Несущая опора морского сооружения

 

Изобретение относится к морским сооружениям для добычи нефти и газа. Цель - повышение надежности работы и долговечности в условиях динамического воздействия на опору. Несущая опора выполнена в виде пакета металлических труб заданной длины, собранных коаксиально друг другу с натягом, обеспечивающим постоянную на всех контактных поверхностях сдавливающую нагрузку. Соотношение внутреннего диаметра к наружному в любой трубе подсчитывается из условия одинаковой изгибной жесткости всех труб в пакете. В результате толщина стенок в пакете коаксиальных труб уменьшается от центра опоры к периферии. Опору можно настроить с помощью натяга, числа слоев, диаметра труб, чистоты обработки поверхностей контакта, покрытий и т.д. так, что она будет работать с минимальным износом. 2 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

С (Si)S E 02 В 17/00 ф."Г;; ", лФ 1 ., Т 1 < СВ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В ABYOPOOOhlY СВИДВТВСЬСТВТ

ГОСУДiЧ СТЕЕННЫй HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

П И ГКНТ Сса (21) 4209906/31-15 (22) 19. 01. 87 (46) 07.06. 90. Бюл. Р 21 (71) Казанский инженерно-строительный институт (72)Ю.К.Пономарев и Ю.М.Коваленко (53) 627,2 (088.8) (56) Авторсоке свидетельство СССР

N - 461214, кл. Е 04 С 3/32 1971. (54) НЕСУЩАЯ ОПОРА МОРСКОГО СООРУЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к морским сооружениям для добычи нефти и газа.

Цель — повышение надежности работы и долговечности в условиях динамического воздействия на опору. Несущая опора выполнена в виде пакета

Изобретение относится к области упругих инженерных сооружений большой высотности, подверженных в процессе эксплуатации случайным воздействиям большой мощности, например к упругим морским сооружениям для добычи нефти

11 н и газа типа гибких башен

Целью изобретения является повьппение надежности работы и долговечности в условиях динамического воздействия на опору.

На фиг. 1 показана опора, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.

Опора состоит из произвольного количества металлических труб 1, закрепленных любым способом на основании 2, установленном на дне моря, "и собранных коаксиально друг другу,.SU„„5 А1

2 металлических труб:заданной длины. собранных коаксиально друг другу с натягом, обеспечивающим постоянную . на всех контактных поверхностях сдавливающую нагрузку. Соотношение внутреннего диаметра к наружному в любой трубе подсчитывается иэ условия одинаковой изгибной жесткости всех труб в пакете. В результате толщина стенок в пакете коаксиальных труб уменьшается от центра опоры к периферии. Опору можно настроить с помощью натяга, числа слоев, диаметра труб, чистоты обработки поверхнос- . тей контакта, покрытий и т.д. так, что она будет работать с минимальным износом. 2 ил. с натягом, обеспечивающим постоянную на всех контактных поверхностях сдавливающую нагрузку. Распределение натягов в каждом слое опоры находит,ся расчетным путем из решения стати, чески неопределимой задачи, за ocl нову которой взято постоянство сил давления во всех контактирующих друг с другом слоях. В предлагаемой конструкции для обеспечения наибольшего уровня рассеиваемой при изгибе опоры энергии требуется конструктивно придать каждому слою в опоре одинаковую изгибную жесткость. Если все слои выполнены из одного матерчала и имеют одинаковую длину, то для соблюдения одинаковой изгибной жесткости слоев требуется изготовить все трубы с поперечными сечениями одного момента инерции.

3 156938 ,D . (1- С,, )

1й

9 D+ (1 — С ) г3. .

64 (1)

2, 3, (1) следует, что для всех i < 1„

Из выражения ь,, С °

2-С+

1 (2) р

Несущая опора морского сооружения, выполненная из пакета коаксиально расположенных металлических труб, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе и долговечности в условиях динамического воздействия на опору, коаксиально расположенные трубы набраны в пакет с натягом каждой внешней трубы на предыдущую внутреннюю, обеспечивающим одинаковую сжимающую нагрузку на всех контактных поверхностях ,труб, при этом трубы в пакете выпол нены с толщиной стенок, уменьшающейI ся от внутренней трубы к наружной, исходя из соотношения 1.

2-С

D1

С вЂ”.— — — 1

i+i р;+, D; (I где С;

/ р, У

D; i

D;+, Таким образом толщина слоев опоры должна уменьшаться от центральных ,слоев к наружным в соответствии с выражением (2), т.е. соотношение внутреннего диаметра к наружному в любой (i + 1) -й трубе опоры (С, +, ) находится через соответствующее со отношение диаметров внутренней i-й трубы (С), при этом

D 1-i р

С С

Ф 20

1 D (+! р, 1 + где D;, — внутренний диаметр i-й трубы, считая от центра опоры к периферии; наружный диаметр. i-й трубы и внутренний диаметр (i + 1) -й трубы;

D; — наружный диаметр (i + 1)- и трубы.

Работа устройства осуществляется следующим образом. 30

В верхней части опоры, состоящей из определенного числа коаксиально расположенных труб, собранных с натягом, крепится любым известным способом морская буровая платформа. Нижней частью опора жестко крепится к основанию, расположенному на морском дне. Под действием веса буровой платформы в опоре возникают постоянно действующие нормальные сжимающие 40 напряжения. Под действием порывов ветра, удара волн, периодических горизонтальных смещений грунта опора может циклически! изгибаться. При этом поверхности коаксиально располо- 45 женных труб при изгибе под действием касательных напряжений смещаются одна

I относительно другой, совершая работу трения. Работа трения, превращаясь в. тепло рассеивается в окружающем пространстве, за счет чего и снижа-. ется амплитуда горизонтальных колебаний платформы. Опору можно настро-, ить с помощью натяга, числа слоев, диаметра труб, чистоты обработки

55 поверхностей контакта покрытий и т.д, что при малых воздействиях в обычных условиях (среднестатистические значения скорости ветра, высоты волн) она будет работать почти без взаимных проскальзываний и с минимальным рассеиванием энергии и износом. При порывах ветра, ударах волн или сейсмосмещениях грунта со скоростями, превышающими безопасные значения, опора при работе будет рассеивать большую энергии и обезопасит инженерное сооружение от разрушения.

Предлагаемая опора из коаксиально расположенных труб, собранных с натягом, обеспечивающим постоянство сдавливающей нагрузки и изготовленных с размерами, рассчитанными по предлагаемой математической формуле, позволит максимально увеличить рассеиваемую при изгибе опоры энергию случайных воздействий на платформу, увеличить стабильность упруго-демпфирующих характеристик в эксплуатации и сохранить высокий уровень устойчивости и малую металлоемкоеть конструкции.

ФормуЛа и з о б р е т е н и я внутренний диаметр i-й трубы, считая от центра опоры к периферии; наружный диаметр i-й трубы и внутренний диаметр (i + 1)-й трубы; наружный диаметр (д + 1)-9„ труби. 1

f569385, 11 1

Фиг.2

Составитель P. Бесчастнова

Техред Л. Сердюкова Корректор С. Шароши

Редактор А.Мотыль

Заказ 1428

Тираж 528

Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКВТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101