ЗАЩИТА ДОННОГО ГРУНТА ОТ РАЗМЫВА

Настоящая полезная модель относится к средствам предотвращения размыва донного грунта как по периметру плавучей погружной буровой установки (ППБУ), так и под ней при проведении работ по разведочному бурению на морском шельфе.
Известна защита донного грунта от размыва, которую создают из посадочного материала (Авторское свидетельство СССР №1392183, кл. Е02В 3/02, 1988. Пойкер X. Культурный ландшафт. Формирование и уход. - М.: Агропромиздат, 1987, с.89, 96 и 97). Она формируется на донном грунте путем укладки на него армирующего элемента, состоящего из двух оболочек и намывом грунта вокруг армирующего элемента. После чего упрочняют намытый грунт до глубины, превышающей уровень волнового воздействия на грунт основания. Глубинное упрочнение намытого грунта выполняют путем подачи в него омоноличивающего раствора. Затем извлекают внешнюю оболочку армирующего элемента из грунта, а внутреннюю оболочку с посадочным материалом и почвой оставляют в зоне упрочнения.
Данная известная защита донного грунта от размыва обладает существенным недостатком. Ее нельзя использовать в качестве временной динамично перемещаемой защиты донного грунта для применения ППБУ на новом месте установки. Это обусловлено назначением упомянутой защиты, а именно, стационарным применением, на что указывает необходимость в омоноличивании раствором армирующего элемента.
Известно устройство для защиты донного грунта от размыва (Патент США №4722639, кл. Е02В 3/04, 1988. Заявка РСТ №085/03318, кл. Е02В 3/04, 1985). Эта защита донного грунта от размыва содержит установленные над донным грунтом один за другим вертикально расположенные плавучие полотнища из синтетического материала с гибкими анкерными элементами, которые присоединены концами к якорям. В нижней части полотнищ выполнены отверстия. Через них пропущены гибкие анкерные элементы, объединяющие полотнища в единый пакет.
Недостатком этой известной защиты донного грунта от размыва является то, что она не способна обеспечить надежную защиту от размыва донного грунта не только под ППБУ, но и вокруг нее. Этот недостаток обусловлен тем, что известное устройство не может исключить возможности сползания грунта из-под ППБУ, вызываемых разными колебаниями морской воды, как-то: вертикально опускаемых волн, либо их продольным движением, или придонным течениями, а также иными причинами.
6
Известна защита донного грунта от размыва и способ ее установки (Патент РФ №2054079, МПК Е02В 3/04,
опубл. 1996.02.10), включающее размещаемые над дном водоема вертикальные плавучие полотнища из синтетического материала с гибкими анкерными элементами, которые присоединены концами к якорям. Причем в нижней части полотнищ выполнены отверстия, через которые пропущены гибкие анкерные элементы, объединяющие полотнища в единый пакет. Таким образом, боковые кромки полотнищ прикреплены друг к другу поочередно с каждой стороны с образованием зигзагообразной линии в плане.
Это известное техническое решение выбирается в качестве прототипа, так как имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной моделью. Кроме того, оно направлено на решение той же задачи, что и предлагаемая полезная модель.
Но прототип имеет существенный недостаток, а именно, с его помощью нельзя обеспечить надежную защиту от размыва донного грунта не только под ППБУ, но и вокруг нее. Этот недостаток обусловлен тем, что известное устройство не может исключить возможности сползания грунта из-под ППБУ, вызываемых разными колебаниями морской воды, как-то: вертикально опускаемых волн, либо их продольным движением, или под донными течениями, а также иными причинами.
Известная практика создания подобного назначения защиты донного грунта от размыва требует при эксплуатации ППБУ создания такой защиты донного грунта от размыва, которую можно было бы оперативно
устанавливать на одном месте и быстро снимать для повторного применения на другом месте.
При этом необходимо получить следующие технические результаты:
- исключить возможность образования размывов донного грунта под ППБУ, а также вокруг нее;
- создать защиту донного грунта, которую можно было бы без ее разрушения многократно применять на новом месте установки ППБУ.
Поставленная задача решена следующим образом. В известной защите донного грунта от размыва, содержащей полотно и гибкие пригрузы, связанные с ним, согласно настоящей полезной модели, введены трубная рама и дополнительное полотно, причем, трубная рама выполнена с управляемой плавучестью и снизу по всему контуру имеет металлическую юбку, к которой с внешней стороны присоединено полотно с пригрузами, в качестве которых применены якорные цепи, а внутри трубной рамы натянуто дополнительное полотно, при этом полотна выполнены из геотекстиля, обладающего отрицательной плавучестью.
Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет достичь следующего технического результата:
- получить надежную защиту донного грунта от размыва как вокруг ППБУ, так и под ней, что достигается полным исключением контакта грунта вокруг ППБУ с волнением и течением воды, в частности, в пределах 10 м от носа или более и кормы и чуть меньше по бортам ППБУ. Это обусловлено тем, что в предлагаемой защите донного грунта от размыва есть геотекстильные полотна,
имеющие отрицательную плавучесть, прикрепленные к трубной раме, как с внешнее стороны ее контура, так и с внутреннее стороны ее контура. Кроме того, под трубной рамой расположена металлическая юбка, которая также способствует удержанию грунта под ППБУ.
Предлагаемая защита донного грунта от размыва имеет существенные отличия от прототипа, которые следующие:
- введена трубная рама с управляемой плавучестью, а полотна имеют отрицательную плавучесть, что позволяет создать вокруг ППБУ бортовую систему защиты донного грунта;
- внутри трубной рамы натянуто геотекстильное полотно, которое непосредственно защищает донный грунт под ППБУ от взаимодействия с ним волн и обеспечивает надежную фиксацию ППБУ на донном грунте;
- под низом трубной рамы выполнена металлическая юбка, к которой по контуру трубной рамы закреплены упомянутые полотна.
По данной теме заявителем был проведен патентно-информационный поиск, который показал, что предлагаемая совокупность существенных признаков заявляемой защиты донного грунта от размыва не обнаружена. Поэтому настоящую полезную модель можно признать новой.
Сущность и практическое применение заявляемой полезной модели подтверждается ниже следующим материалом.
На чертеже приведены:
Фиг.1 - вид сверху на расположение защиты донного грунта от размыва с установленной на ней ППБУ (изображена условно);
Фиг.2 - поперечное сечение защиты донного грунта от размыва с одним из возможных вариантов гибкого полотна с пригрузом в виде цепей;
Фиг.3 - поперечное сечение защиты донного грунта от размыва с другим из возможных вариантов гибкого полотна с пригрузом в виде цепей.
Практическая применимость заявляемой полезной модели подтверждается ниже следующим описанием.
Предлагаемая защита донного грунта от размыва содержит трубную раму 1 - каркас (Фиг.1, 2, 3). Эта рама 1 имеет управляемую плавучесть, т.е. выполнена с соответствующими балластными отсеками (на чертеже не показано), которые могут заполняться водой, что бы погрузить раму 1 на донный грунт 2 (Фиг.2, 3), либо быть заполненными воздухом, чтобы держаться на плаву. С внешней стороны трубной рамы 1 присоединено водонепроницаемое гибкое с отрицательной плавучестью полотно 3, например, из геотекстиля. Данное полотно 3 может быть присоединено к трубной раме сверху (Фиг.2). Тогда оно при развороте защиты на дне водоема образует с внешней стороны трубной рамы 1 элепсоидный прогиб (Фиг.2), который встречает движение придонной волны и направляет ее вверх с закручиванием в виде турбулентного потока, создавая из нее дополнительную преграду следующему порыву придонной волны. Пригрузы 4 могут быть расположены по поверхности полотна 3 и, закреплены в верхней части трубной рамы 1. Они
придавливают полотно к грунту 2 за внешними пределами упомянутой рамы 1 (Фиг.2). Пригрузы 4 могут быть закреплены по свободным краям полотна 3 по всему ее контуру, что - предпочтительнее (Фиг.3). Пригрузы 4 так же удерживают донный грунт от размыва.
В случае, когда полотно 3 закреплено на трубной раме 1 в ее нижней части, то полотно 3 сразу выпрямляется параллельно донному грунту 2 (Фиг.3) и прижимается к нему пригрузом 4, т.е. цепями, связанными с ее свободными краями по всему периметру.
Внутри трубной рамы 1 по ее внутреннему периметру закреплено еще одно полотно 5. Оно аналогично полотну 3, закрепленному с внешней стороны трубной рамы 1. Это полотно 5 размещают на донном грунте 2 непосредственно под ППБУ.
Необходимо отметить, что форма трубной рамы 1, а, следовательно, и всей предлагаемой защиты донного грунта от размыва определяется с учетом следующих возможных факторов:
- Снижения сопротивления при буксировке за счет округления углов контура и образования кормовой и носовой оконечностей у трубной рамы 1 (на чертеже не показано).
- Обеспечения некоторой устойчивости на курсе путем придания контуру трубной рамы 1 формы клина (ширина в носу несколько больше ширины в корме).
- Позиционирование с помощью буксиров, установленных на собственные якоря (на чертеже не показано), что выполняется традиционно при других морских операциях с плавучими баржами.
- Погружение за счет принятия балласта (забортной воды) внутрь трубной рамы 1.
- Всплытие за счет деббаластировки. При необходимости, в случае присоса и/или заиливания, с помощь кранового судна или буксиров (на чертеже не показано).
- Устойчивость защиты на донном грунте 2 обеспечивается не только придавливанием ее ППБУ, но и:
- отрицательной плавучестью предлагаемой защиты донного грунта 2 от размыва;
- пригрузом в виде цепей 4 якорных или иных элементов.
Таким образом, создана весьма интересная и перспективная мобильная система защиты донного грунта от размыва, в которой можно формировать соответствующие противодействующие элементы движению различным волновым движениям жидкости.
Отметим, что предлагаемая защита донного грунта от размыва вначале изготавливается в заводских условиях. Потом транспортируется по поверхности водоема к месту установки на донный грунт. Процесс транспортировки предлагаемой защиты донного грунта регламентируется правилами судоходства и прочими морскими навигационными правилами и он не входит в предмет настоящих изобретений. Поэтому в данной заявке не рассматривается. Все остальные операции, касающиеся погружения такой конструкции также известные, т.к. придание плавучести или потопляемости трубной раме - процесс известный. Он осуществляется с помощью соответствующих насосов и управляемых ими
устройствами, которыми, должна быть оснащена упомянутая трубная рама, либо с ними связана. После потопления упомянутой защиты и ее развертывания на донном грунте во внутреннюю ее полость заходит ППБУ и устанавливается на внутреннем полотнище этой защиты, прижимая его к донному грунту. По завершению буровых работ ППБУ всплывает, выходит за пределы упомянутой защиты и трубной раме придают плавучесть. Но, в начале, сворачивают якорные цепи и прижимаемое ими полотно, закрепляют их на трубной раме и после придания плавучести трубной раме вся защита всплывает. После чего ее транспортируют на новое место установки.