СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ЖИДКОСТИ ТАКОЙ, КАК ПРИРОДНЫЙ СЖИЖЕННЫЙ ГАЗ, ИЗ КОРАБЛЯ, КАК РЕЙДОВЫЙ ТАНКЕР, И ПЛАВУЧЕЙ ИЛИ НЕПОДВИЖНОЙ ЕДИНИЦЫ
SYSTEM TO TRANSFER NATURAL LIQUEFIED GAS FROM INSHORE TANKER TO FLOATING OR STATIONARY STORAGE

Изобретение относится к системе, предназначенной для перекачки жидкости, такой как природный сжиженный газ, для того, чтобы его перемещать в промежутке между кораблем, таким кораблем, как рейдовый танкер, предназначенный для перевозки сжиженного метана, и между плавучей или неподвижной единицей, предназначенной для производства или для хранения жидкого продукта. В этом случае система выполнена согласно варианту изобретения с шарнирной стрелой и имеет количество n степеней свободы перемещения, которое равно, обычно, шести, при этом каждая единица обеспечена вращающимся соединением.
Система, выполненная согласно этому варианту, описана в заявке WO 2005/105556. Для этой стрелы должна быть обеспечена возможность присоединения к танкеру для перевозки сжиженного метана и отсоединения при полной безопасности в трудных условиях моря. Эта система и, обычно, все системы, предназначенные для перекачки жидкости с помощью жестких трубопроводов, соединенных друг к другу с помощью шарниров, характеризуется недостатком, который заключается в том, что все вращающиеся соединения выполнены на шарнирной стреле.
В этом случае три из этих соединения выполнены на конце стрелы, ввиду этого ее конструкция сложная, крупногабаритная, с большим весом, трудно управляемая при вращении, особенно во время выполнения погрузочно-разгрузочных операций, при выполнении операций для присоединения и отсоединения при динамических нагрузках.
Цель изобретения - уменьшить этот недостаток.
Для достижения этой цели система для перекачки, выполненная согласно изобретению, отличается тем, что на корабле предусмотрено, по меньшей мере, одно вращающееся соединение.
Согласно изобретению, система перекачки отличается тем, что шарнирная стрела содержит один сегмент опоры, который присоединен к неподвижному трубопроводу плавучей или неподвижной единицы, сегмент наружной и сегмент внутренней стрелы, которые имеют, по меньшей мере, три вращающихся соединений, в то время, как другие от первого до третьего соединения из других вращающихся соединений предусмотрены на трубопроводе, который закреплен к коллекторному трубопроводу, на конце которого установлен соединительный фланец шарнирной стрелы.
Согласно другому варианту изобретения, система перекачки отличается тем, что шарнирная стрела и неподвижный трубопровод коллекторного трубопровода содержат колена и части в форме U, которые выполнены таким образом, чтобы обеспечить заданную установку в заданном положении осей вращения вращающихся соединений.
Кроме того, согласно еще одному варианту изобретения, система отличается тем, что она содержит устройство, которое предназначено для направления и для погрузки и разгрузки соединительного устройства шарнирной стрелы и которое выполнено с заостренным валом и с воронкообразной трубой и которое расположено сбоку соединительного устройства.
Согласно другому варианту выполнения изобретения, система для перекачки отличается тем, что она содержит устройство, которое предназначено для направления и для погрузки и разгрузки соединительного устройства и которое выполнено в виде заостренного вала и воронкообразной трубы, которая встроена соосно относительно соединительных средств.
Изобретение и другие цели, признаки, детали и преимущества этого изобретения будут понятны из описания, приведенного со ссылками на прилагаемые чертежи, приведенные только в качестве примера, иллюстрирующего несколько вариантов выполнения изобретения, на которых, согласно изобретению:
- фиг.1 изображает вид спереди системы перекачки;
- фиг.2 - вид сбоку той же самой упомянутой системы перекачки, в направлении по стрелке II на фигуре 1;
- фиг.3 - кинематическая схема системы перекачки;
- фиг 4 - схематический вид другого варианта выполнения системы перекачки;
- фиг.5 и 6 изображают соответственно вид спереди и вид сбоку еще другого варианта выполнения изобретения;
- фиг.7 - другой вариант выполнения системы перекачки;
- фиг 8 изображает увеличение длины трубопровода до борта корабля.
Изобретение будет изложено в описании одного варианта осуществления изобретения, согласно которому, два вращающихся соединения системы предусмотрены на корабле. Согласно аналогичному варианту можно предложить использование трех вращающихся соединения или только одно такое соединение на корабле.
Позиции на фигурах обозначают: 1 - корабль, как рейдовый танкер для перевозки сжиженного метана, 2 - коллекторный трубопровод, 3 - шарнирная стрела для перекачки, которая снабжена на своем свободном конце устройством 4, которое предназначено для присоединения к коллекторному трубопроводу, а другой конец которой присоединен к трубопроводу 5 системы производства или хранения. Эта система может быть плавучей или неподвижной. На фиг. 1, 2 изображена система для перекачки в положении, в котором она присоединена к коллекторному трубопроводу корабля.
Шарнирная стрела 3 содержит, по существу, три сегмента трубопровода, которые с помощью шарниров присоединены друг к другу, а именно, первый сегмент опоры 6, свободный конец которого присоединен к трубопроводу 5, второй сегмент стрелы 7, которая названа внутренняя стрела, присоединен к сегменту 6 первым вращающимся соединением 8, а другой конец которого присоединен вторым вращающиеся соединением 9 под углом 90 градусов к колену 12. Колено 12 присоединено своим другим концом к третьему вращающемся соединению 11, которое присоединяет это колено к третьему сегменту стрелы 10, которая названа наружной стрелой. Внутренний свободный конец наружной стрелы 11 присоединен с помощью четвертого вращающегося соединения 15 к соединительному устройству 4.
Следуют отметить, что ось вращения вращающегося соединения 9 перпендикулярна оси вращения соединения 8, ось вращающегося соединения 11 перпендикулярна оси соединения 9, а ось соединения 15 перпендикулярна оси соединения 11. На фиг.3 четко изображены эти направления всех четырех вращающихся соединений шарнирной стрелы 3, а также взаимное расположение различных колен и взаимодействующих деталей.
На корабле предусмотрены два недостающие вращающиеся соединения устройства перекачки с шестью степенями свободы перемещения, и следовательно, предусмотрены шесть вращающихся соединений на корабле. Эти два вращающихся соединения входят в состав соединительного трубопровода 18, который закреплен на коллекторном трубопроводе 2 и состоит из двух колен 19, 20, отогнутых под углом 90 градусов. Предусмотрено использовать оба вращающихся соединения, для которых сохраняют обозначение теми же самыми прежними позициями 26 и 27. Одно соединение 27 предусматривают использовать на той же самой оси, на которой находится коллекторный трубопровод 2, к которому присоединено колено 19, а другое соединение 26 соединяет колено 19 и 20. Оси вращающихся соединений 26 и 27 ориентированы относительно друг друга перпендикулярно.
Система перекачки оборудована устройством для направления и перемещения, в этом случае одна часть устройства установлена на шарнирной стреле, а другая часть установлена на соединительном трубопроводе 18.
Это направляющее устройство содержит, согласно известному варианту выполнения, заостренный вал 28, который устанавливается в положение, ориентированное под действием тягового усилия каната 35 (указан здесь ниже), и установлен на опорном кронштейне 29, который поддерживается элементом трубопровода 20 для того, чтобы он поворачивался вбок и отодвигался от фланца 21, и воронкообразную трубу 31, которая установлена на соединительном устройстве 4 и перемещается вбок опорным кронштейном 32 эксплуатационного соединительного устройства 33 устройства 4. Опорные кронштейны 32 и 29 выполнены таким образом, чтобы расстояния между осями осью воронкообразной трубы 31 и осью фланца 21 были одинаковыми. Взаимодействие воронкообразной трубы и заостренного вала обеспечивает параллельность лицевой поверхность фланца 21 и лицевой поверхности эксплуатационного соединительного устройства 33.
Кроме того, устройство содержит лебедку 34, которая установлена, согласно представленному варианту исполнения, на верхнюю часть наружной стрелы 10 шарнирной стрелы 3 и один кабель 35, который может наматываться на эту лебедку и направляться с помощью направляющего устройства каната 36 через воронкообразную трубу 31 для того, чтобы его можно было закрепить так, как изложено в представленном варианте выполнения - к концу заостренного вала 28. Конечно, можно установить лебедку на любое другое приспособленное место, например на опорное плечо воронкообразной трубы.
Для того, чтобы обеспечить правильную установку на конце опорного плеча 29 заостренного вала 28, предусмотрели указательную вилку вращения 38, которая предназначена для того, чтобы взаимодействовать с роликом указателем поворота 38, который жестко присоединен к воронкообразной трубе 31, с приспособленным боковым смещением, которое соответствует боковому смещению вилки 38 и заостренного вала 28. Именно благодаря взаимодействию ролика 39 и вилки 38 была обеспечена хорошая коаксиальность соединительного устройства 33 и фланца 21 в результате вращения вокруг общей оси заостренного вала 28 и воронкообразной трубы 31.
Следует еще отметить, что шарнирная стрела 3 уравновешена с помощью одного противовеса 41, установленного на удлинителе внутренней стрелы 7. Уравновешивание должно быть обеспечено таким образом, чтобы погрузочно-разгрузочный кабель был всегда постоянно натянут во время фаз присоединения и отсоединения.
В целях улучшения погрузочно-разгрузочных операций (представлено на фиг. 1, 2) заявитель рационально установил различные элементы стрелы таким образом, чтобы независимо от величины угла вращения вращающихся соединений 8, 9, 11 и 15 ось воронкообразной трубы всегда пересекала ось вращения вращающихся соединений 9, 11, 15. Кроме того, поставлена задача, согласно которой при изготовлении такой системы расположить элементы наружной стрелы 10 и устройства перекачки 4 таким образом, чтобы переместить центр тяжести этих элементов на уровень оси воронкообразной трубы 31 и на возможно большую высоту. Аналогичным образом со стороны коллекторного трубопровода элементы соединительного трубопровода 18 были расположены таким образом, чтобы ось заостренного вала пересекала всегда оси вращения вращающихся соединений 26 и 27. Кроме того, при выполнении соединительного трубопровода 18 можно уравновесить комплекс, используя для этого противовесы или эластичные устройства (например, такие как пружины). Комплекс этих мероприятий позволяет улучшить выравнивание кабеля, предназначенного для погрузочных и разгрузочных операций, оси заостренного вала и оси воронкообразной трубы независимо от положения корабля относительно единицы складирования или производственной единицы и их перемещений.
Что касается работы системы перекачки, выполненной согласно изобретению, то можно легко понять, что шесть вращающихся соединений обеспечивают для системы необходимые шесть степеней свободы. Правильная установка стрелы 3 на соединительном фланце 21 коллекторного трубопровода обеспечивается направляющим устройством (28, 31, 38, 39), это обеспечивает возможность использовать систему так же в открытом море, несмотря на резкие ударные движения, которые создаются в окружающей среде (волнение, течение, ветер). После установки некоторого количества вращающихся соединений на корабле можно изготовить шарнирную стрелу согласно менее строгим техническим условиям и с меньшим весом.
На фиг. 4 изображен вариант устройства для перекачки, согласно которому три вращающихся соединения, которые соответствуют вращающимся соединениям 8, 9 и 11, которые изображены на фигурах 1-3, находятся на шарнирной стреле 3 в то время, как трубопровод 18, который прикреплен к коллекторному трубопроводу, содержит дополнительно, кроме вращающихся соединений 26, 27, третье вращающееся соединение, которое обозначено позицией 15' ввиду того, что оно соответствует, согласно своему назначению, вращающемуся соединению 15, представленному на фигурах 1-3. Для этой цели трубопровод 18 снабжен дополнительным устройством 41, которое выполнено в виде буквы U. Такое устройство предназначено для того, чтобы всегда обеспечивать постоянное сохранение вышеупомянутых рациональных преимуществ геометрических особенностей конструкции. Следует отметить, что в случае, когда этот компонент изобретения будет применен, то будет обеспечена возможность заменить конструкцию с тремя осями вращения одним шаровым шарниром с проходом для жидкости. Благодаря этому решению будет обеспечена возможность уменьшить габаритные размеры.
На фиг. 5 и 6 представлен вариант выполнения изобретения, согласно которому предусмотрено пять вращающихся соединений на шарнирной стреле 3, а именно, соединения 8, 9, 11, 15 и 26' в этом случае, это последнее соединение соответствует, согласно своему режиму работы, соединению 26, которое изображено на фигурах 1-3. Соединение 26' расположено точно выше соединительного устройства 4. Шестое поворотное соединение 27 остается не трубопроводе коллекторного трубопровода 18, согласно фигурам 1-3.
На фиг. 7 представлен еще один вариант выполнения изобретения, отличительные признаки которого заключаются в том, что направляющее устройство и соединительное устройство шарнирной стрелы 3 введены в конструкцию таким образом, чтобы образовывать одну соосную конструкцию. Заостренный вал 28 расположен соосно в соединительном фланце 21 трубопровода 18, который закреплен к коллекторному трубопроводу, а воронкообразная труба 31 выполнена в трубчатом устройстве 45, которое установлено соосно в соединительном люке 46 соединительного устройства и располагается вдоль оси этого устройства в то время, как форма трубы изменяется в направлении удаления от конца, и ее изготовляют в виде буквы «U», благодаря этому обеспечивают возможность трубчатому устройству 45 открываться в направлении наружу в изогнутой части. Лебедка 34 установлена в полости, которая образована трубой, в форме U, над трубчатым устройством 45 воронкообразующей трубы 31 для того, чтобы кабель мог пройти через трубопровод. Системы расположения вращающихся соединений изображены на фиг. 1-3 с четырьмя соединениями на шарнирной стреле 3 и с двумя соединениями на трубопроводе коллекторного трубопровода, за исключением соединения 15, которое не образуется в правой части сегмента наружной стрелы 10. В этом случае оно предусмотрено на верхнем ответвлении части, выполненной в форме U соединительного устройства 4. Это соединение обозначено позицией 15'.
Следует еще также отметить, что можно выполнить трубопровод 18, который закреплен к коллекторному трубопроводу с достаточно большой длиной для того, чтобы переместить соединительный фланец 21 на уровень борта корабля и так, чтобы он опирался опорой 45 на каркас корабля таким образом, чтобы передать полностью или частично усилия стрелы на каркас корабля и уменьшить нагрузки, воздействующие на коллекторный трубопровод корабля так, как изображено на фигуре 8.
Для того чтобы дополнить описание, следует отметить, что соединительное устройство 4 шарнирной стрелы 3 содержит соединительное устройство 33 для введение в режим эксплуатации и устройство для аварийного отключения 43.