Трубоукладочное судно, способ укладки трубопровода с судна и система внешних мостков для укладки трубопровода с судна
PIPE-LAYING VESSELS, METHOD FOR LAYING PIPELINE FROM VESSEL AND SYSTEM OF EXTERNAL WALKWAYS FOR LAYING PIPELINE FROM VESSEL

Область техники к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к трубоукладочному судну, способу укладки трубопровода с судна и системе внешних мостков для укладки трубопровода с судна. Изобретение, в частности, но не исключительно, относится к вариантам размещения мостков вдоль траектории укладки трубопровода, которые служат направляющими для трубопровода.
Уровень техники
При укладке трубопровода в море обычно применяют один из двух способов: либо способ S-образной укладки, либо способ J-образной укладки. Эти два способа названы в соответствии с общей формой, приобретаемой трубопроводом при укладке. При S-образной укладке труба выходит из судна под малым наклоном, либо без наклона по отношению к горизонту, приобретает более крутой уклон в воде, а затем на дне моря возвращается по существу в горизонтальное положение. При J-образной укладке труба выходит из судна с крутым уклоном или вертикально, и уклон постепенно уменьшается до тех пор, пока труба не примет по существу горизонтальное положение на дне моря. По мере увеличения интереса к глубоководной укладке трубопроводов наибольшей привлекательностью стала пользоваться J-образная укладка, поскольку труба естественным образом принимает вертикальное или близкое к вертикальному положение на удалении от морского дна.
Однако, J-образная укладка не является предпочтительной при работе на менее глубоководных участках, где естественная траектория трубопровода лишь иногда отклоняется на небольшой угол по мере укладки трубы на морское дно, и поэтому предпочтительной является S-образная укладка. S-образная укладка может применяться при больших глубинах в случаях, когда для укладываемого трубопровода может быть обеспечена поддержка с судна до тех пор пока его уклон относительно горизонта не достигнет относительно большой величины. Это, однако, требует опор значительной длины из-за ограничений на радиус изгиба трубопровода, особенно в случае трубопроводов больших диаметров.
Одним из подходов при разработке судна, обеспечивающего укладку по S-образной схеме, является выполнение судна полупогружаемым и снабжение его сдвоенным килем. Подобная конструкция описывается, например, в патенте США №4257718 (дата публикации - 24.03.1981). Другой подход к разработке судна, осуществляющего укладку по S-образной схеме, заключается в применении однокорпусного судна, например, такого, как показан в патенте США №5823712 (дата публикации 10.10.1998).
Преимуществом полупогружаемого судна со сдвоенным килем является то, что оно обеспечивает создание среды для укладки трубопровода с относительно малым креном, а также существенное пространство на судне с обеих сторон маршрута укладки центральной трубы (известного специалистам в данной области техники под названием "участок сварочных работ"). Однако повышенная ширина такого судна и его относительно большая осадка являются недостатками по сравнению с однокорпусным судном.
При укладке труб малого диаметра иногда предпочтительно использовать заранее изготовленный большой отрезок трубопровода, намотанный на катушку, которая разматывается при укладке, но для трубопроводов большого диаметра обычно производят формирование трубопровода из отдельных отрезков трубы, длина каждого из которых обычно составляет около 12 м. В этом случае желательно из отдельных отрезков трубы сваривать предварительно изготавливаемые участки трубы (также называемые в данном документе "состыкованные секции трубы"), состоящие, например, из двух, трех или четырех отдельных отрезков трубы, а затем приваривать предварительно изготовленные участки трубы к краю трубопровода по мере его укладки. Подобная процедура позволяет повысить скорость укладки по сравнению с последовательным привариванием каждого отдельного отрезка трубы к краю трубопровода в процессе укладки. Таким образом, существует потребность в размещении на судне сварочных площадок и другого оборудования для подготовки и сварки предварительно изготавливаемых участков трубы.
Подобные рабочие площадки предпочтительно устанавливают с шагом, соответствующим длине предварительно изготавливаемого участка трубы; за счет чего можно осуществлять подачу трубопровода на длину предварительно изготовленного участка, при которой каждая рабочая площадка оказывается у соответствующего стыка между отрезками трубы. Чем больше рабочих площадок можно установить по длине траектории укладки трубопровода, тем меньшую работу необходимо выполнять на каждой площадке, и, следовательно, тем выше общая скорость укладки трубопровода.
В качестве ближайшего аналога настоящему изобретению выбрана заявка WO 2008/107186 A1 (дата публикации 12.09.2008). В этой заявке раскрыто однокорпусное судно, которое обеспечивает гибкость и дает особые преимущества при S-образной укладке трубопроводов. В этом судне на конце траектории укладки трубопровода на судне установлены шарнирно закрепленные мостки, которые служат направляющими для трубопровода при его сходе в воду.
К нижнему краю внутренних мостков возможно присоединение внешних мостков или стингеров для направления трубопровода с более крутым уклоном при выходе его с судна вниз по направлению к морскому дну.
При укладке трубопровода по S-образной траектории на практике обычно применяется стингер, управляющий наклоном и кривизной (изгибом) трубопровода в точке, где трубопровод покидает судно. Такие внешние мостки могут устанавливаться на шарнирном соединении таким образом, что наклон можно регулировать в соответствии с желательным углом, под которым трубопровод сходит с мостков. В некоторой точке, находящейся ниже шарнирного соединения, внешние мостки соединяются с судном приводом некоторого типа, что позволяет вращать внешние мостки вокруг шарнирного соединения. Желательный наклон может быть изменен в соответствии с расстоянием до дна, на которое укладывается трубопровод, и гибкостью трубопровода, которая зависит от материалов, из которых изготовлен трубопровод, от его диаметра и толщины стенки. Если внешние мостки имеют большую длину, то их дальний конец обычно удален от судна. Поэтому на практике оказывается достаточно трудным применять внешние мостки, состоящие из двух или большего числа мостков-компонент, что связано с трудностью управления наклоном мостков, наиболее удаленных от судна.
В патенте США № Re 27420 (дата публикации - 04.07.1972) описано трубоукладочное судно, на котором имеется ряд внешних мостков, последовательно соединенных друг с другом шарнирными соединениями.
Между каждой парой смежных мостков установлен червячный механизм, который позволяет изменять относительный угол между смежными мостками. Применение червячного механизма дает возможность поддерживать положение мостков относительно друг друга даже тогда, когда отключена подача энергии на привод, приводящий в действие червячный механизм. Отсутствует, однако, какая-либо система, позволяющая надежно зафиксировать положение мостков относительно друг друга.
Задачей настоящего изобретения является разработка трубоукладочного судна и способа укладки трубопровода с судна, которые дают дополнительные преимущества по сравнению с судами и способами, описанными выше. Более конкретно, трубоукладочное судно и способ укладки трубопровода с судна по настоящему изобретению обеспечивают эффективное выполнение трубоукладочных операций для широкого диапазона размеров труб, как на малых, так и на больших глубинах, причем на больших глубинах обеспечивается укладка труб меньшего диаметра. Кроме того, судно может работать на очень малых глубинах. Также расположение внутренних мостков внутри защищенной кормовой зоны позволяет использовать судно в субарктических и арктических зонах.
Кроме того, задачей настоящего изобретения является разработка внешней системы мостков, предназначенной для укладки трубопровода с трубоукладочного судна, позволяющей более надежно зафиксировать положение мостков относительно друг друга.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту изобретения, предлагается трубоукладочное судно, включающее группу рабочих площадок, расположенных вдоль траектории трубопровода, включающей верхний участок, удаленный от первого края судна, и группу мостков в зоне первого края судна, включающие первые мостки, расположенные на траектории трубопровода, выполненные с возможностью регулировки наклона и имеющие первый верхний край и второй нижний край, и вторые мостки, расположенные на траектории трубопровода ниже первых мостков, выполненные с возможностью регулировки наклона и имеющие первый верхний край и второй нижний край, при этом первый нижний край первых мостков находится на борту судна в зоне первого края судна и выше дна судна, и первый верхний край вторых мостков находится на борту судна в зоне первого края судна и выше дна судна.
Установка двух регулируемых внутренних мостков позволяет достичь большей управляемости изгибом трубопровода до момента его схода с судна. Это позволяет существенно расширить диапазон наклона траектории на нижнем крае вторых мостков по сравнению со случаем, когда применяются одни мостки. При укладке трубопровода на большой глубине может быть обеспечен относительно большой наклон, а при укладке на мелководье -намного меньший наклон. Здесь и далее термин "внутренние мостки" не подразумевает, что все мостки находятся в пределах внешних габаритов ("выпуклой оболочки") корпуса судна, но подразумевает только то, что верхний край данных мостков находится в пределах габаритов корпуса судна. Нижний край мостков может находиться вне корпуса всегда или же при некоторых (но не обязательно при всех) положениях мостков. Предпочтительно, чтобы нижний край внутренних мостков (в варианте, описанном далее, это первые внутренние мостки) находился на борту судна в зоне первого края судна при всех рабочих положениях мостков. В варианте изобретения, описанном далее, нижний край вторых внутренних мостков может находиться в верхнем рабочем положении, в котором нижний край находится выше дна судна, и в нижнем рабочем положении, в котором нижний край находится ниже дна судна. Также должно также ясно, что там, где в описании изобретения употребляются термины "выше дна судна", "на борту судна", "в зоне первого края судна", "в пределах корпуса судна", имеются в виду наружные габариты корпуса судна (его "выпуклая оболочка"); в приводимом далее описании варианта большие преимущества дает наличие удлиненной ниши в корме, но такая ниша не изменяет внешние очертания ("выпуклую оболочку") корпуса, и часть мостков, находящаяся в такой нише считается находящейся в пределах корпуса (в его выпуклой оболочке). В случае, когда изобретение применяется на полупогружаемом судне или каком-либо ином многокорпусном судне, внешние очертания судна - это конечно, выпуклая оболочка, окружающая всю совокупность корпусов.
Траектория трубопровода может включать, ближе к первому краю судна, нижний участок, который является наклонным вниз. Предпочтительно, чтобы верхний участок траектории трубопровода был почти горизонтальным. Предпочтительно также, чтобы он был прямолинейным. Указанные свойства облегчают сварку секций трубопровода и другие работы, проводимые при создании трубопровода.
Каждые из мостков могут содержать направляющие элементы, служащие для направления трубопровода во время его прохождения по мосткам. Такие направляющие элементы могут представлять собой, например, ролики или перемещающие устройства с транспортирующей лентой.
В наиболее предпочтительном варианте изобретения в зоне первых мостков имеется рабочая площадка. Это создает проблему, так как желательное положение рабочей площадки изменяется при изменении положения первых внутренних мостков и/или их наклона. В особенно предпочтительном варианте изобретения рабочая платформа рабочей площадки установлена на первых мостках, что обеспечивает ее движение вместе с мостками с возможностью регулировки своего положения относительно первых мостков. Благодаря установке рабочей площадки на первых мостках, она естественным образом движется вместе с первыми мостками. Благодаря возможности регулировать положение рабочей площадки относительно первых мостков, можно придать рабочей площадке наилучшее из возможных положений относительно траектории трубопровода. Предпочтительно, чтобы наклон рабочей площадки относительно первых мостков был регулируемым. В этом случае, если наклон первых мостков изменяется, то наклон рабочей площадки относительно мостков может быть изменен в противоположном направлении с целью уменьшить или устранить изменение абсолютного наклона рабочей площадки. Этим способом рабочая платформа рабочей площадки может поддерживаться, в основном, в горизонтальном положении. Предпочтительно, чтобы наклон рабочей платформы никогда не превышал 10 градусов относительно горизонтали и более предпочтительно, чтобы наклон никогда не превышал 6 градусов относительно горизонтали. С другой стороны, наклон первых мостков к горизонтали может составлять приблизительно 20 градусов. Предпочтительно, чтобы можно было регулировать сдвиг рабочей платформы относительно первых мостков; предпочтительно, чтобы сдвиг можно было выполнять по крайней мере в направлении вверх и вниз. Это дает возможность при работе придавать рабочей платформе наилучшее положение относительно трубопровода, независимо от положения первых мостков и независимо от диаметра трубопровода. Предпочтительно, чтобы была предусмотрена система, регулирующая положение рабочей платформы с учетом регулирования положения первых мостков. Система управления может быть полуавтоматической или полностью автоматизированной. Она может функционировать так, чтобы уменьшать изменения наклона рабочей платформы при изменении наклона первых мостков или поддерживать наклон рабочей платформы постоянным (возможно, нулевым) при изменении наклона первых мостков. Система управления может быть устроена так, что она сохраняет рабочую платформу в одном и том же положении относительно корпуса судна; другая возможность состоит в том, что система управления функционирует так, что рабочая платформа поддерживается в одном и том же положении относительно центральной оси траектории трубопровода при его прохождении по первым мосткам.
Внутренние и внешние мостки обычно соединяются шарнирно с корпусом судна и/или с другими мостками. Такое шарнирное соединение, однако, ограничивает возможные способы управления мостками. В данном изобретении первые мостки предпочтительно устанавливаются с возможностью изменения их наклона и с возможностью их перемещения сдвигом, содержащим по крайней мере компоненту движения в вертикальном направлении. Предпочтительно, чтобы судно дополнительно включало первый механизм регулирования, осуществляющий движение первых мостков, содержащее по крайней мере компоненту сдвига в вертикальном направлении, и второй механизм регулирования, осуществляющий изменение наклона первых мостков. Мостки могут быть установлена на корпусе судна на несущих элементах, длина которых может регулироваться, и/или точка соединения несущих элементов с мостками может перемещаться вдоль несущего элемента. Установка мостков на корпусе может осуществляться как установка на палубе судна, которая, в свою очередь, непосредственно или опосредованно соединена с корпусом судна. В этом случае, как и в других случаях, возможно, что как первый, так и второй механизм регулирования осуществляют как вертикальное движение мостков, так и изменение наклона мостков. Например, можно применить для этой цели пару несущих элементов, связанных с верхним краем первых мостков, и другую пару несущих элементов, связанных с нижним краем первых мостков. Один или несколько несущих элементов могут представлять собой гидравлическую систему, состоящую из плунжера (поршня) и цилиндра, служащую для изменения длины несущих элементов или изменения положения точки соединения мостков с несущими элементами.
В варианте изобретения, описанном ниже, верхний край второго мостка не соединен шарнирно с нижним краем первого мостка; в этом случае верхний край второго мостка может быть соединен шарнирно с корпусом судна. Должно быть ясно, однако, что возможны и другие конфигурации. Например, верхний край второго мостка может быть соединен шарнирно с нижним край первого мостка. Возможно применение системы управления, поддерживающей первые и вторые мостки в соответствующем положении относительно друг друга.
Предпочтительно, чтобы первые мостки были установлены на корпусе судна с возможностью передачи в процессе работы силы растяжения в трубопроводе на монтажные устройства и, далее, на палубу судна. В случае применения несущих элементов первые мостки могут быть установлены на паре несущих элементов, которые позволяют мосткам перемещаться вдоль несущих элементов, но несущие элементы оказывают сопротивление движению мостков в направлении, перпендикулярном несущим элементам, и в направлении вдоль траектории трубопровода. Такая пара несущих элементов может передавать силы, развиваемые трубопроводом в продольном направлении, на мостки, и, далее, на корпус (или палубу) судна. На первых мостках может быть установлен зажим для фиксации трубопровода. В этом случае может оказаться, что зажим должен передавать весьма значительные большие продольные силы от трубопровода на мостки; далее эти силы должны передаваться от мостков на корпус судна.
Предпочтительно, чтобы вторые мостки были выполнены с возможностью регулировки своего положения и с возможностью смены положений между первым верхним положением, соответствующем нахождению рабочей площадки на участке траектории трубопровода рядом со вторыми мостками, и вторым нижним положением, соответствующем погружению в воду участка траектории трубопровода. Желательно обеспечить столько рабочих площадок, сколько возможно расположить вдоль траектории трубопровода. В предпочтительных вариантах данного изобретения диапазон движения вторых мостков является весьма значительным, что позволяет придавать траектории различные формы и в широких пределах варьировать диаметр трубопровода и глубину его укладки. В результате, может оказаться, что при верхнем положении вторых мостков можно поместить в данной зоне функционирующую рабочую площадку, но при нижнем положении вторых мостков большая часть вторых мостков будет погружена в воду, и в данной зоне уже нельзя поместить рабочую площадку. Тем не менее, в этом случае может оказаться полезным установить рабочую площадку, но, предпочтительно, не на вторых мостках.
Рабочая площадка, если требуется, может быть сдвинута достаточно далеко от траектории трубопровода, чтобы она не стала помехой при укладке трубопровода в период бездействия площадки.
Предпочтительно, чтобы судно имело первый режим работы с относительно малой кривизной траектории трубопровода по судну, со сходом трубопровода с судна при относительно малом угле наклона относительно горизонтали и с включением нижней рабочей площадки, расположенной в первом режиме работы в зоне схода трубопровода с судна, в группе рабочих площадок, и второй режим работы, с относительно большой кривизной траектории трубопровода по судну, со сходом с судна при относительно большом угле наклона, без прохождения зоны нахождения нижней рабочей площадки. Термин "относительно малая кривизна" выражает лишь то, что кривизна мала по сравнению с "относительно большой кривизной", упоминаемой далее. Аналогично, термин "относительно малый угол " означает угол, малый по сравнению с "относительно большим углом", упоминаемым далее. Должно быть также ясно, что при каждом режиме работы судно может функционировать в некоторых диапазонах значений кривизны и угла наклона, и что диапазоны для первого режима работы могут пересекаться с диапазонами для второго режима работы.
Если реализованы предпочтительные признаки изобретения, упомянутые в двух последних абзацах, то использование самой нижней рабочей площадки в полном объеме возможно при относительно малой кривизне трубопровода (соответственно, при большом радиусе кривизны, который может быть больше 300 м, предпочтительно - больше 400 м, и, в варианте, описанном далее, составлять приблизительно 460 м). Такая конфигурация подходит для укладки трубопровода в относительно неглубоких водах. С другой стороны, при относительно большой кривизне трубопровода (соответственно, при малом радиусе кривизны, который может быть меньше 200 м, предпочтительно - меньше 150 м, и, в варианте, описанном ниже, составляет приблизительно 110 м), самая нижняя рабочая площадка не может использоваться, что снижает скорость укладки трубопровода. Такая конфигурация подходит для укладки трубопровода на относительно больших глубинах. В варианте изобретения, описанном ниже, самая нижняя рабочая площадка является седьмой рабочей площадкой, так что судно функционирует в одном режиме с шестью рабочими площадками, а в другом режиме - с семью рабочими площадками.
Предпочтительно, чтобы судно имело такой корпус, в котором нижний край первых мостков и верхний край вторых мостков были бы расположены на борту судна в зоне первого край корпуса и выше дна судна. Предпочтительно, чтобы судно являлось однокорпусным судном, но должно быть ясно, что судно может быть также полупогружаемым или судном какой-либо иной конструкции, имеющим более одного корпуса. Предпочтительно, чтобы корпус судна на высоте ватерлинии и в зоне первого края судна состоял из двух частей, расположенных по обе стороны траектории трубопровода. Наличие по обе стороны трубопровода такого пространства (которое траекторией трубопровода делится на две части) обеспечивает особенно надежную защиту трубопровода при его сходе с судна и прохождении через приповерхностные слои воды.
Две отдельные части судна по обе стороны траектории трубопровода могут совместно определять закрытую шахту, но предпочтительно, чтобы они определяли находящуюся между ними на высоте ватерлинии нишу, открытую в направлении первого края корпуса судна; это облегчает доступ к трубопроводу в зоне его схода с судна. Предпочтительно также, чтобы указанные две части образовывали нишу, открытую снизу; это дает возможность опустить трубопровод ниже дна судна прежде, чем трубопровод достигнет первого края корпуса судна. Две отдельные части судна могут быть соединены на высоте ватерлинии.
Когда судно применяется для укладки трубопровода по S-образной траектории, трубопровод обычно сходит с судна на корме, а судно движется в ходе укладки вперед. Соответственно, предпочтительно, чтобы первый край корпуса судна являлся кормой.
Предпочтительно, чтобы траектория трубопровода начинала изгибаться вниз на участке, находящемся выше некоторых или всех натяжителей. Раннее придание трубопроводу кривизны дает возможность придать трубопроводу наклон вниз на раннем этапе его движения к первому краю корпуса судна, что позволяет увеличить наклон трубопровода вблизи первого краю корпуса судна. Таким образом, предпочтительно, чтобы по крайней мере один натяжитель был расположен на участке траектории трубопровода выше первых внутренних мостков.
Положение одного или нескольких натяжителей вдоль траектории трубопровода может регулироваться. Этот дает дополнительные возможности приспособления судна к широкому диапазону условий укладки трубопровода.
Данное изобретение в особенности применимо при таких способах укладки трубопровода, при которых секции трубопровода последовательно свариваются с краем трубопровода по мере его укладки; здесь изобретение применимо в большей мере, чем для способов, предусматривающих укладку трубопровода, разматываемого с барабана. В связи с этим, предпочтительно, чтобы судно дополнительно включало сварочные площадки, расположенные вдоль траектории трубопровода и предназначенные для сварки дополнительных секций трубопровода с укладываемым трубопроводом, находящимся на траектории трубопровода. Предпочтительно также, чтобы судно включало рабочие площадки для предварительного изготовления составных секций, служащие для сварки отдельных труб и получения составных секций или плетей, составленных из отдельных трубных секций. Рабочие площадки для предварительного изготовления составных секций размещаются так, что могут сваривать две, три или четыре секции.
Преимущество судна, соответствующего данному изобретению, состоит в том, что оно может применяться для укладки трубопровода как на большой глубине, так и на мелководье. При укладке трубопровода на мелководье кривизна, придаваемая трубопроводу до его схода с судна, может быть по желанию уменьшена по сравнению с максимальным значением кривизны, допустимым конструкцией судна, а при укладке трубопровода на большой глубине предпочтительно придавать трубопроводу максимально возможную кривизну. Предпочтительно, чтобы по крайней мере при одной конфигурации судна траектория трубопровода входит в воду под углом к горизонтали, превышающем 20 градусов. Максимальный наклон, который можно получить, зависит от кривизны, допустимой для трубопровода, и, вообще говоря, этот наклон оказывается большим для трубопровода малого диаметра, чем для трубопровода большого диаметра.
Для некоторых применений достаточно использовать для укладки трубопровода лишь первые и вторые мостки. Например, судно может применяться на мелководье (где глубина не превосходит 150 м или даже 50 м).
Специально для больших глубин (определяемых как глубины, большие 1000 м) может оказаться желательным присоединить к первым и вторым мосткам одни или несколько внешних мостков, чтобы обеспечить поддержку трубопровода до тех пор, пока он не достигнет достаточно большого наклона. Таким образом, судно может дополнительно включать по крайней мере одни внешние мостки, определяющие участок траектории трубопровода и соединенные в одном верхнем крае с нижним краем вторых внутренних мостков. Для работ на еще больших глубинах судно может дополнительно включать еще одни внешние мостки, определяющие участок траектории трубопровода, соединенные шарнирно в одном верхнем крае с нижним краем внешних мостков.
Предпочтительно, чтобы траектория трубопровода включала криволинейный участок, продолжающий верхний участок траектории, (прямолинейный и, в общем, горизонтальный) до нижнего края траектории. Изобретение может применяться при укладке любых трубопроводов в широком диапазоне диаметров труб.
На обычном трубоукладочном судне для укладки трубопровода по S-образной траектории изгибание трубопровода начинается вблизи кормы судна, и изгибание происходит, в основном, вблизи заднего борта судна. Предпочтительные варианты данного изобретения дают возможность начать изгибание траектории намного раньше, вблизи центра судна.
Согласно первому аспекту изобретения, предлагается также способ укладки трубопровода с судна, включающий направление трубопровода к первому краю судна по траектории, расположение группы рабочих площадок вдоль указанной траектории, при этом трубопровод направляется по мосткам в зону первого края судна, группа мостков включает первые мостки, расположенные на траектории трубопровода с возможностью регулировки наклона первых мостков и имеющие первый верхний край и второй нижний край, и вторые мостки, расположенные на траектории трубопровода ниже первых мостков с возможностью регулировки наклона вторых мостков и имеющие первый верхний край и второй нижний край, при этом нижний край первых мостков находится на борту судна в зоне первого края судна и выше дна судна, и верхний край вторых мостков находится на борту судна в зоне первого края судна и выше дна судна.
Судно может иметь любую форму из описанных выше форм.
Предпочтительно, чтобы рабочая платформа рабочей площадки была установлена с возможностью регулировки ее положения на первых мостках с возможностью перемещения относительно первых мостков в случае изменения наклона первых мостков для уменьшения изменения наклона рабочей платформы.
В данном выше описании судна и способа была описана одна предпочтительная форма судна. Это судно имеет несколько признаков, которые не только обладают изобретательским уровнем и эффективны при совместном применении, но обладают также изобретательским уровнем и эффективны, если используется по отдельности или в других сочетаниях. Согласно второму аспекту изобретения, предлагается система внешних мостков для укладки трубопровода с судна, включающая первые мостки и вторые мостки, находящиеся ниже первых мостков, выполненные с возможностью регулировки своего положения относительно первых мостков, соединительное звено, соединяющее первые мостки со вторыми мостками и предназначенное для регулировки положения вторых мостков относительно первых мостков, и фиксирующее устройство, предназначенное для фиксации мостков относительно друг друга в данном положении.
Применение фиксирующего устройства, служащего для фиксации мостков в определенном положении позволяет создать систему внешних мостков, конфигурация которой может быть изменена, и при этом система все же может быть зафиксирована в любой из выбранных конфигураций, что позволяет системе функционировать в дальнейшем подобно нерегулируемой системе внешних мостков.
Хотя объем изобретения охватывает возможность фиксации мостков в любом положении в пределах некоторого непрерывного диапазона, предпочтительно, чтобы мостки можно было зафиксировать в любом положении из некоторого ряда положений. Обычно предпочтительной является возможность фиксации мостков в четырех или большем числе положений. Допустив наличие положений, в которых система может быть зафиксирована, возможно предложить надежную систему фиксации, которая является экономически более выгодной.
Следует иметь в виду, что там, где в данном описании используется термин "внешняя" по отношению к системе мостков, подразумевается, что система мостков является "внешней" в том смысле, что при обычном применении она расположена преимущественно или полностью за пределами внешних габаритов (выпуклой оболочки) корпуса судна. Объем изобретения охватывает случай, когда часть первой рампы находится в пределах внешних габаритов (выпуклой оболочки) корпуса судна.
Предпочтительно, чтобы вторые мостки были соединены шарнирно с первыми мостками, но должно быть ясно, что могут применяться и другие конфигурации, позволяющие регулировать угол поворота вторых мостков относительно первых мостков.
Угол системы мостков относительно судна также предпочтительно является регулируемым. Это свойство можно обеспечить применением шарнирного соединения верхнего края мостков с судном или с мостками, отходящими от судна. Один или несколько несущих элементов могут быть в таком случае соединены с первыми или со вторыми мостками, чтобы обеспечить возможность подъема или опускания системы мостков.
Первые и вторые мостки предпочтительно соединяются с помощью соединительного звена регулируемой длины. Предпочтительно, чтобы привод был установлен так, чтобы действовать непосредственно на соединительное звено и изменять его длину, но возможен и такой привод, который не соединен непосредственно ни с какой частью соединительного звена, а функция приведения в движения с целью изменения положения мостков и функция фиксации реализованы как совершенно независимые. Фиксирующее устройство может быть сконструировано так, чтобы фиксировать длину соединительного звена для длин, выбираемых из некоторого набора значений. Предпочтительно, чтобы применялась или пара соединительных звеньев, расположенных симметрично по обе стороны траектории трубопровода и функционирующих совместно, или, что более предпочтительно, применялось одно соединительное звено, расположенное по вертикали выше или ниже (предпочтительно - ниже) траектории трубопровода.
Предпочтительно, чтобы соединительное звено включало по крайней мере одно гидравлическое устройство. Это устройство предпочтительно сконструировать так, чтобы оно могло регулировать длину соединительного звена, но, как указано выше, привод может быть выполнен совершенно независимым от соединительного звена. Гидравлический привод является простым и мощным приводом, и наличие фиксирующего устройства особенно выгодно при использовании гидравлического привода, так как после фиксации мостков в заданном положении относительно друг друга гидравлическое давление может быть снято.
Предпочтительно, чтобы система мостков соединялась с судном своим ближним краем. Предпочтительно, чтобы судно поддерживало систему мостков только в одной зоне, предпочтительно, чтобы наиболее удаленный край системы мостков (которым может быть дальний край вторых мостков) был свободным.
Соединительное звено предпочтительно включает раздвижные соединяемые элементы, скользящие относительно друг друга. Эти элементы предпочтительно соединяются друг с другом с раздвижением. В варианте изобретения, описанном ниже, внутренний (охватываемый) элемент с раздвижением соединен с внешним (охватывающим) элементом. Фиксирующее устройство предназначено для блокирования скольжения раздвижных соединяемых элементов относительно друг друга; в варианте, описанном ниже, некоторые приспособления, соединенные с указанными элементами, входят в зацепление друг с другом, блокируя скольжение элементов относительного друг друга. Таким образом, фиксирующее устройство может включать входящие во взаимное зацепление приспособления, перемещающиеся между положением взаимного зацепления, фиксирующем мостки, и положением отсутствия взаимного зацепление, позволяющего изменять положение мостков друг относительно друга. В варианте, описанном ниже, указанные приспособления приводятся в зацепление движением относительно друг друга в направлении, перпендикулярном направлению скользящего движения элементов. Входящие во взаимное зацепление приспособление обычно могут быть реализованы как зубчатые детали. Приспособления предпочтительно имеют примыкающие друг к другу поверхности, которые наклонены более чем на 45 градусов и, предпочтительно, больше, чем на 70 градусов к направлению скользящего движения элементов соединительного звена. Относительное движение фиксирующих устройств может осуществляться гидравлическим приводом. Предпочтительно, чтобы пара фиксирующих устройств располагалась на противоположных сторонах соединенных элементов.
Если желательно, можно установить дополнительные внешние мостки, которые будут расположены ниже вторых мостков, при этом положение дополнительных внешних мостков относительно вторых мостков будет регулируемо. В некоторых случаях можно установить одни или несколько дополнительных мостков.
Первые и вторые мостки предпочтительно включают направляющие элементы, служащие для направления трубопровода вдоль мостков. Направляющие элементы могут включать направляющие ролики. Если желательно, положение направляющих элементов может регулироваться для управления траекторией трубопровода относительно мостков.
Предпочтительно, чтобы регулирование системы мостков позволяло получить радиус кривизны траектории трубопровода при его прохождении по системе мостков равным приблизительно 150 м или приблизительно 300 м.
Предпочтительно, чтобы регулирование системы мостков позволяло получить радиус кривизны траектории трубопровода при его прохождении по системе мостков, от значения, меньшего, чем 150 м до значения, большего, чем 300 м. Диапазон регулирования системы мостков допускает, чтобы радиус кривизны траектории трубопровода, когда он проходит по мосткам, был меньшим, чем 200 м или составлял приблизительно 150 м или же был меньшим, чем 150 м. В варианте изобретения, описанном ниже, система может быть настроена на получение минимального радиуса кривизны, который равен приблизительно 100 м. Кроме того, диапазон регулирования системы мостков допускает, чтобы приблизительное значение радиуса кривизны траектории трубопровода, когда он проходит по мосткам, было большим, чем 250 м, или составляло приблизительно 300 м или превышало 350 м. В варианте изобретения, описанном ниже, система может быть настроена на получение максимального радиуса кривизны, значение которого равно приблизительно 400 м. Таким образом, регулирование положения мостков позволяет приспособить систему для укладки трубопроводов, радиус кривизны которых при сходе с судна варьируется в широких пределах.
Согласно изобретению, предлагается также трубоукладочное судно, включающее систему внешних мостков, как она определена выше.
Предпочтительно, чтобы судно могло осуществлять укладку трубопровода по S-образной траектории. Система внешних рамп, описываемая в изобретении, имеет особенно важное значение при укладке трубопровода по S-образной траектории, так как трубопровод в этом случае обычно сходит с судна при относительно малом угле наклона к горизонтали; с другой стороны, может оказаться необходимым, особенно при укладке на больших глубинах, чтобы наклон трубопровода достигал больших значений. Данное судно может также выполнять укладку трубопровода по J-образной траектории.
Судно может включать дополнительные мостки, расположенные непосредственно выше системы внешних мостков. Наклон дополнительных мостков может быть регулируемым. Верхний край первых мостков может быть соединен шарнирно с нижним краем указанных дополнительных мостков.
Согласно изобретению, предлагается также способ укладки трубопровода с судна, включающий следующие этапы: оборудование судна системой внешних мостков, включающей первые мостки и вторые мостки, находящиеся ниже первых мостков с возможностью регулировки положения вторых мостков относительно первых мостков, соединительном звеном, соединяющим первые мостки и вторые мостки и предназначенные для управления положением вторых мостков относительно первых мостков, и фиксирующим устройством, предназначенным для фиксации мостков в некоторых положениях друг относительно друга; укладку трубопровода с судна с его прохождением по направляющей системе внешних мостков с фиксацией первых и вторых мостков в первом положении друг относительно друга; освобождение фиксирующего устройства; изменение положения вторых мостков относительно первых мостков (из первого положения во второе положение) с помощью соединительного звена; фиксацию первых и вторых мостков во втором положении; и укладку трубопровода с судна с его прохождением по системе внешних мостков, с фиксацией первых и вторых мостков во втором положении.
Особенно предпочтительным признаком изобретения является то, что судно может продолжать укладку трубопровода с его прохождением по системе внешних мостков и направлением ими с одновременным изменением положения первых и вторых мостков из первого положения во второе положение. При обычной конфигурации оказалось бы необходимым прервать укладку трубопровода перед регулированием системы внешних мостков, что необходимо в связи с большими нагрузками, которые испытывает система мостков со стороны трубопровода при его укладке. Однако в предпочтительном варианте данного изобретения вторые мостки могут поворачиваться на шарнире относительно первых мостков, когда трубопровод поддерживается системой мостков и оказывает на них большое давление.
В способе, соответствующем изобретению, предпочтительно, чтобы положение вторых мостков относительно первых мостков регулировалась с помощью одного или нескольких гидравлических домкратов, причем, когда первые и вторые мостки фиксированы во втором положении, гидравлическое давление в одном или нескольких гидравлических домкратах может быть снято. Важным на практике преимуществом является возможность сбросить гидравлическое давление в гидравлических домкратах, таким образом, не нужно полагаться на давление рабочей жидкости для поддержания относительной ориентации мостков.
Следует иметь в виду, что система мостков, судно и способ, предлагаемые в изобретении, как они описаны здесь, тесно взаимосвязаны, и что поэтому существенные или предпочтительные признаки каждого из этих аспектов изобретения, если нет других указаний или не возникают явные несоответствия, могут быть включены в другой аспект данного изобретения. Любой аспект изобретения, относящийся к способу, может использовать устройства и системы изобретения в любой форме. Более конкретно, способ укладки трубопровода, согласно изобретению, может использовать любую форму системы мостков, описанной выше. Аналогично, устройства и системы изобретения могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы эта конфигурация была подходящей для применения при способе, соответствующем изобретению, в любой форме. Таким образом, признаки, сформулированные выше для системы мостков или судна, описанных в изобретении, могут быть включены и в способ, описываемый в изобретении, и наоборот.
Краткое описание чертежей
В качестве примеров ниже приводится описание вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых:
Фиг. 1 - вид сбоку с местным разрезом однокорпусного судна для укладки трубопровода, включающего одиночный агрегат регулируемых внутренних мостков и относящегося к ближайшему аналогу настоящего изобретения.
Фиг. 2 - вид сбоку с местным разрезом судна с Фиг. 1, модифицированного в соответствии с вариантом осуществления изобретения путем добавления дополнительных регулируемых внутренних мостков сзади по ходу от других внутренних мостков и внешних мостков (стингеров),
Фиг. 3 - вид сбоку еще одних регулируемых внутренних мостков в первом положении, обеспечивающих работу с шестью рабочими площадками,
Фиг. 4 - вид сбоку еще одних регулируемых внутренних мостков во втором положении, обеспечивающих работу с семью рабочими площадками,
Фиг. 5 - вид сбоку еще одних регулируемых внутренних мостков, в причем рабочая платформа находится в первом положении, в котором она поднята относительно мостков,
Фиг. 6 - вид сбоку еще одних регулируемых внутренних мостков, причем рабочая платформа находится во втором положении, в котором она расположена ниже мостков,
Фиг. 7 - вид в изометрии еще одних регулируемых внутренних мостков, на котором показаны некоторые дополнительные детали, а некоторые детали не показаны,
Фиг. 8 - вид сбоку системы внешних мостков, поддерживаемой трубоукладочным судном, в положении, при котором трубопроводу придается лишь очень небольшая кривизна, соответствующая укладке на относительно малых глубинах,
Фиг. 9 - вид сбоку системы внешних мостков, поддерживаемой трубоукладочным судном, в положении, при котором трубопроводу придается большая кривизна, соответствующая укладке на относительно больших глубинах,
Фиг. 10 - вид в изометрии соединительного звена между первыми и вторыми мостками системы внешних мостков в раздвинутом состоянии,
Фиг. 11 - вид сбоку соединительного звена в сдвинутом состоянии,
Фиг. 12 - вид сбоку соединительного звена в раздвинутом состоянии, и
Фиг. 13 - схематический вид в разрезе фиксирующего устройства соединительного звена.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1 представлен тот же чертеж, что и в заявке на патент WO 2008/107186, и по ссылке можно узнать из этой публикации дополнительные подробности, касающиеся этого судна. Однако, поскольку варианты изобретения, описанные ниже, включают модификации судна, показанного на чертежах заявки WO 2008/107186, удобно дать здесь краткое описание судна, представленное в этой публикации.
Судно, в общем, включает корпус 1, внутри которого имеется ряд палуб предварительной подготовки трубных секций, служащих для предварительного изготовления составных секций трубопровода из отдельных труб, и на указанных палубах имеются подъемные краны и другие технические средства. Нос 5 корпуса 1 на Фиг. 1 виден справа, корма 6 корпуса 1 - слева.
Корпус 1 судна имеет нестандартную конструкцию кормовой части, между правым и левым бортами которой имеется продолговатая ниша. Эта ниша открыта с кормы корпуса 1, а также открыта снизу (со стороны моря), но может закрываться палубой с верхней стороны. На Фиг. 1 показаны внутренние мостки 9, шарнирно соединенные с корпусом судна и находящиеся в защищенной кормовой зоне, определяемой продолговатой кормовой нишей корпуса.
На Фиг. 1 обозначен центр B масс (центр тяжести) и ватерлиния W (уровень моря при рабочей осадке судна). Ось R бортовой качки (ось, относительно которой обычно качается судно) совпадает с ватерлинией W.
Вдоль средней части судна определена траектория укладки труб (участок сварочных работ). Мостки установлены по длине траектории: у верхнего края (правого края в соответствии с Фиг. 1) траектории имеются горизонтальные прямолинейные неподвижные мостки 10, за ними расположены криволинейные неподвижные мостки 11, которые проходят между горизонтальными прямолинейными неподвижными мостками 10 и внутренними мостками 9. Таким образом, траектория укладки трубопровода имеет верхний горизонтальный участок, проходящий вдоль мостков 10 и идущий к криволинейному участку (мосткам 11), который имеет постоянную и неизменную кривизну, и который, в свою очередь, идет к нижнему участку, проходящему вдоль внутренних мостков 9. Наклон мостков 9 относительно корпуса 1 судна может регулироваться, и мостки 9 также снабжены роликами, которые могут перемещаться в плоскости поперечной к траектории укладки трубопровода для изменения кривизны мостков 9. Таким образом, в одном крайнем положении (соответствующем укладке труб на относительно малых глубинах) участок траектории укладки трубы, проходящий вдоль внутренних мостков 9, может иметь небольшую кривизну, и отклонение траектории вниз может быть лишь немного больше у нижнего края внутренних мостков 9, чем у нижнего края криволинейных неподвижных мостков 11; в другом крайнем положении (соответствующем укладке труб на относительно больших глубинах) участок траектории укладки трубы, проходящий вдоль внутренних мостков 9, может иметь более существенную кривизну, за счет чего отклонение траектории укладки трубопровода вниз у нижнего края внутренних мостков 9 существенно больше, чем отклонение траектории вниз у нижнего края криволинейных неподвижных мостков 11. На Фиг. 1 мостки 9 находятся в положении, позволяющем существенно увеличить отклонение вниз траектории укладки трубы.
Рабочие площадки в форме сварочных площадок 12 размещены по длине горизонтальных прямолинейных неподвижных мостков 10 для приваривания вновь пристыковываемых секций трубы к краю укладываемого трубопровода. Активный отрезок горизонтального прямолинейного участка траектории укладки трубопровода проходит от участка, соответствующего длине одной состыкованной секции трубы, расположенного сзади по ходу от крайней верхней сварочной площадки 12 (крайней справа площадки на Фиг. 1) до верхнего края криволинейных неподвижных мостков 11.
Активный отрезок горизонтального прямолинейного участка траектории укладки трубопровода продолжается далее вправо (в соответствии с Фиг. 1) до участка, расположенного под вертолетом 30, как показано на Фиг. 1. Вдоль криволинейных неподвижных мостков 11 размещены натяжители 13, три из которых показаны на Фиг. 1, предназначенные для натяжения трубопровода спереди по ходу от натяжителей. Точная форма сварочных площадок и натяжителей не относится к настоящему изобретению, и поэтому они могут иметь любую известную форму. Можно заметить, что на Фиг. 1 натяжители 13 показаны в виде лент гусеничного хода, однако, следует понимать, что они могут иметь любые другие формы.
Спереди по ходу от натяжителей 13 натяжение трубопровода приводит к тому, что он повторяет кривизну мостков 11 и 9 для этого требуется только установка роликов под трубопроводом. Однако, сзади по ходу от одного или большего числа натяжителей 13, где траектория укладки трубопровода впервые становится криволинейной, натяжение практически отсутствует, и поэтому желательна установка прижимных роликов (не показанных на фигуре) над трубопроводом для приложения направленного вниз давления к трубопроводу для обеспечения его следования по траектории, определяемой криволинейными неподвижными мостками 11. Подобные ролики также могут способствовать следованию трубопровода по траектории, определяемой криволинейными неподвижными мостками 11 при операциях погружения/извлечения трубы.
При укладке трубопровода судно перемещается вперед под действием своей движительной установки и, что является стандартным при S-образной укладке, поддерживается существенная направленная вперед тяга, даже когда судно не перемещается вперед, для компенсации направленной назад силы, прикладываемой к судну за счет натяжения трубопровода. Судно предпочтительно оборудовано динамической системой позиционирования для постоянного поддержания требуемого положения. Трубопровод проходит в направлении назад вдоль судна по траектории укладки трубопровода, при этом натяжители 13 управляют прохождением трубопровода. По мере перемещения края трубопровода вдоль горизонтальных прямолинейных неподвижных мостков 10 к краю трубопровода приваривают вновь пристыковываемые секции трубы. Когда трубопровод достигает криволинейных неподвижных мостков 11, прижимные ролики над трубопроводом вызывают изгибание трубопровода в направлении вниз в соответствии с направляющей траекторией криволинейных неподвижных мостков 11 и прохождение через натяжители 13. Натяжение трубопровода увеличивается по мере прохождения через натяжители 13, достигая максимального натяжения после прохождения последнего натяжителя. Трубопровод перемещается в сторону от корпуса 1 судна в процессе прохождения от криволинейных неподвижных мостков 11 к внутренним мосткам 9 и вскоре после попадания на внутренние мостки 9 заходит в воду. Как показано на Фиг. 1, точка входа трубопровода в воду находится в пределах защищенной кормовой зоны, определяемой продолговатой нишей в этой зоне. Трубопровод затем проходит к краю внутренних мостков 9, сходит с внутренних мостков 9 и перемещается к морскому дну. Обычно направленная вперед тяга, поддерживаемая судном, такова, что трубопровод остается по существу прямолинейным и расположен по касательной к краю криволинейной траектории, определяемой мостками 9 в зоне, расположенной непосредственно спереди по ходу от внутренних мостков 9, перед тем, как его наклон уменьшится при достижении морского дна.
Если судно должно работать на больших глубинах, желательно добавление дополнительных мостков и/или стингера спереди по ходу от внутренних мостков 9 для обеспечения более длительного контроля кривизны трубопровода. В данном описании не делается особенного различия между терминами "мостки" и "стингер" и, следовательно, не подразумевается, что выбор термина "мостки", а не "стингер" определяет конструкцию дополнительных мостков.
На Фиг. 2 показана корма судна, уже описанная со ссылками на Фиг. 1, но модифицированная в соответствии с изобретением. Основная модификация заключается в установке других регулируемых внутренних мостков сзади по ходу от мостков 9 судна, показанного на Фиг. 1, в результате чего судно имеет первые внутренние регулируемые мостки 21 и вторые внутренние регулируемые мостки 22.
На Фиг. 2 показано, что стингер 23 соединен с нижним краем вторых мостков 22. Задний по ходу край стингера 23 шарнирно соединен на участке 24 к нижнему краю вторых мостков 22, который, в свою очередь, присоединен шарнирным соединением 29 к корпусом судна. Пара гидравлических штоков 25 шарнирно связана с мостками 22 у его нижнего края для обеспечения поворота вторых мостков 22 относительно корпуса 1. Аналогичным образом, пара гидравлических штоков 26 шарнирно скреплена со стингером 23 с частичным смещением частично по его длине для обеспечения поворота стингера относительно шарнирного соединения со вторыми мостками 22.
Стингер 23, показанный на Фиг. 2, состоит из двух участков 23A и 23B, которые шарнирно скреплены между собой в зоне их верхних частей у соединения 27 и в зоне своих нижних частей соединены при помощи пары жестко закрепленных звеньев 28. В этом режиме стингер работает, как одиночные внешние мостки. Однако, возможна замена звеньев 28 парой гидравлических штоков и за счет привода этих штоков можно обеспечивать вращение нижнего участка 23 В стингера относительно верхнего участка 23A.
Мостки 21 и 22 и стингер 23 снабжены направляющими элементами в форме наборов роликов и/или гусеничных агрегатов, которые направляют трубопровод, укладываемый с судна. Направляющие элементы устанавливаются на мостках 21, 22 с возможностью регулировки, а также могут устанавливаться на стингер 23, с соответствующими гидравлическими приводами (не показанными на фигуре) для определения требуемой кривизны трубопровода при его прохождении по направляющим элементам.
На Фиг. 3-7 более подробно показаны мостки 21 и сборка, частью которой они являются. Мостки 21 имеют основную раму 31, которая подвешена в зоне нижнего края на паре мощных раздвижных стоек 32, а в зоне верхнего края на паре менее мощных стоек 33 (одна из стоек 32 на Фиг. 7 условно не показана). Стойки 33 содержат винтовые домкраты, которые шарнирно скреплены с нижнем крем рамы 31 и шарнирно скреплены с верхним краем корпуса судна. Назначение стоек 33 заключается в регулировании вертикального положения верхнего края первых мостков 21. Они не препятствуют перемещению мостков 21 вдоль траектории укладки трубопровода. Стойки 32, с другой стороны, обеспечивают перемещение рамы 31 вдоль них самих, а их верхние части жестко скреплены с судном. Положение рамы 31 по длине этих стоек может регулироваться за счет пары гидравлических штоков 35 и может рама может фиксироваться в заданном выбранном положении. Подобные домкратные системы известны сами по себе. Пара стоек 32 не только выдерживает вертикальную нагрузку, создаваемую весом мостков 21, и поперечную нагрузку, создаваемую натяжением трубопровода при его прохождении по мосткам по криволинейной траектории, но также при необходимости воспринимает нагрузки со стороны закрепленного зажима 34, который может устанавливаться на мостках 21 и показан только на Фиг. 7. При нормальной эксплуатации закрепленный зажим 34 не работает, и никакая продольная нагрузка не передается от зажима 34 на мостки 21, но в некоторых обстоятельствах желательно поддерживать натяжение трубопровода при помощи закрепленного зажима 34 (например, для обеспечения резки трубопровода сзади по ходу от зажима 34). В этом случае зажим 34 скрепляется с трубопроводом, продольное усилие (которое может быть более 100 т, а может и превышать 500 т), создаваемое на зажиме 34, передается на раму 31 мостков 21 через пару гидравлических штоков 38, один из которых показан на Фиг. 7. Нагрузка от штоков 38 передается к соответствующим стойкам 32, которые затем передают продольную нагрузку через стойки на раму 31. Понятно, что закрепленный зажим перемещается вместе с нижним краем мостков 21 и, в результате, может переместиться в вертикальной плоскости перпендикулярной траектории укладки трубопровода на расстояние 4 м и более.
Конструкция внутреннего зажима может быть одной из уже известных. Одна из подходящих конструкций зажима описана в нашей заявке на британский патент No 0909425.1, описание которой считается включенным сюда по ссылке.
Мостковый узел, включающий мостки 21, также снабжен рабочей платформой 41, которая установлена на мостках с возможностью регулирования. Для осуществления регулировки установлена пара рычажных механизмов 42 с гидравлическим приводом и пара гидравлических штоков спереди по ходу от рычажных механизмов 42. Как будет показано, путем регулировки положения рычажных механизмов 42 и штоков 43 обеспечивается требуемая регулировка высоты платформы 41, а также ее наклона относительно мостков 21. На Фиг. 5 и 6 платформа показана в верхнем и в нижнем горизонтальных положениях соответственно. Как станет понятно далее, термины "нижнее" и "верхнее" в предыдущем предложении относятся к положению платформы относительно мостков 21. На чертежах показано, что платформа 41 оборудована парой манипуляторов 47 груза, однако следует понимать, что на платформе может устанавливаться широкий спектр оборудования.
Судно снабжено системой управления, которая обеспечивает автоматическое или полуавтоматическое управление работой рычажных механизмов 42 и штоков 43 для поддержания рабочей платформы 41 в требуемом положении при перемещении мостков 21. Система управления объединена с системой управления перемещением мостков 21 и в предпочтительном варианте осуществления изобретения та же система управления управляет перемещением мостков 22 и стингера 23, а также любого набора управляющих элементов на мостках и на стингере, которые могут регулироваться для управления кривизной трубопровода. В этом отношении можно отметить, что на Фиг. 7 на противоположных краях мостков 21 установлены гусеничные агрегаты 46 для направления трубопровода.
Как уже отмечалось при описании Фиг. 1, на ней показаны три сварочных площадки, обозначенных позицией 12. На Фиг. 1 также показаны три дополнительных рабочих площадки в форме сварочных площадок, обозначенных позициями 12A, 12B и 12C. Можно заметить, что шарнирное соединение 29 находится в зоне сварочной площадки 12C, которая является шестой сварочной площадкой. В описанном варианте осуществления изобретения имеется еще одна сварочная площадка 12D спереди по ходу от площадки 12C.
Как показано на Фиг. 1, рабочая площадка расположена в вертикальном направлении над мостками 9 и, очевидно является не задействованной площадкой, но на Фиг. 1 мостки 9 расположены имеют относительно большой наклон.
При меньшем наклоне мостков 9 сварочная площадка 12D располагается в зоне мостков 9 и может применяться для выполнения работ на трубопроводе. Наличие данной седьмой сварочной площадки 12D при возможности ее применения является полезным и позволяет распределить работу над трубопроводом с учетом еще одной площадки и, следовательно, уменьшить время нахождения трубопровода в зоне рабочих площадок. На Фиг. 2 также отмечено расположение седьмой сварочной площадки 12D.
В вышеприведенном описании нет упоминания размеров судна и траектории укладки трубопровода. Конкретный вариант компоновки для конкретного судна зависит от множества обстоятельств, в том числе и от области предполагаемого применения судна. Для судна, реализующего изобретение, наиболее пригодного для укладки секций труб из отрезков, каждая из которых имеет длину 36 м (по 12 м на отдельный отрезок), наиболее предпочтительными являются следующие диапазоны параметров:
длина корпуса 1 судна: 260-330 м;
ширина корпуса 1 судна: 35-45 м;
радиус кривизны криволинейных неподвижных мостков 11: 300-310 м.
Как станет понятно далее, судно имеет два режима работы. В одном режиме (называемом в остальных частях данного описания вторым режимом), проиллюстрированном на Фиг. 3, но не на Фиг. 4, трубопроводу придается относительно большая кривизна, в соответствии с требованиями при укладке трубопровода на относительно больших глубинах. В этом режиме крайняя (седьмая) сварочная площадка 12D не используется. В другом режиме (называемом в остальных частях данного описания первым режимом), проиллюстрированном на Фиг. 4, но не на Фиг. 3, трубопроводу придается относительно малая кривизна, в соответствии с требованиями при укладке трубопровода на относительно малых глубинах. В этом режиме используется крайняя (седьмая) сварочная площадка 12D.
Различные положения мостков 21 в двух режимах могут быть легко определены из сравнения Фиг. 3 и Фиг. 4. Можно видеть, что на Фиг. 4 мостки 21 расположены выше относительно корпуса 1 судна, чем на Фиг. 3, и что наклон мостков 21 на Фиг. 4 меньше, чем на Фиг. 3. Однако, в каждом случае рабочая платформа 41 выставлена приблизительно в горизонтальное положение.
На Фиг. 3 сплошными кривыми L1 и L2 показаны примерные крайние положения траектории нижней части трубопровода P при укладке в первом режиме с использованием шести рабочих площадок. Для кривой L1 радиус кривизны трубопровода в месте его прохождения вдоль мостков 21 составляет 110 м (наименьший радиус кривизны, соответствующий наибольшей величине кривизны), а для кривой L2 радиус кривизны трубопровода в месте его прохождения вдоль мостков 21 составляет 300 м. Аналогичным образом, на Фиг. 4 сплошными кривыми L3 и L4 показаны примерные крайние положения траектории нижней части трубопровода P при укладке во втором режиме с использованием семи рабочих площадок. Для кривой L3 радиус кривизны трубопровода в месте его прохождения вдоль мостков 21 составляет 130 м, а для кривой L4 радиус кривизны трубопровода в месте его прохождения вдоль мостков 21 составляет 460 м (наибольший радиус кривизны, соответствующий наименьшей величине кривизны).
На Фиг. 8, пунктиром показан контур кормы корпуса 61 трубоукладочного судна, описанного выше со ссылками на Фиг. 1.
На корме судна имеются мостки 62, направляющие трубопровод при сходе с судна. В приведенном примере мостки 62 установлены на шарнире в его верхнем крае 63, и наклон мостков 62 может регулироваться выше или ниже относительно корпуса 61 судна парой несущих элементов 64 (только один из них показан на Фиг. 6), для обеспечения поворота мостков 62.
Обратимся теперь также к Фиг. 9, где показана система 66 внешних мостков, соединенная шарнирно с нижним краем 67 мостков 62 и оканчивающаяся свободным краем. Система внешних мостков включает первые мостки 68 и вторые мостки 69. Каждые из двух мостков имеют каркас, который включает пару верхних продольных элементов 70 (только один из которых виден на Фиг. 8), расположенных на противоположных сторонах мостков, нижние продольные элементы 71, проходящие снизу вдоль каждого мостка, и элементы 75 каркаса, проходящие между продольными элементами 70 и 71, которые обеспечивают прочность каркаса. Верхние продольные элементы 70 мостков 68 и 69 соединены шарнирными соединениями 72 и нижние продольные элементы 71 соединены посредством соединительного звена 74 регулируемой длины. Как легко видеть на Фиг. 8, изменение длины соединительного звена 74 вызывает вращение мостков 68 и 69 относительно друг друга.
Наклон мостков 68 может регулироваться выше или ниже относительно корпуса 61 судна парой несущих элементов 76 (только один из которых виден на Фиг. 8), для обеспечения поворота мостков 68 относительно мостков 62.
Каждые мостки снабжены набором направляющих роликов 78, по которым направляется трубопровод, когда судно выполняет его укладку. Положение направляющих роликов на мостках может быть неизменным или же может регулироваться, что дает дополнительное средство управления траекторией при его укладке. На Фиг. 8 пунктирная линия 80 показывает траекторию трубопровода.
Назначение мостков 68 и 69 - направлять трубопровод так, чтобы его наклон соответствовал выбранному при сходе трубопровода с нижнего края мостка 69. Наклон бывает необходимо изменять при возникновении различных условий. В описываемом варианте данного изобретения наличие соединительного звена 74 дает возможность регулировать ориентацию мостков 68 и 69 относительно друг друга путем регулирования длины указанного соединительного звена, что вызывает поворот мостков относительно друг друга на шарнирах 72.
На Фиг. 8 система мостков показана в положении, при котором трубопроводу придается лишь очень небольшая кривизна, соответствующая укладке на относительно малых глубинах; на Фиг. 9 показана система мостков в положении, при котором трубопроводу придается большая кривизна, соответствующая укладке на относительно больших глубинах.
Обратимся теперь к Фиг. 10 и 11-13, где соединительное звено 74 является раздвижным соединением и обычно включает охватываемый элемент 82, охватывающий элемент 84, в один край которого входит охватываемый элемент 82, пару гидравлических домкратов 86 и пару фиксирующих устройств 88. Каждый из раздвигающихся элементов имеет пару проушин 90, расположенных на противоположных сторонах соединительного звена. Соединительное звено шарнирно соединено с помощью указанных проушин с нижними продольными элементами 71 мостков 68 и 69.
Концы гидравлических домкратов 86 соединены с выдающимися в боковом направлении упорами 89, которые имеются на охватываемом элементе 82 и охватывающем элементе 84. Таким образом, как легко понять, когда домкраты 86 работают совместно, охватываемый элемент 82 скользит внутри охватывающего элемента 84, и длина соединительного звена 74, а также расстояние между упорами 89 изменяются, что вызывает поворот мостков 69 относительно мостков 68 вокруг шарнирных соединений 72. Диапазон перемещения домкратов 86 - между полностью втянутым состоянием, показанным на Фиг. 11, где соединительное звено полностью втянуто, и полностью вытянутым состоянием, показанным на Фиг. 12, где соединительное звено полностью выдвинуто.
Фиксирующие устройства 88, имеющие одинаковую конструкцию, установлены на верхних и нижних сторонах раздвигающихся элементов 84 и 86. Хотя оба фиксирующих устройства схематически изображены на Фиг. 11 и 12, только верхнее устройство видно на Фиг. 10 и Фиг. 13, и оно будет далее описано. Верхняя поверхность охватываемого элемента 82, который входит в охватывающий элемент 84, несет ряд поперечных зубцов 92. Внутри охватывающего элемента 84, в его верхней части внутри корпуса 94 находится приводимый гидравлический фиксатор 95, имеющий соответствующие поперечные зубцы 96 (Фиг. 13). Фиксатор 95 приводится в действие гидравлически и может перемещаться между втянутым положением (не показано на Фиг. 13), в котором зубцы на стопоре не взаимно зацеплены с зубцами 92 на охватываемом элементе 82 и поэтому не ограничивают скольжения охватываемого элемента 82 внутри охватывающего элемента 84, и вытянутым положением (показано на Фиг. 13), в котором зубцы 96 на фиксаторе 95 взаимно зацеплены с зубцами 92 на охватываемом элементе 82 и, таким образом, фиксируют охватываемый элемент 82 в определенном положении внутри охватывающего элемента 84. Теперь должно быть понятно, что с помощью входящих во взаимное зацепление поперечных зубцов, раздвигающиеся элементы могут фиксироваться во многих дискретных положениях, от полностью выдвинутого положения до полностью втянутого, с помощью фиксатора 95, только что описанного выше, и аналогичного ему стопора, который может вступать в зацепление с нижней стороной охватываемого элемента. Предпочтительно установить один или несколько датчиков (не показаны), дающих информацию о положении охватываемого элемента 82 внутри охватывающего элемента 84; канал обратной связи от датчика (датчиков) может использоваться для управления работой домкратов 86 и изменением длины соединительного звена.
В ходе работы мостки 62 могут поворачиваться на шарнире относительно корпуса судна 61 посредством поднятия или опускания несущих элементов 64. Мостки 68 также могут поворачиваться на шарнире относительно мостков 62 посредством поднятия или опускания несущих элементов 76. Мостки 69 могут поворачиваться на шарнире относительно мостков 68 при отпирании фиксаторов 95 и последующем действии гидравлических домкратов 86, изменяющих длину соединительного звена 74, что заставляет мостки 69 вращаться на шарнирах 72 относительно мостков 68. Когда достигнута желательная длина соединительного звена 74, фиксаторы 95 выдвигаются, и осуществляется фиксация соединительного звена с помощью зацепляемых зубцов 92 и 96 на верхней и нижней частях охватываемого элемента 82 и охватывающего элемента 84. После фиксации можно сбросить гидравлическое давление в домкратах 86.
Как должно быть ясно, повороты всех мостков происходят вокруг горизонтальных осей, перпендикулярных траектории трубопровода.
В данном выше описании приведен один конкретный пример, но должно быть ясно, что возможны многие другие вариации и модификации. Например, система внешних мостков может быть дополнительно удлинена добавлением еще одних мостков, которые могут быть соединены с мостками 69 таким же способом, каким мостки 69 соединены с мостками 68. Если желательно, возможно добавление еще большего число мостков аналогичным образом. Кроме того, хотя в описанном варианте несущие элементы 76 соединены с мостками 68, альтернативно несущие элементы могут быть соединены с мостками 69.
Судно такого типа, как описано выше со ссылками на чертежи, может эффективно выполнять укладку трубопровода для широкого диапазона размеров труб, как на мелководье, так и на больших глубинах; особенно подходящим является судно для глубоководной укладки при несколько меньшем диаметре трубопровода. Кроме того, судно может применяться при укладке на малых глубинах. Отметим также, что размещение внутренних мостков в защищенной кормовой зоне делает судно подходящим для работ в полярных и приполярных регионах.
Там, где в описании, данном выше, упоминаются числовые значения или элементы, для которых имеются эквиваленты, которые известны, очевидны или могут быть легко оценены, такие эквиваленты считаются включенными сюда, как если бы они были приведены явно. Для определения истинного объема данного изобретения следует обратиться к формуле изобретения, которая должна интерпретироваться как охватывающая все такие эквиваленты. Читатель должен иметь в виду, что числовые величины или признаки, описанные как "предпочтительные", "желательные" и т.п., не ограничивают объем изобретения, устанавливаемый независимыми пунктами формулы изобретения.