ШВАРТОВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУДНА
SHIP MOORING DEVICE

Изобретение относится к швартовному устройству для судна, содержащему буровую шахту, расположенную в судне, турель, установленную в буровой шахте с возможностью вращения посредством верхнего основного подшипника для передачи горизонтальных и вертикальных нагрузок между судном и турелью и нижнего дополнительного подшипника по существу для передачи горизонтальных нагрузок между судном и турелью, а также швартовы, прикрепленные к нижней области турели.
В идеале нижний дополнительный подшипник должен основную часть швартовых усилий (которые создаются швартовами) передавать судну в горизонтальном направлении. Однако на практике трудно избежать воздействия значительной части этих усилий на верхний основной подшипник, приводящего к возникновению больших напряжений, в особенности в турели и верхнем основном подшипнике.
Одно из предложенных решений этой проблемы состоит в уменьшении диаметра по меньшей мере нижней части турели, чтобы уменьшить ее сопротивление изгибу. В результате турель может изгибаться под воздействием горизонтальных швартовых усилий, заставляя нижний дополнительный подшипник передавать большую часть горизонтальных усилий. Однако при уменьшении диаметра турели уменьшается пространство для вертикальных трубопроводов (или других элементов, например для отсоединяемого элемента буя). Кроме того, уменьшение диаметра турели может ухудшить ее способность передавать нагрузки в окружном направлении.
В ЕР-А-0656293 на фиг. 13-15 показаны варианты выполнения швартовной системы с турелью, снабженной нижними поворотными или гибкими рычагами, со свободными концами которых соединены швартовы и которые несут опорные накладки, которые могут входить в контакт с опорным кольцом судна. Однако эти варианты швартовной системы имеют сложную конструкцию и требуют тщательного проектирования, чтобы обеспечить достаточную способность системы передавать нагрузки в окружном направлении.
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного швартовного устройства описанного типа.
Швартовное устройство согласно изобретению отличается тем, что турель в своей нижней области содержит несколько расположенных по окружности на расстоянии друг от друга коробчатых торсионных элементов, каждый из которых проходит по существу вертикально между верхним концом, прикрепленным к турели, и нижним свободным концом, причем сопротивление торсионных элементов изгибу в окружном направлении больше, чем в радиальном направлении; швартовы прикреплены к торсионным элементам вблизи указанных нижних свободных концов; нижний дополнительный подшипник образован обращенными наружу опорными элементами, прикрепленными к торсионным элементам, и обращенным внутрь опорным кольцом, прикрепленным к буровой шахте; а в ситуации, когда на торсионный элемент не действует горизонтальная нагрузка от соответствующего швартова, его опорный элемент не контактирует с опорным кольцом.
Торсионный элемент имеет простую конструкцию, но при этом обладает, с одной стороны, гибкостью, позволяющей ему изгибаться наружу и входить в контакт с опорным кольцом (исключая передачу горизонтальных нагрузок на верхний основной подшипник), и, с другой стороны, достаточной жесткостью в окружном направлении для передачи турели (и другим установленным на ней конструктивным и/или функциональным элементам) нагрузок в этом направлении. Так как эта конструкция не требует уменьшения диаметра какой-либо части турели, сохраняется оптимальное пространство для вертикальных трубопроводов. Коробчатая форма придает жесткость на кручение, что позволяет достичь полного контакта между опорными элементами и избежать таких нежелательных явлений, как коррозионное истирание опорных элементов и опорного кольца, вызванное динамическим прерывистым скольжением. В результате сохраняется полный контакт между опорными элементами и опорным кольцом.
Зазор, имеющийся между опорным элементом и опорным кольцом в ситуации, когда торсионный элемент не испытывает горизонтальной нагрузки от соответствующего швартова, допускает прогиб и оседание судна с соответствующим изменением величины зазора без распределения горизонтальной нагрузки на верхний основной подшипник и нижний дополнительный подшипник.
В одном варианте выполнения швартовного устройства торсионные элементы сужаются в вертикальном направлении, например вверх. Такое сужение позволяет оптимизировать швартовное устройство, в особенности турель, в конструктивном отношении и в отношении занимаемого пространства.
В другом варианте выполнения швартовного устройства отношение между сопротивлениями торсионного элемента изгибу в окружном направлении и в радиальном направлении равно по меньшей мере пяти.
Имеется несколько возможностей регулировки того, как будет изгибаться торсионный элемент при нагрузке. Например, промежутки между соседними торсионными элементами могут иметь разную длину и/или ширину.
В еще одном варианте выполнения швартовного устройства опорные элементы представляют собой фрикционные накладки.
В одном варианте выполнения швартовного устройства нижний дополнительный подшипник расположен у нижних свободных концов торсионных элементов, причем место крепления швартовов к турели находится по существу на этом же уровне. Таким образом, швартовы прикреплены к торсионным элементам вблизи нижнего дополнительного подшипника, так что швартовые нагрузки почти непосредственно передаются нижнему дополнительному подшипнику, без чрезмерного нагружения турели.
Как альтернатива, нижний дополнительный подшипник может быть расположен выше нижних свободных концов торсионных элементов, на более высоком уровне, чем место, где швартовы прикреплены к турели. В таком случае торсионные элементы должны быть достаточно гибкими, чтобы при нагрузке перемещаться в радиальном направлении наружу, но в то же время достаточно жесткими, чтобы не допустить контакта между самой нижней части торсионного элемента (находящейся ниже указанного дополнительного подшипника) и буровой шахтой.
Торсионные элементы могут иметь разное поперечное сечение, например, если ожидается, что швартовное устройство будет подвергаться асимметричной нагрузке (например, если ожидается преобладание какого-либо направления морского течения или ветра).
Согласно одному варианту выполнения швартовного устройства турель имеет нижнюю секцию и верхнюю секцию, причем нижняя секция может отсоединяться от верхней секции. Например, нижняя секция турели может быть частью отсоединяемого элемента буя или определять этот отсоединяемый элемент, который может поддерживать вертикальные трубопроводы.
Далее изобретение описано со ссылками на чертежи, на которых:
фиг.1 схематично изображает вертикальную боковую проекцию варианта выполнения швартовного устройства согласно изобретению;
фиг.2 схематично изображает частичный разрез по линии II-II на фиг.1.
Швартовное устройство для судна, схематично показанное на фиг.1, содержит расположенную в судне буровую шахту 2, турель 3, установленную в буровой шахте с возможностью вращения посредством верхнего основного подшипника 4 для передачи горизонтальных и вертикальных нагрузок между судном и турелью и посредством нижнего дополнительного подшипника 5 по существу для передачи горизонтальных нагрузок между судном и турелью.
Как лучше видно на фиг.2, турель 3 в своей нижней области содержит несколько расположенных по окружности на расстоянии друг от друга торсионных коробчатых элементов 7, каждый из которых проходит по существу вертикально и имеет верхний конец, прикрепленный к турели 3, и нижний свободный конец. Эти торсионные элементы выполнены таким образом, что их сопротивление изгибу в окружном направлении больше, чем в радиальном направлении, причем эти сопротивления изгибу могут отличаться по меньшей мере в пять раз.
Швартовы 6 прикреплены к торсионным элементам 7 вблизи нижних свободных концов этих элементов 7.
Нижний дополнительный подшипник 5 образован обращенными наружу опорными элементами 8, которые прикреплены к нижним свободным концам торсионных элементов 7, и обращенным внутрь опорным кольцом 9, прикрепленным к стенке буровой шахты 2. Опорные элементы 8 предпочтительно представляют собой фрикционные накладки. В ситуации, когда торсионный элемент 7 не подвергается горизонтальной нагрузке от соответствующего швартова 6 (как показано на фиг.1 и 2), его опорный элемент 8 не имеет контакта с опорным кольцом 9. Однако при достаточно большой горизонтальной (направленной наружу) нагрузке такой гибкий торсионный элемент 7 будет изгибаться наружу, и его опорный элемент 8 будет контактировать с опорным кольцом 9, приводя в рабочее состояние нижний дополнительный подшипник 5 и сохраняя минимально возможную результирующую нагрузку на верхний основной подшипник 4.
Благодаря коробчатой конструкции торсионного элемента 7, его скручивания не происходит. Поэтому сохраняется полный контакт опорных элементов 8 с опорным кольцом 9.
Как показано на фиг.1, промежуток 10 между двумя соседними торсионными элементами 7 проходит по существу вертикально, но он может быть иначе расположен и может иметь другую форму.
Длина промежутка 10 может отличаться от той, что показана на чертежах. Кроме того, разные промежутки могут иметь разную длину и/или ширину.
Торсионные элементы 7, образующие коробки, содержащие, среди прочих элементов (которые известны и потому не рассматриваются), расположенные против друг друга стенные секции и внутренние элементы жесткости, могут сужаться в вертикальном направлении, например вверх. Кроме того, разные торсионные элементы 7 могут иметь разное поперечное сечение.
Турель 3 может содержать нижнюю секцию и верхнюю секцию, причем нижняя секция может иметь возможность отсоединения от верхней секции. Например, нижняя секция турели может быть частью отсоединяемого элемента буя или определять отсоединяемый элемент буя, поддерживающий вертикальные трубопроводы 11 известным образом.
Изобретение не ограничено описанными вариантами его осуществления и допускает различные изменения в пределах его объема, определяемого формулой изобретения.