Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы

Авторы патента:


Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы
Плавучая платформа для добычи нефти, оснащенная устройствами для разрушения плавучего льда, и способ разрушения плавучего льда при помощи такой платформы

 


Владельцы патента RU 2446074:

САИПЕМ С.А. (FR)

Изобретение относится к плавучей платформе (1) для морской добычи нефти в арктической и антарктической зоне, оснащенной под своим корпусом отсоединяемой турелью (1а), от которой отходят якорные линии (2) до морского дна и трубопроводы (3), связывающие дно с поверхностью, причем корпус имеет проходящие в продольном направлении (Х-Х) продольные борта, отличающейся тем, что продольные борта (1b) снабжены множеством устройств (10) для локализованного разрушения плавучего льда, каждое из которых содержит инструмент (11) разрушения, имеющий, по меньшей мере, одну заостренную часть (11а), выполненную с возможностью раскалывать плавучий лед посредством повторяемого воздействия при поступательном и/или вертикальном поворотном движении инструмента разрушения относительно продольного борта, причем указанная заостренная часть при движении сверху вниз входит в контакт с поверхностью плавучего льда локализованным образом с силой, предпочтительно равной, по меньшей мере, 10000 кН, при этом указанный инструмент разрушения приводится в поступательное и/или поворотное движение с помощью направляющей конструкции (14) поступательного движения и/или направляющей конструкции (13) поворотного движения, установленной на продольном борту. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к плавучей платформе, оснащенной, по меньшей мере, одним устройством для локального разрушения плавучего льда, с тем чтобы предотвращать прямой контакт плавучей платформы со льдом и риск ее блокирования во льдах.

В частности, технической областью изобретения является область морской добычи нефти в арктической и антарктической зонах с использованием плавучих платформ.

Уровень техники

В общем случае плавучая платформа для добычи нефти содержит якорные средства для сохранения положения, несмотря на течения, ветры и волнение. Обычно она содержит также средства бурения, хранения и обработки нефти, а также средства для выгрузки в нефтяные перевозочные средства, которые прибывают регулярно для выгрузки в них продукции. Обычным названием для таких плавучих платформ или судов являются английские термины «Плавучая система нефтедобычи, хранения и выгрузки» ("Floating Production Storage Offloading") или «Плавучее средство для бурения и добычи» ("Floating Drilling & Production Unit") с аббревиатурой "FPSO" или "FDPU". В дальнейшем описании в целях упрощения будет использоваться термин «плавучая платформа», когда она используется также для выполнения операций бурения скважин, которые находятся под толщей воды с отклонением от положения под плавучей платформой.

Когда морские и метеорологические условия, то есть волнение, ветер и течение, становятся важными, если не экстремальными в случае штормов, предпочтительна установка плавучей платформы на якоря с помощью турельной якорной системы, которая обычно расположена известным образом в передней трети судна на его оси. При этом судно может свободно поворачиваться вокруг турели под действием ветра, течения и волнения. Поскольку ветер, течение и волнение оказывают определенное воздействие на корпус и надстройку, плавучая платформа в результате своей степени свободы поворота вокруг вертикальной оси ZZ занимает естественное положение наименьшего сопротивления. Трубопроводы, которые обеспечивают связь с устьями скважин, обычно подсоединены к нижней поверхности турели и связаны с плавучей платформой с помощью вертлюга (вращающегося соединения с уплотнением), расположенного на оси указанной турели. Когда метеорологические условия становятся экстремальными, как это случается в Северном море, в Мексиканском заливе или в арктической зоне, плавучую платформу обычно отсоединяют, чтобы увести в укрытие и подождать приемлемых эксплуатационных условий.

Настоящее изобретение относится, в частности, к плавучей платформе для морской добычи нефти в арктической или антарктической зоне, оснащенной под своим корпусом отсоединяемой турелью, от которой отходят якорные линии для закрепления на дне моря и трубопроводы для связи с морским дном. Этот корпус содержит в своем продольном направлении, по существу, прямые и вертикальные борта, а также известным образом носовую часть (переднюю часть судна) и предпочтительно кормовую часть (заднюю часть судна), которые наклонены к горизонтали и предпочтительно выполнены профильными для образования форштевня с усиленным заострением, способным разламывать плавучий лед действием простого изгиба, когда лед напирает и попадает под заострение. Предпочтительно плавучие платформы имеют корпуса с продольными, по существу, вертикальными бортами для придания им оптимальной вместимости для хранения нефти, а также для лучшего хода в неспокойном море. Однако корпус с вертикальными бортами особенно невыгоден в аспекте встречи с плавучим льдом. Соответственно, в патентных документах US 4102288 и US 4571125 предложены плавучие платформы, имеющие кроме прочих средств вогнутые или наклонные борта для того, чтобы способствовать разрушению льда подобно известному профилю носовой части судна с наклонным к горизонтали форштевнем.

Известна патентная публикация WO-2007-089152, в которой описано судно для добычи нефти с турельной якорной системой и вертикальными бортами, подобное тем, что постоянно работают в Северном море и Мексиканском заливе. Судно оснащено средствами разрушения плавучего льда в виде фрезерного устройства на основе использования вращающихся инструментов высокой мощности, которые перемещаются по направляющим, установленным вдоль бортов судна, чтобы последовательно разрушать лед вблизи судна. Такие устройства чрезвычайно дороги в изготовлении и трудны в эксплуатации, так как они должны оснащаться приводами большой мощности и иметь возможность перемещения по всей высоте льда, то есть они должны быть установлены на стреле чрезвычайно высокой жесткости и при этом большую часть времени работать под водой, так как толщина плавучего льда может местами достигать нескольких метров.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного решения, то есть более простого и менее дорогостоящего в эксплуатации и изготовлении устройства, в то же время способного эффективно разрушать плавучий лед и пригодного для установки на плавучих платформах для добычи нефти с высокой производительностью, в частности, с вертикальными бортами, для того, чтобы предотвращать блокирование и повреждение плавучим льдом судна, такого как плавучая платформа с турельной якорной системой, когда она перемещается под действием ветра и течений.

Для этого изобретением предусмотрено создание плавучей платформы для морской добычи нефти в арктической и антарктической зонах, оснащенной под своим корпусом отсоединяемой турелью, от которой отходят якорные линии до морского дна и трубопроводы, связывающие дно с поверхностью, причем корпус имеет проходящие в продольном направлении продольные борта, предпочтительно, по существу, прямые и вертикальные за исключением их формы на уровне ватерлинии, отличающейся тем, что эти продольные борта снабжены множеством устройств для локализованного разрушения плавучего льда, каждое из которых содержит инструмент разрушения, имеющий, по меньшей мере, одну заостренную часть, выполненную с возможностью раскалывать плавучий лед посредством повторяемого воздействия при поступательном и/или вертикальном поворотном движении инструмента разрушения относительно продольного борта, причем указанная заостренная часть при движении сверху вниз входит в контакт с поверхностью плавучего льда локализованным образом с силой, предпочтительно равной, по меньшей мере, 10000 кН, при этом указанный инструмент разрушения приводится в поступательное и/или поворотное движение с помощью направляющей конструкции поступательного движения и/или направляющей конструкции поворотного движения, установленной на продольном борту.

Когда устройство разрушения плавучего льда приводится в действие, оно передает на лед значительное усилие, и судно должно обеспечивать усилие реакции опоры в фиксированной точке, которое представляет собой усилие в несколько тысяч тонн, как это будет пояснено дальше. Множество устройств разрушения по изобретению позволяет приводить их в действие индивидуально и по отдельности, чтобы ограничить нарушение равновесия плавучей платформы, которое вызывалось бы излишней силой при одновременном действии множества устройств разрушения на одном борту, обращенном к плавучему льду.

Предпочтительно плавучая платформа по изобретению содержит на двух своих продольных бортах множество устройств разрушения, расположенных в ряд друг за другом, по существу, по всей длине бортов.

Согласно изобретению предложен также способ разрушения плавучего льда с помощью плавучей платформы по изобретению, в котором последовательно приводят в действие различные устройства разрушения, расположенные вдоль обращенного к плавучему льду продольного борта, при этом предпочтительно последовательно приводят в действие одно за другим различные устройства разрушения, расположенные в ряд, для совершения возвратно-поступательного движения по длине продольного борта, обращенного к плавучему льду.

Необходимость в механической, гидравлической или электрической мощности значительно снижается за счет того, что различные устройства разрушения приводят в действие последовательным образом.

Когда судно закреплено на своей турели якорной системы, оно естественным образом поворачивается форштевнем навстречу продвижению плавучего льда, что позволяет разрушать лед за счет формы носовой части по типу ледокола. В отличие от этого, если продвижение льда резко изменяет направление, например на 45° или на 90°, фронт льда оказывается в непосредственном контакте с продольным бортом судна. При этом требуются устройства разрушения по изобретению, чтобы судно вновь заняло фронтальное положение относительно нового направления движения плавучего льда.

Далее, предпочтительно плавучая платформа оснащена азимутальными движителями и носовыми подруливающими движителями, с помощью которых управляют поворотом плавучей платформы для того, чтобы она располагалась фронтально относительно плавучего льда, когда плавучий лед разрушен устройствами разрушения в достаточной степени для того, чтобы плавучая платформа могла разместиться в образованном канале.

Предпочтительно также известным образом используют создаваемые азимутальными движителями и носовыми подруливающими движителями струи морской воды для отвода обломков плавучего льда, отделенных устройством по изобретению.

В предпочтительном примере осуществления плавучей платформы по изобретению инструмент разрушения работает более легким и более эффективным образом для удара по льду и его раскалывания посредством удара или изгиба и в то же время ограничивает неуравновешенность судна или плавучей платформы, когда для разрушения льда этот инструмент разрушения приводится в поворотное движение.

Таким образом, в предпочтительном примере осуществления изобретения устройство разрушения содержит направляющую конструкцию поступательного движения для вертикального поступательного перемещения инструмента разрушения по высоте продольного борта между верхним положением хранения над уровнем плавучего льда и нижним рабочим положением непосредственно над уровнем плавучего льда и направляющую конструкцию поворотного движения для приведения инструмента разрушения в поворотное движение сверху вниз между поверхностью продольного борта и поверхностью плавучего льда таким образом, что поворот этого инструмента разрушения позволяет ему достигать достаточной глубины для прохода сквозь всю толщину плавучего льда, по меньшей мере, после серии повторных воздействий при поворотном движении сверху вниз.

Далее, предпочтительно действие инструмента разрушения позволяет прилагать силу, по меньшей мере, равную 1000 кН, в частности, от 1000 до 50000 кН и предпочтительно равную, по меньшей мере, 10000 кН, к поверхности плавучего льда и раскалывать лед по всей его толщине посредством изгиба на длине от 3 до 15 м, предпочтительно от 5 до 10 м. На практике известно конструирование таких надежных жестких металлических конструкций, позволяющих развивать такие усилия на таких расстояниях.

В частном примере выполнения инструмент разрушения содержит жесткую площадку, проходящую продольно и, по существу, горизонтально вдоль продольного борта, длиной от 3 до 15 м, предпочтительно от 5 до 10 м, и шириной от 2 до 5 м, и несущую на своей нижней стороне несколько, предпочтительно от двух до пяти, жестких заостренных конструкций, расположенных рядом друг с другом и жестко укрепленных на площадке, причем эта площадка предпочтительно выполнена в виде стальной плиты или балочного каркаса.

В другом частном примере выполнения, по меньшей мере, одна заостренная часть конструкции является заостренной конструкцией, образованной из стальных плит предпочтительно толщиной от 30 до 60 мм, расположенных под углом от 30° до 120° друг к другу, предпочтительно под углом от 60° до 90°.

В частности, такая заостренная конструкция образована тремя или четырьмя стальными плитами, расположенными трехгранником или пирамидой, предпочтительно с внутренними усиливающими элементами между плитами, такими как элементы связи по типу продольных металлических балок.

В другом варианте заостренная конструкция образована двумя стальными плитами, расположенными под углом друг к другу с образованием заостренной части, предпочтительно с внутренними усиливающими элементами между плитами, такими как элементы связи по типу продольных металлических балок. Это острие может проходить параллельно или перпендикулярно продольному направлению борта или под наклоном к нему.

В предпочтительном варианте выполнения устройство разрушения содержит направляющую конструкцию поступательного движения и направляющую конструкцию поворотного движения инструмента разрушения, содержащие, по меньшей мере, одну каретку, выполненную с возможностью вертикального поступательного перемещения вдоль, по меньшей мере, одного направляющего рельса, причем эта каретка несет, по меньшей мере, один силовой цилиндр, предпочтительно гидроцилиндр, при этом конец корпуса силового цилиндра прикреплен поворотным шарниром к каретке, а инструмент разрушения с одной стороны поддерживается кареткой и прикреплен к ней поворотным шарниром и с другой стороны прикреплен поворотным шарниром к концу штока силового цилиндра, так что этот инструмент разрушения может быть переведен вместе с кареткой в верхнее положение над уровнем плавучего льда для хранения, при этом силовой цилиндр находится во втянутом положении, а каретка может быть опущена поступательным перемещением в нижнее, предпочтительно зафиксированное рабочее положение непосредственно над уровнем плавучего льда таким образом, что выдвижение силового цилиндра вызывает поворот инструмента разрушения, так что заостренная часть или заостренные части могут достигать достаточной глубины, чтобы проходить сквозь всю толщину плавучего льда в конце выдвижения штока силового цилиндра.

В частности, каретка содержит каретка содержит зубчатую шестерню, приводимую в движение электрическим или гидравлическим двигателем, взаимодействующую с направляющим рельсом типа зубчатой рейки.

Далее, в частности, каждое устройство разрушения содержит два направляющих рельса, проходящих вертикально и параллельно по высоте продольного борта от уровня выше палубы плавучей платформы до уровня непосредственно над уровнем плавучего льда на расстоянии друг от друга предпочтительно от 3 до 10 м, причем каждый направляющий рельс направляет приводную каретку, к основанию которой с помощью поворотного шарнира прикреплена площадка со стороны ее ближайшего к продольному борту продольного края, а к верхней части каретки с помощью поворотного шарнира прикреплен конец корпуса гидроцилиндра, при этом конец штока гидроцилиндра с помощью поворотного шарнира прикреплен к площадке со стороны ее удаленного от продольного борта края.

Другие аспекты, проблемы, особенности и преимущества изобретения будут ясны из дальнейшего описания.

Краткий перечень чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения, не имеющие ограничительного характера. На чертежах:

фиг.1 изображает на виде сбоку и в разрезе плавучую платформу, заякоренную с помощью турельной системы среди плавучего льда,

фиг.2 изображает на виде сбоку и в разрезе плавучий лед, продвигающийся к плавучей платформе спереди,

фиг.3 изображает на виде сверху плавучую платформу, заякоренную с помощью турельной системы в канале, образованной в плавучем льду, причем лед надвигается на плавучую платформу быстро спереди и медленно с боков,

фиг.4 изображает плавучую платформу на виде в разрезе в плоскости AA на фиг.3, представляя устройство разрушения плавучего льда, установленное на бортах судна или плавучей платформы по изобретению,

фиг.4A изображает на виде спереди устройство разрушения плавучего льда по фиг.4,

фиг.4B-4D изображают на виде сбоку борт судна, оснащенный устройством разрушения плавучего льда по фиг.4 в исходном нижнем положении перед фазой разрушения плавучего льда (фиг.4B), в фазе разрушения (фиг.4C) и в верхнем нерабочем положении хранения (фиг.4D),

фиг.4E-4G изображают на виде спереди и сбоку различные инструменты разрушения с заостренными конструкциями, использованные в устройстве разрушения по изобретению,

фиг.5A-5C изображают на виде спереди плавучую платформу, окруженную плавучим льдом, представляя процесс локального разрушения льда устройством.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлено на виде сбоку и в разрезе судно или плавучая платформа 1, закрепленное на отсоединяемой турели 1a, которая заякорена якорными линиями 2 и связана с непоказанными устьями подводных скважин гибкими трубопроводами 3. Гибкий трубопровод 3 содержит провисающую погружную ветвь 3a, идущую до поддерживающего ее подводного поплавка 4, который удерживается тросом 4а, соединенным с мертвым якорем 4b на дне моря. Далее ветвь 3а продолжается ветвью 3b до дна 30 моря и затем до устья скважины. Плавучая платформа находится в холодных водах, в которых могут перемещаться айсберги или плавучий лед 5 большой протяженности и большой толщины. Обычно плавучий лед состоит из замерзшей и уплотненной морской воды 5a толщиной от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. Плавучий лед образуется из года в год из обломков ледового покрова, связанных замерзшими водяными брызгами, накапливающихся в холодный сезон, с образованием плотных ледяных гребней. Таким образом, плавучий лед содержит уплотненную центральную часть, называемую «ровным льдом», закрытым сверху воздушной частью, называемой «парусом» и снизу находящейся в воде частью, называемой «килем». Если плавучий лед сохраняется из года в год, его толщина и плотность увеличиваются, как и трудность его разрушения для освобождения прохода для судов.

В том случае, когда плавучий лед слишком толст для разрушения с помощью ледокола или устройств разрушения льда по изобретению, которые будут описаны далее, или в случае штормового прогноза плавучая платформа может быть отсоединена для укрытия в порту или в тихой зоне. Для этого нижнюю часть 1a турели, несущую якорные устройства и гибкие трубопроводы, отсоединяют от плавучей платформы и опускают с помощью непоказанного троса ко дну. Эта нижняя часть 1a турели имеет положительную плавучесть и опускается на такую глубину, что вес не лежащих на дне якорных линий и вес гибких трубопроводов точно уравновешивает плавучесть. Таким образом, процесс отсоединения чрезвычайно быстр и не требует больших предосторожностей. Нижняя часть турели, якорные линии и гибкие трубопроводы находятся на определенной глубине, например на глубине 100 м под поверхностью. Эта глубина или расстояние Н от морского дна предварительно определяется плавучестью нижней части турели, а также параметрами якорной системы и гибких соединительных трубопроводов. Таким образом, нижняя часть турели, якорные линии и гибкие трубопроводы укрыты от разрушительного воздействия плавучего льда, пока зона не освободится, что позволит судну вновь занять вертикальное положение над турелью для присоединения к ней и возобновления операций добычи.

На фиг.2 и 3 показана соответственно на виде сбоку с разрезом и на виде сверху плавучая платформа, закрепленная на турели среди плавучего льда, который движется спереди к плавучей платформе, то есть лед перемещается вдоль продольной оси XX плавучей платформы и совершает небольшое боковое перемещение. Лед приводится в движение не только течением, но также и ветром, и когда их совместное воздействие, по существу, постоянно, плавучая платформа, закрепленная на турели с вертикальной осью 1a, поворачивается вокруг этой оси и естественным образом занимает положение в направлении наименьшего усилия вследствие того, что эта ось известным образом смещена к передней части судна. Таким образом, плавучая платформа ориентируется к надвигающемуся фронту плавучего льда своим профильным форштевнем по типу известного ледокола. При этом раскалывающий эффект достигается простым изгибом льда под действием носовой части судна, имеющей наклон к горизонтали от 20° до 45°. Для получения этого эффекта судно заякорено на уровне турели якорными линиями под высоким предварительным натяжением и находится, по существу, в зафиксированном положении относительно грунта на дне, при этом когда движущийся лед воздействует на якорную систему, сила ее сопротивления быстро возрастает и может достигать нескольких тысяч тонн, - например, от 3000 до 4000 тонн. В результате лед проникает под переднюю часть плавучей платформы, что вызывает его раскалывание по мере продвижения льда. В случае необходимости азимутальные движители 1c типа Azipod приводятся в действие на полную мощность для содействия якорной системе и удержания плавучей платформы в положении во время продвижения плавучего льда.

Когда ветер или течение меняются, лед изменяет свое направление, как это показано на фиг.3, и продвигается поперечно. Поскольку плавучая платформа имеет, по существу, вертикальные надводные борта 1b, в определенных случаях за исключением уровня ватерлинии 20, где подводная часть корпуса имеет обтекаемую форму, оптимальную для плавания в бурных морях, плавучий лед упирается фронтом непосредственно в борт 1b судна.

Для локального разрушения плавучего льда поперечного продвижения в соответствии с изобретением вдоль бортов плавучей платформы, предпочтительно по всей длине и с обеих сторон установлено множество устройств 10 разрушения плавучего льда, предназначенных для разбивания, а следовательно, и разрушения льда по мере его продвижения.

Устройство разрушения представлено на фиг.4 и фиг.4A-4G. На фиг.4 и 4A показана на виде в разрезе в плоскости AA на фиг.3 и на виде спереди плавучая платформа, по существу, с вертикальными бортами, оснащенная на уровне палубы, как по левому борту, так и по правому борту шарнирной конструкцией, приводимой в действие гидроцилиндрами, не показанными на фиг.4A.

Плавучая платформа по изобретению содержит на своих двух продольных бортах 1b семь устройств 10 разрушения по изобретению, расположенных в ряд по всей длине бортов. Каждое устройство 10 разрушения содержит два направляющих рельса 14a, проходящих вертикально и параллельно по высоте борта 1b от уровня выше палубы 1e плавучей платформы 1 до уровня непосредственно над уровнем 20 плавучего льда на расстоянии друг от друга предпочтительно от 4 до 7 м, причем каждый рельс направляет приводную каретку 14b. Две каретки 14b поддерживают один инструмент разрушения плавучего льда, перемещающийся поступательно вдоль рельсов. Две каретки 14b соединены и усилены связями жесткости, которые представляют собой крестообразно расположенные металлические балки.

Инструмент 11 разрушения образован жесткой стальной прямоугольной площадкой 12, которая имеет длину L от 5 до 8 м и ширину l от 3 до 5 м.

Площадка 12 прикреплена поворотным шарниром 12b к основанию каждой каретки с помощью конструкции в виде углового кронштейна на стороне своего ближайшего к борту продольного края. На каждой каретке установлен силовой цилиндр 13, механический или предпочтительно гидравлический. Силовые цилиндры 13 прикреплены к кареткам поворотными шарнирами 13b. Точнее, корпус силового цилиндра прикреплен поворотным шарниром к верхней части каретки, а конец штока цилиндра (который может поступательно перемещаться относительно корпуса цилиндра) прикреплен поворотным шарниром 13a к краю площадки, удаленному от борта. Таким образом, действие силового цилиндра позволяет приводить инструмент разрушения в поворотное движение.

Площадка 12 несет на своей нижней стороне 3 конструкции 12a из стальных плит толщиной от 30 до 60 мм, расположенных комплектами по четыре плиты с образованием пирамиды (фиг.4E и 4F), и/или конструкции их двух прямоугольных стальных плит, расположенных под углом от 60° до 90° друг к другу с образованием острия 11a, которое проходит параллельно продольному направлению площадки и борта (фиг.4F и 4G). В обоих случаях острие 11a ориентировано вниз. Конструкции из стальных плит большой толщины усилены внутренними продольными связями между плитами.

На фиг.4F показана комбинация из трех пирамид, расположенных в шахматном порядке, и одной промежуточной средней плиты, расположенной вертикально и продольно. На фиг.4G конструкция содержит две прямоугольные стальные плиты, расположенные под углом от 30° до 60° друг к другу с образованием острия 11a, которое проходит параллельно продольному направлению площадки и борта 2. Эта конструкция заканчивается на своих продольных концах остроконечными конструкциями, которые закрывают пространство между двумя продольными плитами.

Устройство 10 жестко соединено с бортом судна, каретка 14b скользит вертикально вдоль направляющего рельса 14a, причем ее движение обеспечивается устройством поступательного движения, которое образовано, например, зубчатой рейкой и гидравлическим или электрическим приводом непоказанной зубчатой шестерни, которая взаимодействует с зубчатой рейкой для вертикального перемещения устройства из верхнего нерабочего положения хранения (фиг.4D) в нижнее рабочее положение (фиг.4B). Каретка несет инструмент 11, который образован конструкцией из жесткой усиленной площадки 12, несущей на нижней стороне заостренные конструкции 12a, прикреплен поворотными шарнирами 12b и приводится в действие двумя силовыми цилиндрами 13, шарнирно прикрепленными к каретке поворотными шарнирами 13b и к указанной конструкции - поворотными шарнирами 13a.

При втянутых силовых цилиндрах 13 содержащий конструкцию 12/12a инструмент 11 занимает верхнее положение хранения, показанное на фиг.4D. При выдвижении силовых цилиндров 13 инструмент занимает развернутое положение по фиг.4C. Заостренная конструкция 12a может проникать в плавучий лед и раскалывать его путем удара или изгиба при поворотном движении, когда конструкция переходит из свернутого положения в развернутое. Таким образом, когда плавучий лед приближается сбоку к борту плавучей платформы, например к левому борту, комплект устройств 10, находящихся в положении хранения по фиг.4D, опускается в нижнее положение, при этом площадка 12 остается в верхнем положении. Далее каретки фиксируют в нижнем положении с помощью непоказанного устройства, и каждый инструмент приводится в действие путем разворачивания площадки 12, оснащенной на своей нижней стороне разрушающими лед конструкциями 12a, которые проникают в плавучий лед на несколько метров и таким образом разрушают лед по длине L, соответствующей длине устройства 10, как это показано на фиг.4A. Для ограничения гидравлической мощности, необходимой для быстрого разворачивания инструмента 11, предпочтительно устройства 10 приводят в действие последовательно одно за другим, как это будет пояснено ниже со ссылками на фиг.5B-5C.

На фиг.5A-5D показан на виде сверху процесс разрушения плавучего льда, позволяющий плавучей платформе вновь занять фронтальное положение относительно продвижения этого льда. На фиг.5A лед, продвигающийся фронтально слева направо, остановился в своем продвижении и теперь перемещается снизу вверх по стрелкам. При этом лед входит в контакт с бортом плавучей платформы.

На фиг.5B устройство по изобретению приводится в действие последовательным образом и шаг за шагом разрушает плавучий лед участками длиной 7,5 м, соответствующими длине L одного приведенного в действие устройства. Устройства работают последовательно одно за другим, например, начиная с задней части плавучей платформы вперед. Каждый раз они освобождают от части плавучего льда участок длиной примерно 7,5 м и шириной от 3 до 5 м, соответствующей вылету устройства. На фиг.5B устройства 10-1, 10-2 и 10-3 развернуты, устройство 10-4 находится в процессе разворачивания, а устройства 10-5, 10-6, 10-7 будут развернуты последовательно друг за другом.

На фиг.5C все устройства, которые были развернуты, начиная от задней части вперед, теперь разворачиваются от передней части назад: устройства 10-7 и 10-6 развернуты, устройство 10-5 находится в процессе разворачивания. Во время всей этой фазы плавучая платформа предпочтительно удерживается параллельно фронту разрушения благодаря азимутальным движителям 1c и носовым подруливающим движителям 1d, встроенным в корпус плавучей платформы и показанным на фиг.1. В результате действия этих азимутальных движителей 1с и носовых подруливающих движителей 1d форштевня создается интенсивный поток, который позволяет известным образом отгонять отделенные обломки плавучего льда.

После множества циклов разрушения плавучего льда он значительно сместился вверх по чертежу, как это показано на фиг.5D, чтобы обеспечить возможность поворота судна без того, чтобы кормовая часть плавучей платформы, спрофилированная как и носовая часть по форме ледокола, не наталкивалась на лед. После этого плавучая платформа с помощью азимутальных движителей и при необходимости носовых подруливающих движителей форштевня поворачивается вокруг своей турели якорной системы и занимает фронтальное положение относительно надвигающегося плавучего льда. Профилированный усиленный форштевень плавучей платформы по типу ледокола в сочетании с жесткостью якорной системы вновь естественным путем раскалывает плавучий лед по мере его продвижения в осевом направлении плавучей платформы. При этом все устройства разрушения отведены и помещены в положение хранения, как это объяснялось со ссылкой на фиг.4D, чтобы освободить борта судна.

Выше было описано устройство по изобретению с каретками вертикального перемещения, несущими силовые цилиндры, которые вызывают поворот для раскалывания плавучего льда, при этом максимально усилие создается во время фазы поворота. Однако в рамках изобретения возможен вариант, когда инструмент разрушения вначале разворачивается под действием силовых цилиндров, а затем усилие для раскалывания льда создается поступательным движением устройства 5 разрушения вниз к плавучему льду и сквозь него.

Расположение гидроцилиндров может быть модифицировано известным в области гражданского строительства образом по типу действия стрел экскаваторов.

1. Плавучая платформа (1) для морской добычи нефти в арктической и антарктической зоне, оснащенная под своим корпусом отсоединяемой турелью (1а), от которой отходят якорные линии (2) до морского дна и трубопроводы (3), связывающие морское дно с поверхностью, причем корпус имеет проходящие в продольном направлении (Х-Х) продольные борта, отличающаяся тем, что продольные борта (1b) снабжены множеством устройств (10) для локализованного разрушения плавучего льда, каждое из которых содержит инструмент (11) разрушения, имеющий, по меньшей мере, одну заостренную часть (11а), выполненную с возможностью раскалывать плавучий лед посредством повторяемого воздействия при поступательном и/или вертикальном поворотном движении инструмента разрушения относительно продольного борта, причем указанная заостренная часть при движении сверху вниз входит в контакт с поверхностью плавучего льда локализованным образом с силой, предпочтительно равной, по меньшей мере, 10000 кН, при этом указанный инструмент разрушения приводится в поступательное и/или поворотное движение с помощью направляющей конструкции (14) поступательного движения и/или направляющей конструкции (13) поворотного движения, установленной на продольном борту.

2. Плавучая платформа по п.1, отличающаяся тем, что снабжена на двух продольных бортах множеством устройств (10) разрушения, расположенных в ряд друг за другом, по существу, по всей длине продольных бортов.

3. Плавучая платформа по п.1, отличающаяся тем, что устройство (10) разрушения содержит направляющую конструкцию (14) поступательного движения для вертикального поступательного перемещения инструмента (11) разрушения по высоте продольного борта между верхним положением хранения над уровнем плавучего льда и нижним рабочим положением непосредственно над уровнем плавучего льда, и направляющую конструкцию (13) поворотного движения для приведения инструмента (11) разрушения в поворотное движение сверху вниз между поверхностью продольного борта и поверхностью плавучего льда таким образом, что поворот этого инструмента разрушения позволяет ему достигать достаточной глубины для прохода сквозь всю толщину плавучего льда, по меньшей мере, после серии повторных воздействий при поворотном движении сверху вниз.

4. Плавучая платформа по п.1, отличающаяся тем, что действие инструмента разрушения позволяет прилагать силу от 1000 до 50000 кН к поверхности плавучего льда и раскалывать плавучий лед по всей его толщине посредством изгиба на длине от 3 до 15 м, предпочтительно от 5 до 10 м.

5. Плавучая платформа по п.1, отличающаяся тем, что инструмент (11) разрушения содержит жесткую площадку (12), проходящую продольно и, по существу, горизонтально вдоль продольного борта, длиной от 3 до 15 м, предпочтительно от 5 до 10 м, и шириной от 2 до 5 м и несущую на своей нижней стороне несколько, предпочтительно от двух до пяти, жестких заостренных конструкций (12а), расположенных рядом друг с другом и жестко укрепленных на площадке, причем эта площадка предпочтительно выполнена в виде стальной плиты или балочного каркаса.

6. Плавучая платформа по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна заостренная часть конструкции является заостренной конструкцией (12а), образованной из стальных плит предпочтительно толщиной от 30 до 60 мм, расположенных под углом от 30° до 120° друг к другу, предпочтительно под углом от 60° до 90°.

7. Плавучая платформа по п.6, отличающаяся тем, что заостренная конструкция образована тремя или четырьмя стальными плитами, расположенными трехгранником или пирамидой, предпочтительно с внутренними усиливающими элементами между плитами, такими как элементы связи по типу продольных металлических балок.

8. Плавучая платформа по п.7, отличающаяся тем, что заостренная конструкция образована двумя стальными плитами, расположенными под углом друг к другу с образованием заостренной части, предпочтительно с внутренними усиливающими элементами между плитами, такими как элементы связи по типу продольных металлических балок.

9. Плавучая платформа по любому из пп.3-8, отличающаяся тем, что устройство разрушения содержит направляющую конструкцию (14) поступательного движения и направляющую конструкцию (13) поворотного движения инструмента (11) разрушения, содержащие, по меньшей мере, одну каретку (14b), выполненную с возможностью вертикального поступательного перемещения вдоль, по меньшей мере, одного направляющего рельса (14а), причем эта каретка несет, по меньшей мере, один силовой цилиндр (13), предпочтительно гидроцилиндр (13), при этом конец корпуса силового цилиндра прикреплен поворотным шарниром (13b) к каретке, а инструмент разрушения с одной стороны поддерживается кареткой и прикреплен к ней поворотным шарниром (12b) и с другой стороны прикреплен поворотным шарниром (13а) к концу штока силового цилиндра, так что этот инструмент разрушения может быть переведен вместе с кареткой в верхнее положение над уровнем плавучего льда для хранения, при этом силовой цилиндр находится во втянутом положении, а каретка может быть опущена поступательным перемещением в нижнее, предпочтительно зафиксированное, рабочее положение непосредственно над уровнем плавучего льда таким образом, что выдвижение силового цилиндра вызывает поворот инструмента (11) разрушения, так что заостренная часть или заостренные части (11а) могут достигать достаточной глубины, чтобы проходить сквозь всю толщину плавучего льда в конце выдвижения штока силового цилиндра.

10. Плавучая платформа по п.9, отличающаяся тем, что каретка содержит зубчатую шестерню, приводимую в движение электрическим или гидравлическим двигателем, взаимодействующую с направляющим рельсом типа зубчатой рейки.

11. Плавучая платформа по п.9, отличающаяся тем, что каждое устройство разрушения содержит два направляющих рельса (14а), проходящих вертикально и параллельно по высоте продольного борта (1b) от уровня выше палубы (1е) плавучей платформы (1) до уровня непосредственно над уровнем (20) плавучего льда на расстоянии друг от друга предпочтительно от 3 до 10 м, причем каждый направляющий рельс направляет приводную каретку (14b), к основанию которой с помощью поворотного шарнира (12b) прикреплена площадка (12) со стороны ее ближайшего к продольному борту продольного края, а к верхней части каретки с помощью поворотного шарнира (13b) прикреплен конец корпуса гидроцилиндра, при этом конец штока гидроцилиндра с помощью поворотного шарнира (13а) прикреплен к площадке со стороны ее удаленного от продольного борта края.

12. Способ разрушения плавучего льда с помощью плавучей платформы по любому из пп.1-11, в котором приводят в действие различные устройства разрушения, расположенные вдоль обращенного к плавучему льду продольного борта.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что последовательно приводят в действие одно за другим расположенные в ряд различные устройства разрушения, поочередно в противоположных направлениях по длине продольного борта, обращенного к плавучему льду.

14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что плавучая платформа оснащена азимутальными движителями (1с) и носовыми подруливающими движителями (1d), с помощью которых управляют поворотом плавучей платформы для того, чтобы она располагалась фронтально относительно плавучего льда, когда плавучий лед разрушен устройствами (10) разрушения в достаточной степени для того, чтобы плавучая платформа могла разместиться в образованном канале.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано на верфях, имеющих сухие доки с прилегающей к ним горизонтальной околодоковой площадкой. .

Изобретение относится к области обустройства и освоения морских нефтегазовых месторождений, а более конкретно к способам и средствам предупреждения аварийных ситуаций.

Изобретение относится к морским и добывающим платформам. .

Изобретение относится к устройству для транспортировки, установки и демонтажа палубы морской нефтяной эксплуатационной платформы и к способам транспортировки, установки и демонтажа палубы указанной платформы.

Изобретение относится к области устройств морских глубоководных плавучих платформ, применяемых для разработки месторождений и добычи полезных ископаемых, в том числе в районах замерзающих морей, и может быть использовано для создания плавучих искусственных островов в глубоководных акваториях.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к производству штормоустойчивых гидроволновых судов. .

Изобретение относится к конструкции платформ и других плавучих средств для специальных целей и изготовленных из металлических и неметаллических материалов. .

Изобретение относится к строительству гидросооружений и аэродромного оборудования. .

Изобретение относится к способам хода судна во льдах и к устройству ледокола. .

Изобретение относится к судостроению, в частности касается конструкции и эксплуатации ледоколов. .

Изобретение относится к речному транспорту и может быть круглогодично использовано для перемещения людей и транспортных средств с одного берега реки на другой. .

Изобретение относится к судостроению, в частности к способу транспортировки наливных грузов с использованием танкеров. .

Изобретение относится к судостроению, в частности к устройствам для разрушения ледяного покрова. .

Изобретение относится к ледокольной технике. .

Изобретение относится к судостроению, в частности к способам разрушения ледового покрова и конструкции ледокольных приставок судов. .

Изобретение относится к судостроению и касается создания ледоколов с устройствами для килевой качки и резки льда. .

Изобретение относится к водному транспорту и касается технологии проводки во льдах судов тримаранного и ледокольного типа. .

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано для конструирования тримаранов ледокольного типа. .

Изобретение относится к судостроению и касается архитектурно-конструктивного типа ледокольно-транспортных судов, предназначенных для эксплуатации в ледовых полях Арктики без ледокольного сопровождения, в том числе в условиях малых глубин арктического шельфа.
Наверх