ДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ И УСТАНОВКИ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ МОРСКИХ ПЛАТФОРМ НА ОПОРНОЕ ОСНОВАНИЕ
DAMPING DEVICE FOR CONNECTION AND INSTALLATION OF THE SUPERFICIAL STRUCTURES OF THE OFFSHORE PLATFORMS ON A SUPPORT BASE

Настоящее изобретение относится к области строительства гидротехнических сооружений искусственных островов на сваях и подобных опорах, устанавливаемых опусканием, и главным образом связано с монтажом верхних строений морских конструкций и, в частности, с демпфирующими устройствами для соединения и установки верхнего строения морских платформ на опорное основание.
Из уровня техники известны различные способы и устройства для соединения и установки верхнего строения морских платформ на опорное основание.
Так, известен монтаж конструкции верхнего строения на его опорную конструкцию, будь то опорная конструкция с опорой на морское дно или плавучая конструкция, который заключается в опускании конструкции верхнего строения на нижнюю опорную конструкцию (SU 1608288, опубл. 23.11.1990).
Кроме этого, из уровня техники известно устройство для крепления опорного блока морской конструкции из описания к авторскому свидетельству SU 1081271 (опубл. 23.03.1984). Устройство содержит опорные полые колонны с закрепленной в подводной зоне диафрагмой, сваи, проходящие через опорные колонны, узел крепления сваи к колонне, расположенный в водоизолированной зоне между сваей и полой колонной, в котором с целью сокращения сроков монтажа диафрагма снабжена стаканом, в нижней части которого закреплены разрушающаяся пластина и расположенное над ней уплотнительное кольцо, а узел крепления выполнен в виде поворотного фланца с проушинами, установленного на свае, смонтированных на диафрагме направляющих и связанных с ними шарнирно-ползунковых рычагов, одни концы которых шарнирно прикреплены к проушинам поворотного фланца, а другие - к направляющим.
Также из описания к заявке US 2014270976 (опубл. 18.09.2014) известно устройство для стыковки ног (LMU). Устройство имеет корпус, в котором расположен плунжер. Эластомерный материал расположен ниже плунжера. Открытое пространство эластомерного материала заполняется гранулированным материалом, таким как песок. Кольцо, поглощающее нагрузку, взаимодействует с плунжером.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является техническое решение, описанное в патенте CN 104977176 (опубл. 14.10.2015), содержащее фиксирующие опоры, горизонтальные буферные устройства, коническое углубление, конический наконечник, трехкомпонентный датчик усилия.
Однако известное решение имеет недостатки, связанные со сложностью и трудоемкостью его монтажа и элементов конструкции.
Кроме этого, известные решения в вышеуказанных патентах имеют недостатки, связанные с изготовлением некоторых деталей (элементов) индивидуальной сложной формы, для которых требуется специальное дополнительное оборудование:
- для изготовления гнутых деталей требуется вальцевальное оборудование;
- для изготовления толстенных направляющих и центраторов требуется металлургическое литье.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое устройство, заключается в устранении недостатков известных конструкций, а именно низкой надежности из-за сложности конструкции, сложности соединения из-за отсутствия приемной части, которая значительно уменьшает вероятность повреждения верхнего строения и опорного основания.
Техническим результатом изобретения является упрощение изготовления конструкции, сокращение трудозатрат при стыковке, а также повышение эффективности эксплуатации устройства.
Кроме этого, при изготовлении устройства требуется меньше специального оборудования, снижается трудоемкость и материалоемкость и соответственно уменьшается стоимость и продолжительность изготовления.
Указанный технический результат достигается за счет того, что демпфирующее устройство для соединения и установки верхнего строения морских платформ на опорное основание содержит корпус, в котором установлены опора с отбойными устройствами и приемный элемент, верхняя часть которого выполнена в форме усеченной пирамиды с открытым основанием для размещения посадочной крестовины, приваренной к нижней части верхнего строения.
Приемный элемент выполнен подвижным и верхняя часть изготовлена из листов.
Корпус выполнен цилиндрическим с установленной в нижней его части перегородкой для размещения на ней опоры с отбойными устройствами, в верхней части корпуса выполнены направляющие верхнего строения. Между внутренней боковой поверхностью корпуса и перегородкой расположены направляющие для выравнивания опоры с отбойными устройствами. В верхней внешней боковой части корпуса расположены опорные элементы для направляющих верхнего строения. Приемный элемент содержит трубную часть, выполненную с возможностью размещения в опоре с отбойными устройствами. Отбойные устройства выполнены из эластомерного материала и представляют собой отбойное устройство, поглощающее вертикальные нагрузки, и отбойные устройства, поглощающие горизонтальные нагрузки, при этом отбойное устройство, поглощающее вертикальные нагрузки, выполнено в виде усеченного конуса и установлено в нижней части, а отбойные устройства, поглощающие горизонтальные нагрузки, представляют собой D-образные элементы, расположенные по внешней боковой поверхности опоры.
Заявляемое изобретение поясняется с помощью фиг. 1 - 4, на которых изображено следующее.
на фиг. 1 - демпфирующее устройство для соединения и установки с посадочной крестовиной;
на фиг. 2 - корпус демпфирующего устройства;
на фиг. 3 - опора с отбойными устройствами;
на фиг. 4 - конструкция приемного элемента.
На фиг. 1-4 позициями 1-14 обозначены:
1 - посадочная крестовина, которая приваривается к нижней части верхнего строения;
2 - корпус;
3 - перегородка;
4 - направляющие верхнего строения;
5 - опорные элементы;
6 - направляющие для выравнивания опоры;
7 - направляющая;
8 - сегменты цилиндра;
9 - отбойное устройство, поглощающее вертикальные нагрузки;
10 - отбойные устройства, поглощающие горизонтальные нагрузки;
11 - фиксаторы;
12 - верхняя часть приемного элемента;
13 - трубная часть приемного элемента;
14 - скобы.
Демпфирующее устройство для соединения и установки верхнего строения морских платформ на опорное основание с посадочной крестовиной 1 содержит корпус 2, перегородку 3, направляющие 4 верхнего строения, опорные элементы 5, направляющие 6 для выравнивания опоры, направляющую 7, сегменты цилиндра 8, а опора с отбойными устройствами содержит отбойное устройство 9, поглощающее вертикальные нагрузки, отбойные устройства 10, поглощающие горизонтальные нагрузки и фиксаторы 11, а приемный элемент содержит верхнюю часть 12 и трубную часть 13 приемного элемента и скобы 14.
Верхнее строение стыкуется через крестовину 1 (фиг. 1), которая может быть приварена к нижней части верхнего строения и изготовлена из плоских листов, которые можно быстро изменить, передвинуть, и позволяет поглощать строительные допуски для верхнего строения и опорного основания. Корпус устройства 2 (фиг. 2) имеет в основании перегородку 3 для фиксации опоры с отбойными устройствами. Толщина стенки и диаметр корпуса 2 определяются согласно габаритным размерам опорного основания. В верхней части корпуса 2 по периметру с внутренней стороны установлены направляющие верхнего строения 4, а в нижней части, между внутренней боковой поверхностью корпуса 1 и перегородкой 3 - направляющие 6 для выравнивания опоры с отбойными устройствами. В верхней части корпуса 2 по периметру с внешней стороны установлены пары опорных элементов 5 для закрепления направляющих верхнего строения 4.
Опора с отбойными устройствами (фиг. 3) состоит из направляющей 7, которая устанавливается в верхней части устройства и может быть выполнена из листов и дугообразных стальных сегментов цилиндра 8. Отбойное устройство 9, поглощающее вертикальные нагрузки, смонтировано в нижней части опоры и может быть изготовлено из эластомерных материалов конической формы. Отбойные устройства 10, поглощающие горизонтальные нагрузки, смонтированы по внешней боковой поверхности опоры и могут быть изготовлены из эластомерных D-образных элементов. Жесткость эластомерных компонентов выбирается таким образом, чтобы они смягчали колебания в достаточной мере, пока они не приобретут достаточную жесткость для переноса всей массы верхнего строения. На торце направляющей 7 противоположно друг другу расположены фиксаторы 11, которые ограничивают вращение приемной части вокруг своей вертикальной оси внутри опоры с отбойными устройствами.
Приемный элемент, верхняя часть 12 которого может быть выполнена в форме усеченной пирамиды с открытым основанием и из плоских стальных листов (фиг. 4), устанавливается с возможностью размещения в опоре с отбойными устройствами с помощью трубной части 13. К низу верхней части приемного элемента крепятся скобы 14, в которые упираются фиксаторы 11 для ограничения вращения в опоре с отбойными устройствами. Приемный элемент подвижен относительно корпуса изделия и движется с сопротивлением под весом верхнего строения и тем самым смягчает стыковку. Движение приемного элемента возможно по двум направлениям: по вертикали и допускается вращение приемного элемента вокруг своей вертикальной оси внутри опоры с отбойными устройствами до установки фиксаторов 11, которые заблокируют вращение приемного элемента, упираясь в скобы 14, при этом сохраняя подвижность по вертикали. Подвижность приемного элемента необходима для обеспечения нужного положения относительно крестовины 1 во время установки демпфирующего устройства и до установки верхнего строения.
Устройство работает следующим образом.
Конструкция верхнего строения для транспортировки на морское месторождение опирается на баржу или понтоны. Подъем верхнего строения с баржи может осуществляться краном и его опускание в положение на опорную конструкцию тоже выполняется краном. Перенос и посадка верхнего строения, к нижней части которого может быть приварена посадочная крестовина 1, осуществляется на опорное основание, в верхней части которого смонтировано демпфирующее устройство для соединения и установки. Данное устройство содержит приемный элемент, в верхней части 12 которого, при посадке верхнего строения, размещается посадочная крестовина 1. Для предотвращения вероятности повреждения и распределения нагрузки приемный элемент выполнен с возможностью размещения в опоре с отбойными устройствами 9, 10, которые изготовлены из эластомерных компонентов. Для определения направления перемещения приемной части, для ее центрирования, используется направляющая 7. После переноса, для обеспечения сохранения контакта, верхнее строение удерживается на отбойных устройствах 9, 10 с эластомерными компонентами. Когда демпфирующее устройство будет полностью сжато, какое-либо дальнейшее опускание при помощи песчаных домкратов или аналогичных устройств не понадобится. Это значит, что после посадки верхнего строения на опорный блок можно начать приварку верхнего строения к опорному основанию.
При любом методе монтажа перенос веса верхнего строения на опорную конструкцию необходимо контролировать для предотвращения повреждения как верхнего строения, так и опорной конструкции. Также необходимо принимать в расчет вертикальную качку от волн, действующую на баржу, понтоны или судно, на котором смонтирован кран, для предотвращения повреждения верхнего строения и его нижней опорной конструкции от многократного контакта ввиду действия волн. Для предотвращения или значительного уменьшения вероятностей повреждения верхнего строения и ног нижней опорной конструкции предпочтительным вариантом является быстрый перенос заранее определенной части веса верхнего строения на ноги нижней опорной конструкции. Это действие будет способствовать и сохранению контакта между двумя конструкциями, и предотвращению повреждения, которое может возникнуть ввиду действия волн, которое, в свою очередь, обуславливает многократный контакт. Ввиду того факта, что масса конструкции верхнего строения может достигать 80000 тонн, нельзя выполнить немедленный перенос полной нагрузки. В противном случае можно нанести значительные повреждения опорной конструкции. После первоначального переноса, для обеспечения сохранения контакта, верхнее строение удерживается на эластомерных компонентах демпфирующего устройства. На втором этапе эластомерные компоненты либо извлекаются расплавлением, либо опускаются под действием песчаных домкратов до обеспечения контакта между стальными элементами верхнего строения и опорного блока.
Заявляемое устройство успешно применено на строительстве объекта LAM-Е - шельфовой стационарной морской платформы в Каспийском море, а именно для стыковки верхнего строения массой около 2300 тонн с опорным основанием.
Приведенные примеры являются частными случаями и не исчерпывают всех возможных реализаций заявляемого изобретения.