Устройство для демпфирования талевого блока в вышке и способ его настройки

 

1. Устройство для демпфирования талевого блока в вышке, установленной на плавучем средстве, содержаш,ее закрепленные на подкронблочной площадке вышки вертикальные направляющие для роликов талевого блока, соединенные упругими связями с ногами вышки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности вышки в работе за счетусиления эффекта демпфирования , каждая упругая связь выполнена в виде амортизатора растяжения - сжатия с различной в противоположных направлениях жесткостью, причем амортизатор соединен с НОГ7.МИ вышки при помощи связи переменной длины. 00 ел СХ) (;о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(50 Е 21 В 15/02 - мвъ»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

Н А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

@Я, аль р7„.

s а, .вв

Ф

9й

О а

Ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3658405/22-03 (22) 03.1 1.83 (46) 23.01.85. Бюл. № 3 (72) Н. И. Подгорный, Л. С. Габова, Н. П. Кузьмин и Л. Н. Михайлов (71) Научно-исследовательский институт тяжелого маш иностроения Производственного объединения «Уралмаш» (53) 622.243 (088.8) (56) 1. Потапов В. М. и др. Плавучая полупогружная буровая установка «Шельф-1».Судостроение», 1982, № 2, с. 9, рис. 3 и на . 4-й с. обложки.

2. Обзор зарубежных судов для бурения глубоководных скважин. ЦНИИ им. академика А. Н. Крылова, 1977, лист 58, рис. 15 .(прототип), „ЯЦ„„1135893 A

> (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМПФИРОВАНИЯ ТАЛЕВОГО БЛОКА В ВЫШКЕ И

СПОСОБ ЕГО НАСТРОЙКИ. (57) 1. Устройство для демпфирования талевого блока в вышке, установленной на плавучем средстве, содержащее закрепленные на подкронблочной площадке вышки вертикальные направляющие для роликов талевого блока, соединенные упругими связями с ногами вышки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности вышки в работе за счет усиления эффекта демпфирования, каждая упругая связь выполнена в виде амортизатора растяжения — сжатия с различной в противоположных направлениях жесткостью, причем амортизатор соединен с ногами вышки при помощи связи переменной длины.

1135893

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, амортизатор имеет по крайней мере две установленные в его корпусе пружины сжатия, два взаимосвязанных между ними штока, которые установлены с противоположных сторон корпуса с возможностью поджатия их к корпусу в одном направлении.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что корпус амортизатора выполнен ступенчатым с возможностью концентричного размещения пружин в его ступенях, причем ступени корпуса соединены с возможностью их относительного перемещения при помощи резьбы и имеют упоры для ограничения хода штока, которые установлены с возможностью обеспечения меньшего хода штока, поджатого более жесткой пружиной.

Изобретение относится к области бурения скважин с плавсредств и может быть использовано при спускно-подъемных операциях бурильного инструмента для передачи нагрузки от талевого блока на вышку при качке плавсредства.

Известно устройство для демпфирования (устранения колебаний) талевого блока в вышке, содержащее вертикальные направляющие, которые выполняют; в виду их упругости, функции амортизатора. Направляющие на разных уровнях жестко закреплены кронштейнами к ногам вышки. Между направляющими на роликах установлен талевый блок. Кинематическое соединение роликов талевого блока и направляющих выполнено с гарантированным зазором (1).

Недостатком этого устройства является использование самих направляющих в качестве амортизатора, что к тому же, достигается не полностью, поскольку они жестко крепятся к ногам вышки. Кроме того, наличие зазоров между роликами и направляющими создает возможность биения роликов о направляющие, что отрицательно сказывается на их работоспособность. Также при проектировании возникают значительные трудности в выборе оптимальной жесткости направляющих, всякое отклонение от которой ухудшает условия эксплуатации направляющих, талевого блока, вышки.

Известен способ настройки устройства для демпфирования, включающий выверку с определенной точностью расстояния между направляющими по всей их длине для

4. Способ настройки устройства для демпфирования талевого блока в вышке, включающий подвеску направляющих к подкронблочной площадке, соединение направляющих с ногами вышки при помощи упругих связей с выверкой расстояния между направляющими по всей их длине для обеспечения прохода между ними талевого блока, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения времени настройки, выверка расстояния между направляющими производится путем произвольной установки направляющих, размещением между ними талевого блока, изменением длины упругих связей для достижения совпадения оси вертикального подъема груза с осью талевого блока и получения таким образом нужного расстояния между направляющими. кинематического соединения направляющих с роликами талевого блока, причем настройка производится в процессе монтажа установки (1) .

К недостаткам этого способа настройки устройства для демпфирования относится обеспечение высокой точности расстояния между направляющими по всей их длине, на что дополнительно расходуется определенное время.

Известно устройство для демпфирования талевого блока в вышке, установленной на плавучем средстве, содержащее закрепленные на подкронблочной площадке вышки вертикальные направляющие для роликов талевого блока, соединенные упругими связями с ногами вышки (2).

Недостатком известного устройства для демпфирования является высокий эффект демпфирования, обусловленный тем, что направляющие, жестко соединенные с подкронблочной площадкой в свободном состоянии (когда между ними нет талевого блока) не должны сильно отклоняться в сторону от оси вертикального подъема груза во избежание больших амплитуд раскачивания и возможной поломки. Поэтому они выполнены значительной жесткости и массы, что также отрицательно влияет на работу кинематического соединения направляющих с роликами талевого блока.

Кроме того, при гашении колебаний талевого блока работа упругих связей носит односторонний характер, т.е. из нескольких (четырех) расположенных на одном уровне связей работают на растяжение только не1135893

25 гих связей, что плохо поддается регулировке, требует значительных затрат времени и не обеспечивает достаточной точности совпадения оси вертикального подъема груза с осью талевого блока. 30

Цель изобретения — повышение надежности вышки в работе за счет усиления эффекта демпфирования талевого блока в вышке, упрощение способа и сокращение времени настройки устройства для демпфирования.

Поставленная цель достигается тем, что

45

55 которые (1-2 связи), причем амортизаторы, пружины которых прямо уравновешивают друг друга, неэффективно демпфируют талевый блок в вышке. В результате того, что для гашения больших амплитуд требуется значительная жесткость пружин, а для удержания направляющих относительно оси скважины требуется малая жесткость, возникает противоречие при выборе в процессе проектирования жесткости амортизаторов.

Известен способ настройки известного устройства для демпфирования талевого блока, включающий в процессе монтажа установки подвеску направляющих к подкронблочной площадке, соединение направляющих с ногами вышки посредством упругих связей, включающих тросовые оттяжки и пружинные амортизаторы, причем при этом производится выверка расстояния между направляющими по всей их длине для прохода между ними талевого блока (2).

Способ настройки этих направляющих также требует высокой точности рассмотрения между направляющими в силу того, что они жестко закреплены на подкронблочной площадке. Такое крепление и жесткость самих направляющих требует создания определенного противодействующего усилия упрув устройстве для демпфирования талевого блока в вышке, установленной на плавучем средстве, содержащем закрепленные на подкронблочной площадке вышки вертикальные направляющие для роликов талевого блока, соединенные упругими связями с ногами вышки, каждая упругая связь выполнена в виде амортизатора растяжения — сжатия с различной в противоположных направлениях жесткостью, причем амортизатор соединен с ногами вышки при помощи связи переменной длины, а амортизатор имеет по крайней мере две установленные в его корпусе пружины с катия, два взаимосвязанных с ними штока, которые установлены с противоположных сторон корпуса с возможностью поджатия их к корпусу в одном направлении корпус амортизатора выполнен ступенчатым с возможностью концентричного размещения пружин в его ступенях, причем ступени корпуса амортизатора соединены с возмож= ностью их относительного перемещения при помощи резьбы и имеют упоры для ограничения хода штоков, которые установлены с

1О

15 возможностью обеспечения меньшего хода штока, поджатого более жесткой пружиной.

Поставленная цель достигается также тем, что в способе настройки устройства для демпфирования талевого блока в вышке, включающем подвеску направляющих к подкронблочной площадке, соединение направляющих с ногами вышки при помощи упругих связей с выверкой расстояния- между направляющими по всей их длине, для обеспечения прохода между ними талевого блока, выверка расстояния между направляющими производится путем произвольной установки направляющих, размещением между ними талевого блока, изменением длины упругих связей для достижения совпадения оси вертикального подъема груза с осью талевого блока и получения таким образом нужного расстояния между направляющими.

На фиг. 1 изображен общий вид демпфирующего устройства; на фиг. 2 — сечение

А-А на фиг. 1, а также взаимосвязь упругих связей и ног вышки; на фиг. 3 — сечение

Б-Б на фиг. 2 (амортизатор устройства для демпфирования) .

Устройство для демпфирования талевого блока 1 в вышке 2 содержит установленные в вышке 2 направляющие 3, которые шарнирами 4 закреплены на подкронблочной площадке 5 и соединены с ногами 6 вышки 2 упругими связями, включающими амортизатор растяжения — сжатия 7 и уст ройство 8 для изменения длины связи.

Амортизатор 7 содержит корпус из двух ступеней 9 и 10, в которых установлены пружины 11 и 12 и два штока 13 и 14. На штоке 13 выполнен упор 15 для ограничения его хода, а ограничителем хода штока 14 является поверхность 16, выполненная на ступени 9. Ступени 9 и IO выполнены с возможностью относительного перемещения и соединены при помощи резьбы 17.

Устройство для демпфирования работает следующим образом.

Направляющие 3, шарнирно закрепленные на площадке 5, при качке плавсредства имеют воз мож ность отклонения, которому противодействует устройство для демпфирования, имеющее возможность работы в двух режимах.

При отсутствии талевого блока 1 между ними (он может быть в вертикальном положении у подкронблочной площадки 5) отклонение каждой направляющей 3 воспринимается двумя из четырех упругих связей.

Так как вес направляющих значительно меньше веса талевого блока, то их колебания воспринимаются менее жесткой пружиной

12 амортизаторов 7 упругих связей, которые в этом случае (на удержание свободных направляющих) работают на сжатие.

При размещении между направляющими талевого блока 1, который является как бы

1135893 связующим звеном между упругими связями, отклонение направляющих 3 воспринимается всеми четырьмя упругими связями, причем при распределении нагрузки между ними большая доля падает на усилия, растягивающие упругие связи.

Описанные выше режимы работы устройства для демпфирования обусловлены конструкцией амортизаторов, которые выполHpны таким образом, что один шток 14 из двух противоположно установленных в корriyce штоков воспринимает (амортизирует) усилия сжатия упругой связи, а другой шток

13 — усилия растяжения, причем усилия растяжения воспринимаются более жесткой пружиной 11. Поскольку пружина 12 на сжатие упругой связи выполнена менее жесткой, чем пружина 11 на растяжение, то сжимающее усилие от талевого блока воспринимается в пределах жесткости пружины 12.

При очередной групповой работе упругих связей величина возможной деформации упругой связи на удлинение всегда меньше величины возможной деформации противоположной связи на сжатие, так как упор 15 позволяет выполнить штоку 13 меньший ход, чем упор 15 штоку 14.

При монтаже устройства для демпфирования, а точнее в процессе его завершения, необходимо настроить (установить) направляющие в заданном положении относительно роликов талевого блока. В ажную роль в настройке устройства для демпфирования играет установка расстояния между направляющими.

По предлагаемому способу предполагается устанавливать расстояние между направляющими не точно равным расстоянию между роликами талевого блока, а с некоторым отклонением, обуславливающим натяг роликов и направляющих, причем не должно быть нарушено совпадение оси талевого блока с осью вертикального подъема груза.

Для этого устройствами 8 для изменения длины упругих связей регулируют (изменяют) их длину, и фактически измеияют усилие натяга на ролики установленного между направляющими талевого блока и, таким образом, смещают в ту или иную сторону блок, добиваясь его совпадения с осью вертикального подъема груза. Изменяя длину упругих связей и создавая натяг в кинематической паре ролики — направляющие, усилия в связях устанавливают сжимающими, что необходимо для первоначального, при колебаниях талевого блока, взаимодействия направляющих и упругих связей через менее жесткие пружины, которые более мягко передают нагрузку на ноги вышки.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства для демпфирования талевого блока в вышке и способа настройки этого устройства осуществляется за счет усиления эффекта демпфирования, снижения жесткости передачи инерционных нагрузок на элементы вышки и талевого блока, что предотвращает их поломЗ0 ки, а также за счет сокращения времени настройки устройства для демпфирования путем упрощения способа настройки.

1135893

12 10 17

ФигЗ

Составитель Е. Столбцов

Редактор Е. Папп Техред И. Верес Корректор В. Синицкая

Заказ 10216/23 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4