КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВАНИЯ МОРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ Российский патент 1995 года по МПК E02B17/00 

Изобретение относится к конструкции основания для морской платформы, конкретнее к конструкции этого типа, предназначенной для сооружения в водах, в которых встречаются айсберги и выдерживающей столкновения с последними.

Известна конструкция платформы, которая содержит бетонный монолитный кессон, поддерживаемый донной плитой, лежащей на дне, причем кессон имеет конфигурацию вертикальных зубов, которые образуют защитные элементы, способные выдержать удары айсбергов и поглотить переданную энергию, причем кессон также содержит верхнюю плиту, прямо или косвенно поддерживаемую палубу платформы, и между двумя плитами - окружную двойную стенку, образованную двумя соосными стенками, соединенными между собой вертикальными перегородками, которые образуют решетчатую структуру из треугольных призм, причем внешняя соосная стенка несет защитные элементы. Последние, имеющие форму зубьев, взламывают поверхность айсбергов при их ударах, рассеивают энергию удара и передают силы от удара на структурные элементы окружной двойной стенки. Платформа этого типа хорошо выдерживает удары айсбергов. Однако экономические соображения заставили критически изучить эту платформу с целью уменьшения стоимости строительства, сохраняя в то же время или даже улучшая сопротивление платформы ударам айсбергов. В этом отношении было замечено, что защитные элементы платформы состоят из железобетонных стенок, имеющих большую внешнюю площадь с большим количеством бетона и арматуры.

Целями изобретения являются создание конструкции основания морской платформы для установки в водах, в которых встречаются айсберги, которая спроектирована так, чтобы уменьшить расходы на строительство; создание упрощенной конструкции, которая ведет к добавочному снижению стоимости труда и материалов; спроектировать такую платформу, которая подвержена меньшим касательным силам в конструкции при косом ударе айсберга по платформе.

Достигаются это конструкцией оснований для морской платформы, выдерживающей удары айсбергов, причем указанная конструкция содержит бетонный монолитный кессон, состоящий из верхней плиты, донной плиты, покоящейся на дне, из двух соосных стенок по окружности соответственно внутренней и внешней, спроектированных для выдерживания ударов айсбергов, причем эти две стенки простирается практически вертикально между этими плитами и жестко соединены с ними, из вертикальных перегородок, расположенных между двумя окружными стенками так, чтобы соединить их в решетчатую структуру из практически вертикальных защитных элементов, которые распределены, по меньшей мере, по части окружности кессона. По данному изобретению защитные элементы выполнены интегральными с внешней стенкой кессона.

Каждый защитный элемент состоит из двух плоских вертикальных стенок, которые образуют часть внешней стенки и определяют двугранник, который симметричен относительно диаметра кессона, проходящего через ребро двугранника.

Каждый защитный элемент соединен с внутренней стенкой узлом, состоящим из двух перегородок, имеющих в горизонтальном сечении форму Х, причем каждая из этих перегородок простирается между внутренней стенкой и районом середины плоской наружной стенки, являющейся частью элемента.

Два последних Х-образных узла перегородок разделяются Y-образным узлом перегородок, каждая перегородка этого последнего узла простирается от пересечения внутренней стенки с перегородкой соседних Х-образных узлов до пересечения двух соседних защитных элементов.

Угловой раскрыв двугранника, определяемого стенками защитного элемента, находится в пределах 100-130^о, чтобы уменьшить касательные силы, воздействующие на платформу в случае косого удара айсберга.

На фиг.1 представлена предлагаемая конструкция платформы; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Конструкция имеет платформу 1, установлена на морском дне и поддерживает палубу 2, на которой находятся технические установки и жилые модули. Т. к. платформа предназначена для использования в холодных регионах, например в Арктике, установки закрытые и имеют кондиционирование воздуха. Конструкция состоит из кессона 3, имеющего дно, с которого поднимаются один или более отсеков в виде колонн 4, поддерживающих палубу 2 над верхней плитой 5, которая закрывает верхнюю часть кессона. Кессон 3 является монолитной конструкцией в общем цилиндрической формы. Он имеет донную плиту 5', покоящуюся на морском дне, от которой поднимается вблизи ее окружного края двойная стенка, образованная двумя соосными стенками 6,7 - внутренней и наружной соответственно, жестко соединенными с верхней плитой. Внешняя стенка 7 кессона 3 состоит из защитных элементов 8,9, способных взломать поверхность айсберга, ударяющегося в кессон 3.

Стенка 7 таким образом имеет форму правильной последовательности нескольких пар вертикальных стенок 8, непрерывно соединенных друг с другом, причем стенки каждой пары наклонены друг к другу симметрично относительно плоскости, проходящей через диаметр платформы так, чтобы образовать "зуб" или защитный элемент с внешним ребром 9, способным взломать айсберг, ударяющийся в это ребро. Внешняя стенка 7 такой формы соединена с внутренней стенкой 6 перегородками, которые подробнее списаны ниже.

Если двойные стенки 6,7 кессона 3 платформы сравнить с двойной стенкой платформы уже известной конструкции, то они в основном отличаются интегральным выполнением зубьев 8,9 во внешней стенке 7. Это позволило сэкономить бетон и арматуру за счет интегрального исполнения защитных элементов с внешней стенкой в объеме 10%. В некоторых элементах кессона 3 могут быть установлены предварительно напряженные тросы.

Внешняя стенка 7 соединена с внутренней стенкой донной плитой 5' и верхней плитой 5. Кроме того, вертикальные перегородки, соединяющие две стенки, чтобы усилить сопротивление двойной стенки против ударов айсбергов, простираются от плиты 5' до плиты 5. В разрезе (фиг.2), решетка имеет повторяющийся узор нескольких пар перегородок 10, образующих Х-образный блок, и другая пара вертикальных перегородок 11 образуют Y-образные блоки между двумя соседними Х-образными блоками. Каждая перегородка 10 Х-образного блока простирается от внутренней стенки 6 до примерно середины плоской стенки 8, являющейся частью защитного элемента. Каждая перегородка 11 Y-образной ячейки простирается от пересечения 13, 14 внутренней стенки 6 и перегородки 10 соседнего Х-образного блока к пересечению 15 двух соседних защитных элементов. Следует заметить, что такое расположение перегородок имеет узлы с четырьмя ветвями 12, 13, 14, 15 или узлы с двумя ветвями 16, 17, но нет узлов с шестью ветвями, в отличие от расположения перегородок в известной конструкции. Изобретение значительно упрощает конструкцию двойной стенки конструкции из-за уменьшения количества слоев арматуры, которые пересекаются.

Следует также заметить, что расположение перегородок, соединяющих две стенки в Х-образных и Y-образных блоках, обеспечивает лучшее распределение сил от ударов айсбергов, передачу этих сил через большее количество элементов, чем в известной конструкции. Это улучшенное распределение позволяет принять нагрузку на большее количество перегородок и передать удары, а значит, напряжения в каждом элементе уменьшаются и поэтому толщина каждой перегородки может быть уменьшена.

Двугранники, определенные защитными элементами 8,9 конструкции платформы, более открыты внутрь платформы, чем соответствующие двугранники, определенные треугольными защитными элементами 15. Раскрывание этих двугранников увеличено так, что оно имеет величину порядка 100-130^о, предпочтительно около 110^о.

Как показано на фиг.2, косынки могут усилить узлы 12,13,14,15,16 и 17 в месте пересечения перегородок. Обычным образом внутренние стенки 18 и 19 определяют отсеки 20 между поддерживающими колоннами 4 палубы 2. Эти отсеки используются для хранения жидкостей, например сырой нефти, добываемой платформой. Полые цилиндрические объемы 21 (пунктир на фиг.2) можно разместить между внутренней стенкой 6 и колоннами 4, или другие внутренние стенки могут быть расположены внутри кессона, чтобы получить другие отсеки для хранения 22.

Конструкция платформы не ограничивается защитными элементами треугольного сечения, они могут иметь другие формы, например форма закругленных зубьев.

Использование: в конструкциях платформ, находящихся в арктическом регионе. Сущность изобретения: конструкция содержит бетонный монолитный кессон 3, состоящий из верхней плиты 5 и донной плиты 5', покоящейся на морском дне, из двух соосных окружных стенок 6, 7 - соответственно наружной и внешней, спроектированных выдерживать удары айсбергов, причем эти стенки 6, 7 простираются практически вертикально между плитами 5, 5' и жестко соединены с ними. Вертикальные перегородки установлены между двумя стенками, чтобы соединять их в решетчатой структуре. Вертикальные защитные элементы 8, 9 расположены вокруг, по меньшей части, окружности кессона. Защитные элементы 8, 9 выполнены интегрально со внешней стенкой кессона 3. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВАНИЯ МОРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ, выдерживающая удары айсбергов, содержащая бетонный монолитный кессон, состоящий из верхней плиты и донной плиты, размещенной на морском дне, двух соосных окружных внутренней и внешней защитной стенок, спроектированных с возможностью выдерживания ударов айсбергов, расположенных вертикально между верхней и донной плитами и жестко соединенных с ними, из вертикальных перегородок, расположенных между двумя окружными стенками и соединяющих их с образованием решетчатой структуры в плане, защитных элементов, расположенных по окружности кессона и выполненных в виде двугранников, каждый из которых образован двумя соединенными под углом одна к другой плоскими вертикальными стенками, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения стоимости ее изготовления, защитная стенка образована из соединенных между собой боковыми гранями защитных элементов, каждый из которых соединен с вертикальными перегородками и размещен симметрично относительно плоскости, проходящей через продольную ось кессона и вертикальное ребро двугранника. 2. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что каждый защитный элемент соединен с внутренней окружной стенкой двумя вертикальными перегородками, образующими в горизонтальном сечении Х-образный блок, каждая вертикальная перегородка которого соединена с внутренней окружной стенкой и средней частью вертикалной стенки защитного элемента, при этом два соседних Х-образных блока разделены V-образным в плане блоком, образованным вертикальными перегородками, каждая из которых одним краем расположена на пересечении внутренней окружной стенки с вертикальной перегородкой соседнего Х-образного блока, а другим краем - на пересечении двух соседних защитных элементов. 3. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения касательных сил, приложенных к платформе, в случае косых ударов айсберга, угол, образованный вертикальными стенками защитного элемента, выполнен в пределах 100 - 130^o. 4. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что элементы бетонного монолитного кессона усилены стальной арматурой и предварительно напряженными тросами.