МОРСКАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛЕДОСТОЙКАЯ ПЛАВУЧАЯ ПЛАТФОРМА С ЛЕДОКОЛЬНЫМИ ФОРМАМИ ОБВОДОВ КОРПУСА (ВАРИАНТЫ)
SEA TECHNOLOGICAL ICE-RESISTANCE FLOATING PLATFORM WITH HULL ICE-BREAKER LINES (VERSIONS)

Изобретение относится к области морской ледотехники и касается создания ледостойких платформ для освоения месторождений нефти и газа на шельфе замерзающих морей.
Известно турельное судно (патент РФ №2156715), предназначенное для добычи углеводородов с морских месторождений. Судно содержит корпус с приемной полостью, расположенной в носу от миделевого сечения, в которой размещена турель с поворотными стыковочными устройствами, а также размещенный в носу жилой блок, технологический и энергетический комплексы.
Недостатком известного турельного судна является его неприспособленность для эксплуатации в ледовых условиях.
Известно также турельное судно (FPU) (Сазонов К.Е., Кайтанов Ю.С., Клементьева Н.Ю. Сравнительный анализ характеристик различных вариантов морской технологической платформы для ШГКМ на основе результатов модельных экспериментов / Труды 9-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ. 15-18 сентября 2009 года, Санкт-Петербург - СПб: ХИМИЗДАТ, 2009, т. 1, с. 160-164), имеющее ледокольные обводы корпуса и ледоотводящий клин. В средней части корпуса, в пределах цилиндрической вставки, борт имеет в районе ватерлинии судна постоянный по высоте шпангоута угол наклона к горизонту не менее 40° - прототип.
Недостатками известного турельного судна являются значительные смещения судна при развороте вокруг турели под действием внешних сил от торосистых образований из-за большого времени ее разворота, а также незащищенность буя с турелью, якорных цепей и райзерных линий от непосредственного контакта с ледовыми образованиями. Кроме того, у FPU возникает при действии ледовой нагрузки большой по величине крен (более 5°), что негативно сказывается на работе технологического оборудования.
Заявляемое изобретение решает задачу по уменьшению смещения технологической плавучей платформы при ее развороте под действием внешних сил со стороны ледовых образований за счет повышения скорости ее разворота, по защите турели и райзерных линий от контакта с килем тороса и с притопленными корпусом льдинами.
Для этого у морской технологической ледостойкой плавучей платформы с ледокольными формами обводов корпуса, оборудованной размещенными в корпусе по диаметральной плоскости платформы в ее носовой части райзерными линиями и турелью, обеспечивающей платформе возможность самопроизвольного разворота в направлении действия главного вектора внешних сил, и удерживаемой на месте с помощью якорной системы удержания, соединенной с турелью, причем на части длины платформы борта в районе ватерлинии имеют наклон к горизонту на угол не менее 40°, а ее носовые обводы выполнены в виде ледоотводящего клина, по изобретению наклонный форштевень платформы выполнен простирающимся вглубь за основную плоскость платформы на глубину, определяемую соотношением:
где Н - характерная глубина торосистого образования в месте расположения морской ледостойкой плавучей платформы; Т - осадка морской платформы по основную плоскость; k=1,2÷1,3, но не менее чем на 0,6 высоты выступающей за основную плоскость платформы части корпуса турели. Причем горизонтальные сечения корпуса платформы ниже основной плоскости, начиная от форштевня, имеют в плане форму клина, охватывающего своим основанием корпус турели. При этом борта с наклоном к горизонту с углом не менее 40° имеют место вдоль платформы на участке ее длины по действующую ватерлинию от форштевня до окончания турели и на участке от 3/4 длины платформы до кормы, а на участке от окончания турели до 3/4 упомянутой длины платформы борта являются вертикальными, причем переход от наклонных бортов к вертикальным и обратно осуществляется путем слома поверхности платформы.
Указанная платформа по второму варианту исполнения отличается от исполнения по первому варианту тем, что борта с углом наклона к горизонту не менее 40° простираются вдоль платформы на участке от форштевня до окончания турели и на участке от 1/2 длины платформы по действующую ватерлинию до кормы, а на участке от окончания турели до 1/2 упомянутой длины платформы борта являются вертикальными.
В обоих вариантах исполнения плавучей платформы с турелью оснащение наклонного форштевня ледоотводящим защитным клином с наклонной передней гранью, а также заглубление клина на величину, превышающую осадку платформы и составляющую не менее 0,6 высоты части буя турельного устройства, выступающей за основную плоскость платформы, позволяет защитить турельное устройство (далее по тексту турель), якорные и райзерные линии от непосредственного воздействия притопленного корпусом платформы льда.
Клинообразная форма форштевня эффективно разводит притопленный лед в стороны, не позволяя ему достигнуть турели и якорных и райзерных линий.
Требование заглубления форштевня на глубину, составляющую не менее 60% высоты выступающей за основную плоскость платформы части корпуса турели, обеспечивает дополнительную защиту турели, а также якорных и райзерных линий. Защита турели со всех сторон обеспечивается тем, что ледоотводящий клин целиком охватывает буй.
Заглубление форштевня под основную плоскость, определяемое по формуле (1), позволяет надежно защитить турель, а также якорные и райзерные линии от воздействия киля торосистых образований, так как величина заглубления выбирается с учетом величины этих ледовых образований.
Выбор формы корпуса турельного судна по первому варианту исполнения таким образом, что борта с наклоном к горизонту с углом не менее 40° имеют место вдоль платформы на участке ее длины по действующую ватерлинию от форштевня до окончания турели и на участке от 3/4 длины платформы до кормы, а на участке от окончания турели до 3/4 упомянутой длины платформы борта являются вертикальными, причем переход от наклонных бортов к вертикальным и обратно осуществляется путем слома поверхности платформы, позволяет за счет наличия прямостенных участков борта увеличить величину ледового вращающего момента, приводящего к увеличению в результате этого скорости поворота платформы в случае пассивного разворота турельной платформы на угол 90° и менее и, соответственно, уменьшению смещения платформы, а также снизить нагрузку от воздействия на якорную систему удержания ледовых образований за счет быстрого разворота платформы в положение, при котором ее ледовое сопротивление минимально.
Выполнение по второму варианту исполнения бортов вдоль платформы с наклоном к горизонту не менее 40° на участке от форштевня до окончания турели, а на участке от окончания турели до 1/2 упомянутой длины платформы - вертикальными необходимо для увеличения скорости разворота платформы под действием внешней ледовой нагрузки в случае пассивного разворота турельной платформы на угол от 180° до 90° и уменьшения тем самым смещения платформы и натяжения в якорной системе удержания. А выполнение бортов наклонными на участке от 1/2 длины платформы по действующую ватерлинию до кормы позволяет снизить уровень ледовой нагрузки на корпус в процессе поворота.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 схематично показана проекция (бок) носовой оконечности морской технологической ледостойкой платформы с ледокольными формами обводов корпуса с турелью и якорными и райзерными линиями, на фиг. 2 и 3 схематично показан вид сверху на платформу с указанием характера распределения наклонных и прямостенных бортов по длине платформы, на фиг. 4 и 5 показан процесс пассивного разворота платформы под действием ледовой нагрузки на 90° и 180° соответственно.
Ледостойкая платформа 1 (фиг. 1) оборудована размещенной в корпусе по диаметральной плоскости (ДП) платформы 1 турелью 2 с якорными 3 и райзерными 4 линиями и содержит наклонный форштевень 5, простирающийся вглубь за основную плоскость 6 платформы 1, который образует ледоотводящий клин 7, защищающий турель 2 с якорными 3 и райзерными 4 линиями. Значение глубины простирания h наклонного форштевня 5 за основную плоскость 6 определяется соотношением (1), но оно составляет не менее чем 0,6 высоты выступающей за основную плоскость 6 платформы 1 части корпуса турели 2. При этом величина указанного заглубления h превышает характерную глубину торосистого образования 8 в месте расположения морской технологической ледостойкой платформы 1 (фиг. 1).
У ледостойкой платформы 1 по первому варианту исполнения, совершающей пассивной разворот на угол не более 90° (фиг. 2), наклонный борт 9 (заштрихован) расположен на участке длины платформы 1, начиная от форштевня 5 до конца турели 2, и в кормовой оконечности - на последней 1/4 длины платформы 1. Остальные участки борта платформы являются прямостенными 10 (без штриховки).
У ледостойкой платформы 1 по второму варианту исполнения, совершающей пассивной разворот на угол не более 180° (фиг. 3), наклонный борт 9 (заштрихован) располагается по длине в пределах, начиная от наклонного форштевня 5 до конца турели 2, и на половине длины платформы - от мидель-шпангоута 11 до кормы. Остальные участки борта являются прямостенными 10 (без штриховки).
Предлагаемая морская технологическая ледостойкая плавучая платформа с ледокольными формами обводов корпуса, оборудованная турелью, работает следующим образом.
При взаимодействии ледостойкой платформы 1 со льдом она, благодаря наличию турели 2, совершает пассивное позиционирование (развороты) таким образом, чтобы встать носом на направление дрейфа льда. При контакте наклонного форштевня 5 с различными ледяными образованиями, включая торосистые 8, происходит эффективное разрушение и раздвигание обломков льда за счет ледоотводящего клина 7, который закрывает турель 2 с якорными 3 и райзерными 4 линиями, в результате чего происходит их защита от действия притопленных обломков льда и льдин, составляющих киль тороса 8.
При пассивном позиционировании на 90° (фиг. 4) платформа 1, которая если первоначально стояла под углом 90° по отношению к направлению дрейфа льда 8, выполняет разворот на турели 2 благодаря тому, что на прямостенный борт 10 действует большая по величине, чем на наклонном борту, ледовая нагрузка, вызывающая ускоренный поворот платформы 1. Благодаря наличию в носовой оконечности наклоных бортов 9 обеспечивается снижение ледовой нагрузки, препятствующей повороту платформы. А наклонный борт 9 в кормовой оконечности снижает нагрузку при взаимодействии платформы с отдельными плавающими льдинами.
При пассивном позиционировании на 180° (фиг. 5) платформа 1, которая если первоначально стояла под углом 180° по отношению к направлению дрейфа льда 8, выполняет разворот на турели 2 благодаря тому, что на прямостенный борт 10 действует большая по величине, чем на наклонном борту, ледовая нагрузка, вызывающая ускоренный поворот платформы. За счет наличия в носовой оконечности наклоных бортов 9, а также на половине длины платформы, начиная с мидель-шпангоута 11, ледовая нагрузка, препятствующая повороту платформы, снижается.
Предлагаемая ледостойкая платформа с турелью обеспечивает уменьшение смещения технологической плавучей платформы при ее развороте под действием внешних сил со стороны ледовых образований за счет повышения скорости ее разворота, защиту турели и райзерных линий от контакта с килем тороса и с притопленными корпусом льдинами, защиту буя с турелью, якорных цепей и райзерных линий от контакта с килем тороса и притопленными корпусом льдинами.