Установка погружных опорных конструкций
Изобретение относится к строительству, а именно к опорным конструкциям и к установке подобных опорных конструкций. Способ установки опорной конструкции на морском или речном дне, в котором сооружают опорную конструкцию, способную временно самостоятельно стоять, являясь достаточно тяжелой для того, чтобы удерживаться на месте трением на морском или речном дне, перед выполнением операций, требуемых для постоянного закрепления опорной конструкции на морском или речном дне и во время их выполнения. Указанная конструкция включает в себя множество мест анкеровки, предназначенных для взаимодействия с опорными устройствами, выполненными с возможностью регулирования их положения и контактирующими с морским или речным дном, при этом каждое указанное устройство выполнено с возможностью приема и установки в заданном положении анкерных средств. Способ включает в себя следующие этапы, на которых осуществляют транспортировку опорной конструкции и ее погружение на морское или речное дно посредством установочного судна. Включает в себя этапы, на которых устанавливают опорную конструкцию на заданный уровень и с заданной ориентацией относительно морского или речного дна при помощи опорных устройств. Осуществляют анкеровку опорной конструкции с морским или речным дном посредством анкерных средств, при помощи средств, опирающихся на опорную конструкцию для возможности манипулирования анкерными средствами и их погружением. Технический результат состоит в обеспечении надежности конструкции, снижении материалоемкости и трудоемкости. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.
Данное изобретение относится к установке монтируемых на морском дне (или на речном дне), опорных конструкций, которые, как правило, выступают над поверхностью моря (или реки).
Возможное применение подобных опорных конструкций - это применение для обеспечения опоры для ветротурбин или турбин, приводимых в действие течением воды, или устройств, приводимых в действие энергией волн.
В частности, настоящее изобретение относится к способам сооружения опорных конструкций и к установке подобных опорных конструкций независимо от их назначения.
Несмотря на то, что указанные опорные конструкции, как правило, будут выступать над поверхностью моря или реки, в котором/которой установлена опорная конструкция, верхняя часть опорной конструкции может быть при желании удалена после завершения установки, так что в подобных случаях оставшаяся часть опорной конструкции, то есть так называемый постоянный/стационарный компонент, может остаться полностью погруженным.
Было установлено, что при выполнении монтажа опорных конструкций, например, для погружных морских монтируемых на морском дне, турбинных установок основное затруднение, связанное с подобными установками, связано с временем, требуемым для монтажа подобной установки, вследствие того, что современные способы монтажа предусматривают использование больших судов для монтажа, таких как баржа с грузовой стрелой или баржа с самоподъемными устройствами, которые должны находиться на месте возведения для завершения строительных работ нулевого цикла. На практике подобные суда необходимы для установки конструкции в заданном положении, но длительные сроки установки для подобных судов приводят не только к очень большим затратам на установку, но также к уменьшению числа установок, которое данное судно может завершить в течение данного времени.
Задача настоящего изобретения заключается в разработке способов установки и сооружения опорных конструкций, выполненных с возможностью установки их на морском или на речном дне, которые, как правило, выступают над поверхностью моря или реки, независимо от их назначения, но которые, как правило, предназначены для обеспечения опоры для ветротурбин или турбин, приводимых в действие течением воды, или устройств, приводимых в действие энергией волн.
Особая задача изобретения заключается в разработке средств, посредством которых подобные опорные конструкции могут быть установлены даже при неблагоприятных условиях, например, тогда, когда существует вероятность сильных течений или волн, при уменьшенном обслуживании, требуемом для судна для установки.
В соответствии с первым аспектом изобретения разработан способ установки опорной конструкции, которую требуется установить на морском или речном дне, предусматривающий сооружение опорной конструкции таким образом, что она будет способна временно самостоятельно стоять на морском или речном дне перед выполнением и в течение всего времени выполнения операций, требуемых для постоянного закрепления опорной конструкции на морском или речном дне.
Рациональным образом опорная конструкция выполнена в виде удлиненной колонны для обеспечения опоры для погружной турбины, приводимой в действие течением воды, и/или ветротурбины.
Установка опорной конструкции предпочтительно включает этап закрепления конструкции на морском или речном дне посредством свай или других аналогичных анкерных средств.
Опорная конструкция предпочтительно включает в себя множество мест анкеровки, предназначенных для обеспечения взаимодействия с опорными устройствами опорной конструкции, и при этом каждое указанное опорное устройство выполнено с возможностью приема и установки в заданном положении анкерной сваи опорной конструкции или аналогичного средства, которое забивается/погружается в морское или речное дно с помощью средств, опирающихся на опорную конструкцию для обеспечения возможности манипулирования сваями или аналогичными средствами и погружения свай или аналогичных средств.
Рациональным образом подобная удлиненной колонне опорная конструкция выполнена с такой конструкцией, что она может быть опущена на морское или речное дно и ее положение может быть отрегулировано для коррекции с учетом любой неплоскостности морского или речного дна посредством регулирования положения каждой отдельной опоры, входящей в контактное взаимодействие с дном, перед погружением соответствующей сваи.
Если это будет сочтено необходимым, способ может включать этап добавления дополнительного груза к конструкции в том случае, если опорная конструкция, перемещаемая во время ее установки под действием течений волн или ветра, подвергается риску недостаточного фрикционного контакта ее с морским или речным дном во время процесса установки, для поддержания периода установки.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения разработана опорная конструкция, которая выполнена с возможностью установки ее на морском или речном дне, при этом конструкция выполнена достаточно тяжелой для того, чтобы она временно самостоятельно стояла на морском или речном дне за счет того, что она является достаточно тяжелой для удерживания ее в заданном положении посредством трения о морское дно, и при этом указанная конструкция включает в себя множество мест анкеровки, предназначенных для взаимодействия с выполненными с возможностью регулирования их положения, входящими в контактное взаимодействие с морским или речным дном, опорными устройствами, при этом каждое указанное устройство выполнено с возможностью приема и установки в заданном положении анкерной сваи опорной конструкции, которая забивается/погружается в морское или речное дно с помощью средств, опирающихся на опорную конструкцию для обеспечения возможности манипулирования сваями и погружения свай.
В предпочтительной конструкции временная дополнительная конструкция может быть предусмотрена в верхней части опорной конструкции для установки/размещения оборудования/средств, предназначенных для выполнения любых операций, требуемых для погружения свай, используемых для закрепления опорной конструкции на морском или речном дне.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения разработана опорная конструкция, выполненная с возможностью установки ее на морском или речном дне, при этом опорная конструкция создана как самоустанавливающаяся конструкция, поскольку она будет временно стоять самостоятельно в течение всего времени операций, необходимых для постоянного закрепления опорной конструкции на морском или речном дне.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения разработана опорная конструкция, предназначенная для установки на морском или речном дне, включающая в себя множество мест анкеровки, предусмотренных с опорными устройствами опорной конструкции, средства, выполненные с возможностью приема и установки в заданном положении заданного числа анкерных свай опорной конструкции, и средства, опирающиеся на опорную конструкцию для обеспечения возможности манипулирования сваями и погружения свай, которые служат для закрепления опорной конструкции на морском или речном дне.
В предпочтительном варианте конструкции каждое указанное опорное устройство связано с регулировочным средством для обеспечения возможности избирательного регулирования положения сваи в ее заданном положении крепления.
В предпочтительной варианте конструкции опорная конструкция включает в себя оборудование/средство для обеспечения возможности установки свай, служащих для постоянного закрепления опорной конструкции на морском или речном дне таким образом, чтобы позволить судну для установки опорных конструкций, участвующему в установке опорной конструкции, покинуть зону установки, как только опорная конструкция будет правильно установлена, с необходимым оборудованием для манипулирования сваями, смонтированным на нем.
Рациональным образом необходимое оборудование может быть установлено на суше, так что вся самоустанавливающаяся опорная конструкция может быть быстро опущена в заданное место, тем самым транспортное судно может покинуть место установки.
В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящего изобретения разработана опорная конструкция оболочкового типа с по меньшей мере одной сборной конструкцией с опорными элементами, на которых опорная конструкция может надежно стоять на морском или речном дне, при этом верхняя часть опорной конструкции является достаточно высокой, чтобы выступать над поверхностью воды.
Рациональным образом в ситуациях, когда желательно, чтобы завершенная опорная конструкция была погружена, может быть смонтирована съемная верхняя часть, которая выступает над водой в течение фазы установки опорной конструкции и которая после фазы установки впоследствии может быть удалена.
Рациональным образом верхнюю часть удаляют посредством использования крана, смонтированного на судне.
В предпочтительном варианте конструкции опорная конструкция снабжена тремя или четырьмя сборными конструкциями с опорными элементами.
Опорная конструкция предпочтительно выполнена такой, что она может быть опущена на морское или речное дно, выровнена с учетом неплоскостности морского или речного дна для обеспечения возможности крепления каждой сборной конструкции с опорными элементами к морскому или речному дну посредством бурения сквозь каждую подобную сборную конструкцию, вставки свай малого диаметра (сваи с диаметром от 5 до 12 дюймов) и цементирования указанных свай малого диаметра на месте.
Рациональным образом процесс бурения выполняют с временной конструкции, смонтированной в верхней части оболочки опорной конструкции оболочкового типа.
В том случае, если опорная конструкция во время периода установки при ее установке подвергается риску перемещения ее под действием течений, волн или ветра, дополнительный груз может быть добавлен к временной конструкции для поддержания достаточного трения о морское или речное дно во время процесса установки, и при этом дополнительный груз может быть удален вместе с оборудованием для установки после установки анкерных свай малого диаметра так, что опорная конструкция больше не сможет смещаться относительно морского или речного дна.
Исходя из вышеизложенного следует отметить, что в соответствии с изобретением разработана конструкция, выполненная с возможностью установки ее в море (или в реке), которая выполнена такой, чтобы она могла временно самостоятельно стоять за счет того, что она является достаточно тяжелой для удерживания ее в заданном положении посредством трения о морское дно, и которая имеет средства для обеспечения опоры для оборудования, необходимого для постоянного закрепления ее на морском (или речном) дне посредством использования свай малого диаметра или других приспособлений, способных проходить в морское (или речное) дно через трубчатые постоянные опорные элементы, выполненных за одно целое с оболочковой конструкцией. В случае необходимости дополнительный груз, предназначенный для создания достаточного трения для предотвращения перемещения, может быть временно предусмотрен в качестве балласта, добавляемого к конструкции и удаляемого после завершения операции установки свай малого диаметра.
Таким образом, разработана конструкция с оболочковым основанием, имеющая один или несколько постоянных трубчатых опорных элементов, которые могут быть пробурены с платформы, смонтированной над уровнем воды, с проходом бура в морское или речное дно и в которые сваи малого диаметра могут быть вставлены и зацементированы на месте.
В частности конструкция включает в себя временные опорные элементы, которые могут быть отрегулированы по высоте и выровнены для обеспечения возможности выравнивания конструкции перед креплением ее к морскому или речному дну, при этом усилие для выполнения этого обеспечивается гидравлическими домкратами, винтовыми домкратами или любыми другими подобными соответствующими механизмами.
Рациональным образом указанные временные регулируемые опорные элементы могут быть прикреплены или внутри, или снаружи постоянных опорных элементов оболочки или концентрически с постоянными опорными элементами.
Рациональным образом конструкция выполнена с возможностью размещения и выравнивания направляющих труб между надводной платформой или верхней конструкцией и трубчатыми постоянными опорными элементами, расположенными близко к уровню моря, так что бурильная колонна может быть развернута с буровой установки, расположенной на верхней конструкции, через посредство направляющей трубы и трубчатых опорных элементов для бурения скважины для фундаментных свай малого диаметра или в альтернативном варианте - для забивания сваи малого диаметра в морское дно.
Для лучшего понимания изобретения и для демонстрации того, как реализовать его на практике, далее будет сделана ссылка на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 схематически иллюстрирует общую конструкцию опорной оболочковой конструкции, реализующей идеи изобретения;
фиг.2а, 2b, 2с и 2d соответственно иллюстрируют в большем масштабе признаки конструкции опор, включенных в конструкцию, показанную на фиг.1;
фиг.3а схематически иллюстрирует первое положение опоры конструкции, показанной на фиг.1, относительно морского или речного дна;
фиг.3b схематически иллюстрирует дополнительно возможное положение опоры конструкции, показанной на фиг.1, относительно морского или речного дна;
фиг.4-10 схематически иллюстрируют последовательные стадии при креплении опорной оболочковой конструкции по фиг.1 к морскому или речному дну посредством использования свай малого диаметра.
Как показано на фиг.1, опорная конструкция 1, проиллюстрированная на данной фигуре, включает в себя оболочковую конструкцию 2, включающую в себя вертикально стоящую монолитную колоннообразную основную часть 3, опирающуюся на сборную конструкцию 4 из опорных ног, образованную четырьмя аналогичными опорными устройствами 5, которые расположены с равномерным распределением их вокруг колонны 3. Каждое опорное устройство 5 включает в себя центральную трубчатую конструкцию, образованную внутренней трубой 5А и наружной трубой 5В, которая в дальнейшем будет рассмотрена подробно, и опору 7, которая входит в контактное взаимодействие с морским или речным дном и которая соединена с наружной трубой 5В. Наружная труба образует часть сборной конструкции 4, которая сама соединена с основной частью 3 конструкции 2 посредством по существу горизонтального элемента 8, соединенного с нижней концевой зоной 9 основной части 3 конструкции 2, и наклонного элемента 10, соединенного с основной частью 3 конструкции 2 в некотором месте над соответствующим горизонтальным элементом 8.
Каждая входящая в контактное взаимодействие с морским/речным дном опора прикреплена к нижнему концу трубы 5В посредством шарнирного соединительного устройства 11, которое обеспечивает возможность подъема или опускания опоры 7 относительно наружной трубы 5В так, как требуется для взаимодействия с профилем зоны морского или речного дна, на которую опора 7 должна опираться. Конструкцию из концентрических труб можно рассматривать как анкерные опоры для оболочковой конструкции.
Соединительное устройство 11 таково, что опора 7 может наклоняться относительно внутренней трубы 5А для обеспечения возможности ее углового смещения относительно вертикальной оси центральной конструкции соответствующей опорной конструкции 5. Опора 7 также выполнена с возможностью смещения в аксиальном направлении вверх и вниз относительно сборной конструкции 4, в результате чего облегчается приемлемое взаимодействие между опорой 7 и соседним морским или речным дном SB таким образом, чтобы обеспечить возможность выполнения регулировок опор для гарантирования того, чтобы основная часть 3 оболочковой конструкции 2 будет выставлена вертикально.
Поскольку предусмотрено, что оболочковая конструкция 2 должна быть прочно и надежно закреплена на морском или речном дне SB, сборные конструкции 4 с опорными элементами и опорные конструкции 6 должны быть прикреплены к морскому или речному дну.
В проиллюстрированном варианте осуществления предусмотрено, что конструкция 2 должна быть закреплена на морском или речном дне посредством свай малого диаметра (не показанных на фиг.1), которые устанавливают в заданное положение посредством опорных устройств 5.
Другими словами, опорные устройства 5 имеют по существу двойное назначение, при этом одна их функция состоит в том, что они служат для обеспечения прочной опоры для оболочковой конструкции 2 во время ее исходной установки, то есть во время процесса позиционирования и закрепления, и вторая функция состоит в облегчении вставки свай малого диаметра.
Для осуществления стадий установки оболочки в заданном положении и ее закрепления в процессе установки, временная верхняя конструкция 12 смонтирована в верхней части оболочки так, что данная верхняя конструкция 12 будет расположена над уровнем WL воды.
Верхняя конструкция 12 может нести средства, такие как кран или другие образующие подъемные и позиционирующие средства 13, предназначенные для манипулирования сваями малого диаметра и другими элементами, которые требуются во время этапов установки в заданном положении и закрепления опорной конструкции 1. Данные элементы могут содержать буровую установку, устройство для забивания свай вместе с различными элементами оборудования, связанными с бурением скважин и установкой в заданном положении и опусканием свай малого диаметра.
Верхняя конструкция 12 может дополнительно служить для приема любых дополнительных грузов 14, которые считаются необходимыми для удерживания оболочки в ее заданном положении во время ее установки, то есть для гарантирования того, что трение о морское или речное дно SB во время установки останется эффективным для предотвращения любого перемещения под действием течений, волн и/или ветра.
Что касается установки конструкции 2 в заданном положении и закрепления ее, то дополнительным важным признаком, который проиллюстрирован посредством фиг.1, является наличие направляющей трубы 15, показанной в процессе ее установки в заданное положение краном 13 так, чтобы она вошла в контактное взаимодействие с верхней частью одной из внутренних труб 5А опорных устройств 5. Данная направляющая труба 15 предназначена для ее зажима или удерживания в заданном положении в верхней части внутренней трубы 5А для обеспечения направления и защиты во время бурения и установки сваи малого диаметра и цементирования, как будет описано в дальнейшем с помощью дальнейших чертежей.
Важно отметить, что, как правило, на практике направляющую трубу 15 будут спускать в заданное положение и направлять посредством стальных тросов (непоказанных), прикрепленных к верхней части внутренней трубы 5А оболочкового опорного устройства и продетых через пару «болтов с проушиной» (непоказанных) рядом с основанием направляющей трубы 15. Таким образом, тросы будут обеспечивать направление направляющей трубы 15 точно в заданное положение.
Механизмы осуществления подобной регулировки будут описаны в дальнейшем более подробно и могут быть расположены необязательно так, как показано на чертежах данной заявки. Следует отметить, что на оболочковой конструкции 2 могут быть смонтированы другие варианты конструкций/оболочковая конструкция 2 может нести варианты конструкций, отличные от показанных. Например, это может быть решетчатая рамная конструкция или множество вертикальных колонн/стоек.
Далее рассматриваются фиг.2а-2d, которые иллюстрируют конструкцию опорных устройств 5 более подробно и в большем масштабе.
В частности, данные фиг.2а-2d показывают, как было упомянуто ранее, что регулируемые опорные устройства 5 могут быть использованы для выравнивания конструкции 1 после ее опускания посредством баржи с грузовой стрелой или другого транспортного судна на морское (или речное) дно SB. В варианте осуществления, используемом для иллюстрации применяемых принципов, можно видеть, что имеются два гидроподъемника или гидравлических домкрата 16, предусмотренных на каждом опорном устройстве 5, которые могут быть приведены в действие из надводной зоны или вместе, или по-разному для подъема или опускания опоры 7 или для наклона ее под некоторым углом.
Фиг.2а-2d иллюстрируют, как может быть обеспечена регулировка как в вертикальном, так и в угловом направлении, и затем фиксация посредством создания давления в гидроподъемниках или домкратах 16. Верхние концы 17 подъемников или домкратов 16 шарнирно соединены с держателем 18, смонтированным на наружной трубе 5В опорного устройства, в то время как нижние концы 19 подъемников или домкратов шарнирно соединены с внутренней трубой 5А, соединенной с опорой 7 соответствующего опорного устройства.
Как можно отметить исходя из фиг.2а и 2b, разное срабатывание подъемников или домкратов 16 обеспечивает надлежащий наклон соответствующей опоры 7 опорного устройства. Наклон схематически показан стрелками ТА, показывающими угол наклона.
Как можно видеть на фиг.2с и 2d, подъемники или домкраты 16 могут быть приведены в действие для подъема или опускания опоры 7 опорного устройства относительно остальной части опорного устройства 5. Регулировка в вертикальном направлении схематически показана стрелками VA.
Следует понимать, что наклон может быть выполнен вместе с регулировкой по высоте, причем возможность этого обеспечивается конструкцией сборной конструкции с опорными элементами.
На практике могут быть использованы другие виды регулировочных устройств, такие как винтовые домкраты (или с электроприводом, или с гидроприводом), надувные мешки (наполненные жидкостью или газом), или фактически может быть использовано любое подходящее устройство, способное обеспечить приложение требуемых усилий. В случае необходимости могут быть предусмотрены более двух подобных подъемников или домкратов 16 для распределения нагрузок. Будет показано, что функционирование указанных подъемных или поддомкрачивающих устройств требуется только в течение процесса установки, и они могут быть или оставлены (то есть списаны как расходуемый материал), или извлечены для повторного использования впоследствии в других проектах.
Далее рассматриваются фиг.3а и 3b, при этом данные фиг.3 иллюстрируют, что регулируемые опорные устройства 5 необязательно должны быть установлены в местах, концентрических с опорными элементами 5D опорной конструкции 2, как на фиг.2. Как можно видеть из фиг.3а и 3b, опорные устройства 5 могут быть или смонтированы на опорных элементах 5D, расположенных в пределах протяженности сборной конструкции 4, подобной показанной на фиг.3а, или они могут быть смонтированы на выносных конструкциях снаружи опорных устройств 5, как показано на фиг.3b. Указанная первой конструкция считается более экономичной с точки зрения материалов, в то время как последняя, возможно, является более стабильной как конструкция. Посредством установки регулируемых опорных устройств 5 в заданном положении отдельно от опорных элементов 5D оболочковой конструкции большее пространство станет доступным для бурения и установки свай малого диаметра, и, кроме того, данная конструкция позволяется упростить конструкцию опорных элементов.
Следует отметить, что в вариантах осуществления, показанных на фиг.3а и 3b, опорные устройства 5 фактически являются полностью отдельными от конструкции по фиг.1, в которой трубы 5А и 5В образуют опорные элементы для опорной конструкции и дополнительно предназначены для приема направляющей трубы 15. В случае вариантов осуществления по фиг.3а и 3b каждое из опорных устройств 5 включает в себя внутренний элемент 5Е, свисающий с соответствующей горизонтальной балки 11, и концентрический наружный трубчатый элемент 5F.
Далее рассматриваются фиг.4-10, которые показывают последовательные стадии при закреплении оболочковой опорной конструкции 2, подобной показанной на предыдущих фигурах, посредством свай малого диаметра. Таким образом, фиг.4 иллюстрирует первую стадию в процессе постоянного закрепления оболочковых опорных элементов на морском (или речном) дне (SB), при этом фиг.4 показывает в качестве примера вариант осуществления, в котором регулируемые опорные устройства 5 являются концентрическими по отношению к опорным элементам 5D опорной конструкции 1. Следует отметить, что, как разъяснено в предыдущем абзаце, указанные регулируемые опорные устройства 5 также могут быть использованы отдельно от оболочковой конструкции 2, при этом в данном случае они были бы не видны на фиг.4.
Таким образом, фиг.4 фактически иллюстрирует стадию, на которой направляющую трубу 15 опускают во внутреннюю трубу 5А трубчатой конструкции оболочкового опорного устройства 5 до тех пор, пока ее нижний конец 20 не будет опираться на морское (или речное) дно SB. Как только направляющая труба 15 окажется в данном положении, ее зажимают на верхнем конце (не показанном на фиг.4) относительно временной верхней конструкции 12 (не показанной на фиг.4).
Фиг.5 иллюстрирует, как бурильная колонна 21 может быть спущена через установленную таким образом, направляющую трубу 15 и приведена в действие посредством буровой установки (не проиллюстрированной на фиг.1 или 5), но смонтированной на верхней конструкции 12, расположенной над направляющей трубой 15. В то время как обычно используют вращательный бур 22, также существует возможность забивания сваи (непоказанной) через направляющую трубу 15 в морское дно SB, если состояние грунта морского или речного дна является подходящим. Свайный молот (непоказанный) может быть опущен по направляющей трубе 15. Выбуренная порода, возникающая при таких операциях, может быть вымыта посредством использования воды, нагнетаемой по бурильной колонне, но это не проиллюстрировано.
Фиг.6 показывает, как после завершения операции бурения свая 23 малого диаметра может быть спущена по направляющей трубе 15, будучи подвешенной на тросе 24. Указанный трос также несет шланги для подачи жидкого раствора, которые не проиллюстрированы, но которые необходимы для последующих операций, которые еще будут описаны.
Цементный раствор может быть закачан по шлангам (непоказанным) для подачи жидкого раствора, прикрепленным к свае 23 малого диаметра, которые обеспечивают направление цементного материала в и через отверстия (непоказанные) в свае малого диаметра так, чтобы он выходил из основания сваи малого диаметра для заполнения концентрического пустого пространства, возникающего вследствие бурения между сваей малого диаметра и пробуренным морским дном, цементным заполняющим материалом. В пустое пространство закачивают достаточное количество цементного раствора, чтобы полностью заполнить пустое пространство до уровня морского дна SB, как схематически проиллюстрировано ссылочной позицией 25 на фиг.7.
Завершение выполнения данной операции заполнения цементным раствором может быть подтверждено посредством использования датчика или датчиков на уровне морского дна (не проиллюстрированы), которые будут реагировать на выход цементного раствора 25 снизу.
Фиг.8 показывает, что после затвердевания цементного раствора, закачанного через сваю малого диаметра для образования цементного заполнителя 25, направляющую трубу 15 поднимают на короткое расстояние до тех пор, пока ее контакт с оболочковой внутренней трубой 5А не останется только на небольшой длине, достаточной для обеспечения удерживания ее на месте, несмотря на течения или волны. На фигуре нижний конец направляющей трубы 15 обозначен ссылочной позицией 26. Небольшая длина может составлять порядка 200 или 300 мм, но могут быть использованы другие параметры контактного взаимодействия, удовлетворяющие определенным условиям.
Фиг.9 показывает, как большее количество цементного раствора может быть закачано или по шлангам для жидкого раствора, соединенным с просверленными отверстиями (непоказанными) в верхней части сваи малого диаметра, или непосредственно в кольцевое пустое пространство между сваей 23 малого диаметра и внутренней частью внутренней трубы 5А опоры. Данное кольцевое пространство заполняют цементным раствором 25 до тех пор, пока он не достигнет уровня основания направляющей трубы 15. Данный уровень может быть рассчитан исходя из объема цементного раствора, необходимого для заполнения пространства с известными размерами, или могут быть использованы датчики для определения того, когда надлежащий уровень будет достигнут.
Шланги и опускающий трос 24 затем отсоединяют от сваи 23 малого диаметра и поднимают назад на рабочую платформу 12 верхней конструкции в опорной конструкции. Отделение шлангов и тросов может быть выполнено с помощью различных средств, которые не проиллюстрированы. Например, муфты могут быть разрезными и могут удерживаться вместе штифтом, который может быть извлечен или посредством вытягивания троса из зоны над поверхностью моря, или посредством подачи питания на соленоид, с помощью водолазов, или транспортные средства с дистанционным управлением (ROV) также могут быть использованы для выполнения отсоединения. Также имеется ряд запатентованных изделий, специально предназначенных для обеспечения возможности выполнения дистанционно управляемого разъединения соединений тросов и шлангов, которые могут использоваться для этой цели.
Фиг.10 показывает законченный опорный элемент после отсоединения направляющей трубы 15 и всех тросов и шлангов. Можно видеть, что свая 23 малого диаметра теперь надежно зацементирована как в грунте, так и в трубе опорного элемента, и образует средство, способное выдерживать значительно бульшие сдвигающие или гидростатические подъемные силы, возникающие между конструкцией и морским дном. Площадь поверхности сваи малого диаметра задана достаточной для того, чтобы она выдерживала нагрузки при достаточно низких уровнях напряжений для избежания отслаивания цемента.
На этой стадии регулируемые опоры 7 или оставляют на месте, или может быть предусмотрено отсоединение и удаление их для повторного использования. В завершение, временная верхняя конструкция 12, кран 13 и соответствующее оборудование, направляющая труба (направляющие трубы) 15 или любые другие инструменты вместе с любым балластом 14, добавленным для обеспечения устойчивости во время бурения, могут быть удалены посредством судна с помощью крана. Для этой цели может быть использовано судно, имеющее меньшие размеры и менее дорогое по сравнению с судном, которое требуется для доставки и установки в заданном положении всей оболочковой конструкции 2. Второе судно также может доставить другое оборудование, необходимое для завершения установки, такое как ветротурбины или турбины приливных электростанций, надводные корпуса или платформы и т.д. В альтернативном варианте, если требуется, чтобы оболочковая конструкция 2 была полностью погружена, отсоединяемая верхняя часть на данной стадии может быть удалена или заменена специальным оборудованием.
Исходя из вышеизложенного, следует отметить, что в соответствии с изобретением предложена конструкция, которая может быть установлена в море (или в реке), которая выполнена такой, чтобы она временно стояла самостоятельно за счет того, что она является достаточно тяжелой для удерживания ее в заданном положении за счет трения о морское дно, и которая имеет средства для обеспечения опоры для оборудования, необходимого для постоянного закрепления ее на морском (или речном) дне посредством использования свай малого диаметра или других средств закрепления, способных проходить в морское (или речное) дно по трубным постоянным опорным элементам, выполненным за одно целое с оболочковой конструкцией. В случае необходимости дополнительный груз для создания достаточного трения с целью предотвращения перемещения может быть временно предусмотрен в качестве балласта, добавляемого к конструкции и удаляемого после завершения операции установки свай малого диаметра.
Таким образом, разработана конструкция с оболочковым основанием, имеющая один или несколько постоянных трубчатых опорных элементов, которые могут быть пробурены с платформы, смонтированной над уровнем воды, с проходом бура в морское или речное дно, и в которые сваи малого диаметра могут быть вставлены и зацементированы на месте.
В частности, конструкция включает в себя временные опорные элементы, которые могут быть отрегулированы по высоте и выровнены для обеспечения возможности выравнивания конструкции перед креплением ее к морскому или речному дну, при этом усилие для выполнения этого обеспечивается гидравлическими домкратами, винтовыми домкратами или любыми другими подобными соответствующими механизмами.
1. Способ установки опорной конструкции (1) на морском или речном дне, в котором сооружают опорную конструкцию (1), способную временно самостоятельно стоять, являясь достаточно тяжелой для того, чтобы удерживаться на месте трением на морском или речном дне (SB), перед выполнением операций, требуемых для постоянного закрепления опорной конструкции (1) на морском или речном дне (SB), и во время их выполнения, при этом указанная конструкция (1) включает в себя множество мест анкеровки, предназначенных для взаимодействия с опорными устройствами (5), выполненными с возможностью регулирования их положения и контактирующими с морским или речным дном, при этом каждое указанное устройство выполнено с возможностью приема и установки в заданном положении анкерных средств (23), при этом способ включает в себя следующие этапы, на которых:
- осуществляют транспортировку опорной конструкции (1) и ее погружение на морское или речное дно (SB) посредством установочного судна,
отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых:
- устанавливают опорную конструкцию (1) на заданный уровень и с заданной ориентацией относительно морского или речного дна (SB) при помощи опорных устройств (5);
- осуществляют анкеровку опорной конструкции с морским или речным дном (SB) посредством анкерных средств (23) при помощи средств, опирающихся на опорную конструкцию для возможности манипулирования анкерными средствами и их погружением.
2. Способ по п.1, в котором обеспечивают опору погружной турбины, приводимой в действие течением воды, и/или ветротурбины на указанную опорную конструкцию (1).
3. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий в себя этап, на котором цементируют каждое анкерное средство цементирующим материалом в месте анкеровки, на котором они были расположены.
4. Способ по п.1, в котором обеспечивают наличие временной конструкции (12), расположенной в верхней части опорной конструкции (1), причем операции, необходимые для постоянной анкеровки опорной конструкции (1) с морским или речным дном, выполняют на временной конструкции.
5. Способ по п.1, включающий этап, на котором добавляют дополнительный груз (14) к конструкции (1) в том случае, если опорная конструкция (1) перемещается под действием течения волн или ветра.
6. Способ по п.5, включающий этап, на котором после установки анкерных средств (23) удаляют любой дополнительный груз (14) вместе с любым оборудованием, используемым при установке опорной конструкции (1) так, что опорная конструкция больше не сможет смещаться относительно морского или речного дна (SB).
7. Способ по п.1, в котором опорная конструкция включает в себя трубчатый постоянный опорный элемент и направляющую трубу, дополнительно включающий в себя этап, на котором позиционируют и выравнивают направляющую трубу между временной конструкцией и постоянным трубчатым опорным элементом.
8. Способ по п.7, в котором временная конструкция включает в себя буровую установку, при этом способ включает в себя этап, на котором бурильную колонну разворачивают с буровой установки на временную конструкцию посредством направляющей трубы и трубчатого постоянного опорного элемента для бурения скважины для фундаментных свай малого диаметра или забивания сваи малого диаметра в морское или речное дно.
9. Опорная конструкция, выполненная с возможностью установки ее на морском или речном дне (SB), отличающаяся тем, что конструкция (1) выполнена достаточно тяжелой для того, чтобы она временно самостоятельно стояла на морском или речном дне (SB) за счет того, что она является достаточно тяжелой для удерживания ее в заданном положении посредством трения о морское или речное дно (SB), при этом конструкция включает в себя множество мест (4) анкеровки, предназначенных для взаимодействия с опорными устройствами (5), выполненными с возможностью регулирования своего положения и контактирующими с морским или речным дном, при этом каждое указанное анкерное место выполнено с возможностью приема и установки в заданном положении анкерных средств (23), которые закреплены в морском или речном дне (SB) с помощью средств, опирающихся на опорную конструкцию для обеспечения возможности манипулирования и погружения анкерных средств (23), отличающаяся тем, что опорные устройства (5) могут быть отрегулированы по высоте и выровнены для обеспечения возможности позиционирования опорной конструкции (1) на заданном уровне и при заданной ориентации перед закреплением ее на морском или речном дне.
10. Опорная конструкция по п.9, отличающаяся тем, что конструкция (1) выполнена в виде удлиненной колонны (3) для обеспечения опоры для погружной турбины.
11. Опорная конструкция по п.9 или 10, отличающаяся тем, что она содержит временную дополнительную конструкцию (12) в верхней части опорной конструкции (1), причем на временной конструкции расположены средства/оборудование для выполнения любых операций, требуемых для осуществления постоянной анкеровки опорной конструкции (1) с морским или речным дном (SB).
12. Опорная конструкция по п.11, отличающаяся тем, что временная конструкция (12) выполнена с возможностью нести дополнительный съемный груз (14), благодаря чему в случае, если опорная конструкция (1) во время ее установки подвергается риску своего перемещения под действием течений, волн или ветра, опорная конструкция (1) способна поддерживать достаточное трение о морское или речное дно (SB).
13. Опорная конструкция по п.9, в которой опорные устройства (5) содержат гидравлические домкраты или винтовые домкраты.
14. Опорная конструкция по п.9, в которой каждое место анкеровки включает в себя внутреннюю трубу, расположенную в пределах наружной трубы, причем внутренняя труба является подвижной внутри наружной трубы.
15. Опорная конструкция по п.9, в которой опорные устройства (5) расположены концентрически относительно мест анкеровки.
16. Опорная конструкция по п.9, в которой опорные устройства (5) расположены в пределах отпечатка следа, созданного местами анкеровки.
17. Опорная конструкция по п. 9, в которой опорные устройства (5) расположены за пределами отпечатка следа, созданного местами анкеровки.
