ЗАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УКЛАДОЧНОЙ БАШНИ И СПОСОБ УКЛАДКИ НЕПРЕРЫВНЫХ, УДЛИНЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВОДОЕМЕ Российский патент 2014 года по МПК B66D3/00 B63B35/03 F16L1/12 F16L1/19 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к зажимному устройству для башни для укладки в водоеме непрерывных удлиненных элементов, таких как подводные трубопроводы и кабели.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к зажимному устройству для установленного на судне укладывающего устройства для поэтапного укладывания непрерывного удлиненного элемента в водоеме.

Хотя для настоящего изобретения в следующем описании сделана конкретная ссылка на подводные трубопроводы, термин "непрерывный удлиненный элемент" включает в себя как подводные трубопроводы, обычно используемые для транспортировки углеводородов, так и подводные электрические силовые кабели.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Подводный трубопровод обычно собирают на укладочном судне и укладывают по мере сборки прямо с судна, при этом подводный трубопровод включает в себя ряд соединенных труб, чтобы покрывать расстояния в сотни километров. Учитывая длину подводных трубопроводов и кабелей данного типа применения, их называют "непрерывные".

Для подводных трубопроводов трубы имеют стандартную длину, обычно 12 м, с разбросом в диаметре от 0,2 до 1,5 м, и каждая включает в себя стальной цилиндр, полимерное покрытие для защиты стального цилиндра от коррозии и потери тепла и возможно бетонное или торкрет-бетонное покрытие для утяжеления трубы.

Трубы соединяют как в установках на суше с образованием труб с длиной, равной множеству единиц длины, так и на укладочных суднах, на которых трубы с длиной, равной единице длины или множеству единиц длины, соединяют в трубы, уже соединенные с другими, с образованием трубопровода, который укладывают на дно водоема с укладочного судна.

Подводные трубопроводы собирают и укладывают с укладочных судов двумя способами, имеющими свои преимущества, в зависимости от глубины дна.

Первый способ заключается в формировании трубопровода на вертикальной сборочной линии и укладывании его, по существу, в вертикальном положении, поэтому участок трубопровода между укладочным судном и дном принимает форму J. Данный способ особенно подходит для укладки трубопроводов на очень глубокое дно.

Второй способ заключается в формировании трубопровода, по существу, на горизонтальной сборочной линии и укладывании его с использованием укладывающего устройства, которое, в рабочем положении, служит для направления и поддержки трубопровода вдоль изогнутой траектории, имеющей первый участок над водой, а второй участок - под водой. Трубопроводы, уложенные с использованием данного способа, между укладочным судном и дном принимают форму S.

Независимо от того, какой используется способ, относительное движение между трубопроводом или в целом непрерывным удлиненным элементом и укладочным судном должно всегда быть управляемым со стороны укладывающего устройства.

В первом способе непрерывный удлиненный элемент подают толчками в направлении укладки, при этом он содержит следующие стадии: зажим непрерывного удлиненного элемента посредством первого зажимного устройства, включающего в себя зажимные приспособления и прикрепленного к укладочной башне; зажим непрерывного удлиненного элемента посредством второго зажимного устройства, включающего в себя зажимные приспособления и подвижного относительно укладочной башни, освобождение первого зажимного устройства от непрерывного удлиненного элемента, перемещение второго зажимного устройства в направлении укладки вместе с непрерывным удлиненным элементом, зажим первого зажимного устройства, освобождение второго зажимного устройства, перемещение второго зажимного устройства в направлении, противоположном направлению укладки, и повторение перечисленных выше стадий с начала с подачей толчком вниз еще на один шаг.

Данный тип укладывающего устройства по существу описан в патентах Великобритании 2364758, 2370335, публикациях WO 2006/027189 и WO 2007/015642.

Степень прочного зажатия непрерывного удлиненного элемента и предотвращение его перемещения относительно зажимных приспособлений, по существу, зависит от величины трения между зажимными приспособлениями и непрерывным удлиненным элементом, насколько сильно зажимающие узлы захватывают непрерывный удлиненный элемент, и общей площади контакта между зажимными приспособлениями и непрерывным удлиненным элементом.

Однако только на наружной поверхности непрерывного удлиненного элемента может быть приложено такое большое давление, выше которого зажимные приспособления могут повреждать непрерывный удлиненный элемент в точке зажима.

Операции с глубоким дном и исключительно тяжелыми непрерывными удлиненными элементами на единицу длины предполагают критичные эксплуатационные условия, в которых непрерывный удлиненный элемент, подвешенный между дном и укладывающим устройством, требует значительного общего прижимного усилия.

Во многих случаях, эксплуатационные условия вследствие этого требуют увеличения размера зажимных приспособлений, но это также имеет свои физические ограничения.

Для преодоления данного недостатка были предложены подшипники трения, изготовленные из полимерного материала, в котором для улучшения захвата внедрены алюминиевые приливы. Один пример этого раскрыт в патенте США 3754474, в котором захват усовершенствован с помощью приливов, внедренных в полимерный материал.

Данное решение, однако, также не лишено недостатков, таких как быстрое изнашивание подшипников трения, вызываемое включением металлических приливов, а, в некоторых случаях, реальная опасность повреждения непрерывного удлиненного элемента.

Документ WO 2007/015642 А2 раскрывает зажимную систему, включающую в себя первое зажимающее устройство, имеющее подвижный зажимной элемент и неподвижный зажимной элемент клинообразного самоблокирующегося типа. Каждый зажимной элемент включает в себя кольцевой зажимной блок с коническим вкладышем, зажимные приспособления с коническими наружными поверхностями и резиновые слои, помещенные между зажимными приспособлениями и коническим вкладышем. Резиновый слой может скользить относительно конического вкладыша и преодолевать напряжения при сжатии и сдвиге.

Данный тип зажимной системы не предоставляет какого-либо особого преимущества для усиления захвата непрерывного удлиненного элемента и имеет недостаток в том, что зажимные приспособления подвешены посредством значительно напряженных резиновых слоев.

Для преодоления данных недостатков известны зажимающие узлы, например как описано в патенте Великобритании 2364758, которые включают в себя, по меньшей мере, два зажимных элемента, расположенных последовательно и одновременно захватывающих два отдельных участка непрерывного удлиненного элемента, удваивая таким образом общую площадь контакта между зажимным устройством и непрерывным удлиненным элементом и в то же время все-таки оставаясь в пределах размера и рекомендаций максимального давления для зажимного приспособления.

Однако данное решение также не лишено своих недостатков вследствие нагрузки, прикладываемой непрерывным удлиненным элементом на зажимное устройство, распределяемой не равномерно между двумя зажимными элементами. Фактически, первый зажимной элемент в направлении укладки принимает на себя большую часть нагрузки, прикладываемой непрерывным удлиненным элементом на зажимное устройство, что означает, что даже зажимающие узлы с рядом зажимных элементов не могут полностью устранить проскальзывание и поэтому гарантировать прочный захват.

Документ WO 01/35011 раскрывает зажимную систему указанного выше типа, в которой каждое зажимное приспособление соединено с поршнем посредством клинового механизма с помещением между ними резинового слоя. Данное решение достигает более равномерного распределения усилий между зажимными элементами.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна цель настоящего изобретения состоит в создании зажимного устройства для улучшения распределения общего прижимного усилия зажимного устройства и для устранения недостатков известного уровня техники.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в создании простого зажимного устройства, способного удерживать исключительно тяжелые непрерывные удлиненные элементы без проскальзывания.

Согласно настоящему изобретению создано зажимное устройство для башни для укладки непрерывных удлиненных элементов, таких как подводные трубопроводы и кабели, в водоеме, содержащее опорную раму и, по меньшей мере, два зажимных элемента, расположенных последовательно, для одновременного захвата и освобождения непрерывного удлиненного элемента, проходящего вдоль заданной оси, причем каждый зажимной элемент включает в себя, по меньшей мере, два находящихся напротив друг друга зажимных приспособления, и саморегулирующиеся механизмы, каждый из которых расположен между соответствующим зажимным приспособлением и опорной рамой, включает в себя упругий элемент и обеспечивает возможность корректирующего движения соответствующего зажимного приспособления относительно опорной рамы в направлении, параллельном указанной оси, под тяжестью непрерывного удлиненного элемента и в противодействие упругому элементу, когда непрерывный удлиненный элемент захватывается одновременно всеми зажимными элементами, при этом саморегулирующийся механизм включает в себя соединительный элемент, соединенный непосредственно с зажимным приспособлением и образующий скользящее соединение с зажимным приспособлением, причем упругий элемент расположен между зажимным приспособлением и соединительным элементом для противодействующего скольжения зажимного приспособления под тяжестью непрерывного удлиненного элемента относительно соединительного элемента.

Корректирующее движение, обеспечиваемое настоящим изобретением, служит для улучшения распределения общего прижимного усилия между различными зажимными приспособлениями зажимного устройства. В то же самое время упругий элемент не имеет структурной функции и может быть выполнен с возможностью выдерживать исключительно сжимающее напряжение. Кроме того, прижимные усилия должны оставаться под контролем.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в создании способа укладки непрерывного удлиненного элемента.

Согласно настоящему изобретению создан способ укладки непрерывного удлиненного элемента в водоеме посредством укладочного судна, предусматривающий толчковое перемещение непрерывного удлиненного элемента в направлении укладки и содержащий следующие стадии: зажим непрерывного удлиненного элемента, проходящего вдоль оси, посредством первого зажимного устройства, прикрепленного к укладочной башне и включающего в себя, по меньшей мере, два зажимных элемента, расположенных последовательно для одновременного зажима и освобождения непрерывного удлиненного элемента, и зажим непрерывного, удлиненного элемента посредством второго зажимного устройства, подвижного относительно укладочной башни и включающего в себя, по меньшей мере, два зажимных элемента, расположенных последовательно для одновременного зажимания и освобождения непрерывного удлиненного элемента, при этом каждый зажимной элемент включает в себя, по меньшей мере, два находящихся напротив друг друга зажимных приспособления для избирательного зажима и освобождения непрерывного удлиненного элемента, и саморегулирующиеся механизмы, каждый из которых соединен с соответствующим зажимным приспособлением, включает в себя упругий элемент и обеспечивает возможность корректирующего движения соответствующего зажимного приспособления в направлении, параллельном оси, под тяжестью непрерывного, удлиненного элемента и в противодействие упругому элементу, при этом способ включает в себя стадию выполнения управляемого корректирующего движения в направлении, параллельном оси второго зажимного устройства, относительно первого зажимного устройства, когда непрерывный удлиненный элемент захватывается одновременно первым и вторым зажимными устройствами.

Управляемое корректирующее движение, таким образом, направляет корректирующее движение зажимных приспособлений и предотвращает толчки непрерывного удлиненного элемента, которые могут привести к проскальзыванию.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения будет описан посредством примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.

Фигура 1 показывает вид сбоку, с некоторыми частями, удаленными для ясности, судна для укладки подводных трубопроводов, включающего в себя укладывающее устройство в соответствии с настоящим изобретением.

Фигура 2 показывает вид сбоку с частичным разрезом, с некоторыми частями, удаленными для ясности, детали укладывающего устройства согласно настоящему изобретению.

Фигура 3 показывает изометрическое изображение в увеличенном масштабе с частичным разрезом детали укладывающего устройства фигуры 2 с некоторыми частями, удаленными для ясности.

Фигура 4 показывает вид сверху в увеличенном масштабе, с некоторыми частями, удаленными для ясности, детали укладывающего устройства фигуры 2.

Фигура 5 показывает вид спереди, с некоторыми частями, удаленными для ясности, детали укладывающего устройства фигуры 2.

Фигура 6 показывает сечение по линии VI-VI фигуры 5 с некоторыми частями, удаленными для ясности.

Фигура 7 показывает продольное сечение по линии VII-VII Фигуры 5 с некоторыми частями, удаленными для ясности.

НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

УКЛАДОЧНОЕ СУДНО

На фигуре 1 показано укладочное судно 1 для укладки в водоеме непрерывного удлиненного элемента 2 в данном варианте, подводного трубопровода, включающего в себя трубы (не показаны), соединенные вместе на укладочном судне 1. SL обозначает уровень водоема.

Судно 1 включает в себя полупогружное судно 3 и укладочную башню 4, которая проходит в направлении D1 укладки, шарнирно закреплена на полупогружном судне 3 и выполнена с возможностью J-образной укладки трубопровода на дно водоема. Несмотря на то, что показана в вертикальном положении, башня 4 при укладке трубопровода может быть наклонена до 30° относительно вертикального положения.

Башня 4 включает в себя верхний участок 5, где трубопровод собирают, промежуточный участок 6, включающий в себя направляющее устройство натяжения (не показано), и нижний участок 7, включающий в себя укладывающее устройство 8.

НЕПРЕРЫВНЫЙ УДЛИНЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Как показано на фигуре 2, непрерывный удлиненный элемент 2 движется через укладывающее устройство 8, в котором он располагается вдоль заданной оси А1, параллельной направлению D1 укладки. В варианте, показанном на чертежах, непрерывный удлиненный элемент 2 образован подводным трубопроводом, включающим в себя металлический цилиндр и защитное покрытие из деформируемого полимерного материала вокруг металлического цилиндра. Защитное покрытие является более деформируемым, чем металлический цилиндр.

Термин "защитное покрытие" включает в себя как устойчивые против коррозии покрытия, которые являются относительно тонкими (несколько миллиметров) и изготовлены из полипропилена или полиэтилена, и изоляционные покрытия, которые объединяют устойчивость против коррозии и теплоизоляцию, могут быть вплоть до нескольких десятков миллиметров в толщину и обычно изготовлены из твердого полиуретана или многослойного полипропилена.

В некоторых случаях трубопровод утяжеляют бетонным или торкрет-бетонным покрытием поверх защитного покрытия.

Хотя в настоящем раскрытии сделана конкретная ссылка на общепризнанный одинарный подводный трубопровод, следует понимать, что настоящее изобретение также применимо для подводных трубопроводов, включающих в себя два трубопровода, расположенных один внутри другого, и для подводных кабелей.

УКЛАДЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Как показано на фигуре 2, укладывающее устройство 8 окружает укладываемый непрерывный удлиненный элемент 2 и подогнан к башне 4.

Укладывающее устройство 8 включает в себя зажимное устройство 9, прикрепленное к башне 4, для циклического захвата и высвобождения непрерывного удлиненного элемента 2, и зажимное устройство 10 для циклического захвата и высвобождения непрерывного удлиненного элемента 2, которое передвигается вдоль башни 4 в направлении, параллельном направлению D1 укладки, между двумя положениями А и B, посредством исполнительного механизма 11 (фигура 1), соединенного с башней 4 и зажимным устройством 10.

Как показано на фигуре 2, зажимное устройство 9 включает в себя опорную раму 12, прикрепленную к башне 4, и три зажимных элемента 13, расположенных на опорной раме 12 последовательно в направлении D1 укладки. Зажимное устройство 10 включает в себя опорную раму 14, способную двигаться вверх и вниз относительно башни 4 в направлении D1 укладки, и три зажимных элемента 13, последовательно расположенных на опорной раме 14 в направлении D1 укладки.

Настоящее изобретение, в общем, относится к захватным устройствам 9, 10, каждое из которых включает в себя, по меньшей мере, два зажимных элемента 13, а в предпочтительном варианте осуществления, шесть зажимных элементов, расположенных последовательно в направлении D1 укладки. Предпочтительный вариант осуществления не показан исключительно из соображений простоты.

Как показано на фигуре 2, три зажимных элемента 13 зажимного устройства 9 предпочтительно расположены с одинаковыми промежутками вдоль опорной рамы 12 в направлении D1 укладки, и, аналогичным образом, зажимные элементы 13 зажимного устройства 10 предпочтительно расположены с одинаковыми промежутками вдоль опорной рамы 14 в направлении D1 укладки.

Каждый зажимной элемент 13 включает в себя, по меньшей мере, два находящихся напротив друг друга зажимных приспособления 15 для создания прижимного усилия F с непрерывным удлиненным элементом. В варианте осуществления на фигурах 3 и 4 и предпочтительном варианте каждый зажимной элемент 13 включает в себя шесть зажимных приспособлений 15, образующих три находящиеся напротив друг друга пары и расположенных с одинаковыми промежутками радиально вокруг оси А1 непрерывного удлиненного элемента 2.

Каждое зажимное устройство 9, 10 включает в себя исполнительный механизм 16 для избирательного зажима всех зажимных приспособлений 15 на непрерывном удлиненном элементе 2 (левая половина фигуры 4), и для освобождения всех зажимных приспособлений 15 с непрерывного удлиненного элемента 2 (правая половина фигуры 4).

Как показано на фигуре 2, исполнительный механизм 16 включает в себя клапанный узел 17 и гидравлические цилиндры 18, каждый из которых располагается вдоль оси A2 и имеет первый конец, прикрепленный к опорной раме 12, 14, и второй конец, соединенный с соответствующим зажимным приспособлением 15.

Каждое зажимное устройство 9, 10 включает в себя саморегулирующиеся механизмы 19, каждый из которых соединяет второй конец соответствующего гидравлического цилиндра 18 с соответствующим зажимным приспособлением 15 и универсальный шарнир, который в показанном варианте является сферическим шарниром, и скользящее соединение. Каждый саморегулирующийся механизм 19 также включает в себя соединительный элемент 20, который соединен с гидравлическим цилиндром 18 посредством сферического соединения и с зажимным приспособлением 15 посредством скользящего соединения.

Как показано на фигуре 5, зажимное приспособление 15 образовано металлическим кронштейном, проходящим преимущественно вдоль оси A3 и включающим в себя переднюю стенку 21, параллельную оси A3, и верхнюю стенку 22 (фигура 7), по существу, перпендикулярную передней стенке 21. Передняя стенка 21 включает в себя подшипник 24 трения, который частично образует изогнутую наружную поверхность 25 с таким же изгибом, как у непрерывного удлиненного элемента 2 (фигура 6). Стенка 21 имеет внутреннюю поверхность 26 с соединением типа ласточкина хвоста с образованием скользящего сочленения в направлении, параллельном оси A3, с соединительным элементом 20.

Как показано на фигуре 7, соединительный элемент 20 представляет собой металлический короб, включающий в себя заднюю стенку 27, нижнюю стенку 28 и две поперечные стенки 29 (фигура 6), при этом зажимное приспособление 15 и соединительный элемент 20 являются комплементарными, так чтобы образовывать параллелепипед при соединении (фигура 3).

Задняя стенка 27 имеет наружную поверхность 30, которая является, по существу, плоской за исключением сформированного в виде сферического участка прилива 31, который определяет центральный участок наружной поверхности 30 и центр C которого расположен вдоль наружной поверхности 25 зажимного приспособления 15. Задняя стенка 27 также имеет резьбовое отверстие 32 в центре прилива 31 и зацепляется посредством болта 33 с расположенными на находящейся напротив стороне гайкой 34 и противодействующей пластиной 35.

С задней стенкой 27 соединительного элемента 20 соединен гидравлический цилиндр 18. В варианте фигуры 7 второй конец гидравлического цилиндра 18 имеет сформированную в виде сферического участка пластину 36, прикрепленную между приливом 31 и противодействующей пластиной 35 с помощью болта 33 и гайки 34 и имеющую отверстие 37, заключающую в себе втулку 38 из упругого материала, предпочтительно резиновую.

Вследствие этого соединительный элемент 20 и, следовательно, зажимное приспособление 15 может в ограниченной степени совершать колебания под углом относительно гидравлического цилиндра 18 вокруг заданной точки, которая, в показанном примере, является центром C.

Как показано на фигуре 6, каждая поперечная стенка 29 включает в себя ребро 39, которое только частично стыкуется с внутренней поверхностью 26 передней стенки, предоставляя возможность относительного движения между соединительным элементом 20 и зажимным приспособлением 15 в направлении, параллельном оси A3 (фигура 7). Как показано на фигуре 3, каждая поперечная стенка 29 включает в себя прорезь 40 на уровне с верхней стенкой 22, причем винт 41, подогнанный к верхней стенке 22, ограничивает движение между зажимным приспособлением 15 и соединительным элементом 20 длиной прорези 40.

Как показано на фигуре 3, соединительный элемент 20 и зажимное приспособление 15 непосредственно соединены друг с другом скользящим образом, и, по существу, образуют параллелепипедообразный корпус и замкнутую, параллелепипедообразную внутреннюю камеру 42 (фигуры 6 и 7) с высотой H (фигура 7), шириной W и длиной L (фигура 6).

Как показано на фигуре 7, каждый саморегулирующийся механизм 19 включает в себя, по меньшей мере, одну пружину, в частности пружину сжатия, расположенную между зажимным приспособлением 15 и соединительным элементом 20 и упругодействующую в направлении, параллельном оси A3. В варианте фигуры 7 пружина сжатия размещена в камере 42 и включает в себя, по меньшей мере, один упругий элемент 43, а предпочтительно комплект упругих элементов 43 и пластин 44 включают в себя упругие панели, чередующиеся с металлическими пластинами 44.

При использовании каждый упругий элемент 43 в комплекте сжимается между верхней стенкой 22 зажимного приспособления 15 и нижней стенкой 28 соединительного элемента 20.

Как показано на фигуре 7, комплект разделен на верхний участок и нижний участок упорным блоком 45, расположенным вдоль оси A2 и имеющим, по существу, длину L и ширину W (фигура 6). Усилие, прикладываемое гидравлическим цилиндром 18, по существу, передается от соединительного элемента 20 на зажимное приспособление 15 посредством упорного блока 45 для наибольшего ослабления напряжения скользящего соединения между ребрами 39 (фигура 6) и зажимным приспособлением 15 в поперечном направлении к направлению скольжения.

Как показано на фигуре 6, предпочтительно, пластины 44 имеют, по существу, ширину W и длину L, а упругие элементы 43 являются более узкими и более короткими, обеспечивая им возможность расширения, и значительно более толстыми (фигура 7), чем пластины 44 в направлении по высоте, параллельном оси A3.

Пластины 44 предпочтительно изготовлены из титана, а упругие элементы 43 - из резины или полиуретана.

Все материалы подвергают обработке для работы в соленых окружающих условиях.

Более конкретно, зажимное приспособление 15 и соединительный элемент 20 изготавливают из стали, а поверхности взаимного скольжения зажимного приспособления 15 и соединительного элемента 20 покрывают Ксиланом^® или керамикой или проводят ионное азотирование.

В одном варианте соединительный элемент 20 изготовлен из стали, при этом поверхности скольжения покрыты Ксиланом^®, а зажимное приспособление 15 изготовлено из медно-алюминиевого сплава.

ДЕЙСТВИЕ УКЛАДЫВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Как показано на фигуре 2, укладывающее устройство 8 подает толчком непрерывный удлиненный элемент 2 в направлении D1 укладки. Нисходящее движение непрерывного удлиненного элемента 2 осуществляют с помощью зажимного устройства 10, которое передвигается посредством исполнительного механизма 11 (фигура 1) из положения А в положение B. Затем непрерывный удлиненный элемент 2 захватывается зажимным устройством 9 и освобождается зажимным устройством 10, которое возвращается в положение А для захвата другого участка непрерывного удлиненного элемента 2.

Указанные операции циклически повторяются с толчковым перемещением непрерывного удлиненного элемента 2 в направлении D1 укладки.

Зажимные приспособления 15 каждого зажимного элемента 13 приводятся в действие посредством исполнительного механизма 16. В показанном варианте каждое зажимное приспособление 15 соединено с соответствующим гидравлическим цилиндром 18 посредством саморегулирующегося механизма 19, который предусматривает ориентирование зажимного приспособления 15 вокруг центра C (фигура 6), позиционирование оси A3 параллельно оси А1, и скольжение зажимного приспособления 15 в направлении, параллельном осям A3 и A2, относительно соответствующей опорной рамы 12, 14 (фигура 2).

Таким образом, каждый раз, когда зажимной элемент 13 зажимается на непрерывном удлиненном элементе 2, каждое зажимное приспособление 15 автоматически регулируется для любой неровности наружной поверхности непрерывного удлиненного элемента 2 и для любого наклона оси А1 непрерывного удлиненного элемента 2.

Как показано на фигуре 4, прижимные усилия F между находящимися напротив зажимными приспособлениями 15 каждого зажимного элемента 13 таким образом распределяются равномерно вдоль каждого зажимного приспособления 15 зажимного элемента 13. Поскольку каждый зажимной элемент 13 включает в себя шесть зажимных приспособлений 15, которые одновременно захватывают непрерывный удлиненный элемент вокруг оси А1, угловое регулирование зажимных приспособлений 15 обеспечивает равномерное распределение напряжения между всеми зажимными приспособлениями 15 зажимного элемента 13. Другими словами, если зажимное приспособление 15 расположено неправильно относительно непрерывного удлиненного элемента 2, непрерывный удлиненный элемент 2 может вызвать несбалансированное распределение напряжения между зажимными приспособлениями 15 зажимного элемента 13.

Как показано на фигуре 2, корректирующее движение зажимных приспособлений 15 относительно опорной рамы 12, 14 служит для наиболее равномерного распределения нагрузки между зажимными элементами 13 зажимного устройства 9, 10, передаваемой непрерывным удлиненным элементом 2 на зажимное устройство 9, 10. Например, без саморегулирующихся механизмов 19, когда непрерывный удлиненный элемент 2 захватывается одновременно всеми зажимными элементами 13 зажимного устройства 9, большая часть нагрузки, передаваемой элементом 2, принималась бы зажимным элементом 13, и только оставшаяся часть принималась бы верхними зажимными элементами 13 зажимного устройства 9. То же самое справедливо также для зажимного устройства 10.

Корректирующее движение или упругая податливость зажимного приспособления 15 составляет порядка нескольких десятков миллиметров в направлении D1 укладки и предусматривает улучшение распределения нагрузки между одновременно зажимающими зажимными элементами 13 зажимного устройства 9, 10.

Зажимным устройством 10 предпочтительно управляют для создания управляемого корректирующего движения. То есть перед освобождением зажимных элементов 13 зажимного устройства 10 и передачей непрерывного удлиненного элемента 2 для обработки зажимному устройству 9, зажимное устройство 10 совершает управляемое корректирующее движение, равное расчетному корректирующему движению в направлении D1 укладки для предварительного сжатия пружины сжатия зажимных элементов 13 зажимного устройства 9 и освобождения пружины сжатия зажимных элементов 13 зажимного устройства 10. Это предотвращает неуправляемое корректирующее движение под тяжестью непрерывного удлиненного элемента 2 и реакцию зажимных приспособлений 15. Зажимное устройство 10 выполняет управляемое корректирующее движение перед освобождением зажимным устройством 9 непрерывного удлиненного элемента 2. Причем в данном случае, управляемое корректирующее движение выполняется в направлении, противоположном направлению D1 укладки, для предварительного сжатия пружин сжатия зажимного устройства 10 и освобождения пружин сжатия зажимного устройства 9. После осуществления управляемого корректирующего движения зажимное устройство 9 освобождает непрерывный удлиненный элемент 2, и зажимное устройство 10 двигает непрерывный удлиненный элемент 2 в направлении D1 укладки.

Множество преимуществ настоящего изобретения должны стать понятными из описания выше его действия. Еще одним преимуществом является легкая сменность зажимных приспособлений 15 относительно соединительного элемента 20 и пружин сжатия для регулировки жесткости пружин сжатия в соответствии с характеристиками непрерывного удлиненного элемента 2.

Несомненно, что в вариантах осуществления настоящего изобретения, которые описаны в данной заявке, могут быть сделаны изменения без выхода за пределы объема правовых притязаний прилагаемой формулы изобретения.

Заявлена группа изобретений: зажимное устройство для укладочной башни, укладывающее устройство и способ укладки непрерывного, удлиненного элемента в водоеме посредством укладочного судна. Зажимное устройство (9, 10) содержит опорную раму (12, 14) и, по меньшей мере, два зажимных элемента (13), расположенных последовательно для одновременного захвата и освобождения непрерывного удлиненного элемента (2). Каждый из зажимных элементов (13) имеет, по меньшей мере, два находящихся напротив друг друга зажимных приспособления (15) и саморегулирующиеся механизмы (19), каждый из которых расположен между соответствующим зажимным приспособлением (15) и опорной рамой (12, 14). Укладывающее устройство содержит укладочную башню (4), первое (9) и второе (10) зажимные устройства, соединенные с укладочной башней. Способ укладки заключается в зажиме непрерывного удлиненного элемента (2) посредством зажимного устройства (9) и зажимного устройства (10), которое подвижно установлено относительно укладочной башни (4), и выполнении управляющего корректирующего движения в направлении, параллельном оси (А), зажимного устройства (10) относительно зажимного устройства (9) при одновременном захвате непрерывного удлиненного элемента (2) зажимными устройствами (9, 10). Обеспечивается возможность удерживать удлиненные элементы без проскальзывания. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Зажимное устройство для укладочной башни для укладки непрерывных удлиненных элементов, таких как подводные трубопроводы и кабели, в водоеме, содержащее опорную раму (12, 14) и, по меньшей мере, два зажимных элемента (13), расположенных последовательно для одновременного захвата и освобождения непрерывного удлиненного элемента (2), проходящего вдоль заданной оси (А1), причем каждый зажимной элемент (13) содержит, по меньшей мере, два расположенных напротив друг друга зажимных приспособления (15) и саморегулирующиеся механизмы (19), каждый из которых расположен между соответствующим зажимным приспособлением (15) и опорной рамой (12, 14), содержит, по меньшей мере, один упругий элемент (43) и обеспечивает возможность корректирующего движения соответствующего зажимного приспособления (15) относительно опорной рамы (12, 14) в направлении, параллельном заданной оси (А1), под тяжестью непрерывного удлиненного элемента (2) и в противодействие упругому элементу (43) при одновременном захвате непрерывного удлиненного элемента (2) всеми зажимными элементами (13), при этом саморегулирующийся механизм (19) содержит соединительный элемент (20), соединенный непосредственно с зажимным приспособлением (15) и образующий скользящее соединение с зажимным приспособлением (15), при этом упругий элемент (43) расположен между зажимным приспособлением (15) и соединительным элементом (20) для противодействующего скольжения зажимного приспособления (15) под тяжестью непрерывного удлиненного элемента (2) относительно соединительного элемента (20).

2. Зажимное устройство по п.1, в котором соединительный элемент (20) изготовлен из стали, а зажимное приспособление (15) изготовлено из стали или медно-алюминиевого сплава, при этом при изготовлении из стали поверхности скольжения соединительного элемента (20) и зажимного приспособления (15) предпочтительно покрыты Ксиланом^® или керамикой или выполнено ионное азотирование.

3. Зажимное устройство по п.2, в котором соединительный элемент (20) содержит нижнюю стенку (28), а зажимное приспособление (15) содержит верхнюю стенку (22), обращенную к нижней стенке (28), при этом упругий элемент (43) расположен между нижней стенкой (28) и верхней стенкой (22) и противодействует сжатию между нижней стенкой (28) и верхней стенкой (22).

4. Зажимное устройство по п.2, в котором соединительный элемент (20) и зажимное приспособление (15) образуют камеру (42), предпочтительно замкнутую камеру (42), при этом упругий элемент (43) размещен в камере (42).

5. Зажимное устройство п.1, в котором каждый саморегулирующийся механизм (19) содержит комплект упругих элементов (43) и комплект пластин (44), чередующихся с упругими элементами (43), при этом, предпочтительно, упругие элементы (43) представляют собой резиновые или полиуретановые панели, а пластины (44) изготовлены из металла, предпочтительно титана.

6. Зажимное устройство по п.5, в котором пластины (44) являются более тонкими, чем упругие элементы (43).

7. Зажимное устройство по п.5, в котором пластины (44) являются более широкими и более длинными, чем упругие элементы (43).

8. Зажимное устройство по п.1, в котором каждый саморегулирующийся механизм (19) содержит упорный блок (45), расположенный между соединительным элементом (20) и зажимным приспособлением (15) для передачи прижимного усилия (F) между соединительным элементом (20) и зажимным приспособлением (15).

9. Зажимное устройство по п.1, в котором каждый саморегулирующийся механизм (19) соединен с опорной рамой (12, 14) посредством универсального шарнира для обеспечения возможности колебания соответствующего зажимного приспособления (15) вокруг заданной точки.

10. Зажимное устройство по п.8, в котором соединительный элемент (20) содержит сформированный в виде сферического участка прилив (31), имеющий центр (С), при этом прилив (31) и противодействующая пластина (35) зажимают сформированную в виде сферического участка пластину (36), соединенную с опорной рамой (12, 14), причем указанная заданная точка представляет собой указанный центр (С).

11. Укладывающее устройство для управляемой укладки непрерывного удлиненного элемента (2) в водоеме, содержащее укладочную башню (4), первое зажимное устройство (9), соединенное с укладочной башней (4), и второе зажимное устройство (10), соединенное с укладочной башней (4), для избирательного перемещения в направлении, параллельном направлению (D1) укладки, причем первое и второе зажимные устройства (9, 10) выполнены по любому из пп.1-10.

12. Способ укладки непрерывного удлиненного элемента в водоеме посредством укладочного судна, обеспечивающий толчковое перемещение непрерывного удлиненного элемента (2) в направлении (D1) укладки и содержащий следующие стадии: зажим непрерывного удлиненного элемента (2), проходящего вдоль оси (А1), посредством первого зажимного устройства (9), прикрепленного к укладочной башне (4) и содержащего, по меньшей мере, два зажимных элемента (13), расположенных последовательно для одновременного зажима и освобождения непрерывного удлиненного элемента (2), и зажима непрерывного удлиненного элемента (2) посредством второго зажимного устройства (10), подвижного относительно укладочной башни (4) и содержащего, по меньшей мере, два зажимных элемента (13), расположенных последовательно для одновременного зажима и освобождения непрерывного удлиненного элемента (2), при этом каждый зажимной элемент (13) содержит, по меньшей мере, два находящихся напротив друг друга зажимных приспособления (15) для избирательного зажима и освобождения непрерывного удлиненного элемента (2), и саморегулирующиеся механизмы (19), каждый из которых соединен с соответствующим зажимным приспособлением (15), содержит упругий элемент (43) и обеспечивает возможность корректирующего движения соответствующего зажимного приспособления (15) в направлении, параллельном оси (А1), под тяжестью непрерывного удлиненного элемента (2) и в противодействие упругому элементу (43), при этом способ содержит стадию выполнения управляемого корректирующего движения в направлении, параллельном оси (А), второго зажимного устройства (10) относительно первого зажимного устройства (9) при одновременном захвате непрерывного удлиненного элемента первым и вторым зажимными устройствами (9, 10).

13. Способ по п.12, в котором управляемое корректирующее движение соответствует расчетному корректирующему движению.