ПОГРУЗОЧНО-ШВАРТОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВУЧИХ СИСТЕМ ХРАНЕНИЯ И ВЫГРУЗКИ Российский патент 2004 года по МПК B63B27/34 

Изобретение относится к устройству для перемещения грузов, в частности жидких нефтепродуктов, между двумя судами в морских условиях, которое содержит, по меньшей мере, один носовой швартовочный трос и, по меньшей мере, один загрузочный рукав, размещенные так, что они могут быть протянуты между кормой первого судна и носом второго судна.

Перемещение грузов в море с одного судна на другое является очень ответственной задачей с учетом относительного движения судов, которое часто имеет место. Известный способ выполнения операций такого рода представляет собой тандемную схему, когда одно судно пришвартовывают носом к корме другого судна. Обычно второе судно является так называемой плавучей системой нефтедобычи, хранения и выгрузки (ПСНХВ), а первое указанное судно может быть танкером, в частности, челночным танкером. Как правило, для швартовки используют один одинарный нейлоновый швартовочный трос, поскольку такие тросы рассчитаны на большие усилия, которые могут возникать и главным образом зависят от грузоподъемности судов. Типичная разрывная нагрузка для нейлонового швартовочного троса может составлять около 550 тонн. Применение нейлоновых швартовочных тросов предпочтительно, поскольку этот материал обладает определенной упругостью или создает пружинящий эффект при относительном движении двух судов. Расстояние между судами может составлять от 50 до 90 метров, при этом поддерживают относительно малое расстояние, если требуется более жесткая связь, а при большем расстоянии обеспечивается более гибкая связь или швартовка.

Очевидно, что такие операции связаны с большими нагрузками при плохих погодных условиях с ветром и волнами. Два судна в такой тандемной схеме могут иметь взаимное относительное движение, как в продольном, так и в поперечном направлении. Как показывает опыт, при обычных способах швартовки требуется применять сложные и дорогостоящие системы динамического позиционирования, в особенности для швартовки носа челночных танкеров к корме судна ПСНХВ. Несмотря на известные меры предосторожности, применяемые для такой расстановки, иногда происходят взаимные касания или даже столкновения судов. Следствием этого, конечно, является существенный риск с точки зрения безопасности и экономики.

Согласно описанному выше способу при приеме жидкого груза с ПСНХВ обычным, в той или иной степени, танкером загрузочный рукав подают с кормы ПСНХВ назад вдоль борта корпуса танкера для соединения с коллектором или другим аналогичным устройством, которое обычно установлено в средней части танкера. Однако известны также системы, в которых загрузочный рукав подают с кормы неподвижного судна ПСНХВ на нос танкера, например, специально приспособленного челночного танкера, который в предпочтительном варианте может быть оснащен современным оборудованием для динамического позиционирования. Другая возможность заключается в использовании вспомогательного тендера, находящегося у кормы танкера, для сохранения безопасного расстояния до кормы судна ПСНХВ. Судно ПСНХВ может быть также оснащено стрелой, несущей загрузочный рукав и проходящей над кормой за ее пределы.

На основе описанных выше известных технических решений в данном изобретении описывается устройство для перемещения грузов между кормой первого судна и носом второго судна, отличающееся новизной и содержащее в качестве основных элементов два носовых швартовочных троса, расположенных так, что они проходят в сторону носа из их точек крепления возле бортов судна на каждой стороне кормы, причем оба швартовочных троса имеют примерно одинаковую длину, а загрузочный рукав расположен так, что он проходит практически по центральной оси от средней точки кормы к носу.

Так осуществляется швартовка с указанным вторым судном, например челночным танкером, нос которого удерживается в практически неподвижном положении относительно центральной оси первого судна, в частности, судна ПСХВ или ПСНХВ. В предпочтительном варианте реализации изобретения швартовочные тросы и загрузочный рукав хранятся на борту судна ПСХВ/ПСНХВ.

Среди достоинств такого решения мы здесь отмечаем, в частности, значительное повышение безопасности выполнения текущих операций наряду с уменьшением потребности в сложном оборудовании для динамического позиционирования. Кроме того, влияние погодных условий и вызванных ветром волн оказывается меньшим, чем в известных устройствах и процессах, частично вследствие того, что первое судно действует в качестве волнореза для второго судна.

Обеспечиваемые выгодные условия швартовки, очевидно, зависят от относительных линейных размеров, то есть основной треугольной геометрии компоновки. Понятно, что швартовочные тросы не могут иметь длину, меньшую определенного минимума, поскольку в этом случае суда оказались бы слишком близко друг к другу. С другой стороны, слишком большая длина швартовочных тросов означала бы ослабление эффективности управления или центрирования указанного носа относительно центральной оси неподвижного судна. Следовательно, согласно данному изобретению предпочтительно, чтобы длина швартовочных тросов была сравнимой с расстоянием между точками закрепления у каждого борта на корме первого судна. Это может означать, что длина швартовочных тросов в 1,5 или даже в 2 раза превышает указанное расстояние. При этом следует отметить, что первое судно, например ПСНХВ, обычно имеет достаточно большие размеры и, следовательно, соответствующую ширину кормы.

Как будет показано ниже, для определенных условий и операций некоторые преимущества могут быть гарантированы за счет применения двух пар швартовочных тросов и/или установки удлинителей тросов для увеличения эффективной длины швартовочных тросов, при поддержании, в то же время, приемлемого расстояние между судами.

Решения, содержащиеся в данных изобретениях, могут быть приспособлены к нескольким различным условиям применения и выполнения операций, например:
- более или менее неподвижное судно типа ПСХВ или ПСНХВ, находящееся в зонах с погодными условиями высокой степени риска, возможно в более мягких погодных условиях,
- транспортируемый груз представляет собой жидкие нефтепродукты,
- транспортировка жидкого газа (сжиженный природный газ, сжиженный нефтяной газ, газоконденсатная жидкость) и других аналогичных продуктов или продуктов, предъявляющих особые требования.

В этой связи следует отметить, что при описанном выше известном тандемном режиме, когда два судна находятся в условиях или ситуациях, указанных в предыдущем отрывке описания, известные способы швартовки часто создают существенные проблемы, в особенности, связанные с относительным движением двух судов в поперечном и продольном направлениях, а также с их вращательным движением.

Такое нежелательное движение будет в значительной степени стабилизироваться посредством расстановки по данному изобретению, которая может удерживаться за счет обеспечения постоянного равномерного торможения за кормой второго (ведомого) судна, нос которого соединен с ведущим судном.

Ниже приведено более подробное описание изобретения со ссылками на примеры вариантов реализации, которые схематично проиллюстрированы прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 показывает сверху устройство согласно изобретению в режиме перемещения груза и
фиг. 2 показывает коллектор, который может являться частью устройства, показанного на фиг. 1.

На фиг. 1 показана корма первого судна 10 (обычно ПСХВ или ПСНХВ) и второе судно 20, нос 20В которого с помощью соответствующего оборудования или компонентов соединен с кормой 10А судна 10. Соединительное устройство содержит первую пару швартовочных тросов 1А, 1В и вторую пару швартовочных тросов 2А и 2В, а также проходящие вдоль центральной оси загрузочные рукава 4, 5 и 6. В данном случае они выведены с судна 10 через удерживающую рукава стрелу 3. Такая стрела среди прочего может использоваться также для направления рукава или трубопроводов к носу 20В судна 20.

Эти четыре троса распределяются таким образом, что пары швартовочных тросов проходят от направляющих тросы труб или точек закрепления, обозначенных соответственно 11 и 12, по обеим сторонам кормы 10А в направлении соответствующих бортов корабля. При таком соединении важно, чтобы длина троса 1А была приблизительно равна длине троса 1В, и, аналогично, длина троса 2А - приблизительно равна длине троса 2В. Показано, что натяжение пары швартовочных тросов 1А, 1В несколько больше, чем натяжение пары швартовочных тросов 2А, 2В. Это означает, что в данной ситуации, показанной на чертеже, пара швартовочных тросов 1А, 1В принимает на себя большую часть нагрузки, чем пара швартовочных тросов 2А, 2В.

В варианте реализации, показанном на чертеже, использованы удлинители швартовочных тросов. В частности, удлинитель троса 1А обозначен 21, таким образом, эффективная суммарная длина этого троса увеличена на дополнительную величину 21 А за счет удлинителя 21 троса, проходящего от клюза 22 в корме 10А вперед в продольном направлении судна к точке 23 закрепления троса для противодействия довольно большим силам растяжения, которые могут быть приложены к тросу 1А. Соответствующие удлинители швартовочных тросов показаны для всех четырех тросов, при этом обозначена еще только одна точка 24 закрепления троса 1В.

Из приведенного выше пояснения следует, что треугольник, образованный кормой 10А и соответствующими свободными отрезками швартовочных тросов от направляющих втулок 11 и 12 до носа 20В, в принципе принимает форму равнобедренного треугольника, что обеспечивает очень устойчивое и надежное позиционирование или управление носом 20В судна 20 относительно судна 10А и его центральной оси. В такой треугольной конфигурации роль базовой линии, конечно, играет расстояние между точками 11 и 12 закрепления.

Принципиальную эффективность такого устройства очевидно можно пояснить также с помощью несколько упрощенного варианта реализации по сравнению с тем, который рассмотрен в связи с фиг. 1. В этом варианте может быть достаточно одной пары швартовочных тросов, например, тросов 1А и 1В, а показанные удлинители швартовочных тросов не всегда являются необходимыми. В последнем случае необходимые точки закрепления швартовочных тросов, обозначенные 23 и 24, будут находиться около кормы 10А в более привычной позиции согласно традиционным способам швартовки.

Как указано выше, швартовочные тросы 1А и 1В имеют одинаковую длину. То же самое относится к тросам 2А и 2В. В типичном примере пара тросов 1А, 1В на 10-20% короче, чем пара тросов 2А, 2В. Поэтому, если расстояние между судами 10 и 20 увеличивается, то нагрузку примет на себя пара тросов 1А, 1В. Если усилие, растягивающее эту пару тросов, увеличится еще больше из-за относительного перемещения обоих судов, то пара тросов 2А, 2В постепенно начнет принимать на себя свою часть общей нагрузки. Таким образом, возрастает гибкость или податливость взаимной швартовки, что является важным достоинством функционирования всей конструкции.

Возможно также обеспечить соответствующий эффект с помощью двух пар швартовочных тросов, которые в принципе имеют одинаковую длину, однако отличаются упругими свойствами, что обеспечивается соответствующим выбором материалов или размеров поперечного сечения.

В случае обрыва или отказа одного из швартовочных тросов в описанной выше конструкции с двумя парами швартовочных тросов надежная швартовка обоих судов сохранится, хотя, при этом возникнет тенденция к их переходу в новую позицию с относительным поперечным смещением.

Описанная конструкция из швартовочных тросов содержит такое крепление швартовочных тросов в носу 20В судна 20, что поддерживается равный или симметричный баланс сил. Это можно обеспечить известными швартовочными средствами или устройствами в носу 20В.

Если после окончания погрузки или разгрузки судно 20 отсоединяют от судна 10, то свободные концы швартовочных тросов 1А, 1В, 2А, и 2В собирают с помощью соответствующего приспособления и швартовочные тросы хранят на палубе. Один или несколько загрузочных рукавов 4, 5 и 6 можно также хранить на палубе.

Удлинители, показанные на фиг. 1 для четырех швартовочных тросов, являются весьма полезными, если требуется большая упругость швартовки, что определяется длиной обоих судов. Длина этих устройств, представленная на фигуре частью 21А швартовочного троса, выбрана с учетом желаемого увеличения упругости или пластичности. В таком варианте реализации длину пар швартовочных тросов 1А, 1В и 2А, 2В, соответственно, необходимо отрегулировать в соответствии с требуемыми рабочими параметрами всей швартовочной конструкции.

Для выполнения некоторых операций большой интерес представляет конструкция, содержащая три рукава 4, 5, 6 и показанная на фиг. 1. Она применяется, среди прочего, при погрузке нефти с возвратом летучих органических газообразных соединений с судна 20 на главное судно 10. Другой пример - погрузка жидкого газа. В обоих этих видах работы требуется, чтобы наливное судно 20 удерживалось в достаточно постоянном и центрированном в поперечном направлении положении за судном 10, чтобы избежать неблагоприятной нагрузки на рукава. Предпочтительно, чтобы стрела 3, удерживающая рукава, была поднята для того, чтобы рукава не провисали в море в процессе операции погрузки.

При описанном выше применении нескольких загрузочных рукавов 4, 5 и 6 требуется компактный носовой коллектор в качестве элемента оборудования носа 20В, предназначенный для обслуживания нескольких потоков текучей среды. Вариант реализации для этой цели представлен на фиг. 2, где показан коллектор, специально предназначенный для подачи жидкого газа (сжиженного природного газа).

На фиг. 2 представлена коллекторная система 26 со сквозной трубчатой магистралью 30, включающей, как показано на схеме, клапаны, соединители или фланцы и шарниры. Корпус магистрали 30 установлен на подшипниках 25А и 25В, как показано на фиг. 2. Поэтому корпус магистрали 30 может поворачиваться вокруг горизонтальной оси, проходящей поперек судна в носовой части 20В, показанной на фиг. 1. Шарниры 27А и 27В обеспечивают перекачивание груза на неподвижные соединители 31 и 33 с соответствующими клапанами 31А и 33В. Кроме того, в корпусе магистрали 30 показаны клапаны 30А и 30В. Соединители для трех потоков текучей среды, соответствующие трем рукавам 4, 5 и 6, обозначены как 34, 35 и 36. На фиг. 2 представлен также соединитель 32.

При помощи коллекторной системы, сконструированной, например, так, как показано на фиг. 2, можно при перекачке груза направлять несколько потоков жидкостей соответственно по рукавам 4, 5 и 6. С помощью соответствующей настройки клапанов потоки жидкостей можно направлять в соответствии со стрелками, указанными на фиг. 2. Так, например, по соединителям 34 и 36 сжиженный природный газ может поступать с ПСНХВ, в то время как соединитель 35 служит для возврата газа. Из двух потоков 34 и 36 поток 34 может представлять собой жидкий нефтепродукт, а труба 36 может быть приспособлена для перекачки летучих органических соединений.

Очевидно, что носовой коллектор в оборудовании носовой части 20В наливного судна 20 может иметь несколько различных конфигураций, предназначенных для управления потоками текучих сред в зависимости от конкретной ситуации при погрузке и выгрузке, которые могут быть известными сами по себе. Кроме того, для швартовочной системы в соответствии с фиг. 1 возможно несколько модификаций при сохранении общего принципа, который составляет основу данного технического решения. Вначале мы указали, что в некоторых случаях может оказаться достаточно одной пары швартовочных тросов, и, более того, показанные удлинители могут быть излишними, если требования к пружинящей швартовке не являются очень строгими. Точки 11 и 12 закрепления вместо более или менее традиционных якорных труб могут содержать известные сами по себе шкивы или ролики. Кроме того, кто-то может предложить конструкцию, в которой две пары швартовочных тросов имеют точки закрепления в кормовой части 10А, расположенные одна над другой, а не рядом, как показано на фиг. 1. В таком случае естественно расположить сверху пару тросов 1А, 1В, которые имеют несколько большее натяжение.

Погрузочно-швартовочное устройство для плавучих систем хранения и выгрузки, в частности жидких нефтепродуктов, в морских условиях содержит два швартовочных троса одинаковой длины, предназначенных для протягивания от их соответствующих точек крепления у бортов кормы одного судна к носу второго судна. Кроме того, устройство содержит загрузочные рукава, проходящие вдоль центральной оси от средней точки кормы одного из упомянутых судов к носу второго судна. Такое выполнение устройства обеспечивает удержание носа второго судна в практически неподвижном положении относительно центральной оси первого судна. 7 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для перемещения грузов, в частности жидких нефтепродуктов, между двумя судами (10, 20) в морских условиях, содержащее швартовочные тросы и по меньшей мере один загрузочный рукав (4, 5, 6), размещенные так, что они могут быть протянуты между кормой (10А) первого судна (10) и носом (20В) второго судна (20), отличающееся тем, что оно содержит два швартовочных троса (1А, 1В) одинаковой длины, предназначенных для протягивания от их соответствующих точек (11, 12) крепления у бортов вдоль кормы (10А) к носу (20В), а загрузочные рукава (4, 5, 6) проходят вдоль центральной оси от средней точки кормы (10А) к носу (20В).2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит вторую пару швартовочных тросов (2А, 2В), протянутых к их точкам закрепления, причем вторая пара швартовочных тросов (2А, 2В) имеет большую длину или большую упругость, чем швартовочные тросы (1А, 1В) первой пары.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вторая пара швартовочных тросов (2А, 2В) имеет длину или упругость на 10-20% больше, чем первая пара (1А, 1В).4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что длина швартовочных тросов в 1,5-2 раза больше расстояния между точками (11, 12) их закрепления, расположенными по обоим бортам на корме (10А).5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что точка закрепления каждого швартовочного троса отнесена от кормы вперед, при этом дополнительная часть (21А) швартовочного троса проходит вдоль судна от клюза 22 в корме 10А к точке закрепления.6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что по меньшей мере один из загрузочных рукавов (4, 5, 6) предназначен для подачи текучей среды, в частности газа, в направлении, противоположном направлению перемещения основного потока в других загрузочных рукавах.7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что оно выполнено со стрелой (3), удерживающей загрузочные рукава (4, 5, 6), выступающей за пределы кормы (10А) и направляющей эти рукава, поднятые над поверхностью моря, в направлении к носу (20В).8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что в носу (20В) второго судна установлено коллекторное устройство (26) со сквозной трубчатой магистралью 30, которая установлена с возможностью поворота на подшипниках (25А и 25В) вокруг горизонтальной оси носовой части 20В, проходящей поперек судна, при этом магистраль включает шарниры (27А и 27В), обеспечивающие перекачивание груза на неподвижные соединители (31, 33), и трубопроводы (34, 35, 36) для подсоединения загрузочных рукавов.