DE2713756A1

DE2713756A1 - Auf den meeresboden abzusetzender behaelter zur lagerung von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2713756A1
Application number: DE19772713756
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1977-03-29
Filing date: 1977-03-29
Publication date: 1978-10-05
Also published as: DE2713756C3; US4195951A; DE2713756B2; CA1074581A

Description

Dyckerhoff & Widmann Aktiengesellschaft, 8OOO München 4O

Auf den Meeresboden abzusetzender Behälter zur Lagerung

von Flüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf einen auf den Meeresboden abzusetzenden Behälter aus Stahlbeton zur Lagerung von Flüssigkeiten, z.B. Rohöl oder dgl..

Bei der Förderung von Rohöl aus unter dem Meeresspiegel gelegenen Erdölfeldern, sog. Offshore-Gebieten, verwendet man mit Lagerbehältern zur Zwischenlagerung von Rohöl verbundene Sammelstellen, in denen das aus mehreren Bohrungen kommende Erdöl gesammelt wird, bevor es in Tanker umgeschlagen wird. Diese Anlagen, die auch als "Single Point-Mooring" bekannt sind, bestehen entweder aus einem Lagerbe-

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hälter, der selbst bis über den Wasserspiegel hinausreicht und eine Plattform zur Anordnung der erforderlichen Armaturen aufweist oder aus einem Behälter, der sich ausschließlich unterhalb des Wasserspiegels befindet und auf den mit Hilfe von Zwischenkonstruktionen eine Plattform aufgeständert ist.

So ist ein in ca. 70 m Wassertiefe auf den Meeresboden abgesetzter Behälter bekannt, der aus einem neunzeiligen Silo aus Spannbeton besteht und noch 12m über den Wasserspiegel hinausragt ("Der Bauingenieur" 1974, Heft 5, Seiten 198/99). Dieser Behälter wurde an der Küste begonnen, dann auf See hinausgeschleppt und fortlaufend mit der Herstellung der Silowände abgesenkt.

Obwohl zur Dämpfung der Energie der auflaufenden Wellen um diesen Behälter herum eine kreisringförmige, durchbrochene Wellenbrecherwand angeordnet ist, sind die über die Fundamentplatte des Behälters auf den Meeresboden übertragenen Bodenpressungen infolge der angreifenden Wellenkräfte beträchtlich. Ungünstig wirkt sich dabei vor allem aus, daß infolge des Wellendruckes und -sogs an der einen Seite des Behälters sehr hohe Kantenpressungen entstehen, während die gegenüberliegende Seite entlastet wird. Durch die hohen Kantenpressungen wird aus dem im Untergrund anstehenden Sand, der mit Porenwasser gesättigt ist, dieses herausgepreßt. Da das Porenwasser bei darauffolgender Entlastung nicht mehr wieder in die Poren zurückkehrt, sind unterschiedliche Setzungen des Bodens die Folge. Da die Richtung der Wellen wechselt, besteht die Gefahr, daß der Behälter im Lauf der Zeit nur noch in seinem mittleren Bereich gegründet ist, während in den äußeren Randbereichen die Lasten nicht mehr einwandfrei auf den Meeresboden übertragen werden können, so daß der Behälter reißt und unter Umständen undicht wird.

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Die Belastungen aus den Kräften der auflaufenden Wellen können zwar verringert werden, wenn der eigentliche Behälter, wie das bei größeren Wassertiefen möglich ist, auf den Meeresboden abgesenkt und die Plattform über Stützen aus Stahl oder Stahlbeton aufgeständert wird. Nachdem derartige Behälter aber in größeren Wassertiefen angeordnet werden, sind auch hier die Kantenpressungen unter der Bodenplatte beträchtlich, so daß ähnliche Schwierigkeiten auftreten. Dazu kommen noch die Probleme aus dem oft ungünstigen Schwimmverhalten solcher Behälter, die infolge ihres großen Tiefgangs nicht in Ufernähe hergestellt werden können, sondern auf die See hinausgeschleppt werden müssen, um dort fertiggestellt und abgesenkt zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter zu schaffen, der sich wirtschaftlich herstellen läßt, der schwimmfähig ist, der ohne Schwierigkeiten sicher auf dem Meeresboden gegründet werden kann und der sich auch zur Bildung einer Plattform eignet.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Behälter etwa flaschenförmig mit einem unteren, als Rotationskörper mit gekrümmter Erzeugender ausgebildeten Behälterteil mit verdicktem Boden und einem an dieses anschließenden, sich nach oben hin verjüngenden und über den Wasserspiegel hinausragenden Hals besteht, wobei das Verhältnis der Durchmesser von Behälterteil und Hals sowie die Verdickung des Bodens so bemessen sind, daß der Behälter mit im wesentlichen lotrechter Achse schwimmfähig ist. Dabei schließt der Hals an das Behälterteil zweckmäßig mit stetiger Krümmung an.

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Das Behälterteil ist zweckmäßig als Kugel ausgebildet, wobei die Wendetangente der Mittelffiche der gekrümmten Außenwand etwa unter 45 zur vertikalen Längsachse des Behälters verlaufen kann.

An dem über den Wasserspiegel hinausragenden Hals kann eine Plattform angeordnet sein.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Behälters liegt im wesentlichen in seiner Formgebung begründet. Durch die Ausbildung des Behälters als Rotationskörper mit gekrümmter Erzeugender wirkt die Behälterwand als Schale und kann somit sehr dünn gehalten werden; der Behälter erfordert also zu seiner Herstellung verhältnismäßig wenig Material. Außerdem ist sein Gewicht im Verhältnis zum Lagerraum gering.

Diese Ausbildung hat weiterhin den Vorteil, daß der Behälter mit sehr geringem Tiefgang schwimmfähig und schwimmstabil ist und somit in Ufernähe auch bei geringen Wassertiefen hergestellt werden kann. Der Tiefgang beträgt beispielsweise bei einem Behälter mit einem Durchmesser von 60 m und einer Gesamthöhe von 130 m nur etwa 10 m. Dabei kann durch entsprechende Ballastierung, z.B. durch unterschiedliche Wanddicke im Bereich des Bodens, erreicht werden, daß der Schwerpunkt des Behälters unterhalb des Metazentrums liegt, so daß der Behälter trotz seiner großen Höhe schwimmstabil ist. Das günstige Schwimmverhalten geht auch dann nicht verloren, wenn der Behälter zum Absenken auf den Meeresboden teilweise oder vollständig geflutet wird. Die Verstärkung der Wanddicke im Bereich des Bodens trägt auch zu einer günstigen Verteilung der Lasten im Bereich der Gründung bei, die durch die gekrümmte Gründungsfläche immer gut zentriert werden.

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Im Hinblick auf die Gründung ist ein Behälter als vorteilhaft anzusehen, dessen Behälterteil als im Gründungsbereich abgeplattetes Rotationsellipsoid ausgebildet ist. Ein solcher Behälter hat ein gutes Schwimmverhalten und eine sichere Lagerung auf dem sandigen Meeresboden. Er wird durch die Wellenkräfte, die, da sie nur an dem schlanken Hals angreifen, ohnehin gering sind, kaum aus seiner Lage auf dem Meeresboden ausgelenkt. Die Gründungsverhältnisse werden dadurch nicht verändert. Er kann an seinem über den Wasserspiegel hinausragenden Hals eine Plattform tragen.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Behälters liegt aber darin, daß mehrere, insbesondere drei Einzelbehälter in gegeneinander geneigter Lage zueinander angeordnet und mit einer gemeinsamen Plattform versehen sein können. Dabei kann an jedem Einzelbehälter ein kreissektorförmiges Plattformteil angeformt sein.

Hier ist von Vorteil, wenn das untere Behälterteil als Dreiviertel-Kugel mit aufgesetztem Hals ausgebildet ist. Von besonderem Vorteil für die Schwimmeigenschaften ist hier, daß das Metazentrum des Schwimmkörpers im Kugelmittelpunkt liegt, also von allen Punkten der Außenwand denselben Abstand hat.

Die Kugelfläche im Gründungshorizont, die in jedem Fall eine sichere Zentrierung der Gründung gewährleistet, schafft auch die Voraussetzung dafür, daß der Behälter im Sand des Meeresbodens wie in einem Gelenk gedreht und schräg gestellt werden kann. Dadurch lassen sich drei in den Ecken eines Dreiecks angeordnete Behälter mit ihren Hälsen gegeneinander geneigt durch eine Plattform zu einem sehr steifen Bock verbinden. Da die Behälter nur im Bereich ihrer Hälse miteinander verbunden

sind, entstehen im Bereich der Gründung keine Zwängungsspannungen, zumal auch bei Schrägstellung der Behälter die Lasten immer vertikal im Bereich der Kugelflächen abgegeben werden.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Behälter nac h der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen aus drei schräg gestellten Behältern gebildeten Bock,

Fig. 3 eine Ansicht des Bocks nach Fig. 2, Fig. 4 in schema tischer Draufsicht die Anordnung von

Verankerungen zur Schrägstellung eines Behälters und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Behälter mit einem als Rotationsellipsoid ausgebildeten Behälterunterteil.

Der Behälter 1 gemäß Fig. 1 besteht aus einem Behälterunterteil 2, das als Dreiviertel-Kugel ausgebildet ist und an das in Wendepunkten 3 der Außenwandfläche ein sich nach oben hin verjüngender Hals 4 angesetzt ist. Der Behälter kann aus Stahlbeton bestehen, da im Betriebszustand, also bei Flüssigkeit sfüllung innen und außen der gleiche Druck herrscht. Die Behälterschale kann bei besonderen Bedingungen aber auch vorgespannt sein.

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Wenn auch für die Erzielung einer Schalentragwirkung des Behälters ein stetiger übergang der Krümmung vom Behälterteil zum Hals vorzuziehen ist, so ist auch eine Ausführung denkbar, bei der an das Behälterteil ein Kegelstumpfmantel anschließt, an den dann ein zylindrisches Rohr als Hals angesetzt ist.

Das kugelförmige Behälterunterteil ist durch Vergrößerung der Wandstärke am Boden bailastiert, um zu erreichen, daß der Schwerpunkt S etwas tiefer liegt als das mit dem Kugelmittelpunkt zusammenfallende MetaZentrum M. Der Behälter 1 hat, durch seine Form bedingt, einen sehr geringen Tiefgang bei ausgezeichneten Schwimmeigenschaften. Er kann in Ufernähe fertiggestellt und dann auf See hinaus zur Einsatzstelle geschleppt und abgesenkt werden.

Der Behälter 1 nach Fig. 1 ist dazu bestimmt, in der aus den Fig. 2 und 3 erkennbaren Weise zu einem Bock zusammengesetzt zu werden. Aus diesem Grund ist am oberen Ende 5 des Flaschenhalses 4 eine Plattform 6* angeordnet, deren Neigung zur Längsachse des Behälters 1 schon der erforderlichen Schrägstellung angepaßt ist.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf drei in gleicher Weise ausgebildete Behälter 1, die in den Ecken eines Dreiecks angeordnet und deren Hälse 4 zu dem Mittelpunkt des Dreiecks zusammengeführt sind. Aus dieser Draufsicht ist auch erkennbar, wie die einzelnen kreissektorförmigen Plattformteile 6¹ zu einer kreisrunden Plattform 6 zusammengesetzt sind. Fig. zeigt eine Ansicht dieses Bocks. Die Plattform kann, wenn die Behälter sich an Ort und Stelle befinden, ohne Schwierigkeiten vergrößert werden. Es können auch z.B. im Wege des Freivor-

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baus Stege, Brücken oder dgl. angebaut werden, um Tanker direkt von oben beladen zu können.

Zur Schrägstellung der Behälter wird ein in lotrechter Lage abgesenkter Behälter 1 an seinem Hals 4 mit Zuggliedern verbunden, die über Anker 8 auf dem Meeresgrund verankert werden. Durch Verkürzen eines der Zugglieder 7¹ und Verlängern der beiden anderen Zugglieder 7 und 7" kann der Behälter 1 schräggestellt werden.

Es ist aber auch möglich, die drei Behälter schon in schwimmendem Zustand schräg zu stellen und an ihren Hälsen zu verbinden. Sie berühren sich dann punktweise und können in diesem Zustand geschleppt und abgesenkt werden.

Fig. 5 zeigt noch einen Behälter 10, bei dem das untere Behälterteil als Rotationsellipsoid ausgebildet ist. Dieser Behälter ist dazu bestimmt, allein in aufrechter Lage verwendet zu werden, wobei die abgeplattete Fläche des Ellipsoids auf dem Meeresboden aufliegt.

Der Behälter nach der Erfindung ist in erster Linie zur Lagerung von Flüssigkeiten gedacht. Er kann, bei entsprechender Isolierung, aber auch zur Lagerung von Flüssiggas verwendet werden. Das fehlende Gewicht kann durch entsprechende Bailastierung oder Verankerung ersetzt werden. Auf diese Weise können Batterien von Einzelbehältern unter Beachtung der Umweltschutzbedingungen vorteilhaft im ruhigen W asser in Ufernähe eingesetzt werden.

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Claims

ο η λ ο Π C C PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. C. STOEPEL · DIPL.-ING. W. GOLLWITZEB · DIPL.-ING. F.W. MOLL •74 LANDAU/PFALZ · AH 8CHÜTZE1*HOF TIL. 06341/3000. βθ 35 -TELEX 463333 FO8TBCHBCK: β* LUDWIG8HAFEN ΜββΖ-βΙβ · BANKi DEUTSCHE BANK «74 LANDAU-PFALZ 28. März 1977 Mr. Dyckerhoff & Widmann Aktiengesellschaft, 8000 München 40 Auf den Meeresboden abzusetzender Behälter zur Lagerung von Flüssigkeiten Patentansprüche

1. Auf den Meeresboden abzusetzender Behälter aus Stahlbeton zur Lagerung von Flüssigkeiten, z.B. Rohöl oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter etwa flaschenförmig mit einem unteren, als Rotationskörper mit gekrümmter Erzeugender ausgebildeter Behälterteil mit verdicktem Boden und einem an dieses anschließenden, sich nach oben hin ver-

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jungenden und über den Wasserspiegel hinausragenden Hals besteht, wobei das Verhältnis der Durchmesser von Behälterteil und Hals sowie die Verdickung des Bodens so bemessen sind, daß der Behälter mit im wesentlichen lotrechter Achse schwimmfähig ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hals an das Behälterteil in stetiger Krümmung anschließt.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Behälterteil als Kugel ausgebildet ist.

4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendetangente der Mittelfläche der gekrümmten Außenwand etwa

verläuft.

wand etwa unter 45 zur vertikalen Längsachse des Behälters

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem über den Wasserspiegel hinausragenden Hals eine Plattform angeordnet ist.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere drei Einzelbehälter, in gegeneinander geneigter Lage zueinander angeordnet und mit einer gemeinsamen Plattform versehen sind.

7. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Einzelbehälter ein kreissektorförmiges Plattformteil angeformt ist.

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