NO135795B

NO135795B -

Info

Publication number: NO135795B
Application number: NO581/73A
Authority: NO
Inventors: R Lacroix
Original assignee: Sea Tank Co
Priority date: 1972-02-15
Filing date: 1973-02-13
Publication date: 1977-02-21
Also published as: NL7301913A; FR2172497A5; DK128664B; CA971045A; GB1396496A; US3855803A; BE794971A; NO135795C; DE2305054A1

Abstract

Fremgangsmåte for nedsenking av et hullegeme til stor dybde.Method for immersing a hollow body to great depths.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for nedsenking The present invention relates to a method for immersion

til stor dybde av en lukket hul konstruksjon med en ballastbe-holder hvis vekt kan varieres ved progressiv innforing av vann i beholderen. to great depth of a closed hollow construction with a ballast container whose weight can be varied by progressive introduction of water into the container.

For lagring på havbunnen av spesielt råolje eller eventuelt For storage on the seabed of special crude oil or possibly

andre væsker hvis egenvekt er mindre enn vannets og når dybden overskrider noen få titalls meter, er det kjent å bruke tanker som hviler -på eller er fortoyd til bunnen. Ved bunnen kommuniserer disse tanker med sjoen slik at væsketrykket ved tankbunnen blir meget lite, idet deres vegger bare utsettes for det hydrostatiske trykk som resulterer fra forskjellen i egenvekt mellom væsken i tanken og det omgivende medium. other liquids whose specific gravity is less than that of water and when the depth exceeds a few tens of meters, it is known to use tanks that rest on or are moored to the bottom. At the bottom, these tanks communicate with the sea so that the liquid pressure at the bottom of the tank is very low, as their walls are only exposed to the hydrostatic pressure resulting from the difference in specific gravity between the liquid in the tank and the surrounding medium.

Nedsenking av en slik tank skaper faktisk et vanskelig problem Immersion of such a tank actually creates a difficult problem

. under nedfiringen, idet tankens vekt i alle tilfeller må være tilnærmet lik vekten av sjoen som den fortrenger. Tar man i betraktning egenvekten av veggene, eksempelvis fremstilt av forspent betong, er det ikke mulig å fylle den helt med vann. . during the descent, as the weight of the tank must in all cases be approximately equal to the weight of the sea which it displaces. Taking into account the specific weight of the walls, for example made of prestressed concrete, it is not possible to fill them completely with water.

Da luft blir igjen inne i tanken, er det nodvendig enten at luften komprimeres eller at tankens yttervegg må være sterk nok til å motstå trykkforskjellen mellom sjovannets trykk og atmos-færetrykket slik at svikt i konstruksjonen unngås. As air remains inside the tank, it is necessary either that the air is compressed or that the outer wall of the tank must be strong enough to withstand the pressure difference between the sea water pressure and the atmospheric pressure so that failure of the construction is avoided.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å fjerne disse farer The purpose of the present invention is to remove these dangers

ved å fylle tanken med elementer med lav egenvekt eller flottorer for tanken fylles med det vann som kreves for neddykking av den og som opptar rommet mellom disse flottorer. Under slike betingelser er mengden av gjenværende luft under neddykkingen by filling the tank with elements of low specific gravity or floats for the tank to be filled with the water required to submerge it and which occupies the space between these floats. Under such conditions, the amount of air remaining during the dive is

i in

meget liten, idet det tilsvarende volum er blitt fylt med ubetydelig deformerbare flottorer som i tilfelle av feil-manovrering motstår dkningen i konstruksjonens ballast ved begrensning av vannvulumet som kan trenge inn i tanken som bare kan neddykkes langsomt. For det formål er det tilstrekkelig at flottorene, som utsettes for trykket av vannsoylen svarende very small, as the corresponding volume has been filled with insignificantly deformable floats which, in the event of mismaneuvering, resist the covering in the structure's ballast by limiting the volume of water that can penetrate into the tank, which can only be submerged slowly. For that purpose, it is sufficient that the floats, which are exposed to the pressure of the water column, correspond

til nivået av sistnevnte i tanken, er tilstrekkelig sterke og ikke-komprimerbare til å forbli praktisk talt ikke-deformerbare. to the level of the latter in the tank, are sufficiently strong and non-compressible to remain practically non-deformable.

Det vesentlige trekk ved nedsenkingsprosessen i henhold til oppfinnelsen ligger i at det inne i denne konstruksjon anbringes stort sett ikke-komprimerbare elementer med spesifik vekt på mindre enn 1, hvoretter konstruksjonen under opprettholdelse av en per-, manent forbindelse med atmosfæren progressivt fylles med vann slik at det under nedsenkingen oppnås stort sett likevekt mellom trykket på utsiden av veggen og trykket på innsiden av veggen. The essential feature of the immersion process according to the invention is that largely non-compressible elements with a specific weight of less than 1 are placed inside this construction, after which the construction, while maintaining a permanent connection with the atmosphere, is progressively filled with water as that during the immersion an equilibrium is largely achieved between the pressure on the outside of the wall and the pressure on the inside of the wall.

Utformningen og fordelene ved oppfinnelsen vil bedre forstås The design and advantages of the invention will be better understood

fra den folgende beskrivelse under henvisning til de med-folgende tegninger. from the following description with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 viser en tank i bruk. Fig. 1 shows a tank in use.

'Fig. 2 viser en tank med sterke vegger idet den neddykkes. 'Fig. 2 shows a tank with strong walls as it is submerged.

Fig. 3 er et skjematisk riss av en tank som har pneumatisk Fig. 3 is a schematic diagram of a tank which has pneumatic

mottrykk under neddykking. back pressure during immersion.

Fig. 4 er en tank forsynt med flottorer idet den neddykkes i Fig. 4 is a tank provided with floats as it is submerged in it

henhold til fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen. according to the method according to the invention.

Fig. 1 viser en tank 1 som hviler på havbunnen 2, en soyle 3 som stiger opp fra tanken og rager over havflaten 4. Tanken 1 er i bruk idet dens ovre del er fylt med olje 5, mens delen 6 inneholder sjovann. Under bruk trekkes olje opp gjennom en rorledning, ikke vist, forbundet med den neddykkede del av den lukkede soyle 3, mens sjovann strommer inn gjennom roret 7 som permanent kommuniserer med sjoen slik at tanken 1 konstant forblir fylt med væske. For fylling av tanken 1 sproytes råoljen inn gjennom en ikke vist rorledning som forbinder tanken med olje-bronnen som tappes, og stiger opp i soylen 3, idet den har en egenvekt som er mindre enn sjovannets, mens vannet i tanken 1 fortrenges ut gjennom rorledningen 7 og ut i sjoen. Fig. 1 shows a tank 1 resting on the seabed 2, a soyle 3 rising from the tank and projecting above the sea surface 4. The tank 1 is in use as its upper part is filled with oil 5, while part 6 contains brine. During use, oil is drawn up through a rudder line, not shown, connected to the submerged part of the closed soyle 3, while sea water flows in through the rudder 7 which permanently communicates with the sea so that the tank 1 remains constantly filled with liquid. To fill the tank 1, the crude oil is sprayed in through a pipeline, not shown, which connects the tank to the oil well that is tapped, and rises into the soil 3, as it has a specific gravity that is less than that of the sea water, while the water in the tank 1 is displaced through the pipeline 7 and out into the lake.

Figur 2 viser tanken 1 under nedsenking beliggende mellom havoverflaten 4 og havbunnen 2, mens åpningen av soylen 3 dukker opp over havflaten. For nedsenking av tanken uten at den skal svikte, må veggene både i tanken og i soylen 3 være beregnet på Figure 2 shows the tank 1 under immersion located between the sea surface 4 and the seabed 2, while the opening of the soil 3 appears above the sea surface. In order to submerge the tank without it failing, the walls both in the tank and in the soil 3 must be designed for

å kunne motstå de hydrostatiske krefter 8 som de utsettes for, hvorfor armeringen av konstruksjonene ikke er vist på tegningen. Nedsenkingen utfores ved å la vann stromme inn i retning av to be able to withstand the hydrostatic forces 8 to which they are exposed, which is why the reinforcement of the structures is not shown in the drawing. The immersion is carried out by letting water flow in in the direction of

pilen 9 og ved tankens ankomst til bunnen å ta i betraktning dens store vekt, idet tanken ikke vil bli fylt helt med vann slik at veggen ved vannoverflatens nivå innvendig vil bli ut- arrow 9 and when the tank reaches the bottom, taking into account its great weight, as the tank will not be completely filled with water so that the wall at the level of the water surface inside will be out-

satt for et trykk bestemt ved avstanden mellom havoverflaten 4 set for a pressure determined by the distance between sea level 4

og nivået av overflaten av vannet inne i tanken. and the level of the surface of the water inside the tank.

Det skulle være unodvendig å si at ved store dyp blir nivå-forskjellene meget store og en tank som kulle ha en konstruksjon i stand til å motstå disse vil, selv om den var utfort i forspent betong, kreve prohibitive kvanta ekstra material, spesielt for dybder på mer enn hundre meter. Det er faktisk ikke bkonomisk gjennomforbart å forsterke en konstruksjon for en slik ned-dykkingsoperasjon, idet denne forsterkning er overflodig for kravene til dens senere bruk. It should be needless to say that at great depths the level differences become very large and a tank that would have a construction capable of withstanding these would, even if it was built in prestressed concrete, require prohibitive amounts of extra material, especially for depths of more than a hundred meters. It is actually not economically feasible to reinforce a construction for such a diving operation, as this reinforcement is excessive for the requirements of its later use.

I fig. 3, er tanken 1 som neddykkes, lukket og komprimert luft innfores i rommet 10 for å kompensere for det utvendige hydrostatiske trykk som tanken utsettes for. In fig. 3, the tank 1 is submerged, closed and compressed air is introduced into the space 10 to compensate for the external hydrostatic pressure to which the tank is exposed.

Nedsenkingsoperasjonen består således i samtidig innsprøytning The immersion operation thus consists of simultaneous injection

av vann for å oke tankens vekt for å sikre nedsenking derav inntil utligning av vekten av sjovannet den fortrenger ved en tilsvarende okning i det neddykkede volum og av gassen komprimert til et hoyere trykk for å kompensere for dkningen i det hydrostatiske trykk ved den hye dybde tanken har nådd. For oppnåelse av dette resultat må en stor mengde utstyr tilveiebringes: trykkgasstanker forbundet med kompressorer og dessuten må det for- of water to increase the weight of the tank to ensure its submergence until equalization of the weight of the sea water it displaces by a corresponding increase in the submerged volume and of the gas compressed to a higher pressure to compensate for the coverage in the hydrostatic pressure at the high depth of the tank has reached. In order to achieve this result, a large amount of equipment must be provided: pressurized gas tanks connected to compressors and, furthermore, it must be

utsettes gasslekkasje fra tanken, som er væsketett, men hvis gasstetthet, som er meget vanskelig å oppnå, fremdeles levner rom for forbedring. Ny innforing av gass som kreves på grunn av lekkasjen, kan da overstige de tilgjengelige midler, spesielt når meteorologiske tilstander forer til variasjon i neddykkingen og fare for sammenbrudd av tanken som folge av reduksjon i den innvendige trykkokning. exposed to gas leakage from the tank, which is liquid-tight, but whose gas tightness, which is very difficult to achieve, still leaves room for improvement. New introduction of gas required due to the leak may then exceed the available means, especially when meteorological conditions lead to variation in the immersion and danger of collapse of the tank as a result of reduction in the internal pressure boiling.

I fig. 4 er flottorene 11 innfort i tanken 16 hvis ovre del In fig. 4, the floats 11 are inserted into the tank 16 whose upper part

har form av et skrånende tak 12, hvis skråning i likhet med en tunnel gjor at nevnte flottorer lett kan passere i soylen under innvirkning av den arkimediske reaksjonskraft. has the form of a sloping roof 12, whose slope, like a tunnel, means that said floats can easily pass in the soil under the influence of the Archimedean reaction force.

Sammensetningen dannet av vannet og elementene tanken inneholder utgjor et medium som er i stand til å motstå trykket og som har en egenvekt lavere enn sjovannets. Det blir da unbdvendig å anordne vegger som skal motstå et hoyt utvendig trykk, eller å komprimere den innvendige atmosfære for inntak av tilstrekkelig ballast, idet vannmengden inne i tanken er stor nok til i stor utstrekning å kompensere for det utvendige hydrostatiske trykk, hvilket skyldes den kjensgjerning at det bare kreves en liten mengde av det vann, nemlig det som kreves for å fylle mellomrommene mellom flottorene, som tidligere ville være nodvendig The composition formed by the water and the elements the tank contains constitutes a medium which is able to withstand the pressure and which has a specific gravity lower than that of the lake water. It then becomes necessary to arrange walls that must withstand a high external pressure, or to compress the internal atmosphere to take in sufficient ballast, as the amount of water inside the tank is large enough to largely compensate for the external hydrostatic pressure, which is due to the fact that only a small amount of the water required, namely that required to fill the spaces between the floats, which would previously be required

i flottorenes fravær å fylle det rom som opptas av flottorene, in the absence of the floats, to fill the space occupied by the floats,

for oppnåelse av det nodvendige innvendige trykk. to achieve the required internal pressure.

Den ovre del av soylen som stiger opp fra tanken, kan være åpen The upper part of the soil that rises from the tank may be open

og fritt kommunisere med den ytre atmosfære ved hjelp av en ganske enkel fjernbar stengende rist 13 som tillater passasje av vann og luft i retning av pilen 17, men holder tilbake flottorene 11. Risten 13 kan faktisk like godt plasseres på et mellomliggende nivå mellom bunnen og toppen av soylen 3. and freely communicate with the outer atmosphere by means of a fairly simple removable closing grate 13 which allows the passage of water and air in the direction of the arrow 17, but holds back the floats 11. The grate 13 may in fact be as well placed at an intermediate level between the bottom and the top of the soil 3.

Nedsenkingsprosessen blir da som folger: Tanken taues, tom eller på forhånd fylt med flottorer inntil den er plassert på det endelige sted. Tanken som på forhånd fylles med alle flottorene, fylles så med vann i mellomrommene mellom flottorene. Tanken synker da progressivt etter hvert som vannet fylles i. Justeringen av den mengde vann som bringes inn som funksjon av den nodvendige dybde, kan lett utfores, idet man tar i betraktning soylens tverrsnitt, som gir variasjon i det neddykkede volum, og den resterende komprimerbarhet av flottorene, som har den virkning at den oker egenvekten av vann-og-flottor-blåndingen, når dybden oker. I The immersion process is then as follows: The tank is towed, empty or pre-filled with floats, until it is placed in the final location. The tank, which is filled in advance with all the floats, is then filled with water in the spaces between the floats. The tank then sinks progressively as the water is filled in. The adjustment of the amount of water brought in as a function of the required depth can be easily carried out, taking into account the cross-section of the soil, which gives variation in the submerged volume, and the remaining compressibility of the floats, which has the effect of increasing the specific gravity of the water-and-float mixture, as the depth increases. IN

den tilstand av neddykking som vist i figur 4, gir flottorene 11 under innvirkning av den arkimediske reaksjonskraft fritt et volum 14 for sjovann ved bunnen av tanken 16, mens mellomrommet mellom flottorene er fylt med vann opp til nivået 15, idet flott-torene derover ennu ikke er neddykket og skyves mot risten 13 av dem som allerede er neddykket. Tanken 16 er derfor nå bare utsatt for de hydrostatiske krefter som resulterer fra den korte avstand mellom nivået 15 og havoverflatens nivå 4. the state of immersion as shown in Figure 4, the floats 11 under the influence of the Archimedean reaction force freely provide a volume 14 for sea water at the bottom of the tank 16, while the space between the floats is filled with water up to the level 15, the floats above still are not submerged and are pushed towards the grid 13 by those that are already submerged. The tank 16 is therefore now only exposed to the hydrostatic forces resulting from the short distance between level 15 and sea surface level 4.

Så snart tanken 16 hviler på bunnen, fjernes flottorene ved As soon as the tank 16 rests on the bottom, the floats are removed by

åpning av den fjernbare rist 13 som holder flottorene tilbake ved den ovre ende av soylen. Den arkimediske reaksjonskraft er tilstrekkelig til å drive dem ut av tanken under forutsetning av at skråningen på tankens tak er tilstrekkelig til å lette deres oppoverrettede bevegelse. opening of the removable grid 13 which holds the floats back at the upper end of the soil. The Archimedean reaction force is sufficient to drive them out of the tank provided the slope of the tank's roof is sufficient to facilitate their upward motion.

Om nodvendig kan det eventuelt anbringes et system av dyser under trykk inne i tanken 16 for å lette utdrivningen av flottorene. If necessary, a system of pressurized nozzles can be placed inside the tank 16 to facilitate the expulsion of the floats.

Da tanken ikke lenger behover å motstå hoye trykk, behover den ikke å omfatte innvendige rom og skillevegger som det kreves når tanken er tom og som skal motstå de store hydrostatiske trykk som den utsettes for under neddykkingen i henhold til fig. 2, og som ved deres nærvær ville motsette seg utdrivningen av flottorene. As the tank no longer needs to withstand high pressures, it does not need to include internal spaces and partitions which are required when the tank is empty and which must withstand the large hydrostatic pressures to which it is exposed during the dive according to fig. 2, and which by their presence would oppose the expulsion of the floaters.

Utgiftene til midlene nodvendig for neddykkingen begrenser seg til flottorene, mens de som det vil forstås, var betraktelige ved de hittil kjente metoder, som for eksempel pneumatiske anordninger for den oppumpede tank-metode i henhold til figur 3. Hvis konstruksjonen skulle forsterkes i tilfellet i henhold til fig. 4, ville forsterkningen bare bli brukt under neddykkingstiden. The expenses for the means necessary for the immersion are limited to the floats, while they, as will be understood, were considerable with the hitherto known methods, such as pneumatic devices for the inflated tank method according to figure 3. If the construction were to be reinforced in the case of according to fig. 4, the boost would only be used during the immersion time.

Flottorene kan bestå av hule konvekse legemer eller mer spesielt av kuler hvis geometriske form er spesielt godt egnet til å motstå de hydrostatiske krefter legemene utsettes for i en væske hvori de er neddykket. Kuleveggen kan være fremstilt av metallegering som ikke korroderes av sjovann og gjores meget tynn. Eller den kan beskyttes mot sjovann ved passende behandling liksom den kan være fremstilt av plastmaterial, analogt med flottorer som brukes til fiskegarn. Flottorene kan også være fremstilt av kork eller hvilket som helst annet material med lav egenvekt, slik som stiv ekspandert harpiks, spesielt polystyrenharpiks. The floats can consist of hollow convex bodies or more particularly of spheres whose geometric shape is particularly well suited to resist the hydrostatic forces the bodies are exposed to in a liquid in which they are immersed. The ball wall can be made of metal alloy that is not corroded by seawater and made very thin. Or it can be protected from seawater by appropriate treatment, just as it can be made of plastic material, analogous to floats used for fishing nets. The floats can also be made of cork or any other low specific gravity material, such as rigid expanded resin, especially polystyrene resin.

Flottorene som fjernes fra en tank etter at den er blitt installert, kan regenereres og brukes om igjen i tilfelle av at flere tanker skal neddykkes etter hverandre, eller- de kan odelegges på hvilken som helst mekanisk, fysisk eller kjemisk måte som muliggjor fjern- The floats removed from a tank after it has been installed may be regenerated and reused in the event of successive submersion of several tanks, or they may be disintegrated by any mechanical, physical or chemical means that enables remote

ing av deres komponentelementer for derved å unngå forurensning av omgivelsene, spesielt ved opplosning. ing of their component elements to thereby avoid contamination of the environment, especially during dissolution.

Det turde være unodvendig å si at den ovenfor beskrevne fremgangs- It should go without saying that the process described above

måte ikke har noen begrensende karakter og at foreliggende oppfinnelse faktisk omfatter hele området av modifikasjoner og varia-sjoner som vil kunne utledes av en fagmann på området på basis av den gitte generelle definisjon av oppfinnelsen. manner has no limiting character and that the present invention actually encompasses the entire range of modifications and variations that can be derived by a person skilled in the field on the basis of the given general definition of the invention.

Fremgangsmåten kan således anvendes på hvilken som helst hul konstruksjon som skal neddykkes, og uavhengig av dens fasong, for eksempel uten å være forsynt med en utlopssoyle, og av dens funksjon, for eksempel som et element for et under-vannsfundament. The method can thus be applied to any hollow structure to be submerged, and regardless of its shape, for example without being provided with an outlet column, and of its function, for example as an element for an underwater foundation.

Claims

1. Procedure for submerging a closed hollow structure to great depths, characterized by the fact that largely non-compressible elements with a specific weight of less than 1 are placed inside this structure, after which the structure, while maintaining a permanent connection with the atmosphere, is progressively filled with water so that, during the immersion, an equilibrium between the pressure on the outside is largely achieved of the wall and the pressure on the inside of the wall.

2. Procedure as specified in claim 1, for submerging a structure which is designed with a column of sufficient height so that after complete submersion it protrudes with its upper end above the water surface, characterized by the construction being kept in contact with the atmosphere through the soil during immersion.