СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ШВАРТОВНОЙ ЦЕПИ ДЛЯ ПЛАВУЧЕГО СООРУЖЕНИЯ
CONNECTION ASSY FOR MOORING CHAIN FOR FLOATING STRUCTURE

Данное изобретение относится к соединительному узлу для швартовной цепи для плавучего сооружения, такого как, например, судно FPSO (плавучее судно для добычи, хранения и отгрузки) или плавучая морская конструкция, содержащая соединитель цепи, который имеет первую ось поворота, и соединительное средство, предназначенное для присоединения швартовной цепи к соединителю цепи, причем данный узел дополнительно содержит каналообразующее приспособление, присоединенное к плавучему сооружению и имеющее нижний конец и верхний конец, на котором выполнено замковое устройство швартовной цепи.
Общеизвестно, что плавучие сооружения, такие как суда или плавучая морская конструкция, например, в нефтедобывающей или газодобывающей промышленности, швартуются путем прикрепления к морскому дну с помощью одной или более швартовных цепей. Плавучее сооружение удерживается на месте благодаря несущему действию швартовных цепей. Смещение плавучего сооружения приводит к подъему или понижению швартовных цепей, что вызывает обратное действие, состоящее в стремлении к восстановлению исходного положения плавучего сооружения. Указанное плавучее сооружение снабжено соединительным узлом для каждой швартовной цепи, первая ось поворота которого обеспечивает возможность перемещения швартовной цепи в плоскости ее провисания (так называемые "продольные перемещения"). Также известно использование второй оси поворота, обычно перпендикулярной указанной первой оси поворота и обеспечивающей возможность перемещения швартовных цепей в поперечном направлении (так называемые "поперечные перемещения"). Таким образом, проблемы усталости швартовной цепи, связанные с любыми ее перемещениям, сводятся к минимуму.
Соединительные узлы для швартовной цепи такого типа описаны, например, в патентных документах Великобритании GB-A-2 351058, GB-A-2443618 и США US-A-2006/0213418. В известных соединительных узлах присоединение швартовной цепи является сложной операцией, выполняемой на глубине. Эта операция требует либо наличия водолазов, либо транспортного средства с дистанционным управлением, находящегося на глубине около днища плавучего сооружения.
Целью данного изобретения является создание узла для швартовной цепи, конструкция которого обеспечивает возможность выполнения упрощенных операций, необходимых для присоединения к указанной швартовной цепи.
В соответствии с данным изобретением соединительный узел для швартовной цепи, используемый для этой цели, отличается тем, что каналообразующее приспособление проходит в плавучем сооружении от его днища к более высокому уровню, который может располагаться над поверхностью моря, причем на нижнем конце каналообразующего приспособления выполнено место расположения подшипника для первой оси поворота соединителя цепи, и соединитель цепи выполнен с возможностью перемещения в каналообразующем приспособлении, при этом имеются средства перемещения соединителя цепи между первым положением, в котором первая ось поворота располагается в месте расположения подшипника каналообразующего приспособления, и вторым положением над указанным приспособлением, в котором имеется доступ к соединительному средству соединителя цепи.
Таким образом, предлагается соединительный узел для швартовной цепи, обеспечивающий возможность проведения операций по присоединению указанной цепи над поверхностью моря. Для присоединения швартовной цепи подвижный соединитель цепи располагают в его втором положении, а указанную цепь втягивают через каналообразующее приспособление и закрепляют с помощью замкового устройства цепи у верхнего конца каналообразующего приспособления. Следует отметить, что операции по втягиванию швартовной цепи являются традиционными, и их дополнительное описание не требуется. После закрепления швартовной цепи с помощью замкового устройства ее звенья могут быть удалены для обеспечения требуемой длины цепи, а конечное звено может быть присоединено к соединительному средству соединителя цепи. Затем соединитель цепи может быть опущен в каналообразующее приспособление и помещен в первое положение для обеспечения размещения первой оси поворота в месте расположения подшипника ниже поверхности моря. Следует отметить, что нет необходимости в том, чтобы верхний конец каналообразующего приспособления, находящийся на более высоком уровне в плавучем сооружении, постоянно располагался над поверхностью моря. Во время операций по присоединению швартовных цепей к плавучему сооружению последнее может быть выровнено с обеспечением расположения более высокого уровня каналообразующего приспособления над поверхностью моря.
Предложенный вариант выполнения соединителя цепи содержит верхнюю поворотную часть, имеющую на противоположных концах цапфы, определяющие первую ось поворота, причем каналообразующее приспособление содержит первые направляющие элементы, обеспечивающие направление цапф соединителя цепи во время его перемещения в каналообразующем приспособлении и проходящие между верхним и нижним концами указанного приспособления, при этом на нижних концах направляющих элементов выполнено указанное место расположения подшипника для цапф. Таким образом, соединитель цепи может быть легко перемещен в каналообразующее приспособление с автоматическим размещением первой оси поворота в месте расположения подшипника при опускании указанного соединителя в каналообразующее приспособление.
В варианте выполнения данного изобретения каналообразующее приспособление содержит на нижнем конце внешнюю стенку с выступающей в наружном направлении наклонной частью, при этом соединительное средство присоединено к верхней поворотной части с помощью плеча рычага, шарнирно присоединенного к указанной верхней поворотной части и соединительному средству вокруг осей поворота, параллельных первой оси поворота. Плечо рычага, шарнирно присоединенное между верхней поворотной частью и соединительным средством соединителя цепи, обеспечивает прохождение указанного соединителя по наклонной части каналообразующего приспособления при его перемещении к месту расположения подшипника в указанном приспособлении.
В варианте выполнения, в котором соединитель цепи содержит нижнюю поворотную часть, шарнирно присоединенную к верхней поворотной части вокруг второй оси поворота, плечо рычага шарнирно присоединено к указанной нижней поворотной части, при этом при перемещении швартовной цепи силы трения, возникающие в точках поворота между указанной цепью, соединительным средством, плечом рычага и нижней поворотной частью, в сочетании с длиной плеча рычага приводят к повороту первой и/или второй указанных осей поворота. Таким образом, перемещения швартовной цепи в основном приходятся на оси поворота соединителя цепи, что обеспечивает сведение к минимуму проблем усталости.
Далее приведено описание данного изобретения со ссылкой на чертежи, схематически изображающие вариант выполнения предложенного узла для швартовной цепи.
Фиг.1 схематически изображает носовую часть FPSO судна, которая содержит турель, прикрепленную якорем к морскому дну, и в которой используется вариант выполнения узла для швартовной цепи, обеспечивающий присоединение указанных цепей к нижней стороне турели,
фиг.2 изображает увеличенный поперечный разрез части турели, показанной на фиг.1, схематически изображающий узел для швартовной цепи, показанной на фиг.1, в случае, когда соединитель цепи находится во втором положении над каналообразующим приспособлением,
фиг.3 изображает поперечный разрез, соответствующий фиг.2, в случае, когда соединитель цепи находится в положении, являющемся промежуточным между первым и вторым положениями,
фиг.4 изображает поперечный разрез, соответствующий фиг.2 и 3, в случае, когда соединитель цепи находится в первом положении,
фиг.5 изображает поперечный разрез по линии V-V на фиг.3,
фиг.6 и 7 изображают виды сбоку и спереди соединителя цепи, относящегося к узлу для швартовной цепи, показанному на фиг.2-4,
фиг.8 изображает увеличенный вид фрагмента VIII, показанного на фиг.7, с цапфой соединителя цепи, показанного на фиг.6 и 7.
На фиг.1 схематически изображена носовая часть так называемого FPSO судна 1, содержащая турель 2, которая прикреплена якорем к морскому дну с помощью набора швартовных канатов 3 обычным способом. Судно 1 может поворачиваться вокруг турели 2 так, чтобы воздействию природных факторов была подвержена минимальная площадь. Следует отметить, что выражения "швартовная цепь" и "швартовный канат", используемые в данном подробном описании и формуле изобретения, могут относиться к любому типу швартовных приспособлений, таких как цепи, тросы, их комбинации или аналогичные средства. Каждый канат 3 присоединен к турели 2 с помощью соединительного узла 4 для швартовной цепи, имеющего две по существу перпендикулярные оси поворота, которые обеспечивают перемещения швартовного каната в плоскости его провисания (продольные перемещения) и в перпендикулярной ей плоскости (поперечные перемещения). Таким образом, проблемы усталости, которые могут приводить к выходу каната из строя, сведены к минимуму.
На фиг.2-4 показан в увеличенном виде узел 4, который содержит соединитель 5 цепи, показанный более подробно на фиг.6-8, и каналообразующее приспособление 6, проходящее по существу вертикально и прикрепленное к турели 4. Как видно из фиг.5, указанное приспособление 6 содержит две радиальные пластины 7 и две поперечные пластины 8, 9, причем данные пластины 7-9 ограничивают канал, проходящий от нижней стороны турели 2 к более высокому уровню внутри нее, который может быть поднят над поверхностью моря путем соответствующего выравнивания судна 1. Нижняя сторона турели 2 во время нормальной эксплуатации обычно расположена под поверхностью моря. Верхний конец приспособления 6 граничит с установочной палубой 10, на которой находятся замковые устройства 11 швартовной цепи. Эти устройства 11 содержат, например, по существу известные запорные рычаги, обеспечивающие взаимодействие со швартовными канатами и поджатые в положение, показанное на фиг.2 и 4. Против поджимающего воздействия запорные рычаги могут поворачиваться вверх для обеспечения возможности смещения вверх каната 3 с одновременным предотвращением обратного перемещения. Запорные рычаги могут быть закреплены в этом открытом положении с помощью подходящих средств, например, гидравлического или механического устройства, для обеспечения введения соединителя 5 в приспособление 6, как показано на фиг.3.
Соединитель 5 содержит верхнюю поворотную часть 12, имеющую на противоположных сторонах цапфы 13, как показано на фиг.7. Указанные цапфы 13 определяют первую ось 14 поворота соединителя 5 и, следовательно, узла 4. Верхняя поворотная часть 12 шарнирно присоединена к нижней поворотной части 15, и это шарнирное соединение определяет вторую ось 16 поворота соответственно соединителя 5 цепи и узла 4. Первая и вторая оси 14 и 16 поворота предпочтительно расположены под прямым углом, однако возможно наличие осей поворота с взаимным расположением под другим углом.
Каналообразующее приспособление 6 содержит первые направляющие элементы 17, проходящие от установочной палубы 10 к нижней стороне турели 2. Указанные элементы 17 выполнены в виде направляющих рельсов, обычно устанавливаемых на радиальных пластинах 7, причем у нижних концов направляющих элементов выполнено место 18 расположения подшипника для каждой цапфы 13. Направляющие элементы 17 могут иметь у нижних концов часть, направленную наружу и ориентированную в направлении верхней части соответствующей швартовной цепи. Внешняя поперечная пластина 8 выступает наружу соответствующим образом и, следовательно, образует направленную наружу наклонную часть для цепи. Указанная внешняя пластина 8 содержит вторые направляющие элементы 19 для швартовного каната 3, которые выполнены в виде полос, ограничивающих паз 20, в котором могут быть размещены звенья цепи швартовного каната 3.
Как показано на фиг.7 и 8, каждая цапфа 13 содержит внутреннее кольцо 21, выполненное из материала с низким коэффициентом трения, такого как, например, бронза или синтетический материал. Указанное внутреннее кольцо 21 защищено внешним кольцом 22 из износостойкого материала, например, из стали. В предпочтительном варианте выполнения внешнее кольцо 22 по окружности имеет кольцеобразную форму для обеспечения его возможного действия в качестве ролика во время перемещения соединителя 5 цепи по каналообразующему приспособлению 6.
Соединитель 5 цепи дополнительно содержит плечо 23 рычага, которое в показанном варианте выполнения содержит три элемента 24. Нижний элемент 24 действует в качестве соединительного средства 25, обеспечивающего присоединение швартовного каната 3 к соединителю 5 цепи. В показанном варианте выполнения верхнее звено цепи каната 3 присоединено к соединительному средству 25 с помощью штифта 26.
Присоединение швартовного каната 3 к узлу 4 описанным способом обеспечивает значительное преимущество, которое заключается в том, что все операции могут выполняться над поверхностью моря, при этом нет необходимости в наличии водолазов или транспортного средства с дистанционным управлением. На первом этапе присоединяемый швартовный канат 3 втягивают через канал приспособления 6 с помощью подъемного устройства 27, расположенного над установочной палубой 10. Указанный этап втягивания швартовного каната 3 является по существу известным и дополнительно не описывается. Звенья цепи каната 3 могут проходить через замковые устройства 11, и как только количество прошедших звеньев будет достаточным для получения необходимого положения швартовного каната 3 после установки, канат 3 отсоединяют от подъемного механизма 27. Замковые устройства 11 удерживают канат 3 во втянутом положении. Любые избыточные звенья цепи швартовного каната 3 могут быть удалены.
Во время втягивания швартовного каната 3 соединитель 5 находится во втором положении или положении хранения и располагается над приспособлением 6 и палубой 10. Очевидно, что точное расположение указанного второго положения не является важным. Как показано на фиг.2, подъемная цепь 28, соединенная с верхней поворотной частью 12, присоединена к подъемному устройству 27. Следует отметить, что указанная цепь 28 может образовывать часть каната 3. Верхнее звено цепи указанного каната 3 присоединено к соединительному средству 25, и после открытия и закрепления замкового устройства 11 против поджимающего воздействия, например, путем расположения, подъема и натяжения соединителя 5, который теперь соединяет подъемное устройство 27 с канатом 3, подъемное устройство 27 опускает соединитель 5 в приспособление 6. Во время этого перемещения цапфы 13 с защитным кольцом 22 помещаются в первые направляющие элементы 17, у верхних концов которых выполнен расширенный вход. Во время опускания соединителя 5 в приспособление 6 элементы 24 плеча рычага обеспечивают возможность следования соединительного средства 25 по наклонной части наружной стенки 8 и по пути прохождения швартовного каната 3. На фиг.3 изображен соединитель 5 цепи в промежуточном положении, при котором верхняя поворотная часть 12 находится на уровне установочной палубы 10 у входа направляющих элементов 17. На фиг.4 соединитель 5 находится в первом или рабочем положении, в котором цапфы 13 располагаются в местах 18 расположения подшипников. Подъемная цепь 28 частично расположена в приспособлении 6, а замковые устройства 11 находятся в поджатом положении.
Эти операции повторяют для других швартовных канатов 3. В случае необходимости укорачивания одного или нескольких швартовных канатов подъемное устройство 27 может легко поднять соединитель 5 цепи над установочной палубой 10 с обеспечением удаления одного или нескольких звеньев цепи из швартовного каната 3. То же самое относится к случаю необходимости замены каната 3.
Соединитель 5 цепи с взаимно перпендикулярными осями 14 и 16 поворота обеспечивает как продольные, так и поперечные перемещения швартовного каната 3. В случае перемещений указанного каната силы трения, возникающие в точках поворота между швартовной цепью, соединительным средством, плечом рычага и нижней поворотной частью, а также в плече рычага, приводят к повороту первой оси 14 в месте 18 расположения подшипника, в частности, к повороту цапф 13 во внутренних кольцах 21, и/или к повороту второй оси 16. Благодаря сравнительно низкому коэффициенту трения в месте расположения подшипника и достаточной длине плеча рычага, любые остаточные моменты в верхнем конце швартовного каната могут быть значительно уменьшены. Длина плеча 23 рычага может быть установлена в соответствии с конкретной конструкцией, в зависимости от предполагаемого применения. То же самое относится к количеству рычажных элементов 24.
Из вышеизложенного очевидно, что в данном изобретении предлагается соединительный узел для швартовной цепи, содержащий соединитель цепи, который установлен с возможностью перемещения в каналообразующем приспособлении. Указанная конструкция обеспечивает преимущество, заключающееся в наличии двух осей поворота для обеспечения как продольных, так и поперечных перемещений, а также в обеспечении компактной конструкции и легкого доступа к соединительному средству. Следует понимать, что, несмотря на то, что в изобретении описан вариант выполнения соединительного узла для швартовной цепи, установленного на FPSO судне, указанный узел может использоваться на других типах судов или плавучих морских конструкций. Кроме того, необходимо отметить, что данное изобретение также может использоваться в вариантах выполнения, в которых соединитель цепи имеет одну ось поворота. В описанном варианте выполнения показан типичный цепной швартовный канат. Однако следует отметить, что данное изобретение также может применяться для туго натягиваемых швартовных канатов.
Данное изобретение не ограничивается вышеописанным вариантом выполнения, который может значительно изменяться в пределах объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой.