УСТАНОВКА ДЛЯ НАТЯЖЕНИЯ ТРУБ
INSTALLATION FOR PIPES TENSIONING

Изобретение относится к установкам для натяжения труб, выполняющих предварительное натяжение ветви трубопровода между судном-трубоукладчиком и морским дном во время работ по укладке труб в открытом море. Во время работ по укладке труб в открытом море ветвь трубопровода между судном-трубоукладчиком и морским дном должна удерживаться в натянутом состоянии для предупреждения излишнего напряжения и выпучивания труб. Натяжение должно сохранятся во время всех перемещений судна. Для подготовки трубы за бортом судна-трубоукладчика, ветвь трубопровода нужно удерживать устойчиво, что означает удерживание натяжения трубы в определенных пределах для компенсации при различных состояниях моря. Ветвь трубопровода сжимается между гусеничными петлями или колесами, которые приводятся в действие и управляются автоматически.
Из европейского патента №0296272 А1 известна установка для натяжения труб при морских работах по укладке труб, содержащая сжимающие элементы для передачи силы натяжения к трубам, так же как и управляющая конструкция для сжимающих элементов, в которой выполняются две верхние и две нижние сжимающие гусеницы, которые могут перемещаться относительно друг друга с помощью регулируемого устройства, расположенного внутри каркасной структуры. Несмотря на то, что это устройство нормально работает, оно не учитывает тот факт, что из-за веса трубы на нижнюю гусеницу может быть приложен добавочный крутящий момент и, кроме того, что верх установки закупорен и ни один выступ, например шток клапана, не сможет пройти в ветвь трубопровода.
Свидетельство США №4917540 относится к системе укладки трубопроводов с устройством выпрямления и натяжения трубопровода. Конструкция для съема трубопровода шарнирно установлена на оси вращения разматывающего барабана трубы, а управляющий узел соединяется с барабаном для хранения и разводкой жесткого, обнесенного оболочкой трубопровода и приспособлен для осуществления контроля степенью разводки трубопровода.
Свидетельство США №5893682 относится к ролику опоры трубы в сборе для судна-трубоукладчика, в котором ролики закреплены упруго так, что неравномерность в трубе вызывает изменение в давлении на трубу, когда она проходит через ролики, ролики могут двигаться так, что устраняют неравномерность и снижают изменение давления. Ролики вдавливаются в трубу пружинами пневмоподушек.
Свидетельство США №6439445 В1 относится к механизму натяжения зажимных кабелей, эластичных труб или стержней и для управляемого продвижения их вперед. Этот механизм включает, по крайней мере, два конвейера, каждый из которых, предназначен показать один или более зажимных элементов. Каждый конвейер присоединен к главному элементу каркаса. Выборочное число конвейеров может быть соединено, используя стандартные соединительные элементы.
Другие установки для натяжения (например, компании SAS Gouda bv)[1] используют две противостоящих зажимных гусеницы, которые расположены по вертикали или горизонтали. Эти установки, однако, сжимают овальное сечение нитки трубы, которое возникает из-за противодействующей на 180° сжимающей силы.
Еще один, 4 тип гусеничных натяжных машин (компании Remacut)[2], подходит только для ниток трубопроводов маленьких диаметров. Поэтому давно испытывается неудовлетворенная потребность в более совершенной машине для натяжения труб, преодолевающей упомянутые прежде недостатки и отрицательные качества, легко приспосабливающейся к различным диаметрам труб, передающей контролируемую силу сжатия на нитку трубопровода.
Решаемая в настоящем изобретении проблема указана в пункте 1 формулы изобретения. В отношении дальнейших предпочитаемых вариантов изобретения ссылка делается на зависимые пункты формулы изобретения. В соответствии с настоящим изобретением две нижних сжимаемых гусеницы длиннее, чем две верхних сжимаемых гусеницы. Таким образом, на нижних гусеницах может быть выполнено дополнительное движение. Поддержку машины обеспечивают четыре гидравлических домкрата. Согласно изобретению два верхних натяжных блока скользят вверх и вниз по узкой букве «V» с углом 45° между ее сторонами. Два верхних натяжных блока скользят по широкой букве «V» с внутренним углом 135°. Таким образом, на нижних гусеницах может быть выполнено дополнительное движение. Еще одно положительное свойство изобретения состоит в том, что длина гусеницы между центром ведущей звездочки и промежуточной звездочкой полностью зацеплена с трубой. Для обеспечения, по крайней мере, значительной части сжимающей силы можно установить воздушные амортизаторы. В соответствии с предпочитаемым вариантом изобретения два нижних блока натяжения скользят по плоскостям с углом в 22,5° с горизонталью. В соответствии с этим вариантом два верхних блока натяжения скользят на панелях с углом в 22,5° с вертикалью. Благоприятно, когда гидравлические цилиндры толкают два верхних блока натяжения трубы. В соответствии с наиболее предпочитаемым вариантом настоящего изобретения эти цилиндры наклонены вперед.
Прилагаемые чертежи, которые образуют часть описания, иллюстрируют несколько ключевых вариантов настоящего изобретения. Вместе взятые чертежи и описание служат для более полного объяснения изобретения.
На чертежах:
Фиг.1 - аксонометрическое изображение установки для натяжения трубы в соответствии с настоящим изобретением, управляющей трубой диаметром 152,4 см (60'').
Фиг.2 - вид сбоку установки, показанной на Фиг.1.
Фиг.3 - вид спереди установки, показанной на Фиг.1.
Фиг.4 - аксонометрическое изображение установки для натяжения трубы в соответствии с настоящим изобретением, манипулирующей трубой диаметром 20,32 см (8'').
Фиг.5 - боковой вид установки, показанной на Фиг.4.
Фиг.6 - передний вид установки, показанной на Фиг.4.
Фиг.7 - аксонометрическое изображение части гусеничной цепи с подушками в соответствии с настоящим изобретением.
На чертежах одинаковые номера обозначают одинаковые элементы. На Фиг.1-3 показана установка для натяжения труб в соответствии с изобретением, которая, в общем, определяется цифровой ссылкой 10. Внутри каркаса 12 размещены два верхних натяжных блока 14, 16 и два нижних натяжных блока 18, 20. Натяжные блоки включают в себя вращающуюся гусеничную ленту 22, обеспеченную подушками сцепления 24 для зацепления с трубой 26, чтобы иметь возможность манипулировать ею (см. Фиг.7). Как видно из чертежей, две нижних гусеницы 18, 20 длиннее, чем верхние гусеницы 14, 16, для того чтобы использовать вес трубы для дополнительного сцепления.
На Фиг.4-6 показана установка для натяжения труб 10, манипулирующая ветвью трубопровода 26, диаметром 20,32 см (8''). Так же, как и показанная натяжная установка на фиг.1-3, она имеет каркас 12 для монтажа двух верхних натяжных блоков 14, 16 и нижних натяжных блоков 18, 20.
Как было сказано выше, две нижних гусеницы 18, 20 длиннее двух верхних 14, 16 для использования веса трубы при натяжении. Например, 30 тонн веса трубы преобразуются в 15 тонн дополнительного натяжения. Поэтому нижние гусеницы 18, 20 могут обеспечить больший крутящий момент. Более того, таким образом можно избежать столкновения ведущих двигателей. Длина гусеницы между центральной ведущей звездочкой и центральной промежуточной звездочкой полностью взаимодействует с трубой 26.
Установка может приспособиться к любому углу ветви трубы в зоне перегиба, т.е. установка может быть использована на конце технологического потока. 15% сжимающей силы на каждую гусеницу обеспечивается ведущей звездочкой с регулируемым гусеничным роликом и промежуточной звездочкой с регулируемым гусеничным роликом. Вышеупомянутые звездочки и ролики, кроме того, исполняют роль направляющих для блоков натяжения относительно трубы. Воздушные амортизаторы обеспечивают оставшиеся 85% сжатия. Когда прокладывается жесткая труба, установка, которую поддерживают четыре гидравлических домкрата, будет подгонять два нижних натяжных блока 18, 20 к нитке трубопровода. Когда прокладывается облегченная труба, установка может быть заблокирована на месте, чтобы согласовать существующий перегиб и позволить ветви трубопровода адаптироваться к установке.
Два нижних натяжных блока 18, 20 скользят по плоскостям с углом в 22,5° с горизонталью, таким образом сохраняя неизменной нижнюю часть длины трубы для труб любого диаметра. Во время работы эти два блока неподвижно закреплены на месте. Два натяжных блока 14, 16 скользят по плоскостям с углом в 22,5° между вертикалью, таким образом обеспечивая симметричность трубе любого диаметра и разнесенное на 90° сжатие трубы.
Два верхних натяжных блока 14, 16 скользят по своим направляющим и давят на трубу гидравлическими цилиндрами, компенсируя, таким образом, различие диаметров ниток трубопроводов и обеспечивая сжатие. Вышеупомянутые гидравлические цилиндры противодействуют ложементу, который двигается вверх и вниз винтовым домкратом. Вышеупомянутые цилиндры наклонены вперед для того, чтобы реагировать на усилие натяжения, возникающее при скольжении.
Стержни клапана (печати), выступающие из верхушки трубопровода, или соединительные патрубки измерителя расхода жидкости, выступающие сбоку, могут проходить установку при полном натяжении. Когда вниз прокладывается труба в форме буквы «S», два верхних блока 14, 16 перемещаются далее для образования места для механизма вытягивания, который отрывается из-за недостатка веса. Под трубой диаметром 20,32 см (8'') используются два противоположных натяжных блока, в то время как оставшиеся два натяжных блока заблокированы и поддерживают направляющие ролики. Натяжное приспособление установки переключается на другой диаметр за очень короткое время. Для удержания подушки 24 в зацеплении с ветвью трубопровода требуется слабое натяжение гусеницы, поскольку расстояние между центром пальца гусеницы и зоной соприкосновения гусеничной подушки 24 минимально, насколько это возможно и поэтому износ пальцев гусеницы слабый. Подушки натяжения 24 пересекают предел отклонения для облегчения движения наружу, в то время как гусеница взаимодействует с радиусной частью перегиба нитки трубопровода. Две верхних направляющих могли бы быть описаны как узкое «V» и две нижних направляющих как широкое «V».