СИСТЕМА МЯГКОЙ ШВАРТОВКИ У ПРИЧАЛА
SYSTEM FOR COMPLIANT MOORING AT BERTH

Настоящее изобретение относится к системе швартовки бок о бок, содержащей оборудование для хранения и/или обработки углеводородов в фиксированном месте в открытом море и судно, швартуемое вдоль оборудования для обработки, причем оборудование для обработки содержит корпус, а в передней части и задней части оборудования имеется несущая конструкция вдоль стороны оборудования, выступающая наружу из корпуса, по меньшей мере, один подвешивающий элемент, один конец которого прикреплен к несущей конструкции, а другой конец - к причальному элементу, свисающему с подвешивающего элемента, при этом причал содержит амортизатор, контактирующий с судном.
Из патента США №4817552 известна система швартовки, с помощью которой судно швартуется вдоль причала, пирса или корабля посредством кранцев с подвешенными к ним грузами, свисающих со стрел на плавучем причале или судне. Судно крепится к кранцам посредством каната, расположенного, по существу, перпендикулярно танкеру. Кранцы с подвешенными к ним грузами обеспечивают гибкую систему швартовки, что приводит к действию поперечной восстанавливающей силы на судно при швартовке, а силы, воздействующие на кранцы, при этом не становятся недопустимо большими. Недостаток известной системы заключается в том, что когда ее применяют в условиях открытого моря, швартовка судна к плавучему причалу или другому судну не будет достаточно жесткой в направлении длины, чтобы поддержать надлежащее выравнивание в преобладающих состояниях в море. В частности, во время перекачивания криогенных углеводородов, таких как сжиженный природный газ (СПГ), необходима достаточная устойчивость швартовки в направлении длины для обеспечения непрерывного и безопасного перекачивания криогенных текучих сред из судна в судно-хранилище и/или судно-обработчик.
В британском патенте №1312863 предложена система швартовки, которая предназначена для швартовки бок о бок танкера с грузовым судном-хранилищем и воспринимает относительные движения судов в бурном море. Суда швартуются одно к другому посредством прижимных швартовов и/или шпрингов, а также упругих буферов в виде надутых шин, прикрепленных к выступающим наружу гидравлически демпфированным консолям. В данном случае может иметь место надежная выгрузка нефти с танкера на грузовое судно-хранилище. Суда находятся в тесной близости, так что в случае, если опасная ситуация возникает на одном судне, это может подвергнуть опасности соседнее судно. Из-за близости судов внезапные движения бокового сноса или рыскания могут привести к воздействию больших сил на кранцы. Кроме того, шарнирная конструкция консолей относительно сложна, поэтому применение в суровых условиях открытого моря будет обуславливать необходимость интенсивного технического обслуживания.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать систему швартовки, которая обеспечивает мягкую швартовку бок о бок.
Другая задача состоит в том, чтобы разработать систему швартовки бок о бок, которая обеспечивает швартовку судна к оборудованию с относительно большим промежутком и которая обеспечивает относительно большую восстанавливающую силу, прикладываемую, когда судно подходит к оборудованию.
Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы разработать систему швартовки бок о бок, которая обеспечивает точную настройку устойчивости системы швартовки к воздействию окружающих условий и которая является относительно простой и требует незначительного технического обслуживания.
Дополнительная задача изобретения состоит в том, чтобы разработать систему швартовки, которая может образовывать рабочую платформу, расположенную между судами.
Для этого система швартовки в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что причальный элемент содержит точку крепления швартова, канат, проходящий от точки швартовки в передней части судна и в задней части судна, соответственно, к соответствующей точке крепления швартова на причальном элементе, причем точки швартовки на судне и соответствующие точки крепления швартовов отстоят друг от друга в направлении длины судна на расстояние, по меньшей мере, 5 м, а предпочтительно, по меньшей мере, 10 м.
За счет швартовки судна непосредственно к причальному элементу в положениях швартовки, которые расположены на некотором продольном расстоянии от положений швартовки на причальном элементе, судно жестко крепится к причальному элементу с помощью прижимных швартовов и/или шпрингов в направлении длины с относительно большим промежутком от судна-обработчика и/или хранилища, имея относительно большую степень боковой (поперечной) гибкости. Сам причальный элемент может откачнуться от подвешивающих средств и определяет продольную и поперечную гибкость. Подвешивающие средства предпочтительно являются проволочными канатами или цепями. В альтернативном варианте возможны также поворотные рычаги, поворотные жесткие конструкции или их комбинации.
Прижимные швартовы и/или шпринги могут быть стальными проволочными канатами, полиэстровыми или нейлоновым канатами, в зависимости от длины и воспринимаемых швартовочных сил, а также от устанавливаемого относительно жесткого соединения между причальным элементом и судном.
В одном варианте осуществления системы швартовки бок о бок в соответствии с настоящим изобретением несущая конструкция состоит из, по меньшей мере, одного элемента в передней и, по меньшей мере, одного элемента в задней части оборудования, которые могут перемещаться независимо, что приводит к сниженному крутящему моменту, действующему на причальные элементы.
В предпочтительной конфигурации причальный элемент может быть образован одиночной конструкцией в виде пространственной рамы, которая обладает плавучестью и имеет балластные цистерны и/или дополнительные грузы, обеспечивая непрерывную опору судна вдоль основной части его длины и обеспечивая рабочее пространство или доступ к платформе между судном и оборудованием. Причальный элемент можно использовать в качестве опоры для жесткой или гибкой систем перекачивания текучих сред между оборудованием и судном.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения судно, помимо швартовов, которые соединены с причалом, также крепится непосредственно к оборудованию для хранения и/или обработки посредством многочисленных швартовов на носу и на корме судна. С помощью этих многочисленных швартовов, которые предпочтительно являются относительно гибкими полиэстровыми или нейлоновыми швартовами, можно достичь поперечного предварительного натяжения в направлении оборудования для хранения и/или обработки. В зависимости от швартовочных сил и морских условий, с которыми приходится иметь дело, эти швартовы можно крепить к устройству, обеспечивающему постоянное натяжение, такому как лебедка или гидравлическое натяжное устройство на оборудовании.
Некоторые варианты осуществления системы швартовки в соответствии с настоящим изобретением будут подробно пояснены в качестве примера и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
на Фиг.1 и 2 - схематический вид сбоку системы швартовки согласно настоящему изобретению с причальным элементом в активном положении и в положении хранения, соответственно;
на Фиг.3 и 4 - схематический вид сбоку системы швартовки, показан также альтернативный подвешивающий элемент, который содержит треугольную раму, на поперечном виде сбоку и продольном виде сбоку, соответственно;
на Фиг.5 - вид сверху системы швартовки согласно Фиг.3 и 4;
на Фиг.6 - вид сверху системы швартовки, содержащей швартовы, непосредственно соединяющие соответствующие переднюю и заднюю секции оборудования и пришвартованного судна;
на Фиг.7 - вид сверху системы швартовки, в которой причальный элемент состоят из двух отдельных частей;
на Фиг.8 - вид сверху системы швартовки, в которой причальный элемент проходит, по существу, вдоль всей длины судна;
на Фиг.9 - вид спереди варианта осуществления, содержащего вышку, опирающуюся на морское дно и несущую систему швартовки;
на Фиг.10 - вид в плане швартовочной конструкции, к которой пришвартованы два судна на каждой стороне вышек, опирающихся на морское дно;
на Фиг.11 - вид в плане швартовочной конструкции, в которой передние и задние прижимные швартовы расположены, по существу, перпендикулярно продольному направлению.
На фиг.1 изображено оборудование 1 для хранения и/или обработки, которое может быть швартуемым в одной точке или с помощью многочисленных швартовов плавучей системой нефтедобычи, хранения и выгрузки (ПСНХВ (FPSO)), конструкцией гравитационного типа (КГТ (GBS)), которая покоится на морском дне, плавучей установкой хранения и регазификации сжиженного природного газа (ПУХРСПГ (LNG FSRU)) и так далее. Оборудование 1, показанное на фиг.1, пришвартовано к морскому дну 2, например, посредством турели 3 и якорных канатов 5. Оборудование 1 выполнено с возможностью поворота вокруг турели 3 в соответствии с ветром и текущими направлениями. В альтернативном варианте оборудование 1 можно крепить к морскому дну посредством распределенной швартовки фиксированным или полуфлюгерным образом.
Вдоль стороны корпуса 6 наружу из этого корпуса 6 выступает несущая стрела 7, например, на расстояние 25 м. Посредством подвешивающего элемента 9, который предпочтительно является цепью или канатом (но который также может представлять собой стержни, поворотные конструкции, комбинированные канатно-стержневые конструкции, и т.д.), причал 10 в виде пространственной рамы свисает с несущей стрелы 7. К причалу 10 прикреплен амортизатор, такой как надувной кранец 11, расположенный между причалом 10 и судном 13, которое может быть челночным грузовым судном или танкером для перевозки СПГ, которое или который швартуется вдоль оборудования 1 на расстоянии между 10 и 50 м. Кранец 11 представляет собой, например, плавучий кранец «Иокогама» длиной 12 м и диаметром 4,5 м. Посредством цепи или каната 14 (это может быть продолжение каната 9), который может иметь длину, например, 20 м с причала 10 свешивается натягивающий груз 15. В альтернативном варианте груз 15 может находиться внутри причала 10 либо груз 15 или дополнительная масса может быть образован или образована балластными цистернами, которые расположены внутри причала 10. Судно 13 швартуется к причалу 10 посредством швартовных канатов 16, которые соединены с точкой 17 швартовки на судне 13 и с точкой 18 крепления швартовов на пространственной раме 10. Швартовные канаты 16 жестко крепят судно 13 к причалу 10, так что кранец 11 сжимается. Судно 13 может дрейфовать относительно оборудования 1 в боковом, поперечном направлении, например, на 5 м около своего положения равновесия, а в направлении длины или продольном направлении может смещаться из вертикальной плоскости посредством каната 9. Когда причал 10 смещается судном 13 в поперечном и/или продольном направлении, натягивающий груз 15 обеспечивает восстанавливающую силу, которая противодействует дрейфу причала 10 и пришвартованного судна 13.
После того как судно 13 отходит от причала 10 и оказывается на буксире посредством швартова 16, нагруженный причал 10 можно оставлять в ненагруженном положении и, например, освобождать от балласта и брать на борт или притягивать к продольной стороне оборудования 1 для хранения или технического обслуживания, выбирая канаты 9 и/или буксируя причал, например посредством лебедки, и прикрепляя причал 10 к судовой палубе в точке 20 парковочного крепления. Когда судно 13 приближается к оборудованию 1, причал 10 уже находится за бортом оборудования 1, так что он может выполнять функцию буфера во время процедуры швартовки, и при этом предотвращаются удары судна 13 и оборудования 1 друг о друга.
В альтернативном варианте осуществления, показанном на фиг.3, причал 10 свешивается с каната 9 вместе с треугольным коромыслом 12 и образует с ним подвешиваемый элемент. Плечи 8, 8' коромысла 12 соединены с пространственной рамой 10 посредством шарнирного соединения 21, 21'. Жесткость системы швартовки в продольном направлении определяется длиной каната 9 и натяжением каната 9, создаваемым весом причала 10 и дополнительными грузами 15, причем упомянутая жесткость имеет максимальное значение, когда эта длина равна нулю, а коромысло 12 крепится непосредственно к несущей стреле 7. Жесткость в боковом, поперечном направлении будет определяться несущей высотой Н коромысла 12 и каната 9 вместе и натяжением каната 9, создаваемым причалом 10 и дополнительными грузами 15. Кроме того, можно добавить многочисленные швартовы 22, которые проходят поперечно направлениям длины оборудования 1 и судна 13 между точкой 24 швартовки на судне 13 и точкой 23 швартовки на оборудовании 1 и которые способствуют ограничению относительного рыскания и бокового сноса судна 13 относительно оборудования 1. Предварительное натяжение швартовов 22 создает непрерывную поперечную направленную наружу восстанавливающую силу, действующую на судно 13 через причал 10, которая будет дополнительно способствовать ограничению и регулированию относительных движений рыскания и бокового сноса судна 13.
Для компенсирования веса системы швартовки, состоящей из несущей конструкции 7, подвешивающего элемента 9, причала 10 и груза 15, оборудование 1 для хранения и/или обработки углеводородов может быть снабжено балластными цистернами 23 со стороны, находящейся напротив причала 10.
На фиг.4 показано, что оборудование 1 оснащено в передней части 26 и задней части 25 соответствующими несущими стрелами 7, 7' и треугольными коромыслами 12, 12', несущими пространственную раму 10, которая частично расположена ниже уровня 27 воды. В передней части 26 и задней части 25 также возможны многочисленные несущие стрелы 7, 7', что зависит от размеров и веса причала 10.
На фиг.5 видно, что точки 17, 17' швартовки около носа и кормы на судне 13 соединены с прижимными швартовами 16, 16' на расстоянии L1 между 10 и 75 м от точек 18, 18' крепления швартовов на пространственной раме 10. Точки 29, 29' швартовки на судне 13, где крепятся шпринги 28, 28', находятся на расстоянии L2 между 10 и 100 м от точек 18, 18' крепления швартовов на пространственной раме 10. Хотя вполне возможно крепление судна 13 к причалу 10 только прижимными швартовами 16, 16' или только шпрингами 28, 28', предпочтительным является применение и прижимных швартовов, и шпрингов, соответственно обозначенных позициями 16, 16' и 28, 28'. Именно таким образом судно 13 и крепится к причалу 10, а жесткость при этом определяется длиной и материалом прижимных швартовов 16, 16' и шпрингов 28, 28'. Многочисленные швартовы 22, 22' проходят поперечно направлениям длины оборудования 1 и судна 13 между точками 24, 24' швартовки на судне 13 и соответствующими точками 23, 23' швартовки на оборудовании 1 и которые способствуют ограничению относительного рыскания и бокового сноса судна 13 относительно оборудования 1. Предварительное натяжение швартовов 22, 22' создает непрерывную поперечную направленную наружу восстанавливающую силу, действующую на судно 13 посредством причала 10, которая будет дополнительно способствовать ограничению и регулированию относительных движений рыскания и бокового сноса судна 13.
Между резервуарами на судне 13 и насосно-компрессорными трубами на оборудовании 1 для хранения и/или обработки проходит система 31 для перекачивания текучих сред. Соединения для перекачивания текучих сред могут быть выполнены с загрузочными консолями или шлангами, которые простираются на расстояние между судном 13 и оборудованием 1 или которые (частично) оперты на причал 10.
На Фиг.6 изображен вариант осуществления, в котором судно 13 является челночным танкером или грузовым судном для перевозки СПГ, который швартуется к оборудованию 1, представляющему собой ПУХРСПГ, посредством прижимных швартовов 16, 16', прикрепленных к причалу 10, и посредством поперечных швартовов 22, 22', которые проходят от многочисленных точек 24, 24' крепления швартовов на судне 13 к многочисленным точкам 23, 23' крепления швартовов на оборудовании 1.
В варианте осуществления согласно Фиг.7 предусмотрены два причальных элемента 10, 10', каждый из которых соединен с судном 13 посредством многочисленных швартовов 22, 22' на носу и корме судна 13. Стрелы 7, 7' обеспечивают отстоящие друг от друга опорные положения вдоль каждого причала 10, 10'.
На Фиг.8 изображен одиночный причал 10, прикрепленный к судну 13 посредством прижимных швартовов 16, 31; 16', 31'.
На Фиг.9 изображено судно 13, пришвартованное к причалу 10, свешенному с вышки 50. Вышка 50 может опираться на морское дно, на мол или на берег. В предпочтительном варианте осуществления, который показан на чертеже, вышка 50 покоится на морском дне и содержит на каждой стороне 51, 51' швартовочный причал 10, 10', кранец 11, 11' и стрелу 52, 52' для перекачивания углеводородов.
В варианте осуществления согласно Фиг.10 предусмотрены две вышки 50, 50', с каждой стороны которых швартуется судно 55, 56. Передние и задние прижимные швартовы крепятся к отдельным швартовочным конструкциям 53, 54. Таким образом, если разгрузка судов 55, 56 происходит последовательно, оказывается возможной непрерывная разгрузка.
В варианте осуществления согласно Фиг.11 передние и задние прижимные швартовы проходят, по существу, перпендикулярно продольному направлению, вследствие чего достигается устойчивая швартовка.
Грузовые суда для перевозки СПГ можно швартовать к мягкому причалу 10 в соответствии с изобретением, а СПГ можно разгружать или загружать непосредственно с берега с помощью криогенных трубопроводов. Каждую вышку 50, 50' можно снабдить оборудованием для обработки СПГ, таким как установки регазификации. В альтернативном варианте вышки не имеют оборудования для обработки СПГ и могут быть связаны с береговыми или морскими резервуарами для хранения СПГ или с другим технологическим оборудованием для СПГ.
Мягкий причал 10 можно также смонтировать на вышке 50, 50', которая опирается на обычный мол для перекачивания СПГ, или можно смонтировать на берегу, например, на стороне причальной стенки.