УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ, ВКЛЮЧАЯ ПЛАВУЧИЙ ОБЪЕКТ, СНАБЖЕННОЕ ОДНОТОЧЕЧНОЙ СИСТЕМОЙ ПОСТАНОВКИ НА МЕРТВЫЙ ЯКОРЬ
DEVICE TO RECEIVE AND TO PROCESS FLUIDS WITH FLOATING STRUCTURE EQUIPPED WITH ONE-POINT MOORING ANCHOR SYSTEM

Изобретение относится к устройствам для приема и переработки жидкостей, таких как нефть, состоящих из плавучего объекта, например судна, снабженного одноточечной поворотной системой постановки на мертвый якорь, образованной из турели, шарнирно закрепленной на горловине, в форме вертикального колодца, проходящего через корпус плавучего объекта, мертво закрепленного на морском дне и через который проходят трубопроводы, подающие жидкость к оборудованию плавучего объекта, система мертвого якоря включает в себя устройства, направляющие турель в горловину и имеющие осевые и радиальные опорные узлы.
В устройствах этого типа осевой опорный узел имеет большой диаметр, т.к. он располагается вблизи или на срезе горловины, и имеет форму одного или нескольких, совмещенных по оси, колец вокруг труб. Горловина может быть большого диаметра, когда требуется провести через турель большое число трубопроводов. Однако изготовление опорных узлов довольно большого диаметра является сложной задачей и на стадии проектирования следует уделить внимание основным структурным деформациям, просадкам или овальным деформациям. Поэтому изготовление опорных и несущих конструкций является трудной задачей, а подготовка дорожек качения, в особенности для получения требуемой плоскости, и их установка имеют ряд сложностей.
Целью данного изобретения является нахождение решения этой проблемы.
Для достижения этой цели предложенное в изобретении устройство характеризуется тем, что турель включает в себя верхнюю часть, которая имеет поворотное устройство для приема и пропуска технологических трубопроводов, и опору диаметра меньше, чем диаметр горловины, расположенную между оголовком верхней части турели (2) и конструкцией, соединенной с корпусом плавучего объекта (аппарата), верхняя опора турели расположена выше указанного поворотного устройства для приема и передачи жидкостей.
В соответствии с одной характеристикой изобретения, устройство отличается тем, что оно имеет радиальную опору, расположенную в горловине между наружной цилиндрической периферийной поверхностью турели и стенкой горловины, на уровне, по крайней мере, выше минимального уровня воды для того, чтобы позволить проводить осмотр или другое обслуживание, и расположенную как можно ниже, для наиболее точной передачи горизонтальных усилий, возникающих между неподвижным якорем и подвижными подводными трубопроводами.
В соответствии с другой характеристикой изобретения, устройство отличается тем, что верхняя дискообразная опора уменьшенного размера расположена между опорным элементом оголовка турели и несущей конструкцией, соединенной с аппаратом, эстакада которого может быть частично конусной.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что верхняя опора состоит из двух опорных колец, сменного главного кольца и временного кольца, предназначенного обеспечить функционирование устройства, если главное кольцо выйдет из строя.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что в устройстве две опоры расположены в радиально разных местах, главная опора расположена снаружи для обеспечения замены.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что две опоры, основная и временная, расположены вдоль оси турели, главная опора расположена в верхней точке для обеспечения возможности замены.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что верхняя опора является радиальной опорой в форме скользящего шарнира, позволяющего вращение и также поперечное наклонное движение турели по отношению к ее вертикальной оси.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что, по крайней мере, одна опора выполнена в форме цельного кольца, с подъемными проушинами для удаления этой опоры при обслуживании, если требуется замена другого кольца.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что, по крайней мере, одна из верхних опор имеет кольцевой элемент с коническим роликовым подшипником, образующим осевую опору и кольцевой элемент с цилиндрическими роликами, образующими радиальную опору, два кольца расположены поверх кольцеобразной конструкции, опирающуюся на упругие демпфирующие прокладки или на шарнирные соединения на несущей конструкции аппарата.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что, по крайней мере, одна из верхних опор имеет кольцевой элемент с коническими роликами на конической канавке, опирающейся на несущую конструкцию аппарата через демпфирующие эластичные прокладки.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что, по крайней мере, одна из верхних опор образована набором колец, расположенных по оси горловины, и образована элементами, двигающимися по коническим поверхностям, чьи оси проходят под прямым углом к плоскостям пересечения плоскости оси горловины над турелью.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что кольца образованы элементами роликовых опор.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что кольца состоят из эластично деформирующихся колес, например шин или катков с деформирующейся беговой поверхностью или пневматики.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что устройство имеет кольцевые конические платформы, каждая из которых состоит из элемента платформы, прикрепленного к турели, и элемента платформы, прикрепленного к несущей конструкции аппарата, на этой платформе подающие трубопроводы уложены кольцами перед подключением их к оборудованию аппарата, а верхняя опора расположена выше узла подающих трубопроводов, состоящих из платформ и трубопроводов.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что входящие подающие трубы подсоединены в головной части турели к соединительным узлам поворотных коллекторов жидкости и таким образом каждый узел подключен к подающему трубопроводу, ведущему к аппарату.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что радиальная опора имеет поворотные элементы, такие как эластичные деформирующиеся колеса, чьи оси параллельны оси колодца, элементы имеют катки с колесами или опорными катками или равнозначными устройствами, смонтированными на пружинных или опорных устройствах или, если необходимо, через подходящую деформируемую структуру.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что вращательные элементы в форме колес смонтированы на опорах, закрепленных на внутренней поверхности колодца, и при перемещении контактируют с наружной поверхностью турели и таким образом турель составляет вторую беговую поверхность, которая является соосной с наружной поверхностью турели, а колеса находятся в контакте с внутренней поверхностью этой второй беговой поверхности.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что конструкция, поддерживающая, по крайней мере, одну верхнюю опору, соединена с палубами аппарата в трех главных точках и адаптирована таким образом, чтобы развязать конструкцию от деформаций и кручений корпуса аппарата.
Другая характеристика изобретения отличается тем, что эта несущая конструкция прикреплена к или смонтирована у средней линии вблизи середины габаритной высоты корпуса аппарата, где вышеуказанные деформации и кручения естественно меньше.
Изобретение будет понятнее и другие характеристики, детали и преимущества будут очевиднее из следующего приведенного описания со ссылкой на чертежи, данные только как примеры, иллюстрирующие некоторые решения данного изобретения и где:
Фиг. 1 дает схематическое изображение плавучего объекта, как, например, аппарата, снабженного поворотной одноточечной системой постановки на мертвый якорь через турель, закрепленную мертво на морском дне;
- Фиг.2А дает частичный разрез устройства по данному изобретению в вертикальной плоскости, перпендикулярной к продольной оси аппарата;
- Фиг.2В дает увеличенный разрез детали, обозначенной IIВ на фиг.2А;
- Фиг.2С дает вид сверху в направлении стрелки IIС на фиг.2А;
- Фиг.2D дает увеличенный разрез вблизи элемента 11, образующего нижнюю радиальную опору;
- Фиг.2Е и 2F одинаковы с фиг.2В и показывают два других возможных решения опоры на головной части турели по данному изобретению;
- Фиг.2G дает вид сверху платформы со смотанными трубопроводами одного из питающих трубопроводов на фиг.2А, указанных стрелкой IIG на фиг.2А;
- Фиг.2Н дает вид сбоку двух модулей опорных катков опорного кольца в направлении стрелки IIН на фиг.2Е.
- Фиг.2I одинакова с фиг. 2Е и 2F и показывает другое возможное решение по данному изобретению опоры в головной части турели;
- Фиг.3А одинакова с фиг. 2А и дает другое решение устройства по данному изобретению;
- Фиг.3В дает увеличенный вид детали, указанной на фиг.3А по стрелке IIIВ;
- Фиг.4 одинакова в фиг. 2А и дает другое возможное решение по данному изобретению;
- Фиг.5 одинакова с фиг. 2А и дает другое возможное решение по данному изобретению;
- Фиг.6А одинакова в фиг. 2А и дает другое возможное решение по данному изобретению;
- Фиг.6В дает увеличенный вид детали, указанной стрелкой VIB на фиг. 6А.
- Фиг.7А, 7В и 8А и 8В дают перспективные изображения и вид сверху выполнения двух решений опорного устройства по данному изобретению;
- Фиг.9 и 10 одинаковы с фиг.2А и дают различные варианты возможного исполнения устройства по данному изобретению.
Изобретение относится к устройству, изображенному на фиг.1. Это устройство включает в себя плавучий аппарат 1 для производства, хранения и выгрузки жидкостей, таких как газ или нефть, указанный аппарат пришвартован при помощи вращающейся одноточечной системы мертвого якоря к турели 2, которая шарнирно закреплена в отверстии в виде колодца 3 и вертикально свободно проходит через плавучий аппарат. Турель закреплена на морском дне 4 кабелями, цепями или другим подходящим способом 5, а другой конец прикреплен к основанию 6, например, турели. Фиг.1 показывает два подающих трубопровода 7 среди большого количества других, предназначенных для оптимального бурения нефтяного или газового месторождения. Нижние концы этих трубопроводов не показаны, тогда как верхние концы этих труб проходят через турель 2 и подают жидкость через поворотное приемное устройство 9 к различному оборудованию, схематично показанному на ссылке 8.
Турель 2 размещена в колодце 3 направляющими устройствами, состоящими из осевого опорного устройства и радиального опорного устройства, чьи формы являются основной частью изобретения.
Фиг. с 2А по 2G показывают первое возможное решение, особенностью которого является наличие осевой опоры 10. Опора расположена сверху узла 12, поддерживающего и пропускающего трубопроводы 7 к оборудованию 8 аппарата. Узел 12 состоит из большого числа конических круговых платформ 14, расположенных по оси х-х турели, и каждая состоит из элемента платформы 15, который установлен соосно на цилиндрической поверхности 17 турели 2, и элемент платформы 16 опирается на опорную конструкцию в форме башенки 18, расположенной на верхней палубе 20 аппарата. Два элемента 15 и 16 каждой платформы 14 наклонены вниз от цилиндрической поверхности 16 турели. Каждая круговая коническая платформа 14 предназначена для хранения гибкого трубопровода 7. Этот трубопровод хранится в свернутом в кольца состоянии на платформе, и турель может совершать несколько оборотов, например пять вокруг оси. Фиг.20 показывает расположение трубы 7 на круговой платформе 14, образованной двумя элементами платформы 15 и 16, прикрепленных к турели 2 и к поддерживающей опоре 18. На фиг.2G и в соответствии с примером на фиг.2А труба поступает на платформу в т.21, после того, как она поднимается по оси внутри турели и выходит с платформы радиально в т.21', как пример, изгибаясь в вертикальной плоскости.
Как ясно видно на фиг. 2А, турель 3, которая проходит над палубой 20 на значительную длину для обеспечения возможности монтажа конических платформ 14, заканчивается оголовком 23, который расположен на верхней платформе 25 укрепленного на опорной конструкции 18 аппарата, через опору 10. Устройство 12, поддерживающее гибкие трубопроводы, должно иметь относительно большой наружный диаметр, продиктованный минимальным оптимальным радиусом кривизны, ниже которого трубы не должны изгибаться.
В соответствии с изобретением, опора 10 расположена выше конструкции 12, поддерживающей гибкий трубопровод 7, который смотан в кольцо на конических платформах 14. Она может иметь значительно меньший диаметр, определяемый требованиями к трубопроводу, чем на конических платформах 14. Она может иметь меньший диаметр, чем диаметр колодца 3, определяемый большим числом подводных трубопроводов. Однако, с учетом установки на большой высоте и с учетом радиальных сил, удерживающих плавучий аппарат прямо в нижней части турели, опора 10 может иметь только уменьшенный диаметр, но требуется обеспечить условия, при которых она не воспринимает нагрузки при отклонении турели от вертикального положения из-за гибкости турели и нижней опоры. Эти условия легко выполнимы, если, например, применить качающуюся опору для снятия опрокидывающих нагрузок.
Другим важным решением этого изобретения является размещение нижней опоры большого диаметра достаточно жестко, а верхнюю опору можно сделать значительно меньшего диаметра, чтобы они образовали шарнир, осевая верхняя опора, таким образом, работает как упор, воспринимающий нагрузку и передающий осевые силы без изгибающего момента, что очень важно.
В соответствии с изобретением, новаторское размещение верхней опоры 10 на высоте и придание ей наименьшего возможного диаметра дает возможность размещения значительного числа питающих труб, которые невозможно было разместить при ранее существовавших схемах осевых опор, установленных под или вокруг узла, передающего жидкость, или на палубе 20 аппарата вокруг колодца и поэтому имеющего больший диаметр. Вдобавок, размещение верхней опоры малого диаметра выше точки сочленения с конструкцией аппарата позволяет решить проблемы деформации, особенно овальные деформации вокруг колодца, путем вертикального перемещения и уменьшая диаметр опоры. В частности, конструкция, удерживающая опору на высоте, может быть спроектирована трехопорной, которая шарнирная в основании, чтобы воспринять в трех точках вертикальную нагрузку на плавучий объект без создания чрезмерных нагрузок в самих опорах, как показано на фиг. с 7 по 11.
Из области технических решений по этому изобретению следует, что необходимо обеспечить надежность устойчивой работы опор гарантированно от 25 до 30 лет непрерывной работы. Из этого принципа надежности следует, что изготовители направляющих турелей должны иметь большой опыт проектирования и изготовления подобных опор, чтобы гарантировать это. Не только разработчик всего устройства, требующего повышенной прочности, изготовления и монтажа, но и будущие операторы оборудования должны включать расходы по дорогому обслуживанию оборудования в эксплуатационные расходы для регулярного обслуживания и текущего ремонта, возможно требующего высокой квалификации.
В отношении использования опор уменьшенного диаметра, что стало возможным благодаря этому изобретению, были решены или значительно уменьшены не только эти проблемы, но стало возможным, кроме того, удвоить осевую опорную функцию путем расположения двух опор разного радиуса или размещением по вертикали двух опор с одинаковыми характеристиками.
Кроме того, стало возможным заменять изношенную или неисправную шарнирную опору другой шарнирной опорой без демонтажа труб и без остановки нормальной буровой работы. Это стало возможным, т.к. отсутствует топологическое пересечение продуктопроводов с траекторией движения при удалении заменяемой верхней опоры. Одновременно снижение диаметра позволило предусмотреть демпфирующую подушку для верхней опоры без создания слишком большого трения при вращении, сравнимую с моментом вращения якорных линий.
Однако создание сдвоенной верхней опоры выдвигает новые требования, особенно при проектировании двух шарнирных опор, в которой даже одна опора должна иметь способность воспринять всю верхнюю радиальную нагрузку и общую осевую нагрузку. В изобретении теоретические шарнирные центры двух опор совпадают один с другим или они очень близки. Поэтому данное изобретение предоставляет возможность сдваивания опор и делает наружную или верхнюю опору сменной. С этой целью вторая опора, внутренняя или нижняя, не воспринимает вертикальную нагрузку во время нормальной работы системы. Однако можно предусмотреть условия, при которых происходит копирование моментов на главной опоре, чтобы избежать риска механических заклиниваний, но практически эта опора не имеет нагрузки и, следовательно, не имеет износа. Первая опора или главная опора размещена снаружи или на верху, поэтому воспринимает всю осевую нагрузку и при необходимости небольшую верхнюю радиальную нагрузку, непрерывно в ходе нормальной работы узла. Однако при достижении предела срока службы, или проектного предела, или повреждении может потребоваться замена. Во время этой замены временно внутренняя опора принимает всю осевую нагрузку и прилагаемую радиальную нагрузку.
Связанная с шарнирной опорой 10 устанавливается нижняя радиальная опора 11, размещая ее как можно ниже для снижения изгибающих моментов, но желательно установить ее выше минимального уровня воды, чтобы предусмотреть возможность легкой инспекции или замены.
Фиг. с 2В по 2F показывают несколько вариантов верхней шарнирной опоры 10 уменьшенного диаметра, независимой и поэтому значительно меньше, чем диаметр всей системы передачи жидкости, трубопроводов и поворотных соединений.
Фиг. 2В показывает исполнение верхней опоры 10, которая состоит из сменной опоры шарнирного типа 27 в форме радиального внешнего шарнирного кольца и незаменяемой радиальной внутренней опоры 28 шарнирного типа, если она выполнена цельным кольцом или желательно заменяемой по частям, если она состоит из сегментов. Необходимо заметить, что опоры 27 и 28 сконструированы для принятия осевых нагрузок, но не могут противостоять изгибающему моменту по отношению к вертикальному положению турели из-за относительной гибкости конструкции и нижней опоры.
Опоры 27 и 28 составляют опорный узел, который расположен на опорной поверхности в форме куполообразного колпака. Центры кривизны каждого элемента накладываются один на другой и соединяются в т.31 на оси колодца выше турели.
Для размещения опорного устройства 10 оголовок 23 турели (фиг. 2В) имеет верхний диск 30, который обеспечивает передачу осевой нагрузки от турели на главную опору 27 через соединительную деталь 32 в форме кольца, которая соединена с диском 30 через предварительно напряженные болты 34 с внешними гайками 33 и глухими гайками 35, прикрепленными к диску. Соединительное кольцо 32 имеет радиальные ребра усиления 36 и защитный обод 37, при помощи которого кольцо опирается на опору 27.
Диск 30 передает осевую нагрузку на радиальную внутреннюю заменяемую опору 28 через регулировочные элементы 38 кольцеобразной формы и множество подъемных устройств 40 или других приспособлений, обеспечивающих сходные функции для замены или обслуживания, через вставляемую кольцеобразную деталь 42. Регулировочные элементы и подъемные устройства опираются на горизонтальную поверхность кольцеобразной детали 42, чьи нижние радиальные и осевые поверхности лежат на опоре 28. Как показано на фиг. 2С, подъемные устройства 40 распределены равномерно вокруг оси турели. Между двумя подъемными устройствами 40 сделаны два круглых отверстия 44, которые позволяют присоединить гидравлику или удалить подъемные устройства.
Основная опора 27 со стороны несущей конструкции прикреплена к аппарату и размещена на соосной радиальной регулировочной детали 46. Эта деталь закреплена на верхней поверхности платформы 25 башни, удерживающей аппарат. Эта платформа имеет цилиндрическое отверстие 49, через которое проходит цилиндрическая часть 50 оголовка турели, на которой расположен свободный конец верхнего диска 30.
Из вышеизложенного следует, что во время требуемого обслуживания или замены элементов на внешней опоре 27 подъемные устройства 40 большой подъемной силы (например, с большим гидравлическим давлением) приводятся в действие для подъема дискообразной конструкции 30 турели. Это движение вверх снимает нагрузку с главной шарнирной опоры 27 путем передачи усилия на временную опору 28, которая будет работать все время замены главной опоры. Передача нагрузки происходит гарантированно при совпадающих точках поворота и шарнирах в ходе всей операции. Поэтому становится возможным размонтировать узел, образованный болтами 34 и соединяющей деталью 32, и опустить дисковую конструкцию через понижение подъемного устройства 40, пока она не опустится на регулировочный диск 38, что затем позволяет извлечь болты, соединительную деталь 32 и затем главную внешнюю опору 27.
Обратная операция позволяет установить новую шарнирную опору, установить на место основное соединительное кольцо 32 и болты 34, поднять диск 30 к болтам с предварительным напряжением и затем установить на место диск 30, который будет опираться на новую главную опору 27 через соединительную деталь 32, а не на временную опору 28 через промежуточную регулировочную деталь 38.
Необходимо отметить, что при этом решении, когда шарнирная опора 10 расположена на высоте, уменьшение диаметра приводит к уменьшению момента силы трения и поэтому снижается сопротивление вращению узла, что приводит к улучшению конструкции, если есть необходимость перемещать большое количество гибких труб на платформе. Например, становится возможным использовать для основной опоры 27 шарнир даже при сильных осевых и радиальных нагрузках, особенно при глубоких месторождениях или месторождениях, требующих значительное количество гибких труб. Можно рассмотреть использование в качестве временной опоры 28 скользящего шарнира, который является очень надежным. Скользящий шарнир может быть выполнен, например, из бронзы с хорошими фрикционными показателями, а смазка наносится на нержавеющую сталь. Внутренняя опора 28 может быть разборной, например, в форме сегментных шарнирных опор для поэлементной замены, но основная внешняя опора 27 всегда желательна цельной конструкции, например цельная скользящая шарнирная опора или цельное закрытое кольцо роликов, чтобы скользящие или катящиеся элементы могли работать в защищенной и смазанной среде, для увеличения срока надежной работы.
Фиг. 2Е показывает опору скольжения, состоящую из элементов вращения 52, 53, т.е. с катковыми опорами. Т.к. они являются разборными, эти модули расположены на кольце и могут заменяться.
Эти модули хорошо известны и применяются для перемещения тяжелых грузов. Как показано на фиг.2Е и 2Н, модуль с большим количеством элементов вращения, например цилиндрическими роликами 54 или коническими роликами, соединены своими концами с цепью, таким образом, они могут двигаться вокруг опорной плиты.
Когда модуль подходит к концу опорной плиты, то последний ролик движется силой тяги цепи к передней части плиты, где он поворачивается вокруг своей оси и снова встает между беговой дорожкой и плитой. Использование указанных модулей с роликами имеет преимущество в том, что независимые элементы занимают малый объем и имеют малый вес по отношению к нагрузке, которую они перемещают, они легко устанавливаются и легко обслуживаются. Они позволяют нагрузке хорошо распределиться на многочисленных небольших роликах.
По этому изобретению осевой модуль 52 и радиальный модуль 53 оформлены в виде колец между диском 30 турели и усиленным опорным кольцом 57, которое опирается на кованное подкладное кольцо 58, размещенное на платформе 25 башни. Между опорным кольцом 57 и подкладным кольцом 58 размещен элемент 59 наклонного типа, выполненный в виде сплошного кольца или непрерывных блоков. Элемент 60, например, выполнен или как скользящий шарнир в сторону наклона, или как усиленная деталь из эластомера. Модули 53 вставлены между наружной цилиндрической поверхностью 17 турели и цилиндрической поверхностью, обращенной к кольцу 57. Модули 52 представляют собой конические ролики, опирающиеся на беговые дорожки, и образуют осевую опору, а модули 53 также имеют ролики, но здесь цилиндрические ролики образуют радиальную опору. Оси конических роликов модулей 52 пересекаются в т.56, расположенной на оси турели и колодца.
Осевой модуль 52 вместе с радиальным модулем 53 образуют поворотную опору, которая монтируется в собранном виде и вращается по отношению к опорам 25 и 58 при помощи сборки элементов 59, желательно из эластичной прослойки. В опорах могут использоваться модули, чьи опорные пластины изогнуты на конусной части, и, по которой, катятся конусные элементы. Эти ролики могут быть установлены на концах осей и синхронизируются цепью, внешняя цепь имеет больший шаг, чем внутренняя цепь. Образованный таким образом модуль монтируется на шарнирной эластичной прослойке или монтируется на сплошном кольце, через эластичные прокладки того же типа на платформе 25.
Фиг.2F показывает верхнюю опору 10, которая состоит их модулей с коническими роликами 60 на конической беговой дорожке 61 опорного кольца 62, который укреплен на боковой поверхности турели под диском 30. Конические ролики 60 установлены таким образом, что их оси пересекаются с осями х-х колодца или турели в колодце 65. Модули 60 опираются на наклонное подкладочное кольцо 63, закрепленное к платформе 25 через элемент 64 эластичного типа.
Фиг.2D относится к фиг.2А и показывает радиальную опору 11, вставленную между турелью 2 и стенкой колодца 3, расположенную как можно ниже в колодце для снижения изгибающих моментов, но над минимальным уровнем воды для удобства осмотра и ремонта. Как показано на фиг. 2D, эта опора образована кольцом эластично деформируемых катков 66, чьи оси параллельны оси колодца. Эти катки могут быть колесами с эластично деформируемым или пневматическим ободом. Катки монтируются на осях 67, прикрепленных к плавучему аппарату, ограниченному по радиусу колодцем 3. Катки монтируются попарно. Катки каждой пары расположены с каждой стороны на оси 67, оси спаренных катков имеют возможность поворачиваться перпендикулярно к оси катков вокруг оси 68. Их оси спрямлены. Катки находятся в контакте качения с наружной цилиндрической поверхностью 17 турели.
Для получения хорошей работы катков 66 сделана внешняя круговая направляющая 69 для катков 66, она закреплена на турели и соосна с ней и имеет поддерживающие элементы 70, поэтому способна образовывать внутреннюю направляющую для катков 66.
Когда турель сдвигается по радиусу из начального положения по оси колодца, сжимаются только катки на боковине колодца, тогда как диаметрально противоположные катки уводятся от периферийной поверхности, образующей направляющую турели. В результате эти катки не принимают участия в радиальной передаче нагрузки. Для преодоления этого создана внешняя радиальная направляющая 69. Т.к. она закреплена на турели, она вызывает сжатие обычно не работающих радиально расположенных катков.
Катки могут быть смонтированы в любой удобной манере без изменения принципа изобретения, где нагрузка не проходит через ступицу (не показано, см. французские патентные заявки №0956599 и 0956618).
На чертежах 3А и 3В показано еще одно решение по применению изобретения, основанное, например, на автомобильных колесах. Однако предложенный вариант исполнения успешно конкурирует с решением, при котором колеса, катки, ролики, плавающие опоры, модули с прямоугольными роликами или подобными смонтированы в жесткой, оптимально деформируемой или плавающей конструкции, как указано во французской патентной заявке №0956599 и 0956618, еще не опубликованной в момент подачи настоящей заявки и которая принадлежит заявителю.
Устройство, показанное на фиг.3А, также содержит конические платформы 14, на которых намотаны гибкие трубопроводы и расположена верхняя опора уменьшенного диаметра по отношению к диаметру колодца и диаметру, необходимому для прохода гибких и обычных труб в и вокруг турели. Однако, в отличие от показанного на фиг.2А, опора 10 содержит определенное количество колец 70, каждое из которых состоит из набора эластично деформируемых и горизонтально расположенных колес, чьи оси являются общими и опираются на платформу 72 поддерживающей конструкции. Каждая платформа 72 наклонена вниз в направлении оси колодца. Угол наклона трех платформ 72 и трех колец 70 таков, что линии перпендикулярны к платформам и пересекаются в общей точке 73, расположенной на оси х-х выше оголовка турели.
Оголовок турели для каждого кольца 70 имеет платформу 74, чья нижняя поверхность, расположенная напротив платформы 70, имеет соответствующий наклон и образует беговую дорожку для конических роликов катков кольца 70.
На фиг. 3А и 3В верхняя опора 10 имеет относительно крутой угол наклона и образована несколькими модульными кольцами, расположенными вдоль оси колодца, каждое кольцо состоит из сборки модулей со сдвоенными катками на осях 76, одинаковых с фиг.2Б.
Фиг.2J показывает другой вариант выполнения верхней опоры 10. В этом случае опора имеет три ряда роликов 80, 81, 82, которые сосны с осью турели и разнесены в направлении этих осей. Ролики колец 80 и 82 имеют горизонтальные оси для осевых и переворачивающих усилий, а кольцо 82 имеет ролики, чьи оси вертикальны для радиальных усилий. Каждое кольцо вставлено между двумя беговыми дорожками, одна из которых закреплена к турели, а другая к кольцу 84, которое опирается на подкладное кольцо 85 платформы 25 поддерживающей конструкции через эластичные прокладки 87, способные выдержать легкую срезающую деформацию, или через другую шарнирную конструкцию, отслеживающую наклон турели из-за дефектов установки на большой высоте и возможных движений в нижней опоре, если она эластичная, и остается неизменной при деформациях конструкций плавучего узла под действием внешних возмущений, таких как течения, волны и ветер.
Фиг.4 показывает другое возможное исполнение устройства, по которому трубопроводы 7 не хранятся на конической платформе в бухтах, а поднимаются внутри турели в цилиндрическую часть оголовника 88, на которой смонтировано множество поворотных узлов подключения 89, образующих коллекторы жидкости, к каждому из которых подключена выходящая труба 90, соединенная с оборудованием аппарата. Фиг.4 только как пример показывает восемь поворотных соединений обычного типа, т.е. с тороидальной круговой камерой, половина из которых образует неподвижную часть, соединенную с турелью, а другая половина образует поворотную часть. Как показано, эти соединительные элементы могут быть различного диаметра, в зависимости от расхода и типа жидкостей, которые они транспортируют. Верхняя опора 10 является примером, описанным на фиг.2Е. Она выполнена таким образом, что сборка труб и их опоры проходят под опорой 10, чей диаметр может быть как угодно мал, даже если оголовок турели закроет отверстие, как в примере со скользящим шарниром, показанным на фиг. 2В.
Фиг.5 показывает один из вариантов изобретения, в котором, как в случае на фиг.4, гибкие трубы 7 направляются к опорному столику 95, смонтированному внутри турели, а затем каждая подсоединяется к жесткому напорному трубопроводу 97, который через вентиль 98 может принять несколько подающих трубопроводов 97, и который имеет только один выходной напорный трубопровод 99. Установленные таким образом вентили обеспечивают редукцию в трубах. Каждый трубопровод 99 соединен с кольцом 100. Кольца 100 являются соосными с осью турели. В кольцевом элементе 100 имеется центральная втулка 102, которая идет по оси до верхней опоры 10 и заканчивается выше опоры распределительным кольцом 104, подающим жидкость к исходящим соединениям 106, которые идут к узлам хранения и обработки аппарата. Верхний конец втулки 102 прикреплен к конструкции, образующей крышу 108 закрепленной на опорной конструкции 18 аппарата, высотой три фута, как показано на фиг. с 7 по 11.
В этом варианте верхняя опора 10 сохраняет уменьшенный диаметр, несмотря на то, что исходящие трубопроводы 106 проходят выше опоры, это стало возможно благодаря использованию вентилей 98, что приводит к уменьшению числа трубопроводов. И опора опять расположена выше большого количества труб в турели и выше опорных устройств и лучше защищена от деформирующих усилий корпуса. Фиг.6А и 6В показывают вариант исполнения, при котором верхняя часть выше верхней палубы аппарата 19 соответствует исполнению на фиг.2А, а тип верхней опоры показан на фиг.2Е. Особенность этого исполнения заключается в том, что диаметр нижней опоры 11 также уменьшенного типа, но немного большего диаметра, чем верхняя опора. Эта опора 11 установлена между поверхностью колодца 3 и внешней поверхностью 17 турели 2. Диаметры колодца и турели соответственно уменьшены.
Турель уменьшенного диаметра проходит вниз до уровня между верхней и нижней линиями осадки судна. В основании турели уменьшенного диаметра установлена конструкция в форме кругового кессона 110, который проходит радиально наружу и соединяется с деталью 112 колодца. Под кессоном 110 и вспомогательным коленом турель имеет опорную плиту 114 для гибких трубопроводов 7, идущих от месторождения, и опорную плиту для якорных кабелей 5. Опорная плита 114, поддерживающая трубы 7, расположена на нижнем уровне воды. Между этой опорной плитой и стенкой колодца расположен дефлектор 118, предназначенный подавлять помпаж воды в колодце.
Гибкие трубы 7 проходят через плиту 114 и каждая соединяется через оголовник гибкой трубы 120 к жесткому напорному трубопроводу 122. Эти трубопроводы имеют такую форму, что они проходят по оси колодца и турели, а затем поднимаются к верхней части турели через участок уменьшенного диаметра. Такое устройство в участке уменьшенного диаметра стало возможным, т.к. трубопроводы 122 являются жесткими и расположены внутри турели при помощи вспомогательных устройств, не показанных на чертеже. Поэтому только нижняя часть колодца и часть турели вблизи киля обеспечивают прием гибких трубопроводов 7 и должны быть достаточно большого диаметра, чтобы избежать любого риска контакта между трубами. Они должны иметь возможность двигаться одна относительно другой без риска столкновения и получения повреждения.
Это решение по данному изобретению отличается использованием нижней опоры 11 уменьшенного диаметра в сочетании с верхней опорой 10, также уменьшенного диаметра, дающего преимущество в том, что совместно с верхней опорой оно дает уменьшение сопротивления моменту поворота узла, поэтому появляется возможность использовать только скользящую опору, а не такую, как показано в узле 124 на фиг. 6В. Кроме того, есть возможность расположить ее очень низко, что приводит к уменьшению выноса стрелы и уменьшению сил, действующих на опору. Опора 124 размещена между поддерживающей конструкцией 126 турели и кольцом 128, на наружной стороне 127 опирается на стенку колодца через эластичную опору 130.
Необходимо отметить, что эта конструкция может быть использована с коллекторными поворотными соединениями для общепринятых жидкостей, и она устроена таким образом, что между поворотным соединением и подводными трубопроводами расположены ранее упомянутые устройства, трубопроводные циркуляционные устройства, коллекторы и промывные системы.
Из этого следует, что могут быть использованы многообразные решения по опоре 10. Опора может быть шарнирного типа и уменьшенного диаметра, и даже меньше диаметра намотки гибких труб или обычных поворотных соединений, или диаметра колодца. Опора может быть набором скользящих сегментов, например, в виде подушек со сферической опорой. Она может быть скользящим шарниром в сферической опоре или сформирована из роликовых опор, например кольца роликов с тремя беговыми дорожками, смонтированных на усиленных или эластичных подушках. Опора может быть изготовлена из модульного кольца, образованного из роликов или она может быть сформирована из последовательных плит, несущих на осях эластично деформируемые устройства, например колесо.
По отношению к нижней опоре 11 преимущество состоит в том, что вертикально скользящая радиальная опора или чисто радиальная может быть образована катками, как показано на чертежах в примерах, а может иметь скользящие подушки, снабженные шарнирными опорами, например, из усиленного эластомера, кольцом модулей с роликами и опять с усиленными эластичными блоками. Подушки могут быть образованы кольцом роликовых модулей, установленных на плавающем кольце или смонтированных на устройстве с пружинами или защелками. Нижняя опора 11 может быть из роликов, смонтированных радиально или на тележке, в которой четыре колеса смонтированы таким образом, чтобы образовать подвижный узел. Опора 11 может быть образована колесами, расположенными радиально, и для оптимизации работы там могут быть установлены направляющие, увеличивающие радиальную эффективность и снижающие отклонения.
Фиг.7А, 7В и 8А и 8В показывают два преимущественных решения поддерживающей конструкции 18 по данному изобретению.
Фиг.7А и 7В показывают несущую конструкцию в виде треножника, несущего узел 140. Этот треножник имеет верхнюю горизонтальную платформу 141, которая в центре имеет отверстие 142, позволяющее проход оголовка турели и чьи края поддерживают верхнюю опору 10, а три опоры 144 слегка изогнуты сверху вниз и соединяют платформу с палубой 145 плавучего хранилища и производственного узла, либо верхнюю палубу или промежуточную палубу, расположенную по средней линии корпуса на нулевой оси, где деформации минимальны, как показано на фиг. 9 и 10.
Конструкция 140 треноги своими опорами соединяется с палубой 145 и предоставляет достаточно места для прохода поворотной системы подачи жидкости, имеющей последовательно расположенные платформы и смотанные гибкие трубы, как показано на фиг.2А и фиг. с 9 по 11, или многопроходную поворотную соединительную систему с круговыми камерами, выполненными, как показано на фиг. 5 и 11.
Треножная конструкция 140 имеет достаточную вертикальную жесткость, обусловленную тем, что опорные части подогнаны соответственно и уменьшены вылеты стрел в верхней конструкции и опоры имеют необходимый угол наклона. Треножная конструкция является открытой, т.е. она не закрывает цилиндрический объем между опорами и поэтому позволяет иметь естественную вентиляцию оборудования, расположенного ниже.
Треножная конструкция 140, адаптированная к решению с верхней осевой и радиальной опорами, расположенными выше устройства передачи жидкости, имеет преимущество передачи вертикальной и горизонтальной нагрузок в трех точках на палубу аппарата. Возможное повреждение палубы исключается, например, при использовании усиливающего вертикального соединяющего металлического листа, передающего нагрузку через деформацию сдвига.
При этих условиях изгиб палубы из-за деформации корпуса аппарата создает минимально возможное усилие на опорах треноги. С учетом возможных некруговых деформаций на краях отверстия 146, сделанного для прохода турели, вблизи которого расположены три опоры 144, и в особенности если они отстоят от средней линии, возвышение опор по отношению к амплитуде радиальных деформаций и жесткости палуба/опора и опора/горизонтальные конструкционные соединения выбираются с учетом снижения нагрузок в конструкции, например, путем конструктивных решений или установкой эластичных элементов в т. 147
Сопротивление поперечным силам в этой конструкции может быть усилено, если необходимо, добавлением опор (не показанных) или конструкций, расположенных по бокам трех опор.
Фиг.8А и 8В показывают другой вариант исполнения опорной конструкции 18 верхней опоры по данному изобретению. На этих чертежах эти конструкции даны в виде шестиопорной конструкции 148.
Верхняя часть в виде платформы 149 с отверстием 150 в центре для прохода оголовка турели соединена шестью опорами 152, которые более изогнуты, чем в случае, показанном на фиг.7А и 7В, и распределены попарно как на верхней платформе 150, так и на палубе 154, соединяясь с корпусом плавучего устройства. Верхняя платформа 149, как на фиг.7А и 7В, имеет треугольную форму. Каждый угол соединен с двумя близлежащими опорными концами. Эти опоры проходят наискось к палубе в противоположном направлении и опираются на палубу, каждая рядом с опорным концом опоры, соединенным с прилегающим углом платформы.
Котировочные точки шести опор попарно на верхней и нижней частях смещены в горизонтальной проекции, придавая особое внимание симметрии конструкции.
Поэтому наверху, благодаря треногой конструкции, показанной на фиг.7А и 7В, число соединений опор равно числу соединений внизу. В нижней части шестиопорной конструкции в площади соединения с палубой аппарата также возникают три зоны контакта, шесть опор две по две.
В результате, вертикальное перемещение палубы из-за изгиба корпуса аппарата передается изгибающим моментам верхней платформы, а верхняя платформа выдерживает их благодаря своей шарнирной функции без каких либо чрезмерных нагрузок в опоре.
С учетом некруговой деформации работа трехопорной конструкции также будет общей, т.к. две близлежащие опоры будут иметь очень близкую радиальную траекторию. Здесь жесткость опора/палуба и опора/горизонтальная соединительная конструкция адаптирована для снятия напряжений в конструкциях, например, с использованием конструкционного решения или с установкой промежуточных эластичных элементов, работающих как псевдошарниры.
Шестиопорная структура, по сравнению трехопорной структурой, имеет повышенную жесткость против действия горизонтальных сил, потенциально передаваемых оголовком турели, т.к. возможное изгибание треугольной конструкции с наклоном вниз кажется невозможным, но при горизонтальных силах, действующих перпендикулярно к ней, потребуется коррекция, возникающая от жесткости двух других противоположных треугольников.
Фиг.9 и 10 показывают два других варианта исполнения изобретения, которые включают в себя опорную конструкцию 18 треножной формы, например, соответствующих фиг.7А, 7В, или шестиопорной формы, соответствующих фиг.8А, 8В.
В устройстве, показанном на фиг.9, опоры 144 или 152 несущей конструкции соединены со средней линией 155 корпуса плавучего устройства для снижения деформаций, особенно некруговых деформаций, в трех или шести сгруппированных попарно опорах и снижая, таким образом, изгибающие нагрузки на опорах.
Как показано выше, над платформами 141 или 149 трехопорной или шестиопорной конструкции установлены сборки осевых и радиальных верхних опор 10, имеющих шарнирные функции. Эти варианты соответствуют устройству, показанному на фиг. 2А с узлом 2, принимающему и поддерживающему входящие трубопроводы 7 с коническими платформами 12, 16 для хранения смотанных труб, но их опоры 144 или 152 проходят через соответствующие вырезы 157 в верхней палубе для соединения с палубой 155 расположенных для этих целей вблизи центральной оси корпуса металлические вертикальных и горизонтальных листов.
Версия, показанная на фиг. 10, отличается от версии на фиг.9 тем, что устройство 12 снабжено платформами для хранения смотанных трубопроводов и расположено в верхней части колодца большого диаметра 159 таким образом, что по сравнению с фиг.9 платформы 141 или 149 трехопорной конструкции 140 или шестиопорной конструкции 148 лежат точно на нижнем уровне по отношению к верхней палубе.
В нижней части турели, ниже уровня воды, опять расположены сборки блоков 161 подушек скользящего типа, образующих сегментную радиальную опору. Показанное решение предпочтительнее, т.к. передача радиальных сил вблизи якорной плиты 162 турели снижает изгибающие моменты и верхние радиальные силы, тогда как шарнирная радиальная опора дает свободу от изгибающих усилий турели из-за возможных деформаций корпуса и размещение основания опорной конструкции в непосредственной близи от средней линии корпуса, снижает нагрузки от некруговых деформаций в точках соединения опор, выполненных, например, в виде трехопорной конструкции (опора 144) или шестиопорной конструкции (опора 152).