Устройство ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения

Авторы патента:

Диашев Александр Николаевич (RU)

Мордвинцев Константин Петрович (RU)

Гогин Александр Григорьевич (RU)

E02B17/00 - Искусственные острова на сваях и подобных опорах, например платформы на подъемных опорах; способы их сооружения (отбойные брусья E02B 3/26; постановка на якорь B63B 21/00; плавучие платформы, например на якорях B63B 35/44; подводные сооружения E02D 29/00)

Владельцы патента RU 2764552:

Диашев Александр Николаевич (RU)
Мордвинцев Константин Петрович (RU)
Гогин Александр Григорьевич (RU)

Изобретение относится к области строительства морских гидротехнических сооружений, а именно к строительству искусственных островов в различных климатических условиях, размещенных как на удалении от берега, так и в прибрежной зоне. Устройство ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения содержит опорные модули 1 в виде треугольных пространственных металлических ферм, установленных на опорных сваях 7, 8. Каждый опорный модуль 1 выполнен из трубчатых элементов, жестко соединенных друг с другом в узлах с помощью сварки с образованием пространственной решетчатой конструкции. При этом каждый отдельный опорный модуль 1 выполнен из прогонов 3, расположенных горизонтально по всей длине опорного модуля 1, стоек 4, расположенных перпендикулярно прогонам 3, раскосов 5, наклонных к прогонам 3 и соединяющих узлы пересечения прогонов 3 и стоек 4. На одной из граней модульной конструкции установлено покрытие, выполненное из двутавров. Техническим результатом заявляемого изобретения является создание прочной и устойчивой конструкции, предназначенной для использования в любых климатических условиях, обеспечивающей безопасность, а также снижение трудоемкости и продолжительности сборки ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения в условиях открытого моря, а также уменьшение количества сборочных операций за счет снижения количества соединяемых деталей. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Из уровня техники известен опорный блок морской стационарной платформы (см. патент РФ №2259445 С1, МПК Е02В 17/00, 27.08.2005), состоящий из последовательно соединенных сборочных элементов с образованием плоских конструкций - панелей и диафрагм, жестко соединенных друг с другом с помощью трубных вставок и трубных звеньев с образованием пространственной решетчатой конструкции.

Недостатком известной конструкции является недостаточная жесткость конструкции, отсутствие противоледовой защиты, а также сложность сборки.

Задачей, на решение которой направлено изобретение является:

- снижение трудоемкости сборки модулей в открытом море, с возможностью проведения сборки каждого отдельного модуля на суше и дальнейшей транспортировки его к месту установки;

- снижение времени строительства ограждающих сооружений искусственных островов в открытом море;

- прочность и надежность устройства;

- устойчивость к различным внешним нагрузкам (внешним условиям), особенно в открытых акваториях и условиях крайнего севера.

Техническим результатом заявляемого изобретения является: создание прочной и устойчивой конструкции, предназначенной для использования в любых климатических условиях, обеспечивающей безопасность, а также снижение трудоемкости и продолжительности сборки ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения в условиях открытого моря, а также уменьшение количества сборочных операций за счет снижения количества соединяемых деталей.

Технический результат достигается тем, что устройство ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения, содержащее опорные модули в виде треугольных пространственных металлических ферм, установленных на опорных сваях, при этом каждый опорный модуль выполнен из трубчатых элементов жестко соединенных друг с другом в узлах с помощью сварки с образованием пространственной решетчатой конструкции. При этом, каждый отдельный опорный модуль выполнен из прогонов, расположенных горизонтально по всей длине опорного модуля, стоек, расположенных перпендикулярно прогонам, раскосов, наклонных к прогонам и соединяющих узлы пересечения прогонов и стоек, при этом на одной из граней модульной конструкции установлено покрытие, выполненное из двутавров.

Кроме того, двутавры установлены с наклоном 60 градусов к горизонту, относительно их продольной оси.

Кроме того, треугольная пространственная ферма выполнена с углом наклона плоскостей, образованных прогонами и раскосами, друг к другу, равным 60 градусов.

Кроме того, каждый опорный модуль снабжен двумя рядами свай, закрепленных при помощи направляющих гильз, к прогонам фермы.

Выполнение каждого отдельного опорного модуля из прогонов, расположенных горизонтально по всей длине опорного модуля, стоек, расположенных перпендикулярно прогонам, раскосов, наклонных к прогонам и соединяющих узлы пересечения прогонов и стоек, образующих треугольную пространственную ферму, позволяет повысить жесткость ограждающей модульной конструкции.

Треугольная пространственная ферма ограждающей модульной конструкции выполнена с углом между прогонами и раскосами составляющим 60 градусов. Такое расположение позволяет существенно снизить внешние нагрузки (волновые, ледовые) на ограждающую конструкцию.

Наличие раскосов в конструкции устройства, увеличивает общую жесткость конструкции.

Использование свай, позволяет выровнять устанавливаемые модули относительно друг друга и повысить общую устойчивость сооружения.

Расположение на внешней грани модульной конструкции покрытия, выполненное из двутавров, установленного с наклоном 60 градусов к горизонту относительно своей продольной оси, позволяет обеспечить прочность конструкции и защиты от внешнего воздействия, а в частности от ледовой нагрузки.

Заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

Фиг. 1 - общий вид устройства в целом:

Фиг. 2 - вид отдельного опорного модуля ограждающей конструкции, без покрытия;

Фиг. 3 - разрез А-А (угловое соединение модулей).

Устройство ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения, состоит из собранных в единую конструкцию опорных модулей 1, выполненных в виде пространственных треугольных металлических ферм (фиг.1). В частном случае реализации изобретения, ограждающая модульная конструкция образует замкнутый контур. В иных случаях, изобретение может быть реализовано ограждающей дамбы.

Все элементы жестко соединены друг с другом в узлах сваркой с образованием пространственной решетчатой конструкции - металлической фермы, следующим образом.

Каждый опорный модуль 1 представляет собой треугольную пространственную ферму, собранную из труб 2 (фиг. 2).

Треугольная пространственная ферма собрана из прогонов 3, расположенных горизонтально, по всей длине модуля 1, стоек 4, расположенных перпендикулярно прогонам 3 и раскосов 5, наклонных к прогонам 3 и соединяющих узлы пересечения прогонов 3 и стоек 4. При этом угол наклона плоскостей, образованных прогонами и раскосами, друг к другу, равен 60 градусов.

Все элементы пространственной треугольной фермы выполнены из труб различных диаметров. Места соединения труб (узлы) жестко сварены друг с другом.

На внешней (со стороны нагрузки) грани пространственной треугольной фермы расположено сплошное покрытие из двутавров 6, сваренных друг с другом и жестко присоединенное к ферме с помощью хомутов (на фиг. не показаны), и установленных с наклоном 60 градусов к горизонту, относительно своей продольной оси.

Для обеспечения устойчивости ограждающей модульной конструкции, каждый опорный модуль 1 фиксируется двумя рядами свай 7, 8, закрепленных через направляющую гильзу к верхнему и нижнему поясу металлической фермы.

Два прогона 3, горизонтально расположенных по всей длине модуля 1 и параллельно друг другу, образуют нижний пояс металлической фермы. Между ними закреплен плоский перфорированный металлический лист 9, позволяющий увеличить общий вес конструкции.

Прогон 3, расположенный в вершине треугольной пространственной фермы, образует верхний пояс.

Первый ряд свай 7 - внешний. Сваи 7 выполнены в виде металлических труб, закрепленных к нижнему поясу металлической фермы при помощи направляющих гильз 10. Количество закрепленных свай, в частном случае реализации изобретения, выбирают равным 3.

Второй ряд свай 8 - внутренний. Сваи 8 выполнены в виде металлических труб, проходят через (сквозь) перфорированный металлический лист 9 и закреплены на верхнем поясе металлической фермы, при помощи направляющих гильз 11 и образуют внутренний ряд свай.

Угловые модули 12 в устройстве ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения, соединены с основными опорными модулями 1 следующим образом (фиг. 3).

Боковые стыковочные грани 13 основного опорного модуля 1 и боковые стыковочные грани 14 угловых секций, установлены друг относительно друга, под углом 45 градусов. Для обеспечения грунтонепроницаемости в углах сооружения металлической фермы, прогоны, расположенные на внешней грани модульной конструкции, выполнены длиннее, чем общая длина сплошного внешнего покрытия из двутавров.

Дополнительно, ограждающая модульная конструкция гидротехнического сооружения содержит монолитное (железобетонное) покрытие толщиной, в частном случае реализации, 1 м по всему периметру, предназначенное для защиты грунтовой засыпки искусственного острова от воздействия волнового заплеска и наползания льдов. Плиты выполняются из бетона, уложенных на грунтовое основание.

Устройство работает следующим образом.

Основным назначением устройства является снижение сроков строительства ограждающих конструкций при строительстве искусственных островов, расположенных на открытых акваториях морей, особенной для арктической зоны, где время безледного режима чрезвычайно мало.

Ограждающая конструкция собирается из отдельных модулей 1, представляющих из себя треугольную пространственную ферму с углом наклона плоскостей друг к другу равным 60 градусов. Такое расположение граней позволяет существенно снизить внешние нагрузки (волновые, ледовые) на ограждающую конструкцию.

Диаметры труб выбирают исходя из размеров пространственной треугольной фермы и величин нагрузок, воздействующих на ограждающее сооружение.

Фермы изготавливаются на берегу в количестве, достаточном для строительства ограждающей конструкции острова, и в готовом виде доставляются к месту установки.

Фермы устанавливаются плавкранами и закрепляются на месте установки сваями 8, 9. Сваи 8, расположенные на внешней стороне увеличивают устойчивость конструкции. Внутренний ряд свай позволяет выравнивать модульную конструкцию.

Использование модульных сборных элементов при создании ограждающей конструкции искусственного острова позволяет выполнить эти работы в короткий безледный период.

1. Устройство ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения, содержащее опорные модули в виде треугольных пространственных металлических ферм, установленных на опорных сваях, при этом каждый опорный модуль выполнен из трубчатых элементов, жестко соединенных друг с другом в узлах с помощью сварки с образованием пространственной решетчатой конструкции, отличающееся тем, что каждый отдельный опорный модуль выполнен из прогонов, расположенных горизонтально по всей длине опорного модуля, стоек, расположенных перпендикулярно прогонам, раскосов, наклонных к прогонам и соединяющих узлы пересечения прогонов и стоек, при этом на одной их граней модульной конструкции установлено покрытие, выполненное из двутавров.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что двутавры установлены с наклоном 60 градусов к горизонту относительно их продольной оси.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что угол между прогонами и раскосами составляет 60 градусов.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый опорный модуль снабжен двумя рядами свай, закрепленных при помощи направляющих гильз к прогонам фермы.

Изобретение относится к строительству искусственных сооружений, например морских платформ, а именно к конструкции крепления свайной трубной опоры в предварительно изготовленном и расположенном основании морской стационарной платформы, и может применяться, например, в условиях Севера. Способ крепления трубных элементов узла крепления сваи, при котором перед приложением разжимающего давления стенку внутреннего элемента нагревают в зоне разжима.

Платформа // 2757492

Изобретение относится к плавучим платформам, предназначенным для специальных целей, а именно к понтонам, плавучим докам, плотам и другим плавучим сооружениям, и состоящим из модулей, корпуса которых выполнены из пластикового материала. Платформа содержит соединенные, по крайней мере, одним элементом крепления модули плавучести, состоящие каждый из пустотелого пластикового корпуса с проушинами для элементов крепления, выполненными на четырех уровнях, образованного, по крайней мере, двумя боковыми гранями с, по крайней мере, одним вертикальным выступом на одной из них и с, по крайней мере, одним вертикальным выступом на другой, по крайней мере, двумя боковыми гранями с, по крайней мере, одной вертикальной впадиной на одной из них и с, по крайней мере, одной вертикальной впадиной на другой, соответствующей вертикальному выступу, верхней гранью и днищем.

Морское гравитационное сооружение для арктических условий // 2745457

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а более конкретно к конструкциям морских гравитационных сооружений для освоения континентального шельфа в арктических условиях. Новым в заявляемом морском гравитационном сооружении для арктических условий, содержащем кольцевое железобетонное водоизмещающее опорное основание 1 и установленное на нем верхнее строение в виде ледостойкой металлической буровой платформы 2, имеющей коническую наклонную поверхность 3 для противодействия ледовым нагрузкам, буровую вышку 4 и буровую шахту 5 с трубопроводами и оборудованием, проходящую через платформу 2 и упомянутое опорное основание 1, является то, что ледостойкая металлическая платформа 2 снабжена металлическим конусным ловителем 9, смонтированным с возможностью взаимодействия с установленным в центральной части опорного основания 1 направляющим конусом 10, адекватным конусному ловителю 9 для обеспечения соосности с железобетонным опорным основанием 1.

Ледостойкий буровой комплекс для освоения мелководного континентального шельфа // 2739616

Изобретение относится к области гидротехнических сооружений и может быть использовано для строительства морских ледостойких платформ, предназначенных для разведки и добычи углеводородов на мелководном континентальном шельфе и эксплуатируемых в суровых зимних условиях при наличии ледовых полей различной структуры и интенсивности.

Способ закрепления опорных оснований морских сооружений на свайном поле и трубная составная стальная свая // 2739595

Изобретение относится к способам закрепления на свайном поле опорных оснований морских стационарных сооружений, таких, как морские платформы, а также к конструкциям используемых для этого свай. Способ включает размещение на морском дне опорного основания с выполненными в нём направляющими отверстиями, предназначенными для установки свай, в которых на определённой высоте выполнены цилиндрические канавки, установку через направляющие отверстия опорного основания морского сооружения трубных стальных свай, состоящих из отдельных секций, которые последовательно присоединяют друг к другу во время забивки свай в морское дно, при этом последнюю секцию каждой сваи, в которой заранее выполнена герметичная полость, устанавливают напротив цилиндрических канавок, выполненных в соответствующем направляющем отверстии опорного основания, после чего внутрь герметичной полости под высоким давлением подают рабочую жидкость, например гидравлическое масло, в результате чего при достижении предела текучести металла стенка фиксирующей секции деформируется и вдавливается в кольцевые канавки, выполненные в направляющем отверстии опорного основания, за счёт чего опорное основание жёстко фиксируется на свае, исключая возможность вертикальных перемещений вдоль её оси.

Способ сооружения ледостойкой буровой платформы на мелководном шельфе арктических морей // 2737319

Изобретение относится к морским ледостойким платформам для поисково-оценочного и разведочного бурения скважин на мелководном шельфе арктических морей, а именно к сооружению с ледяного покрова армированных ледовых морских буровых платформ, выполненных в виде сплошной ледовой армированной конструкции, опирающейся на морское дно, и выступающих несущих опор, на которые устанавливается верхняя часть платформы для размещения технологического оборудования.

Способ и устройство для крепления стальных трубных свай в стационарных гидротехнических сооружениях с использованием эластомера // 2736643

Изобретение относится к строительству морских сооружений, а именно к технологии крепления трубных стальных свай в опорном основании морских стационарных сооружений (платформ). Предложен способ крепления трубных стальных свай в опорном основании (ОО) морских стационарных сооружений путем разжима стенок сваи во внутренние проточки гильз ОО при помощи устройства, оборудованного гидравлическими домкратами, накладки штоков которых, перемещаемые в радиальном направлении по отношению к оси сваи, оснащены (приклеены или закреплены путем напыления) пластинами эластомера (полиуретана).

Ледостойкий буровой комплекс для освоения континентального шельфа и способ формирования ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа // 2734326

Заявляемая группа изобретений относится к гидротехническим сооружениям, а более конкретно к конструкциям ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа и способам их формирования. Новым в заявляемом ледостойком комплексе для освоения континентального шельфа является то, что ледостойкий комплекс содержит ледостойкий блок-кондуктор, а ледостойкое опорное основание выполнено цельным и включает в себя верхнюю часть, установленную на ледоломной части и предназначенную для опирания верхнего строения, т.е.

Способ создания и эксплуатации морской нефтедобывающей платформы // 2724481

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к морским гравитационным стационарным многофункциональным платформам, и может быть использовано для бурения скважин и добычи углеводородного сырья на мелководных акваториях с сезонным ледяным покровом. Новым является то, что проектируют и изготавливают опорные основания морской гравитационной стационарной нефтедобывающей платформы с увеличенным вертикальным клиренсом нижней плоскости верхнего строения морской платформы, компенсирующим с коэффициентом запаса на 5-10% величину прогнозной просадки массива горных пород над планируемым к разработке резервуаром в течение всего проектного срока.

Способ транспортировки самоподъемной плавучей буровой установки // 2719650

Изобретение относится к плавучим несамоходным самоподъемным плавучим буровым установкам (СПБУ) для поиска и разведки залежей углеводородов на предельно мелководных морских акваториях. Технический результат: снижение осадки самоподъемной плавучей буровой установки при ее транспортировке по предельному мелководью.