ЯКОРЬ Российский патент 2003 года по МПК B63B21/24 

Изобретение относится к якорю для постановки на якорь подводных конструкций, таких как трубопроводы, и плавучих конструкций в море, преимущественно плавучих платформ для добычи нефти и/или газа, содержащему пустотелый корпус, который рассчитан на углубление в морское дно посредством засасывания или с помощью какого-либо другого способа.

Известны круговые всасывающиеся якоря вышеуказанного типа, так называемые ковшеобразные якоря. Такие ковшеобразные якоря имеют большой объем и значительные торцевые поверхности, что свидетельствует о существовании большой динамической массы на стадии установки якоря.

Во время стадии засасывания оболочка ковшеобразного якоря является неустойчивой. Это справедливо, в частности, при установках, когда существуют большие силы, действующие на якорь, и когда грунт является слабым. В этом случае необходимы ковшеобразные якоря с очень большим диаметром, который означает, что оболочка должна быть выполнена из весьма толстых пластин. Это приводит к тому, что масса самой арматуры становится очень большой. Совместно со значительной дополнительной динамической силой, которая возникает вследствие резонанса заключенной внутри воды и по причине резонансного свойства воды на торцах, это приводит к появлению весьма строгих требований к установочному судну, когда приобретают значение размер, устойчивость, мощность лебедки и другие условия.

Поэтому ковшеобразный якорь известного типа является дорогим в изготовлении и установке.

В настоящем изобретении предложен якорь, который намного легче, и при этом во время установки якоря возникает меньшая дополнительная динамическая сила, и поэтому затраты на изготовление и установку ниже, но который в дополнение к этому имеет удерживающую способность (держащую силу), по меньшей мере, такую же большую, как у ковшеобразного якоря.

Настоящее изобретение отличается тем, что корпус якоря выполнен в виде многоугольника с вогнутыми боковыми поверхностями.

В зависимых пунктах 2-6 формулы изобретения указаны предположительные признаки настоящего изобретения.

Ниже настоящее изобретение будет описано более подробно посредством примеров и со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 - вид в изометрии платформы, которая поставлена на якоря с помощью якорей согласно настоящему изобретению;
фиг. 2 - изображение в изометрии в большем масштабе одного из якорей по фиг.1;
фиг.3 - горизонтальный разрез по фиг.2, при этом стрелка F силы обозначает растягивающую силу и указывает направление якорного троса;
фиг.4 - схематичная эпюра, которая показывает, каким образом якорь согласно настоящему изобретению подвергается нагрузке в рабочем состоянии;
фиг.5 - альтернативный вариант конструкции якоря в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.1, как указывалось, представлено изображение в изометрии платформы 1, поставленной с помощью якорных тросов 3 на якоря 2 согласно изобретению.

Как видно на фиг.2, в показанном здесь примере якорь 2 является треугольным (звездообразным) с вогнутыми (криволинейными) боковыми поверхностями 4, но с прямолинейными образующими и с углами 5, 6 и 1, которые расположены соосно в вертикальном направлении якоря. Якорь, который рассчитан на засасывание, снабжен верхней пластиной 12, тогда как якорь, который является погружаемым (вбиваемым) в грунт другим путем, открыт на обеих торцах.

На фиг. 3 показан горизонтальный разрез якоря по фиг.2 со стрелкой силы F, которая обозначает растягивающую силу и ее направление для якорного троса.

Боковые поверхности 4 сходятся на углах 5, 6 и 7, которые расположены предпочтительно без эксцентриситета (см., в частности, фиг.4) вследствие чего вокруг углов не наблюдаются изгибающие моменты. Углы 5, 6 и 7 наиболее просто можно образовать сваркой боковых поверхностей 4 непосредственно друг с другом, но желательно их образовать путем сварки боковых поверхностей 4 с помощью полого профиля в виде квадратного профиля, трубчатого профиля или возможно с помощью плоского стержня.

Угол 7, который, кроме того, образует точку крепления для якорного троса 3, должен иметь усиленный участок (не показанный подробно) предпочтительно в виде более толстой пластины в области крепежного отверстия 9 (см. фиг.2) для троса 3.

На фиг. 4 показано, каким образом якорь подвергается нагрузке в рабочем состоянии. Растягивающее напряжение в передних боковых поверхностях 4, обозначенное как S на фиг.4, компенсирует сжимающие силы в боковых поверхностях, в то время как давление, обозначенное как С, обеспечивает сжимающие силы, которые действуют в направлении задней поверхности 4. Путем задания боковых поверхностей и задней поверхности криволинейными относительно нагрузок в направлении поверхностей достигается равновесие между этими двумя силами в углах без существенного сдвига углов. Пластины являются предпочтительно настолько гибкими, что если давление станет сколько-нибудь отличаться от заданного, то углы примут разные положения до достижения нового состояния равновесия.

Поэтому давление в боковых поверхностях находится в равновесии с растяжением, с мембранными напряжениями в пластинах без образования больших изгибающих напряжений. Принцип существования мембранных напряжений без изгибающих напряжений обусловлен криволинейной формой боковых поверхностей и способствует тому, чти толщину материала можно выбрать очень небольшой по сравнению с аналогичным якорем с прямолинейными сторонами, вследствие чего соответственно снижается масса якоря.

Кроме того, конструкция согласно настоящему изобретению с криволинейными боковыми поверхностями способствует лучшей передаче усилия от якорного троса, поскольку силы в основном поглощаются в виде растягивающих и сжимающих сил в боковых поверхностях (мембранные напряжения). В случае ковшеобразного якоря передача усилия от якорного троса будет к тому же приводить к значительным изгибающим напряжениям.

Размер присасывающегося якоря с криволинейными боковыми поверхностями согласно настоящему изобретению, рассчитанный применительно к плавучей платформе в Северном море, может быть 10-15 м по высоте (глубине) и 8-10 м по ширине криволинейных боковых поверхностей. Для трубопроводного якоря высота может быть 15-20 м, в то время как ширина боковых поверхностей может быть 4-6 м.

На фиг.5 показана альтернативная конструкция якоря в соответствии с настоящим изобретением, который снабжен четырьмя боковыми поверхностями. Однако необходимо отметить, что настоящее изобретение, в том виде, как оно описано и показано на чертежах, не ограничено якорями с тремя или четырьмя боковыми поверхностями, а в действительности может также использоваться для якорей с любым числом боковых поверхностей.

Якорь согласно настоящему изобретению с тремя боковыми поверхностями, как показанный на фиг.3, в рабочем состоянии, т.е. когда он достаточно углублен в дно моря, является "устойчивым" в том смысле, что для него не требуются какие-либо поперечные распорки или усиливающие элементы в дополнение к тем, которые упомянуты выше по отношению к крепежному отверстию для якорного троса. Однако когда он используется как всасывающийся якорь, то в зависимости от свойства грунта (дна моря) может потребоваться центрированная перемычка или распорка 11, например, на нижнем вводимом торце якоря, чтобы предотвратить его сжатие или значительное изменение его формы. Однако при обычных рабочих условиях после того, как якорь углублен в дно моря, распорки не будут выполнять какую-либо функцию.

Как показано на фиг. 5, для якоря с четырьмя боковыми поверхностями распорки, соединяющие углы 13, 14 и 15, 16 соответственно, необходимы в связи с процессом засасывания якоря, в то время как при работе якоря на самом деле нужны только распорки, которые соединяют углы 15 и 16, чтобы сохранить равновесие сил для углов.

Преимущество, обеспечиваемое формой якоря с четырьмя углами или с большим количеством углов, заключается в том, что можно выполнить боковые поверхности с большей кривизной, что повышает прочность якоря в случаях, когда якорь прижимается повторно (всасывающийся якорь), например в ситуации неправильной установки.

Якорь предназначен для постановки на него плавучих конструкций в море, преимущественно плавучих платформ для добычи нефти и/или газа. Якорь содержит пустотелый корпус, рассчитанный на углубление в морское дно посредством засасывания или с помощью другого способа. Этот корпус выполнен многоугольным с вогнутыми боковыми поверхностями. Такое выполнение якоря обеспечивает возможность уменьшения затрат на его изготовление и установку при сохранении большой удерживающей силы. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Якорь для постановки на якорь плавучих конструкций в море, преимущественно плавучих платформ для добычи нефти и/или газа, содержащий пустотелый корпус (2), который выполнен с возможностью углубления в морское дно посредством засасывания или с помощью другого способа, отличающийся тем, что корпус выполнен многоугольным с вогнутыми боковыми поверхностями. 2. Якорь по п. 1, отличающийся тем, что боковые поверхности якоря непосредственно соединены друг с другом на каждом из углов посредством сварки. 3. Якорь по п. 1, отличающийся тем, что боковые поверхности соединены друг с другом на каждом из углов посредством сварки с помощью плоского стержня или профиля. 4. Якорь по п. 3, отличающийся тем, что профиль представляет собой квадратный или трубчатый профиль. 5. Якорь по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что якорь представляет собой всасывающийся якорь, причем верхний торец якоря закрыт. 6. Якорь по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что корпус снабжен распорками 11, которые проходят от каждого из углов и соединены друг с другом на оси симметрии.