ПОЛУПОГРУЖНОЙ МНОГОЦЕЛЕВОЙ МОРСКОЙ КОМПЛЕКС
SEMI-SUBMERSIBLE MULTIPURPOSE MARINE COMPLEX

Область техники
Изобретение относится к конструкциям плавучих полупогружных морских платформ различного назначения, в частности буровых платформ, морских платформ-перегружателей, вертолетных платформ, рейдовых плавучих причалов и других.
Уровень техники
Известен морской автономный комплекс для добычи нефти, полупогружная плавучая буровая платформа, морская добычная стойка для откачки нефти, морская ледостойкая плавучая платформа для добычи нефти, ледостойкий плавучий резервуар для сбора и хранения нефти, якорь для плавучих конструкций в море (патент на полезную модель РФ № 86231, опубл. 27.08.2009, МПК Е21В 43/00). Технической задачей группы полезных моделей является повышение надёжности и расширение технологических возможностей при бурении скважин и круглогодичной эксплуатации куста скважин на морском шельфе в т.ч. в ледовых условиях на больших глубинах без использования водолазов и роботов - манипуляторов.
В соответствии с патентом морской автономный комплекс для добычи нефти включает полупогружную плавучую буровую платформу, снабженную монтажно-буровым оборудованием и основными понтонами со стойками, которая выполнена двухпалубной, при этом на нижней палубе расположена с возможностью регулирования по высоте монтажно-буровая подпалуба, стойки основных понтонов выполнены телескопическими, кроме того, платформа снабжена вспомогательными понтонами со стойками, активно-пассивной системой горизонтальной стабилизации и якорной системой.
Недостатком данного аналога является то, что известный морской автономный комплекс является узкоспециализированным, так как область его применения ограничена только добычей нефти.
Известен морской погружной нефтеналивной причал ледового класса (патент на изобретение РФ № 2228876, опубл. 20.05.2004, МПК В63В 35/44), предназначенный для приёма и загрузки судов, например, танкеров нефтью, в условиях прибрежья (мелководья) арктического моря, который содержит соединенные между собой плавучие элементы, выполненные в виде понтонов-танков с возможностью подогрева хранимой в них нефти и образующие в плане камеру, огражденную двумя продольными стенками, поперечной стенкой и противоположным последней гидротехническим затвором, при этом причал выполнен с возможностью доставки его в собранном виде в заданный район и установки на прибрежное морское дно или выдвижные опоры. За счёт такой конструкции причала достигается повышение его эксплуатационной надежности в условиях мелководья арктического моря.
Недостатком данного аналога также является то, что область его применения ограничена только загрузкой судов нефтью.
Известна плавучая буровая установка (патент на изобретение РФ № 2651328, опубл. 19.04.2018, МПК В63В 35/44), которая включает средний и боковые опорные понтоны, и расположенную на них буровую платформу. Платформа соединена с понтонами стойками, которые соединяют платформу с боковыми опорными понтонами, которые выполнены в виде телескопических гидроцилиндров. Понтоны оборудованы системой подачи воздуха под их днище, включающей воздушный нагнетатель, трубопроводную магистраль и соединенные с ней воздушные форсунки, установленные на днище понтонов. За счёт такой конструкции достигается беспрепятственное автономное перемещение по воде в условиях мелководья.
Недостатком данного аналога является то, что область его применения ограничена только добычей нефти.
Известна волностойкая морская грузоподъемная платформа (ВМГП) (патент на изобретение РФ № 2561491, опубл. 27.08.2015, МПК В63В 35/44, В63В 35/00, В63В 27/00, В63С 7/02), предназначенная для выполнения подводно-технических и судоподъемных работ. ВМГП благодаря понтонам овальной вытянутой вверх формы обладает волностойкостью в надводном положении против волн ограниченной интенсивности при частичном заполнении балластных цистерн и повышенной волностойкостью при полном затоплении всех балластных цистерн и погружении колонн на величину около 1,2 расчетной амплитуды волны. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей волностойкой морской платформы.
Недостатком данного аналога является то, что область его применения ограничена только подводно-техническими и судоподъемными работами.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, выбранным в качестве прототипа, является морская полупогружная вертолетная платформа (патент на изобретение РФ № 2475407, опубл. 20.02.2013, МПК В63В 35/44, В63В 35/73, В63В 21/50, В63В 22/02), предназначенная для использования в качестве плавучих вертодромов.
Морская полупогружная вертолетная платформа содержит верхний корпус с вертолетным комплексом, соединенный с нижними понтонами посредством стабилизирующих колонн и снабженный якорной системой удержания. Платформа снабжена также движительными средствами с системой управления, корректирующей положение платформы относительно направления ветра в текущий момент для обеспечения взлета и посадки вертолетов.
Недостатком прототипа является то, что он предназначен только для использования в качестве плавучего вертодрома.
Сущность изобретения.
Решаемой технической проблемой является узкая специализация и ограничения в области применения известных конструкций морских полупогружных платформ, не позволяющая их использовать для решения разных задач.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей применения морской полупогружной платформы.
Указанный технический результат достигается за счёт конструкции полупогружного многоцелевого морского комплекса (ПММК), состоящего из плавучей полупогружной платформы и буксируемого гравитационного фундамента, который предназначен для закрепления на нём полупогружной платформы.
При этом полупогружная платформа может быть зафиксирована на месте её установки в море как путем её закрепления на гравитационном фундаменте, так и автономно с помощью якорной системы удержания.
Плавучая полупогружная платформа состоит из корпуса, имеющего палубу и трюм, при этом корпус жёстко соединён при помощи опорных колонн с полыми понтонами, которые также соединены между собой с помощью жёстких поперечных связей.
В носовой части палубы корпуса платформы расположена надстройка, в которой может быть размещён диспетчерский пункт управления и бытовые помещения экипажа, а по обоим бортам палубы проложены рельсы, на которых установлена крановая система автоматической погрузки/выгрузки, состоящая, как минимум из двух козловых кранов, оснащённых системой динамической стабилизации, служащей для перегрузки контейнеров в условиях волнения моря (например, кранов STS4101S производства компании SANY).
Корпус полупогружной платформы может быть выполнен прямоугольной формы длиной не менее 238 метров, шириной не менее 72 метров и высотой не мене 12 метров, при этом размеры корпуса позволяют складировать в трюме полупогружной платформы морские контейнеры в четыре яруса. Общая вместимость одного грузового трюма 6000 TEU (TEU - объём 20-ти футового контейнера). В трюме может быть размещен также и иной груз, специальное оборудование, или цистерны со сжиженным природным газом или нефтью эквивалентного объема.
В корпусе полупогружной платформы также размещают:
- общесудовые системы: осушительную систему; балластную; систему мониторинга резервуаров (например, Cargomaster); дифферентную систему; системы обеспечения водой; рефрижераторную систему; системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; противопожарную систему; а также системы управления и контроля общесудовыми системами;
- электроэнергетическую систему, включающую: судовую газотурбинную энергетическую установку (ГТЭУ), используемую во время установки платформы на гравитационный фундамент; две морские дизель-генераторные установки, используемые во время установки платформы на якорях; распределительные щиты и преобразователи электроэнергии, служащие для обеспечения электропитанием переменным и постоянным током силовых систем, систем освещения, сигнализации и связи, бытового оборудования, общесудовых систем и вспомогательного оборудования.
Опорные колонны полупогружной платформы являются водонепроницаемыми, имеют прямоугольный профиль с величиной сторон не менее 5 метров и выполнены высотой не менее 20 метров. Количество опорных колонн на платформе не менее 8. В опорных колоннах расположены цепные ящики якорной системы. Через них проходят трубопроводы, соединяющие цистерны (топливные, балластные, пресной воды), расположенные в понтонах, с соответствующими насосами, расположенными в помещениях верхнего корпуса. В опорных колоннах проложены также цепные трубы якорной системы, кабели систем освещения, связи, управления арматурой, мониторинга и сигнализации судовых резервуаров.
Понтоны полупогружной платформы представляют собой конструкцию с прямоугольным профилем и длиной, равной длине корпуса платформы, имеющую заостренные обводы с обоих концов, соединенные между собой жёсткими, например, трубчатыми связями диаметром не менее 2 метров. Высота понтонов составляет не менее 10 метров, а ширина не менее 7 метров. В понтонах располагают топливные, балластные цистерны, служащие для автоматизированной дифферентовки по крену и дифференту, а также цистерны для пресной воды.
Полупогружная платформа снабжена якорной системой удержания, включающей гравитационные якоря, которые могут быть выполнены, например, в виде железобетонных блоков, а также снабжена системой автоматической швартовки судов, в том числе в условия волнения моря (например, MoorMaster от компании Cavotec).
В кормовой части верхней палубы платформы также может быть смонтирована вертолетная площадка с пунктом управления взлетом/посадкой.
С целью установки платформы на гравитационный фундамент в нижней части её корпуса размещены стыковочные узлы. При этом для обеспечения маневрирования при установке платформы на гравитационный фундамент, или при необходимости выполнения иных задач, перемещение платформы осуществляют с помощью четырех поворотных гребных электродвигателей, размещенных побортно в носовой и кормовой частях платформы на поперечных связях, установленных между понтонами.
После установки платформы на гравитационном фундаменте платформа может быть подключена к береговому газопроводу при помощи приемной газовой трубы.
Гравитационный фундамент представляет собой железобетонную полую конструкцию, буксируемую к месту установки на заранее подготовленную поверхность морского дна. Длина гравитационного фундамента равна длине полупогружной платформы, ширина не менее 90 метров, высота не менее 50 метров. Глубина установки гравитационного фундамента составляет 35 – 40 метров.
Гравитационный фундамент состоит из железобетонного полого основания и железобетонных полых колонн, снабжённых стыковочными узлами, служащими для закрепления полупогружной платформы. К одной из колонн может крепиться газопроводная труба, служащая для подключения к береговому газопроводу, а в центре железобетонного основания может устанавливаться линейная компрессорная станция в герметичном стальном контейнере, служащая для компенсации потерь давления в магистральном газопроводе.
За счёт такой конструкции ПММК обладает расширенными функциональными возможностями при его эксплуатации, которые позволяют устанавливать плавучую полупогружную платформу как на гравитационном фундаменте, так и автономно с помощью якорной системы удержания.
Сущность заявляемой конструкции ПММК поясняется чертежами:
на Фиг. 1 показана полупогружная платформа, установленная на гравитационном фундаменте (вид спереди);
на Фиг. 2 показана полупогружная платформа, установленная на гравитационном фундаменте (вид сбоку);
на Фиг. 3 показана конструкция полупогружной платформы (вид сбоку);
на Фиг. 4 показана конструкция полупогружной платформы (вид спереди);
на Фиг. 5 показана конструкция гравитационного фундамента (вид сбоку);
на Фиг. 6 показана конструкция гравитационного фундамента (вид спереди).
На Фиг. 1 и 2 показана полупогружная платформа (1), установленная на буксируемом гравитационном фундаменте (2). На чертеже уровень поверхности моря показан пунктиром.
Полупогружная платформа (1) (Фиг. 3 и 4) состоит из корпуса (3), жестко соединенного при помощи опорных колонн (4) с полыми понтонами (5), соединёнными между собой с помощью жёстких поперечных связей (6). Полупогружная платформа (1) содержит якорную систему удержания, снабжённую гравитационными якорями (7), а также систему автоматической швартовки судов (8). В носовой части палубы корпуса платформы расположена надстройка (9), в которой может быть размещен диспетчерский пункт управления и бытовые помещения для экипажа, а по обоим бортам палубы проложены рельсы, на которых установлена крановая система автоматической погрузки/выгрузки, состоящая как минимум из двух козловых кранов (10) с динамической стабилизацией. В кормовой части верхней палубы платформы может быть смонтирована вертолетная площадка (11) с пунктом управления взлетом/посадкой вертолётов (12).
С целью обеспечения закрепления полупогружной платформы (1) на гравитационном фундаменте (2) в нижней части корпуса платформы (1) установлены стыковочные узлы (13).
С целью обеспечения маневрирования во время установки платформы (1) на гравитационном фундаменте (2) или при необходимости выполнения иных задач, перемещение полупогружной платформы (1) осуществляют с помощью четырех поворотных гребных электродвигателей (14), размещенных побортно в носовой и кормовой частях платформы (1) на поперечных связях (6).
После установки на гравитационном фундаменте (2) платформы (1) она может быть подключена к береговому газопроводу с помощью приемной газовой трубы (15).
Буксируемый гравитационный фундамент (2) (Фиг. 5 и 6) представляет собой железобетонную конструкцию, состоящую из полого основания (16) и полых колонн (17), и которая снабжена стыковочными узлами (18), предназначенными для установки на гравитационный фундамент (2) полупогружной платформы (1).
Кроме того, к одной из полых колонн (17) может крепиться газопроводная труба (19), предназначенная для подключения к береговому газопроводу. В центре полого основания (16) также может устанавливаться линейная компрессорная станция (20), имеющая герметичный стальной корпус, которая предназначена для компенсации потерь давления в магистральном газопроводе.
Заявляемый полупогружной многоцелевой морской комплекс работает следующим образом.
Полупогружная платформа может позиционироваться как путем её установки на гравитационный фундамент, так и автономно, с помощью якорной системы удержания.
В случае установки полупогружной платформы на гравитационном фундаменте предварительно подготавливают поверхность морского дна. После подготовки дна моря гравитационный фундамент (2) буксируют в точку установки, после чего его полые железобетонные конструкции: основание (16) и колонны (17) заполняют водой и гравитационный фундамент (2) опускается на морское дно.
После установки гравитационного фундамента (2) полупогружную платформу (1) с незаполненными водой понтонами (5) буксируют в точку установки, при этом маневрирование полупогружной платформы (1) с целью её точного позиционирования осуществляют с помощью гребных электродвигателей (14). После осуществления окончательного позиционирования полупогружной платформы (1) её понтоны (5) заполняют водой, полупогружную платформу (1) опускают и закрепляют на стыковочных узлах (18) гравитационного фундамента (2).
Также возможна автономная установка полупогружной платформы (1) с помощью гравитационных якорей (7) якорной системы удержания.
Заявляемый полупогружной многоцелевой морской комплекс может быть востребован в акватории Северного морского пути, при этом он может быть использован для целей разного назначения, например, в качестве:
- рейдового причала для крупнотоннажных судов;
- платформы-перегружателя контейнеров с морских контейнеровозов на фидерные малотоннажные суда на необорудованных побережьях;
- плавучих мастерских для ремонта судов;
- плавучих вертодромов для базирования вертолетов;
- линейных компрессорных станций для газопровода.