ЗАГРУЗОЧНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2010 года по МПК B63B27/34 B63B21/50 E21B17/01 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к загрузочной системе для передачи, по меньшей мере, одной среды между первой установкой и судном, к подъемной системе для применения с такой загрузочной системой и к способу присоединения загрузочной системы к судну.

Уровень техники

Существует ряд систем для передачи среды между двумя устройствами в удаленном от берега положении, где одно из устройств часто является подводной установкой, плавучим накопительным устройством или платформой, и транспортным судном.

Некоторые из этих систем имеют устройства, посредством которых, когда судно не используется, между установкой и судном расположен передаточный шланг, частично находящийся на морском дне. Наличие шланга, расположенного в таком положении, вызывает интенсивный износ на некоторых частях шланга, что приводит к необходимости отслеживать износ и осуществлять регулярные замены частей шланга. Эти известные загрузочные системы также часто расположены так, чтобы позволять судну, когда оно присоединено, свободно поворачиваться согласно погодным условиям. В некоторых системах это достигается за счет наличия вертлюжной системы поблизости от места прикрепления между шлангом и судном, такой как вертлюжная система, расположенная вокруг места присоединения шланга к судну, или как подводный буй, размещенный в приемной станции в судне, где непосредственно буй или конец шланга, который прикреплен к судну, содержит вертлюжные устройства, описанные, например, в документе US 6,688,348. В данном случае судно или должно иметь вертлюжную систему, или, в качестве альтернативы, потребуется относительно тяжелый буй и/или конец шланга, который должен втягиваться внутрь судна вертлюгом. Тем не менее, гибкий шланг предлагает несколько более ограниченную гибкость. Другой известной системой является расположение вертлюжной системы на месте постановки на якорь шланга к морскому дну. Это обеспечивает более значительную гибкость, так как ось вращения расположена на морском дне, но с таким решением все движущиеся элементы находятся на морском дне, с проблемами в отношении технического обслуживания и ремонта. Также существуют системы, которые имеют поставленные на якорь вышки с вертлюжными устройствами, расположенными над поверхностью воды. Тем не менее, они подвергаются воздействию ветра и погодных условий и представляют препятствие передвижению по воде.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать систему, которая уменьшает проблемы, связанные с ранее известными загрузочными системами. Другая задача заключается в том, чтобы создать загрузочную систему, которая в наименьшей степени препятствует передвижению судов, может быть применена в относительно широком диапазоне погодных условий, легка в использовании и в которой подвижные части могут быть легко отремонтированы и легки в техническом обслуживании. Еще одна задача состоит в том, чтобы создать систему, в которой для соединения и отсоединения загрузочной системы не требуется вспомогательное судно. Также задачей является создание системы, которая может быть использована для относительно больших глубин, а также в областях, подверженных дрейфующим льдам и айсбергам.

Эти задачи решаются системой, охарактеризованной в независимых пунктах формулы изобретения, а дополнительные отличительные признаки изобретения изложены в зависимых пунктах формулы и нижеследующем описании.

Настоящее изобретение относится к загрузочной системе для передачи, по меньшей мере, одной среды между первой установкой и судном. Может быть необходимо передать к первой установке одну или более сред, таких как текучая среда, газ и/или жидкость, сигналы, электричество и т.д. Первая установка может представлять собой станцию накопления в виде платформы, либо плавающую, либо прикрепленную ко дну, судно, подводную станцию накопления для скважины, скважину, коллектор для нескольких скважин или другие типы установки, расположенной в толще воды. Судно, как правило, представляет собой грузовой корабль, но также может относиться к другим типам судов, таких как добывающее судно, судно промежуточного хранения и т.п.

Предложенная загрузочная система содержит якорное устройство, которое может быть закреплено относительно морского дна, по меньшей мере, один удлиненный первый передаточный элемент, в установленном положении обычно ориентированный вертикально и присоединенный к якорному устройству, содержащий устройства для присоединения к первой установке, систему плавучести для обеспечения того, чтобы первый передаточный элемент находился в состоянии натяга в установленном положении, по меньшей мере, один гибкий второй передаточный элемент, расположенный в продолжении первого передаточного элемента, вертлюжное устройство, установленное между первым и вторым передаточными элементами. Вертлюжное устройство выполнено с возможностью вращения, по меньшей мере, вокруг продольной оси первого передаточного элемента, причем свободный конец второго передаточного элемента содержит устройства для присоединения к судну и в установленном состоянии, когда система не используется, расположен свободно свисающим в толще воды.

Загрузочная система для передачи среды особенно подходит для применения на глубинах обычно от 100 м и более. Она также подходит для больших глубин, от 1000 м и более.

Система постановки на якорь может относиться к любому типу якорного устройства, которое, когда оно установлено, находится в неподвижном положении относительно морского дна. В данной заявке термин «морское дно» следует понимать так, что он охватывает в том числе грунт озера или фьорда. В варианте выполнения первый передаточный элемент может содержать внутренние устройства для передачи более чем одного типа среды, например, за счет наличия соосных внутренних кольцеобразных каналов, или полостей, или труб, проходящих по существу параллельно в продольном направлении передаточного элемента. Также он может быть составлен из нескольких шлангов или труб. В варианте выполнения первый передаточный элемент также может быть по существу жесткой трубой, такой как, например, обычная насосно-компрессорная труба. Эта жесткая труба может быть составлена из нескольких частей, которые, например, сварены или скручены вместе. Также существует потенциальная возможность того, что первый передаточный элемент является гибким элементом, таким как шланг.

Этот первый передаточный элемент присоединен к якорному устройству таким образом, что место прикрепления первого передаточного элемента остается стабильным относительно морского дна. Это место может находиться вблизи морского дна или на некотором расстоянии от него. В варианте выполнения первый передаточный элемент может проходить на некоторое расстояние за это место, где он присоединен к якорному устройству, таким образом, позволяя легко его присоединять к устройствам, установленным на морском дне, и/или скважинам, тем самым обеспечивая передачу необходимой среды. Во втором варианте выполнения место соединения между якорным устройством и первым передаточным элементом выполнено на достаточном расстоянии от морского дна, в результате чего первый передаточный элемент оканчивается на некотором расстоянии от морского дна и в этом месте присоединен к первой установке. В этом случае первая установка может быть плавучим объектом, который присоединен к предложенной загрузочной системе посредством канала передачи, плавающим в толще воды между первой установкой и загрузочной системой. Также может быть предусмотрено сочетание этих альтернативных решений.

Второй конец первого передаточного элемента, обращенный от якорного устройства и расположенный в установленном состоянии в толще воды выше якорного устройства, обычно находится на глубине, по существу вне зоны действия волн, обычно на 30-50 м ниже поверхности. На такой глубине этот верхний конец первого передаточного элемента не представляет препятствия прохождению судов, а также подвергается минимальному влиянию волн.

Система содержит систему плавучести, которая в установленном состоянии удерживает первый передаточный элемент в натянутом состоянии. Эта система плавучести может содержать один или более элементов плавучести на конце первого передаточного элемента, противоположном расположению якорного устройства, и/или устройства плавучести, расположенные вдоль первого передаточного элемента. Если элемент плавучести установлен на конце первой передаточной трубы, это может быть сделано на верхней части трубы, между трубой и вертлюжным устройством, и/или он может быть прикреплен к трубе, но установлен с вертлюжным устройством между верхней частью трубы и элементом плавучести. Система плавучести может иметь регулируемую плавучесть или включать в себя элементы плавучести с фиксированной, нерегулируемой плавучестью или их сочетание.

Второй передаточный элемент представляет собой гибкий элемент, что следует понимать так, что продольная ось второго передаточного элемента может изгибаться, например, принимая S- или J-образную форму. Это может быть достигнуто различными путями, либо при помощи элемента с неотъемлемо присущей гибкостью, такого как шланг, либо элементом, составленным из ряда жестких элементов, которые вместе образуют гибкий элемент. В установленном состоянии, когда система не используется, гибкий передаточный элемент имеет ориентацию, по существу параллельную первому передаточному элементу, а его свободный конец расположен на некотором расстоянии от морского дна. Свободный конец гибкого второго передаточного элемента также будет располагаться на некотором расстоянии от места присоединения загрузочной системы к первой установке. Это следует понимать таким образом, что место присоединения первой установки к загрузочной системе обычно расположено по вертикали ниже свободного конца гибкого второго передаточного элемента, когда он установлен и не используется. Свободный конец гибкого второго передаточного элемента содержит соединительное устройство для соединения с приемным устройством, находящимся на борту судна. Соединительное устройство может быть стандартной шланговой соединительной муфтой. В положении нормальной эксплуатации гибкий передаточный элемент имеет так называемое S-образное колено трубы на месте прикрепления к вертлюжному устройству и первому передаточному элементу. Более того, гибкий элемент, во время использования, когда он присоединен к судну, обычно может иметь вертикальную нижнюю точку, которая расположена по вертикали ниже горизонтальной плоскости вращения вертлюжного устройства между первым и вторым передаточными элементами. Это придает системе большую гибкость, так как судно имеет большую свободу перед тем, как оно должно отцепить конец второго передаточного элемента, вдобавок к чему при таком размещении второй передаточный элемент и система как таковая испытывают минимальную величину натяжения.

Когда система установлена, вертлюжное устройство, установленное между первым и вторым передаточными элементами, расположено на глубине приблизительно 30-50 м. Вертлюжное устройство содержит первый вертлюжный элемент с первой осью вращения, по существу параллельной продольной оси удлиненного первого передаточного элемента. Вход этого первого вертлюжного элемента обычно параллелен продольной оси первого передаточного элемента. Там, где в вертлюжном устройстве только один вертлюжный элемент, выход вертлюжного элемента имеет ориентацию, которая не параллельна продольной оси и образует с ней угол. Вертлюжное устройство также может содержать второй вертлюжный элемент со второй осью вращения, ориентированной отличным от оси вращения первого вертлюжного элемента образом, предпочтительно по существу перпендикулярной относительно первой оси вращения. Результатом наличия этих двух вертлюжных элементов является то, что ослабляется напряжение и натяжение на месте передачи между первым и вторым передаточными элементами, а также обеспечение загрузочной системы, способной выдерживать более значительные моменты, так как ослабляется натяжение на втором передаточном элементе в месте соединения со вторым вертлюжным элементом. Вертлюжное устройство этого типа предоставляет гибкому передаточному элементу возможность вращаться относительно первого передаточного элемента. За счет этого судно, которое присоединено ко второму передаточному элементу, приобретает очень большую рабочую поверхность в присоединенном состоянии, S-образная форма второго передаточного элемента с вертикальной нижней точкой, расположенной ниже вертлюжного устройства, также позволяет судну перемещаться на некоторое расстояние прямо по направлению к вертикальной оси вращения вертлюжного устройства. При направлении немного в сторону от вертикальной оси вращения этот вертлюг будет вращаться. Вышеупомянутая вертикальная ось вращения представляет собой ось вращения, по существу параллельную первому передаточному элементу, как указано выше, но эта ось может иметь угловое отклонение в любом случае на 15° с вертикальной осью. Один или оба вертлюжных элемента в вертлюжном устройстве также могут включать в себя стопорные устройства для того, чтобы была возможность блокировать или ограничивать вращательное движение на одном месте.

Таким образом, в варианте выполнения, по меньшей мере, часть системы плавучести, обычно элемент плавучести, образует основание для вертлюжного устройства. Вертлюжное устройство может быть присоединено к этому элементу плавучести при помощи выполненных с возможностью отцепления соединительных муфт, которые делают легким открепление вертлюжного устройства от первого передаточного элемента, когда оно должно быть извлечено на поверхность для ремонта и технического обслуживания. В ином случае это вертлюжное устройство установлено на глубине, которая позволяет осуществлять ремонтные работы на месте нахождения, например, водолазами или при помощи подводного аппарата с дистанционным управлением. Если необходимо отцепить вертлюжное устройство и поднять его на поверхность, можно заблокировать вертлюги при помощи стопорных устройств, тем самым облегчая подъем их по прямой от загрузочной системы после отцепления. Обычно также предусмотрены устройства для облегчения отцепления или замены гибкого второго передаточного элемента от вертлюжного устройства. В системе выполнены клапаны и подобные элементы для обеспечения того, чтобы в окружающую среду не были выпущены никакие экологически вредные среды. Специалисту в данной области техники это должно быть понятно.

Согласно изобретению первый передаточный элемент также может содержать противоударные устройства в области, где свободный конец второго передаточного элемента расположен в установленном состоянии, когда система не используется. Эти противоударные устройства могут быть различных типов, таких как покрытия, расположенные вокруг первого передаточного элемента, или выступающий каркас для предохранения конца второго передаточного элемента от ударения в первый передаточный элемент. Конец второго передаточного элемента также может включать в себя устройства для устранения или сведения к минимуму какого-либо повреждения в случае, если второй передаточный элемент придет в соприкосновение с первым передаточным элементом.

В варианте выполнения первый передаточный элемент, кроме того, может содержать гибкое соединение рядом с местом прикрепления к якорному устройству, при этом указанное соединение обеспечивает возможность углового отклонения между продольной осью первого передаточного элемента и вертикальной осью, когда система находится в установленном состоянии. Более значительная потребность в гибком соединении этого типа существует тогда, когда система применяется для меньших глубин, чем когда она применяется для больших глубин, так как длина первого передаточного элемента предполагает некоторую величину гибкости в зависимости от длины первого передаточного элемента. В варианте изобретения участок первого передаточного элемента также может быть установлен на якорном устройстве, при этом этот участок выполнен как гибкий участок первого передаточного элемента.

Загрузочная система также содержит подъемное устройство, тем самым позволяя судну поднимать свободный конец второго передаточного элемента и присоединять свободный конец к приемной системе, расположенной на борту судна. Это подъемное устройство может представлять собой стандартное подъемное устройство с прикрепляемым ко дну опознавательным буем. Буй и якорь должны быть подняты на судно перед тем, как могут быть начаты работы по вытягиванию свободного конца. Когда судно подлежит отсоединению, этот процесс должен быть произведен в обратной последовательности. Извлечение и развертывание якорной системы занимает время и нежелательно.

В качестве альтернативы предлагается модифицированное подъемное устройство, в котором вместо прикрепляемого к дну опознавательного буя используется буй, присоединенный к извлекающему канату, который имеет увеличенный собственный вес, по меньшей мере, на одном участке по сравнению с остальной частью каната, в результате чего груз каната заставляет его оставаться на морском дне. Так как этот груз прикреплен к канату и/или встроен в него, то канат может вытягиваться вверх обычными лебедками без необходимости останавливать процесс для того, чтобы присоединить/отсоединить якорное устройство, как это должно быть сделано в известных решениях.

Согласно изобретению также разработаны другие новые подъемные устройства, которые также легче в использовании, чем предшествующие решения.

Предлагаемое подъемное устройство для гибкого передаточного элемента в системе передачи между первой установкой и судном, в котором передаточный элемент в установленном состоянии расположен свободно свисающим в толще воды с по существу вертикальной ориентацией и со свободным концом, содержащим соединительные устройства для присоединения к судну, отстоящим от морского дна, содержит направляющий элемент, который установлен с возможностью скольжения вдоль передаточного элемента, извлекающий канат, присоединенный одним концом к направляющему элементу и передаточному элементу, и опознавательный буй, присоединенный к другому концу извлекающего каната.

В одном варианте направляющий элемент содержит устройства плавучести, а подъемное устройство содержит направляющий тросик. Извлекающий канат прикреплен к свободному концу передаточного элемента, направляющий тросик прикреплен к передаточному элементу рядом со свободным концом и к канату на некотором расстоянии от места соединения между канатом и свободным концом передаточного элемента. Направляющий элемент установлен с возможностью скольжения вдоль направляющего тросика между его двумя местами прикрепления.

Во втором варианте направляющий элемент содержит грузовые элементы, а извлекающий канат прикреплен к направляющему элементу. Подъемное устройство, кроме того, содержит отсоединяемое удерживающее устройство для прикрепления направляющего элемента, установленное на некотором расстоянии от свободного конца передаточного элемента.

В свободном состоянии направляющий элемент имеет возможность свободно скользить вдоль передаточного элемента. Там, где передаточный элемент содержит участки меньшего диаметра, направляющий элемент снабжен отрезком, который позволяет ему упираться в передаточный элемент по обе стороны от участка меньшего диаметра, таким образом, предотвращая его застревание на участке меньшего диаметра.

Согласно изобретению судно прибывает к местоположению загрузочной системы, описанной выше, и подбирает опознавательный буй, после чего судно разворачивается от загрузочной системы и начинает вытягивать, например лебедкой, извлекающий канат, прикрепленный к опознавательному бую, после чего обеспечивают вытягивание свободного конца гибкого передаточного элемента к судну и его присоединение к судну.

Загрузочная система, подъемная система и способ согласно изобретению обеспечивают систему, которая может быть применена в более широком интервале погодных условий. Эта система имеет значительную гибкость в отношении движения присоединенного судна как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, за счет как вертлюжного устройства, так и гибкого передаточного элемента. Это обеспечивает систему, которая имеет повышенную функциональную надежность. Кроме того, предлагаемая подъемная система обеспечивает упрощенное присоединение и отсоединение системы. Установка движущихся частей на верхней части первого передаточного элемента также обеспечивает преимущество в упрощении ремонта и технического обслуживания. Тот факт, что гибкий второй передаточный элемент размещен свободно свисающим в воде, когда система не находится в работе, способствует меньшему износу второго передаточного элемента, в то время как для такой системы требуется более короткий шланг, что приводит к экономии затрат и снижению динамических усилий, воздействующих на систему при ее функционировании.

Краткое описание чертежей

Далее приведено более подробное разъяснение изобретения со ссылками на

прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1А и 1В проиллюстрированы принципы установленной загрузочной системы согласно изобретению, при ее использовании и когда она не используется;

на фиг.1C проиллюстрирован альтернативный вариант выполнения установленной загрузочной системы, когда она не используется;

на фиг.2 более подробно проиллюстрирован вариант загрузочной системы;

на фиг.3 проиллюстрированы система плавучести и вертлюжное устройство;

на фиг.4 проиллюстрирован возможный вариант присоединения деталей вертлюжного устройства к первому передаточному элементу;

на фиг.5А и 5В проиллюстрировано присоединение второго передаточного элемента к вертлюжному устройству, показанное на видах сбоку и сверху;

на фиг.6 проиллюстрировано первое подъемное устройство;

на фиг.7 проиллюстрировано второе подъемное устройство;

на фиг.8 проиллюстрированы пять последовательных положений для использования подъемного устройства, проиллюстрированного на фиг.7;

на фиг.9 проиллюстрирован альтернативный направляющий элемент;

на фиг.10 проиллюстрировано третье подъемное устройство.

Осуществление изобретения

На фиг.1А и 1В проиллюстрирована предложенная загрузочная система в ходе ее использования и в тот момент, когда она не используется. Загрузочная система содержит якорное устройство 5, расположенное на морском дне 1 под толщей воды с поверхностью 2. К якорному устройству 5 присоединен первый удлиненный передаточный элемент 6, который размещен по существу вертикально в толще воды. На верхней части первого передаточного элемента 6 установлена система 10 плавучести, в результате чего первый передаточный элемент 6 всегда находится в натянутом состоянии. На верхней части первого передаточного элемента 6 также установлено вертлюжное устройство 15. К первому передаточному элементу 6 посредством вертлюжного устройства 15 присоединен второй передаточный элемент 7. При нахождении в соединенном состоянии второй передаточный элемент, который является гибким, присоединен на поверхности к судну 3, как показано на фиг.1А, а когда элемент 7 не присоединен, он свободно свисает в толще воде, по существу параллельно первому передаточному элементу 6. Первый передаточный элемент 6 также содержит противоударные устройства 8 в той области первого передаточного элемента 6, которая расположена рядом со свободным концом второго передаточного элемента 7 при нахождении его в отсоединенном состоянии.

На фиг.1C проиллюстрирована альтернативная загрузочная система, когда она не используется. Загрузочная система поставлена на якорь, крепясь к морскому дну 1 посредством якорного устройства 5. К якорному устройству 5 прикреплен первый передаточный элемент 6, который на конце, обращенном от морского дна 1, состыкован с гибким вторым передаточным элементом 7 посредством вертлюжного устройства 15, установленного в соединении с системой 10 плавучести. Первый передаточный элемент 6 также содержит противоударные устройства 8, за счет чего обеспечено предохранение свободного конца второго передаточного элемента 7, содержащего устройства 14, предназначенные для присоединения к судну в ходе использования, от ударения в первый передаточный элемент 6. На чертеже также показано подъемное устройство 19 для извлечения свободного конца второго передаточного элемента 7. В данном случае первая установка 4 содержит судно 400, которое может быть буровым судном, добывающим судном, судном промежуточного хранения или другим судном, плавающим на поверхности 2. От этого судна 400 проходит канал 401, плавающий в толще воды, предназначенный для передачи сред, при этом указанный канал 401 также оборудован элементами 402 плавучести, которые сохраняют его плавающим устойчивым образом в толще воды, не подвергая напряжению, превышающему необходимое. Этот канал 401 соединен с загрузочной системой и первым передаточным элементом 6 соединительными устройствами 13. Соединительные устройства 13 установлены на достаточном расстоянии от морского дна 1, тем самым избегается необходимость для канала 401 протягиваться прямо до морского дна в случаях, где глубина, например, превышает 1000 м. Тем не менее, соединительные устройства 13 установлены по вертикали ниже положения для свободного конца гибкого второго передаточного элемента 7, тем самым предохраняя их от того, чтобы они становились друг у друга на пути. В одном варианте первый передаточный элемент 6 также может оканчиваться на соединительных устройствах 13 и крепиться к якорному устройству 5 вблизи от этого места, в качестве альтернативы его прохождению по всему пути вниз до морского дна. Также передаточный элемент может быть снабжен несколькими соединительными устройствами, которые могут быть установлены на морском дне или на некотором расстоянии от него, или их комбинацией.

На фиг.2 проиллюстрирована система, соответствующая показанной на фиг.1, но несколько более подробно. Первый передаточный элемент 6 присоединен к первой установке 4 посредством соединительного устройства 13, находящегося в соединении с якорным устройством 5. Первый передаточный элемент 6, кроме того, содержит гибкое соединение 9, которое позволяет продольной оси первого передаточного элемента 6 образовывать с вертикальной осью угол около 15°. В данном варианте выполнения противоударные устройства содержат одновременно покрывающую конструкцию 8' и дистанцирующий элемент 8" для того, чтобы препятствовать контакту между первым передаточным элементом 6 и свободным концом второго передаточного элемента 7. Система 10 плавучести содержит элемент 11 плавучести, установленный поверх первого передаточного элемента 6. Вершина этого элемента плавучести образует основание 12 для вертлюжного устройства 15. Вертлюжное устройство 15 содержит первый вертлюжный элемент 16 с осью вращения, по существу параллельной продольной оси первого передаточного элемента 6, и второй вертлюжный элемент 17 с осью вращения, по существу перпендикулярной по отношению к оси вращения первого вертлюжного элемента 16. Второй передаточный элемент 7 присоединен к выходу второго вертлюжного элемента 17 и, благодаря своей гибкости, либо присоединен к судну 3 посредством устройств 14 для присоединения к расположенному на борту судна оборудованию, либо, когда он не используется, свисает по существу параллельно первому передаточному элементу 6. Оба варианта показаны на чертеже. Кроме того, между вторым вертлюжным элементом 17 и вторым передаточным элементом 7 выполнена соединительная муфта 27. Соединительные муфты 27 выполнены также между первым передаточным элементом 6 и первым вертлюжным элементом 16 и между вертлюжными элементами 16, 17. Это обеспечивает возможность разъединения этих деталей и извлечения на поверхность деталей, требующих ремонта. Также система содержит датчики 41 для определения, например, относительного положения. В сочетании с соединительной муфтой 27 в месте прикрепления гибкого второго передаточного элемента 7 к неподвижной части, которая в данном случае представлена вторым вертлюжным элементом 17, также могут быть установлены гибкие элементы 40 жесткости. Гибкий элемент 40 жесткости проходит от соединительной муфты 27 на некоторой длине на протяжении второго передаточного элемента 7.

На фиг.3 более схематично показаны система 10 плавучести и вертлюжное устройство 15. Здесь можно четко видеть, что ось вращения первого вертлюжного элемента 16 перпендикулярна относительно оси вращения второго вертлюжного элемента 17. Между выходом одного вертлюжного элемента и входом второго вертлюжного элемента также установлен отрезок жесткой трубы, так как выход и вход имеют различную ориентацию.

На фиг.4 проиллюстрирован вариант, в котором вертлюжное устройство 15 присоединено к верхнему концу первого передаточного элемента 6. На левой стороне чертежа оно показано в процессе его присоединения, а на правой стороне - в присоединенном положении. В данном случае система 10 плавучести содержит элементы 11' плавучести, установленные на верхнем конце первого передаточного элемента 6, образуя часть основания 12 для вертлюжного устройства 15. Система оснащена элементом 28 жесткой трубы между вертлюжными элементами 16, 17. Первый вертлюжный элемент 16 имеет по существу вертикальную ось вращения, а второй вертлюжный элемент 17 имеет по существу горизонтальную ось вращения, при этом в процессе установки вертлюжные элементы 16, 17 заблокированы от вращения. На выходе второго вертлюжного элемента 17 вертлюжное устройство содержит дополнительный элемент 28' трубы, который оканчивается, упираясь в соединительную муфту 27 в месте контакта с гибким вторым передаточным элементом 7. Также можно видеть, что в области соединения с соединительной муфтой 27 гибкий второй передаточный элемент 7 оснащен гибким элементом 40 жесткости. Также система содержит подъемные проушины 29 для прикрепления подъемных тросов 30, направляющие элементы 31 в виде штырей и воронок, и направляющие тросы 32 для правильной вставки элементов в соединительную муфту 27 между вертлюжным устройством 15 и верхней частью первого передаточного элемента 6.

В случае ремонта только второго передаточного элемента 7 первый и второй вертлюжные элементы 16, 17 могут быть заблокированы при помощи стопорных устройств 18, таким образом обеспечивается их предохранение от свободного вращения, как показано на фиг.5А и 5В. В этом случае для правильной вставки частей соединительной муфты 27 между вторым передаточным элементом 7 и вертлюжным устройством 15 также могут быть применены направляющие тросы 32.

На фиг.6 проиллюстрирован первый вариант подъемного устройства 19. Направляющий элемент 20 выполнен с возможностью скольжения вдоль гибкого второго передаточного элемента 7. В этом варианте выполнения направляющий элемент 20 содержит грузовые элементы 26 и присоединен к извлекающему канату 21. Когда система не используется, канат 21 на другом своем конце присоединен к одному или большему числу опознавательных буев 22. Опознавательный буй 22 подбирается судном 3. Расположенное в месте прикрепления гибкого передаточного элемента 7 к вертлюжному устройству 15 отсоединяемое удерживающее устройство 24 выпускает направляющий элемент 20, который вследствие своего веса падает вдоль всего второго передаточного элемента 7 до его свободного конца, после чего, путем поднятия лебедкой каната 21, свободный конец с соединительными устройствами 14 может быть извлечен судном 3 и присоединен к судну 3. При отсоединении судна процесс происходит в обратной последовательности.

На фиг.7 проиллюстрировано альтернативное подъемное устройство, а на фиг.8 показаны пять последовательных положений. На гибком передаточном элементе 7 установлен с возможностью скольжения направляющий элемент 20. В данном случае канат 21 прикреплен непосредственно к свободному концу гибкого передаточного элемента 7. Кроме того, к концу гибкого передаточного элемента 7 и к точке на канате 21, на некотором расстоянии от него, прикреплен направляющий тросик 23. Направляющий элемент 20 присоединен с возможностью скольжения к направляющему тросику 23. Когда судно подобрало опознавательный буй 22 и начинает вытягивать канат, в то же время двигаясь в обратном направлении от загрузочной системы, направляющий тросик 23 и направляющий элемент 20 с встроенными в них средствами плавучести будут направлять точку приложения усилия подъема между канатом 21 и гибким передаточным элементом 7 к концу гибкого передаточного элемента 7, как проиллюстрировано в последовательных действиях, обозначенных шагами 1-5.

На фиг.9 проиллюстрирована возможная конструкция направляющего элемента для использования в подъемном устройстве, изображенном на фиг.7 и 8. Гибкий передаточный элемент 7, как правило, состоит из нескольких элементов, и место соединения этих элементов обычно имеет немного меньший диаметр, чем остальная часть передаточного элемента 7. Для предохранения направляющего элемента 20 от застревания при скольжении над этими участками передаточного элемента 7, он предпочтительно снабжен отрезком, который позволяет концу направляющего элемента 20 упираться в передаточный элемент 7 сбоку участка меньшего диаметра, перед тем, как противоположный конец направляющего элемента 20 подходит к участку с меньшим диаметром. Для направляющего элемента со встроенными средствами плавучести это может быть достигнуто за счет оснащения направляющего элемента 20 множеством устройств 25 плавучести в виде шаров, выполненных с возможностью вращения относительно рамы 250. Это также способствует обеспечению хороших условий скольжения между направляющим элементом 20 и передаточным элементом 7. Как проиллюстрировано, направляющий элемент 20 также может содержать колесико 251 для облегчения прохождения направляющего тросика 23.

Предлагаемое подъемное устройство с направляющим элементом, проходящим вдоль гибкого передаточного элемента, также имеет очищающее от загрязнений воздействие на гибкий передаточный элемент.

На фиг.10 проиллюстрировано альтернативное подъемное устройство, в котором гибкий второй передаточный элемент 7 показан присоединенным к вертлюжному устройству 15, при этом остальная часть загрузочной системы не проиллюстрирована. К свободному концу второго передаточного элемента 7 присоединен извлекающий канат 21. Канат 21 проходит от свободного конца вниз до участка 25 извлекающего каната 21, находящегося вблизи морского дна 1 или расположенного на нем, и затем вверх до опознавательного буя 22 на поверхности 2, таким образом, позволяя судну, которое присоединяется к загрузочной системе, поднимать извлекающий канат. Участок 25 каната 21 представляет собой утяжеленный посредством груза участок каната с собственным весом, превышающим вес остальной части каната. Груз может быть включен в канат как часть, может быть обеспечен внешним грузовым элементом, может быть вплетен в канат или расположен на канате другим образом. При помощи такого устройства может быть обеспечено обращение с канатом посредством лебедок, расположенных на борту судна, без необходимости останавливать процесс извлечения/развертывания для того, чтобы отсоединить якорь, например, от извлекающего каната. Это представляет собой преимущественное решение.

Изобретение описано со ссылками на конкретные варианты выполнения, проиллюстрированные на приложенных чертежах. Специалисту в данной области техники будет понятно, что в эти варианты могут быть внесены изменения и модификации, которые попадают в пределы объема формулы изобретения. Загрузочная система также должна быть оборудована отсечными клапанами, защитой от коррозии и т.д., что должно быть понятно специалисту.

Изобретение относится к системам для передачи среды между двумя устройствами в удаленном от берега положении и способу соединения загрузочной системы. Загрузочная система для передачи, по меньшей мере, одной среды между первой установкой (4) и судном (3) содержит якорное устройство (5), которое закреплено относительно морского дна (1), по меньшей мере, один удлиненный первый передаточный элемент (6), который ориентирован вертикально, по меньшей мере, один гибкий второй передаточный элемент (7), расположенный в продолжении первого передаточного элемента (6), вертлюжное устройство (15), установленное между первым (6) и вторым (7) передаточными элементами и выполненное с возможностью вращения, по меньшей мере, вокруг продольной оси первого передаточного элемента (6). Свободный конец второго передаточного элемента (7), когда система не используется, расположен свободно свисающим в толще воды. Подъемное устройство для гибкого передаточного элемента (7) между первой установкой (4) и судном (3), в котором передаточный элемент (7) свободно свисает в толще воды с вертикальной ориентацией и имеет свободный конец, снабженный соединительными устройствами для присоединения к судну, содержит направляющий элемент (20) с возможностью скольжения вдоль передаточного элемента (7), извлекающий канат (21) и, по меньшей мере, один опознавательный буй (22). Способ соединения загрузочной системы включает прибытие судна к местоположению загрузочной системы, извлечение опознавательного буя, поворот судна в направлении, обратном от загрузочной системы, вытягивание извлекающего каната буя, вытягивают по направлению к судну свободный конец гибкого передаточного элемента и присоединяют его к судну. Достигается использование системы на больших глубинах, не требуется вспомогательное судно, система не препятствует передвижению других судов. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Загрузочная система для передачи, по меньшей мере, одной среды между первой установкой (4) и судном (3), содержащая якорное устройство (5), которое может быть закреплено относительно морского дна (1), по меньшей мере, один удлиненный первый передаточный элемент (6), в установленном положении ориентированный вертикально и присоединенный к якорному устройству (5), снабженный устройствами (13) для присоединения к первой установке (4); систему (10) плавучести для обеспечения нахождения первого передаточного элемента (6) в состоянии натяга в установленном положении; по меньшей мере, один гибкий второй передаточный элемент (7), расположенный в продолжение первого передаточного элемента (6), отличающаяся тем, что между первым (6) и вторым (7) передаточными элементами установлено вертлюжное устройство (15), содержащее первый вертлюжный элемент (16) с первой осью вращения, по существу, параллельной продольной оси удлиненного первого передаточного элемента (6), и второй вертлюжный элемент (17) со второй осью вращения, ориентированной, по существу, перпендикулярно по отношению к первой оси вращения, причем свободный конец второго передаточного элемента (7) снабжен устройствами (14) для присоединения к судну (3), и в установленном положении, когда система не используется, расположен свободно свисающим в толще воды и ориентирован, по существу, параллельно первому передаточному элементу (6).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что система (10) плавучести содержит элемент (11) плавучести, предусмотренный на конце первого передаточного элемента (6), противоположном тому, на котором расположено якорное устройство (5), и/или устройства плавучести, расположенные вдоль первого передаточного элемента (6).

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что элемент (11) плавучести образует основание (12) для вертлюжного устройства (15).

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что первый передаточный элемент (6) снабжен противоударными устройствами (8).

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что первый передаточный элемент (6) дополнительно содержит вблизи якорного устройства (5) гибкое соединение (9), которое в установленном положении системы обеспечивает возможность углового отклонения между продольной осью первого передаточного элемента (6) и вертикальной осью.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит подъемное устройство (19).

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что подъемное устройство (19) содержит извлекающий канат (21), присоединенный к свободному концу второго передаточного элемента (7), причем извлекающий канат (21) проходит от свободного конца вниз до участка (25) извлекающего каната (21), находящегося вблизи морского дна (1) или расположенного на нем, и затем вверх до опознавательного буя (22) на поверхности (2).

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что участок (25) извлекающего каната представляет собой утяжеленный посредством груза участок каната с собственным весом, превышающим вес остальной части каната, причем груз может быть включен в канат как часть, или обеспечен внешним грузовым элементом, или вплетен в канат, или расположен на канате другим образом.

9. Подъемное устройство для гибкого передаточного элемента (7) в системе передачи между первой установкой (4) и судном (3), при этом передаточный элемент (7) в установленном положении свободно свисает в толще воды, по существу, с вертикальной ориентацией и имеет свободный конец, снабженный соединительными устройствами (14) для присоединения к судну (3) и отстоящий от морского дна (1), отличающееся тем, что содержит направляющий элемент (20), который установлен с возможностью скольжения вдоль передаточного элемента (7), извлекающий канат (21), присоединенный одним концом к направляющему элементу (20) и передаточному элементу (7), и, по меньшей мере, один опознавательный буй (22), присоединенный к другому концу извлекающего каната (21).

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что направляющий элемент (20) снабжен устройствами (25) плавучести, а подъемное устройство содержит направляющий тросик (23), причем извлекающий канат (21) прикреплен к свободному концу передаточного элемента (7), а направляющий тросик (23) прикреплен к передаточному элементу (7) вблизи его свободного конца и к извлекающему канату (21) на расстоянии от места прикрепления извлекающего каната (21) к свободному концу передаточного элемента (7), причем направляющий элемент (20) установлен с возможностью скольжения вдоль направляющего тросика (23) между его двумя местами прикрепления.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что направляющий элемент (20) снабжен грузовыми элементами (26), а извлекающий канат (21) прикреплен к направляющему элементу (20), причем подъемное устройство содержит отсоединяемое удерживающее устройство (24) для прикрепления направляющего элемента (20), когда система не используется, установленное на расстоянии от свободного конца передаточного элемента (7).

12. Способ соединения загрузочной системы по п.1 с подъемным устройством по п.9, отличающийся тем, что обеспечивают прибытие судна (3) к местоположению загрузочной системы и извлекают опознавательный буй (22), обеспечивают поворот судна (3) в обратном направлении от загрузочной системы и начинают вытягивать извлекающий канат (21), который прикреплен к опознавательному бую (22), после чего вытягивают по направлению к судну (3) свободный конец гибкого передаточного элемента (7) и присоединяют указанный конец к судну.