SE500538C2 - Flytande plattformskonstruktion - Google Patents

Description

": f\ .~\¿.!' \_;\..v 10 15 20 25 30 35 "T,f g æ_,.' 2 .' ständig eliminering av de potentiella tryckkrafterna uppnås vid en bestämd period. Den halvt nedsänkbara kon- struktionen har alltså två effekter, nämligen ingen dyna- misk förstärkning på grund av vågreturrörelser vid reso- nans, och medvetet bruk av vågeliminering för de potenti- ella tryckkrafterna.

Gemensamt för de nämnda plattformskonstruktionerna är att flytelementen och pelarna har så stora tvärsnitt att för- styvare, balkar, skott, etc måste utnyttjas för att för- styva ytterplâtarna mot det hydrostatiska och hydrodyna- miska trycket. Detta ökar naturligtvis konstruktionernas vikt och tillverkningskostnader. Pelarnas höjd och flyt- elementens relativt stora inbördes avstånd gör att pelar- na utsätts för stora pàkänningar, speciellt vid infäst- ningspunkterna till plattformens däckskonstruktion.

Däckskonstruktionen måste dessutom göras styv och stark för att klara det motsvarande stora spannet mellan pelar- na. Även detta leder till ökad vikt, en omständighet som ytterligare förstärks på grund av de stora säkerhetsmar- ginaler som är nödvändiga vid plattformar för användning till havs.

Då flytelementen är få och stora kan skador på ett eller flera av dessa mycket lätt försätta plattformen i en kritisk situation. Även skador på de förstärkande stagen kan vara farliga och det finns åtminstone ett exempel på att ett sviktande sådant stag har lett till en svår för- lisning. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning vid delvis nedsänkbara plattformar av in- ledningsvis beskrivet slag, som inte är behäftad med ovannämnda olägenheter och brister. Ett ytterligare ända- mål med uppfinningen är att åstadkomma en dylik flytenhet som möjliggör förenklad tillverkning och förenklat under- 10 15 20 25 30 35 håll, samt som medger användning av lägre säkerhetsfak- torer, även för betydligt större plattformar än vad som tidigare byggts.

Detta uppnås i enlighet med uppfinningen därigenom att flytenheterna är tillnärmelsevis jämnt fördelade över däckskonstruktionens undersida, att flytenheternas cylindriska kroppar består av rör av svetsbart material och att rören är anordnade på ett inbördes avstånd upp- gående till 0,25 - 2 gånger deras diameter.

Detta medför att tillverkningen av flytelementet för- enklas högst betydligt, bl a därför att de rör som an- vänds är kommersiellt tillgängliga i önskade material- kvaliteter. Vidare gör rörens krökning och slanka form att ytterhöljet kan motstå de hydrostatiska och hydro- dynamiska tryckkrafterna utan komplicerad och kostsam internstruktur. Tidskrävande och svårkontrollerbar svets- ning reduceras till ett minimum, och tillverkningstiden blir betydligt kortare, vilket allt resulterar i lägre omkostnader.

Då spänningsbildningen i den geometriskt relativt enkla rörformen lätt kan beräknas, kan de konstruktionsmässiga säkerhetsfaktorerna reduceras utan att säkerheten blir lidande. Vidare kan man lätt ordna så att ett eller flera rör kan bytas ut i en flytkropp om de av någon anledning skulle bli skadade. Ett dylikt utbyte kan lätt göras utan att plattformen behöver dockas, till och med på drift- platsen om förhållandena är gynnsamma. Ett sådant utbyte underlättas av att rören enligt uppfinningen är fästa till överliggande, tvärgående balkar, som företrädesvis också utgör ihåliga flytkroppar. Efter frigöring av röret kan det ballastas så att det sjunker ned under flytkrop- pen och enkelt kan avlägsnas. När ett nytt rör skall wa 10 15 20 25 30 35 .,., sättas på plats kan detta utrustas med borttagbara vikter som ballast, vilka avlägsnas när röret kommit på plats.

I enlighet med uppfinningen kan de sig uppåt sträckande bärpelarna med fördel vara fästa vid överliggande, tvär- gående balkar, som företrädesvis också utgör ihåliga flytkroppar, varvid balkarna på undersidan har fördjup- ningar med samma inbördes avstånd som rören. Detta möj- liggör bl a användning av flera bärpelare med ett visst inbördes avstånd istället för en större central pelare, vilket bidrar till en jämnare fördelning av belastningen, både på balkarna och i däckskonstruktionen.

Enligt en lämplig utföringsform av uppfinningen omfattar anordningen ett antal sig uppåt sträckande bärpelare, varvid bärpelarna är fästa vid åtminstone någon av bal- karna.

Mellan bärpelarna och åtminstone någon av balkarna kan med fördel vara anordnade förstyvande snedstag, vilkas horisontalprojektion företrädesvis är parallell med rören. Övriga särdrag hos uppfinningen framgår av de i kraven 5 till 9 angivna kännetecknen.

Allt detta ger en jämn uppbärning av däcket, så att loka- la viktbelastningar på däck motverkas av flytkraft mer eller mindre rakt under vikten. Det faktum att krafternas väg från aktionspunkten till reaktionspunkten är kort ger stora besparingar i däckets bärande konstruktion, jämfört med konventionella plattformstyper där stora däcksspann användes.

Den jämna fördelningen av uppbärningen gör det också möjligt att tillverka betydligt större däck än vad som 10 15 20 25 30 35 01 (_ x 01 C tidigare varit vanligt. Man kan således tänka sig däcks- konstruktioner på exempelvis 200 x 200 m. Vid en havsvåg- längd på 200 m, vilket ligger i det övre området för normalt drifttillstånd, ger den vertikala vågkraften en fullständig eliminering. Denna geometriska eliminerings- form utgör ett tillägg till den tidigare nämnda utjäm- ningen av potentiella tryckkrafter. Effekten är starkast när plattformens dimensioner utgör multipler av vågläng- den, medan det för mellanliggande våglängder sker en delvis utjämning. Denna vågkrafteliminering av geometrisk typ inträffar också för vågkraftens horisontella kompo- nenter, vilket bidrar till att minimera plattformens horisontella rörelser.

En plattform enligt uppfinningen, med ett stort antal nedsänkta rör fördelade över ett större område, drar inte bara fördel av vågkraftelímineringseffekter, utan bidrar också till att dämpa vågorna. De nedsänkta rören förstör vattenpartiklarnas cirkulation i vågorna, så att det uppstår virvelbildning i vågorna, vilket återigen kräver energi och således leder till en reduktion av rörelse- energin och potentialenergin i vågorna.

Denna reducerade vågaktivitet har flera gynnsamma effek- ter. För det första förbättrar en reducering av våghöjden rörelseegenskaperna för de vågperioder som bara ger en delvis krafteliminering. För det andra gör en reducering av de största våghöjderna det möjligt att placera platt- formsdäcket lägre ned mot normalvattennivån utan risk för att det skall träffas av vågorna. Detta medför lägre er- forderlig bygghöjd och därigenom reducerade produktions- kostnader, samt reducerad vindbelastning eftersom vind- hastigheten är lägre närmare vattenytan. Den tredje för- delen med en plattform med betydande vågdämpande egen- skaper är att supplyfartyg och liknande kan lägga till på plattformens läsida även i tämligen dåligt väder, något 10 15 20 25 30 35 som betydligt underlättar tillförsel av förnödenheter.

Dessa förhållanden öppnar också en möjlighet att använda snabbgående fartyg för personaltransport, något som kan bidra till att göra dagens mycket kostsamma helikopter- transport överflödig.

Det skall förstås att flytenhetens vågdämpande egenskaper i viss grad beror på det inbördes avståndet mellan de rörformade flytkropparna. Detta inbördes avstånd bör ligga på 0,25 - 2 gånger rörens diameter, företrädesvis 0,5 - 1 gånger diametern.

Vidare kan det vara fördelaktigt att placera flytenheter- na så att rören i två angränsande enheter ligger väsent- ligen vinkelrätt på varandra. Därigenom blir plattformens vågdämpande egenskaper i stort sett lika oavsett från vilken riktning vågorna infaller.

I de fall önskade dämpningsegenskaper inte kan uppnås utan att röravstånd och -diameter blir oproportionerligt stora, kan man tänka sig att utföra varje flytenhet med två eller flera lager rör, eventuellt med ortogonal ori- entering. Man tänker sig för övrigt rören med en diameter på mellan 2 m och 5 m, företrädesvis ca 3 m, och med en väggtjocklek i storleksordningen 40 mm. Rörens längd är företrädesvis lika med den önskade bredden hos flyten- heten, så att denna kan göras kvadratisk utan skarvning av rören. Kvadratiska flytenheter är praktiska när rören i angränsande enheter skall anordnas i vinkel mot var- andra, men det skall förstås att vilken som helst annan lämplig utformning faller inom ramen för uppfinningen.

Flytenheterna utförs företrädesvis med horisontellt lig- gande rör, men det är inte uteslutet att andra sätt att orientera rören kan vara gynnsamma för speciella använd- ningsändamål. 10 15 20 25 30 35 Uppfinningen avser också ett förfarande för framställning av en plattform av ovannämnda slag, kännetecknat av att plattformens däckskonstruktion sammanställs av separat tillverkade sektioner, som var och en uppbäres av åtmin- stone en flytenhet. Därvid kan de enskilda sektionerna tillverkas samtidigt vid olika, gärna mindre verkstäder, så att tillverkningstid och kostnader reduceras. Det kan också vara fördelaktigt att utnyttja respektive flyten- heter till att bära de enskilda sektionerna när dessa flyttransporteras till sammansättningsplatsen.

Ytterligare fördelar hos uppfinningen kommer att framgå av efterföljande beskrivning av det utföringsexempel av uppfinningen som illustreras schematiskt på bifogade ritningar, där fig 1 i perspektivvy visar ett utföringsexempel av en flytenhet enligt uppfinningen fig 2 i perspektivvy visar en plattform enligt uppfin- ningen, och fig 3 illustrerar placeringen av flytelementen för plattformen enligt fig 2.

På ritningarna betecknas en flytenhet generellt med 1, och en sådan enhet visas i detalj i fig 1. Den innefattar ett flotteliknande flytelement 2 och sig från detta uppåt sträckande pelare 3. Flotten 2 utgöres av en serie flyt- kroppar i form av tillslutna rör 4, som vilar i motsva- rande urtag i ett flertal balkar 5. Pelarna 3 vilar på de två mellersta av dessa balkar och är förstyvade med stag 6 som löper snett från pelarnas övre del ned på balkarna.

Rören 4 är slutna i ändarna, i det enklaste utförandet med hjälp av en påsvetsad plåt. Röröppningens kant kan 10 15 20 25 30 35 eventuellt vara försedd med en förstärkning, t ex en fläns. Emellertid blir påkänningarna på ändplåtarna rela- tivt måttliga i betraktande av storleken, så att kupade ändplattor inte är nödvändiga, vilket naturligtvis inne- bär förenklingar och reducerade kostnader. Rören 4 är företrädesvis försedda med en manlucka för att ge åtkom- lighet för inspektion o dyl. Företrädesvis är rören också försedda med erforderliga ventiler o dyl för ballastre- ring och avballastrering om det skulle vara nödvändigt att byta ut röret när plattformen befinner sig till sjöss. För detta ändamål kan rörändarna vara försedda med lämpliga anordningar för fastgörning av stroppar och borttagbara vikter.

Balkarna 5 är företrädesvis utformade som hålkroppar, så att också dessa verkar som flytkroppar. Rören 4 kan vara fästa till balkarna 5 på vilket som helst ändamålsenligt sätt. Ett sådant sätt kan vara användning av klammor, vilka enkelt kan utföras så att de kan lossas av dykare om det skulle bli nödvändigt att byta ut ett eller flera rör när plattformen är i drift. Sådana klammor möjliggör även en viss inbördes rörelse mellan rören och balkarna, så att man undviker stora inspänningskrafter mellan dessa delar vid elastisk deformation exempelvis på grund av vágkrafter. Man kan här tänka sig att spänna fast varje rör till någon av balkarna 5, medan man mellan röret och de övriga balkarna anbringar ett lämpligt antifriktions- material för att tillåta en mindre inbördes rörelse i rörets längdriktning.

Fig 2 visar en plattform med en schematiskt visad däcks- konstruktion 7 där tre flytenheter 1 enligt uppfinningen har placerats längs varje kant.

Fig 3 visar samtliga flytenheter för plattformen med utelämnande av däckskonstruktionen. Det framgår att i de 10 15 20 25 30 35 flytenheter 1 som är placerade vid plattformens hörn, samtliga rör 4 förlöper i samma riktning. De övriga flyt- enheterna är vinklade 90° i förhållande till hörnenheter- na. Som nämnts bidrar detta till att plattformens våg- dämpande egenskaper blir väsentligen desamma oavsett vågornas infallsriktning. Av fig 3 framgår också att den mellersta flytenheten har en något avvikande utformning, då rören här inte är genomgående utan har uteslutits mellan de två mellersta balkarna. Detta har gjorts för att ge plats för nedföring av exempelvis stigarrör och annan utrustning för borrning och utvinning av naturtill- gångar. För att åstadkomma en dylik central öppning hade man givetvis kunnat utnyttja ett jämnt antal flytenheter, så att en naturlig central öppning hade uppstått.

På fig 2 visas däckskonstruktionen 7 vilande med sina kanter på de av flytenheternas pelare 3 som ligger ytterst. Man kan emellertid tänka sig att däckskonstruk- tionen utförs med ett visst överhäng, exempelvis så att dess kanter ligger i linje med de yttre flytenheternas periferi.

Av det föregående inses att man i enlighet med uppfin- ningen har åstadkommit en flytenhet och en plattforms- konstruktion som utnyttjar sådana komponenter som kan framställas på ett enkelt och rimligt sätt. Exempelvis är det möjligt att framställa flytenheterna i en docka eller på byggbädd vid icke specialiserade verkstäder för att få låga kostnader. Transporten till plattformens sammansätt- ningsplats kan ske med hjälp av exempelvis bogsering eller läktartransport. Tillverkningen av däcket och mon- tering av detta på flytenheterna kan utföras på en rad olika sätt. Exempelvis kan däcket byggas i sektioner som var och en motsvarar en flytenhet. Dessa sektioner kan vara mer eller mindre färdigutrustade med produktions- utrustning. Däckssektionerna kan därefter monteras ovanpå 10 15 20 25 30 35 (j “I 10 sina respektive flytenheter i en docka, med hjälp av läktning eller en pontonkran. Dessa operationer kan ut- föras vid olika monteringsverkstâder, och de enskilda enheterna kan senare bogseras till en verkstad för sam- mansättning till färdig plattform.

Det skall inses, att plattformar i enlighet med uppfin- ningen kan tillverkas i ganska betydande dimensioner.

I motsats till tidigare kända plattformar, där kvadrat- meterpriset för själva plattformsdäcket har varit så pass högt att produktionsutrustningen har måst placeras ganska tätt, vilket har medfört säkerhetsåtgärder som i sin tur har lett till stora omkostnader, kan däcket på en platt- form i enlighet med uppfinningen lättare konstrueras med hänsyn till rationell framställning och optimal säkerhet, exempelvis för att ge naturlig ventilation och enklare isolering av gasriskabla områden.

Det skall också inses, att om de rörformade flytkropparna i enlighet med uppfinningen skulle skadas, exempelvis vid kollision med supplyfartyg eller drivande föremål såsom iskalvar, kan flytkropparna relativt enkelt bytas ut utan att plattformen behöver tas ur drift. Detta kan tänkas ske på följande sätt. Det skadade röret fylles med vatten om skadan inte redan har förorsakat detta. Wirestroppar fästes vid det skadade rörets ändar i de tidigare nämnda fästorganen och vid lämpliga punkter på flytelementets ytterkant. Klammorna som håller fast röret vid balkarna lossas med hjälp av dykare, och röret tillåts falla fritt så att det rör sig i stort sett som en pendel hängande i stropparna. När röret har slutat svänga kan det lyftas ombord på ett kranfartyg eller liknande. Vid montering av ett nytt rör fäster man först fjärrmanövrerbara vikter vid detta, så att det nätt och jämnt sjunker. Med hjälp av stroppar eller andra lämpliga medel bringas röret på plats och fästes med klammor. Slutligen avlägsnas 10 15 20 25 30 t) O" ll ballastvikterna, exempelvis på samma sätt som det skadade röret.

Det framgår klart av det föregående att genom föreliggan- de uppfinning har åstadkommits en flytenhet och en platt- form som är betydligt billigare och enklare att tillverka än tidigare kända dylika, samtidigt som man inte lyder under samma begränsningar med avseende på plattformens storlek som tidigare. Det framgår också klart att det beskrivna utföringsexemplet inte är avsett att begränsa uppfinningen. Tvärtom kan uppfinningen varieras och modifieras på en rad olika sätt inom ramen för de efter- följande patentkraven.

Sålunda behöver avståndet mellan de rörformiga flytkrop- parna inom ett och samma flytelement inte vara konstant, utan kan variera, exempelvis så att det är mindre i flyt- elementets mittparti än vid flytelementets yttre partier.

Vidare kan rördiametern variera inom ett och samma flyt- element, exempelvis så att de mellersta rören har större diameter än de yttre, varigenom flytkrafterna ger mindre böjmoment i flytelementens balkar. En lämplig kombination av varierande rördiametrar och röravstånd kan också ut- nyttjas för att ge flytelementen optimala vågdämpande egenskaper. För övrigt faller det inom ramen för uppfin- ningen att placera de rörformiga flytkropparna helt in- till varandra vilket kan vara lämpligt för speciella användningsändamål. Likaså skall det förstås att flyt- enheterna enligt uppfinningen kan placeras praktiskt taget utan inbördes avstånd på plattformsdäckets under- sida.

Claims (9)

10 15 20 25 12 P a t e n t k r a v

1. Anordning vid delvis nedsänkbara plattformar för ut- vinning av naturtillgångar till havs innefattande en däcks- konstruktion (7) som åtminstone delvis uppbäres av pelare (3) som ingår i ett flertal flytenheter (1), vilka vardera om- fattar flera flytkroppar i form av slutna, liggande cylind- riska kroppar (4), som är anordnade vid sidan om varandra, k ä n n e t e c k n a d av att flytenheterna (1) är till- närmelsevis jämnt fördelade över däckskonstruktionens (7) undersida, att flytenheternas (1) cylindriska kroppar (4) består av rör av svetsbart material och att rören är an- ordnade på ett inbördes avstånd uppgående till 0,25 - 2 gånger deras diameter.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att de rörformiga flytkropparna (4) är fästa vid över- liggande, tvärgående balkar (5), som företrädesvis också utgör ihåliga flytkroppar, varvid balkarna (5) på under- sidan har fördjupningar med samma inbördes avstånd som rören (4).

3. Anordning enligt krav 2, omfattande ett antal sig uppåt sträckande bärpelare (3), k ä n n e t e c k n a d av att bärpelarna (3) är fästa vid åtminstone någon av balkarna (5).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att det mellan bärpelarna (3) och åtminstone någon av balkarna (5) är anordnat förstyvande snedstag (6), vilkas horisontal-projektion företrädesvis är parallell med rören (4). 10 15 J (_31 13

5. Anordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att rören (4) har betydligt större längd än diameter.

6. Anordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att rörens (4) inbördes av- stånd är 0,5 - 1,0 gånger deras diameter.

7. Anordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att flytelementen (2) i plan- vy är väsentligen kvadratiska.

8. Plattform enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d åtminstone längs däckskonstruktionens (7) periferi är an- av att rören (4) i angränsande flytenheter ordnade väsentligen vinkelrätt mot varandra.

9. Plattform enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att däckskonstruktionen (7) sammanställes av separat tillverkade sektioner som var och en uppbäres av åtminstone en flytenhet (1).