Ледостойкое гидротехническое сооружение

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Цель изобретения - снижение ледовой материалоемкости нагрузки при одновременном увеличении его долговечности. Сооружение состоит из верхнего строения 1, фундаментной части 2 и опорной части 3, системы ледоразрушающих элементов, образующих усеченную коническую поверхность от нижней отметки верхнего строения 1 до опорной части 3 с амортизаторами. Новые ледоразрушающие элементы 4 расположены под острым углом к образующей конической поверхности. В ледовых образованиях, воздействующих на ледостойкое сооружение, будет возникать сложное напряженное состояние - сжатоизогнутое в двух главных плоскостях. Разрушение ледовых образований перед опорной часть сооружения будет происходить при меньших значениях ледовых нагрузок на сооружение. Амортизаторы 5 снижают вибрационные нагрузки на сооружение и способствуют разрушению ледовых образований на обломки 8. В момент взаимодействия с опорной частью 3 сооружения обломки 8 льда будут двигаться по криволинейным в плане траекториям. Часть энергии будет затрачиваться на силовое взаимодействие между обломками льда перед опорной частью сооружения, что также приведет к снижению суммарной нагрузки на сооружение и к снижению истирающего действия льда на материал опорной части 3 сооружения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 02 В 17/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4391424/31-15 (?2) 30.12.87 (46) 23.05.90. Вюл. Y 19 (71) Московский инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам освоения нефтяных и газовых ресурсов континентального шельфа (72) С.И.Рогачко и С.И.Йибакин (53) 627.2(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1047776, кл. Е 02 В 15/02, 1983.

Патент СНА Р 4103504, кл. E 02 D 31/00, 1978.

ÄÄSUÄÄ 1565954 A I

2 (54) ЛЕДОСТОИКОЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ

СООРУЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к гидротехническому строительству. Пель изобретения — снижение ледовой материалоемкости нагрузки при одновременном увеличении его долговечности.

Сооружение состоит из верхнего строения 1, фундаментной части 2 и опорной части 3, системы ледоразрушающих элементов, образующих усеченную коническую поверхность от нижней отметки верхнего строения 1 до опорной части

3 с амортизаторами. Новые ледоразрушающие элементы 4 расположены под

1565954 где d

h) К

D острым углом к образующей конической поверхности. В ледовых образованиях, вОэдействующих на ледостойкое сооружжение, будет возникать сложное напряженное состояние — сжато-изогнутое в двух главных плоскостях. Разрушение ледовых образований перед опорной частью сооружения будет происходить при меньших значениях ледовых нагрузок на сооружение, Амортизаторы 5 сиижают вибрационные нагрузки на сооружение и способствуют разрушению

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при создании нефтегазо- 20 промысловых морских сооружений для разведочного и эксплуатационного бу рения скважин на шельфе морей с суровыми климатическими условиями.

Цель изобретения — снижение мате- 25 риалоемкости сооружения и увеличение .Его долговечности, На чертеже изображена конструкция ледостойкого гидротехнического сооружения во взаимодействии с дрейфующими 30 ледовыми образованиями.

Сооружение состоит из верхнего строения 1, фундаментной 2 и опорной 3 частей, системы ледоразрушающих элементов 4, образующих усеченную

Коническую поверхность от отметки верхнего строения 1 до опорной час rH 3. Ледоразрушающие элементы выполНеиы из гибких стержней. Узлы крепления на верхнем строении 1 и на опор- 40 ной части 2 расположены по их периметру с равноМерным шагом. Гибкие стержни прикреплены к верхнему строению с помощью амортизаторов.5. Сооружение подвергается силовому воздей- 45 ствию дрейфующих ледовых образований — ровных полей 6 и торосов 7, разрушающихся на обломки 8.

Сооружение работает следующим образом. 50

В зависимости от диаметра опорной части 3 сооружения, расчетных размеров ледовьгх образований и их прочностных характеристик, с учетом климатических условий реагента, где функционирует сооружение, назначаются расстояния В и Ь (фиг.1} ледоразрушающих элементов 4 по периметру, соответствующие шагу крепления верхнего ледовых образований на обломки 8.

В момент взаимодействия с опорной частью 3 сооружения обломки 8 льда будут двигаться по криволинейным в плане траекториям. Часть энергии будет затрачиваться на силовое взаимодействие между обломками льда перед опорной частью сооружения, что также приведет к снижению суммарной нагруз ки на сооружение и к снижению истирающего действия льда на материал опорной части 3 сооружения, 1 ил. строения и опорной части под углом о к образующей конической поверхности, согласно равенствам: по верхнему строению шаг крепления ледоразрушающих элементов

В=К

hg (1) по опорной части шаг крепления ледоразрушающих элементов

В d

Ь

D (2)

Величина угла oL между образующей конической поверхности и ледораэрушающими элементами 4 сооружения определяется из неравенства

D - d

et@ М. >

2Н (3) диаметр опорной части сооруI жения, м; расчетная толщина льда, м; безразмерный коэффициент; диаметр верхнего строения сооружения, м; высота конической поверхности, м.

Значение безразмерного коэффициента К в зависимости (1) устанавливают на основании анализа исходных данных (размеров элементов сооружения, размеров и формы расчетного вида ледового образования в районе строительства, прочностных характеристик ледовых образований, диаметра режущих элементов, жесткости амортизаторов, расчетной скорости дрейфа ледовых образований) так, чтобы достичь наибольшего эффекта в предварительном разрушении дрейфующих ледовых образований перед опорной частью 3 сооружения.

5 15

Жесткость амортизаторов 5 назначается из условия, что ее значение соизмеримо с максимальной нагрузкой, на ледоразрушающие элементы. В ледовых образованиях, которые под воздействием сил дрейАа подходят к ледоразрушающим элементам 4 сооружения, расположенных под углом oL к образующей конической поверхности, возникает сложное напряженное состояние - сжато-изогнутое в двух главных плоскостях (совместное действие изгибающих моментов и продольной силы), определяющееся следующим выражением:

F H H„ и (4) лж,ц, ц ф х где G „ — разрушающие напряжения в ледовых образованиях при их взаимодействии с сооружением;

F — горизонтальная нагрузка от воздействия ледовых образований на опорную часть сооружения, Мх, М вЂ” изгибающие моменты относительно соответствующих осей, ИХ, Ы вЂ” моменты сопротивления сечения ледовых образований относительно соответствующих осей.

65954

30 ствие между обломками льда перед опорной частью сооружения, что допол нительно приводит к снижению суммар- ной ледовой нагрузки на сооружение и к снижению нстирающего действия льда на материал опорной части сооружения, Амортизаторы 5 снижают вибрационные нагрузки на сооружение и способствуют разрушению ледовых образований в виде ровных полей 6 и торосов 7 на обломки 8.

Таким образом, предлагаемое сооружение позволяет снизить ледовые нагрузки на него за счет снижения усилий, разрушающих ледовые образования, воздействующие на опорную часть. Снижение разрушающих усилий обеспечивает расположение системы ледоразрушающих элементов под углом к образующей конической поверхности. Кроме этого, эа счет изменения траектории движения обломков льда уменьшается истирающее действие льда, также обусловленное расположением ледоразрушающих элементов.

В безледный период года при воздействии на сооружение расчетных штормов волновая нагрузка на сооружение благодаря его упрощению уменьшается примерно на 507.. ф о р м у л а изобретения

Благодаря предлагаемому техническому решению, вызывающего в ледовых образованиях сложное напряженное состояние, их разрушение происходит при меньших значениях ледовых нагрузок . на сооружение. Напряжения, вызываемые сооружением в воздействующих на него ледовых образованиях, разрушают их на обломки 8. Система ледоразрушающих элементов 4 в пространстве вокруг опорной части 3 сооружения изменяет траекторию обломков 8 льда и приводит к обводу обломками опорной части сооружения.

Таким образом, в момент взаимодействия с опорной частью сооружения обломки льда двигаются по криволинейным в плане траекториям. Часть энергии затрачивается на силовое вэаимодейI

Ледостойкое гидротехническое сооружение, содержащее фундаментную и опорную части, верхнее строение, ледораэрушающие элементы, выполненные в виде гибких стержней, закрепленных между верхним строением и опорной частью, причем узлы крепления расположены по периметрам верхнего строения и опорной части с равномерным шагом, а ледоразрушающие элементы образуют коническую поверхность, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения материалоемкости сооружения и увеличения его долговечности, режущие элементы размещены под острым углом к образующей конической поверхности и прикреплены к верхнему строению с помощью амортизаторов.