DE2452161A1

DE2452161A1 - Kuenstliche insel

Info

Publication number: DE2452161A1
Application number: DE19742452161
Authority: DE
Inventors: Jacques Edouard Lamy
Original assignee: Compagnie Generale Pour Les Developpements Operationnels Des Richesses s Ous Marines C G Doris
Current assignee: Compagnie Generale Pour Les Developpements Operationnels Des Richesses s Ous Marines C G Doris
Priority date: 1973-11-13
Filing date: 1974-11-02
Publication date: 1975-05-15
Also published as: CA1010247A; US3938343A; AU7521174A; NO744004L; ES431754A1; NL7414295A; DK587274A; NO142038B; BR7409456A; NO142038C; GB1464162A

Description

3353 Bad Gandersheim, 31. Oktober 1974 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05382) 28«

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim Unsere Akten-Nr. 2749/5

CG. DORIS (Compagnie Generale pour les Developpements Operationnels des Richesses Sous-marines) Patentgesuch vom 31. Oktober 1974

CG. DORIS (ComjJagnie Generale pour les Developpements Operationnels des Richesses Sous-marines)

83-85, Boulevard de la Gare 75 P a r i s / FRANKREICH

Künstliche Insel

Die Erfindung betrifft eine künstliche Insel für einen Äusbeutungsbetrieb (Bohrungen, Kraftwerk, Verteilerstation ο.dgl.) im Meer, welche Insel durch ihr Gewicht auf dem Meeresboden aufliegt, und zwar über eine Basis, welche den Sockel eines Turms bildet, an dessen Oberseite ein aus dem Wasser herausragender Oberbau vorgesehen ist. Solche Inseln dienen für sogenannte "off-shore"-Arbeiten, also Arbeiten vor der Küste, und sie dienen dabei zur Aufnahme von industriellen Einrichtungen für die Bohrung nach oder die Förderung von Erdöl oder Erdgas, elektrische oder sonstige Kraftwerke, für wissenschaftliche Einrichtungen, z.B. οζeanographische oder metereologische Einrichtungen, oder.dgl. mehr. Solche Inseln liegen infolge ihres Gewichts auf dem Meeresboden auf, und zwar über einen schweren Sockel oder Basis, welcher Sockel den Fuß eines Turms bildet, an dessen Oberseite sich ein aus dem Wa^er ragender Oberbau befindet. Man kann eine solche Insel auch als Arbeitsplattform bezeichnen.' 5 0 9820/0341

Solche Arbeitsplattforraen kann man aus vorgespanntem Eisenbeton herstellen,, teilweise auf dein Festland und teilweise im Wasser an einer geschützten Stelle von ausreichender Wassertiefe. Nach Fertigstellung und nach Montage der Geräte und dergleichen wird sie bis zu ihrem endgültigen Zielpunkt geschleppt, wo sie dann ins Wasser abgesenkt wird, damit sie sich auf dem Meeresboden absetzt und dort mit erheblichem Gewicht aufruht, gegebenenfalls dank eines Ballasts von Kres ο.dgl

Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung von künstlichen Inseln der eingangs genannten Art, insbesondere eine Verbesserung ihrer Gebrauchseigenschaften.

Brfindungsgemäß wird dies bei einer eingangs genannten Insel dadurch erreicht, daß in ihr ein widerstandsfähiger, flüssigkeitsdichter Schaft vorgesehen ist, welcher sich nach Art eines Schornsteins in der Insel von unten nach oben erstreckt und dazu ausgebildet ist,' die Leitungen, Geräte oder sonstigen wichtigen Teile des Ausbeutungsbetriebs unterzubringen, um sie vor dem Angriff des Seewassers und vor Stoßen zu schützen und um im Trockenen erforderliche Arbeiten, z.B. Bedienungsarbeiten, Instandhaltungsarbeiten oder Überwachungsarbeiten durchführen zu können, die bei der Ausbeutung erforderlich werden.

In besonders vorteilhafter Weise geht man dabei so vor, daß der x«,riderstandsfähige Schaft ohne Boden ausgebildet ist, und daß Mittel vorgesehen sind, um sein Inneres trocken zu halten, um durch die Basis hindurch ohne Tauchen einen freien Zugang zum Meeresboden zu erhalten. Wenn man andererseits keinen direkten Zugang zum Meeresboden benötigt, bildet man die Konstruktion in sehr vorteilhafter Weise so aus, daß der Schaft an seiner Basis verschlossen ist.

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Dabei kann man die Konstruktion in besonders vorteilhafter Weise so gestalten, daß der widerstandsfähige Schaft eine mehr, oder.weniger zentrale Lage einnimmt und durch die äußeren Abschnitte der Insel geschützt ist, welche als Puffer oder Stoßabweiser für diesen Schaft ausgebildet sind, und daß er mit einem oder mehreren radialen, flüssigkeitsdichten Tunnels in Verbindung steht, welche im unteren Bereich der Insel, z.B. in der Basis und in der Nähe des Meeresbodens, angeordnet sind, wobei diese Tunnels mit besonderem Vorteil so ausgebildet sind, daß sie ebenfalls von Wasser frei gehalten v/erden können. Wenn der Schaft an seiner Basis geschlossen ist, ver- ^: mittelt er einen direkten, trockenen Zugang zu den radialen Tunnels, ohne daß besondere Vorkehrungen erforderlich sind, um diese trockenzupumpen oder einen Wassereintritt zu verhindern.

Wenn der widerstandsfähige Schaft keinen Boden aufweist, wird mit Vorteil an seinem unteren Abschnitt ein teleskopisch verschiebbares Verankerungsglied vorgesehen, welches zum Eindringen in den Meeresgrund ausgebildet ist, wobei dieses Verankerungsglied mit Vorteil rohrförmig und flüssigkeitsdicht ausgebildet ist und so den Schaft mittels einer Ausschachtvorrichtung bis zu einer undurchlässigen Schicht des Meeresgrundes nach unten verlängert.

Durch die Erfindung erhält man also den ganz wesentlichen Vorteil, daß man im Schaft und/oder in den Tunnels die lebenswichtigen, aber meist leicht beschädigbaren und empfindlichen Teile für die beabsichtigte Ausbeutung unterbringen kann, z.B. Bohrleitungen, Gas- oder Erdöl- ■ leitungen, und daß man diese Teile vor Schaden infolge Korrosion oder mechanischer Einwirkung schützen kann. ;

Der ΐΉ-derstandsfähige Schaft wird nach einem weiteren · Merkmal der Erfindung so ausgelegt, daß er Unfällen "und Schaden widerstehen kann, die an diesen Teilen auftreten könnten, obwohl sie an sich weit besser geschützt sind

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als bei den bisher üblichen Anlagen» Insbesondere würde der Bruch einer Gasleitung im Inneren eines solchen Schafts nur ein Ausströmen von Gas ohne Entzündung bewirken. Eine evtl. Zündung würde weit nach oben geschleudert , und zwar oberhalb des oberen Endes" des hier als Schornstein wirkenden Schafts«, Das Vermeiden eines wilden Gasfeuers auf einer Einrichtung im Meer stellt naturgemäß einen gewaltigen technischen Fortschritt dar.

Die mit, dem Schaft verbundenen Tunnels ermöglichen es, unterseeische Pipelines mit im Inneren der Insel vorgesehenen Rohrleitungen im Trockenen zu verbinden, während diese Verbindungen sonst unter Wasser und unter sehr schwierigen Bedingungen durch Taucher und mit Ausrüstungen und Werkzeugen hergestellt werden müssen, die sich beim gegenwärtigen Stand der Technik für Tiefen unter 80 m Wassertiefe erst im Entwurfsstadium befinden.

Das Vorhandensein eines trockenen,, bis zum Meeresboden hinabführenden Schafts und seine Verlängerung durch eine dichte Ausschachtvorrichtung bis zu einer undurchlässigen Zone des Meeresgrunds ermöglichen es, die Rohre für die Erdöl- oder Erdgasförderung wesentlich bequemer einzubringen.

Angesichts der Abmessungen des Schafts kann man auch, wenn dieser keinen Boden aufweist, einen Schacht abteufen und Förderkörbe verwenden und Bergwerksstollen durch, einen solchen Schaft belüften.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnitten dargestellte,
raumbildliche Gesamtdarstellung einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Konstruktion einer künstlichen
Insel (Plattform),

Fig. 2 eine schematische vertikale Schnittdarstellung,
gesehen längs der Linie II-II der Fig. 3,

Fig. 3 und 4 schematische Querschnitte, gesehen
längs der Linien III-III und IV-IV der Fig. 2,

Fig. 5a und 5b zwei vertikale Schnittdarstellungen
durch den unteren Abschnitt der Konstruktion, und zwar
Fig. 5a in der Stellung für das Schleppen, und Fig. 5b
in der Arbeitsstellung, also z.B. an der Bohrstelle,

Fig. 6 eine schematische Ausschnittsdarstellung in
vergrößertem Maßstab, welche eine Einzelheit zeigt,

Fig. 7 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Plattform, gesehen längs der Linie VII-VII der
Fig. 8,

Fig. 8 und 9 Schnittdarstellungen, gesehen längs .
der Linien V₁III-VIII bzw. IX-IX der Fig. 7, und

Fig. 10 einen in vergrößertem Maßstab dargestellten
Vertikalschnitt durch den unteren Abschnitt der
Konstruktion nach den Fig. 7 bis 9-

Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungs- \ beispiel einer erfindungsgemäßen Bohr- oder Arbeitsinsel, ; deren Verwendungsmöglichkeiten im folgenden ausführlich |

I beschrieben werden. Diese künstliche Insel weist, von ,'

unten nach oben gehend, folgende Teile auf: _;

Ein Sockelteil oder Basis 1, welches die turmartige i Konstruktion der Insel trägt und dazu dient, auf den . j Meeresboden S die Kräfte zu übertragen, die vom Eigengewicht der Konstruktion und von den Kräften der Elemente i

• ■ · - ' ί

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(Dünung, Strömung, Wind) herrührenj

einen etwa zylindrischen Körper 2, der z.B. wie in den Fig. 4 und 9 dargestellt die Grundform eines Sechsecks mit äußeren Rundungen oder Wölbungen aufweist und der in das Sockelteil 1 eingelassen und wie dargestellt fest mit diesem verbunden ist und sich bis zu einer Höhe erstreckt, die über dem höchsten Wasserspiegel N des Meeres liegt j *

einen zentralen, hohlen Schaft 3> welcher ebenfalls von der Basis des Sockelteils 1 ausgeht und sich Ms zu den Drücken 5 des aus* dem Wasser ragenden Oberbaus erstreckt; ' .

Säulen 4, welche am Umfang des zylindrischen Körpers abgestützt sind und mit dem zentralen* hohlen Schaft 3 zusammenwirkend die Brücken 5 tragen;.

Tunnels 6, die im Sockelteil 1 angeordnet sind und voia zentralen hohlen Schaft 3 ausgehend nach außen verlaufen.

Das Sockelteil 1 weist unten eine Fundamentplatte auf, welche dazu dient, die vertikalen Kräfte auf den Meeresboden S zu übertragen. Diese Platte 8 ist wie dargestellt mit Verstärkungsrippen 9 versehen, welche sich an Quer- oder Eckversteifungen 11 abstützen, und sie hat einen etwas höher gezogenen Mittelabschnitt 10, welcher ebenfalls durch Rippen 12 versteift ist.

An seinem Umfang weist das Sockelteil 1 eine mit Löchern versehene kreisförmige Mauer 7 auf, deren Aufgabe es ist, die Platte 8 zu versteifen und Ausspülungen des Meeresbodens S in der Umgebung des Turms zu vermeiden, wie das in der deutschen Patentanmeldung P 23 44 599 Ό (DOS 2 344 599) vom 5. September 1973 der Anmelderin ausführlich beschrieben istj auf den Inhalt dieser älteren

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Patentanmeldung wird zur Vermeidung von Längen aus-" drücklich Bezug genommen.

In seinem Mittelabschnitt weist das Sockelteil 1 die gerundete Wand 13 des zylindrischen Körpers 2 auf; Versteifungswände 14 verbinden die Schnittpunkte 15 der gerundeten Wände 13 mit einem .zentralen Raum. 17,. der am unteren Ende des zentralen hohen Schafts 3 ausgebildet ist.

Ferner sind an der Fundamentplatte 8 des Sockelteils 1 die Tunnels 6 befestigt und verlaufen durch die Verstärkungsrippen 12 -und 9 sowie durch die gerundete Wand 13 und enden an der äußeren Mauer 7, wo .sie- an Öffnungen münden, die dicht verschlossen sind, vgl» Fig* 6.

Zwischen den Schnittpunkten 15 der gerundeten Wand- ^: abschnitte 13 und der äußeren Wand des Sockelteils 1 ^: erstrecken sich große Quer- oder Eckversteifungen 11, welche eine ausgezeichnete, feste Einspannung und Ver- : bindung des zentralen Körpers 2 mit dem Sockelteil bewirken.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der mittlere Abschnitt 10 der Fundamentplatte 8 etwas hochgezogen ist und deshalb ; nicht auf dem Meeresboden S aufliegt, um so die spezifische ', Flächenpressung an der Auflagefläche zu erhöhen. Der j Meeresboden S erfährt daher an seiner gesamten Berührungs- ! fläche mit dem Sockelteil 1 eine Pressung, und zwar selbst ■ dann, wenn durch die Wirkung der Elemente ein starkes ; Kippmoment auf die künstliche Insel ausgeübt wird. Man ; vermeidet so jede Anhebung. Außerdem ist es auch in der i dargestellten Weise möglich, das Sockelteil zur Beschwerung ; mit Kies o_cdgl. zusätzlich zu füllen. j

Der Aufbau des zylindrischen Körpers 2 wurde ■ hinsichtlich seines unteren, im Sockelteil 1 eingefügten Abschnitts bereits beschrieben. Sein Hauptteil weist nur j den zentralen hohen Schaft 3 auf, der mit den Schnittpunkten 15 der gerundeten sechseckigen Wand 13 über Versteifungs- ; wände 14 verbunden ist, die an ihrem inneren Ende wie in ! Fig. 3 dargestellt an Segmenten 18 enden, die diese Wände in — ■ - -■- -

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den zentralen Schaft 3 überleiten und sie mit diesem verbinden.

Die Gesamtheit dieser vertikalen Mauern ist in einer bestimmten Höhe durch eine dichte horizontale Platte 20 (Fig. 1 und 2) abgeschlossen die sich zwischen der gerundeten Wand 13 und dem zentralen hohlen Schaft 3 erstreckt und die mittels Versteifungsgliedern 21 ausgesteift ist, die sich ihrerseits an den Wänden 14 abstützen, vgl. Fig. 1.

Oberhalb dieser Platte 20 setzt sich die gerundete Mauer 13 nach oben bis über den Meeresspiegel N hinaus fort, und zwar in Form eines Abschnitts 23» welcher ebenfalls gerundet ist und welcher zur Dämpfung des Seegangs mit Löchern 24 versehen ist, deren Form und Anordnung aus Fig. 1 klar hervorgeht. An den Schnittstellen 25 dieser Rundungen oder Wölbungen sind vertikale Versteifungen 26 angeordnet, welche unten an den Versteifungswänden 14 und der Platte 20 befestigt sind und welche sich oben über radiale Glieder 27 am zentralen hohlen Schaft 3 abstützen. Glieder bzw. Balken 28 verbinden die Schnittstellen der Wölbungen 23 miteinander und bilden so ein Sechseck, welches - zusammen mit den radialen Gliedern 27 - den oberen Teil der Mauer 23 nach Art von Dreiecksversteifungen aussteift und gegen Verformungen schützt.

Der obere Aufbau des Turms weist eine Brücke 5 mit einem oder mehreren Stockwerken auf„ welche sehr weit oberhalb des Meeresspiegels N liegen und auch bei dem höchsten Wellengang immer außerhalb des Wassers bleiben. Diese Brücke 5 ist am Rand auf den Säulen 4 abgestützt, weiche am oberen Rand 29 der gerundeten und mit Löchern versehenen Mauer 23 angeordnet sind. In der Mitte stützt sie sich ab an dem zentralen hohlen Schaft 3, welcher gegebenenfalls über das Niveau der Brücke hinausragen kann, um eine Art Schornstein zu bilden., Dies gilt insbesondere bei der Behandlung von Erdgas, um Sicherheit

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gegen Brände zu schaffen.

Die erfindungsgeraäße Konstruktion-ist hauptsächlich geeignet für das Niederbringen von Erdölbohrungen im Meer, für die Förderung aus solchen Bohrungen, und für die Einrichtung von Wärmekraftwerken im Meer, welche Kraftwerke z.B. Rohöl oder Erdgas verbrennen, das dort an Ort und Stelle gefördert wird. Bei Bohr- und bei Fördereinrichtungen - sei es für Erdgas oder für Erdöl muß die Bohrinsel Verlängerungen der Verrohrungen und Rohre für die Auskleidung der Bohrung-(en) aufweisen. Diese Verlängerungen werden gebildet durch, eine Anzahl ■konzentrischer Rohre, die durch ein Rohr geschützt werden, das als äußere-Führung bezeichnet wird. Jede Bohrung v/eist also eine variable Zahl von konzentrischen Rohren auf, die in einem Führungsrohr großer Abmessungen (zwischen 600 und 900 mm. Durchmesser, gelegentlich mehr) angeordnet sind.

Da die Bohrinseln sehr teuer sind, bringt man von einer Insel und von derselben Stelle aus eine große Zahl von Bohrungen nieder, und zwar nach dem sogenannten Schrägbohrverfahren.

Bei den üblichen Bohrinseln aus Stahl sind die Führungsrohre der Bohrungen bündelartig angeordnet und verlaufen von der Plattform der Insel zum Meeresboden, wobei sie in regelmäßigen Abständen an den Querstreben der Insel befestigt sind. Das Rohrbündel ist also der Wirkung der Dünung und des Wellengangs sowie des Windes und der Strömung ausgesetzt. Dieses Rohrbündel unterliegt ferner der Korrosion durch das Meerwasser.

Beim Landen eines Schiffs an einer solchen Insel können die Rohre zerstört werden, was sehr schwerwiegende Folgen nach sich ziehen kann, z.B. Eruption der Bohrungen und Brand auf der Insel.

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Das geförderte Öl oder Gas wird sodann über andere Leitungen abgeführt, welche von der Brücke der Insel nach unten verlaufen und mit den Pipelines am Meeresboden verbunden sind, welche zum Transport der geförderten Stoffe zum Festland, zu den Vorratsbehältern des Feldes ; oder zu den Ladebojen für Schiffe (Tankschiffe, Gastransportschiffe) dienen. Aus Gründen der bequemen Konstruktion sind diese Verbindungsleitungen zu den anderen Bohrinseln längs der Pfeiler oder Beine angeordnet. Bei ihnen ist daher mehr als bei anderen Leitungen die ; Gefahr gegeben, daß sie durch ungewollte Stöße von Schiffen beschädigt oder zerstört werden. .

Die beschriebene Konstruktion mit ihrem zentralen hohlen Schaft 3 ohne Boden und mit ihren unterseeischen Tunnels 6 hat folgende vorteilhaften technischen Eigenschaften:

a.) Das Bündel von Führungsrohren, das die Verlängerungen der Bohrrohre enthält, wird in dem zentralen hohlen Schaft 3 angeordnet, welcher innen trocken gehalten wird, und zwar dank eines Bodenabdichtungssystems, welches ' im folgenden noch beschrieben wird, und gegebenenfalls mittels einer Entwässerungspumpanlage mit relativ kleiner Fördermenge; ;

b) Die Zu- oder Abführleitungen für Produkte verlaufen | ebenfalls praktisch bis zum Meeresboden durch denselben \ zentralen hohlen Schaft 3 und dann radial durch die ■ Tunnels 6, welche ebenfalls durch Abdichtungsvorrichtungen an den Tunnelausgängen trocken gehalten werden, vgl. die folgende Beschreibung zu Fig. 6. ;

Die Gesamtheit der Rohrverbindungen einer erfindungsgemäßen Insel kann also trocken und vor zufälligen Stoßen _; geschützt gehalten werden, und dieses durch den doppelten Schutz infolge der mit Löchern versehenen Mauer 23 des

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zylindrischen Körpers 2 und durch die widerstandsfähige - . Wand des zentralen hohlen Schafts 3. Diese Verbindungen
sind daher nicht der Korrosion ausgesetzt und können
ständig überprüft und gewartet werden, wodurch die Gefahr
eines Unfalls oder einer Havarie sehr stark. verringert -. wird. ■ - :

Im übrigen haben bei den Inseln, die zur Kompression ■ und zur Behandlung von Erdgas dfenen, die Zu- und Abführleitungen für Gas häufig sehr große Durchmesser (900 mm ; und mehr) und enthalten hoch energetisches Gas unter \ sehr starkem Druck (z.B. Methan mit ca. 140 atü). Der
Bruch eines solchen Rohres führt zu einer Gaseruption mit
sehr hohen Anfangsmengen (15 ... 30 000 Nm /see) und
mit sehr hohen Temperaturabsenkungen (Größenordnung von ; 100°C).

Da bei der beschriebenen Konstruktion die Volumina der ^; Tummeis 6 und des zentralen hohlen Schafts 3 von der \ Oberseite des letzteren aus mit der Atmosphäre in Verbindung stehen - diese Oberseite ist .an ihrem gesamten
Querschnitt offen -, entweicht das Gas von der Spitze des
zentralen Schafts 3 aus in die Atmosphäre. Dieser Schaft ■

kann bei dieser Art von Anordnungen nach Art eines - ; Schornsteins von großer Höhe (50 m und mehr) ausgebildet
sein, und das entweichende Gas erzeugt nur einen kleinen : örtlichen Überdruck. Außerdem isoliert die Oberflächen-Betonschicht an der Innenseite des zentralen Schafts 3 die
Armierungen des Betons gegen die hierbei entstehende Kälte,
wodurch Brüche infolge Versprödung des Armierungstähls
bei ,Kälte (-90⁰C) vermieden werden.

Außerdem erleichtert eine erfindungsgemäße Konstruktion sehr die Montage von Leitungen, denn während dieser Montage
und während der Verbindungsarbeiten bleiben die Tunnels 6
und der zentrale Schaft 3 trocken und unter normalem
Luftdruck.

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Diese Bedingungen - Trockenheit| normaler Luftdruck erhält man nach einer Weiterbildung der Erfindung mittels Dichtvorrichtungen zum Durchführen des Bündels von Bohr-Führungsrohren und für die Zugänge und Abgänge von Verbindungsleitungen.

Die Fig. 5a und 5b zeigen die Anordnung der Gesamtheit dieser Rohre, wenn die Installation beendet ist und die Abdichtungen sich an Ort und Stelle befinden«

In den Fig» 5a und 5b ist ein rohrföriaiges Element aus Beton oder Stahl dargestellt^ dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des zentralen hohlen Schafts 3« Die Länge dieses Elements reicht aus, damit es, wenn es nach Art eines Pfahls in den Meeresboden eingetrieben wird_s die undurchlässigen Schichten I erreichen kann_o An Ort und Stelle wird dann das Element 31 durch eingespritzten Beton B fest zementiert. Die Abdichtung zwischen dem Element 31 und der Fundamentplatte 8 wird während der Verschiebung durch eine Lippendichtung 34 gewährleistet, und dann durch den eingespritzten Beton B_? wenn die Verschiebung beendet und der Schachtausbau fertiggestellt ist»

Während des Schleppens einer erfindungsgemäßen Konstruktion (vgl, Fig. 5a) befinden sich die Leitungen (Rohre) 30 an Ort und Stelle im zentralen Schaft 3, wo sie durch verschiebbare Führungen 35 zentriert und auf der Höhe 36 festgehalten werden« Das Element 3Ϊ ist in den Schaft 3 eingezogen, und sein oberes Ende ist durch eine Platte oder Deckel 37 verschlossen, welcher an einem Flansch 38 des Elements 31 befestigt ist_o Die nach oben wirkende Kraft- welche durch den Wasserdruck in der betreffenden Tiefe erzeugt wirdy wird durch herausziehbare Nocken 39 aufgenommen,, welche diese Kraft auf die gesamte Konstruktion übertragen«,

Wird eine erfindungsgemäße Konstruktion auf den Meeresboden S aufgesetzt, so füllt man zunächst den zentralen Schaft 3 mit Wasser, um. den Druck auf beiden Seiten des Deckels 37 auszugleichen. Dann spritzt man Wasser unter hohem Druck durch Düsen 32, die am gesamten unteren Umfang des Elements 31 angeordnet sind, um· den Boden unter diesem Element auszuhöhlen und auszuspülen. Die Nocken 39 v/erden dann zurückgezogen, und das Element 31 gleitet unter seinem eigenen Gewicht nach unten. Gelangt es dabei auf harten Grund, so kommt es zum.Stehen, und man spritzt dann den Beton B (Fig. 5b) ein und bringt gegebenenfalls eine Betonschicht B¹ in seinem Innenabschnitt an, welche anschließend zum Eintreiben der Führungsrohre 30 so durchbohrt wird, wie wenn es sich um eine Felsschicht handeln würde. Nach dem Trockenlegen des zentralen Schafts 3 und der Tunnels 6 wird der Deckel 37 abmontiert. Er wird entweder im Raum 17 aufbewahrt oder durch den zentralen Schaft 3 nach oben herausgenommen.

Der Einbau der Führungsrohre 30 erfolgt· in üblicher Weise: Nach dem Durchbohren der Betonschicht B* und dann der Bodenschicht I wird das Rohr auf einige Dutzend Meter Tiefe abgesenkt und dann angehalten und einbetoniert, und die Bohrung geht dann in üblicher Weise weiter.

Einer der wesentlichen Vorteile einer solchen Anordnung ist, daß der untere Abschnitt (Abschnitt 33 in Fig. 5b) j der Rohre 30 relativ zum Aufbau des Turms frei ist. Die geringen Bewegungen des Turms infolge der Setzung des '. Bodens bringen nicht die Gefahr mit sich, Spannungen in den ;

Bohrverlängerungen hervorzurufen. ί

Fig. 5Ίο zeigt schematisch eine erfindungsgeraäße i Abdichtungsvorrichtung 19, welche zum dichten Durchführen j der Verbindungsleitungen 40 am Ende der Tunnels 6 und durch die äußere Mauer 7 des Sockelteils 1 dient. Fig. 6 zeigt j Einzelheiten dieser Abdichtungsvorrichtung. Diese weist auf der dem Meer zugewandten Seite M einen dichten Sicherheits-

LJ

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Autoklavendeckel 44 auf, der mit einem Auftriebskörper 45 ■versehen ist, welcher ihm eine kleine, nach oben gerichtete Auftriebskomponente gibt«. Ferner befindet sich an diesem Deckel 44 ein Ventil 46 zum Druckausgleich» Außerdem ist ein Zentrierkonus 47 vorgesehen, welcher ein Rohr 41 umgibt, um das Einführen eines untergetauchten Rohres 43 zu ermöglichen, das mit einer Zugöse 55 versehen ist. Der Deckel 44 wird durch den Wasserdruck angedrückt und .durch eine Sicherheitskette 42 festgehalten, welch letztere an einer Traverse 49 mittels eines mit einem Gewinde versehenen Bügels 50 und einer Flügelmutter 51 befestigt ist.

Die Abdichtungsvorrichtung 19 weist ferner im Inneren des Rohres 41 eine, aufblasbare Dichtung 52 sowie ein '■ Zugseil 53 auf _s das an seinem freien Ende einen Zughaken 54 hat, der zum Eingängen in die Zugöse 55 des Rohres 43 ausgebildet ist. Auf der dem Tunnel 6 zugewandten Innenseite weist sie einen dichten Deckel 56 auf, der mittels

Schraubenbolzen 58 befestigt und mit einer Dichtungs- '

Stopfbüchse 57 versehen ist, durch welche das Zugseil 53 ' dichtend durchgeführt ist» Dieser Innendeckel 56 ist

mit einem Lufteinlaßventil 59 und mit einem Wasserablaß- ,

ventil 60 versehen» · .;

Das untergetauchte Rohr 43 wird wie folgt eingeführtt ;

1. Von der Innenseite des trockenen Tunnels 6 aus j entfernt ein Arbeiter den inneren Deckel 56^ entfernt die I Halteglieder 42 - 49 des äußeren Autoklavendeckels 44 und befestigt dann erneut den inneren Deckel 56 <,

2. Ein Taucher öffnet von der Außenseite M her das Ventil 46 und flutet so den Raum 41. Nach Herstellung des Druckausgleichs läßt sich der Deckel 44 abnehmen und schwimmt dank seines Auftriebskörpers 45 zur Oberfläche«,

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3. Der Taucher nimmt dann den Zughaken 54 des Zugseils
53 und befestigt ihn an der Zugöse 55 des auf dem Meeresgrund befindlichen untergetauchten Rohres 43.

4. Mittels einer (nicht dargestellten) Winde wird jetzt = das Zugseil 53 gespannt. Diese Winde befindet sich im
Inneren des Tunnels 6 und zieht das Rohr 43 in Richtung ^: zum Tunnel 6, wobei es in Berührung mit dem Führungskonus

47 kommt und so weit in das Rohr 41 hineingleitet, bis es
gegen den dichten inneren Deckel 56 stoßt.

5. Die Dichtung 52 wird aufgeblasen und umspannt ·, abdichtend die Außenseite, des Rohres 43. Der Deckel 46 ' <-. kann dann entfernt werden, nachdem man mittels der Ventile 59 und 60 das Wasser aus dem Rohr 41 entfernt hat. :

6. Die Zugöse 55 und das mit ihr verbundene Rohrende
werden so weit in den Tunnel 6 hineingezogen, daß der am _; Rohrende vorgesehene Rohrverschluß entfernt und das Rohr 43 an die zuvor im Inneren des Tunnels 6 vorgesehenen Leitungen angeschweißt werden kann. ;

7. Der Ringraum zwischen dem Rohr 43 und der Wand 41 i wird mittels Preßluft ausgetrocknet, und dann wird in ihn
Epoxyharz eingespritzt. Die entbehrlich gewordene auf blas- ; bare Dichtung 52 kann entfernt oder an Ort und Stelle ί

i belassen werden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß im Falle des Bruchs
einer unter Druck stehenden Leitung unterhalb einer
erfindungsgemäßen künstlichen Insel die herausströmende,
unter Druck stehende Flüssigkeit (z.B. Gas oder Erdöl)
frei durch den hohlen Schaft 3 nach oben abströmen kann*
ohne sich mit Druck unter der künstlichen Insel zu
entspannen und auszubreiten. Bei den bekannten Inselkonstruktionen kann ein solcher Vorfall ein Anheben und
eine !Instabilität unter der Wirkung des Meeres bewirken*

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Die Fig. 7 bis 10 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Teile werden dort mit denselben, jeweils um die Zahl 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, also z.B. Schaft statt Schaft 3, und werden deshalb nicht nochmals beschrieben. - Bei dieser Ausführungsform schließt der zentrale Abschnitt 110 der Fundamentplatte 108 - der · auch hier wie auch in Fig. 7 dargestellt mit Vorteil etwas hochgezogen ist - den zentralen hohlen Schaft und die Tunnels 106 nach unten dichtend ab. Eine solche Ausführungsform ist also besonders gut als Verbindungsstelle von Pipelines;, z.B. als Pumpstation^ geeignet; über den zentralen hohlen Schaft 103 und die unterseeischen Tunnels 106 können auch hier - wie dargestellt Zu- und Abführleitungen 140_? z_oB» für Erdöl oder Erdgas, bis zum Meeresboden trocken hinuntergeführt und dann radial durch.die - ebenfalls trockenen - Tunnels 106 nach außen geführt werden, wobei auch hier eine Abdichtvorrichtung 119 von der Art verwendet werden kann, wie sie bei Fig., 6 beschrieben wurde»

Die Gesamtheit der Rohrleitungen in der künstlichen Insel wird auch hier trocken gehalten und ist vor ungewollten Stoßen und Beschädigungen geschützt durch den doppelten Schutz, den ihr einmal die mit Ausnehmungen versehene Wand 123 des zylindrischen Körpers 102 und die sehr kräftige Wand des zentralen hohlen Schafts 103 gewähren. Diese Rohrleitungen werden also nicht durch das Seewasser angegriffen und können ständig beobachtet und gewartet werden, so daß die Gefahr von Unfällen oder Havarien stark verringert wird»

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kose!

609820/0341

Claims

DIPL.-ING. HORST ROSE DlPL-ING. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE

^T 3353 Bad Gandersheim, 31 . Oktober 1

Postfach 129 Hohenhöfen5 Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim Unsere Akten-Nr. 2749/5

CG· DORIS (Compagnie Generale pour les Developpements Operationnels des Richesses Sous-marines)

Patentgesuch vom 31. Oktober 1974 ·

Patentansprüche

f 1Λ Künstliche Insel für einen Ausbeutungsbetrieb (Bohrungen, Kraftwerk, Verteiler station ο. dgl.) im Meer, welche Insel durch ihr Gewicht auf dem Meeresboden aufliegt, und zwar über eine Basis, welche den Sockel eines Turms bildet, an dessen Oberseite ein aus dein Wasser herausragender Oberbau vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der künstlichen Insel ein wider standsfähiger, flüssigkeitsdichter Schaft (3;103) vorgesehen ist, welcher sich etwa nach Art eines Schornsteins in der Insel von unten nach oben erstreckt und dazu ausgebildet ist, die Leitungen, Geräte oder sonstigen wichtigen Teile des Ausbeutungsbetriebs unterzubringen, um sie vor dem Angriff des Seewassers und vor Stößen zu schützen und um im Trockenen erforderliche Arbeiten, z.B* Bedienungsarbeiten, Instandhaltungsarbeiten oder Überv/achungsarbeiten durchführen zu können, die bei der Ausbeutung erforderlich werden.

2. Insel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der widerstandsfähige Schaft (3j103) fest in den Sockel (Tj101). eingefügt ist und einen Pfeiler zur Halterung des aus dem Wasser herausragenden Oberbaus (5;1O5)" bildet.

3. Insel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (3j105) beträchtlich über den Oberbau (5;1O5) hinausragt und an seinem oberen Ende zur Atmosphäre hin weit offen ist„

509820/0341 . Ra/Rg.

Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Gandershelm, Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715

4» Insel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der widerstandsfähige Schaft •(3j103) eine mehr oder weniger zentrale Lage einnimmt und durch die äußeren Abschnitte (23;123) der Insel geschützt ist, welche als Puffer oder Stoßabweiser für diesen Schaft ausgebildet sind.

5. Insel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der widerstandsfähige Schaft (3) ohne Boden ausgebildet ist_s und daß Mittel (31,B) vorgesehen sind₉ um sein Inneres trocken zu halten, um durch die Basis hindurch ohne Tauchen einen freien Zugang zum Meeresboden (S) zu erhalten«

6. Insel nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Abschnitt des widerstandsfähigen Schafts.(3) ein teleskopisch verschiebbares Verankerungsglied (31) vorgesehen ist, welches zum Eindringen in den Meeresgrund ausgebildet (32) ist."

7« Insel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungsglied (31) rohrförmig und dicht ausgebildet ist und so den Schaft mittels einer Ausschachtvorrichtung (32) bis zu einer undurchlässigen Schicht (i) des Meeresgrundes nach unten verlängert«

8„ Insel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet_s daß das verschiebbare Verankerungsglied (31) an seinem unteren Rand mit Flüssigkeitsabstrahldüsen (32) versehen ist, mittels deren ein Aushöhlen des Meeresgrundes senkrecht unter dem Verankerungsglied (31) möglich ist₈ so daß dieses progressiv unter seinem eigenen Gewicht - gegebenenfalls erhöht durch eine entsprechend große Zusatzkraft in den Meeresgrund eindringen kann_o

9ο Insel nach mindestens einem der Ansprüche β bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmig und dicht ausgebildete Verankerungsglied (31) an seiner Oberseite mit einem, abnehmbaren_? dichten Deckel (37) versehen ist»

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10. Insel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstands- \ fähige hohle Schaft (3j1O3) mit einem oder mehreren radialen, flüssigkeitsdichten Tunnels (6;106) in Verbindung steht, welche im unteren Bereich der. Insel, z.B. : in der Basis und in der Nähe -des Meeresbodens (S), angeordnet sind.

11. Insel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Tunnels (6;1O6) in der Weise ausgebildet sind, ■ ' daß sie von Wasser frei gehalten werden können. ·

12. Insel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn- \ zeichnet, daß der dichte Schaft (3;103) eine Erweiterung (17;117) aufweist, welche einen Verbindungsraum zur ; Verbindung des Schafts mit dem radialen Tunnel bzw. den ■ radialen Tunnels (6;106) bildet.

13. Insel nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Tunnel (6j106) ' an seiner Mündung eine Absichtvorrichtung (19;11§) aufweist, welche zum Einbringen und flüssigkeitsdichten ; Durchführen eines Verbindungsleitung (4O,43;14O) ausgebildet ist. . !

14. Insel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, . j daß die Abdichtvorrichtung (19) ein Rohr (41) mit einem j Querschnitt aufweist, der geringfügig größer ist als der j Querschnitt der Verbindungsleitung (43) und zur Aufnahme \ derselben ausgebildet ist, und daß dieses Rohr (41) im j nichtbenutzten Zustand dicht durch zwei abnehmbare Deckel J (44,56) verschlossen ist, von denen der eine auf der j Tunnelseite und der andere auf der Meeresseite (M) ange- \ ordnet ist (Fig. 6). I

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15. Insel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (44) auf der Meeresseite (M) etwa nach Art eines Autoklavendeckels ausgebildet und mit einem von außen betätigbaren Druckausgleichsventil. (46) versehen ist.

16. Insel nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (44) auf der Meeresseite (M) mit einem Auftriebskörper (45) versehen ist«

17. Insel' nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (44) auf der Meeresseite (M) mit einer von innen entfernbaren Haltevorrichtung (42,49*50,51) versehen ist»

18. Insel nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (56) auf der Tunnelseite mit einem Ausblasventil (59) zum Ausblasen des Wassers aus dem Rohr (41) und mit einem Wasserablaßventil (60) zum Ablassen des Wasssers aus dem Rohr (41) versehen ist.

19» Insel nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohr (41) zwischen den beiden Deckeln (44,56) ein Zugseil (53) angeordnet ist, welches dichtend, z.B. durch eine Stopfbüchse (57) durch den tunnelseitigen Deckel (56) durchgeführt und gegebenenfalls an eine im Tunnel (6|1O6) angeordnete Winde o.dgl. anschließbar ist. ·

20. Insel, nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang des zwischen den beiden Deckeln (44,56) angeordneten Rohres (41.) eine vorzugsweise aufblasbare Dichtung (52$) vorgesehen ist, welche sich nach dem Einführen einer Verbindungsleitung (43) in dieses Rohr (41) dichtend gegen den Umfang dieser Verbindungsleitung legte

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-ing. Peter Kosel

509820/0341

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