DE2634622B1

DE2634622B1 - Schwimmende plattform mit schwimmkoerpern aus stahlbeton

Info

Publication number: DE2634622B1
Application number: DE19762634622
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1976-07-31
Filing date: 1976-07-31
Publication date: 1978-01-12
Also published as: FR2360462A1; GB1561010A; DE2634622C2; JPS5327988A; FR2360462B1; NO153486C; NO772622L; NO153486B

Description

Die Erfindung betrifft eine schwimmende Plattform mit mehreren, als geschlossener Rotationskörper mit gekrümmter Erzeugender, insbesondere als Kugeln ausgebildeten Schwimmkörpern aus Stahlbeton, die mit den die Plattform bildenden Platten verbunden sind.

Auf Gewässern besteht vielfach das Problem, Arbeits- oder Verkehrsplattformen einzurichten. Seetüchtige Arbeitsplattformen sind beispielsweise erforderlich, um Bohrungen zur Förderung von Erdgas und/oder Erdöl vor der Küste oder auf hoher See niederzubringen. Auf solchen sogenannten Offshoreplattformen müssen Einrichtungen zur Reinigung der gewonnenen Rohstoffe und zur Verflüssigung von gefördertem Erdgas untergebracht werden, um es transportieren zu können. Diese Plattformen müssen Anlegemöglichkeiten für Schiffe und Landemöglichkeiten für Flugzeuge sowie Lagermöglichkeiten für die gewonnenen Rohstoffe mindestens von der Größe einer Schiffsladung einschließlich der dazu notwendigen Übergabeeinrichtungen aufweisen. Schließlich sind auch Unterkünfte für die auf der Plattform arbeitenden Menschen erforderlich.

Zur Bildung solcher Plattformen gibt es im wesentlichen drei Möglichkeiten, nämlich solche, die auf an der Wasseroberfläche schwimmenden Schwimmkörper ruhen, solche, bei denen die Plattform von Schwimmkörpern getragen wird (sog. Halbtaucher), die in eine Wassertiefe hinabreichen, in der keine nennenswerte Wellenbewegung mehr herrscht und schließlich künstliche Inseln, die auf den Meeresgrund abgesetzt sind.

Schwimmkörper, die an der Wasseroberfläche schwimmen, sind Wind- und Wellenbewegungen ausgesetzt, denen sie je nach ihrer Form unterschiedlich große Angriffsmöglichkeiten bieten mit der Folge, daß sie zu Schwingungen angeregt werden. Diese Schwingungen sind für die auf der Plattform angeordneten Anlagen und deren Betrieb ungünstig.

Bei Halbtauchern ist die eigentliche Plattform mit den getauchten Schwimmkörpern über Säulen verbunden. Der direkte Wellenangriff kann dann im wesentlichen nur an den Säulen erfolgen. Da diese Säulen schlank sind, ist der Einfluß der Wellen auf die Schwimmstabilität des Halbtauchers geringer als bei Schwimmkörpern, die an der Wasseroberfläche schwimmen. Halbtaucher haben aber den Nachteil, daß sie sehr genau getrimmt werden müssen und daß sie auf unterschiedliche Lastverteilungen oft sehr empfindlich reagieren. Nachteilig ist auch, daß sie einen sehr großen Tiefgang haben, und zwar sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb.

Eine schwimmende Plattform der eingangs genannten Gattung ist aus der US-PS 37 85 313 bekannt. Hierbei sind die Schwimmkörper als Kugeln ausgebildet, die über rohrförmige Säulen mit einer Plattform bildenden Platten verbunden sind. Die Verbindung der Platten miteinander erfolgt in Schräglage der anzuschließenden Schwimmkörper über Bolzen.

Bei einem anderen bekannten Halbtaucher sind die Schwimmkörper flaschenförmig, wobei das Problem besteht, die einzelnen Schwimmkörper, die auch als Behälter ausgebildet sein können, zu dem Halbtaucher zusammenzusetzen (US-PS 35 92 155). Zu diesem Zweck sind die einzelnen Schwimmkörper an ihren oberen und unteren Enden mit Platten versehen, die unter Zwischenschaltung von Kupplungsteilen mittels hindurchgeführter Zugglieder zusammengespannt werden. Infolge des großen Tiefgangs dieses Halbtauchers müssen die einzelnen flaschenförmigen Schwimmkör-

■35 per in durch Trimmen erzeugter Schräglage an eine Stelle geschleppt werden, in der ausreichende Wassertiefe vorhanden ist.

Bei künstlichen Inseln, die auf den Meeresboden abgesenkt werden, besteht das Problem der Gründung.

ho Der Meeresboden ist oft mit feinem Sand oder Schlick bedeckt, der mit Wasser vollgesogen ist und dessen Festigkeitsverhältnisse nur unvollkommen erforschbar sind, so daß die Gründung unsicher ist.

All diesen Einrichtungen zur Schaffung von schwim-

h··) menden Plattformen ist gemeinsam, daß sie. sowohl was den Materialaufwand zu ihrer Herstellung als auch die Art und Weise der Herstellung selbst anlangt, außerordentlich aufwendig sind. Infolge ihrer Größe

und ihres Tiefgangs sind zur Herstellung meist aufwendige Dockanlagen oder ist zumindest eine sehr große Wassertiefe im Küstenbereich erforderlich, so daß diese Einrichtungen nicht an jedem beliebigen Ort gebaut werden können und eine lange Bauzeit erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schwimmende Plattform der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Schwimmeigenschaften denjenigen von Halbtauchern entsprechen, die also durch Wellenbewegungen kaum beeinträchtigt wird, die aber einen wesentlich geringeren Materialaufwand erfordert und auch in kürzerer Zeit und in geringeren Wassertiefen hergestellt werden kann.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Plattform als in Längs- und Querrichtung vorgespannte, fugenlose Spannbetonplatte ausgebildet und mit den Schwimmkörpern monolithisch verbunden ist.

Die vorteilhaften weiteren Ausbildungen dieser schwimmenden Plattform sowie deren Herstellung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Plattform wird durch kugelförmige Schwimmkörper an der Wasseroberfläche schwimmend gehalten. Die Schwimmfläche der Schwimmkörper ist somit beträchtlich geringer als die Grundfläche der Plattform selbst. Das hat zur Folge, daß auch die angreifenden Wellenkräfte wesentlich geringer sind als bei einem einteiligen Schwimmkörper, z. B. einem Ponton, von gleicher Größe. Wenn z. B. eine Plattform mit einem Grundriß von 150 χ 150 m von sechzehn Kugeln mit einem Durchmesser von 26 m und einer Wanddicke von 0,20 m getragen wird, dann beträgt die Schwimmfläche der Kugeln nur etwa 38% der Fläche der Plattform und sind auch die angreifenden Wellenkräfte nur etwa 38% von denen eines Pontons der gleichen Größe.

Durch die verhältnismäßig kleine Schwimmfläche wird die Eigenschwingungsdauer der Plattform viel größer als die Frequenz der Wellen. Deshalb tritt bei dieser Plattform kein Aufschaukeln durch Resonanzwirkung ein; die Plattform liegt vielmehr ruhig im Seegang.

Die Plattform nach der Erfindung kann in beliebiger Weise verwendet werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, daß die schwimmende Plattform mehrere Funktionen in sich vereint. So kann sie als Standort für Bohrgerüste und für Anlagen zur Reinigung der gewonnenen Rohstoffe sowie für die Gewinnung und Verflüssigung von Erdgas verwendet werden. Die Plattform kann auch als Anlegestelle für Tank- und sonstige Transportschiffe ausgebildet sein. Zugleich sind aber die Schwimmkörper als Behälter zur Zwischenlagerung von Erdöl oder Erdgas nutzbar, wobei die Sicherheit größer ist als bei vergleichbaren bekannten Anlagen, weil die Behälter von den Anlagen auf der Plattform durch eine massive Betonplatte getrennt sind. Bei den angegebenen Abmessungen kann die Plattform Betriebsanlagen, z.B. 10 000t Gasverflüssigung, und 70 0001 Rohöl oder 140 000 m³ Flüssiggas tragen. Mit dieser Menge kann ein Standardtanker mit einer Ladekapazität von 125 000 m³ Flüssiggas beladen wer- ω> den.

Die Plattform kann als Konstruktion mit einer Platte in beliebigen Längen gebaut werden. Auf diese Weise läßt sich z. B. eine schwimmende Start- und Landebahn für Flugzeuge herstellen, die auch in tiefem Wasser t,-> liegen kann, die keine Veränderungen an der Küste durch unerwünschte Anlandungen verursacht und die ggf. in die Windrichtung gedreht werden kann.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß sie ohne Zuhilfenahme einer Werft nach einem einfachen Verfahren und ohne aufwendige Hilfskonstruktionen hergestellt werden kann. Dieses Verfahren sieht vor, daß zunächst die Schwimmkörper hergestellt werden und nach Zusammenstellung der Schwimmkörper in einer vorgesehenen Lage zueinander aufgestellt werden und ihre monolithische Verbindung miteinander durch Aufbetonieren der Platte hergestellt wird.

Zum Durchführen dieses Verfahrens bedient man sich zweckmäßig einer Vorrichtung mit einer der Anzahl der an der Plattform vorgesehenen Schwimmkörperreihen entsprechenden Anzahl von gegen die freie Wasserfläche hin offenen Becken, die durch Molen voneinander getrennt sind, auf welchen die einzelnen Rüstungen und Schalungen für die Plattform verfahrbar sind.

Daraus resultiert der Vorteil, daß die Plattform ungeachtet ihrer Größe, in Serie in ganz kurzer Zeit und mit Kosten gebaut werden kann, die im Vergleich zu denen eines Schiffskörpers gleichen Rauminhalts sehr gering sind. Der außergewöhnliche Kostenvorteil gegenüber einem Schiff ergibt sich durch die geringen Baumassen, die geringen Investitionskosten und die Möglichkeit einer Serienfertigung mit einfachen und mechanisierbaren Arbeitsgängen, z. B. einer Kletterschalung für die Herstellung der Kugeln. Insbesondere sind die eigentlichen Schwimmkörper als nur auf Druck beanspruchte Schalen aus Beton besonders zweckmäßig.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 eine Untersicht einer schwimmenden Plattform nach der Erfindung,

Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie H-II in Fig.l,

Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig.4 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Herstellung der Schwimmkörper,

F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in F i g. 4,

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in F i g. 4,

Fig.7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 4,

Fig.8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 4,

Fig. 9 eine Vorrichtung zum Anordnen der Schwimmkörper und Herstellen der Plattform in schematischer Draufsicht,

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9,

F i g. 11 einen Teilquerschnitt durch eine als schwimmende Landebahn ausgebildete Plattform,

Fig. 12 eine Untersicht der schwimmenden Landebahn gemäß F i g. 11.

In den F i g. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel der schwimmenden Plattform dargestellt. F i g. 1 zeigt eine Untersicht einer Plattform 1, die mit insgesamt sechzehn Schwimmkörpern 2 eine monolithische Einheit bildet.

Wie aus den F i g. 2 und 3 hervorgeht, ist die Plattform 1 in Form einer nach oben offenen Kugelschale gewölbt und mit einer Randverstärkung 3 versehen. Die Schwimmkörper haben die Form von Dreiviertelkugeln, d. h. von Kugeln, aus denen oben ein Segment mit einem Öffnungswinkel von etwa 45° abgeschnitten ist. Dadurch wird einmal erreicht, daß die Kugeln ohne großen Materialverlust monolithisch mit der Platte 1 verbunden werden können und daß die Kugeln für sich

schwimmfähig sind, da der Schwerpunkt einer Dreiviertelkugel unterhalb ihres Metazentrums liegt. Damit alle Schwimmkörper 2 auf der gleichen Höhe liegen können, sind die äußeren Schwimmkörper mit je einem Schaft 4 zum Anschluß an die Platte 1 versehen.

Im einfachsten Fall ist die Plattform 1 eben und sind die Schwimmkörper 2 alle gleich ausgebildet. Infolge ihrer begrenzten Biegesteifigkeit ist eine ebene Platte aber nur für begrenzte Wellenhöhen bis zu etwa 4 m einsetzbar. Eine ebene Platte kann beispielsweise für eine schwimmende Start- und Landebahn in verhältnismäßig ruhigem Wasser eingesetzt werden. Ein solches Beispiel ist in den Fig. 11 und 12 dargestellt. Die Plattform Γ hat hier eine Breite von etwa 150 m und eine Länge von etwa 3 200 m sowie eine Dicke von 0,60 m. Sie wird in einzelnen Abschnitten hergestellt, die durch Arbeitsfugen 5 unterteilt sind.

Die in den F i g. 2 und 3 dargestellte Konstruktion, bei der die Plattform 1 als nach oben offene Kugelschale gewölbt ist, ist vor allem für große Wellenhöhen geeignet. Durch die zweiachsige Wölbung der Plattform 1 wird die Schalentragwirkung ausgenützt. Eine solche Plattform ist vor allem als Behälter gedacht, wobei die Schwimmkörper 2 mit Flüssigkeiten, wie z. B. Rohöl oder Flüssiggas gefüllt werden können. In den F i g. 2 und 3 ist der Wasserspiegel in leerem Zustand (6) und in beladenem Zustand (7) angedeutet.

Auf der Plattform können beliebige Aufbauten vorgesehen sein, wie z. B. ein Bohrturm, eine Verflüssigungsanlage für Erdgas, ein Hubschrauberlandeplatz, Unterkunftsräume für Bedienungspersonal usw. Die schwimmende Plattform kann mit Antriebsmaschinen versehen sein, mit denen sie positioniert oder auch fortbewegt werden kann. Diese Antriebsmaschinen sind bei 8 angedeutet.

Anlagen zur Herstellung der Schwimmkörper und zum Zusammenbau der Schwimmkörper mit der Plattform sind in den F i g. 4 bis 10 dargestellt.

Für eine Serienfertigung der Schwimmkörper 2 ist an der Küste in geringer Höhe über dem Meeresspiegel eine Bodenplatte 11 aus Beton mit Randverstärkungen 12 und 13 vorgesehen. Die Betonplatte erstreckt sich über eine Reihe von Stationen, die sich nach der Anzahl der gleichzeitig herzustellenden Schwimmkörper 2 richtet. In Fig.4 sind acht solche Stationen 10 nebeneinander angeordnet. Im Zentrum jeder Station 10 ist die Bodenplatte 11 zu einer Mulde 14 vertieft, die als Matrize für den untersten Teil eines Schwimmkörpers dient. Zu den einzelnen Stationen 10 gehören Molen 15, deren Oberkanten 16 auf der gleichen Höhe liegen wie die Bodenplatte 11. In der Mulde 14 wird zunächst der unterste Teil einer Kugel 2 hergestellt. Der übrige Teil der Kugel wird nacheinander mit Hilfe einer Kletterschaltung gebaut. Mit Hilfe einer Kletterschalung kann auch der Schaft 4 angesetzt werden.

Zum Anheben des fertigen Schwimmkörpers (Kugel) 2 dient ein Tisch 17 aus einem quadratischen Rahmen 18 und vier Beinen 19. Mit Hilfe von — nicht dargestellten — Zuggliedern, die in den Schwimmkörper 2 eingelassen sind, sind sie an den Tisch 17 angehängt und in die gestrichelt dargestellte Höhenlage gehoben. Der Tisch 17 wird sodann mittels geeigneter Gleit- oder Fahreinrichtungen 20 entlang der Mole 15 in eine Stellung über dem freien Wasserspiegel gefahren (F i g. 7 und 8) und der Schwimmkörper 2 in das Wasser abgesetzt, wo er schwimmt und von dort aus schwimmend zur weiteren Verarbeitung transportiert werden kann.

Dem weiteren Zusammenbau der Schwimmkörper mit der Plattform dient eine Anlage, die in Fig.9 im Grundriß und F i g. 10 im Querschnitt dargestellt ist. Die Anlage, die sich ebenfalls an der Küste im Bereich des freien Wassers befindet, besteht im dargestellten Beispiel aus vier Becken 21, die durch Molen 22 voneinander getrennt bzw. eingeschlossen sind. Die Becken sind im Querschnitt so geformt, daß die vorbereiteten Schwimmkörper 2 eingeschwommen und durch Belasten, τ. Β. durch Fluten, auf Grund gesetzt werden können (Fig. 10). Dabei können im Bodenbereich Polster 23 vorgesehen sein. Sodann wird entlang der Molen 22 eine vorbereitete Rüstung 24 eingeschoben, die die — nicht dargestellte — Schalung für die Untersicht der aufzubetonierenden Plattform 1 trägt. Die Schalung kann auf einfache Weise an die Rundung der Kugeln angepaßt werden. Die Bewehrung und der Beton der Plattform 1 können in einem Arbeitsgang eingebracht werden. Nach dem Erhärten des Betons und dem Vorspannen der Plattform 1 schwimmt die fertige schwimmende Plattform durch Auspumpen des Ballastwassers 25 auf.

Wenn die Abmessungen der schwimmenden Plattform die Reichweite von üblichen Hebezeugen übersteigen, was im allgemeinen schon bei einer Seitenlänge von 150 m der Fall ist, kann die Plattform auch in zwei rechteckigen Hälften von 150 χ 75 m nacheinander hergestellt werden. Der erste Teil wird dann angeschwommen, um eine vertikale Achse gedreht und mit dem zweiten Teil durch Spannglieder kraftschlüssig verbunden, wobei die entsprechenden Höhenlagen ohne weiteres durch Ballasten der Schwimmkörper erreicht werden können.

In den F i g. 9 und 10 ist das Verfahren zur Herstellung einer quadratischen Plattform 1 und ihre Verbindung mit insgesamt sechzehn Schwimmkörpern 2 gezeigt. Zur Herstellung einer längeren Plattform, beispielsweise einer Start- und Landebahn gemäß den F i g. 11 und 12 wird der jeweils hergestellte Teil der Plattform im Bereich vor dem Becken 21 und den Molen 22 auf der entsprechenden Höhe durch Ballasten mit Wasser gehalten und der jeweils nächstfolgende Teil der Plattform monolithisch anbetoniert.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schwimmende Plattform mit mehreren, als geschlossener Rotationskörper mit gekrümmter Erzeugender, insbesondere als Kugeln ausgebildeten Schwimmkörpern aus Stahlbeton, die mit den die Plattform bildenden Platten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform als in Längs- und Querrichtung vorgespannte, fugenlose Spannbetonplatte ausgebildet und mit den Schwimmkörpern monolithisch verbunden ist.

2. Schwimmende Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (2) direkt mit einem durch Abschneiden eines Segments gebildeten oberen Rand mit der Plattform (1) verbunden sind.

3. Schwimmende Plattform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (1) ein- oder zweiachsig gekrümmt ist.

4. Schwimmende Plattform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (1) als nach oben offene Kugelschale ausgebildet ist.

5. Schwimmende Plattform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundrißabmessungen der Plattform in der Größe der auftretenden Wellenlänge liegen.

6. Schwimmende Plattform nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (2) als Behälter zur Lagerung von Flüssigkeiten, wie Rohöl oder Flüssiggas, ausgebildet sind.

7. Schwimmende Plattform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform als Verkehrsweg oder als Start- und Landebahn ausgebildet ist.

8. Verfahren zum Herstellen einer schwimmenden Plattform nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (2) in einer vorgesehenen Lage zueinander aufgestellt werden und ihre monolithische Verbindung miteinander durch Aufbetonieren der Plattform (1) hergestellt wird.

9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine der Anzahl der an der Plattform vorgesehenen Schwimmkörperreihen entsprechende Anzahl von gegen die freie Wasserfläche hin offenen Becken, die durch Molen voneinander getrennt sind, auf welchen die einzelnen Rüstungen und Schalungen für die Plattform verfahrbar sind.