Многофункциональное судно обеспечения морских буровых платформ и комплекс судовой системы грузообработки для применения на многофункциональном судне
MULTIFUNCTIONAL VESSEL FOR PROVIDING OFFSHORE DRILLING PLATFORMS AND COMPLEX OF VESSEL CARGO HANDLING SYSTEM FOR USE ON MULTIFUNCTIONAL VESSEL

Заявленное изобретение относится к области судостроения, в частности к архитектурно-конструктивному типу, схемам целевого использования и организации оптимизированного процесса специализированной, многофункциональной эксплуатации (в том числе грузообработки) многофункциональных судов - плавучих баз обеспечения (ПБО) морских буровых платформ различного типа и назначения, для проведения разведывательных буровых работ на шельфе удаленных акваторий полярных (моря Арктики и Антарктики) морей.
Известны арктические суда обеспечения морских нефтегазодобывающих платформ, в частности, известно многофункциональное судно обеспечения «Юрий Топчев», информация о котором содержится на ресурсе www.gazflot.ru, а также в статье «Развитие судов снабжения и концепция многофункционального судна снабжения для морских нефтегазодобывающих платформ на шельфе российской Арктики и Дальнего Востока», журнал «Судостроение» №4, 2013 г., с. 33-39.
Указанное судно имеет корпус с ледокольными обводами и ледовыми подкреплениями, максимально смещенной в нос надстройкой и грузовой палубой, занимающей кормовую и, частично, среднюю часть верхней палубы. Под грузовой палубой располагаются вкладные цистерны для перевозки сыпучих и жидких грузов снабжения буровых платформ. На грузовой палубе могут располагаться стеллажи с трубами, контейнеры с дополнительным оборудованием и т.п. Помимо снабжения морских нефтегазовых платформ, судно может выполнять функции дежурного (включая т. н. «ice management»), а также аварийно спасательного (включая ликвидацию аварийных разливов нефти (ЛАРН).
Недостатком указанного судна является полное отсутствие авиационного комплекса (ВПП, ангара и др.), что не позволяет решать задачи доставки сменных экипажей морских буровых платформ (МБП) и грузов в районы, удаленные от развитой аэродромной сети. Кроме того, отсутствует возможность проведения поисково-спасательных работ, а также ведения разведки и мониторинга ледовой обстановки вертолетами и беспилотными летательными аппаратами (БПЛА вертолетного типа) судового базирования.
Заявленное изобретение - многофункциональное судно обеспечения морских буровых платформ (ПБО) отличается от аналогов объемом перевозимых специализированных переменных грузов предназначенных для обеспечения многофункциональных баз обеспечения, вывоза обратных отходов, выполнения дополнительных специализированных операций (спасение, дежурное судно, ликвидация аварийных разливов нефти, передача грузов на прочие суда снабжения внутри системы МБП+ПБО+МЛСО (морская буровая платформа + плавучая база обеспечения + многофункциональное ледовое судно обеспечения (вспомогательные суда)), а также прочие судна в зоне своей эксплуатации в зависимости от текущей необходимости).
Известно также многофункциональное арктическое вспомогательное судно для обустройства нефтегазовых месторождений и обеспечения штатного функционирования морских нефтегазодобывающих платформ различного типа в районах арктического шельфа (патент на полезную модель RU №133255, МПК В63В 35/00 от 2013 г.), с максимально смещенной в нос многоярусной надстройкой, в корме которой размещена открытая палуба для размещения грузов различного назначения, с оборудованными под палубой вкладными и встроенными цистернами для перевозки жидких грузов. Корпус судна имеет прочную конструкцию, а носовой его части приданы ледокольные обводы, и, кроме того, судно снабжено дополнительным технологическим оборудованием: модульной электрогидравлической буксирной лебедкой, электрогидравлическим грузовым краном, П-образной рампой в кормовой части грузовой палубы, контейнерными модулями глубоководного водолазного комплекса и кран-трапом.
Недостатками указанного судна является сравнительно небольшая функциональность в свете недостаточной развитости комплекса обеспечивающего специализированную грузообработку для обеспечения МБП.
Кроме того, для технологического снабжения буровых платформ рассматриваемый прототип имеет вкладные и встроенные цистерны для перевозки только жидких грузов, а также открытую грузовую палубу. Хранение сыпучих грузов и химических реагентов на грузовой палубе, например в виде тарно-штучного груза в контейнерах, существенно сокращает возможности по приему других видов грузов: бурильных и обсадных труб, контейнеров буровым шламом, контейнеров с дополнительным оборудованием и т.п.
Следует также отметить, что наиболее близкий аналог снабжен дополнительным технологическим оборудованием: модульной электрогидравлической буксирной лебедкой, П-образной рампой в кормовой части грузовой палубы, которые непосредственно не связаны с функциями снабжения МБП. Однако на размещение этого оборудования затрачиваются ресурсы весовой нагрузки, а также площадей и объемов корпуса судна, что уменьшает массу принимаемых грузов технологического снабжения МБП.
Техническая проблема заключается в расширении функциональных возможностей судна обеспечения морских буровых платформ за счет оптимизации логистики грузообработки в рамках ограниченного трюмного пространства судна.
Указанный технический результат достигается благодаря созданию комплекса судовой системы грузообработки для применения на многофункциональном судне (ПБО) содержащем грузо-логистическую систему, состоящую из логистического и грузового компьютеров; бортового компьютера, системы датчиков, средств мониторинга и устройств грузообработки (УГ) размещенных на многофункциональном судне и связанных в единый компьютерный комплекс. При этом система датчиков выполнена с возможностью определения внешних сил, действующих на судно, а также возможностью передачи полученных данных на бортовой компьютер, выполненный с возможностью их пересчета в показатели, характеризующие воздействие окружающей среды на судно, данные показатели поступают в грузо - логистическую систему, где грузовой компьютер, получая также сигналы из интегрированной системы управления техническими средствами (ИСУ ТС) осуществляет расчет текущей и перспективной нагрузки масс судна при перемещении грузов, а также параметры посадки и остойчивости судна с рассчитанной нагрузкой масс, а логистический компьютер, получая информационные сигналы от грузового компьютера, а также средств мониторинга перемещения грузов по судну, производит расчет всех возможных вариантов перемещения грузов в трюме и на палубе, контроля параметров посадки и остойчивости судна при выполнении грузовых операций, после чего формирует управляющие сигналы, поступающие на устройства грузообработки размещенные на судне и содержащих данные о совместной динамической транспортировке указанными устройствами грузообработки, пакета грузов в заданные точки с учетом необходимых конечных координат в зоне приема и/или выдачи груза.
Устройства грузообработки представляют собой: трюмные кран-балки, лифтовую платформу со сдвижным устройством для погрузки контейнеров, палубную кран-балку, палубный грузовой кран, устройства для перемещений контейнеров в зоне формирования грузового пакета (партии груза) на верхней палубе.
В качестве датчиков, определяющих внешнюю силу, действующую на судно применяются датчики, определяющие курс, величину качки, скорость и направление ветра.
Средства мониторинга перемещения грузов по судну представляют собой судовые, бортовые аналоги датчиков GPS с непосредственной привязкой к системам мониторинга судна в локальной системе обмена данными о положении грузов и технических средств на судне.
Многофункциональность судна обеспечения морских буровых платформ достигается благодаря выполнению корпуса с максимально смещенной в нос многоярусной надстройкой, в корме которой расположена грузовая палуба для размещения грузов различного назначения, причем упомянутый корпус имеет прочную конструкцию и снабжен взлетно-посадочной вертолетной площадкой, а также выполнен со сквозными проходами-коридорами, расположенными по правому и левому бортам под грузовой палубой, при этом его носовой части приданы ледокольные обводы.
Упомянутая надстройка судна, занимает по длине корпуса пространство от носовой части до 30% от общей длины судна и представляет собой многоярусную закрытую конструкцию с служебно-бытовой функционально нагрузкой, упомянутая грузовая палуба выполнена также с возможностью размещения летательных аппаратов вертолетного типа, а в кормовой части упомянутой надстройки смонтирована дополнительная взлетно-посадочная площадка для летательных аппаратов вертолетного типа и беспилотных летательных аппаратов; дополнительно упомянутое многофункциональное судно содержит интегрированную систему управления техническими средствами, комплекс судовой системы грузообработки, а также набор технических средств для обеспечения морских буровых платформ, в состав которого входит установка по приготовлению бурового раствора, установка утилизации промышленных отходов МБП, оборудование в составе установки при утилизации шлама для очищения воды, выполненную под верхней палубой в кормовой части корпуса.
Грузовое пространство корпуса судна (трюм) разделено на пять грузовых палуб, содержащих пятнадцать грузовых трюмов различной функциональной нагрузки (различного функционального назначения).
Дополнительно выполнено два трюма на грузовых палубах, в области конструкции надстройки и один трюм для хранения отработанных сред в кормовой оконечности судна.
Устройства грузообработки (в любом одном трюме) представляют собой по меньшей мере одну трюмную кран-балку, по меньшей мере одну лифтовую платформу со сдвижным устройством для погрузки контейнеров, по меньшей мере одну палубную кран-балку, палубный грузовой кран и устройства для перемещений контейнеров в зоне формирования грузового пакета на верхней палубе судна.
Опционально лифтовая платформа со сдвижным устройством для погрузки контейнеров может содержать (оборудоваться) направляющими для трюмной кран-балки, установленные на колоннах, закрепленных на платформе лифта.
На лифтовой платформы опционально могут быть установлены направляющие рельсы, размещенные на колоннах, предназначенные для перемещения палубной кран-балки в горизонтальной плоскости на лифтовую платформу или в соседний грузовой трюм в зоне одной сквозной грузовой палубы.
Под грузовой палубой располагается отсек с установленными цистернами для сыпучих или жидких грузов.
На фиг.1- схема многофункционального судна обеспечения морских буровых платформ, где:
1 - Кормовая грузовая зона размещения контейнеров на верхней палубе
2 - Кормовая парковая зона пилотируемого летательного аппарата вертолетного типа
3 - Лифтовые транспортные шахты
4 - Крановое оборудование на верхней палубе
5 - Надстройка судна (закрытая корпусная конструкция, предназначенная для размещения постов управления судном, экипажа и прочих служебных и бытовых помещений).
6 - Носовая вертолетная площадка в надстройке.
7 - Средства коллективного спасения
8 - Комплекс подруливающих устройств
9 - Грузовые трюма
10 - Движительный комплекс (винто-рулевые колонки (ВРК))
11 - Кормовая вертолетная площадка в надстройке
12 - Устройство для приема и высадки пассажиров
13 - Мачтовая конструкция закрытого типа
14 - Помещения переработки и хранения возвратных грузов (отходов МБП)
15 - Трюмные грузовые устройства (кран-балки)
На фиг. 2 - Конструкция палубного грузового устройства сквозного действия адаптированная под безопасность использования вертолетной техники, где:
16 - Палубное грузовое устройство принципа действия
17 - Грузы в контейнерной таре
18 - Вспомогательное грузовое устройство на верхней палубе
19 - Направляющие грузовые рельсы устройства 1 в исполнении бортового («спонсонного») крепления.
Фиг. 3 - Схема взаимной работы многофункционального комплекса судовой системы грузообработки.
Зонами уверенной технической эксплуатации судна с заявленными патентными признаками являются: участки континентального шельфа в полярных морях Центральной и Восточной Арктики (Море Лаптевых, Восточно-Сибирском и Чукотском), а также Антарктики (моря Южного Океана: море Амундсена, море Беллинсгаузена, море Содружества, море Космонавтов), которые также наряду с арктическими морями перечисленными выше являются весьма перспективными районами добычи углеводородного сырья.
Континентальный шельф в акваториях морей Центральной и Восточной Арктики в геологическом отношении является наименее изученным, по сравнению с другими морями Российской Федерации, что определяет в ближайшей перспективе необходимость проведения интенсивного морского разведочного бурения в данных районах.
Таким образом, при создании судна - плавучей базы обеспечения (ПБО) морских буровых платформ, производящих разведочное бурение в рассмотренных районах, приняты во внимание следующие факторы:
- суровые погодные условия эксплуатации (воздействия окружающей среды: волнение, ветер, обледенение, температура воздуха и забортной воды);
- значительное удаление районов буровых работ от существующих береговых баз снабжения.
- возможность одновременного присутствия на борту относительно большого количества людей, включая экипаж и специальный персонал ПБО, сменный персонал МБП, а также: эвакуированный (спасенный) персонал аварийной МБП (или других судов зоне действия ПБО);
- потребность в большом количестве расходных технологических материалов для эксплуатации МБП из расчета обеспечения полного цикла строительства разведывательных скважин, включая также необходимый запас реагентов для ликвидации и предотвращения осложнений, поглощения нефтегазопроявлений и т.д.;
- необходимость обеспечения функций взлетно-посадочных площадок (ВПП) для вертолетов, наряду с возможностью участия авиационных средств: вертолетов, беспилотных летательных аппаратов (БПЛА вертолетного типа (БПЛАВТ)) в поисково-спасательных операциях, мониторинге ледовой обстановки и др.
Заявленное многофункциональное судно обеспечения морских буровых платформ (ПБО) выполнено с ледокольными обводами, а в его носовой части и максимально смещенной в нос многоярусной надстройкой 5, которая занимает по длине корпуса 1 пространство от носовой части до трети (около 30%) полной длины судна.
Для обеспечения позиционирования (удержания на точке) судно оборудуется системой динамического позиционирования уровня функционирования и автоматизации Dynpos-2, которая состоит из функциональной системы: двух полноповоротных винторулевых колонок (ВРК) в корме судна и трех подруливающих устройств (ПУ) тоннельного типа в носу суда, также компьютера, который проверяет параметры удержания судна в заданной точке и автоматически выдает для этого сигналы управления на органы управления системой динамического позиционирования, данная задача наиболее актуальна во время выдачи или приема груза с ПБО на МБП или другие суда в условиях волнения моря, а также штормовых условиях.
В сторону кормы от надстройки судна располагается многофункциональная грузовая палуба 1-2, предназначенная для хранения грузов 1, а также для ведения погрузочно-разгрузочных операций с помощью двух судовых подвижных бортовых грузовых кранов, а также палубной кран-балки высокой грузоподъемности, которая может двигаться во всей длине верхней палубы судна после надстройки в корму. Помимо этого палуба может быть использована как площадка для взлета и базирования летательных аппаратов вертолетного типа 2, а также при необходимости представляет из себя комбинированную многофункциональную зону грузообработки, которая может сочетать размещение летательных аппаратов вертолетного типа (двух типов (Ми-8, Ка-32)) и грузов перевозимых в контейнерах.
Помимо этого на верхней палубе в зоне хранения контейнеров могут использоваться жилые и хозяйственно-бытовые модули в контейнером исполнении, включая грузы и устройства двойного назначения, которые опционально могут перевозиться на судне в таре контейнерного исполнения.
Многоярусная надстройка 5 снабжена (двумя) вертолетными взлетно-посадочными площадками (ВПП), которые жестко закреплены к носовой и кормовой стенке надстройки и вписаны в габариты корпуса в плане.
Корпус судна оборудован цистернами для хранения жидких и сыпучих грузов, которые расположены под грузовой палубой.
Для пересадки людей на МБП, а также для эвакуации персонала с аварийной МБП судно снабжено одним телескопическим гидравлическими переходным мостом 12, установленным в носовой части надстройки 5 по правому борту.
Склад (грузовой трюм) 9 расположенный под верхней палубой в кормовой части судна предназначен для хранения основного запаса расходных технологических материалов для приготовления цементного и бурового растворов из расчета обеспечения полного цикла строительства скважин, включая также необходимый запас реагентов для ликвидации и предотвращения осложнений, поглощения нефтегазопроявлений, а также для переработки, паковки возвратных отходов МБП.
Наличие авиационного комплекса, включающего взлетно-посадочную площадку (ВПП), вертолет судового базирования, БПЛА, а также все необходимые системы обеспечения полетов и управления (не показаны), позволяет решать следующие задачи:
- обеспечить возможность взлета - посадки вертолетов, по крайней мере, с одной ВПП;
- обеспечить функции запасной взлетно-посадочной площадки (ВПП) - плавучего вертодрома для вертолетов берегового базирования, перевозящих сменный персонал МБП или груз, наряду с возможностью участия авиационных средств (вертолетов, БПЛА вертолетного типа) в поисково-спасательных операциях, мониторинге ледовой обстановки и т. п.
Таким образом, техническими преимуществами заявленного изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем создания судна и его технического и технологического насыщения - плавучей базы обеспечения на шельфе полярных арктических морей совмещающего функционал транспортного судна, судна снабжения, аварийно-спасательного и дежурного судов, судна ликвидации аварийного разлива нефти (ЛАРН), а также плавучего вертодрома при одновременном повышении его автономности, улучшения условий обитания и повышения безопасности мореплавания.
Новым в заявленном техническом решении является то, что надстройка занимает по длине корпуса пространство от носовой части до трети (около 30%) длины судна, при этом взлетно-посадочная площадки для базирования вертолетов и беспилотных летательный аппаратов вертолетного типа (БПЛАВТ) жестко закреплены к носовой и кормовой стенкам надстройки и вписаны в габариты корпуса в плане, при этом грузовая палуба корпуса по правому и левому борту имеет два подвижных грузовых крана 4, для перемещения грузов по верхней палубе, а также принятия/выдачи грузов с/на другие суда (суда-снабженцы и др.) и МБП, а также с берега и прочих причальных и портовых сооружений.
Грузовое пространство корпуса судна по высоте разделено на пять грузовых палуб содержащих пятнадцать специализированных грузовых трюмов, дополнительно два трюма на палубах расположенных в области конструкции надстройки, а также один трюм для хранения отработанных сред в кормовой оконечности судна.
На судне предусмотрены помещения и оборудование для обработки, пакования и очистки отработанных сред получаемых с МБП (буровых вод, шлама и др.), что позволяет в итоге экономить вместимость на обратную (возвратную) грузоперевозку.
На судне предусмотрено три лифтовые шахты и 6 шесть независимых грузовых транспортных лифтов (по два в каждой шахте), которые осуществляют выгрузку/погрузку из/в грузовых трюмов на верхнюю палубу (ВП), а также с возможностью перераспределения грузов между трюмами в случае такой необходимости.
Мачтовая конструкция судна 13 предусматривается в исполнении закрытого типа, что не является типичным проектным решением для судов данного класса, однако тем самым направлено на повышение защищенности оборудования располагаемого на мачтовых конструкций (навигация, связь, радиооборудование) от негативного влияния воздействий внешней среды. Мачта представляет собой конструкцию закрытого типа с внутренним расположением навигационного и радиооборудования. Мачта изготовлена из радиопрозрачных композитных материалов.
На судне предусмотрена мощная система динамического позиционирования (включающая три подруливающих устройства тоннельного типа в носовой оконечности судна и две винто-рулевых полноповоротных колонки в кормовой оконечности судна), которые в совокупности будучи объединены в систему позволяют осуществлять операции по работе с МБП при сравнительно высокой балльности волнения моря (до четырех) баллов) и негативном воздействии окружающей среды с высоким уровнем безопасности проведения целевых технических работ, что является особенно актуальным в местах предполагаемой эксплуатации судна (зона полярных морей).
Грузовая палуба является многофункционально транспортно-грузовой зоной, которая в случае необходимости может целиком или частично или в комбинациях применяться не только для размещения контейнеров и перевозимых грузов, но также является взлетно-посадочной и парковой зоной для вертолетов (типа Ми-8 и/или Ка-32, а также беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа (БПЛАВТ)).
Кроме того на судне размещается оборудование для ликвидации аварийных разливов нефти (ЛАРН), что также дополнительно повышает его функционал.
В частности заявленное техническое решение содержит комплекс технических средств предназначенных для обеспечения морских буровых платформ (МБП), в состав которого входит установка по приготовлению бурового раствора, установка утилизации промышленных отходов МБП, а также оборудование в составе установки при утилизации шлама для очищения воды, размещенного под верхней палубой в кормовой части судна, а именно:
1. Систему бурового раствора, предназначенную для приема с буровых платформ и выдачи на платформы бурового раствора.
3
Выдача бурового раствора производится одним винтовым грузовым самовсасывающим электронасосом с подачей 50 м^3/ч при напоре 2,4 МПа с каждого борта в кормовой части судна. На судне предусмотрена корпусная цистерна для приготовления бурового раствора объемом около 500 м. Цистерна оборудована встроенным мешателем с электрогидравлическим приводом. Для приготовления бурового раствора проектом предусмотрена компактная установка по типу БПР-2 производства ООО «ЮНГМК» или аналог. Для приема/выдачи бурового раствора используются два (2) патрубка диаметром Ду125, которые располагаются:
- один в кормовой части судна по правому борту;
- один в кормовой части судна по левому борту;
2. Устройство утилизации бурового шлама.
На судне предусмотрено устройство для обработки и сжигания бурового шлама, получаемого с МБП. Устройство размещено в кормовой части судна в отдельном помещении. В основе работы установки лежит процесс пиролиза - способ контролируемого термического разложения исходного сырья без доступа кислорода на необходимые составляющие. В результате переработки сырья получается кондиционная продукция, которую можно использовать по назначению (например как удобрение). На судне предусмотрена компактная установка типа УТД-2-200 компании IPEC или аналог.
Переработанный шлам, в виде сухой порошкообразной смеси хранится в мешках типа «Big Bag» массой 1,5-2,5 т раскрепленные на "Европаллетах". Размеры "Европаллет" 800x1200x144 мм. Габариты мешка не более 800x800x1100 мм. Предусмотрена возможность хранения переработанного шлама в пустых, судовых 20-ти футовых контейнерах. Для хранения непереработанного шлама на судне предусмотрено размещение специализированных контейнеров в необходимом количестве.
Заявленное многофункциональное судно обеспечение морских буровых платформ оборудовано также:
1. Интегрированной системой управления техническими средствами (ИСУ ТС). ИСУ ТС построена как распределенная система. ИСУ ТС взаимосвязана с другими компьютерными системами при помощи последовательного интерфейса для обеспечения централизованного доступа к информации от датчиков и управления процессами. Обеспечивает централизованный контроль за работой аварийно-предупредительной сигнализации и сигнализации по сигналам от локальных систем управления состояния оборудования многофункционального судна, а также передачу информации в грузовой компьютер.
2. Комплексом судовой системы грузообработки содержащим грузо-логистическую систему, бортовой компьютер, систему датчиков определяющих внешнюю силу, действующую на судно, а также устройства грузообработки (УГ) размещенные на судне (включая грузовое оборудования и средства его мониторинга при перемещении на судне).
Грузо-логистическая система состоит из:
- логистического компьютера рассчитывающего оптимальные маршруты движения грузов по судну с учетом одновременной обработки нескольких грузовых потоков и формирующего план проведения грузовой операции на судне при динамическом постоянном перерасчете хода выполнения совокупности нескольких грузовых операция одновременно, т.е. выполненный с возможностью осуществления расчета всех возможных вариантов перемещения грузов по судну и выбор оптимального маршрута перемещения с учетом контроля параметров посадки и начальной остойчивости судна при выполнении грузовых операций и
- грузового компьютера рассчитывающего текущую и перспективную нагрузку масс судна при перемещении грузов, а также параметры посадки и начальной остойчивости судна с рассчитанной нагрузкой масс. При этом грузовой компьютер взаимодействует с ИСУ ТС.
Грузовой компьютер рассчитывает как изменится посадка и остойчивость при перемещении груза из точки А в точку Б - например: стоит задача переместить сравнительно тяжелый контейнер на верхнюю палубу судна, для этого грузовой компьютер осуществляет пересчет нагрузки масс и посадки и начальной остойчивости и рассчитывает как изменится остойчивость судна в целом, то есть например это делать нельзя, так как остойчивость судна может ухудшиться для недопустимых пределов или что для этого нужно принять жидкий балласт или сначала переместить 2 более тяжелых контейнера на свободные места, которые есть внизу грузового трюма, а потом появится возможность безопасно осуществлять перенос тяжелого контейнера наверх.
Система датчиков - устройства приема данных о внешней среде и влияния состояния сил, которые возникают внутри геометрии судна под влиянием внешних вид (качка, параметры движении точек внутри судна - скорость, ускорение, перемещения как линейные так и угловые).
Грузовая задача по перемещению грузов решается в моменты приема груза на судно, выдач груза с судна, а также может решаться в процессе движения судна из порта к МБП.
Задача грузообработки заключается в оптимальном и безопасном перемещении грузов по судну с учетом изменения центра масс судна, а также при приеме и выдаче груза с учетом воздействия на судно внешних сил, а также при аварийных ситуациях связанных с получением повреждений корпуса судна и его технических средств (затопление отсеков, поломки и др.).
При решении любой из этих задач на судно действуют внешние силы волнение моря, ветер, забрызгивание, обледенение и др., поэтому на судне имеются датчики, которые учитывают все эти внешние явления и обрабатывают их внутри систем информационной поддержки судна с целью обезопасить его от опасностей при операциях по перемещению грузов внутри судна с учетом действия всех внешних сил.
Бортовой компьютер - принимает сигналы от датчиков и пересчитывает их в параметры, характеризующие воздействие окружающей среды на судно как инженерный объект (с учетом остойчивости, прочности и др.). Бортовой компьютер - это система, которая считывает параметры текущего движения (состояния) судна как инженерного объекта - качка, угловые перемещения и т. д., силы моря и ветра, которые создают статические и динамические напряжения на и в конструкции корпуса судна.
Устройства грузообработки (трюмная кран-балка, лифтовая платформа со сдвижным устройством для погрузки контейнеров, палубная кран-балка, палубный грузовой кран, устройства для перемещений контейнеров в зоне формирования грузового пакета в верхней палубе), их размещение и количество, а также системы автоматики и бортовые грузовые компьютеры своей совокупностью формируют, многофункциональный комплекс судовой системы грузообработки (транспортировки грузов в объеме судна).
Таким образом,комплекс судовой системы грузообработки это:
1) Система датчиков и средств мониторинга перемещения грузов по судну.
Каждый контейнер или груз (в том числе пакеты трубной продукции) оборудуется средствами мониторинга (по типу датчика GPS, только отслеживается в локальной системе ограниченной конструкцией судна) его положения на судне с возможностью ввода в каждом контейнере информации о его содержимом в реальном времени как при выдаче на другое судно, так и при приеме на ПБО.
Известны все параметры грузового оборудования и всех геометрии возможных путей перемещения грузов по судну.
2) Логистический компьютер моделирует варианты оптимального движения грузовых потоков по судну и выдает автоматически оператору перечень возможных логистических маршрутов перемещения грузов по судну, а также при приеме и выдаче грузов.
В компьютер вводится только задача перемещения грузов от начальной до конечной точки или даже крупнее - формирования необходимого пакета из заданного набора грузов, которые должны быть сосредоточены в зоне конечного маршрута (потому как грузы в трюмах при разных задачах обеспечения могут дублироваться).
3) Грузовой компьютер контролирует параметры посадки и начальной остойчивости судна при выполнении грузовых операции, то есть производя расчеты остойчивости судна, как до перемещения, приемки или выгрузки груза так и на пути следования груза, таким образом, чтобы обеспечить безопасную остойчивость судна - получает данные от датчиков, которые оценивают как текущую посадку, так и остойчивость судна в режиме реального времени, в том числе в динамике при движении судна в штормовых условиях воздействия волн и ветра, качки.
Тем самым из элементарных операций формируется совокупность общей логистической задачи, которая также разбивается на элементарные операции, но такие которые могут производится параллельно различными техническими грузовыми средствами. Тем самым формируется программа по взаимной работе технических грузовых средств, выполнение которых контролируется системой компьютеров (логистического, грузового и бортового) при получении сигналов от датчиков, которые контролируют перемещение груза по заданной программе. При этом все указанные устройства комплекса взаимодействует по средством обмена сигналами и пакетами информационных массивов (фиг.3)
Пример работы системы:
Предположим, что поставлена задача по формированию партии из 10 контейнеров разных грузов на площадке выдачи в центральной части открытой палубы судна. Где и что у нас стоит в трюмах мы знаем - то есть знаем координаты, знаем скорость работы всех видов подъемников и кран-балок как на верхней палубе, так и в трюме, а также лифтов.
Судно оснащено автоматической системой приема, размещения и комплектации груза. Во время загрузки судна в порту оператор задает в грузовом компьютере тип перевозимого в контейнерах груза, его массу и другие необходимые для расчетов данные. Система в автоматическом режиме просчитывает варианты размещения груза, проводит оценку остойчивости и прочности судна и затем, на основе произведенных расчетов, автоматически размещает груз в грузовых трюмах. В период выдачи грузов и оборудования на МБП система так же оценивает состояние загрузки судна в целом и автоматически перемещает грузы и оборудование на оптимальное место расположения.
Задача оператора выбрать необходимое количество и тип груза, далее система погрузки/выгрузки работает в автоматическом режиме.
Система интегрирована с ИСУ ТС, системой контроля осадки, системой контроля остойчивости и приборами контроля загрузки.
В логистический компьютер загружается задание по формированию пакета грузов, он оценивает все возможные варианты и выбирает наилучший, то есть самый близкий по подготовке доставки грузов в заданные точки, причем еще с учетом необходимых конечных координат в зоне выдачи.
Затем перебирая все возможные варианты транспортировки опять же выбираются те у которых время доставки будет самое минимальное.
Затем формируется план проведения совместной динамической транспортировки, таким образом, чтобы средства доставки грузов не имели пересечений в своей работе, если такие пересечения неизбежны, то или формируется альтернативный план доставки груза, или рассчитывается скорость движения грузовых устройств в совокупности, чтобы не создавать таких пересечек.
Если скорость движения грузовых средств нельзя уменьшать, что создается план совместного движения грузовых средств, в расчетные моменты движения, выдаваемые системой.
Все операции ведутся с учетом контроля нагрузки и остойчивости судна, с учетом в том числе возможных аварийных и штормовых условий и ситуаций.
То есть, по сути, ведется непрерывная диспетчеризация грузовых потоков в пространстве грузовых зон судна.
Многофункциональность комплекса, заключается в большом количестве доступных выполняемых технических задач, а также использования для их решения обширного технического функционала (грузовые технические системы, системы утилизации отходов, системы приготовления специализированных технических сред, применение транспортных систем (вертолетов и БПЛА)).
Заявленная группа изобретении (судно ПБО с комплексом судовой системы грузообработки) позволяет значительно повысить целевые функциональные параметры судна ПБО, в частности безопасность мореплавания на многофункциональном судне обеспечения морских буровых платформ в процессе грузообработки, благодаря применению грузо-логистической системы, бортового компьютера, системы датчиков определяющих внешнюю силу, действующую на судно, а также устройств грузообработки (УГ), образующих единый комплекс, за счет применения которого значительно повышается скорость погрузочно-разгрузочных грузовых операций, исключаются ошибки при формировании партийности грузов, также возможных персечек (коллизий), простоев и ожиданий при выполнении одновременных грузовых операций на судне независимыми техническими средствами грузообработки, что позволит выполнять данные операции в полностью автоматическом режиме.
Заявленная группа изобретений обеспечивает также расширение эксплуатационных возможностей судна ПБО путем создания концепции функционального облика судна - плавучей базы обеспечения буровых работ на шельфе полярных арктических морей, совмещающего функционал транспортного судна обеспечения, аварийно-спасательного и дежурного судов, а также с функцией приема и базирования палубных транспортных вертолетов при одновременном повышении его автономности, улучшения условий обитаемости и повышения безопасности мореплавания и эксплуатации.