ШВАРТОВНОЕ УСТРОЙСТВО
MOORING GEAR

Изобретение относится к швартовному устройству для судна, содержащему приемную часть судна, неподвижную относительно земли или геостационарную часть, расположенную с возможностью поворота в указанной приемной части судна, и главный подшипниковый узел, соединяющий геостационарную часть с приемной частью судна.
Общеизвестно, что такое швартовное устройство обеспечивает поворот судна вокруг геостационарной части (например, турели) так, чтобы воздействию природных факторов была подвержена минимальная площадь судна. Главный подшипниковый узел передает основные нагрузки от геостационарной части к приемной части судна и, следовательно, к судну, и наоборот с обеспечением возможности поворота между геостационарной частью и судном.
Следует отметить, что иногда такое швартовное устройство также может содержать дополнительные, вспомогательные подшипниковые узлы, которые, однако, предназначены для распределения только части (основных) нагрузок между судном и геостационарной частью. Данное изобретение относится к основному подшипниковому узлу, который по существу распределяет почти всю нагрузку между судном и геостационарной частью.
Главный подшипниковый узел в таком швартовном устройстве часто является наиболее важным элементом. Таким образом, существенным является его очень высокая надежность. Обычно в качестве главного подшипника используется роликовый подшипник благодаря его надежности, подтвержденной на практике. В настоящее время, если такой главный подшипниковый узел или его важные части повреждаются и требуют замены или ремонта, то возникает необходимость в сложных операциях, в том числе в перемещении судна вместе с геостационарной частью после отсоединения швартовных канатов в другое место, например, в защищенную бухту или на верфь. Однако такие операции весьма нежелательны, в основном из-за очень дорогостоящих потерь производственного времени (такое швартовное устройство используется главным образом в местах промышленного производства, например, в морских нефтяных или газовых промыслах). Как вариант, геостационарная часть может временно поддерживаться на месте вспомогательными средствами, но это, скорее всего, значительно затруднит поворот судна во время ремонта/осмотра/замены главного подшипника или вообще не допустит его.
Целью данного изобретения является создание усовершенствованного швартовного устройства рассмотренного выше типа.
Таким образом, в соответствии с данным изобретением такое швартовное устройство отличается тем, что главный подшипниковый узел содержит по меньшей мере два отдельных подшипника, выполненных с возможностью осуществления с ними действий таким образом, чтобы один или второй или оба указанных подшипника находились в рабочем положении.
Первый из подшипников находится в рабочем положении во время нормальной работы швартовного устройства. Когда требуется замена или осмотр указанного первого подшипника, он переводится в нерабочее положение, в то время как второй из указанных подшипников переводится в рабочее положение. Такое осуществление указанных действий возможно без перемещения судна вместе с геостационарной частью в другое место. Кроме того, такое управление первым и вторым подшипниками обеспечивает постоянное сохранение работоспособности швартовного устройства и в особенности его главного подшипникового узла. Это является основным преимуществом, поскольку потери производственного времени, вызываемые заменой или осмотром указанного первого подшипника, отсутствуют или пренебрежимо малы. Добыча нефти или газа может происходить непрерывно или может быть продолжена сразу после передачи нагрузки от первого ко второму подшипнику.
В предпочтительном варианте выполнения предложенного швартовного устройства только один подшипник выполнен с возможностью осуществления с ним указанных действий. При осуществлении указанных действий только с одним подшипником для обеспечения изменения его рабочего состояния (рабочее/нерабочее) рабочее состояние второго подшипника также может быть автоматически изменено без непосредственного осуществления с ним действий. Однако следует отметить, что возможно также осуществление действий только с одним указанным подшипником с обеспечением изменения его состояния без изменения рабочего состояния второго подшипника (например, путем создания ситуации, когда оба подшипника являются рабочими).
Также возможно выполнение по меньшей мере одного из подшипников с возможностью его удаления со швартовного устройства. Удаление такого подшипника в основном происходит, когда он находится в нерабочем положении (т.е. не нагружен). Удаление подшипника может обеспечить возможность лучшего осмотра, замены, ремонта и т.д. указанного подшипника или его важных частей. Кроме того, это обеспечивает возможность работы швартовного устройства только с одним установленным подшипником (при отсутствии съемного подшипника); если требуется заменить/осмотреть установленный подшипник, то съемный подшипник может быть установлен и приведен в рабочее положение (с обеспечением приведения уже установленного подшипника в нерабочее положение).
Существует несколько вариантов выполнения данного изобретения. Например, два отдельных подшипника могут быть расположены один над другим. Однако два отдельных подшипника также могут быть расположены концентрически, один по сторонам другого. Особенности такого выполнения могут зависеть от различных факторов, таких как детали конструкции геостационарной части и приемной части судна, диаметр подшипника, комбинация нагрузок, требования пользователя и т.д.
Если в соответствии с вариантом выполнения предложенного швартовного устройства качество обоих подшипников по существу одинаково, то главный подшипниковый узел может работать одинаково хорошо при нахождении одного или другого подшипника в рабочем положении. Если подшипник (или его важная часть), который исходно является рабочим, поврежден, второй подшипник может использоваться до тех пор, пока он тоже не будет поврежден. Это удваивает срок эксплуатации швартовного устройства без проведения каких-либо ремонтных работ и т.п.Однако возможно также проведение любых ремонтных работ, осмотра подшипника, поврежденного первым, после приведения в действие второго подшипника и так далее.
Однако также возможен вариант, когда один подшипник более низкого качества, чем другой. В таком швартовном устройстве подшипник более высокого качества используется во время нормальной работы указанного устройства (и является так называемым основным подшипником). Когда указанный подшипник необходимо заменить/осмотреть, подшипник более низкого качества (вспомогательный подшипник) приводится в рабочее положение и используется до тех пор, пока основной подшипник не будет заменен/осмотрен, после чего вспомогательный подшипник снова переводится в нерабочее положение, а основной подшипник вновь становится рабочим. Следовательно, такой вспомогательный подшипник используется только временно, в течение относительно короткого периода, в то время как подшипник более высокого качества используется в течение продолжительного периода времени.
Однако следует отметить, что в случае, когда качество обоих подшипников по существу одинаково, один из них также может использоваться временно, в течение периода, необходимого для замены/осмотра второго подшипника.
Необходимо отметить, что термин "качество" следует рассматривать в широком смысле, включая также, например, грузоподъемность.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения предложенного швартовного устройства каждый подшипник содержит первую часть, соединенную с геостационарной частью, и взаимодействующую с ней вторую часть, соединенную с приемной частью судна, причем осуществление действий с подшипником включает отсоединение по меньшей мере одной из указанных первой и второй частей подшипника от соответственно геостационарной части или приемной части судна с точки зрения передачи нагрузки.
Когда, например, первая часть подшипника отсоединена от геостационарной части, никакая нагрузка не может передаваться к ней от указанной геостационарной части, и следовательно, указанный подшипник не находится в рабочем положении. В этом случае рабочим является второй подшипник. То же относится и к отсоединению второй части подшипника от приемной части судна.
В конкретном варианте выполнения швартовного устройства отсоединение по меньшей мере одной из указанных первой и второй частей первого из указанных подшипников соответственно от геостационарной части или приемной части судна с точки зрения передачи нагрузки может выполняться путем изменения расстояния между по меньшей мере одной из указанных первой и второй частей второго из указанных подшипников и соответственно геостационарной частью или приемной частью судна.
Изменение расстояния между по меньшей мере одной из указанных первой и второй частей второго из указанных подшипников и соответственно геостационарной частью или приемной частью судна означает, что указанный второй подшипник переводится в рабочее положение, в то время как первый подшипник затем переводится в нерабочее положение.
Изменение указанного расстояния может выполняться с помощью элемента с регулируемой высотой, расположенного между первой или второй частями подшипника и соответственно геостационарной частью или приемной частью судна. Такой элемент, например, может содержать клинообразные части, выполненные с возможностью перемещения относительно друг друга под действием активирующего средства, такого как, например, затвор или гидравлический/пневматический привод.
Предпочтительно подшипники являются роликовыми подшипниками. Это означает, что между первой и второй частями подшипника (которые по существу ограничивают дорожки подшипника) установлены ролики.
Однако на практике данное изобретение может применяться с подшипниками всех известных типов. Выбор соответствующего подшипника зависит от критериев проектирования.
В одном варианте выполнения геостационарная часть является турелью, а приемная часть судна является колодцем.
Еще в одном варианте выполнения приемная часть судна расположена вне корпуса судна, например, на выносной стреле (или так называемой внешней турельной системе).
Наконец, вместо судна возможно применение неподвижной прибрежной конструкции.
Ниже приведено описание изобретения со ссылками на чертежи, изображающие варианты выполнения швартовного устройства.
Фиг.1 изображает частичный продольный разрез первого варианта выполнения швартовного устройства в первом положении в зоне главного подшипника,
фиг.2 изображает швартовное устройство, показанное на фиг.1, во втором положении,
фиг.3 изображает частичный продольный разрез второго варианта выполнения швартовного устройства в первом положении,
фиг.4 изображает швартовное устройство, показанное на фиг.3, во втором положении,
фиг.6а-5d изображают частичный продольный разрез третьего варианта выполнения швартовного устройства в четырех различных положениях,
фиг.6а-6е изображают частичный продольный разрез четвертого варианта выполнения швартовного устройства в пяти различных положениях,
фиг.7 изображает частичный продольный разрез пятого варианта выполнения швартовного устройства в первом положении, и
фиг.8 изображает швартовное устройство, показанное на фиг.7, во втором положении.
В соответствии с фиг.1 швартовное устройство для судна содержит колодец, часть корпуса 1 которого показана на чертеже и в котором расположена с возможностью поворота турель 2 (показана только ее небольшая часть). Главный подшипниковый узел 3 соединяет турель 2 с корпусом (судном) 1 с возможностью поворота.
Главный подшипниковый узел 3 содержит два отдельных подшипника, первый подшипник 4 и второй подшипник 5. В варианте выполнения, показанном на фиг.1 и 2, указанные подшипники 4 и 5 расположены один над другим.
Первый и второй подшипники 4, 5 по существу имеют аналогичную конструкцию и содержат внутренние кольцевые части 6а и 6b и внешние кольцевые части 7а и 7b (как известно, эти кольцевые части могут отсоединяться для разборки подшипника). Как показано на чертеже, элементы 8 подшипника (например, ролики или шарики) расположены между внутренними кольцевыми частями 6а, b и внешними кольцевыми частями 7а, b. Таким образом, подшипники могут иметь традиционную конструкцию.
Внутренние кольцевые части 6а, b первого и второго подшипников 4, 5 прикреплены к турели 2 с помощью соответствующего натяжного элемента 9. Обычно продолжением турели 2 (неподвижной относительно земли или геостационарной части) в верхнем направлении является так называемый поворотный стол (см. фиг.3 и 4, номер 2' позиции), только малая часть которого показана над подшипниковым узлом 3 (по существу известным). Но указанный поворотный стол не обязательно расположен над подшипниковым узлом 3, а может быть также расположен над турелью 2, образуя часть геостационарной части. В таком варианте выполнения турель поддерживается с помощью конструкции, расположенной в геостационарных частях подшипникового узла.
На фиг.1 внешние кольцевые части 7а, m первого (нижнего) подшипника 4 прикреплены к корпусу 1 с помощью соответствующего натяжного элемента 10. Внешние кольцевые части 7а, b второго (верхнего) подшипника 5 не прикреплены к корпусу 1. Таким образом, в варианте, показанном на фиг.1, нижний подшипник 4 находится в рабочем положении с обеспечением поддержания турели 2. Распределения нагрузки между турелью и корпусом (судном) через второй подшипник 5 не происходит.
В случае если нижний подшипник 4 необходимо перевести в нерабочее положение, между внешней кольцевой частью 7b второго подшипника 5 и внешней кольцевой частью 7а первого подшипника 4 (фиг.2) устанавливается распорный элемент 11. Размеры (в особенности, высота) указанного распорного элемента 11 таковы, что при его установке с помощью натяжного элемента 12 все нагрузки от турели 2 к корпусу 1 передаются через второй (верхний) подшипник 5, в то время как первый (нижний) подшипник 4 не нагружен совсем или нагружен несущественно.
Следовательно, в такой ситуации нижний подшипник 4 не является рабочим. Такое устройство может рассматриваться как подшипниковый узел, имеющий резерв и оказывающий ограниченное воздействие на окружающие конструкции.
Распорный элемент 11 может содержать элемент с регулируемой высотой, которая регулируется так, что при установке указанного элемента между верхним и нижним подшипниками 5, 4 верхний подшипник 5 занимает рабочее положение (путем поднятия внешних кольцевых частей 7а, 7b относительно внутренних кольцевых частей 6а, 6b), а нижний подшипник занимает нерабочее положение (путем незначительного поднятия турели 2 с обеспечением незначительного поднятия кольцевых частей 6а, b нижнего подшипника 4 относительно соответствующих внешних частей 7а, b).
Следует отметить, что в состоянии, проиллюстрированном на фиг.2, когда второй (верхний) подшипник 5 находится в рабочем положении, нагрузки, передаваемые через него от турели, также передаются через внешние кольцевые части 7а, b первого (нижнего) подшипника 4 к корпусу 1. Однако между указанными внешними кольцевыми частями нижнего подшипника 4 и его внутренними кольцевыми частями 6а, b никакие нагрузки не передаются. Предполагается, что для этого известными способами удаляются радиальные ролики указанного нижнего подшипника 4.
Также следует отметить, что в варианте выполнения, изображенном на фиг.1 и 2, оба подшипника 4 и 5 сконструированы одинаково и, следовательно, имеют по существу одинаковое качество.
В варианте выполнения, изображенном на фиг.1 и 2, подшипники 4 и 5 содержат внутренние кольцевые части 6а, b, положение которых относительно турели 2 не изменяется. Однако для управления подшипниковым узлом 3 положение внешних кольцевых частей 7а, b верхнего подшипника 5 изменяется с помощью изменения расстояния между ними и корпусом 1 (т.е. с помощью распорного элемента 11).
На фиг.3 и 4 показан вариант выполнения швартовного устройства, в котором два подшипника 13 и 14 расположены концентрически один по сторонам от другого. На фиг.3 внешний подшипник 13 содержит внутренние кольцевые части 6а, b, которые присоединены к турели 2 (верх конструкции также может быть частью так называемой турели, упомянутой выше), и внешние кольцевые части 7а, b, которые на фиг.3 отсоединены от корпуса 1. Таким образом, подшипник 13 находится в нерабочем положении и не распределяет нагрузки между турелью 2 и корпусом (судном) 1.
Внутренние кольцевые части 6а, b внутреннего подшипника 14 аналогичным образом присоединены к части турели 2, в то время как внешние кольцевые части 7а, b внутреннего подшипника 14 соединены с корпусом 1 с помощью распорного элемента 11. Таким образом, в состоянии, проиллюстрированном на фиг.3, внутренний подшипник 14 является рабочим. В этом случае внешний подшипник 13 при необходимости может быть заменен/отремонтирован.
На фиг.4 внутренний подшипник 14 является нерабочим, а внешний подшипник 13 является рабочим. Распорный элемент 11 теперь расположен между внешними кольцевыми частями 7а, b внешнего подшипника 14 и корпусом 1. Распорный элемент 11, расположенный ниже внутреннего подшипника 14, удален.
Распорный элемент 11, показанный на фиг.3 и 4, может быть элементом с переменной высотой. При переходе от состояния, проиллюстрированного на фиг.3, к состоянию, проиллюстрированному на фиг.4, указанный элемент 11 остается на месте между внутренним подшипником 14 и корпусом 1 до тех пор, пока не будет окончательно установлен распорный элемент 11 между внешним подшипником 13 и корпусом 1. Оба подшипника должны быть рабочими, хотя бы в течение какого-то времени (в промежуточном состоянии). Однако натяжной элемент 15, проходящий через внешние кольцевые части 7а, b внутреннего подшипника 14 и через распорный элемент и соединительную часть 16 корпуса 1, должен быть удален или переведен в положение с увеличенной длиной для обеспечения возможности перемещения вверх внешних кольцевых частей 7а, b внутреннего подшипника 14 при расположении распорного элемента 11 между внешним подшипником 13 и корпусом 1 (или при увеличении высоты такого распорного элемента 11 в случае, если он уже присутствует между наружным подшипником 13 и корпусом 1).
Подшипники, которые являются нерабочими на фиг.3 и 4, могут быть соответствующим образом заменены/отремонтированы.
Также в варианте выполнения, показанном на фиг.3 и 4, оба подшипника 13 и 14 изображены как аналогичные подшипники одинакового качества. Однако один из указанных подшипников может иметь более низкое качество (вспомогательный подшипник) и использоваться только в то время, когда другой (основной) подшипник ремонтируется или заменяется.
На фиг.3 и 4 верхняя часть 2' образует поворотный стол, как указано выше.
На фиг.5 изображен другой вариант выполнения швартовного устройства. Фиг.5а-d иллюстрируют распределение нагрузки от основного подшипника к вспомогательному подшипнику, т.е. в четырех различных положениях. В соответствии с фиг.5а нижний подшипник 16 содержит внутренние кольцевые части 6а, 6b, прикрепленные к турели 2 с помощью натяжного элемента 17. Натяжной элемент 18 соединяет внешние кольцевые части 7а, 7b с корпусом 1. Наверху внешних кольцевых частей 7а, b установлено монтажное кольцо 19. На фиг.5а нижний подшипник 16 является рабочим, обеспечивая соединение турели 2 с корпусом (судном) 1 с возможностью поворота.
На фиг.5b проиллюстрировано состояние, при котором верхний подшипник 20 крепится к турели 2 с помощью натяжного элемента 21.
На фиг.5с натяжной элемент 22 вставлен в монтажное кольцо 19 через внешние кольцевые части 7а, b верхнего подшипника 20; гайка еще не навинчена.
Наконец, на фиг.6а проиллюстрировано состояние, при котором натяжной элемент 22 уже натянут, после того как натяжной элемент 17 (фиг.5с) был постепенно ослаблен и затем удален. В результате внешние кольцевые части 7а, 7b верхнего подшипника 20 опираются на монтажное кольцо 19, опирающееся на внешние кольцевые части 7а, b нижнего подшипника 16, которые в итоге соединяются с корпусом 1. В результате на фиг.5с нижний подшипник 16 является нерабочим (поскольку отсутствует соединение между его внутренними кольцевыми частями 6а, 6b и турелью 2), в то время как верхний подшипник 20 теперь является рабочим и распределяет любые нагрузки между турелью 2 и корпусом (судном) 1.
Таким образом, на фиг.5 изображен вариант выполнения, в котором верхний подшипник 20 является съемным. Возможность снятия подшипника также означает, что такой верхний подшипник 20 необязательно должен присутствовать в швартовном устройстве во время нормальной работы.
Фиг.6 изображает немного отличающийся вариант выполнения швартовного устройства в пяти различных состояниях. Фиг.6а иллюстрирует нормальное рабочее состояние, при котором верхний подшипник 23 является рабочим, а нижний подшипник 24 является нерабочим (поскольку его внутренние кольцевые части еще не прикреплены к турели). Указанный нижний подшипник 24 присоединен к корпусу, а указанный верхний подшипник 23 соединен с нижним подшипником 24 с помощью натяжных элементов 26.
Фиг.6b иллюстрирует состояние, при котором внутренние кольцевые части нижнего подшипника 24 присоединены к турели 2 с помощью натяжного элемента 25, при этом натяжной элемент 26 (фиг.6b) ослаблен достаточно для обеспечения создания промежутка 27 между нижним и верхним подшипниками 24, 23.
Фиг.6с иллюстрирует следующий этап, на котором натяжной элемент 26 (фиг.6b) уже удален, что обеспечивает возможность удаления/ремонта/замены верхнего подшипника 23 (или его важных частей).
На фиг.6d натяжной элемент 26 снова установлен, и, наконец, на фиг.6е натяжной элемент 26 снова натянут, а натяжной элемент 25 удален, так что снова получено состояние, изображенное на фиг.6а.
На фиг.6а и 6е рабочим является верхний подшипник 23, в то время как на фиг.6b-d рабочим является нижний подшипник 24.
На фиг.7 изображен вариант выполнения, похожий на вариант выполнения в соответствии с фиг.3 и 4, но при этом внешний подшипник 13 и внутренний подшипник 14 имеют части, которые объединены в одно, единое кольцо 28. Распорные элементы 29 и 30 выполняют ту же функцию, что и распорный элемент 11 в варианте выполнения, изображенном на фиг.3 и 4.
Фиг.7 иллюстрирует особое состояние, при котором распорные элементы 29 и 30 имеют такую форму, что как внешний, так и внутренний подшипники 13 и 14 являются рабочими. На фиг.8 только внешний подшипник 13 является рабочим, тогда как часть внутреннего подшипника 14 находится в процессе удаления.
Изобретение не ограничивается описанными выше вариантами, которые могут широко изменяться в рамках изобретения, определяемого прилагаемой формулой.