УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ЯКОРНЫХ ТРОСОВ ИЛИ ЦЕПЕЙ
DEVICE FOR EQUALISATION OF ANCHOR ROPES OR CHAINS TENSION

Изобретение относится к технике для бурения нефти и газа на море в северных и арктических условиях и может применяться в якорной системе морских плавучих ледостойких платформ, используемых для бурения скважин и добычи нефти и газа в море, а также в якорной системе плавучих ледостойких причалов.
Известно устройство для выравнивания натяжения якорных тросов или цепей, использованное в якорной системе плавучей полупогружной ледостойкой платформы, содержащее траверсу, в которой обоймы ее нижних блоков при помощи якорных тросов или цепей присоединены к якорям, расположенным на дне моря, а к концам рамы траверсы и к обоймам верхних блоков присоединены нижние концы якорных тросов или цепей, посредством которых осуществляется связь траверсы с данной платформой, при этом блоки траверсы выполнены подвижными и охвачены уравнительным тросом или цепью, концы которых закреплены на концах рамы траверсы, снабженной направляющими для обойм блоков, причем обоймы с блоками размещены в этих направляющих с возможностью обеспечения отсутствия касания ими других частей металлоконструкции траверсы во время работы этого устройства. [1]
Недостатком такого устройства является недостаточная несущая способность якорной системы плавучей ледостойкой платформы, использующей его, так как большой вес рамы его траверсы при большой длине последней ограничивает количество присоединяемых к одной траверсе этого устройства якорных тросов или цепей, натяжение которых выравнивается. Кроме того, количество присоединяемых к данному устройству якорных тросов или цепей и соответственно несущую способность якорной системы ограничивает относительно большое потребное расстояние между соседними якорными тросами или цепями из-за относительно большого диаметра блоков траверсы, так как большие нагрузки, действующие на плавучую ледостойкую платформу со стороны надвигающегося льда, диктуют применение высокопрочных уравнительных тросов, имеющих относительно большой диаметр, или цепей, имеющих относительно большую ширину звена цепи и ее шаг. Большое потребное расстояние между соседними якорными тросами или цепями приводит к необходимости увеличения длины рам траверс и в результате к увеличению стоимости и потребных габаритов элементов конструкции плавучих ледостойких платформ, к которым присоединяются якорные тросы или цепи. Кроме того, низка надежность известного устройства и велик вес его траверсы в виду невысокой точности расположения на дне моря якорей плавучей ледостойкой платформы, так как в этом случае в раме его траверсы возникают большие изгибающие моменты от силы натяжения якорных тросов или цепей. Также надежность этого устройства снижает наличие только одного уравнительного троса или цепи в конструкции его траверсы, из-за чего при их обрыве якорная система плавучей ледостойкой платформы выходит из строя.
Задачей изобретения является увеличение несущей способности якорной системы плавучей ледостойкой платформы при одновременном снижении веса устройства для выравнивания натяжения якорных тросов или цепей, которое используется в якорной системе этой платформы, кроме того, уменьшение стоимости и потребных габаритов элементов конструкции плавучей ледостойкой платформы, к которым присоединены якорные тросы или цепи этого устройства, а также повышение надежности последнего и якорной системы данной платформы.
Поставленная задача решается тем, что якорной системе плавучей ледостойкой платформы, использующей устройство для выравнивания натяжения якорных тросов или цепей, в последнем применено две или несколько траверс, соседние концы рам которых соединены якорными тросами или цепями с концами соответствующего двуплечего рычага, а центральная часть последнего и вторые концы рам крайних двух траверс соединены посредством якорных тросов или цепей с плавучей ледостойкой платформой. Кроме того, задача решается тем, что одна или несколько направляющих для обойм блоков каждой траверсы выполнены с возможностью перемещения расположенных в них блоков с обоймами вдоль последней. Также поставленная задача решается тем, что каждая обойма блоков траверсы этого устройства снабжена четырьмя блоками, установленными на одной оси, образуя в каждой траверсе четыре ряда блоков, охваченных четырьмя соответствующими уравнительными тросами или цепями, концы которых присоединены на концах рамы траверсы к концам двуплечих рычагов, и причем на одном конце рамы каждой траверсы два промежуточных уравнительных троса или цепи присоединены к концам малого двуплечего рычага, а два крайних уравнительных троса или цепи присоединены к концам большого двуплечего рычага, при этом возможные максимальные углы поворота каждого их этих двух двуплечих рычагов при вращении на своей оси заданы двумя ограничителями угла поворота рычага, которые, как и оси этих рычагов, установлены на этом же конце рамы каждой траверсы, причем на втором конце рамы каждой траверсы к концам двух малых двуплечих рычагов присоединено соответственно по одному крайнему и по одному ближайшему к нему промежуточному уравнительному тросу или цепи, при этом возможные максимальные углы поворота каждого из этих двух двуплечих рычагов при вращении на своей оси заданы двумя ограничителями угла поворота рычага, которые как и оси данных рычагов установлены на втором конце рамы каждой траверсы, при этом максимальные возможные линейные перемещения точки крепления уравнительных тросов или цепей на концах каждого из четырех упомянутых двуплечих рычагов вдоль оси конца соответствующих уравнительных тросов или цепей при повороте этих рычагов на своих осях из исходного рабочего положения до касания ими соответствующих ограничителей угла поворота рычага в каждой траверсе приблизительно равны между собой.
Сопоставительный анализ показал наличие новых отличительных признаков, характеризующих уровень изобретения:
- в якорной системе плавучей ледостойкой платформы применено две или несколько траверс устройства для выравнивания натяжения якорных тросов или цепей, соседние концы которых соединены якорными тросами или цепями с концами соответствующего двуплечего рычага, а центральная часть последнего и вторые концы рам крайних двух траверс соединены посредством якорных тросов или цепей с плавучей ледостойкой платформой, что обеспечивает одинаковое натяжение большого количества одноименных якорных тросов или цепей во всех траверсах этого устройства и в результате намного увеличить несущую способность якорной системы плавучей ледостойкой платформы и снизить вес упомянутого устройства;
- одна или несколько направляющих для обойм блоков каждой траверсы выполнены с возможностью перемещения расположенных в них блоков с обоймами вдоль последней, что позволяет при невысокой точности расположения на дне моря якорей плавучей ледостойкой платформы практически исключить воздействие изгибающих моментов от силы натяжения якорных тросов или цепей на раму траверс и таким образом снизить вес траверс, и увеличить надежность устройства для выравнивания натяжения якорных тросов или цепей, а также всей якорной системы плавучей ледостойкой платформы;
- каждая обойма блоков траверс данного устройства снабжена четырьмя блоками, установленными на одной оси, образуя в каждой траверсе четыре ряда блоков, охваченных четырьмя соответствующими уравнительными тросами или цепями, концы которых присоединены на концах рамы траверсы к концам двуплечих рычагов, причем на одном конце рамы каждой траверсы два промежуточных уравнительных троса или цепи присоединены к концам малого двуплечего рычага, а два крайних уравнительных троса или цепи присоединены к концам большого двуплечего рычага, при этом возможные максимальные углы поворота каждого из этих двух двуплечих рычагов при вращении на своей оси заданы двумя ограничителями угла поворота рычага, которые, как и оси этих рычагов, установлены на этом же конце рамы каждой траверсы, причем на втором конце рамы каждой траверсы к концам двух малых двуплечих рычагов присоединено соответственно по одному крайнему и по одному ближайшему к нему промежуточному уравнительному тросу или цепи, при этом возможные максимальные углы поворота каждого из этих двух двуплечих рычагов при вращении на своей оси заданы двумя ограничителями угла поворота рычага, которые, как и оси данных рычагов, установлены на втором конце рамы каждой траверсы, при этом максимальные возможные линейные перемещения точки крепления уравнительных тросов или цепей на концах каждого из четырех упомянутых двуплечих рычагов вдоль оси конца соответствующих уравнительных тросов или цепей при повороте этих рычагов на своих осях из исходного рабочего положения до касания ими соответствующих ограничителей угла поворота рычага в каждой траверсе приблизительно равны между собой, вследствие чего значительно уменьшается потребный диаметр уравнительных тросов или ширина звена и шаг уравнительных цепей, ввиду чего уменьшается потребный диаметр блоков траверсы и соответственно уменьшится минимально допускаемое расстояние между соседними якорными тросами или цепями, присоединяемыми к обоймам блоков траверсы. Из-за чего увеличивается допускаемое количество якорных тросов или цепей, присоединяемых к обоймам блоков каждой траверсы, и увеличивается несущая способность якорной системы плавучей ледостойкой платформы, использующей данное устройство, при неизменной длине траверс, входящих в последнее. Также уменьшаются стоимость и потребные габариты элементов конструкции плавучей ледостойкой платформы, к которым присоединяются якорные тросы или цепи данного устройства. Кроме того, в случае обрыва одного из четырех уравнительных тросов или цепей траверсы, два из них смогут нести прежнюю ее нагрузку при соответствующих запасах прочности последних, что повышает надежность устройства для выравнивания натяжения якорных тросов или цепей и якорной системы плавучей ледостойкой платформы.
Указанные новые отличительные признаки и достигаемый при этом технический результат позволяют считать предложенное устройство для выравнивания натяжения якорных тросов или цепей соответствующим изобретательскому уровню.
На фиг.1 показано устройство для выравнивания натяжения якорных тросов или цепей, на фиг.2 показан разрез А-А этого устройства, на фиг.3 показан фрагмент рамы траверсы данного устройства, направляющие для обойм блоков которой выполнены с возможностью перемещения расположенных в них блоков с обоймами вдоль последней. На фиг.4 показана траверса этого устройства, в которой каждая обойма блоков снабжена четырьмя блоками, установленными на одной оси. На фиг.5 показан разрез Б-Б, а на фиг.6 разрез В-В траверсы данного устройства, в котором каждая обойма блоков снабжена четырьмя блоками, установленными на одной оси, а двуплечие рычаги траверсы находятся в исходном рабочем положении.
Устройство для выравнивания натяжения якорных тросов или цепей содержит две или несколько траверс, обоймы 1 нижних блоков 2 которых якорными тросами или цепями 3 соединены с якорями 4, а к их обоймам 5 верхних блоков 6 присоединены якорные тросы или цепи 7 плавучей ледостойкой платформы, все блоки каждой траверсы данного устройства выполнены подвижными с возможностью вращения на осях 8 и размещены в направляющих 9, имеющих перемычки 10, и охватываются уравнительными тросами или цепями 11, концы которых присоединены на концах рам 12 траверс к их такелажным узлам 13, к одному концу рам двух крайних траверс присоединено по одному якорному тросу или цепи 14 плавучей ледостойкой платформы, а соседние концы рам траверсы соединены якорными тросами или цепями 15 с такелажными узлами 16 на концах соответствующего двуплечего рычага 17, такелажный узел 18 центральной части данного рычага присоединен к якорному тросу или цепи 19 плавучей ледостойкой платформы. Причем в случае неточного расположения якорей данное устройство содержит одну или несколько направляющих 20 в каждой траверсе, установленных на осях 21 и имеющих перемычки 22.
При установке в траверсах этого устройства в каждой обойме 23 блоков четырех нижних блоков 24, а в обойме 25 блоков четырех верхних блоков 26 на осях 27 все блоки размещены в направляющих 28, имеющих перемычки 29, и охвачены четырьмя соответствующими уравнительными тросами или цепями, причем на одном конце рамы 30 траверсы два промежуточных уравнительных троса или цепи 31 присоединены к концам малого двуплечего рычага 32, а два крайних уравнительных троса или цепи 33 присоединены к концам большого двуплечего рычага 34, а на другом конце этой рамы траверсы к концам двух упомянутых малых двуплечих рычагов присоединены соответственно по одному раннее упомянутому крайнему и по одному ближайшему к последнему ранее упомянутому промежуточному уравнительному тросу или цепи. При этом все упомянутые малые двуплечие рычаги установлены на осях 35, а их возможные максимальные углы поворота на них заданы соответствующими ограничителями угла поворота 36 рычага, причем ранее упомянутый большой двуплечий рычаг установлен на оси 37, а его возможные максимальные углы поворота на ней заданы двумя ограничителями угла поворота 38 рычага.
Устройство для выравнивания натяжения якорных тросов или цепей работает следующим образом. При приложении нагрузки к якорным тросам или цепям плавучей ледостойкой платформы они все натянутся, натянутся и уравнительные тросы или цепи 11 во всех траверсах данного устройства, выравнивающие натяжение одноименных якорных тросов или цепей в пределах одной соответствующей траверсы, а двуплечие рычаги 17 при этом обеспечат одинаковое натяжение одноименных якорных тросов или цепей, присоединенных к соответствующим узлам всех траверс.
В случае неточного расположения якорей на дне моря одна или несколько направляющих для обойм блоков каждой траверсы выполнены с возможностью перемещения расположенных в них блоков с обоймами вдоль последней, при этом направляющие 20 траверсы с соответствующими обоймами блоков поворачиваются на осях 21 и обеспечивают самоустановку этих блоков, в результате практически не возникают изгибающие моменты в металлоконструкции траверс данного устройства.
При установке в каждой обойме блоков траверсы этого устройства четырех блоков на одной оси 27, охваченных двумя уравнительными промежуточными тросами или цепями 31 и двумя уравнительными крайними тросами или цепями 33, в случае нагружения якорных тросов или цепей плавучей ледостойкой платформы натяжение данных уравнительных тросов или цепей выравнивается при помощи одного малого двуплечего рычага 32 и одного большого двуплечего рычага 34, установленных на одном конце рамы 30 траверс, и двух малых двуплечих рычагов 32, установленных на другом конце рамы 30 траверс.
В случае обрыва одного из четырех уравнительных тросов или цепей, два из них продолжают нести полную нагрузку, приходящуюся на одну траверсу, при соответствующих запасах прочности этих тросов или цепей. А так как максимальные возможные линейные перемещения точки крепления всех уравнительных тросов или цепей на концах каждого из двуплечих рычагов вдоль оси конца соответствующих уравнительных тросов или цепей при повороте этих рычагов на своих осях из исходного рабочего положения до касания ими соответствующих ограничителей угла поворота рычага в каждой траверсе приблизительно равны между собой, то натяжение двух продолжающих нести полную нагрузку уравнительных тросов или цепей будет выравниваться двумя соответствующими двуплечими рычагами, находящимися в исходном рабочем положении, без касания своих ограничителей угла поворота рычага.
Источники информации
1. Патент РФ №2174930 - «Плавучая полупогружная ледостойкая платформа А.С. Кузьмина» 07.07.1999.