УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДЪЕМА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ СО ДНА ОКЕАНА Советский патент 1996 года по МПК E21C50/00 

Изобретение относится к техническим средствам трубопроводного транспортирования добываемых на дне океана полезных ископаемых на плавсредство.

Цель изобретения повышение надежности устройства за счет предотвращения потери трубопровода при его обрыве.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг.2 то же, вариант (с подпружиненными гибкими звеньями); на фиг.3 разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.3.

Устройство содержит подвешенный на плавсредстве 1 трубопровод 2, состоящий из трубных секций 3 и установленного на нем технологического оборудования, например эрлифтного; Нижний конец трубопровода 1 связан, например через бункер-питатель 4, шланг 5 и страховочный канат 6, с добычным оборудованием (на фиг. не показано), например, агрегатом сбора конкреций.

Подвеска трубопровода 2 на плавсредстве 1 осуществляется в подвышечном пространстве спуско-подъемного устройства (СПУ) 7 на монтажном столе 8 с помощью, например, спайдер-элеватора 9.

Трубопровод 2 снабжен по всей длине перекрывающими друг друга (как показано на фиг.1 и 2) гибкими звеньями 10, выполняющими в совокупности функцию страховочного приспособления. Звенья 10 содержат надетые на трубопровод 2 нижнюю 11 и верхнюю 12 втулки, соединенные между собой посредством гибких тяг 13, расположенных симметрично относительно оси трубопровода 2. Для ограничения перемещения втулок 11 и 12 по трубопроводу 2 на нем жестко, например с помощью сварки или болтов, закреплены упоры 14 в виде бандажей, кронштейнов и других приспособлений. В качестве упоров 14 могут быть использованы выступающие части соединений трубных секций 2: фланцы, муфты, утолщения в местах резьбовых соединений (на фиг.1 и 2 показаны условно фланцевые соединения).

Втулки 11 и 12 выполнены разъемными, с симметричными радиальными лучами 15 и с местами под крепление на своих концах гибких тяг 13.

Место под крепление 16 и само крепление гибкой тяги 13 на нижней втулке 11 могут быть выполнены, как показано на фиг.2 и 3. А место под крепление 17 на верхней втулке 12 как показано на фиг.2, 3 и 4, в виде вертикальной радиальной прорези 18 в торце луча 15 с целью упрощения сборочных операций. Верхняя поверхность луча 15 в месте прорези 18 выполнена плоской, а на концах втулки, образованной прорезью 18, имеются скошенные к периферии бурты 19. Прорезь 18 служит для заведения в нее верхнего конца гибкой тяги 13, снабженного крепежным приспособлением 20, выполненным, например, как показано на фиг.1, 2 и 3. Оно состоит из болта 21 с головкой под крепление конца гибкой тяги 13, шайбы 22 и гайки 23. Для установки приспособления 20 в прорезь 18 на конце болта 21 выполняется проушина 24 или на него навинчивается технологическая гайка 25, снабженная другой в ее верхней части. Приспособление 20 служит для натяжения гибкой тяги 13 и создания тем самым стягивающего усилия на соответствующем участке трубопровода 2 и в местах соединения трубных секций 3, а также для компенсации допусков соответствующих участков трубопровода 2 и тяг 13.

Для перекрытия участков трубопровода 2 верхняя втулка 12 каждого гибкого звена 10 упирается сверху в упор 14, а нижняя втулка 11 снизу в смежный нижележащий упор 14, в который при этом сверху упирается втулка 12 нижележащего гибкого звена 10.

Нижняя втулка 11 самого верхнего гибкого звена 10 связана с плавсредством 1 верхними концами гибких тяг 13 с помощью, например, натяжных приспособлений 26: гидроцилиндров, домкрата и др.

Верхняя втулка 12 самого нижнего участка трубопровода 2 связана гибкими тягами 27 со страховочным канатом 6 добычного оборудования, например, через бункер-питатель 4.

В другом варианте исполнения страховочного приспособления (фиг.2) для амортизации динамических нагрузок, особенно на том участке, где произошел обрыв трубопровода 2, гибкие звенья 10 подпружинены относительно трубопровода 2 по вертикали. Для этого пружинный элемент 28 надет на трубную секцию 3, а нижняя втулка 11 снабжена под него в верхней своей части стаканом. Верхняя часть пружинного элемента 28 упирается в разъемный стакан 29, который упирается в нижнюю часть упора 14.

Этот вариант страховочного приспособления конструктивно может быть также выполнен путем установки на каждой гибкой тяге 13 индивидуального амортизатора (на фиг. не показан).

Гибкие тяги 13 изготовлены из материалов, по прочности на разрыв превышающих материалы трубных секций 3. В качестве гибких тяг 13 и 27 может быть использован канат, армированный волокном типа "кевлар", имеющим прочность на разрыв 2760 МПа, модуль Юнга 59-120 ГПа, плотность 1,44·10³ кг/м³, или выполненный из армированного волокна тварона.

Устройство работает следующим образом. Величина натяжения гибких тяг 13 на различных участках трубопровода 2 устанавливается дифференцированно в зависимости от условий их работы на соответствующем участке: например на верхних участках, как самых напряженных, величина натяжений должна быть значительно больше, чем на нижних. Таким образом изменяют жесткость трубопровода 2 дифференцированно по его участкам, учитывая при этом распределение по длине весовых нагрузок, геометрию участков, динамику колебательных процессов и другие факторы. Поэтому, помимо сохранения трубопровода 2 от потери при обрыве его на любом участке, эффективно решается задача повышения надежности устройства в целом, как механической системы, то есть расширяется область его безаварийного функционирования за счет снижения вероятности обрыва трубопровода 2 по крайней мере в тех экстремальных морских условиях, которые прогнозируемы.

Если же обрыв какого-либо участка, например при невыявленных или образовавшихся дефектах, все же произошел, вся нагрузка от отделившейся части трубопровода 2 переносится полностью на гибкое звено 10 данного участка. Производится аварийный подъем с помощью СПУ 7 сохранившейся в подвешенном состоянии на плавсредстве 1 части трубопровода 2. На оборванном участке концы гибких тяг 13 соответствующего звена 10 отсоединяются от верхней втулки 12 и заводятся на гак талевой системы СПУ 7 или на специальные лебедки и производится подъем оборвавшейся части. При этом оборванный конец заводится в шахту плавсредства 1 и далее в отверстие в монтажном столе 8. Первое соединение трубных секций 3 (или упор 14) оборванной части заводится в спайдер-элеватор 9 и с его помощью оборвавшаяся часть трубопровода 2 закрепляется на монтажном столе 8. Дефектная трубная секция 3 заменяется целой и производится повторный монтаж верхней части трубопровода 2.

Использование предлагаемого устройства позволит практически исключить ситуацию потери подводного оборудования, снизить вес трубопровода и соответственно мощность спуско-подъемных средств за счет уменьшения толщин стенок трубных секций вследствие перераспределения части растягивающих нагрузок на гибкие звенья, повысить эффективность добычи полезных ископаемых за счет уменьшения времени на непредвиденные простои плавсредства.

Использование: добыча полезных ископаемых со дна океана. Сущность изобретения: установка содержит подвешенный на плавсредстве 1 трубопровод 2, основную и дополнительные гибкие тяги и втулки 11 и 12. Втулки 11 и 12 последовательно закреплены на трубопроводе 2 упорами. Гибкие тяги закреплены на смежных втулках 11 и 12 и расположены симметрично продольной оси трубопровода 2 с образованием гибких звеньев 10. При обрыве части трубопровода 2 нагрузку воспринимает соответствующее гибкое звено 10. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДЪЕМА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ СО ДНА ОКЕАНА, включающая подвешенный на плавсредстве трубопровод и соединенную с ним гибкую тягу, связанную с плавсредством, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности установки за счет предотвращения потери трубопровода при его обрыве, она снабжена дополнительными гибкими тягами и втулками, последовательно закрепленными на трубопроводе посредством упоров, при этом гибкие тяги закреплены на смежных втулках и расположены симметрично продольной оси трубопровода с образованием гибких звеньев, причем верхняя втулка каждого гибкого звена размещена сверху на верхнем упоре, а нижняя втулка расположена с возможностью контакта снизу со смежным нижним упором, сверху на котором установлена верхняя втулка нижележащего гибкого звена. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нижняя втулка каждого гибкого звена расположена с возможностью контакта снизу со смежным нижним упором посредством пружинного элемента.