Глубоководная опора Советский патент 1987 года по МПК E02B17/00 

1

Изобретение относится к строительству морских сооружений и может быть использовано для глубоководных нефтепромысловых платформ.

Цель изобретения - снижение металлоемкости и повышение надежности сооружения.

На фиг. 1 показана глубоководная опора с жестким соединением ствола с .дном, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - расчетная схема опоры с жестким соединением ствола с дном; на фиг. 4 - опора с шарнирным соединением ствола с дном, общий вид; на фиг. 5 - разрез Б-З на фиг. 4; на фиг. 6 - график зависимости коэффициентов Kg и К от относительной высоты расположения сосре-- доточенной массы т для опоры с жёстким соединением ствола с дном; на фиг. 7 - график зависимости отношения коэффициентов Kg /К от относительной высоты расположения сосредоточенной массы ш для опоры с жестким соединением ствола с дном; на фиг. 8 - график зависимости амплитуды колебаний от момента инерции массы опоры относительно точки шарнирного соединения ствола с дном.

Глубоководная опора состоиу из решетчатого ствола 1, встроенного поплавка 2, ограничивающего массу воды 3. Встроенный поплавок 2 может быть, выполнен в виде одиночного поплавка в виде колокола (фиг. 1) или группы соединенных между собой листовой обшивкой поплавкой (фиг. 5). .Для предотвращения образования в верхней части колокола воздушной подушки и полного заполнения колокола водой в. его верхней части выполнено отверстие 4.

Работа предлагаемого сооружения характеризуется тем, что форма поплавка в виде колокола, открытого снизу, позволяет использовать допол нительную массу воды 3, заключенную под колоколом - поплавком, в общем колебании конструкции, что приводит к повышению инерционности всего сооружения без изменения массы, благодаря чему достигается положительньм эффект, а именно снижение металлоемкости и повьшение надежности сооружения за счет снижения усилий в элементах конструкций и уменьшения перемещений опоры.

30261. 2

В случае жесткого соединения ствола глубоководной опоры с дном важно, чтобы сооружение не попадало в резо- g нанс с волновой нагрузкой, так как это приводит к недопустимым перемещениям и усилиям. Для вывода частот собственных колебаний опоры из резонансной зоны необходимо выполнить

10 усилие, чтобы частота первой формы колебаний (со,) бьша меньше частоты максимума спектра волнения, а частота второй формы (cOj) больше частоты максимума спектра волнения.

15 Первая и вторая частоты собственных колебаний глубоководной опоры с жестким соединением ствола с Дном (фиг. 3) определяется по формуле

5

0

где ed,, - табличные коэффициенты формы колебаний;

1 - расчетная длина ствола, м;

Е - модуль упругости Юнга,

I - момент инерции сечения

ствола, м ;

- эквивалентная распределительная по стволу масса, т/м, определяемая по формуле

т.

1,-г

35

m

ч.-г

т„ -ь + ,,

0

5

0

где га.

М

тК

-распределительная масса, ствола, т/м;

-масса верхнего строения, т;

-суммарная масса встроенного поплавка 2 с ограниченным объемом воды 3 т;

-коэффициент приведения массы m к распределительной, зависящей от

г.- и от формы колебаний.

Отношение первой и второй частот собственных колебаний определяется по формуле

51,1

СО,

со.

|)

Шк.

со,

Снижение отношения -:; достига гется размещением встроенного поплав-

ка на расстоянии х 0,7-0,9 от дна При этом отношение

9|

является

минимальным (меньше 1), что обуславливает минимум отно шения т„ /т„ и, соответственно, минимум отношения Q, г;-, а это позволяет развести частоты

первой и второй форм колебаний на максимальное расстояние от частоты максимума спектра волнения (фиг. 6 и 7).

Повышение инерционного опоры при жестком соединении ствола с дном и вывод частот собственных колебаний из резонансной зоны позволяет уменьшить перемещение конструкции и сни- зить усилие в элементах ствола.

В случае глубоководной опоры с шарнирным соединением решетчатого ствола с дном (фиг. 4) колоколообраз ная вставка может быть выполнена, например, из десяти поплавков, соединенных между собой по периметру металлическими листами, что позволяет увеличить присоединенную массу воды в 2,6 раз по сравнению с конструкцией, оборудованной тем же числом не объединенных между собой навесных поплавков. Это приводит к увеличению момента инерции системы

в 2,2 раза и к снижению амплитудъг колебаний в 4,5 раз.

Применение колоколообразного встроенного поплавка позволяет повысить надежность глубоководной опоры за счет снижения амплитуд перемещений и усилий в элементах конструкции при многократно повторяющихся волновых воздействиях, а та1сже уменьшить металлоемкость конструкции.

Формула изобретения

1. Глубоководная опора, включающая решетчатый ствол, жесткое соединение ствола с дном, встроенный поплавок, отличающаяся тем, что, с целью снижения металлоемкости

и повышения надежности сооружения, встроенный поплавок выполнен в виде расположенного ниже минимального уровня взволнованной поверхности моря открытого снизу колокола, снабженного отверстием в верхней части.

2. Опора по п. 1, отличаю- щ а я с я тем, что, с целью улучше- ния динамических характеристик Со- оружения, встроенньй поплавок расположен на расстоянии от дна, равном 0,8 глубины акватории.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Цель изобретения - снижение металлоемкости и повышение надежности.сооружения. Опора состоит из решетчатого ствола 1 и встроенного поплавка 2 (ВП), кото- рьш размещен ниже минимального уров ня взволнованной поверхности моря. ВП выполнен в виде открытого снизу колокола, и в верхней части его устроено отверстие 4 для предотвращения образования воздушной подушки и полного заполнения водой. Форма поплавка в виде колокола, открытого снизу, позволит использовать дополнительную массу воды 3, заключенной под коло- колообразным ВП, в общем колебании конструкции, что приводит к -повышению инерционности всего сооружения без изменения массы за счет снижения усилий в элементах конструкции и уменьшения перемещения опоры. 1 з.п. ф-лы, 8 ил. i /

Х

- /Ttff

риг.2

7///7//////

(рие.З

z -

T7V///X

/ / 7 7 /////// CjjTi/S-i

CfJU8.S

0,1 0,2 О.Ъ ОЛ 0.5 0.6 0,7 0.8 О,9 f,O

фиг. б

0,1 0,2 0,Ъ 0,Ц- 0,5 0,6 0.7 0.8 0,9 Г.О

Фиг.7

Of n/ftjmt/O

ffo/fe5offtff

Составитель P. Бесчастнова Редактор М, Петрова Техред В.КадарКорректор Г. Решетник

3548/32

Тираж 606 . Подписное 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

J MOMfH/rt Ufffpt uu Mcrcc /

Фи9.8