СУДНО-УКЛАДЧИК ДЛЯ УКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ НА ДНО ВОДОЕМА И СПОСОБ РАБОТЫ СУДНА-УКЛАДЧИКА
LAYING VESSEL FOR LAYING PIPELINES ON BED OF BODY OF WATER AND LAYING VESSEL OPERATING METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к судну-укладчику для укладки трубопроводов на дно водоема.
В частности, настоящее изобретение относится к судну-укладчику, содержащему плавучую конструкцию, укладочную вышку, шарнирно закрепленную на плавучей конструкции и выполненную с возможностью сборки и укладки трубопровода на дно водоема, и систему сброса и извлечения для сброса и извлечения трубопровода, причем система сброса и извлечения содержит тяговый канат и узел шкивов для направления тягового каната на укладочной вышке.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Суда-укладчики указанного выше типа описаны в WO 2009/082191 A1, WO 2009/145607 A1 и WO 01/07812 A1. Как известно, системы сброса и извлечения используют, когда укладку прекращают тяжелые погодные условия, и укладываемый трубопровод должен быть сброшен на дно водоема для последующего извлечения и продолжения укладки, когда погода улучшится. Суда-укладчики также должны быть выполнены с учетом чрезвычайных ситуаций, в особенности резких изменений погоды, для быстрого переключения с режима укладки трубопровода на режим сброса трубопровода.
Для переключения насколько возможно быстро с режима укладки на режим сброса система сброса и извлечения в нормальных условиях установлена непосредственно на укладочной вышке, как показано в WO 2009/145607 А1 и WO 01/07812 А1, или внутри укладочной вышки, как показано в WO 2009/082191 А1.
Известные технические решения часто имеют недостаток, заключающийся в затрудненном доступе к укладочной вышке, что не всегда обеспечивает простую установку тягового каната на узле шкивов. В этой связи важно учитывать, что тяговый канат образован по меньшей мере одним тросом значительного диаметра и веса на единицу длины, маневр которым можно осуществлять с использованием специальных кранов.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание судна-укладчика, снабженного системой сброса и извлечения, которую можно быстро привести в действие и которая при этом не создает препятствий укладке трубопровода.
Согласно настоящему изобретению предложено судно-укладчик для укладки трубопроводов на дно водоема, содержащее плавучую конструкцию, укладочную вышку, шарнирно закрепленную на плавучей конструкции на первой оси вращения и выполненную с возможностью сборки и укладки трубопровода на дно водоема, и систему сброса и извлечения трубопровода, при этом система сброса и извлечения содержит тяговый канат и узел шкивов для направления тягового каната, отличающееся тем, что узел шкивов установлен на плавучую конструкцию с возможностью перемещения между рабочим положением на укладочной вышке и нерабочим положением вне укладочной вышки.
Согласно настоящему изобретению узел шкивов установлен непосредственно на плавучей конструкции и выполнен с возможностью перемещения между рабочим положением на укладочной вышке и нерабочим положением, где может настраиваться перед перемещением в рабочее положение, где работа крана или персонала, является более сложной. В частности, тяговый канат можно заранее закреплять на узле шкивов в нерабочем положении и затем подтягивать в рабочее положение вместе с узлом шкивов.
В одном варианте осуществления изобретения, укладочная вышка имеет рамную конструкцию и образует линию укладки между двумя удлиненными элементами рамной конструкции, и узел шкивов предпочтительно вводится по меньшей мере частично между двумя удлиненными элементами и вблизи линии укладки трубопровода в рабочее положение.
Узел шкивов предпочтительно выполнен с возможностью перемещения вдоль плоскости под первой осью вращения и в направлении, перпендикулярном к ней.
Первая конфигурация обеспечивает более просторную схему расположения на судне, а вторая улучшает перемещение узла шкивов.
В предпочтительном варианте осуществления укладочная вышка содержит по меньшей мере два захватывающих узла, по меньшей мере один из которых выполнен с возможностью перемещения относительно другого, причем узел шкивов выполнен с возможностью перемещения вдоль плоскости между двумя захватывающими узлами.
Узел шкивов можно, таким образом, устанавливать в рабочее положение, когда нижний захватывающий узел удерживает трубопровод.
Узел шкивов предпочтительно содержит салазки, и первый и второй шкивы установлены с возможностью вращения вокруг второй оси вращения, параллельной первой оси вращения.
Первый и второй шкивы предпочтительно установлены с противоположных сторон линии укладки.
Первый и второй шкивы можно, таким образом, устанавливать в нужное положение, по существу, касательными к плоскости, проходящей через линию укладки.
В предпочтительном варианте осуществления система сброса и извлечения содержит первую и вторую лебедки, первый и второй тросы, управляемые первой и второй лебедками соответственно, и соединительное устройство для соединения концов первого и второго тросов с образованием тягового каната.
В таком конструктивном исполнении тяговый канат уменьшает в два раза нагрузку на сечение троса.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения система сброса и извлечения содержит удлиненный вспомогательный инструмент, выполненный с возможностью удержания укладочной вышкой вдоль линии укладки и соединяться с трубопроводом. То есть концевой участок трубопровода, все еще находящийся внутри укладочной вышки, соединяется с вспомогательным инструментом для осуществления процедуры сброса и извлечения трубопровода, в частности, посредством имитатора плети, который захватывается посредством укладочной вышки, салазок, направляемых посредством укладочной вышки, и третьего шкива, который вращается вокруг третьей оси вращения относительно салазок для направления тягового каната.
Вспомогательный инструмент также имеет преимущество в том, что содержит бросательный конец, который вначале наматывается вокруг третьего шкива. Бросательный конец может соединяться с первым тросом и наматываться для подтягивания конца первого троса к концу второго троса для соединения первого и второго тросов, так что получающийся в результате тяговый канат проходит по первому, второму и третьему шкивам и фактически соединяется не напрямую с трубопроводом.
При укладке трубопровода, вспомогательный инструмент устанавливается в нерабочее положение на расстоянии от укладочной вышки для предотвращения создания помех укладке. Вспомогательный инструмент предпочтительно устанавливается на установочное устройство, выполненное с возможностью его поддержки, позиционирования на и удаления с укладочной вышки. В частности, установочное устройство, установленное с возможностью перемещения на плавучей конструкции, вводится по меньшей мере частично внутрь укладочной вышки и выполнено с возможностью перемещения в заданном направлении вдоль плавучей конструкции.
В частности, установочное устройство содержит первую раму, установленную с возможностью перемещения вдоль плавучей конструкции, и опору, которая отклоняется вокруг четвертой оси вращения, параллельной первой оси вращения, и выполнено с возможностью размещения вспомогательного инструмента.
Имеющий такое конструктивное исполнение вспомогательный инструмент может вводиться внутрь укладочной вышки в направлении, параллельном линии укладки трубопровода.
Установочное устройство также содержит вторую раму, установленную подвижно на первой раме, и отклоняющуюся опору, установленную на второй раме.
Это обеспечивает точное позиционирование вспомогательного инструмента относительно укладочной вышки.
Настоящее изобретение также относится к способу работы судна-укладчика, в частности к переводу судна-укладчика из режима укладки в режим сброса и извлечения трубопровода, и наоборот.
Согласно настоящему изобретению предложен способ работы судна-укладчика, содержащего: плавучую конструкцию, укладочную вышку, шарнирно закрепленную на плавучей конструкции на первой оси вращения и выполненную с возможностью сборки и укладки трубопровода на дно водоема, и систему сброса и извлечения для сброса и извлечения трубопровода, при этом система сброса и извлечения содержит тяговый канат и узел шкивов для направления тягового каната, отличающийся тем, что включает в себя этап, на котором избирательно перемещают узел шкивов вдоль плавучей конструкции между рабочим положением на укладочной вышке и нерабочим положением вне укладочной вышки.
Узел шкивов может, таким образом, быстро перемещаться между рабочим положением, в котором используется для процедуры сброса и извлечения трубопровода, и нерабочим положением, в котором не создает помех укладке.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения способ включает в себя этап, на котором закрепляют тяговый канат на узле шкивов перед перемещением узла шкивов в рабочее положение.
Настоящее изобретение также относится к способу установки судна-укладчика в режим сброса трубопровода.
Согласно настоящему изобретению, предложен способ установки судна-укладчика в режим сброса трубопровода, включающий в себя этапы, на которых:
соединяют два троса, выполненных с возможностью образования тягового каната, с узлом шкивов,
вводят вспомогательный инструмент, содержащий шкив, внутрь укладочной вышки, шарнирно соединенной с судном-укладчиком,
соединяют вспомогательный инструмент с трубопроводом,
позиционируют шкив под плоскостью перемещения узла шкивов,
перемещают узел шкивов вдоль плоскости перемещения из нерабочего положения в рабочее положение, в котором узел шкивов располагается по меньшей мере частично внутри укладочной вышки,
охватывают петлей по меньшей мере один из двух тросов вокруг узла шкивов и шкив, и
соединяют тросы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Не ограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения описан ниже в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.
На фиг. 1 схематично показан частично в разрезе вид сбоку с частями, исключенными для ясности, судна-укладчика согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 показан частично в разрезе вид сзади с частями, исключенными для ясности, детали судна-укладчика по фиг. 1.
На фиг. 3 показан с увеличением частично в разрезе вид сбоку с частями, исключенными для ясности, судна по фиг. 1 с узлом шкивов в рабочем положении.
На фиг. 4 показан с увеличением вид сверху с частями, исключенными для ясности, детали узла шкивов фиг. 3.
На фиг. 5 показан общий вид с частями, исключенными для ясности, вспомогательного инструмента судна-укладчика фиг. 1.
На фиг. 6 и 7 схематично показаны виды сбоку с частями, исключенными для ясности, судна-укладчика в соответствующих конфигурации на этапах сброса трубопровода.
На фиг. 8 показан с увеличением общий вид с частями, исключенными для ясности, конфигурации на этапе сброса трубопровода.
На фиг. 9-14 показаны виды сбоку с частями, исключенными для ясности, конфигураций, соответствующих этапам сброса и извлечения трубопровода.
На фиг. 15 показан вид сверху с частями, исключенными для ясности, конфигурации этапа сброса и извлечения трубопровода.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Позицией 1 на фиг. 1 указано в целом судно-укладчик для укладки трубопровода 2 на дно (не показано) водоема 3.
Судно-укладчик 1 содержит плавучую конструкцию 4, J-образную укладочную вышку 5 и систему 6 сброса и извлечения. Плавучая конструкция 4 содержит корпус 7, верхнюю палубу 8, корму 9 и нос, не показанный на чертежах.
В показанном примере укладочная вышка 5 установлена на корме 9 и шарнирно соединена с возможностью поворота вокруг оси A1 вращения во множество, по существу, вертикальных рабочих положений и, по существу, горизонтальное нерабочее положение (не показано).
В одном не показанном варианте укладочная вышка установлена на носу и в другом не показанном варианте установлена на платформе вдоль фальшборта плавучей конструкции.
Укладочная вышка 5 образует линию 10 укладки и имеет верхний участок 11, снабженный устройствами (не показано) для сборки труб (не показано) в трубопровод 2 при укладке трубопровода 2, центральный участок 12, снабженный верхним захватывающим узлом 131 и нижним захватывающим узлом 132 для захвата трубопровода 2, и нижний участок 14, содержащий рампу 15 укладки. По меньшей мере, один из захватывающих узлов 131, 132 является перемещающимся параллельно линии 10 укладки для подачи трубопровода 2 вдоль укладочной вышки 5 посредством захватывающих узлов 131 и 132, попеременно захватывающих трубопровод. Нижний захватывающий узел 132 соединен шарниром и отклоняется относительно укладочной вышки 5 в положение отведения (показано пунктирной линией на фиг. 1) от линии 10 укладки для обеспечения возможности ввода крупногабаритного оборудования вдоль укладочной вышки 5. Плавучая конструкция 4 содержит две параллельные консоли 16 (только одна показана на фиг. 1), которые продолжаются над верхней палубой 8 и несут укладочную вышку 5 с возможностью поворота, так что ось А1 вращения укладочной вышки 5 располагается выше верхней палубы 8, на концах консолей 16.
Как показано на фиг. 2, укладочная вышка 5 расположена между консолями 16, шарнирно соединена со свободными концами консолей и представляет собой рамную конструкцию, содержащую два параллельных удлиненных боковых элемента 17, которые на нижних концах несут рампу 15 укладки, образованную в показанном примере решетчатой конструкцией. Удлиненные элементы 17, соединенные поперечными элементами (не показано), шарнирно соединяются с консолями 16 вокруг оси А1 вращения и образуют промежуток, в котором проходит линия 10 укладки.
Как показано на фиг. 1, система 6 сброса и извлечения содержит узел 18 шкивов, вспомогательный инструмент 19, установочное устройство 20 для позиционирования вспомогательного инструмента 19, и две лебедки 21, 22, содержащие соответствующие тросы 23, 24, которые, в конечном счете, соединяются с образованием тягового каната 23, 24. При использовании узел 18 шкивов служит для направления тягового каната 23, 24 на укладочной вышке 5.
Узел 18 шкивов, закрепленный на плавучей конструкции 4 с возможностью перемещения между нерабочим положением (Фиг. 1) и рабочим положением (Фиг. 3), расположен на корме 9, установлен с возможностью перемещения относительно плавучей конструкции 4 вдоль плоскости ниже верхней палубы 8, соединяется с исполнительным механизмом (не показано) и выполнен с возможностью перемещения в направлении D1 параллельно верхней палубе 8 и перпендикулярно оси А1 вращения.
Как показано более ясно на фиг. 3, узел 18 шкивов содержит салазки 26, подвижно установленные на плавучей конструкции 4.
Как показано на фиг. 4, узел 18 шкивов содержит два шкива 27, 28, которые вращаются вокруг общей оси A2 вращения, параллельной оси А1 вращения (Фиг. 3). Шкивы 27, 28 закреплены на и выступают из двух вилок 29 так, что располагаются на противоположных сторонах линии 10 укладки в рабочем положении, и не создают препятствий трубопроводу 2 или вспомогательному инструменту 19 (Фиг. 1), который при использовании может располагаться вдоль линии 10 укладки. Шкивы 27, 28 можно, таким образом, устанавливать по касательной к плоскости, проходящей через линию 10 укладки.
Как показано на фиг. 3, узел 18 шкивов содержит два крепежных элемента 30, 31 для соединения соответствующих концов тросов 23, 24 с узлом 18 шкивов. В частности, концы тросов 23, 24 снабжены соответствующими проушинами 32, 33 и соединяются друг с другом посредством соединительного устройства 34, которое скреплено с салазками 26 крепежными элементами 31, и соединяется с концом троса 24. Концы тросов 23, 24 скреплены с узлом 18 шкивов в нерабочем положении, так что они перемещаются с узлом 18 шкивов в рабочее положение, в противоположность использованию кранов. Узел 18 шкивов также содержит временный трос 35, соединенный одним концом с соединительным устройством 34 и другим концом с креплением 36, установленным на салазках 26.
Как показано на фиг. 4, узел 18 шкивов содержит направляющую 37, которая проходит вдоль заданной дуги вокруг оси A2 вращения и на противоположных сторонах шкива 28 для направления соединительного устройства 34 и временного троса 35 при высвобождении и подъеме троса 24 с и на судно-укладчик 1 (Фиг. 3).
Как показано на фиг. 5, вспомогательный инструмент 19 является удлиненным элементом, в примере, выровненным вдоль линии 10 укладки, и содержит, при работе в направлении вниз на фиг. 5, имитатор 38 плети, фиксирующее устройство 39, шарнирно соединенное с имитатором 38 плети, салазки 40, прикрепленные к фиксирующему устройству 39, и поплавок 41, прикрепленный к салазкам 40 и соединяющийся с трубопроводом 2. Вспомогательный инструмент 19 также содержит шкив 42, установленный на салазках 40 с возможностью вращения на оси A3 вращения, и бросательный конец 43, соединенный на обоих концах с имитатором 38 плети и направляемый шкивом 42. Имитатор 38 плети выполнен с возможностью захвата захватывающими узлами 131 и 132 (Фиг. 1) и продвижения внутри укладочной вышки 5 аналогично трубопроводу 2, фиксирующее устройство 39 выполнено с возможностью избирательной фиксации и высвобождения салазок 40 на и от имитатора 38 плети, и салазки 40 направляются вдоль укладочной вышки 5 и погружаются в водоем 3 при сбросе и подъеме трубопровода. В частности, салазки 40 содержат ползуны 44, выполненные с возможностью входа в канавки (не показано) параллельные линии 10 укладки и выполненные вдоль удлиненных элементов 17 (Фиг. 2).
Как показано на фиг. 6 и 7, установочное устройство 20 содержит раму 45, выполненную с возможностью перемещения вдоль верхней палубы 8 в направлении D1, раму 46, установленную на раму 45 для перемещения в направлении D1, и опору 47, шарнирно соединенную с рамой 46 и поддерживающую вспомогательный инструмент 19. Установочное устройство 20 по меньшей мере частично вводится между удлиненными элементами 17 укладочной вышки 5, для выравнивания вспомогательного инструмента 19 с линией 10 укладки внутри укладочной вышки, как показано на фиг. 5. Предпочтительно, рама 45 проходит вдоль рельсов (не показано) на верхней палубе 8, и рама 46 проходит вдоль рельсов (не показано) на раме 45. Рамы 45 и 46 перемещаются посредством соответствующих исполнительных механизмов (не показано), и опора 47 наклоняется посредством дополнительного исполнительного механизма 48, который в показанном примере является гидравлическим цилиндром.
При практическом использовании переключение с режима укладки трубопровода 2 на режим сброса трубопровода 2 содержит этапы, на которых:
соединяют тросы 23 и 24 с узлом 18 шкивов,
вводят вспомогательный инструмент 19 внутрь укладочной вышки 5,
соединяют вспомогательный инструмент 19 с трубопроводом 2,
позиционируют салазки 40 вспомогательного инструмента 19 под плоскостью перемещения узла 18 шкивов,
перемещают узла 18 шкивов в рабочее положение,
соединяют тросы 23 и 24 с образованием тягового каната 23, 24, который направляют шкивы 27, 28 и 42.
Для предотвращения помех при контакте между салазками 40 и узлом 18 шкивов узел 18 шкивов может перемещаться в рабочее положение, только когда салазки 40 вспомогательного инструмента 19 установлены под узлом 18 шкивов.
Как показано на фиг. 8, тросы 23 и 24 соединяются бросательным концом 43, заранее намотанным вокруг шкива 42. На данном этапе трубопровод 2 соединяют с вспомогательным инструментом 19, в свою очередь, поддерживаемым верхним захватывающим узлом 131 (Фиг. 1), захватывающим имитатор 38 плети, и концы бросательного конца 43 высвобождают из имитатора 38 плети и наматывают вокруг шкивов 27 и 28.
Как показано на фиг. 9 и 10, бросательный конец 43 соединяется одним концом с концом троса 23 и другим концом с сервисной лебедкой 49 (Фиг. 11). Как показано на фиг. 11, сервисная лебедка 49 выбирает бросательный конец 43 для установки конца троса 23 на соединительном устройстве 34 и соединения проушины 32 троса 23 с соединительным устройством 34, как показано на фиг. 12. В данной точке тяговый канат 23, 24 соединяется, трос 23 втягивается соответствующей лебедкой 21 (Фиг. 1), и трос 24 выпускается из соответствующей лебедки 22 (Фиг. 1) для позиционирования соединительного устройства 34 вдоль направляющей 37, как показано на фиг. 13. Перемещение соединительного устройства 34 вдоль направляющей 37 показано более детально на фиг. 15. Тросы 23 и 24 наматывают и разматывают соответственно до прохода соединительным устройством 34 шкива 28 (Фиг. 15) и натяжения временного троса 35 (Фиг. 14). В такой точке временный трос 35 отсоединяется и выбирается, и тяговый канат 23, 24 может натягиваться для несения нагрузки от трубопровода 2. После передачи нагрузки от трубопровода 2 на тяговый канат 23, 24 фиксирующее устройство 39 высвобождается из салазок 40, которые спускаются в водоем 3 вместе с трубопроводом 2.
Перед спуском салазок 40 с укладочной вышки 5 нижний захватывающий узел 132 (Фиг. 1) отклоняется от линии 10 укладки для предотвращения создания помех салазкам 40.
Преимущества настоящего изобретения, по существу, состоят в быстром переводе судна-укладчика из режима укладки в режим сброса и извлечения трубопровода и в исключении помех укладке со стороны системы сброса и извлечения в целом, по существу, установленной на расстоянии от укладочной вышки.
Естественно, изменения можно вносить в описанный вариант осуществления изобретения, вместе с тем, не выходя из объема прилагаемой формулы изобретения.