Глубоководная опора Советский патент 1986 года по МПК E02B17/00 

2. Опора ,отличаю- щ а я с я тем, что. диаметр понтона-поплавка определяется по формуле

-. -20 ZuJo

DM,35.3.к(е ,).-

/

где К - число понтонов-поплавков; d - диаметр опорной стойки, м;

II

Изобретение относится к области строительства морских сооружений и может быть использовано в опорах глубоководных платформ -для морской добычи нефти и газа.

Цель изобретения - снижение материалоемкости.

На фиг, 1 схематично показана глубоководная опора, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг,, 1; на фиг. 3 - график функций, определяющих реакцию глубоководной опоры на волновые воздействия; на фиг. 4 - рачетная схема для определения частоты собственных колебаний (); на фиг. 5 - схема приложения сил на опору; на фиг. 6 - график длин поплавков.

-Рабочая площадка 1 опирается на несущую конструкцию 2 башенного типа с опорными стойками 3, установленную на дне моря, к которой консольно прикреплены понтоны-поплавки 4 с помощью жесткой диафрагмы 5. В некоторых случаях диафрагма 5 может быть снабжена оттяжками 6. Понтоны-поплавки 4 .расположены в плоскости, перпендикулярной распространению максимальной волны. Внутренняя полость понтона-поплавка 4 имеет балластную камеру 7 и емкость 8 для заполнения их воздухом или нефтью.

Понтоны-поплавки 4 испо.льзуются для снижения деформаций глубоководной опоры. Этим учитывается специфика волнового воздействия на несущую конструкцию.

Морское волнение представляет собой случайный стационарный эрго- дический процесс с нулевым гауссов- .ским распределением, который может

п - количество стоек; (Jfl - частота собственных колебаний несущей конструкции, рад/с;

t - длина понтона- поплавка, м, 3. -Опора по п.2, отличающая с я тем, что часть внутреннего пространства понтонов-поплавков заполнена нефтью.

быть представлен спектральной плотностью волновых осцилляции (колебаний) на поверхности моря. Спектр перемещений несущей конструкции от

воздействия волн является произведением спектра поверхностных волн S передаточную функцию F , характеризующую жесткостные и демпфирующие свойства конструкции в водной

среде, и .на функцию fj , характеризующую корреляцию волновой нагрузки вдоль направления распространения волн (фиг. 3).

Перемещение, конструкции будет

минимальным при совпадении частоты ее собственных колебаний (т.е. частоты максимума функции Fg) с нулевой точкой функции f«. Причем частота нулевых точек функции fj соответствует длинам волн, которые находятся . в следующей зависимости от расстояния между вертикальной осью несущей конструкции 2 и плоскостью, в которой расположены вертикальные оси

понтонов-поплавков 4;

0,5+i

где i 0,1,2 ... - порядковый номер нулевой точки по направлению возрастания частот; L - расстояние между понтонами и вертикальной осью несущей конструкции, м.

. Рассмотренному случаю совпадения максимума функции Fg с первой нулевой точкой функции fj соответствует условие

L rt-g/(.,

3 1249;

где Ufl - частота собственных колебаний глубоководной опоры для расчетной схемы, показанной на фиг. 4.

Выражая частоту собственных коле- 5 баний опоры (Wo) через жесткостные и весовые характеристики конструкции и глубину моря, получаем математическую зависимость длины волны для оптимального с точки зрения переме- 10 щения конструкции варианта:

пчне-ш1

L При выполнении условия (1) нагрузки, действующие на несущую конструкцию и поплавки, имеют противоположные направления для волн с частотой, равной максимуму функции Fg (фиг. 5)

Геометрические размеры понтонов- поплавков подбираются из условия максимальной компенсации волновой нагрузки на сооружение. При условии противонаправленности нагрузки диаметр цилиндрических понтонов-поплавков определяется из условия равенства по величине волновой нагрузки на несущую конструкцию 2 и на группу понтонов-поплавков 4.

Математическое выражение для определения диаметра поплавков

-2и,„Ч

(2)

к(е --

где п - число вертикальных стоек

несущей конструкции; k - число понтонов-поплавков; d - диаметр стойки несущей конст,рукции, м; (о - частота собственных колебаний

опоры, радиан/с; g. - ускорение свободного падения,

Н - глубина моря, м; Р - длина поплавка, м.

При этом длина понтона-поплавка 4 определяется из условия нахождения

54

на одной линии действия равнодействующих волновой наг рузки на несущую конструкцию 2 (РНК ) и на группу поп- лавков-noHTO..OB 4 (Р ) (фиг. 5) .

Выражение для определения длины цилиндрических понтонов-поплавков 4 имеет вид

,i4 - 2 u)o е

(.je-T-.,

) (3)

2u;

- : Z.

1)

грузрукжтой, . 5).,

ов- нааавнстнау

п)

; нст,аний

ния,

а 4 я

20

25

30

35

40

15

45

50

где Z - уровень, на котором располагается линия действия равнодействующих и Pf, (фиг. 5).

Графики для определения длины поплавков ( при различных Z и частотах, соответствующих нулевым точкам функции f, приведены на фиг. 6.

При выполнении условий (1) - (3) волновое воздействие на сооружение будет минимальным, следовательно будут минимальными его деформации.

Для передачи на несущую конструкцию 2 уровня волновой нагрузки от группы понтонов-поплавков 4 предназначена жесткая диафрагма 5. В некоторых случаях диафрагма 5 может быть оснащена оттяжками 6 с целью ограничения вертикальных перемещений понтонов-поплавков 4 и снижения момента в узле соединения жесткой диафрагмы 5 с несущей конструкцией 2.

Понтоны-поплавки 4 оборудованы балластными камерами 7, при помощи которых регулируется нейтральная плавучесть группы понтонов-поплавков путем заполнения их водой или опорожнения. В процессе эксплуатации емкости 8 понтонов-поплавков 4 используются для хранения нефти. Для обеспечения нейтральной плавучести понтонов- поплавков 4 при заполнении емкости 8 нефтью балластные камеры 7 частично или полностью освобождаются от воды. , Предлагаемое изобретение, учитьгеая. особенности волнового воздействия, позволяет свести к минимуму деформации глубоководной опоры, что снижает материалоемкость сооружения на 10%.

::;™11

ери г. г

физ. 3

+

фиг А

0 Ю 2ajow5oso7oso9omwm7jomm№o ф1/г.б

Теддктор Н. Егорова

Составитель Р. Бесчастнова

Техред И.ПоповичКорректор В. Синицкая

Заказ 4206/29Тираж 641Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. Проектная, 4

/////

(puz.S

,4S/ffff/ce/f.

(i),5 pog/cef

(i),63flog/ce ag OJ9/K7ff/ce