NO161932B - Boeyelig matte og fremgangsmaate til fremstilling av en slik matte. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår bøyelige matter og nærmere bestemt slike matter til beskyttelse eller stabilisering av undervannskonstruksjoner og rørledninger, sjøbunner, elveleier og andre underlag som er utsatt for ustabilitet og erosjon.

Det er vanlig praksis å legge rørledninger på sjøbunnen mellom f.eks. oljeproduksjonsplattformer og prosessanlegg på land. Som et resultat av sterke strømmer er imidlertid sjøbun-nen en meget ustabil omgivelse. Erosjon kan vaske ut sjøbunnen fra under en hvilken som helst gjenstand som avbryter strøm-mene, og sandbølger kan erodere hele sjøbunnen over et betydelig område. Videre kan temperaturen og viskositeten av det produkt som transporteres, medføre regelmessige bevegelser og svingninger av rørledningen. Mange fremgangsmåter til stabilisering av rørledninger har vært anvendt med forskjellig grad av begrenset suksess.

Skader fra trålbrett, ankre, avfall og lignende er et annet problem i forbindelse med rørledninger. Videre kan anker-kjettinger eller konstruksjonsliner skjære gjennom mange be-skyttende betongskikt og skade blottlagte rør. Et stabilise-ringssystem som i tillegg kan gi en betydelig mekanisk mot-standskraft, har derfor betydelige fordeler.

Det er kjent å forsyne rørledninger med et prefabrikert, armert betongbelegg. Dette skaffer ballast og mekanisk beskyttelse, men gjør ledningen vanskeligere å installere og nødven-diggjør mer sofistikerte installasjonsfartøyer etterhvert som den nødvendige beleggtykkelse øker. For oppnåelse av tilstrekkelig ballast kan betongen måtte gis en betydelig tykkelse, og for at tykkelsen skal kunne holdes innenfor praktisk gjennomfør-lige grenser, kan der fortsatt være behov for ytterligere ballast. Slikt belegg tar seg ikke av problemet med sjøbunnero-sjon, da deres utvendige form på samme måte som rørledningen maksimerer turbulensen og dermed spyler bort rørledningsfunda-mentet.

Det er også kjent å grave ned rørledninger, men heller ikke dette overvinner problemet med sandbølgeerosjon som kan redusere sjøbunnens nivå mer enn den maksimale dybde som grøf-tene kan graves i.

En annen fremgangsmåte som benyttes som et forsøk på

å overvinne problemene med erosjon, er dumping av stein. For å hindre spyling av sedimenter gjennom steinen må der imidlertid først bygges opp et filterskikt av siktede partikler. Stein-partiklene er ikke bundet til hverandre, og bevegelse og ut-skillelse finner sted ved hydrodynamiske bølgebevegelser. Ero-sjonen ved yttergrensene er progressiv og uunngåelig. Plas-sering av steinen er vanskelig å styre, og faren for skade ved dumpingen er betydelig.

En annen fremgangsmåte som er forsøkt, er anordningen

av betongsadler. Denne fremgangsmåte vil imidlertid på samme måte som andre fremgangsmåter som anvender stive beskyttelser, bare føre frem når enheten er lagt på stabilt underlag. Slike fremgangsmåter er fullstendig ute av stand til å motstå eller hindre erosjon av underlaget ved utspyling av sjøbunnen.

En mer fleksibel versjon av betongsadelen er anordning

av sekker med betongmørtel. Disse er bare bøyelige på et begrenset antall hengslingspunkter og er kostbare å installere.

En annen kjent fremgangsmåte er anordning av fylte bitumen-madrasser. Disse er teoretisk fleksible, men teorien er alvorlig begrenset av de ugunstige egenskaper av bitumen.

I varmt vann er bitumen forholdsvis flytende, og madrassene

må holdes sammen i betydelig grad under håndtering, transport, lagring og installering. I kaldt vær blir imidlertid bitumen så hard at madrassene er stive og sprø. Temperaturene på sjø-bunnen er lave, og madrassene vil derfor så snart de er instal-lert, miste sin smidighet og bare bøye seg meget langsomt. Denne langsomme bøyning kan være tilstrekkelig til å ta vare

på gradvise endringer i sjøbunnen som skyldes erosjon, men er ikke tilstrekkelig til å ta vare på den grad av bøyning som finner sted hvis det er ønskelig å bevege madrassen til et nytt sted på rørledningen etter installering, eller hvis madrassen forstyrres av ankre, trålbrett etc. Videre blir bitumen gradvis mer sprøtt med tiden, og madrasser som anvender bitumen, har derfor en begrensét tid hvor de er praktisk bruk-bare .

En annen form for bøyelige matter som er blitt foreslått til stabilisering av undervannsledninger, omfatter en rekke betongsegmenter som er bøyelig sammenkoblet. Matten er bøyelig

i én retning for å tillate den å rulles opp for transport-

og installeringsformål.

Forskjellige typer av kledningsmatter er blitt foreslått til beskyttelse av en overflate mot jorderosjon. Mange består av betongblokker med generelt kvadratisk eller rektangulær form. De støpes rundt forbindelsesvaiere som så kobles sammen i to innbyrdes perpendikulære retninger. Bøyeligheten er ofte begrenset til én retning som følge av formen av blokkene. Bøye-ligheten mellom naboblokker behøver ikke å være stor, da mattene er beregnet på hovedsakelig plane overflater.

Ingen av disse matter skaffer en oppbygning av inntil hverandre liggende segmenter som kan bevege seg i alle retninger for å gi den bøyelighet som er nødvendig for tilpasning til en lang rekke konstruksjoner under vann.

Det er hensikten med den foreliggende oppfinnelse å skaffe en bøyelig matte som i tillegg til sin generelle over-legenhet overvinner de ovennevnte ulemper, og en fremgangsmåte til fremstilling av en slik matte.

I henhold til oppfinnelsen er der skaffet en bøyelig matte til beskyttelse eller stabilisering av undervannskonstruksjoner og rørledninger, ustabile sjøbunner og elveleier og demninger, idet matten omfatter et stort antall segmenter som er anordnet i ett eller flere skikt som hvert er ett segment høyt, og matten er karakterisert ved at segmentene i skiktet eller hvert skikt er anbragt hovedsakelig inntil hverandre i det minste i en midtsone av sin høydedimensjon, at hvert segment har et sekskantet tverrsnitt som smalner av hovedsakelig jevnt fra et maksimalt tverrsnitt ved midtsonen til et minimalt tverrsnitt ved den ene eller begge ender, og at hvert segment er slik forbundet med hvert nabosegment i området for segmentenes midtsone at de holdes hovedsakelig inntil hverandre, men fritt kan svinge i forhold til hverandre i den grad dette tillates av avsmalningen.

Det er fordelaktig at sekskanttverrsnittet av hvert segment i grunnriss er regelmessig.

Segmentene kan smalne av fra midtsonen mot bare én ende, mens den andre enden har parallelle sider, eller de kan alternativt smalne av fra midtsonen mot begge ender.

Segmentene kan være forbundet med hverandre med tauelementer som strekker seg mellom nabosegmenter.

Tauelementene danner fortrinnsvis et sammenvevd nettverk som strekker seg gjennom hele massen og er innleiret i materialet i hvert segment.

Tauelementene er fortrinnsvis av plastmateriale som med fordel kan være nylon eller polyester.

Materialet i hvert segment kan omfatte et aggregat, et fyllstoff og et bindemiddel. Det foretrukne aggregat er stein, granitt, magnetitt eller hematitt. De foretrukne fyllstoffer og bindemidler er knust kalkstein, sement og epoksyharpiks.

Segmentene kan ha en avsmalning som danner en innesluttet vinkel eller toppvinkel på 25° - 30°.

Matten kan omfatte en rekke forskjellige skikt, hvorav ikke alle behøver å strekke seg over hele mattens flate.

Matten er fortrinnsvis bøyelig om en krumningsradius

på 300 mm i enhver retning.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til fremstilling av en slik bøyelig matte til beskyttelse eller stabilisering av undervannskonstruksjoner og rørledninger, er karakterisert ved at de nedre halvformer av et stort antall nedre og 'øvre halvformer som sammen danner former for segmenter med sekskantet tverrsnitt som smalner av hovedsakelig jevnt fra et maksimalt tverrsnitt■ved en midtsone, regnet i høyderetningen, til et minimalt tverrsnitt ved den ene eller begge ender, anordnes slik at de ligger hovedsakelig inntil hverandre med sine kanter i midtsonen, at der på disse nedre halvformer legges et sammenvevet nettverk av tauelementer slik at hver nedre halvform er forbundet med hver tilgrensende nedre halvform ved hjelp av en del av nettverket, at et tilsvarende antall øvre halvformer forbindes med hver sin nedre halvform og på den måte inneslutter tauelementene i formene, at formene fylles med et herdbart blandingsmateriale, og at formhalvdelene fjernes når materialet er herdet, hvorved der fås segmenter som holdes hovedsakelig inntil hverandre, men fritt kan svinge i forhold til hverandre i den grad dette tillates av avsmalningen.

Eksempelvise utførelsesformer for den foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til

tegningen.

Fig. 1 er et perspektivriss av et segment for bruk i en matte i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 er et perspektivriss av et alternativt segment for bruk i en matte i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 er et skjematisk grunnriss av en matte i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 viser en flerskiktsmatte i henhold til oppfinnelsen under bruk. Fig. 5 viser en annen form for flerskiktsmatte under bruk. Fig. 6 viser en kontinuerlig lengde av matten under en typisk installasjonsprosess. Fig. 7 viser mattene lagt inntil hverandre i form av en brolegning.

På tegningen viser fig. 1 og 2 alternative former for segmenter 1 for bruk i en matte i henhold til oppfinnelsen. Hvert segment har et midjeparti 2 hvor segmentet har maksimal tverrsnittsflate. Det er på dette stedet at hvert segment be-rører nabosegmentene i matten. Det segment som er vist på fig. 1, har parallelle sider ved den ene ende og smalner av ved den annen med en vinkel på mellom 25° og 30°. Dette tillater en matte fremstilt av slike segmenter å bøye seg nedhengende eller over en forhøyning avhengig av hvilken ende av segmentene som vender opp. De på fig. 2 viste segmenter smalner av fra midjepartiet 2 mot hver ende i samme grad. Slike segmenter kan benyttes til fremstilling av en matte som kan bøye seg nedhengende eller over en forhøyning etter behov.

Segmentene har helst en sidelengde på 100 mm ved midjen og en samlet høyde på mellom 150 og 200 mm samt en avsmalning på 20 - 25 mm. De er innrettet til å bøye seg rundt krumnings-radier på ned til ca. 300 mm.

Segmentene fremstilles fra en herdbar blanding omfattende et aggregat, et fyllstoff og et bindemiddel. Materialer som kan anvendes, er stein, granitt, magnetitt, hematitt, sand, knust kalkstein, sement og/eller epoksyharpiks.

Mattene har en rekke funksjoner. Den ene er at de virker som ballast for å holde rørledninger eller konstruksjoner på plass, og i dette tilfelle er deres viktigste egenskap en høy massetetthet. I slike tilfeller anvendes et fyllstoff som er så tungt som mulig, f.eks. hematitt, og massetettheten av pro-duktet kan være så høy som 3,7 tonn pr. m"^. Alternativt kan massen benyttes til å beskytte mot gnaging fra ankre eller konstruksjonsliner, og i dette tilfelle er hardhet den viktigste egenskap. I dette tilfelle benyttes et hardt fyllstoff såsom granitt, og hardheten kan være så høy som 7 etter Mohs skala. I noen tilfeller kan det være nødvendig med både densi-tet og hardhet, og i såfall må man finne frem til et kompromiss mellom egenskapene.

Segmentene formes til en matte som vist på fig. 3. De

er anordnet med sine midjepartier 2 i berøring med hverandre og holdes sammen av et nettverk av tau. Langsgående løftetau 3 strekker seg parallelt gjennom massen og er trekordelers nylontau med en tykkelse på 10-20 mm for enkeltmatter, avhengig av lengden, og opptil 4 8 mm for kontinuerlige mattelengder. Matten kan løftes ved hjelp av disse tau enten ved begge ender eller ved en av endene. Hvert av disse løftetau 3 strekker seg gjennom en rekke av segmenter. Hver rekke av segmenter er forbundet med den tilgrensende naborekke ved kryssende forbindelsestau 5. Disse forbindelsestau er hovedsakelig trekordelers nylontau med en tykkelse på 4-7 mm og strekker seg dia-gonalt gjennom matten. Ved kantene av matten ligger de utenfor segmentene i form av sløyfer 4.

Foretrukne størrelser av enkeltmatter er en bredde på 2,5 m og en lengde på opptil 10 m. Dette er en egnet størrelse for løfting og transport. For visse anvendelser, f.eks. som overdekning for en kontinuerlig rørledning, blir imidlertid matten fremstilt i større lengder og levert på spoler som kan forbindes med egnede fartøyer for installasjon som vist på fig. 6.

Fig. 4 viser en måte til bruk av matten, En rørledning

6 tynges ned av en flerskiktsmatte hvis skikt holdes sammen ved sløyfene 4. Det nedre skikt 7 er hovedskiktet, som kan tjene til løfting av hele anordningen. Det ytterste parti 8

av dette hovedskikt danner et erosjonsskjørt som kan tilpasse seg endringer i tilstanden av sjøbunnen som følge av leggingen

av rørledningen og dennes virkning på vannstrømmer. På midtpartiet 9 av matten foreligger igjen bare hovedskiktet, idet for stor høyde på dette parti kan være tilbøyelig til å gjøre det lettere for ankre, trålbrett etc. å huke seg fast i og forskyve enkelte matter. Mellom det ytre parti 8 og midtpartiet 9 er der en rekke sekundærskikt 10 som er innrettet til å skaffe tyngde på de steder hvor den vil være mest effektiv mht. å holde rørledningen på plass. Fig. 5 viser en alternativ form hvor to skikt 7 og 11 har samme bredde, men hvor det øvre skikt har en redusert lengde. En skjærmembran (ikke vist) er anordnet mellom skiktene for å tillate innbyrdes bevegelse mellom dem når de bøyes i forskjellige retninger. Fig. 6 viser installering av en kontinuerlig lengde av en matte som ville være særlig fordelaktig når mekanisk beskyttelse er av avgjørende betydning. I denne utførelse er faren for opphengning og forskyvning hovedsakelig eliminert. Fig. 7 viser matten lagt som en sammenhengende brolegning på sjøbunnen for å tillate ytterflatene å arbeide som et erosjonsskjørt for å beskytte nivået av området under, for bruk som en glidepute med konstant nivå under f.eks. en rør-lednings-ekspansjonssløyfe eller som en beskyttet fundament-flåte for overliggende konstruksjoner, rørledninger, utstyr og lignende.

Mattene blir fremstilt ved at man enten setter et antall nedre halvformer inntil hverandre, eller ved at der blir benyt-tet en nedre halvform som har en flerhet av formhulrom. Løfte-tauene 3 og sammenbindingstauene 5 veves sammen og legges ut på toppen av de nedre halvformer, og en motsvarende øvre halv-del anbringes på plass. Materialet blir deretter støpt i formene slik at materialet inneslutter tauene. Hvis det er ønskelig, kan tauene sveises eller holdes sammen med klammere på sine krysningssteder i midten av hvert segment.

Som angitt ovenfor er den ideelle form for hvert segment en regelmessig sekskant i grunnriss. Dette muliggjør bøyelighet i enhver retning og bidrar også til å hindre oversaging av ankerkabler eller konstruksjonsledninger, idet der ikke fore-

ligger noen rettlinjede skjøter som letter oversagingen.

Mattene er blitt nærmere beskrevet i forbindelse med stabilisering og beskyttelse av undervannskonstruksjoner og rørledninger, men andre anvendelser, både under vann og på

land, er påtenkt. For eksempel gjør kombinasjonen av integrerte sammenbindingstau på et sted hvor disse er beskyttet mot skade,

og på en slik måte at styrken ikke reduseres ved tilfeldig ødeleggelse av en eller flere av segmentene eller deres til-hørende sammenbindingstau, sammen med bøyeligheten av matten i flere retninger matten ideell til brolegging av ustabile overflater .

Bruken av segmenter med en høyde på 150 resp. 200 mm

i annenhver horisontal rad på tidevannsdemninger vil også gi en hittil ikke overtruffet motstand mot flobevegelser, noe som sammen med mattens styrke gjør den overlegen i forhold til alternative beskyttelsesformer for kyst- og innlandsdem-ninger.

Claims (12)

1. Bøyelig matte til beskyttelse eller stabilisering av under-vannskonstruks j oner og rørledninger, ustabile sjøbunner og elveleier og demninger, idet matten omfatter et stort antall segmenter som er anordnet i ett eller flere skikt som hvert er ett segment høyt, karakterisert ved at segmentene i skiktet eller hvert skikt er anbragt hovedsakelig inntil hverandre i det minste i en midtsone av sin høydedimensjon, at hvert segment har et sekskantet tverrsnitt som smalner av hovedsakelig jevnt fra et maksimalt tverrsnitt ved midtsonen til et minimalt tverrsnitt ved den ene eller begge ender, og at hvert segment er slik forbundet med hvert nabosegment i området for segmentenes midtsone at de holdes hovedsakelig inntil hverandre, men fritt kan svinge i forhold til hverandre i den grad dette tillates av avsmalningen.

2. Matte som angitt i krav 1, karakterisert ved at minst noen av segmentene smalner av fra midtsonen mot bare én ende, mens den andre enden har parallelle sider.

3. Matte som angitt i krav 1, karakterisert ved at i hvert fall noen av segmentene smalner av fra midtsonen mot begge ender.

4. Matte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at segmentene er forbundet med hverandre ved tauelementer som strekker seg mellom nabosegmenter.

5. Matte som angitt i krav 4, karakterisert ved at tauelementene danner et sammenvevet nettverk som strekker seg gjennom hele matten og er innleiret i materialet til hvert segment.

6. Matte som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at tauelementene er av plastmateriale.

7. Matte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at materialet i segmentene omfatter et aggregat, et fyllstoff og et bindemiddel.

8. Matte som angitt i krav 7, karakterisert ved at aggregatet er stein, granitt, magnetitt eller nematitt.

9. Matte som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert ved at fyllstoffet og binde-middelet er knust kalkstein, sement og epoksyharpiks.

10. Matte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at avsmalningen danner en innesluttet vinkel (toppvinkel) på 25° - 30°.

11. Matte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at ett av skiktene, når der foreligger flere skikt, ikke strekker seg over hele mattens flate.

12. Fremgangsmåte til fremstilling av en bøyelig matte til beskyttelse eller stabilisering av undervannskonstruksjoner og rørledninger, karakterisert ved at de nedre halvformer av et stort antall nedre og øvre halvformer som sammen danner former for segmenter med sekskantet tverrsnitt som smalner av hovedsakelig jevnt fra et maksimalt tverrsnitt ved en midtsone, regnet i høyderetningen, til et minimalt tverrsnitt ved den ene eller begge ender, anordnes slik at de ligger hovedsakelig inntil hverandre med sine kanter i midtsonen, at der på disse nedre halvformer legges et sammenvevet nettverk av tauelementer slik at hver nedre halvform er forbundet med hver tilgrensende nedre halvform ved hjelp av en del av nettverket, at et tilsvarende antall øvre halvformer forbindes med hver sin nedre halvform og på denne måte inneslutter tauelementene i formene, at formene fylles med et herdbart blandingsmateriale, og at formhalvdelene fjernes når materialet er herdet, hvorved der fås segmenter som holdes hovedsakelig inntil hverandre, men fritt kan svinge i forhold til hverandre i den grad dette tillates av avsmalningen.