СПОСОБ И КОМПЛЕКТ ДЛЯ ПЕРЕГРУЗКИ ТРУБ С ТРАНСПОРТНОГО СУДНА НА СУДНО-ТРУБОУКЛАДЧИК
METHOD AND SET TO TRANSFER PIPES FROM TRANSPORT SHIP TO PIPE-LAY SHIP

Настоящее изобретение относится к способу перегрузки труб с транспортного судна на судно-трубоукладчик.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу, в котором транспортное судно содержит однокорпусную или многокорпусную плавучую конструкцию и трюм в плавучей конструкции для размещения некоторого количества труб для подачи на судно-трубоукладчик.
Судно-трубоукладчик в нормальных условиях содержит сборочную линию для соединения труб в подводный трубопровод и рампу для укладки трубопровода, когда трубы соединены. Подводные трубопроводы в нормальных условиях укладываются на дно воодоемов, используются для транспортировки углеводородов и проходят сотни километров. Трубопроводные трубы обычно имеют стандартную длину 12 метров, таким образом, судно-трубоукладчик может нести незначительный процент труб, требуемых для строительства трубопровода, и должно периодически снабжаться трубами с транспортного судна. Трюм транспортного судна открыт сверху и имеет конструктивное исполнение для размещения труб, которые передаются с транспортного судна на судно-трубоукладчик при установке транспортного судна у борта судна-трубоукладчика, и подъеме и передаче труб с помощью крана, установленного на судне-трубоукладчике и оборудованного устройством захвата труб. Кран обычно имеет стрелу, достающую до любой точки трюма транспортного судна. Поскольку кран использует подъемные тросы и имеет место раскачивание, и перемещения захватывающего устройства делают сложным его точную установку, захватывающее устройство должно устанавливаться и прикрепляться к трубам рабочими внутри трюма.
Описанный выше способ перегрузки имеет различные недостатки, особенно при работе в бурном море. Во-первых, чем больше волнение, тем опаснее условия работы внутри трюма, так что стандартной практикой является отмена операций перегрузки в случае превышения заданной высоты волн.
Во-вторых, перегрузка происходит относительно медленно и подвержена остановкам в условиях бурного моря.
Пример судна-трубоукладчика, оборудованного башней вертикального спуска труб на морское дно раскрыт в ЕР 1265017, а пример перегрузки труб между двумя судами раскрыт в DE 3315888. Вместе с тем, в обоих документах не предложено никаких мер для уменьшения опасностей, связанных с перегрузкой труб.
Задачей настоящего изобретения является создание способа, делающего перегрузку труб более безопасной.
Другой задачей настоящего изобретения является создание способа, обеспечивающего перегрузку труб даже в условиях очень сильного волнения, при этом гарантирующего безопасность персонала.
Согласно настоящему изобретению создан способ перегрузки труб с транспортного судна на судно-трубоукладчик, содержащий этапы захвата труб в трюме транспортного судна и высвобождения труб в нужном положении внутри поста перегрузки на транспортном судне с использованием манипулятора, установленного на транспортном судне, и направления захватывающего устройства, соединяющегося с краном, в нужное положение на посту перегрузки.
Настоящее изобретение также относится к комплекту, устанавливаемому на существующие суда для упрощения перегрузки труб.
Согласно настоящему изобретению создан комплект для перегрузки труб, содержащий захватывающее устройство для захвата труб и соединяющееся с краном и постом перегрузки на верхней палубе транспортного судна для размещения труб временно в нужном положении и для направления захватывающего устройства в нужное положение, и манипулятор, установленный на транспортном судне и выполненный с возможностью захвата труб в трюме транспортного судна и высвобождения труб в заданном положении на посту перегрузки.
Не ограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения описан ниже в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.
На фиг.1 показан вид в плане с частями, удаленными для ясности, транспортного судна у борта судна-трубоукладчика при перегрузке труб.
На фиг.2 показан с увеличением вид в перспективе с частями, удаленными для ясности, транспортного судна фиг.1.
На фиг.3 показан с увеличением вид в перспективе с частями, удаленными для ясности, захватывающего устройства транспортного судна фиг.2.
На фиг.4-7 показан с увеличением вид в перспективе с частями, удаленными для ясности, захватывающего устройства транспортного судна на последовательных этапах захвата трубы.
На фиг.8 показан с увеличением вид в перспективе с частями, удаленными для ясности, детали транспортного судна фиг.2.
На фиг 9 показан вид в перспективе с частями, удаленными для ясности, захватывающего устройства крана на судне-трубоукладчике.
На фиг.10 показан вид в перспективе с частями, удаленными для ясности, захватывающего устройства фиг.9 на этапе захвата одной трубы на пункте перегрузки.
На фиг.11 показан схематично вид в плане с частями, удаленными для ясности, транспортного судна у борта судна-трубоукладчика.
На фиг.1 позицией 1 указано судно-трубоукладчик для укладки подводного трубопровода (не показано) и позицией 2 транспортное судно для подачи труб 3 на судно-трубоукладчик 1. В показанном примере судно-трубоукладчик 1 проходит вдоль оси A1, конструктивно исполнено для укладки в трубопровода S-образной конфигурации и содержит плавучую конструкцию 4, сборочную линию 5 для сборки труб 3 в трубопровод (не показано), верхнюю палубу 6, два крана 7 на противоположных сторонах верхней палубы 6 и зону 8 верхней палубы 6, в которой складируются трубы 3.
Транспортное судно 2 проходит вдоль оси A2, установлено у борта судна-трубоукладчика 1 для перегрузки труб 3 и содержит плавучую конструкцию 9, верхнюю палубу 10, открытый трюм 11 в показанном примере с двумя отсеками 12, два манипулятора 13 и два поста 14 перегрузки. Число манипуляторов 13 и постов 14 перегрузки зависит от геометрии и размера транспортного судна 2. Для некоторых транспортных судов 2 достаточно одного манипулятора 13 и одного поста 14 перегрузки.
В показанном примере, отсеки 12 трюма 11 располагаются последовательно вдоль оси A2 транспортного судна 2. Каждый манипулятор 13 и каждый пост 14 перегрузки относятся к соответствующему отсеку и установлены на противоположных сторонах транспортного судна 2.
В показанном примере трубы располагаются в трех штабелях параллельных труб 3, разнесенных на равные расстояния.
Как показано на фиг.2, каждый манипулятор 13 содержит кран 15 с гидравлически управляемой стрелой и захватывающее устройство 16.
Кран 15 с гидравлически управляемой стрелой содержит опору 17, закрепленную на верхней палубе 10 у борта отсека 12, башню 18, вращающуюся на опоре 17 вокруг оси B1, перпендикулярной верхней палубе 10, и четыре последовательно соединенных рычага 19, 20, 21, 22, среди которых рычаг 19 шарнирно соединяется с башней 18, и рычаги 19, 20, 21 и 22 соединяются друг с другом с установкой на соответствующих осях, проходящих поперечно оси B1. Захватывающее устройство 16 устанавливается на конце рычага 22 с возможностью вращения вокруг оси B2.
Кран 15 с гидравлически управляемой стрелой может устанавливать захватывающее устройство 16 в любом месте в соответствующем отсеке 12 с возможностью подбирать трубы 3 на месте их нахождения.
Показанное на фиг.3 захватывающее устройство 16 выполнено с возможностью подбирать две расположенные бок о бок параллельные трубы 3 одновременно и содержит удлиненную конструкцию 23, шарнирно прикрепленную к рычагу 22 на оси B2, два захватывающих элемента 24 для каждой трубы 3, установленные на противоположных концах удлиненной конструкции 23 и перемещающиеся относительно удлиненной конструкции 23, исполнительный механизм 25 для каждого захватывающего элемента 24 и опорные элементы 26, установленные на удлиненной конструкции 23, которая опирается на трубы 3 для совмещения захватывающего элемента 16 с трубами 3. Каждый захватывающий элемент 24 содержит стержень 27, установленный для телескопического перемещения в удлиненной конструкции 23, головку 28, установленную на свободном конце стержня 27, и ниппель 29, установленный на головке 28 и выполненный для вставления внутрь трубы 3, как показано на фиг.7.
В дополнение к захватывающему устройству 16 для трубы 3 на фиг.4-7 также показано удаление пробки 30 с конца трубы 3. Очень часто трубы 3 снабжаются на противоположных концах защитными пробками 30, при этом, захватывающее устройство 16 оборудуется устройством 31 съема пробок. В показанном примере, каждый захватывающий элемент 24 действует совместно с устройством 31 съема пробок, которое содержит рычаг 32, шарнирно закрепленный на головке 28, присоску 33, установленую на рычаг 32, и исполнительный механизм 34 для установки рычага 32 параллельно ниппелю 29, при этом, присоска 33 устанавливается перед свободным концом ниппеля 29, и для перемещения рычага 32 и присоски 33 в исходное положение, освобождающее путь для вставления ниппеля 29 внутрь трубы 3, как показано на фиг.7.
Пробка 30 удаляется координированным перемещением захватывающего элемента 24 и устройства 31 съема пробок; когда рычаг 32 и присоска 33 устанавливаются в рабочее положение, показанное на фиг.4, захватывающий элемент 24 перемещается вперед к пробке 30 для прикрепления присоски 33 к пробке 30, захватывающий элемент 24 затем вытягивается из трубы 3 для удаления пробки 30 из трубы 3 и рычаг 32, присоска 33 и пробка 30 перемещаются в исходное положение (фиг.5 и 6) для обеспечения соединения захватывающего элемента 24 с трубой 3, как показано на фиг.7.
Показанный на фиг.8 манипулятор 13 подбирает две трубы 3 за один раз и временно укладывает их на соответствующий пост 14 перегрузки, откуда они затем перемещаются одним из кранов 7 на судне-трубоукладчике 1 (фиг.1). Каждый пост 14 перегрузки содержит раму 35, образующую два места 36 для соответствующих труб 3, и направляющую систему 37 для установки захватывающего устройства 38 крана 7 (фиг.9 и 10). Показанные на фиг.8 опорные элементы 36, по существу, образованы лотковыми опорами 39, и направляющая система 37, по существу, содержит две пары стоек 40 и 41. Конкретнее, стойки 40 и 41 образуют четыре угла прямоугольника, и стойки 40 выставлены вдоль одной стороны прямоугольника и имеют высоту больше стоек 41. Каждая стойка 40 образует направляющую 42, обращенную к стойке 41, и направляющую 43, обращенную к другой стойке 40. Аналогично, каждая стойка 41 образует направляющую 44, обращенную к стойке 40, и направляющую 45, обращенную к другой стойке 41. Направляющие 42, 43, 44, 45 содержат соответственно прямые параллельные участки и соответственно наклонные верхние концевые участки. Направляющие 42 длиннее направляющих 44, которые длиннее направляющих 43 и 45. В системе координат xyz направляющие 42 и 44 устанавливают захватывающее устройство 38 (фиг.9) относительно оси x, и направляющие 43 и 45 устанавливают захватывающее устройство 38 (фиг.9) относительно оси y.
Перепад высоты направляющих 42 и 44 также обеспечивает ввод захватывающего устройства 38 (фиг.9) в пост 14 перегрузки вдоль оси x, и не только вдоль оси z. Факт, что направляющие 43 и 45 ниже направляющих 42 и 44 обеспечивает установку захватывающего устройства 38 (фиг.9) вначале вдоль оси x и затем вдоль оси y.
Соответственно, как показано на фиг.9, захватывающее устройство 38, по существу, содержит одинаковые конструктивные части с захватывающим устройством 16 и является оборудованием, устанавливающим в нужное положение раму 46, установленную на удлиненной конструкции 23.
Кроме совместной работы с направляющей системой 37, установочная рама 46 также защищает захватывающее устройство 38 и трубы 3 от случайных ударов.
В показанном примере, установочная рама 46 образована плоской трубной конструкцией, имеющей оконтуренный наружный край 47 и содержащей восемь установочных зон 48 и 49. Зоны 48 выполнены для совместной работы с направляющими 42 и 44, и зоны 49 выполнены для совместной работы с направляющими 43 и 45. Каждая зона 48 параллельна удлиненной конструкции 23 захватывающего устройства 16, и каждая зона 49 перпендикулярна удлиненной конструкции 23 и смежна с соответствующей зоной 48.
На фиг.10 показано захватывающее устройство, соединенное с тросом 50 крана 7 и располагающееся внутри направляющего устройства 37. Пост 14 перегрузки оборудован постом загрузки (не показано), исполнительными механизмами 25 для управления захватывающим устройством 38 и автоматическим соединительным устройством (не показано) для соединения захватывающего устройства 38 с постом загрузки (не показано).
В альтернативном варианте осуществления (не показано) настоящего изобретения исполнительные механизмы захватывающего элемента исключены, и выполнено захватывающее устройство пассивного типа, в котором захватывающие элементы управляются исполнительными механизмами, встроенными в пост перегрузки.
Показанное на фиг.1 судно-трубоукладчик 1 также содержит пост 51 разгрузки, по существу идентичный посту 14 перегрузки, и где трубы 3 разгружаются в продолжение складирования в зоне 8 складирования.
Перегрузка труб 3 с транспортного судна 2 на судно-трубоукладчик 1, по существу, содержит перегрузку труб 3 из трюма 11 на пост 14 перегрузки с использованием манипулятора 13. Трубы 3 можно доставать из трюма одну за другой или, как описано, параллельными парами, в таком случае трубы 3 располагаются в порядке с равными интервалами внутри трюма 11. Поскольку манипулятор 13 и пост 14 перегрузки оба располагаются на транспортном судне 2, и килевая и бортовая качка транспортного судна 2 не влияет на перегрузку труб 3 из трюма на пост 14 перегрузки, данные операции можно автоматизировать, исключив работу персонала внутри трюма или вблизи поста 14 перегрузки.
Как показано на фиг.10, направляющая система 37 работает совместно с захватывающим устройством 38 на посту 14 перегрузки для направления захватывающего устройства 38 в нужное положение для автоматического захвата труб 3, временно размещенных на опорных элементах 36 поста 14 перегрузки. Несмотря на то, что захватывающее устройство 38 подвешено на тросе 50 и поэтому подвержено раскачиванию, направляющая система 37 способна устанавливать захватывающее устройство 38 в нужное положение для захвата труб 3. Таким образом, несмотря на то, что кран 7 установлен на судне-трубоукладчике 1, и имеется неизбежное относительное перемещение между постом 14 перегрузки и краном 7, захватывающее устройство 38 может, при этом, устанавливаться на пост перегрузки, по существу, не требуя физической работы персонала.
После захвата труб 3 захватывающим устройством 38 кран 7 перегружает их на судно-трубоукладчик 1 и высвобождает их на посту 51 разгрузки.
Показанные на фиг.11 судно-трубоукладчик 1 и транспортное судно 2 оборудованы соответствующими системами 52, 53 динамического позиционирования, содержащими соответствующие блоки 54, 55 управления и соответствующие несколько подруливающих движителей 56, 57. Каждая система 52, 53 динамического позиционирования содержит датчики и органы управления (не показано) для определения положения и/или курса соответствующего судна.
Судно-трубоукладчик 1 содержит две точки 58 привязки на надводной части, в показанном примере, на противоположных сторонах - плавучей конструкции 4. Система динамического позиционирования 53 содержит датчики 59 для обнаружения точек 58 привязки и обеспечения установки системой динамического позиционирования 53 транспортного судна 2 в нужное положение относительно судна-трубоукладчика 1 во время перегрузки и удержания в таком положении, когда кран 7 судна-трубоукладчика 1 и пост 14 перегрузки транспортного судна 2 остаются в одном положении относительно друг друга.
Транспортное судно 2 может подходить ближе к судну-трубоукладчику 1, и его положение поддерживается как вручную, так и автоматически. В режиме ручного управления подруливающими движителями 57 управляют с использованием джойстика (не показано) на основе информации с датчиков 59.
Настоящее изобретение предусматривает высокий уровень автоматизации перегрузки труб для улучшения безопасности и обеспечивает перегрузку даже в условиях бурного моря.
Кроме того, пост 14 перегрузки, захватывающее устройство 38 и манипулятор 13 могут поставляться в форме комплекта для модернизации существующих судов для работы согласно описанному способу перегрузки.
Естественно, можно выполнять изменения описанного варианта осуществления настоящего изобретения без отхода от защищенного объема прилагаемой формулы изобретения.