УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПУСКАНИЯ ГРУЗА НА ГЛУБОКОВОДНОМ УЧАСТКЕ Российский патент 2002 года по МПК B66C1/00 B63B27/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к монтажу подводных строительных компонентов для систем, предназначенных для добычи в морских условиях, а более конкретно - для монтажа таких компонентов на глубоководном участке.

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Монтаж подводных строительных компонентов для систем, предназначенных для добычи в морских условиях, например, опорных плит для бурения (служащих временным якорем для направляющих канатов, связывающих дно моря с буровым судном или плавучей полупогруженной буровой платформой), свай, направляющих колонн и башенных донных секций, осуществляют с помощью мачтовых баржевых кранов. Опорная плита для бурения представляет собой трубчатую стальную рамную конструкцию, которая служит в качестве направляющей для свай и направляющих колонн и платформы для оборудования, которая проходит от морского дна приблизительно на тридцать футов (9 м) выше профиля дна. Сваи состоят из больших стальных труб, которые крепят опорную плиту для бурения или башенную донную секцию к морскому дну и проникают в грунт на шестьсот футов (180 м). Направляющие колонны представляют собой стальные трубы, которые вводят в грунт через направляющие, соединенные с опорной плитой для бурения, которые применяют для бурения скважин. Башенная донная секция является нижней частью большой морской платформы.

Наиболее обычными средствами, применяемыми для монтажа подводных опорных плит для бурения, свай и направляющих колонн, являются краны, смонтированные на крановых баржах. Краны имеют ограничения нагрузки для подводных блоков, а большинство мачтовых баржевых кранов не оборудовано подводными блоками. Преимущество применения крана заключается в том, что кран не требует передачи груза от крана к другой системе. Недостатком применения крана является ограничение морского подводного монтажа относительно небольшими грузами и морскими глубинами вследствие ограничения нагрузки. Другой недостаток применения крана заключается в том, что кран не может делать другую работу в процессе выполнения операций опускания груза, будучи связанным ими, и не имеет возможности оказания помощи в аварийных ситуациях, которые могут возникнуть (см., например, патенты США US 4838522 или US 49119393).

Другое монтажное средство представляет собой механизм подъемной системы, оборудованный захватными устройствами и узлом шкива талевого блока. Обычным преимуществом этой системы является то, что она может работать с большими нагрузками, чем кран, в зависимости от размера подъемной системы и тягового каната. Недостаток этой системы заключается в том, что она требует передачи груза от крана к подъемной системе и системе шкивов. Другим недостатком является то, что она не дает крану выполнять другую работу в процессе выполнения операций опускания и ограничивает возможности крана в части оказания помощи в течение возникновения аварийных ситуаций (см., например, патент США US 5114026).

Третье монтажное средство представляет собой систему подъемных механизмов, которая обеспечивает преимущество освобождения баржевого крана для выполнения другой работы и увеличивает возможности подводного монтажа в морских условиях в части увеличения тяжести груза и глубины глубоководного участка моря. Недостатки включают в себя: от крана к системе подъемных механизмов требуется передача груза. Для каждой лебедки требуется один оператор. Подъемные механизмы работают при разных и низких скоростях. Отсутствует центральный пульт управления для синхронизации всех барабанов подъемных механизмов. Нет уравнивающей балки для выравнивания различных нагрузок и удлинения проволочных канатов, а также поддающейся изменению скорости подъемных механизмов. Для каждого компонента системы требуются отдельные морские подъемные машины, а система требует монтажа в морских условиях (см., например, патент США US 4537533).

Другие примеры подъемно-спусковых устройств, имеющих отношение к изобретению, описаны в патентах US 3929235, US 4073476, US 5579931.

Можно видеть, что на известном уровне состояния техники отсутствует адекватное удовлетворение потребностей, возникающих при опускании компонентов для систем добычи в морских условиях на глубоководных участках.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предназначено для удовлетворения вышеуказанных потребностей. Согласно изобретению предлагается устройство, предназначенное для опускания груза на глубоководном участке и устанавливаемое на барже, имеющей кран, содержащее две шлюпбалочные конструкции, смонтированные на барже параллельно друг другу, верхний блок шкивов, смонтированный на каждой шлюпбалочной конструкции, нижний блок шкивов, спущенный с каждой шлюпбалочной конструкции, тяговую лебедку, установленную в ряд с соответствующей шлюпбалочной конструкцией, накопительную лебедку, установленную в ряд с соответствующей шлюпбалочной конструкцией, уравнивающую балку, смонтированную между указанными шлюпбалочными конструкциями, причем указанная уравнивающая балка имеет два шкива на конце, смежном шлюпбалочной конструкции, и один шкив на конце, смежном указанной накопительной лебедке, шкентельный канат, пропущенный вокруг одного шкива на указанной уравнивающей балке, тяговый канат, намотанный на каждой накопительной лебедке и пропущенный через указанную тяговую лебедку и указанные верхний и нижний блоки шкивов, один из двух шкивов на указанной уравнивающей балке, причем конец каждого тягового каната присоединен к одному из концов указанного шкентельного каната, траверсу, прикрепленную каждым своим концом к соответствующему указанному нижнему шкиву, переходную коробку, прикрепленную к указанной траверсе, и опускающее приспособление, выполненное с возможностью устанавливаться в указанной переходной коробке и передавать вес груза непосредственно указанной переходной коробке.

В предпочтительном варианте в предлагаемом устройстве указанная траверса предусмотрена с центральной секцией, имеющей два изгиба и ориентированной своей открытой стороной в противоположном от баржи направлении.

Причем в данном устройстве указанная переходная коробка может быть предусмотрена с U-образным отверстием в горизонтальной плоскости для установки указанного опускающего приспособления, причем открытый конец этого отверстия обращен в противоположное от баржи направление.

Предлагаемое устройство может быть смонтировано на салазках так, чтобы быть мобильным.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для дополнительного пояснения сущности и задач, решаемых посредством настоящего изобретения, ниже приведено его подробное описание, сделанное со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых аналогичные детали указаны аналогичными ссылочными номерами.

Фиг. 1 - иллюстрация применения крана на барже, соответствующего предшествующему уровню техники.

Фиг. 2 - иллюстрация применения подъемной системы на барже, соответствующего предшествующему уровню техники.

Фиг. 3 - иллюстрация применения системы подъемных механизмов на барже, соответствующего предшествующему уровню техники.

Фиг.4 - вид сбоку, иллюстрирующий в общем опускание груза в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 5 - схематическая иллюстрация механизма опускания, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг.6 - вид сбоку устройства, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг.7 - вид сверху устройства, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг.8 - вид сверху траверсы и переходной коробки, соответствующих настоящему изобретению.

Фиг.9А и фиг.9В - иллюстрации последовательности монтажа траверсы и переходной коробки.

Фиг.10А - иллюстрация перемещения опускающего приспособления, соответствующего настоящему изобретению, с массой монтируемой конструкции на нем для передачи к опускающей части устройства, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг.10В - вид по линиям 10В-10В, показанным на фиг.10А.

Фиг.11А - иллюстрация опускающего приспособления, соответствующего настоящему изобретению, перемещающегося в переходную коробку, соответствующую настоящему изобретению.

Фиг.11В - вид по линиям 11В-11В, показанным на фиг.11А.

Фиг. 12A - иллюстрация освобождения компонентов крана от устройства, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг. 12B - вид по линиям 12B-12B, показанным на фиг. 12А.

Фиг.13, 14 - иллюстрация использования пластины тройного действия, повышающей универсальность нижних блоков шкивов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 иллюстрируется применение, соответствующее предшествующему уровню техники, крана 1, смонтированного на крановой барже 3. Краны, как правило, имеют ограничения в отношении подводного блока 5.

На фиг. 2 иллюстрируется применение, соответствующее предшествующему уровню техники, механизма 7 подъемной системы, смонтированной на барже 3. Захватные устройства 9 на подъемном механизме 7, верхний шкив 11 талевого блока на крановом блоке, нижний шкив 15 талевого блока и опорную стойку 17 оконечной заделки используют для управления тяговым канатом 12 и грузом 21, который иллюстрируется как опорная плита для бурения.

На фиг. 3 иллюстрируется применение, соответствующее предшествующему уровню техники, системы подъемных механизмов, смонтированной на барже 3, в которой использованы два спаренных барабана 23 подъемных механизмов. Каждый барабан направляет свои тяговые канаты 19 к шкивному узлу 25, смонтированному на башне 27.

Как показано на фиг.4 и 6, устройство, соответствующее настоящему изобретению, указано общим ссылочным номером 10. Устройство 10 для опускания груза на глубоководном участке, как правило, содержит две шлюпбалочные конструкции (в дальнейшем сокращенно - шлюпбалки) 12, две накопительные лебедки 14 для хранения тягового каната, две тяговые лебедки 16, два набора верхнего и нижнего блоков 18 и 20 шкивов соответственно, траверсу 22, переходную коробку 24, опускающее приспособление 26 и уравнивающую балку 28. Там, где это необходимо, для простоты изложения будет делаться ссылка только на один из спаренных элементов, соответствующих настоящему изобретению, и делаться его описание.

Устройство, соответствующее настоящему изобретению, смонтировано на салазках 30, установленных на барже 3, что в результате делает устройство, соответствующее настоящему изобретению, мобильным. Это позволяет при необходимости перемещать устройство с судна на судно. Одна шлюпбалка 12, лебедка 14, тяговая лебедка 16, набор верхнего и нижнего блоков 18 шкивов 18, 20 соответственно смонтированы на салазках 30 с возможностью установки в ряд друг за другом. Другая шлюпбалка 12, лебедка 14 каната, тяговая лебедка 16, набор верхнего и нижнего блоков 18 шкивов 18, 20 соответственно также смонтированы на салазках 30 с возможностью установки в ряд. Два набора шлюпбалок и связанного с ними оборудования смонтированы на салазках 30 так, чтобы быть разнесенными относительно друг друга и быть параллельными между собой. Салазки 30 установлены так, чтобы шлюпбалки находились на краю баржи 3. Работой устройства управляют из кабины 32 оператора, смонтированной между салазками 30.

Тяговый канат 34, предпочтительно проволочный канат, хранят на каждой из лебедок 14. Как лучше всего видно на схематической иллюстрации, представленной на фиг.5, тяговый канат 34 из лебедки пропущен вокруг обоих барабанов на тяговой лебедке 16, под неподвижным шкивом 36А, поверх шкива 38А на верхнем блоке 18 шкивов, под шкивом 40А на нижнем блоке 20 шкивов, поверх шкива 38В на верхнем блоке 18 шкивов, под шкивом 40В на нижнем блоке 20 шкивов, поверх шкива 38С на верхнем блоке 18 шкивов, под неподвижным шкивом 36В и вокруг спаренных, сблокированных в вертикальном направлении, шкивов 42 на одном конце уравнивающей балки 28. Концы тяговых канатов 34 из каждой лебедки 14 указаны ссылочным номером 44. Шкентельный канат 46 имеет каждый конец прикрепленным к соответствующим концам тяговых канатов 34 из каждой накопительной лебедки и пропущен вокруг шкива 48 на противоположном конце уравнивающую балку 28.

Тяговые канаты 34 предпочтительно являются канатами с левой свивкой на одной накопительной лебедке и канатом с правой свивкой на другой. Применение тяговых канатов с противоположной свивкой балансирует скручивание проволок в каждом тяговом канате. Это предотвращает закручивание груза в процессе выполнения операций его опускания и подъема, а также предотвращает скручивание траверсы и переходной коробки (талевый узел).

Пропускание тяговых канатов 34 и шкентельного каната 46 вокруг шкивов на уравнивающей балке обеспечивает сопротивление естественному скручиванию канатов в процессе выполнения операций подъема и опускания груза, которое может в результате привести к таким изменениям, как к неодинаковому трению в подшипниках или разным скоростям лебедок.

На фиг. 8 иллюстрируются траверса 22 и переходная коробка 24. Траверсу используют обычным образом для поддержания расстояния между по меньшей мере двумя грузоподъемными канатами. Однако, если традиционная траверса имеет прямолинейную форму, то траверса 22, соответствующая настоящему изобретению, предусмотрена с центральной секцией 50, имеющей два изгиба.

Как следует из фиг.8, переходная коробка 24 предусмотрена с U-образным отверстием 52, причем U-образная конфигурация образована в горизонтальной плоскости и ее открытый конец обращен в том же направлении, что и открытая сторона секции 50, имеющей два изгиба, в траверсе 22 и в противоположном направлении от стороны баржи 3. Задача, выполняемая секцией 50, имеющей два изгиба, траверсой 22 и U-образным отверстием в переходной коробке 24, будет описана ниже.

На фиг.9А и фиг.9В иллюстрируется монтаж траверсы 22 и переходной коробки 24. Канат 54 проходит от кранового блока 13 к управляющей штанге 56. Управляющая штанга 56 присоединена к траверсе 22. Переходная коробка 24 подвешена из траверсы на стропах 58. Концы траверсы 22 совмещены с каждой накладкой 60 звена шарнирной цепи так, чтобы траверса могла крепиться к накладкам 60 звена шарнирной цепи посредством любого пригодного крепежного средства, например, посредством штырей, как показано на фиг.9В. После выполнения этой операции устройство, соответствующее настоящему изобретению, готово для передачи (груза) конструкции, подлежащей монтажу.

На фиг.10-12 иллюстрируется операция перемещения и передачи конструкции, подлежащей монтажу, от крана, смонтированного на барже, к устройству, соответствующему настоящему изобретению. Для простоты иллюстрации на этих чертежах не показаны такие элементы, как шлюпбалка.

На фиг. 10А иллюстрируется перемещение опускающего приспособления 26 и груза по направлению к переходной коробке 24. В процессе выполнения этой операции, конструкция, подлежащая монтажу, полностью переносится с помощью крана 1 на баржу. Стропы 61 прикреплены между крановым блоком 13 и одной или более серьгами 63 на крановом внутреннем подъемнике 64, который прикреплен с возможностью съема к опускающему приспособлению 26. Стропы 67 прикреплены между одной или более серьгами 65, прикрепленными к нижнему концу опускающего приспособления 26, и грузом (не показан). На фиг.10В иллюстрируется совмещение опускающего приспособления 26 с переходной коробкой.

На фиг. 11А иллюстрируется опускающее приспособление 26, перемещаемое в переходной коробке 24. Как лучше всего видно на фиг.11В, опускающее приспособление 26 имеет такие размеры, чтобы устанавливаться в U-образном отверстии переходной коробки. Опускающее приспособление 26 предусмотрено также с буртиком 62, диаметр которого больше U-образного отверстия 52 в переходной коробке 24. После установки опускающего приспособления 26 в U-образном отверстии 52 опускающее приспособление 26 опускают до тех пор, пока буртик 62 не установится на верхней части переходной коробки 24 и не передаст вес груза переходной коробке 24. Это приводит к тому, что груз передается непосредственно устройству, соответствующему настоящему изобретению.

Как очевидно из фиг.12А и фиг.12В, как только груз передан, кран 1 выводится из операции опускания груза просто посредством освобождения кранового внутреннего подъемника 64 из сцепления с опускающим приспособлением 26. Опускающее приспособление 26 выполнено с возможностью принимать на своем верхнем конце крановый внутренний подъемник 64. Крановый внутренний подъемник 64 фиксируется по месту в опускающем приспособлении 26 способом, который известен на предшествующем уровне техники. Таким образом, груз передается от крана опускающему устройству, соответствующему настоящему изобретению, быстро и надежно при исключении необходимости в установочных операциях, которые бы потребовались при применении традиционного оборудования, нашедшего применение на известном уровне техники. После этого выполняют операцию опускания груза, как в общем иллюстрируется на фиг.4 и описано выше со ссылкой на применение лебедок.

На прилагаемых чертежах устройство, соответствующее настоящему изобретению, иллюстрируется в случае применения в конфигурации из четырех тяговых канатов 34 на каждом нижнем блоке 20 шкивов. Однако, в зависимости от веса груза и/или глубины воды, может оказаться желательным выполнять операции подъема/опускания груза с помощью конфигурации, содержащей два или четыре тяговых каната. На фиг. 13 иллюстрируется пластина 66 тройного действия, которая позволяет использовать любую конфигурацию без необходимости замены пластины на другую в нижнем блоке 20 шкивов или осуществления пропускания канатов в устройстве по новой схеме. Как показано на фиг.13, пластина 66 прикреплена к нижнему блоку 20 на каждом шкиве для обеспечения конфигурации с четырьмя канатами. Как следует из фиг.14, одна сторона пластины 66 может быть отсоединена от шкива посредством простого удаления штыря (штырей) с помощью гидравлического средства без необходимости привлечения специального обслуживающего персонала. Это позволяет пластине 66 поворачиваться вниз под одним шкивом для конфигурации с двумя канатами. Серьга 68 поворачивается в определенное положение для крепления канатов для поддержания груза.

При применении конфигурации с двумя канатами груз может быть перемещен на в два раза большее расстояние и с в два раза большей скоростью, чем в случае конфигурации с четырьмя канатами. Однако при применении конфигурации с двумя канатами можно работать только с половиной того веса, который можно опускать с помощью конфигурации с четырьмя канатами.

Поскольку в пределах объема настоящего изобретения может быть сделано много изменений и модификаций, очевидно, что вариант осуществления настоящего изобретения, который был подробно описан в этой заявке со ссылкой на сопроводительные чертежи, должен восприниматься как иллюстративный, а не ограничительный.

Изобретение относится к устройствам для опускания грузов при монтаже подводных строительных компонентов. Устройство содержит две шлюпбалочные конструкции, смонтированные на барже параллельно друг другу, верхний блок шкивов, смонтированный на каждой шлюпбалочной конструкции, нижний блок шкивов, спущенный с каждой шлюпбалочной конструкции, тяговую лебедку, установленную в ряд с соответствующей шлюпбалочной конструкцией, накопительную лебедку, установленную в ряд с соответствующей шлюпбалочной конструкцией, уравнительную балку, смонтированную между указанными шлюпбалочными конструкциями. Указанная уравнивающая балка имеет два шкива на конце, смежном шлюпбалочной конструкции, и один шкив на конце, смежном указанной накопительной лебедке. Тяговый канат намотан на каждой накопительной лебедке и пропущен через указанную тяговую лебедку, указанные верхний и нижний блоки шкивов и один из двух шкивов на указанной уравнивающей балке, причем конец каждого тягового каната присоединен к одному из концов шкентельного каната, огибающего блок на конце уравнивающей балки. Устройство содержит также траверсу, прикрепленную каждым своим концом к соответствующему указанному нижнему шкиву, переходную коробку, прикрепленную к указанной траверсе, и опускающее приспособление, выполненное с возможностью устанавливаться в указанной переходной коробке и передавать вес груза непосредственно переходной коробке. Указанная траверса выполнена с центральной секцией, имеющей два изгиба и ориентированной своей открытой стороной в противоположном от баржи направлении, а указанная переходная коробка выполнена с U-образным отверстием в горизонтальной плоскости для установки указанного опускающего приспособления, причем открытый конец этого отверстия обращен в противоположное от баржи направление. Устройство смонтировано на салазках для обеспечения мобильности. Изобретение обеспечивает повышение удобства эксплуатации. 3 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Устройство, предназначенное для опускания груза на глубоководном участке и устанавливаемое на барже, имеющей кран, содержащее
а) две шлюпбалочные конструкции, смонтированные на барже параллельно друг другу;
б) верхний блок шкивов, смонтированный на каждой шлюпбалочной конструкции;
в) нижний блок шкивов, спущенный с каждой шлюпбалочной конструкции;
г) тяговую лебедку, установленную в ряд с соответствующей шлюпбалочной конструкцией;
д) накопительную лебедку, установленную в ряд с соответствующей шлюпбалочной конструкцией;
е) уравнительную балку, смонтированную между указанными шлюпбалочными конструкциями, причем указанная уравнивающая балка имеет два шкива на конце, смежном шлюпбалочной конструкции, и один шкив на конце, смежном указанной накопительной лебедке;
ж) шкентельный канат, пропущенный вокруг одного шкива на указанной уравнительной балке;
з) тяговый канат, намотанный на каждой накопительной лебедке и пропущенный через указанную тяговую лебедку, указанные верхний и нижний блоки шкивов, и один из двух шкивов на указанной уравнивающей балке, причем конец каждого тягового каната присоединен к одному из концов шкентельного каната;
и) траверсу, прикрепленную каждым своим концом к соответствующему указанному нижнему шкиву;
к) переходную коробку, прикрепленную к указанной траверсе; и
л) опускающее приспособление, выполненное с возможностью устанавливаться в указанной переходной коробке и передавать вес груза непосредственно переходной коробке. 2. Устройство по п. 1, в котором указанная траверса предусмотрена с центральной секцией, имеющей два изгиба и ориентированной своей открытой стороной в противоположном от баржи направлении. 3. Устройство по п. 1, в котором указанная переходная коробка предусмотрена с U-образным отверстием в горизонтальной плоскости для установки указанного опускающего приспособления, причем открытый конец этого отверстия обращен в противоположное от баржи направление. 4. Устройство по п. 1 смонтировано на салазках для обеспечения мобильности.