Опорная часть гравитационной ледостойкой платформы Советский патент 1993 года по МПК E02B17/00 

Изобретение относится к строительству платформ для добычи нефти и газа на шельфе замерзающих морей.

Цель изобретения - сокращение мате- риалоемкости при одновременном повышении надежности, ремонтопригодности, а также технологичности общей сборки опорной части.

На фиг.1 показан общий вид опорной части гравитационной ледостойкой платформы; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2.

Опорная часть 1 состоит из конической оболочки 2, понтона 3 и шахты для бурения 4, которые объединены радиальными переборками 5. Понтон 3 секториально разделен на составные герметичные блоки 6.

Блоки 6 понтона снабжены диафрагмами 7, которые в совокупности образуют кольцевые переборки понтона. Диафрагмы 7 могут быть выполнены как сплошными, так и решетчатыми. Коническая оболочка 2 состоит из пирамидальных граней 8- Радиальные переборки 5 расположены в плоскости симметрии каждой из граней 8.

со

ы

По высоте коническая оболочка 2 разделена водонепроницаемой горизонтальной диафрагмой 9 на верхнюю ледорезную секцию 10 и нижнюю секцию 11. Радиальные переборки 5 в пределах нижней секции 11 образованы вертикальными стержнями 12 и горизонтальными стержнями 13 пересекающимися со стержнями 14 и 15, .которые расположены соответственно квазипараллельно и квазиперпендикулярно образующим нижней секции конической оболочки 2. Радиаль- ные переборки 5 в пределах верхней ледорезной секции 10 имеют дтверстия, которые ограничены перемычками 16,17; расположенными соответственно квазипараллельно и квазиперпендикулярно образующим верхней секции 10 конической оболочки 2. Некоторые радиальные переборки 5 для образования в пределах нижней секции 11 балластных отсеков могут быть „выполнены водонепроницаемыми, .

Для повышения общей устойчивости сооружения шахта для бурения 4 может быть открыта снизу и заполнена грунтовым ядром 18. При этом минимально необходимая высота грунтового ядра hrp.min для обеспечения общей устойчивости платформы определяется расчетом.

По сравнению .с п-рототипом в предложенной опорной части гравитационной ледостойкой .платформы снижение металлоемкости достигается за счет эффективного использования материала в радиальных переборках, а также заменой кольцевых переборок, простирающихся на всю высоту опорной части, на совокупность диафрагм составных блоков понтона. Обеспечивается это тем, что в объеме, ограниченном нижней секцией конической.оболочки, используемом для балластировки и в наименее напряженных местах радиальных переборок в зоне верхней ледорезной секции конической оболочки радиальные переборки выполнены сквозными и с определенной геометрией и топологией составляющих элементов. Это позволяет полностью использовать предельную работу материала сечений перемычек радиальных переборок в зоне верхней секции и сечений стержневых элементов радиальных переборок в- зоне нижней сек- - ции. Квазиперпендикулярность перемычек радиальных переборок в зоне верхней секции и стержневых элементов решетки в зоне нижней секции образующим конической оболочки обеспечивает передачу кратчайшим путем, приходящихся на коническую оболочку, ледовых и гидростатических нагрузок на грунтовое основание, а квазипараллельные образующим оболочки перемычки и стержневые элементы обеспечивают более равномерное распределение веса платформы по площади основания. Последнее особенно важно для повышения эффективности использования конструкционного материала и предотвращения недопустимых осадок и выпора подстилающих донных грунтов.

Симметрия эпюр внешних силовых воздействий при симметричном в плане соору0 жения и наличие жесткой горизонтальной диафрагмы позволяют отказаться от кольцевых переборок на всю высоту опорной части, как средства, позволяющего повысить ее пространственную жесткость. Поэтому в

5 кольцевом направлении достаточно организовать только совокупность диафрагм блоков понтона для повышения его жесткости с целью равномерной передачи давления на грунт.

0 Повышение надежности и ремонтопригодности в предложенной конструкции опорной части по сравнению с прототипом обеспечивается тем, что непосредственно воспринимающие циклическое действие ле5 довых нагрузок наиболее напряженные участки радиальных переборок находятся в верхней небалластируемой ледорезной секции и работают при отсутствии коррозионной среды. Кроме того, к ним обеспечен

0 беспрепятственный доступ для осмотра и ремонта.

Повышение технологичности общей сборки в предложенной опорной части обеспечивается сокращением объема работ

5 при изготовлении и монтаже сквозных радиальных переборок, состоящих из отдельных элементов, по сравнению со сплошными переборками в известном решении. Кроме того, в условиях, когда изготовление металлоконст0 рукций и общая сборка сооружения территориально разнесены, предложенное решение позволяет расчленить конструкцию на достаточно крупногабаритные отправочные марки и доставить их с завода-изготовителя к

5 месту ее общей сборки не с использованием железнодорожного или автомобильного транспорта, а по речным и морским маршрутам без применения специальных плавс- редств за счет использования в качестве них

0 составных блоков понтона основания. В результате этого в предложенном решении . также повышается технологичность общей сборки опорной части по сравнению с прототипом.

5 Таким образом, только в случае выполнения, опирающихся на составной понтон основания, радиальных переборок решетчатыми и сквозными с определенной ориентацией элементов и разделением водопроницаемой горизонтальной диафрагмой на ледорезную и балластируемую зону можно одновременно достичь как снижения материалоемкости, повышения надежности и ремонтопригодности конструкции опорной части платформы, так и повышения технологичности ее общей сборки. Суммирование преимуществ реализации каждого отличительного признака в отдельности такого эффекта не дает.

Расположение радиальных переборок в плоскости симметрии каждой грани конической оболочки за счет образования переломов в пролете соседних граней позволит уменьшить изгибающие моменты в конической оболочке от действия поверхностных нагрузок и, тем самым, дополнительно сократить материалоемкость.

Возможность заполнения грунтом открытой снизу шахты для бурения позволит обеспечить повышение общей устойчивости сооружения и по возможности отказаться от использования твердого балласта. Высота заполнения шахты грунтом определяется из условия исключения возможности горизонтального сдвига сооружения при доминиру- ющих ледовых воздействиях. .

Формулаизобретения

1. Опорная часть гравитационной ледо- стойкой платформы, включающая коническую оболочку, основание, шахту для бурения и кольцевые переборки, объединенные радиальными переборками и горизонтальной диафрагмой, отличающая- с я тем, что, с целью сокращения материалоемкости при одновременном повышении надежности, ремонтопригодности, а также технологичности общей сборки, основание .выполнено в виде секториально разделен- ного на составные блоки понтона, оконтури- вэющего шахту для бурения, а коническая оболочка состоит из нижней и верхней секций, разделенных водонепроницаемой горизонтальной диафрагмой, причем радиальные переборки нижней секции выполнены в виде сквозной конструкции, образованной пересечением вертикальных и горизонтальных стержней со стержнями, квазипараллельными и квазиперпендикулярными образующим нижней секции конической оболочки, а радиальные переборки верхней ледорезной секции выполнены с отверстиями, ограниченными перемычками в направлениях, квазипараллельном и квазиперпендикулярном образующим верхней секция конической оболочки, при этом кольцевые переборки образованы совокупностью диафрагм составных блоков понтона.

2. Опорная часть платформы по п.1. отличающаяся тем, что коническая оболочка выполнена пирамидальной, а радиальные переборки расположены в плоскости симметрии каждой из ее граней.

3. Опорная часть платформы по п.1, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения общей устойчивости сооружения, шахта для бурения открыта снизу и заполнена грунтом на высоту не менее величины, определяемой по формуле

гр.мин

Рл.г -(Gn +РЛ.В -Рд)

Зкфк

где Рл.г, Рл,в - соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие ледовой нагрузки, тс;

Gn - вес платформы, тс;

Рд - архимедова сила, тс;

S - площадь горизонтального сечения грунтового ядра, расположенного в шахте для бурения, м ;.

угр- объемный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды, тс/м ;

. К - коэффициент сопротивления грунтового основания сдвигу опорной части.

9u.2

Фиг.З

Использование: в гидротехнических сооружениях, в частности в строительстве платформ для освоения шельфа.замерзающих морей. Сущность изобретения: платформа имеет опорную часть, включающую коническую оболочку, состоящий из секто- риальных герметичных блоков понтон, шахту для бурения. По высоте коническая оболочка разделена водонепроницаемой горизонтальной диафрагмой на верхнюю ледорезную секцию и нижнюю секцию. Для передачи ледовых и гидростатических нагрузок кратчайшим путем с конической оболочки на грунтовое основание первая снабжена радиальными переборками сквозной конструкции с элементами, квазипараллельными и квазиперпендикулярными образующей оболочки. Это позволяет предельно использовать работу материала радиальных переборок. Совокупностью диафрагм составляющих блоков понтона образованы кольцевые диафрагмы, которые более равномерно передают давление на грунт; Шахта для бурения может быть открыта снизу и заполнена грунтовым ядром для повышения общей устойчивости платформы. Это снижает материалоемкость при одновременном повышении надежности и ремонтопригодности, Расчленение опорной части на отдельные герметичные объемные элементы повышает технологичность общей сборки. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. ел с 00 о о го