БАШМАК ДЛЯ ОПОРНОЙ КОЛОННЫ САМОПОДЪЕМНОЙ ПЛАТФОРМЫ
SHOE FOR SUPPORT PILLAR OF SELF-LIFTING PLATFORM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в особенности к башмаку для опорной колонны самоподъемной платформы.
Уровень техники
Для обеспечения строительства различных морских гидротехнических сооружений получили широкое применение морские самоподъемные платформы (с цельносваренным корпусом или с корпусом из модульных понтонов), устанавливаемые на опорных колоннах с помощью, например, гидравлических подъемников.
Платформы могут устанавливаться как на плотных (щебень, гравий, крупный песок и т.д.), так и на слабых (мелкий песок и т.д.) грунтах. На плотных грунтах колонны, как правило, используются без башмаков из-за незначительного заглубления колонны в такой грунт под действием собственного веса платформы. На слабых же грунтах для предотвращения значительного заглубления колонн последние используют со специальными башмаками, имеющими большую опорную поверхность по сравнению с торцевой площадью опорной колонны.
Известен съемный башмак для опорной колонны, описанный в патентном документе RU 2133794 С1, содержащий корпус и узел присоединения башмака к опорной колонне. Корпус башмака выполнен в виде цельносварной конструкции, масса башмака может доходить до 10 т и более.
Башмак присоединяется к колонне следующим образом: колонна заводится в отверстие в корпусе платформы, затем башмак опускается у борта платформы и заводится под торец колонны и подтягивается к нему, после чего башмак соединяется с колонной посредством крепежных приспособлений.
Операции по подтягиванию башмака к торцу колонны и их соединению являются достаточно трудоемкими, так как выполняются в подводных условиях с помощью водолазов, что дополнительно усложняется большой массой башмака.
Кроме того, большая масса башмака отрицательно сказывается также на осадке корпуса платформы, когда он транспортируется на ней к месту установки платформы, что приводит к необходимости уменьшения полезного груза, размещенного на палубе.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения положена задача разработать башмак для опорной колонны самоподъемной платформы, конструкция которого значительно упрощает процесс монтажа башмака на колонну, находящуюся в отверстии корпуса платформы, и не приводит к дополнительной нагрузке на платформу в целом, следовательно, не приводит к дополнительной осадке корпуса от башмаков во время их монтажа на опорные колонны.
Сущность изобретения заключается в придании башмаку плавучести, близкой к нулевой, или небольшой отрицательной плавучести, при которой для манипуляций с башмаком под водой требуются меньше усилий по сравнению с башмаком, имеющим большую отрицательную плавучесть, а нагрузка на платформу минимизируется. Для упрощения процесса монтажа также предусматриваются средства для упрощения посадки и закрепления соединения башмака с колонной.
Башмак согласно изобретению содержит корпус и узел присоединения башмака к опорной колонне. Отличительной особенностью башмака является то, что он имеет нулевую или положительную плавучесть.
В одном варианте корпус башмака выполнен из материала, имеющего плотность, соответствующую плотности забортной воды.
В другом варианте корпус башмака выполнен из материала, имеющего большую плотность, чем плотность забортной воды, и снабжен, по меньшей мере, одним телом с положительной плавучестью или содержит вещество, имеющее меньшую плотность, чем плотность забортной воды.
В предпочтительном варианте корпус башмака изготовлен из металла, например железа или стали.
В другом предпочтительном варианте корпус включает в себя, по меньшей мере, один отсек, заполненный воздухом в качестве вещества, имеющего плотность меньшую, чем плотность забортной воды.
Башмак предпочтительно снабжен средствами для присоединения, с возможностью освобождения указанного, по меньшей мере, одного тела к корпусу.
В дальнейшем варианте корпус содержит, по меньшей мере, один балластный отсек, выполненный с возможностью помещения в нем тела с отрицательной плавучестью или вещества, имеющего плотность, соответствующую плотности забортной воды, или большую, чем плотность забортной воды.
Балластный отсек предпочтительно выполнен с возможностью заполнения забортной водой.
Башмак может иметь, по меньшей мере, два отсека, первый из которых заполнен воздухом, а второй выполнен с возможностью заполнения забортной водой.
В наиболее предпочтительном варианте первый отсек расположен в верхней части башмака, а второй отсек расположен в нижней части башмака.
Корпус башмака может содержать отверстие для пропуска опорной колонны, проходящее, предпочтительно, по центру башмака.
Вертикальное отверстие для пропуска колонны может содержать вертикальные направляющие пазы для взаимодействия с рейками опорной колонны.
Узел присоединения башмака к опорной колонне предпочтительно содержит два стопора, каждый из которых снабжен направляющим стаканом, размещенным в корпусе, выдвижным сухарем, расположенным в направляющем стакане, и ручным приводом для перемещения сухаря в направляющем стакане.
В предпочтительном варианте ручной привод выполнен в виде винтовой передачи с маховиком.
Краткое описание чертежей
Ниже с помощью прилагаемых чертежей и неограничительных примеров описаны различные варианты реализации настоящего изобретения.
На фиг.1 в поперечном разрезе изображен башмак для опорной колонны на плаву около борта корпуса платформы.
На фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1.
На фиг.3 в поперечном разрезе изображен башмак для опорной колонны в погруженном состоянии на вспомогательных канатах.
На фиг.4 в поперечном разрезе изображен башмак для опорной колонны, установленный на колонну.
На фиг.5 в продольном разрезе изображен стопор.
Осуществление изобретения
Как указано выше, задача изобретения решается путем придания башмаку плавучести, близкой к нулевой, или небольшой отрицательной плавучести, при которой для манипуляций с башмаком под водой требуются меньшие усилий по сравнению с башмаком, имеющим большую отрицательную плавучесть. При этом башмак может иметь постоянную нулевую или положительную плавучесть, изменяемую таким образом, что в процессе монтажа башмака на колонну она приобретает близкое к нулю или небольшое отрицательное значение.
Под небольшой отрицательной плавучестью в данном случае понимается такая плавучесть, при которой тело, погруженное в воду, тонет, однако для его подъема или удержания на каком-либо уровне относительно поверхности воды требуется незначительное усилие. В башмаке могут быть предусмотрены средства для присоединения тел, придающих башмаку небольшую положительную плавучесть.
Башмак может быть изготовлен из материала, имеющего плотность, близкую к плотности забортной воды. В качестве материала, имеющего плотность, близкую к плотности забортной воды, могут использоваться некоторые виды пенобетона, пластика и т.п. При этом следует иметь в виду, что плотность воды может быть разной в зависимости от вида воды, региона, климатических и погодных условий и т.п., и при проектировании и изготовлении башмака для опорной колонны следует учитывать возможные условия его применения.
Башмак может быть также изготовлен из материала, имеющего меньшую плотность, чем плотность забортной воды, и содержать вещество или материал, плотность которого больше плотности забортной воды, и/или, по меньшей мере, одно тело с отрицательной плавучестью. Указанное тело может быть заключено внутри корпуса башмака или удерживаться снаружи башмака самостоятельно или с помощью удерживающих средств. В качестве примера материала, имеющего плотность меньшую, чем плотность забортной воды, могут быть использоваться некоторые виды бетона, пластика, пенопласта, дерево и т.п., а в качестве материала, имеющего плотность большую, чем плотность забортной воды, могут быть использоваться металлы, песок и т.п.
Далее, башмак может быть изготовлен из материала, имеющего плотность большую, чем плотность забортной воды, и может содержать вещество, плотность которого меньше плотности забортной воды, и/или, по меньшей мере, одно тело, с положительной плавучестью. Как и в предыдущем случае, указанное тело может быть заключено внутри корпуса башмака или удерживаться снаружи башмака самостоятельно или с помощью удерживающих средств. В качестве вещества, имеющего плотность меньшую, чем плотность забортной воды, может быть применен, например, воздух. В качестве средств, удерживающих воздух снаружи башмака, могут быть использованы герметичные емкости, которые могут быть прикреплены к корпусу башмака и изготовлены из металла, ткани, стекла, эластичных материалов и т.п.
В предпочтительном варианте башмак для опорной колонны выполнен из металла, предпочтительно железа или стали, и имеет, по меньшей мере, один герметичный отсек, заполненный воздухом, при этом общий объем герметичных отсеков рассчитывается так, чтобы башмак в целом обладал нулевой или положительной плавучестью.
Если башмак изначально имеет нулевую или небольшую отрицательную плавучесть, монтаж происходит следующим образом. Башмак с присоединенными телами для придания ему положительной плавучести опускают в воду рядом с корпусом платформы и с помощью водолазов соединяют башмак с корпусом платформы или колонны вспомогательными канатами, после чего указанные тела отсоединяют и башмак погружается в воду. Операция присоединения канатов к башмаку может быть проведена до спуска на воду, в этом случае указанные тела отсутствуют. Канаты в состав башмака не входят, так как являются оснасткой, используемой при монтаже башмака.
Погружение башмака в воду осуществляется без применения грузоподъемных средств, при этом обеспечение погружения башмака по заданной траектории и удержание башмака на заданной глубине осуществляется с помощью вспомогательных канатов. После погружения башмака в воду на канатах под опорной колонной платформы производят совмещение узла крепления башмака и ответной части на колонне и закрепление башмака на колонне, после чего вспомогательные канаты отсоединяют. Совмещение узла крепления башмака и ответной части на колонне может быть произведено опусканием с помощью подъемника колонны вниз, подтягиванием с помощью лебедок башмака на канатах к колонне или любым другим способом.
Монтаж башмака может быть произведен и без закрепления башмака на колонне, при этом башмак удерживается на колонне в требуемом положении сначала канатами, с помощью которых башмак подтягивается к колонне, а затем, после опускания колонны с башмаком на грунт, башмак фиксируется между колонной и грунтом под весом опирающейся на него колонны и самоподъемной платформы, и вспомогательные канаты могут быть отсоединены.
В другом варианте башмак изначально имеет положительную плавучесть и возможность балластировки с приданием ему нулевой или небольшой отрицательной плавучести. Положительная плавучесть может быть обеспечена несколькими способами.
Башмак может быть изготовлен из материала, имеющего плотность, близкую к плотности забортной воды или меньшую, чем плотность забортной воды, или содержать тело, изготовленное из такого материала. В альтернативном варианте башмак может быть изготовлен из материала, имеющего плотность большую, чем плотность забортной воды, и содержать тело (тела), плотность которого меньше плотности забортной воды. Указанное тело может быть как заключено внутри корпуса башмака, так и удерживаться снаружи башмака самостоятельно или с помощью удерживающих средств. Количество тел определяется исходя из требуемой плавучести башмака.
Балластировка башмака, обладающего положительной плавучестью, может быть проведена следующими способами.
Во-первых, к башмаку могут присоединяться или вводиться внутрь башмака тела, вещества или материалы, обладающие плотностью, большей, чем плотность забортной воды, например в башмак могут быть введены утяжелители из металла, тяжелых видов бетона или пластика, или может быть насыпан, например, песок.
Во-вторых, от башмака могут отсоединяться тела из материалов, обладающих плотностью, меньшей, чем плотность забортной воды, причем такие тела находятся под водой или вблизи поверхности воды. Например, при отделении от башмака присоединенных к нему поплавков, изготовленных из дерева, легких видов бетона, пенопласта или пластика, или воздушных поплавков, находящихся в воде, башмак будет погружаться.
Балластировка башмака также может производиться путем замещения веществ, материалов или тел другими веществами, материалами или телами, имеющими большую плотность по сравнению с замещаемыми, причем замещаемые материалы, вещества или тела могут находиться как в корпусе башмака, так и удерживаться на нем или около него с помощью удерживающих средств. Например, плавучесть башмака будет снижаться при замещении воды песком или воздуха водой или песком.
Следует понимать, что приведенные способы балластировки не являются исчерпывающими и могут комбинироваться.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения на фиг.1 башмак 1 для опорной колонны 10 самоподъемной платформы содержит корпус в виде плавучести с воздушными отсеками 2 и балластными отсеками 3, с центральным вертикальным отверстием 4 для пропуска опорной колонны и двумя направляющими пазами 5 для центрирования башмака с помощью реек 11 опорной колонны 10. Выполнение плавучести с двумя направляющими пазами 5, взаимодействующими с рейками 11 колонн 10, позволяет предотвратить разворот башмака в горизонтальной поверхности (плане). Балластные отсеки 3 предназначены для приема балласта в виде забортной воды.
В предпочтительном варианте балластировка производится путем замещения части воздуха в балластном отсеке 3 корпуса башмака 1, изготовленного из металла, предпочтительно железа или стали, забортной водой. Балластный отсек 3 расположен в нижней, донной части корпуса башмака 1.
Такое выполнение корпуса плавучести с воздушными и балластными отсеками 2, 3 позволяет обеспечить самопогружение башмака 1 под воду путем заполнения балластных отсеков забортной водой, в результате чего башмак приобретает небольшую отрицательную плавучесть.
Монтаж башмака 1, обладающего положительной плавучестью, происходит следующим образом. Башмак 1 с положительной плавучестью опускают в воду рядом с корпусом платформы и с помощью водолазов соединяют башмак 1 с корпусом платформы, или колонны 10 (фиг.1, 2) вспомогательными канатами 12. Операция присоединения канатов 12 к башмаку 1 может быть проведена до спуска на воду. Далее башмак 1 балластируется до тех пор, пока не приобретет небольшую отрицательную плавучесть, под действием которой башмак 1 начнет погружаться в воду. Погружение башмака 1 в воду осуществляется без применения грузоподъемных средств, при этом обеспечение погружения башмака 1 по заданной траектории и удержание башмака 1 на заданной глубине осуществляется с помощью вспомогательных канатов 12. В результате башмак 1 повисает на канатах 12 под опорной колонной 10 платформы (фиг.3), после чего производят совмещение узла крепления башмака 1 в отверстии 4 и ответной части 11 на колонне 10 и закрепление башмака 1 на колонне 10, и отсоединяют вспомогательные канаты 12. Совмещение узла крепления башмака 1 и ответной части 11 на колонне 10 может быть произведено опусканием с помощью подъемника колонны 10 вниз (фиг.4), подтягиванием с помощью лебедок башмака 1 на канатах 12 к колонне 10 или любым другим способом. Как уже отмечалось, монтаж башмака 1 может быть произведен и без закрепления башмака 1 на колонне 10 с помощью узла крепления.
Башмак 1 также содержит узел присоединения к опорной колонне 10. На фиг.5 изображен предпочтительный вариант этого узла, который содержит два стопора, каждый из которых включает направляющий стакан 6, установленный в корпусе 1 на уровне воздушного отсека 2, выдвижной сухарь 7, расположенный в направляющем стакане 6, и ручной привод, выполненный, например, в виде винтовой передачи 8 с маховиком 9. Такое выполнение узла крепления башмака 1 к колонне 10 позволяет быстро закрепить башмак 1 на колонне 10, заведя сухари 7 стопоров в отверстия реек 11 колонны 10 при размещении реек 11 в пазах 5 башмака 1.
Закрепление башмака 1 на опорной колонне 10 происходит следующим образом. После совмещения штатных отверстий в колонне с сухарями 7, водолазы с помощью ручных приводов вращают маховики 9 и заводят сухари 7 в отверстия колонны 10. Ответные отверстия в колонне 10 в предпочтительном варианте выполнены в рейках 11 колонны 10.