УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕРЕЗАНИЯ КАНАТА, ОТХОДЯЩЕГО ОТ ПЛАВУЧЕГО СУДНА Российский патент 2021 года по МПК B63B21/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству для перерезания каната, отходящего от плавучего судна. Изобретение также относится к способу перерезания каната, отходящего от плавучего судна.

Уровень техники, к которой относится изобретение

Базовая проблематика изобретения - это плавучие суда, перевозящие большие грузы, например, во время буксировки, якорения, траления или сейсмических исследований. При таких операциях груз может становиться трудноуправляемым, например, при неблагоприятных погодных условиях. Во избежание причинения вреда персоналу или судну, может быть желательным освобождение груза путем перерезания каната. Судно может представлять собой, например, небольшое судно или плавучую установку. Это может быть вспомогательное судно, буксир, сейсморазведочное судно или тральщик, в то время как плавучая установка может представлять собой буровое судно или буровую установку.

Изобретение имеет особое значение для вспомогательного судна, которое часто задействуют для буксировки и якорения плавучих установок в море. Эти операции предполагают действие высоких нагрузок и возможность непредвиденных событий с трагическим финалом, например, могут иметь место затопление судна и/или человеческие жертвы. Во время операций якорения судно обычно содержит канат, например, стальной трос, волоконный трос или цепной трос (цепь), который проходит вдоль палубы и уходит за корму. Верхний конец каната обычно соединен с брашпилем, находящимся на судне, а нижний конец присоединен к якорю. Судно может тянуть якорь по морскому дну, чтобы якорь закопался в грунт. Часто случается, что такая нагрузка превышает несколько сотен тонн. Если канат смещается к одному борту судна, то это может вызвать крен судна до такой степени, что судно опрокидывается.

В патентном документе WO 2013/165257 A1 раскрыто устройство для перерезания буксировочного каната, причем устройство содержит по меньшей мере два подвижных буксировочных штыря и нижний ограничитель. Промежуток между буксировочными штырями в активном положении перекрыт мостом. Это достигается путем вращения буксировочных штырей вокруг их вертикальной оси, при этом каждый буксировочный штырь содержит часть моста, так что две указанные мостовые части образуют законченный мост. Нижний ограничитель выполнен с возможностью удержания каната, обычно горизонтального соединительного звена, например звена цепи. Нижний ограничитель содержит резак, выполненный с возможностью перерезания каната, когда канат удерживается между мостом и нижним ограничителем. Резак может быть приведен в действие вместе с нижним ограничителем, и перемещен посредством того же привода, что и нижний ограничитель. Чтобы привести резак в действие, нижний ограничитель прижимается к канату с усилием, превышающим прочность срезного болта, который удерживает резак на месте. Когда срезной болт ломается, резак освобождается для перемещения относительно нижнего ограничителя, и таким образом перерезает канат.

В известных в уровне техники устройствах для перерезания буксировочного каната перерезание буксировочноко каната достигается за счет того, что вначале приводится в действие нижний ограничитель, чтобы зажать горизонтальное соединительное звено между мостом, перекрывающим два буксировочных штыря и самим нижним ограничителем. За счет приложения дополнительного усилия к нижнему ограничителю приводится в действие резак для перерезания каната. В аварийной ситуации это очень нерационально, поскольку перерезание должно быть выполнено сколь возможно быстро, чтобы уменьшить риск повреждения судна и/или риск человеческих жертв.

Другой проблемой известных в уровне техники устройств для перезания буксировочного каната, включая те устройства, которые содержат нижний ограничитель, является то, что устройство рассчитано на удержание только горизонтального соединительного звена. Если в ситуации, когда требуется перерезание, между нижним ограничителем и мостом окажется вертикальное соединительное звено, то устройство не сможет удерживать канат, и таким образом не перережет его. Канат пришлось бы выбирать или вытравливать, чтобы между нижним ограничителем и мостом расположилось горизонтальное звено.

Третьей проблемой известных в технике устройств для перерезания буксировочного каната, включая вышеупомянутые, является то, что направляющие штыри требуется поворачивать, чтобы образовался мост, перекрывающий промежуток между штырями. Система становится более сложной с большим количеством подвижных элементов, и таким образом в большей степени подвержена неисправностям.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, в котором сокращено время, необходимое для перерезания каната. Задачей изобретения также является создание устройства, способного перерезать соединительное звено независимо от его ориентации. Дополнительной задачей изобретения является создание устройства с минимумальным количеством подвижных частей для формирования замкнутой области вокруг каната.

Для решения своих задач изобретение должно устранить или ослабить по меньшей мере один из недостатков, свойственных устройствам предшествующего уровня техники, или по меньшей мере предложить полезную альтернативу существующим устройствам.

Задача изобретения решена признаками, которые перечислены в нижеследующем описании, и формуле изобретения, которая следует далее.

Изобретение определено в независимых пунктах формулы изобретения. Зависимые пункты формулы определяют предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Изобретение в своем первом аспекте относится более конкретно к устройству для перерезания каната, отходящего от плавучего судна, содержащего палубу, причем устройство содержит:

- два направляющих штыря, выполненных с возможностью перемещения между втянутым положением и выдвинутым положением, причем промежуток между направляющими штырями в выдвинутом положении перекрыт дистанцирующей деталью, при этом дистанцирующая деталь образует реакционную поверхность;

- режущее устройство, установленное между указанными двумя направляющими штырями, и выполненное с возможностью перемещения между втянутым положением и выдвинутым положением,

причем режущее устройство выполнено с возможностью непосредственного перерезания каната с упором в реакционную поверхность без удержания каната перед перерезанием таким образом, что канат может быть перерезан непосредственно и независимо от ориентации каната.

Изобретение решает вышеупомянутые проблемы за счет комбинации двух подвижных направляющих штырей, дистанцирующей детали и режущего устройства. Согласно одному варианту осуществления изобретения, направляющие штыри, дистанцирующая деталь и режущее устройство во втянутом положении могут быть размещены в пространстве под палубой. Дистанцирующая деталь может быть смонтирована на верхней части одного направляющего штыря или обоих направляющих штырей. В выдвинутом положении направляющих штырей направляющие штыри, дистанцирующая деталь и палуба могут образовывать замкнутую область вокруг каната. Канат может представлять собой, например, трос, цепной трос (цепь) или волоконный трос. При выдвинутом положении направляющих штырей дистанцирующая деталь может перекрывать промежуток между двумя направляющими штырями. Дистанцирующая деталь может образовывать реакционную поверхность для режущего устройства для перерезания каната с упором в нее. Реакционная поверхность выполнена с возможностью приложения к канату противодействующей силы, встречной режущему устройству. В процессе резания режущее устройство будет прижимать канат к реакционной поверхности, и таким образом реакционная поверхность может ослаблять прочность каната. Реакционная поверхность может иметь закругленный или заостренный край, который будет вдавливаться в канат, чтобы дополнительно ослабить его прочность, что может облегчить отрезание. Режущее устройство может быть выполнено с возможностью перемещения посредством привода, например, гидравлического цилиндра или двигателя. Указанное режущее устройство не требует, чтобы канат удерживался перед перерезанием, канат можно перерезать напрямую, независимо от ориентации соединительных звеньев. Соединительным звеном может являться, например, звено цепи, рым или ведущее звено.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, каждый из направляющих штырей в выдвинутом положении может располагаться под углом относительно палубы. Это может быть достигнуто за счет наклонной установки направляющих штырей, так чтобы их продольные оси пересекались в точке, которая находится выше палубы между направляющими штырями. Наклонная установка направляющих штырей означает, что расстояние между их верхними концами по мере выпуска штырей уменьшается. Дистанцирующая деталь может быть смонтирована на верхней части направляющих штырей, так что только при полном выпуске направляющих штырей дистанцирующая деталь будет перекрывать промежуток между указанным двумя штырями. Такой способ расположения направляющих штырей не требует вращения направляющих штырей или дистанцирующей детали, чтобы вокруг каната образовалась замкнутая область. В решениях, известных в уровне техники, направляющие штыри расположены вертикально, и их требуется повернуть относительно вертикальной оси, чтобы между ними образовалась дистанцирующая деталь.

Первый направляющий штырь может содержать первый элемент дистанцирующей детали, а второй направляющий штырь может содержать второй элемент дистанцирующей детали, причем указанные элементы дистанцирующей детали могут образовывать дистанцирующую деталь между направляющими штырями напротив палубы, когда указанные направляющие штыри находятся в выдвинутом положении. Когда направляющие штыри выдвинуты, упомянутые элементы дистанцирующей детали входят в контакт друг с другом и образуют цельную дистанцирующую деталь. Дистанцирующая деталь задает расстояние между направляющими штырями, образуя при этом вокруг каната замкнутую область. Дистанцирующая деталь снижает риск того, что канат, в частности цепь, заклинит между направляющими штырями в верхней части замкнутой области.

Рассматриваемое устройство может быть смонтировано в корпусе. Корпус может быть установлен, например, в палубе плавучего судна, на палубе, или определенная конструкция, расположенная под палубой, может служить в качестве корпуса, так что каждая часть устройства может быть встроена в конструкцию, расположенную ниже палубы. Согласно одному варианту осуществления, корпус может быть размещен в палубном люке, и болтами прикреплен к окружающей конструкции.

Рассматриваемое устройство может содержать центрирующее устройство (центратор), выполненное с возможностью выравнивания каната между дистанцирующей деталью и режущим устройством, причем центрирующее устройство дополнительно выполнено с возможностью по существу вертикального перемещения между втянутым положением и по меньшей мере одним выдвинутым положением, при этом центрирование каната осуществляется посредством по меньшей мере одного привода. Центратор можно перемещать между втянутым положением и по меньшей мере одним выдвинутым положением при помощи по меньшей мере одного привода, например, гидравлического цилиндра. Согласно одному варианту осуществления изобретения, центрирование может быть достигнуто за счет придания формы верхней стороне центратора, например, V-образной. При работе центратор может быть выдвинут от палубы вверх. Тогда канат будет подан вверх, а V-образная форма вынудит канат соскальзывать к центру центратора, при этом указанный центр соответствует центру привода и дистанцирующей детали. Ширина центратора может быть больше максимального внутреннего расстояния между двумя направляющими штырями, чтобы гарантированно обеспечить захват каната центратором при его перемещении вверх. Во втянутом положении верхняя сторона центратора не выступает над уровнем палубы, чтобы центратор не мешал проходящему поверх него канату.

Центратор может содержать паз для размещения вертикального соединительного звена каната. Согласно одному варианту осуществления, паз может быть расположен в нижней части V-образного профиля. Согласно одному варианту осуществления, паз может иметь U-образную форму. Ширина паза может быть такой, чтобы соединительное звено, например, звено цепи, рым или ведущее звено, могло соскальзывать в паз при вертикальной ориентации. Следующее соединительное звено каната в типичном случае будет ориентировано горизонтально, и, таким образом, упрется в центратор. Центратор может быть использован для фиксации и удержания каната, подобно цепному стопору типа «Shark Jaw». Цепной стопор типа «Shark Jaw» хорошо известен в данной области техники, и дополнительного пояснения по нему приведено не будет.

Центратор может дополнительно содержать стопорный болт, перемещаемый между открытым положением и положением запирания для фиксации вертикального соединительного звена и предотвращения его выскальзывания из паза, когда стопорный болт находится в положении запирания. Согласно одному варианту осуществления изобретения, стопорный болт может быть расположен в верхней части паза или в средней части паза, чтобы вертикальное соединительное звено цепи фиксировалось, когда палец находится сверху звена или проходит сквозь звено. Фиксация каната в пазу может быть полезной, если, например, судно испытывает килевую качку, что может вызывать слабину каната, и канат потенциально может выйти из паза.

Соответствующее изобретению устройство может содержать откидную плиту, чтобы закрывать верхнюю сторону корпуса, причем откидная плита содержит отверстия для режущего устройства, направляющих штырей и центрирующего устройства, чтобы при работе можно было выпускать указанные элементы сквозь плиту. Откидная плита может защищать устройство от грязи и посторонних предметов. Отверстия дают возможность приводить в действие различные части устройства без необходимости открывать плиту. Плита может быть на шарнирах прикреплена к корпусу или к палубе судна. Плиту можно открывать, чтобы получать доступ к различным частям устройства, например, для чистки или технического обслуживания. В закрытом положении плита может лежать вровень с палубой, и не представлять опасности для хождения по палубе.

Откидная плита может дополнительно содержать по меньшей мере один привод для открывания и закрывания плиты. Откидная плита может быть слишком тяжелой, чтобы ее открывать или закрывать вручную. Таким образом, привод является подходящим решением для таких операций. Приводом может служить, например, гидравлический или пневматический цилиндр. Первый конец привода может быть прикреплен к корпусу, а второй конец к плите.

Изобретение в своем втором аспекте относится к способу для механического перерезания каната, отходящего от плавучего судна путем использования рассмотренного устройства, и содержащему этапы, на которых:

i. выдвигают направляющие штыри для образования замкнутой области вокруг каната, при этом способ дополнительно содержит этап, на котором

ii. перерезают канат с упором в дистанцирующую деталь, используя режущее устройство, без удержания каната перед перерезанием таким образом, что канат может быть перерезан непосредственно и независимо от ориентации каната.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, перед этапом ii способ может дополнительно содержать этап, на котором:

iii. центрируют канат между дистанцирующей деталью и режущим устройством, используя центрирующее устройство.

Краткое описание чертежей

Ниже будет приведен пример предпочтительного варианта осуществления изобретения, который иллюстрируют прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 представляет вид сбоку устройства, соответствующего настоящему изобретению,

Фиг. 2 представляет вид в аксонометрии устройства с фиг. 1, причем откидная плита открыта, а другие элементы находятся во втянутом положении,

Фиг. 3 представляет другой вид в аксонометрии устройства с фиг. 1, причем два направляющих штыря и центратор находятся в полностью выдвинутом положении.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 изображено устройство 1, соответствующее одному варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 1 расположено в корпусе 3, предназначенном для монтажа в палубе 300 плавучего судна (не показано). Согласно другому варианту осуществления, устройство 1 может быть смонтировано на палубе 300 плавучего судна. Согласно третьему варианту осуществления, устройство 1 может быть встроено в палубу 300 в виде отдельных частей, без корпуса 3. Два направляющих штыря 2а, 2b расположены с наклоном под углами 21a, 21b относительно палубы 300. Следует отметить, что фигуры не должны рассматриваться как ограничивающие возможные углы 21а, 21b наклона направляющих штырей 2а, 2b. Каждый из направляющих штырей 2а, 2b может перемещаться между втянутым и выдвинутым положениями. Палуба 300, два направляющих штыря 2а, 2b и дистанцирующая деталь 4 образуют замкнутую область вокруг каната, расположенного между направляющими штырями 2а, 2b. Направляющие штыри 2а, 2b установлены в корпусе 22а, 22b направляющего штыря. Согласно другому варианту осуществления, направляющие штыри 2а, 2b могут быть смонтированы без соответствующего корпуса 22а, 22b направляющего штыря. Корпус 22а, 22b направляющего штыря содержит привод (не показан), предназначенный для перемещения направляющего штыря 2а, 2b. Направляющие штыри 2а, 2b могут быть втянуты в корпус 22а, 22b, см. фиг. 2, при этом верхняя часть направляющих штырей 2а, 2b не будет выступать над уровнем палубы 300.

Фиг. 1 также изображает устройство 1, содержащее режущее устройство 6. Режущее устройство 6 расположено между двух направляющих штырей 2а, 2b. Режущее устройство 6 содержит привод 61, изображенный в виде гидравлического цилиндра. Гидравлический цилиндр 61 расположен по существу вертикально в корпусе 62 цилиндра. На верхнем конце гидравлического цилиндра 61 установлен режущий нож 63. В нерабочем положении режущий нож 63 втянут в корпус 62 цилиндра, см. фиг. 2, при этом верхняя часть режущего ножа 63 не выступает над уровнем палубы 300. Элементы 4а, 4b дистанцирующей детали проходят радиально от верхней части каждого направляющего штыря 2а, 2b. Когда направляющие штыри 2а, 2b находятся в полностью выдвинутом положении, указанные два элемента 4а, 4b дистанцирующей детали соединяются вместе, образуя дистанцирующую деталь 4, которая перекрывает промежуток между направляющими штырями 2а, 2b. Нижний край дистанцирующей детали 4 образует реакционную поверхность 5. В случае перерезания каната (не показан), гидравлический цилиндр 61 выдвигается в направлении реакционной поверхности 5, зажимая, таким образом, канат между режущим ножом 63 и реакционной поверхностью 5. Гидравлический цилиндр 61 может приложить достаточное давление к режущему ножу 63 и реакционной поверхности 5, чтобы перерезать канат.

На фиг. 2 изображены направляющие штыри 2а, 2b, режущее устройство 6 и центратор 10 во втянутом положении, причем плита 8 находится в открытом положении. Плита 8 закреплена на палубе 300 при помощи трех петлевых шарниров 81, см. фиг. 3 (показан только один петлевой шарнир). Плиту 8 можно открывать и закрывать при помощи привода 82, изображенного в виде гидравлического цилиндра. Корпус 3 прикреплен к окружающей конструкции 9 палубы посредством восьми кронштейнов 31 с болтовым креплением.

Фиг. 3 изображает направляющие штыри 2а, 2b и центратор 10 в выдвинутом положении. Центратор 10 может перемещаться по существу вертикально посредством двух приводов 11а, 11b, показанных в виде гидравлических цилиндров. Верхняя часть 101 центратора 10 имеет V-образную форму для направления каната (не показан) к центру центратора 10, когда последний перемещается вверх. Центратор 10 имеет ширину, которая больше внутреннего расстояния между двумя направляющими штырями 2а, 2b. Этим обеспечивается то, что канат, проходящий между двумя направляющими штырями 2а, 2b, будет захвачен центратором 10, когда центратор движется вверх. Центратор 10 содержит паз 12, предусмотренный для размещения в нем вертикально ориентированного соединительного звена (не показано), например звена цепи, рыма или ведущего звена. Следующее соединительное звено (не показано) в канате в типичном случае будет иметь горизонтальную ориентацию, и таким образом упрется в поверхность 14 центратора 10. Паз 12 снабжен стопорным болтом 13, предназначенным для ограничения возможности каната выскальзывать из паза 12 центратора 10. Стопорный болт 13 можно перемещать между открытым положением и положением запирания посредством привода (не показан), например, гидравлического цилиндра в корпусе центратора 10. В положении запирания стопорный болт 13 перекрывает верхнюю часть паза 12.

Следует отметить, что для перерезания каната центратор 10 не требуется.

Также следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления скорее иллюстрируют, нежели ограничивают собой изобретение, при этом специалисты в данной области смогут, оставаясь в рамках объема изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения, построить множество иных вариантов осуществления. В формуле изобретения, любые ссылки, приведенные в скобках, не следует толковать как ограничивающие формулу. Использование глагола «содержать» и его спрягаемых форм не исключает наличия элементов или этапов, иных нежели те, которые упомянуты в формуле изобретения. Упоминание элементов в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов.

Группа изобретений может быть использована в плавучих судах, перевозящих большие грузы, например, во время буксировки, якорения, траления или сейсмических исследований. Во избежание причинения вреда персоналу или судну может быть желательным освобождение груза путем перерезания каната. Устройство (1) для перерезания каната, отходящего от плавучего судна, содержащего палубу (300), содержит два направляющих штыря (2а, 2b), выполненных с возможностью перемещения между втянутым положением и выдвинутым положением. Промежуток между направляющими штырями (2а, 2b) в выдвинутом положении перекрыт дистанцирующей деталью (4). Дистанцирующая деталь (4) образует реакционную поверхность (5). Режущее устройство (6), установленное между указанными двумя направляющими штырями (2а, 2b), выполнено с возможностью перемещения между втянутым положением и выдвинутым положением. Режущее устройство (6) выполнено с возможностью непосредственного перерезания каната с упором в реакционную поверхность (5) без удержания каната перед перерезанием таким образом, что канат может быть перерезан непосредственно и независимо от ориентации каната. В способе механического перерезания каната, отходящего от плавучего судна, путем использования вышеописанного устройства (1) выдвигают направляющие штыри (2а, 2b) для образования замкнутой области вокруг каната, перерезают канат с упором в дистанцирующую деталь (4), используя режущее устройство (6), без удержания каната перед перерезанием таким образом, что канат перерезают непосредственно и независимо от ориентации каната. Конструкцией устройства обеспечивается уменьшение риска повреждения судна и/или риска человеческих жертв. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство (1) для перерезания каната, отходящего от плавучего судна, содержащего палубу (300), содержащее:

- два направляющих штыря (2а, 2b), выполненных с возможностью перемещения между втянутым положением и выдвинутым положением, причем промежуток между направляющими штырями (2а, 2b) в выдвинутом положении перекрыт дистанцирующей деталью (4), при этом дистанцирующая деталь (4) образует реакционную поверхность (5);

- режущее устройство (6), установленное между указанными двумя направляющими штырями (2а, 2b) и выполненное с возможностью перемещения между втянутым положением и выдвинутым положением,

отличающееся тем, что режущее устройство (6) выполнено с возможностью непосредственного перерезания каната с упором в реакционную поверхность (5) без удержания каната перед перерезанием таким образом, что канат может быть перерезан непосредственно и независимо от ориентации каната.

2. Устройство (1) по п. 1, в котором каждый из направляющих штырей (2а, 2b) в выдвинутом положении наклонен под углом (21а, 21b) относительно палубы (300).

3. Устройство (1) по п. 1 или 2, в котором первый направляющий штырь (2а) содержит первый элемент (4а) дистанцирующей детали, а второй направляющий штырь (2b) содержит второй элемент (4b) дистанцирующей детали, при этом указанные элементы (4а, 4b) дистанцирующей детали образуют дистанцирующую деталь (4), перекрывающую промежуток между направляющими штырями (2а, 2b) напротив палубы (300), когда указанные штыри (2а, 2b) находятся в выдвинутом положении.

4. Устройство (1) по любому из пп. 1-3, смонтированное в корпусе (3).

5. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, содержащее центратор (10), выполненный с возможностью выравнивания каната между дистанцирующей деталью (4) и режущим устройством (6), причем центратор (10) выполнен с возможностью перемещения между втянутым положением и по меньшей мере одним выдвинутым положением, за счет чего предусмотрено центрирование каната с помощью по меньшей мере одного привода (11).

6. Устройство (1) по п. 5, в котором центратор (10) содержит паз (12), предусмотренный для размещения вертикального соединительного звена каната.

7. Устройство (1) по п. 6, в котором центратор (10) содержит стопорный болт (13), выполненный с возможностью перемещения между открытым положением и положением запирания для предотвращения выхода вертикального соединительного звена из паза (12), когда стопорный болт находится в положении запирания.

8. Устройство (1) по п. 5, содержащее откидную плиту (8), содержащую отверстия (83) для режущего устройства (6), направляющих штырей (2а, 2b) и центратора (10), которые при использовании устройства должны проходить сквозь отверстия (83).

9. Устройство (1) по п. 8, в котором откидная плита (8) дополнительно содержит по меньшей мере один привод (82) для открывания и закрывания откидной плиты (8).

10. Способ механического перерезания каната, отходящего от плавучего судна, путем использования устройства (1) по любому из пп. 1-9, содержащий этап, на котором:

i) выдвигают направляющие штыри (2а, 2b) для образования замкнутой области вокруг каната,

отличающийся тем, что дополнительно содержит этап, на котором

ii) перерезают канат с упором в дистанцирующую деталь (4), используя режущее устройство (6), без удержания каната перед перерезанием таким образом, что канат перерезают непосредственно и независимо от ориентации каната.

11. Способ по п. 10, содержащий перед этапом ii дополнительный этап, на котором:

iii) центрируют канат между дистанцирующей деталью (4) и режущим устройством (6), используя центратор (10).