нагрузкам в цилиндре без необходимости заделывания многочисленных отверстий проникновения в платформах.b. Longitudinal beams become structurally continuous without physical penetration into the platforms. This continuity allows these beams to contribute to thick sheathing sheets to counteract global axial loads in the cylinder without having to plug numerous penetration holes in the platforms.
с. Жесткость этих радиальных рам в каждом отсеке аккумулируется для противодействия значительной части аксиального сдвига в цилиндре, который существует между обшивкой центрального колодца и внешней обшивкой.from. The stiffness of these radial frames in each compartment is accumulated to counteract a significant part of the axial shift in the cylinder that exists between the casing of the central well and the outer casing.
5) Прямой характер передачи нагрузки реакций концов балок в платформы позволяет эти соединения делать простыми угловыми сварными швами.5) The direct nature of the load transfer of the reactions of the ends of the beams to the platform allows these joints to be made simple fillet welds.
Отсеки с радиальными переборками могут все иметь доступ из одной шахты 232 доступа.Compartments with radial bulkheads may all have access from a
Упрощенные формы и соединения балок и других элементов жесткости фактически исключают локальные концентрации напряжений в структурной схеме, исключая, таким образом, "листовые вставки" в кольцевых элементах жесткости обшивки, которые были обычными на предшествующем уровне техники.Simplified shapes and connections of beams and other stiffeners virtually eliminate local stress concentrations in the structural diagram, thus eliminating “sheet inserts” in annular skin stiffeners that were common in the prior art.
Завершение элементов жесткости в виде угловых/бульбовых тавровых профилей перед платформой на стороне, где обшивка соединяется внахлестку, приводит к улучшению гибкости толстого листа обшивки для сборки под сварку и совмещения и улучшает доступ к внутренней стороне толстого листа обшивки для выполнения и тестирования сварного шва.The completion of stiffeners in the form of corner / bulb tee profiles in front of the platform on the side where the lining is lapped together improves the flexibility of the thick sheath for assembly for welding and alignment and improves access to the inside of the thick sheath for performing and testing the weld.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11/214,069 US7188574B2 (en) | 2005-02-22 | 2005-08-29 | Cylindrical hull structural arrangement |
US11/214,069 | 2005-08-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2317915C2 true RU2317915C2 (en) | 2008-02-27 |
Family
ID=37875563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006105108/11A RU2317915C2 (en) | 2005-08-29 | 2006-02-20 | Structural arrangement of cylindrical body |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2006200713B2 (en) |
NO (1) | NO337436B1 (en) |
RU (1) | RU2317915C2 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1430986A (en) * | 1973-05-15 | 1976-04-07 | Vickers Ltd | Floatable vessel |
US5558467A (en) * | 1994-11-08 | 1996-09-24 | Deep Oil Technology, Inc. | Deep water offshore apparatus |
NO992322L (en) * | 1996-11-12 | 1999-07-12 | Zachry Co H B | Finished, modular savings system |
US6854933B2 (en) * | 2002-08-07 | 2005-02-15 | Deepwater Technologies, Inc. | Vertically restrained centerwell SPAR |
NL1023518C2 (en) * | 2003-05-23 | 2004-11-24 | Imtech Marine & Offshore B V | Ship and method for manufacturing a ship. |
-
2006
- 2006-02-20 RU RU2006105108/11A patent/RU2317915C2/en active
- 2006-02-21 AU AU2006200713A patent/AU2006200713B2/en active Active
- 2006-02-22 NO NO20060875A patent/NO337436B1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2006200713A1 (en) | 2007-03-15 |
NO20060875L (en) | 2007-03-01 |
AU2006200713B2 (en) | 2007-12-06 |
NO337436B1 (en) | 2016-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20090024747A (en) | Auxiliary float of floating structure and method for remodeling floating structure | |
US6170420B1 (en) | Rebuilt double hull vessel and method of rebuilding a single hull vessel into a double hull vessel | |
KR101335261B1 (en) | Floating marine structure having top side module and building method having the same | |
CN100519325C (en) | Rebuilt double hull tanker and method of rebuilding an existing single hull tanker into a rebuilt double hull tanker | |
EP0518459A1 (en) | Vessel construction | |
EP1693297B1 (en) | Cylindrical hull structural arrangement | |
US5536117A (en) | Offshore tower structure and method of installating the same | |
RU2317915C2 (en) | Structural arrangement of cylindrical body | |
CN107117269A (en) | A kind of new semi-submersible offshore platform and application method suitable for the arctic | |
US5577454A (en) | Tank vessel subassembly for equipment, piping and other nonstructural components | |
CN100431915C (en) | Cylindrical hull structural arrangement | |
US6637359B1 (en) | System and method for internally fitting a new inner hull to an existing outer hull to form a rebuilt double hull vessel | |
US20160288886A1 (en) | Method and Apparatus for Corrosion Allowance Mitigation | |
RU2308398C1 (en) | Method of afloat erection of ship's hull and device for realization of this method | |
Poll et al. | Gulfstar-Structural Design of the Classic Spar Hull for Improved Constructability | |
KR20150012437A (en) | Offshore structure with reinforced structure | |
RU2451618C2 (en) | Ship hull | |
Munkejord | The Heidrun TLP and concept development for deep water | |
CN117026819A (en) | Floating assisting structure of offshore steel truss drilling platform | |
KR101785002B1 (en) | Column construction method of offshore structure | |
Cai et al. | Research on Simplified Fatigue Assessment for Longitudinals of Large Container Ship Considering Warping | |
Candeias et al. | Design and weight optimisation of Offshore Topside platforms using High Strength Steel | |
Sablok et al. | Mating Of The Holstein Hard Tank And Truss-Challenges, Execution, Dimensional Control, And Analysis | |
US1375179A (en) | Reinforced concrete construction of ships, floating docks, pontoons, and the like | |
Luyties et al. | Design, Fabrication, And Loadout Of Auger Hull |