УЗЕЛ СОЕДИНИТЕЛЯ ШВАРТОВА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ШВАРТОВА С ПЛАВУЧЕЙ СТРУКТУРОЙ
MOORING LINE CONNECTOR ASSEMBLY FOR CONNECTING MOORING LINE TO FLOATING STRUCTURE

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к узлу соединителя швартова для соединения швартова с плавучей структурой, такой как судно, в частности, судно обеспечения платформ с внутренней или внешней турельной швартовочной системой, а также с плавучей структурой, содержащей один или более соединительный узел, а также к способу соединения швартова с плавучей структурой.
Предпосылки к созданию изобретения
Такие узлы соединителя швартова известны, например, из US 8,683,935 B2; EP 2,414,217 A1 или эквивалентных патентных публикаций WO 2010/112603 A1; EP 2,154,059 A1; WO 2013/124717 A1; US 6,409,428 B2 или WO 2006/041904 A1.
В WO 2010/112603 A1 описан соединитель якорной опоры для использования с якорной опорой, отходящей вверх от морского дна для соединения плавучей структуры с морским дном. Отсоединение и соединение якорной опоры осуществляется путем введения и вытягивания тела соединителя, проходящего в направлении якорной опоры. Тело соединителя вставлено в корпус, который прикреплен к швартуемой структуре. Механизм фиксатора снабжен направляющими средствами и ориентирующими пальцами, расположенными между телом соединителя и корпусом для придания телу соединителя и корпусу правильной ориентации относительно друг друга для установления соединения.
Недостатком соединителя якорной опоры по WO 2010/112603 A1 является то, что во время соединения якорная опора создает так называемый "восстанавливающий момент", действующий на фиксирующий механизм, тем самым препятствуя операции соединения, в частности, нужному угловому совмещению корпуса соединителя и корпуса. Дополнительно, после соединения в якорной опоре может возникать остаточный крутящий момент, который приводит к сокращению срока службы якорной опоры и/или узла соединения швартова.
Задачей настоящего изобретения является создание узла соединителя швартова, в котором влияние восстанавливающего момента на процесс соединения устранено или, по меньшей мере, минимизировано.
Другой задачей настоящего изобретения является создание узла соединителя швартова, в котором увеличен срок службы швартова.
Краткое описание изобретения
Для этого согласно настоящему изобретению узел соединителя швартова для соединения швартова с плавучей структурой содержит:
- трубчатый корпус, выполненный с возможностью соединения с плавучей структурой, имеющий нижний конец корпуса и верхний конец корпуса с внутренней периферией;
- тело соединителя, проходящее вдоль оси соединителя, имеющее верхний конец тела соединителя и нижний конец тела соединителя; соединенный со швартовым;
- направляющее тело, расположенное с возможностью вращения на теле соединителя для свободного вращения вокруг тела соединителя и оси соединителя, содержащее первое средство вращения на внешней поверхности направляющего тела и направляющую часть, имеющую внешнюю периферию на верхнем конце направляющего тела;
- второе средство вращения, расположенное на внутренней поверхности трубчатого корпуса, предназначенное для зацепления с первым средством вращения, в котором в первом разъединенном состоянии первое и второе средства вращения расцеплены и внутренняя и внешняя периферии выполнены с возможностью позволить внешней периферии направляющей части перемещаться за внутреннюю периферию вдоль оси соединителя в направлении плавучей структуры для входа во второе разъединенное состояние, в котором внешняя периферия направляющей части перемещается за внутреннюю периферию вдоль оси соединителя в направлении плавучей структуры, и первое и второе средства вращения зацепляются друг с другом и выполнены с возможностью вращать направляющее тело относительно трубчатого корпуса и тела соединителя вокруг оси соединителя когда к направляющему телу прилагается осевая сила для входа в соединенное состояние, в котором первое и второе средства вращения выполнены с возможностью запирания относительно друг друга, и внутренняя и внешняя периферии выполнены с возможностью предотвращать движение внешней периферии направляющей части за внутреннюю периферию вдоль оси соединителя в направлении от плавучей структуры.
Поскольку первое средство вращения, обычно в форме кулачка, является частью направляющего тела и имеет возможность свободно вращаться вокруг тела соединителя и, следовательно, вокруг швартова (троса, опоры и т.п.) любом крутящий момент, приложенный к швартову не сможет передаваться на узел соединителя швартова, в частности на его трубчатый корпус. Одновременно, возникает противодействие скручиванию швартова вокруг оси соединителя, что увеличивает срок службы звеньев цепи. Кроме того, предотвращается помехи со стороны "восстанавливающего момента" на швартове процессу соединения, т.е., предотвращается возникновение нежелательного вращения первого средства вращения относительно второго средства вращения.
В контексте настоящей заявки на патент термины "верхний конец" и "нижний конец" соответственно применяются для обозначения конца направляющего тела/тела соединителя/швартова и т.п., обращенного к плавучей структуре и к морскому дну, соответственно.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя швартова внутренняя периферия содержит выступы, направленные радиально внутрь, а внешняя периферия содержит выступы, направленные радиально наружу, при этом в первом разъединенном состоянии направленные внутрь и наружу выступы выполнены с возможностью несовпадения вдоль оси соединителя, чтобы направленные наружу выступы проходили мимо направленных внутрь выступов вдоль оси соединителя, когда на направляющее тело действует осевая сила, направленная к плавучей структуре, чтобы войти во второе разъединенное состояние, а в соединенном состоянии направленные внутрь и наружу выступы сконфигурированы для совмещения вдоль оси соединителя для предотвращения прохождения направленных наружу выступов мимо направленных внутрь выступов вдоль оси соединителя, когда к направляющему телу приложена осевая сила в направлении от плавучей структуры. Таким образом, направленные внутрь и наружу выступы применяются для передачи осевых сил между направляющим телом и корпусом для швартовки плавучей структуры к морскому дну.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя швартова направленные наружу и внутрь выступы равномерно разнесены в периферийном направлении вдоль внутренней периферии и внешней периферии, соответственно, чтобы равномерно распределять силы от направленных внутрь выступов на направленные внутрь выступы (и наоборот) в соединенном состоянии.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя количество направленных внутрь и/или наружу выступов равно 4-8, предпочтительно 6. Поэтому можно добиться точного направления, чтобы направленные радиально наружу выступы плавно проходили мимо выступов, проходящих радиально внутрь, в направлении плавучей структуры. Эти количества оказались оптимальными для создания достаточно большой эффективной контактной поверхности между выступами, чтобы поглощать осевые силы.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя швартова первое средство вращения содержит выступающую наружу пилообразную структуру, а второе средство вращения содержит один или более выступающий внутрь ориентирующий палец для зацепления с пилообразной структурой, при этом во втором разъединенном состоянии пилообразная структура выполнена с возможностью допускать движение ориентирующих пальцев в пилообразную структуру и из нее вдоль оси соединителя, и допускать вращение ориентирующих пальцев вокруг оси соединителя вдоль пилообразной структуры, когда к направляющему телу приложена осевая сила, а в соединенном состоянии пилообразная структура выполнена с возможностью запирать ориентирующие пальцы, предотвращая вращение ориентирующих пальцев по пилообразной структуре и вдоль оси соединителя. Такая комбинация пилообразной структуры и ориентирующих пальцев по существу известна, например, из патентной публикации US8,683,935 В2.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя швартова ориентирующие пальцы равномерно разнесены по трубчатому корпусу в направлении окружности для предотвращения асимметричной нагрузки на один из ориентирующих пальцев по сравнению с другими ориентирующими пальцами.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя швартова ориентирующие пальцы сгруппированы в две группы по одному или более радиально противоположных ориентирующих пальцев, чтобы дополнительно способствовать надлежащему симметричному вращению корпуса относительно направляющего тела.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя швартова каждая противоположная группа ориентирующих пальцев содержит два ориентирующих пальца, разнесенных вдоль оси соединителя, при этом нижний ориентирующий палец предназначен для движения в пилообразную структуру и для запирания в ней. Верхний ориентирующий палец можно использовать для дополнительного направления, например, вдоль внутренней поверхности корпуса.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя швартова верхний конец корпуса имеет фланец, выступающий радиально наружу для того, чтобы в соединенном состоянии на него опиралась направляющая часть.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя швартова на нижнем конце корпуса имеется конический фланец, способствующий введению направляющего тела и тела соединителя в трубчатый корпус в направлении плавучей структуры.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя швартова нижний конец направляющего тела имеет радиальное опорное тело, контактирующее с трубчатым корпусом для передачи радиальных сил, действующих на швартов, на трубчатый корпус, в частности, в соединенном состоянии.
В одном варианте вышеописанного узла соединителя швартова на нижнем конце тела соединителя расположено шарнирное устройство, соединенное со швартовым, при этом шарнирное устройство допускает первое относительное вращение швартова относительно нижнего конца тела соединителя вокруг первой оси вращения, перпендикулярной оси соединителя, и второе относительное вращение швартова вокруг второй оси вращения перпендикулярной оси соединителя и первой оси вращения. Потому, благодаря такой шарнирной конфигурации, предотвращается преобразование соответствующих вращательных движения швартова в моменты, которые в ином случае поглощались бы узлом соединителя швартова.
Другой аспект настоящего изобретения относится к плавучей структуре, содержащей один или более из вышеописанных узлов соединителя.
В частности, предлагается вышеописанная плавучая структура, в которой один или более узел соединителя соединен с выносным точечным причалом, например, с внутренней турельной причальной системой или внешней турельной причальной системой.
Другой аспект изобретения относится к способу соединения швартова с плавучей структурой с применением вышеописанного соединителя швартова, содержащий этапы, на которых:
- используют вытягивающий трос, соединенный с верхним концом тела соединителя для подтягивания тела соединителя и направляющего тела к плавучей структуре через трубчатый корпус в осевом направлении, чтобы войти во второе разъединенное состояние, в котором первое средство вращения находится в зацеплении со вторым средством вращения, а внешняя периферия направляющей части заходит за внутреннюю периферию и
- используют вытягивающий трос для приложения осевой силы к направляющему телу для приведения первого и второго средства поворота во вращение относительно друг друга, пока первое и второе средство вращения не будут зафиксированы относительно друг друга, а внутренняя и внешняя периферии препятствуют движению внешней периферии направляющей части мимо внутренней периферии вдоль оси соединителя в направлении от плавучей структуры.
Краткое описание чертежей
Далее следует подробное описание не ограничивающего примера узла соединителя швартова по настоящему изобретению со ссылками на приложенные чертежи, где:
Фиг. 1 - схематический вид в перспективе направляющего тела.
Фиг. 2 - схематический вид в перспективе трубчатого корпуса.
Фиг. 3 - узел соединителя швартова в первом разъединенном состоянии.
Фиг. 4 - узел соединителя швартова во втором разединенн7ом состоянии.
Фиг. 5 - узел соединителя швартова в соединенном состоянии.
Подробное описание изобретения
Далее следует описание фиг. 1-5 в совокупности. На фиг. 4 и 5 показаны виды в перспективе собранного узла 1 соединителя швартова для соединения швартова 2 в форме цепи 2 с плавучей структурой 3 (показанной на фиг. 1 и 3) по настоящему изобретению. Цепь 2 также может быть рычагом, стальным тросом, композитным тросом и т.п. В собранном состоянии узел 1 содержит трубчатый корпус 4 (см. фиг. 2), соединенный с плавучей структурой 3, имеющий нижний конец 5 корпуса и верхний конец 6 корпуса с внутренней периферией 7. Узел 1 далее содержит тело 8 соединителя, например, в форме стержня, проходящего вдоль оси Х соединителя, имеющее верхний конец 9 тела и нижний конец 10 тела, соединенный со швартовым 2. Кроме того, на теле 8 соединителя с возможностью вращения вокруг тела 8 соединителя и оси Х соединителя установлено направляющее тело 11. Этот признак является весьма важным для предотвращения нежелательного крутящего момента, действующего на цепь во время и после соединения. На внешней поверхности направляющего тела 11 установлено первое средство вращения и направляющее тело 11 содержит направляющую часть 13, имеющее внешнюю периферию 14 на верхнем конце направляющего тела. Как показано на фиг. 4 и 5, на внутренней поверхности трубчатого корпуса 4 установлено второе средство 15 вращения, предназначенное для зацепления с первым средством 12 вращения.
В первом разъединенном состоянии, как показано ан фиг. 3, первое 12 и второе 15 средства вращения расцеплены и внутренняя 7 и внешняя 14 периферии сконфигурированы так, чтобы позволит внешней периферии 14 направляющей части 13 пройти по внутренней периферии 7 вдоль оси Х соединителя в направлении к плавучей структуре 3 для перехода во второе разъединенное состояние, показанное на фиг. 4.
Во втором разъединенном состоянии внешняя периферия 14 направляющей части 13 прошла по внутренней периферии 7 вдоль оси Х соединителя в направлении к плавучей структуре 3, и первое 12 и второе 15 средства вращения находятся в зацеплении друг с другом и сконфигурированы для создания вращения направляющего тела 11 относительно трубчатого корпуса 4 вокруг оси Х соединителя (и, по существу, вокруг тела 8 соединителя), когда к направляющему телу 11 приложена осевая сила, в част7ности, с помощью притягивающего троса 27, например, в форме цепи, для перехода в соединенное состояние, как показано на фиг. 5. В соединенном состоянии первое 12 и второе 15 средства вращения выполнены с возможностью запирания относительно друг друга, а внутренняя 7 и внешняя 15 периферии сконфигурированы с возможностью предотвращать перемещение внешней периферии 15 направляющей части 13 за внутреннюю периферию 7 вдоль оси Х соединителя в направлении от плавучей структуры 3, т.е., к морскому дну.
Как показано на фиг. 1, внутренняя периферия 7 содержит направленные радиально внутрь выступы 16, а внешняя периферия 14 содержит направленные радиально наружу выступы 17. Таким образом, в первом разъединенном состоянии направленные внутрь 16 и наружу 17 выступы сконфигурированы для несовпадения вдоль оси Х соединителя, чтобы направленные наружу выступы 17 могли пройти за направленные внутрь выступы 16 вдоль оси Х соединителя, когда на направляющее тело 11 действует осевая сила, направленная к плавучей структуре 3 для перехода во второе разъединенное состояние (через ответные углубления, определенные между радиально примыкающими выступами 16, 17, соответственно). В соединенном состоянии направленные внутрь 16 и наружу 17 выступы совмещены вдоль оси Х соединителя, чтобы предотвратить прохождение направленных наружу выступов 17 за направленные внутрь выступы 16 вдоль оси Х соединителя, когда к к направляющему телу 11 приложена осевая сила, направленная от плавучей структуры 3 (т.е., направленные внутрь выступы 16 и направленные наружу выступы 17 упираются друг в друга). Направленные внутрь 16 и/или направленные наружу 17 выступы равномерно разнесены в направлении окружности по внутренней периферии 7 и, соответственно, по внешней периферии 14. Количество направленных внутрь выступов 16 и направленных наружу выступов 17 равно 4-8, предпочтительно 6, как показано на чертежах.
Первое средство 12 вращения содержит направленную наружу пилообразную структуру 18, а второе средство 15 вращения содержит один или более выступающий внутрь ориентирующий палец 19, предназначенный для зацепления с пилообразной структурой 18. Ориентирующие пальцы 19 "входят" в пилообразную структуру 18 через соответствующие вертикальные входы в верхней части пилообразной структуры 18. Во втором разъединенном состоянии пилообразная структура 18 позволяет ориентирующим пальцам 19 входить и выходить из пилообразной структуры вдоль оси Х и вращаться вокруг оси Х соединителя вдоль пилообразной структуры 18, когда к направляющему телу 11 приложена осевая сила. В соединенном состоянии пилообразная структура 18 запирает ориентирующие пальцы 19, предотвращая их вращение вдоль пилообразной структуры 18 и вдоль оси Х соединителя. Ориентирующие пальцы равномерно разнесены вдоль окружности трубчатого корпуса 4. Ориентирующие пальцы 19 сгруппированы в две группы 20, 21 каждая из которых содержит один или более радиально противоположные ориентирующие пальцы 19. Каждая противоположная группа 20, 21 ориентирующих пальцев 10 содержит два ориентирующих пальца 19, разнесенных друг от друга вдоль оси Х соединителя. Нижний ориентирующий палец 22 предназначен для введения в пилообразную структуру и запирания в ней. Верхний конец 6 корпуса имеет выступающий наружу фланец 23. Нижний конец 5 корпуса имеет конический фланец 24 для облегчения вхождения направляющего тела 11 и тела 8 соединителя в трубчатый корпус 4 в направлении к плавучей структуре 3. Нижний конец направляющего тела имеет дисковидное радиальное поддерживающее тело 25, контактирующее с трубчатым корпусом 4 для передачи радиальных сил от швартова 3 на трубчатый корпус 4.
На нижнем конце 10 тела соединителя расположено шарнирное устройство 26, соединенное со швартовым 2. Шарнирное устройство 26 допускает первое относительное вращение швартова 3 относительно нижнего конца 10 тела соединителя вокруг первой оси Y вращения, перпендикулярной оси Х соединителя, и второе относительное вращение швартова 3 вокруг второй оси Z вращения, перпендикулярной оси Х соединителя и первой оси Y вращения.
Соединенная плавучая структура 3 может содержать один вышеописанный узел 1 соединителя или более, например, соединенный с выносным точечным причалом.
Для создания соединения между корпусом 4 (и, следовательно, плавучей структурой 3) и направляющим телом 11, можно выполнить следующие этапы: соединяют вытягивающий трос 27 с верхним концом 9 соединительного тела 11 для подтягивания тела 8 соединителя и направляющее тело 11 к плавучей структуре 3 сквозь трубчатый корпус 4 в осевом направлении для перехода во второе разъединенное состояние, при этом первое средство 12 вращения зацепляется со вторым средством 15 вращения, а внешняя периферия 14 направляющей части 13 проходит по внутренней периферии 7. Вытягивающий трос 27 затем используют для приложения осевой силы к направляющему телу 11 для того, чтобы заставить первое средство 12 вращения и второе средство 15 вращения повернуться относительно друг друга, пока первое средство 12 вращения и второе средство 15 вращения не будут зафиксированы относительно друг друга, и внутренняя периферия 7 и внешняя периферия 14 препятствуют внешней периферии 14 направляющей части 13 перемещаться по внутренней периферии 7 вдоль оси Х соединителя в направлении от плавучей структуры 3, т.е., к морскому дну.
Таким образом, настоящее изобретение было описано на примере вышеприведенных вариантов. Следует понимать, что в эти варианты могут быть внесены различные модификации и альтернативные решения, хорошо известные специалистам и не выходящие за пределы объема изобретения и изобретательской идеи. Соответственно, хотя были описаны конкретные варианты, они являются лишь примерами и не ограничивают объем настоящего изобретения.
Позиции на чертежах
1 - узел соединителя швартова
2 - швартов (цепь)
3 - плавучая структура
4 - трубчатый корпус
5 - нижний конец корпуса
6 - верхний конец корпуса
7 - внутренняя периферия верхнего конца корпуса
8 - тело соединителя
9 - верхний конец тела соединителя
10 - нижний конец тела соединителя
11 - направляющее тело
12 - первое средство вращения
13 - направляющая часть
14 - внешняя периферия верхнего конца направляющего тела
15 - второе средство вращения
16 - выступы, направленные радиально внутрь
17 - выступы, направленные радиально наружу
18 - пилообразная структура
19 - ориентирующий палец
20 - первая группа ориентирующих пальце
21 - вторая группа ориентирующих пальцев
22 - нижний ориентирующий палец
23 - фланец, выступающий радиально наружу
24 - конический фланец на нижнем конце корпуса
25 - радиальное поддерживающее тело
26 - шарнирное устройство
27 - вытягивающий трос
Х - ось соединителя
Y - ось вращения, перпендикулярная оси Х
Z - ось вращения, перпендикулярная осям Х и Z