Рама защитная противотраловая с удлинителями с опорно-фиксирующим механизмом
PROTECTIVE ANTI-TRAWL FRAME WITH EXTENSION RODS WITH SUPPORT-FIXING MECHANISM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройству, предназначенному для защиты подводных колонных головок от механического воздействия падающих объектов и проходящего трала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Используемые для защиты расположенных на морском дне объектов от механических повреждений конструкции раскрыты, например, в документе US 4919210 А (опубликован 24.04.1990), а также в документе ЕР 2628892 В1 (опубликован 06.07.2017).
Устройство для защиты подводного устья скважины, раскрытое в публикации US 4919210 А, содержит раму, имеющую полую структуру таких размера и конфигурации, чтобы по существу охватывать подводное устье скважины, причем указанная рама включает основание и вертикально поднимающиеся наружные стенки, способные защищать устье скважины от прохождения объектов под водой, причем указанная конструкция рамы предварительно изготовлена в виде отдельных секций, транспортирована к месту установки на устье скважины в разобранном виде, причем упомянутые секции собраны на месте установки на устье скважины; при этом указанная конструкция включает в себя разъемные панели, образующие стенки и имеющие боковые кромки, причем указанные панели механически соединены на своих боковых кромках с помощью механических крепежных элементов, образующих упомянутую раму, при этом упомянутое устье скважины имеет открытый верх, а указанные панели имеют наклонные нижние стороны.
Известное устройство для защиты подводного устья скважины дополнительно включает в себя колпак, соединенный с указанной конструкцией рамы, устойчиво размещаемый в верхней части устья скважины и устойчиво поддерживаемый устьем скважины, причем упомянутый колпак дополнительно включает в себя отклоняющее устройство, имеющее наклонные боковые края для отклонения упомянутой рамы от устья скважины при спуске упомянутой рамы, причем упомянутый колпак облегчает центрирование указанной рамы вокруг устья скважины посредством несущего сопряжения указанных наклонных боковых краев колпака и наклонных нижних сторон упомянутых панелей указанной рамы.
Подводная конструкция для защиты устья скважины, известная из публикации ЕР 2628892 В1, содержит основание и съемный навес, причем основание обеспечивает защищенное пространство для подводного устья скважины, а навес выполнен с возможностью зацепления с основанием и формирования крышки над защищенным пространством. Основание и навес включают в себя множество запирающих средств, каждое из которых содержит фиксирующий штифт и соответствующую блокировочную втулку, которые приспособлены для зацепления и расцепления при противоположной нагрузке, при этом величина нагрузки на блокировочную втулку для запирания в фиксирующем штифте является более низкой, чем, величина нагрузки, прикладываемой, чтобы отсоединить ее. Подводная конструкция может дополнительно включать кожухи для телескопических ножек с механическим механизмом расцепления, приводимым в действие весом навеса, так, чтобы телескопические ножки могли выдвигаться под их собственным весом. Навес может включать в себя механизм защелки двери, содержащий рукоятку с двумя рычагами разного размера и ручку, а также первый защелкивающийся элемент, приспособленный для зацепления с соответствующим вторым защелкивающимся элементом на раме навеса.
Известные из упомянутых публикаций конструкции позволяют защищать оборудование, установленное на устье скважины, от механического воздействия, возникающего вследствие движения различных объектов под водой.
Тем не менее, конструкция, известная из публикации US 4919210 А, поставляется в разобранном виде, существует необходимость проведения дополнительных операций сборки конструкции перед проведением ее операции спуска на место установки на устье скважины. Также, конструкция, известная из публикации ЕР 2628892 В1, выполнена состоящей из двух раздельных основных элементов, что приводит к необходимости проведения операций спуска сначала основания, потом съемного навеса. Дополнительно, телескопические ножки конструкции, известной из публикации ЕР 2628892 В1, выполнены по принципу труба в трубе, выдвижение ножек из кожуха происходит механически, что не исключает возможность их заклинивания в случае отклонения от необходимой траектории при указанном выдвижении.
Предлагаемое изобретение направлено на то, чтобы преодолеть по меньшей мере один недостаток, присущий техническим решениям уровня техники.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической проблемой, решаемой при создании настоящего изобретения, стало создание рамы защитной противотраловой, конструкция которой позволяет обеспечить удобство ее транспортировки к месту установки с борта судна либо буровой установки при одновременном обеспечении наименьших возможных нагрузок на устье скважины и реализации возможности установки конструкции на различной высоте от морского дна.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении удобства транспортировки конструкции к месту установки с борта судна либо буровой установки при одновременном упрощении операции установки рамы на морское дно, обеспечении наименьших возможных нагрузок на устье скважины и реализации возможности установки конструкции на различной высоте от морского дна.
Известно, что для уменьшения нагрузок на устье скважины от проходящих под водой объектов угол защитной конструкции в основании должен быть не более 58 градусов. Такие конструктивные особенности увеличивают размеры рамы в основании, что в свою очередь приводит к трудностям проведения операций транспортировки и установки конструкции на посадочное место с буровой установки либо судна.
Таким образом, использование телескопических удлинителей в предложенном изобретении позволяет уменьшить габариты конструкции для облегчения операций транспортировки и установки рамы на морское дно. Кроме того, установка телескопических удлинителей согласно настоящему изобретению осуществляется посредством телеуправляемого необитаемого подводного аппарата, что позволяет скорректировать положение рамы перед размещением на морском дне, нет необходимости в работе водолазов либо подводе линий управления, в частности, гидравлических. Также, установка независимых друг от друга телескопических удлинителей позволяет реализовать возможность установки рамы на различной высоте от морского дна.
Дополнительно, упрощение операции установки рамы на морское дно достигается за счет использования в заявленной конструкции опорно-фиксирующего механизма и дополнительных роликов, обеспечивающих более легкое выдвижение телескопических удлинителей из опор при установке рамы на дно. При этом фиксация телескопического удлинителя в выдвинутом состоянии в сторону выдвижения удлинителя из рамы отсутствует, что необходимо в случае подмывки грунта под установленным на дно телескопическим удлинителем для дальнейшего выдвижения удлинителя.
Кроме того, заявленный технический результат, заключающийся в повышении удобства транспортировки конструкции к месту установки с борта судна либо буровой установки при одновременном упрощении операции установки рамы на морское дно, достигается за счет того, что рама согласно настоящему изобретению выполнена в едином конструктиве, нет необходимости в проведении операций предварительной сборки, а также нет необходимости в проведении нескольких операций спуска.
Более подробно, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что рама защитная противотраловая с удлинителями с опорно-фиксирующим механизмом содержит:
защитный корпус, включающий в себя четыре боковые стенки, выполненные с возможностью соединения друг с другом посредством поперечных трубных сегментов и опор с образованием замкнутого каркаса в форме усеченной пирамиды; причем каждая боковая стенка выполнена с возможностью размещения в своей нижней части поручня для захвата телеуправляемого подводного аппарата;
телескопические удлинители, каждый из которых содержит множество роликов, размещенных по периметру верхнего оконечного участка телескопического удлинителя, а также две продольные канавки, выполненные в корпусе телескопического удлинителя диаметрально напротив друг друга, причем каждый телескопический удлинитель выполнен с возможностью размещения во внутренней полости опоры и перемещения вдоль продольных канавок;
фиксаторы, каждый из которых выполнен с возможностью фиксации телескопического удлинителя во внутренней полости опоры;
пальцы, каждый из которых выполнен с возможностью размещения через поперечную плоскость телескопического удлинителя и опоры так, чтобы ограничивать перемещение телескопического удлинителя вдоль продольных канавок;
опорно-фиксирующие механизмы, каждый из которых размещен между внутренней поверхностью корпуса опоры и внешней поверхностью корпуса телескопического удлинителя и содержит
разделитель, представляющий собой кольцевой элемент, размещенный на внешней поверхности корпуса телескопического удлинителя и содержащий утолщение в своей концевой части, причем в указанном утолщении выполнено множество продольных каналов;
втулку, размещенную на внешней поверхности корпуса телескопического удлинителя и содержащую множество продольных каналов, корреспондирующих множеству продольных каналов разделителя, причем каждый из указанного множества продольных каналов втулки содержит расширение и участок, диаметр которого по существу равен диаметру продольного канала разделителя;
множество осевых элементов и множество пружин, причем каждый из осевых элементов содержит поперечное утолщение и выполнен с возможностью размещения в продольном канале разделителя и корреспондирующем ему продольном канале втулки с формированием полости в расширении продольного канала втулки,
а каждая из множества пружин выполнена с возможностью размещения в указанной полости вокруг корреспондирующего ей осевого элемента и зацепления своими окончаниями за поперечное утолщение осевого элемента с одной стороны и разделителя с другой;
множество круговых рядов шариков, размещенных в углублениях, выполненных по периметру разделителя, так, чтобы образовывать выступающую часть, причем каждый из шариков выполнен с возможностью вращения в углублении;
обойму, выполненную с возможностью размещения на внутренней поверхности корпуса опоры с образованием между обоймой и разделителем множества круговых пазов, корреспондирующих круговым рядам шариков, причем каждый из круговых пазов образован скосом, выполненным во внутренней поверхности обоймы;
причем разделитель вместе с шариками выполнен с возможностью перемещения из положения, в котором при выдвижении телескопического удлинителя из опоры за счет прилегания разделителя к втулке и сжатия пружин обеспечено прилегание шариков к корпусу телескопического удлинителя и обойме, и положением, в котором при перемещении телескопического удлинителя обратно в опору за счет разжатия пружин и перемещения шариков по скосу обоймы обеспечено их вдавливание в корпус телескопического удлинителя и зацепление с указанным корпусом.
Дополнительно, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что каждый из телескопических удлинителей выполнен с возможностью перемещения обратно в опору при сборке за счет множества винтов, размещенных по периметру втулки опорно-фиксирующего механизма, при завинчивании которых обеспечено принудительное поджатие разделителя к втулке и вывод шариков из зацепления с корпусом телескопического удлинителя.
Также, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что обойма опорно-фиксирующего механизма выполнена с возможностью фиксации относительно разделителя посредством множества стопорных винтов, а также с возможностью фиксации относительно опоры посредством множества стопорных винтов.
Кроме того, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что опорно-фиксирующий механизм дополнительно снабжен крышкой, представляющей собой кольцевой элемент, выполненный с возможностью установки на опору в ее торцевой части посредством резьбового соединения.
Дополнительно, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что каждый из множества шариков, а также обойма опорно-фиксирующего механизма выполнены из материала более прочного, чем материал, из которого выполнены каждый из телескопических удлинителей.
В частности, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что каждый из множества шариков, а также обойма опорно-фиксирующего механизма выполнены из закаленной стали с покрытием карбида вольфрама.
Указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается также за счет того, что боковые стенки защитного корпуса выполнены из пластика.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеуказанные преимущества изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания предпочтительного варианта его осуществления, данного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- на фиг. 1 изображен общий вид рамы защитной противотраловой с телескопическими удлинителями в выдвинутом положении соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 2 изображен телескопический удлинитель рамы защитной противотраловой в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 3 изображен общий вид опорно-фиксирующего механизма в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 4 изображен опорно-фиксирующий механизм в положении после выдвижения телескопического удлинителя из опоры до установки его на морское дно в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 5 изображен опорно-фиксирующий механизм в положении после выдвижения телескопического удлинителя из опоры и установки его на морское дно при фиксации телескопического удлинителя от перемещения обратно в опору,
- на фиг. 6-7 изображен общий вид опорно-фиксирующего механизма при сборке в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 8 изображен вид А с фиг. 7.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи описана рама защитная противотраловая с удлинителями с опорно-фиксирующим механизмом в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.
На фиг. 1 схематично представлена рама защитная противотраловая с удлинителями с опорно-фиксирующим механизмом, содержащая защитный корпус (1), состоящий из четырех боковых стенок.
Указанные боковые стенки выполнены из пластика, что снижает величину общей массы рамы и облегчает таким образом ее транспортировку к месту установки, и соединены посредством поперечных трубных сегментов (2) и опор (3) с образованием замкнутого каркаса в форме усеченной пирамиды.
В нижней части каждой из четырех боковых стенок защитного корпуса (1) размещен поручень (4) для захвата первой руки телеуправляемого подводного аппарата.
В каждой из опор (3) размещен телескопический удлинитель (5), представленный на фиг. 2.
Как показано на фиг. 2, в верхней части телескопического удлинителя (5) по периметру размещены ролики (6), обеспечивающие более легкое скольжение телескопического удлинителя (5) вдоль внутренней поверхности опоры (3) при его выдвижении.
Также, как показано на фиг. 1, телескопические удлинители (5) зафиксированы во внутренней полости опоры (3) посредством фиксаторов (7). При извлечении фиксаторов (7) посредством второй руки телеуправляемого подводного аппарата телескопические удлинители (5) выдвигаются из внутренней полости опоры (3) под собственным весом.
Кроме того, в корпусе телескопического удлинителя (5) выполнены две продольные канавки (8), размещенные напротив друг друга.
Через поперечную плоскость телескопического удлинителя (5) и опоры (3) проходит палец (9).
Указанный палец (9) ограничивает перемещение телескопического удлинителя (5) вдоль продольных канавок (8) и предотвращает вращение телескопического удлинителя (5) при его перемещении.
Между внутренней поверхностью опоры (3) и внешней поверхностью телескопического удлинителя (5) размещен опорно-фиксирующий механизм, проиллюстрированный на фиг. 3 и фиг. 4.
Опорно-фиксирующий механизм состоит из разделителя (10), втулки (11), множества осевых элементов (12), множества пружин (13), обоймы (14) и множества шариков (15).
При этом, в неограничивающем варианте осуществления изобретения каждый из множества шариков (15), а также обойма (14) опорно-фиксирующего механизма выполнены из материала более прочного, чем материал, из которого выполнены каждый из телескопических удлинителей (5). В частности, каждый из множества шариков (15), а также обойма (14) опорно-фиксирующего механизма выполнены из закаленной стали с покрытием карбида вольфрама.
Разделитель (10) представляет собой кольцевой элемент, размещенный по периметру внешней поверхности телескопического удлинителя (5). Разделитель (10) содержит утолщение в своей концевой части, в котором выполнено множество продольных каналов.
Втулка (11) также размещена по периметру внешней поверхности телескопического удлинителя (5) и содержит множество выполненных в ней продольных каналов, каждый из которых корреспондирует продольным каналам разделителя (10). Каждый из указанного множества продольных каналов втулки (11) содержит расширение и участок, диаметр которого по существу равен диаметру корреспондирующего продольного канала разделителя (10).
В каждом продольном канале разделителя (10) и корреспондирующем ему продольном канале втулки (11) размещен один из множества осевых элементов (12).
Осевой элемент (12) содержит поперечное утолщение. При размещении осевого элемента (12) в продольном канале разделителя (10) и корреспондирующем ему продольном канале втулки (11) формируется полость в расширении продольного канала втулки (11). При этом втулка (11) своим торцом прилегает к торцу разделителя (10).
В указанной полости в расширении продольного канала втулки (11) вокруг осевого элемента (12) размещена пружина (13). Указанная пружина (13) зацеплена своими окончаниями за поперечное утолщение осевого элемента (12) с одной стороны и за разделитель (10) с другой.
По периметру разделителя (10) выполнено множество круговых рядов углублений, в которых размещены шарики (15), каждый из которых размещен в соответствующем углублении так, чтобы образовывать выступающую часть. При этом каждый шарик (15) выполнен с возможностью вращения в углублении. За счет указанного вращения также обеспечено более легкое выдвижение телескопического удлинителя (5) из опоры (3).
На внутренней поверхности корпуса опоры (3) размещена обойма (14). Между обоймой (14) и разделителем (10) образовано множество круговых пазов, корреспондирующих круговым рядам шариков (15). Каждый из круговых пазов образован скосом, выполненным во внутренней поверхности обоймы (14).
При выдвижении телескопического удлинителя (5) из опоры (3), как показано на фиг. 4, разделитель (10) вместе с шариками (15) находится в положении, обеспечивающем счет прилегания разделителя (10) к втулке (11) и сжатия пружин (13) прилегание шариков (15) к корпусу телескопического удлинителя (3) и обойме (14).
При перемещении телескопического удлинителя (5) обратно в опору (3), после установки телескопического удлинителя (5) на морское дно, как показано на фиг. 5, за счет разжатия пружин (13) и перемещения шариков (15) по скосу обоймы (14) обеспечивается вдавливание шариков (15) в корпус телескопического удлинителя (5) и зацепление с указанным корпусом.
Таким образом, после установки на дно телескопический удлинитель (5) заблокирован от дальнейшего перемещения обратно в опору (3). При этом, фиксации телескопического удлинителя (5) в опоре (3) от дальнейшего выдвижения не происходит, что необходимо в случае подмытая грунта при эксплуатации рамы.
Кроме этого, в заявленном изобретении дополнительно предусмотрена возможность перемещения каждого из телескопических удлинителей (5) обратно в опору (3) при сборке. Как показано на фиг 6, указанная возможность предусмотрена за счет размещения во втулке (11) множества винтов (16). При завинчивании упомянутых винтов (16) обеспечено принудительное поджатие разделителя (10) к втулке (11). Таким образом, шарики (15) выводятся из зацепления с корпусом телескопического удлинителя (5), в результате чего отключается опорно-фиксирующий механизм.
Прежде, чем размещать опорно-фиксирующий механизм в посадочном месте на опоре (3), предварительно заводят телескопический удлинитель (5) в опору (3), как упомянуто выше. При этом в обойме (14) установлены стопорные винты (17), фиксирующие ее относительно разделителя (10) с шариками (15). После установки механизма в опору (3), как показано на фиг. 7, упомянутые стопорные винты (17) расифксируют, чтобы разделитель (10) мог перемещаться относительно обоймы (14), и устанавливают стопорные винты (18), фиксирующие обойму (14) уже относительно опоры (3). Далее навинчивают крышку (19) и выкручивают винты (16), при этом разделитель (10) с шариками (15) перемещается на расстояние, необходимое для его упора в торец крышки (19). После довинчивают крышку (19) до конца, при этом втулка (11) перемещается в свое посадочное место.
Перед спуском рамы телескопические удлинители (5) заводят в опоры (3) и фиксируют в них фиксаторами (7). После, раму опускают под воду на место установки посредством инструмента для спуска и подъема.
После установки рамы на колонную головку устья скважины телеуправляемый подводный аппарат, фиксируя свое положение относительно рамы посредством зацепления своей первой руки за поручни (4), второй рукой извлекает фиксаторы (7), после чего телескопические удлинители (5) выдвигаются из внутренней полости опор (3) под собственным весом и устанавливаются на грунт. Опорно-фиксирующий механизм блокирует их перемещение обратно в корпус опор (3), как было раскрыто выше. При этом, опорно-фиксирующий механизм не фиксирует дальнейшее выдвижение телескопических удлинителей (5) в грунт в случае подмывки грунта под удлинителем в процессе его эксплуатации.
Необходимо понимать, что описанный выше для примера предпочтительный вариант осуществления изобретения не ограничивает объем настоящего изобретения. После ознакомления с настоящим описанием специалисты в данной области техники могут предложить множество изменений и дополнений к описанным вариантам осуществления, все из которых будут попадать в объем патентной защиты изобретения, определяемый нижеследующей формулой изобретения.