Патент на изобретение №2167781
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) БУЙ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ЗАГРУЗКЕ ИЛИ ВЫГРУЗКЕ ТЕКУЧЕГО МАТЕРИАЛА
(57) Реферат: Буй предназначен для использования при загрузке или разгрузке текучего материала, особенно нефти, нижний конец которого приспособлен для присоединения по крайней мере к одному расходному трубопроводу и, кроме того, он приспособлен для ввода в погруженную открытую снизу приемную камеру в плавающем судне. Буй в процессе работы образует передаточное соединение между расходным трубопроводом и трубопроводной системой, находящейся на судне. Буй содержит внешний плавучий элемент, приспособленный для блокирования с возможностью освобождения в приемной камере судна посредством замыкающего механизма, расположенного в ней, и установленный с возможностью вращения во внешнем плавучем элементе центральный элемент, который образует канал для текучего материала, концы которого приспособлены для присоединения к расходному трубопроводу и трубопроводной системе на судне соответственно. При этом внешний плавучий элемент выполнен с верхней упорной поверхностью, обеспечивающей герметичный контакт с расположенным в приемной камере уплотняющим фланцем. Такое выполнение буя обеспечивает возможность быстрого и простого соединения и разъединения его с судном в плохую погоду. 9 з.п. ф-лы, 8 ил. Изобретение относится к бую для использования при загрузке или разгрузке текучего материала, особенно нефти, причем нижний конце буя приспособлен для соединения, по крайней мере, с одним расходным /передаточным/ трубопроводом и, кроме этого, приспособлен для ввода в погруженную, открытую снизу приемную камеру, находящуюся в нижней части судна. Для примера можно обратиться к описанию патента США N 4604961 /соответствует описанию патента Норвегии N 167906/. В этом патентном описании показано судно, имеющее освобождаемую систему швартовки, в которой в центральной области судна имеется в палубе сквозное отверстие, при этом нижняя часть сквозного отверстия образует погруженную приемную камеру для швартующего элемента в виде погруженного буя. В приемной камере расположено вращающееся тело /турель/, которое установлено с возможностью поворота в корпусе судна и приспособлено для приема и закрепления швартующего элемента, который с этой целью снабжен замыкающим /блокирующим/ механизмом с гидравлическим приводом для прикрепления к вращающемуся телу. Кроме того, судно снабжено деррик-краном для опускания возвращаемого троса, имеющего на нижнем конце соединитель для присоединения к швартующему элементу, так что последний может подниматься вверх и вставляться в приемную камеру. Это присоединение осуществляется за счет того, что швартующий элемент снабжен коническим центрующим гнездом, в которое может вставляться и закрепляться, например, посредством штыкового замка соединитель троса. Предпочтительно, нижний конец, троса снабжен гидролокатором и телевизионным устройством для обеспечения позиционирования соединителя троса в центрующем гнезде. Указанное вращающееся тело, которое установлено в корпусе судна, обеспечивает возможность поворота судна относительно заякоренного буя даже после установки присоединения под действием, например, ветра, течения и волн. Так как вращающееся тело прикрепляется к судну в части, находящейся под водой, возникает необходимость в работе водолазов для осмотра и некоторого технического обслуживания. Для капитального технического обслуживания требуется постановка судна в док. Из-за того, что вращающееся тело прикрепляется к корпусу судна, возникают значительные силы трения, которые должны преодолеваться вращающими моментами от швартующего элемента. Эти вращающие моменты являются сравнительно большими вследствие большого внешнего диаметра вращающегося тела, и это, соответственно, приводит к большим нагрузкам. Кроме того, это может приводить к неуправляемому вращению системы из-за больших инерционных сил, вследствие чего возникает необходимость использования тормозящей системы для удержания вращающегося тела. В случае обеспечения желаемого вращения в таком случае тормозящая система отключается и вращающееся тело вращается управляемым образом посредством действующего привода. Кроме того, известная система имеет малую способность амортизировать моменты, вызванные горизонтальными швартовочными силами, что может приводить к значительному риску возникновения заклинивающих действий в устройстве крепления. Замыкающий механизм с гидроприводом, который устанавливается на швартующем элементе, вызывает необходимость использования водолазов для подсоединения управляющих гидравлических устройств. Водолазные работы, связанные с подсоединением и отсоединением, занимают достаточно много времени и делают невозможным использование известной системы в качестве системы транспортировки при использовании челночных танкеров. Кроме того, существует значительная опасность неудовлетворительной работы и повреждений в случае неуправляемого разъединения. В случае выхода из строя гидравлической системы нет возможности присоединения поддерживающего или вспомогательного устройства. Целью изобретения является разработка загружающего/разгружающего буя, который обеспечивает возможность быстрого и простого соединения и разъединения между судном и буем даже в плохую погоду. Другой целью изобретения является разработка буя, который может оставаться присоединенным к судну при любой погоде, при этом может осуществляться быстрое разъединение в случае, если погодные условия выходят за пределы допустимых. Еще одной целью изобретения является разработка буя, имеющего небольшой диаметр опорного средства, обеспечивающего поворот судна, так что создается незначительное сопротивление вращению и получается малая вращающаяся масса и, следовательно, нет необходимости в торможении или активном управлении вращающейся системой. Еще одной целью изобретения является разработка буя, который имеет сравнительно простую и недорогую конструкцию, обеспечивает простую сборку и разборку и дополнительно дает возможность осуществлять ремонтные работы и замену частей на борту судна без отсоединения буя. Вышеупомянутые цели достигаются в предлагаемом буе вышеупомянутого типа, отличающемся тем, что он содержит внешний плавучий элемент, который приспособлен для блокирования с возможностью освобождения в приемной камере судна посредством замыкающего механизма, расположенного в ней, и установленный в центре внешнего элемента с возможностью вращения элемент, который образует канал для прохождения материала и концы которого соединены с расходным трубопроводом и трубопроводной системой, находящейся на судне, соответственно, при этом буй на верхнем конце соединен со средством для подъема и введения буя в приемную камеру судна. В предпочтительном воплощении предлагаемого буя внешний плавучий элемент состоит из верхнего и нижнего, по крайней мере, частично конических элементов, причем, верхний конический элемент содержит кольцо, имеющее обращенный вниз кольцевой опорный край для зацепления с замыкающими элементами замыкающего механизма приемной камеры. В настоящем буе судно жестко соединено с внешним плавучим элементом буя и может поворачиваться вокруг центрального элемента, установленного с возможностью вращения, так что сам буй представляет собой вращающееся тело. Центральный элемент имеет сравнительно малую массу и незначительную инерцию, так что достигается высокая стабильность вращения с поворотом внешнего плавучего элемента вместе с судном, в приемную камеру которого вставлен буй. Буй имеет конструкцию, обеспечивающую простую сборку и разборку и, соответственно, снижающую затраты. Предполагается, что вес буя должен находиться в пределах 30-50 т. Так как буй является буем погруженного типа, который, когда не используется, плавает на подходящей глубине ниже поверхности воды, также получается преимущество, что буй не будет повреждаться или представлять какую-либо опасность для морского судоходства. Изобретение будет описано ниже по воплощению, приведенному в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи. На фиг. 1 показан вид судна и заякоренного буя, находящегося в погруженном положении равновесия, а также и в состоянии, готовом для подсоединения. На фиг. 2 показан схематический вид сбоку части судна, имеющего приемную камеру с введенным в нее предлагаемым буем. На фиг. 3 и 4 показаны два воплощения предлагаемого буя. На фиг. 5 показан продольный разрез воплощения приемной камеры в судне и буя, вводимого в нее. На фиг. 6 показан вид, аналогичный представленному на фиг. 5, в котором части буя частично разобраны. На фиг. 7 показан схематичный вид в разрезе приемной камеры, представленной на фиг. 6, плоскость которого перпендикулярна плоскости разреза фиг. 6. На фиг. 8 показан разрез дополнительного воплощения предлагаемого буя. На различных фигурах соответствующие части и элементы имеют одни и те же цифровые обозначения. Перед тем, как описать предлагаемый буй, должна быть вкратце описана со ссылкой на фиг. 1 и 2 используемая система загрузки с буем. Как показано на фиг. 1 и 2, система включает плавающее судно 1 и плавающий блок и буй 2, который должен подсоединяться к судну в расположенной в нем приемной камере 3, которая ниже также называется “модулем”. Судно представляет собой танкер, например так называемый челночный танкер, и буй является загружающим/разгружающим буем, служащим для передачи текучего материала в или из танков /не показаны/, находящихся на борту судна. Обычно текучий материал должен быть в виде углеводородов /нефть или газ/, но выражение “текучий материал” в данном описании следует понимать в широком смысле, так как возможны также другие текучие материалы, находящиеся даже в порошкообразном виде или в виде частиц. Как показано на фиг. 1, буй 2 заякоривается на дне моря 4 посредством подходящего числа буйрепов /швартов/, простирающихся в виде провисающих линий между буем 2 и подходящими точками закрепления на морском дне 4. Каждый из швартов может состоять только из цепи, особенно при небольших глубинах. Однако обычно удобно, чтобы каждый из швартов состоял из цепи /частично лежащей на морском дне/ в комбинации с идущим наверх проводом, упругим клюзом или тому подобным с или без плавучих буев /не показаны/, которые могут быть, например, размещены в месте соединения цепи с проводом, так что для системы заякоривания обеспечивается достаточная жесткость, которая регулируется в зависимости от конкретного судна и глубины моря в данном месте. Таким образом, буй может иметь стандартную конструкцию, независимую от морской глубины. Когда буй 2 плавает в море в нижнем положении, показанном на фиг. 1, его подъемная сила /плавучесть/ должна быть в равновесии с силами системы заякоривания, так что буй будет плавать на заданной желаемой глубине под поверхностью воды, где он не будет повреждаться или представлять какую-либо опасность для судоходства. Буй 2 соединяется с расходным трубопроводом 6 в виде гибкой вертикальной трубы, которая, как показано, простирается между буем и станцией 7, предполагаемой на морском дне. Эта станция, например, может быть установкой для подачи или хранения нефти, но обычно символизирует место, связывающееся с буем 2 с целью доставки текучего материала к бую или приема текучего материала от буя. Например, в случае прибрежной добычи нефти или газа станция обычно должна располагаться на дне моря. Однако в других применениях она может располагаться в другом месте, например в защищенных водах или на суше. В этом случае буй, возможно, мог бы быть “заякорен” только посредством гибкого расходного трубопровода. Возможен вариант подсоединения к буя не одного, а нескольких расходных трубопроводов. Также очевидно, что расходный трубопровод или несколько расходных трубопроводов могут присоединяться к “станции” в виде соответствующего погруженного буя. В судне 1, показанном на фиг. 2, приемная камера 3 находится в нижней части носа судна 1. Приемная камера 3 сообщается с палубой судна через ствол доступа или обслуживающий ствол 9. Кроме того, в приемной камере 3 расположена заслонка 8 для изолирования обслуживающего ствола 9 и верхней части приемной камеры от моря, когда приемная камера не используется, то есть когда в нее не вводится буй 2. Помимо всего прочего, это дает возможность осуществлять осмотр оборудования, установленного в стволе и верхней части приемной камеры. На палубной части судна установлено подъемное средство в виде, например, лебедки 11, имеющей подходящий трос, который может опускаться через ствол 9 и приемную камеру 3 и соединяться с буем 2, так что буй может быть поднят вверх и помещен на место в приемной камере 3. На фиг. 2 указанный трос указан штрихнунктирной линией 12, буй 2 показан после подъема и установки на месте в приемной камере 3 посредством троса и подъемного средства. Способ и система для прикрепления буя к судну не составляют часть настоящего изобретения. Более подробно эти объекты системы и также судно описаны в одновременно поданных международных патентных заявках РСТ N 92/00053 и РСТ N 92/00055. На фиг. 3 и 4 показаны два примера внешней конструкции буя 2. Буй 2 имеет, по крайней мере, частично вниз расходящуюся практически коническую форму для сопряжения с имеющей соответствующую форму приемной камерой, как показано на фиг. 2, 5 и 6. В воплощении, показанном на фиг. 3, буй включает верхний и нижний конические элементы 15 и 16, соответственно, и верхний конический элемент 15 имеет кольцо 17, имеющее обращенный вниз кольцеобразный опорный край 18 для вхождения в зацепление с замыкающими элементами, являющимися частью замыкающего механизма, находящегося в приемной камере 3, для блокирования буя 2. На внешней поверхности буй 2, как показано, снабжен простирающимися в продольном направлении направляющими ребрами или направляющими крайними частями 19. Предпочтительно, эти части являются заменяемыми, так что они могут быть в случае необходимости заменены из-за износа или повреждения. Кроме того, буй снабжен подъемным бриделем 20, который прикрепляется к верхнему элементу 15 буя и состоит из одного или нескольких тросов 21 /в показанном воплощении три троса, два из которых слева на фигуре совпадают/, формирующих конический контур, образующий верхнее продолжение внешней конической формы буя. Подъемный бридель на верхнем конце, например, посредством не показанного зажима соединен с тросом для подъема и введения буя в приемную камеру судна. Это устройство является полезным для буя, особенно в первой фазе его введения в приемную камеру, повышая безопасность и правильность введения. Окончательная ориентация внешнего плавучего элемента буя, который до блокирования в приемной камере свободно вращается относительно зашвартованного центрального элемента буя, осуществляется посредством тросов подъемного бриделя в процессе окончательной фазы подъема и прилаживания в приемном средстве, повернутом в положение, дающее свободный доступ к соединительной трубе, расположенной в приемной камере /см. фиг. 5-7/. Желаемый поворот может обеспечиваться посредство направляющего края или роликового средства в верхней части внутренней полости приемного средства. Конусность сопрягающихся элементов буя и приемной камеры должна быть настолько большой, чтобы буй не застревал в приемной камере и такой, чтобы буй мог выводиться из приемной камеры, даже если бы буй должен был застрять на нижнем крае с одной стороны. Другими словами, буй должен иметь соотношение ширины к высоте, достаточно большое /W/H > 1/ для гарантирования того, что буй при имеющих место нагрузках автоматически освобождается из приемной камеры при размыкании замыкающих элементов замыкающего механизма. В воплощении, показанном на фиг. 4, нижний элемент 22 буя 2 имеет форму, отличную от формы нижнего конического элемента 16, представленного на фиг. 3. Таким образом, нижний элемент 22 включает нижнюю цилиндрическую часть, состоящую из так называемого “вращающегося края” 23, имеющего отверстия 24 для повышения вязкого демпфирования в процессе подъема буя и плавучего элемента 25 и верхнюю коническую часть, состоящую из нижней конической части 26 и многоугольной части 27 в виде усеченной многоугольной пирамиды. Коническая часть 26 расположена таким образом и имеет такие размеры, чтобы обеспечивалась передача возникающих горизонтальных сил от швартов, в то время как пирамидальная часть выполнена многоугольной для того, чтобы края повышали вязкое демпфирование в процессе подъема буя. Пирамидальные грани могут быть прямыми или плоскими, как показано, но они также могут быть вогнутыми. Также в этом воплощении обеспечивается простирающийся в продольном направлении направляющий край или изнашивающиеся крайние части 28, которые при необходимости могут быть заменены. Очевидно, что можно также представить себе другие конструкции буя, например можно представить комбинацию воплощений, представленных на фиг. 3 и 4. Нижний конический элемент буя может, например, состоять из нижней конической части, соответствующей части 26, показанной на фиг. 4, и верхней конической части, включающей внешний слой из подходящего плавучего материала, например вспененной пластмассы или отлитого стекловолоконного тела, армированного поддерживающей конструкцией в виде простирающихся в продольном направлении направляющих крайних частей, которые распределены по периферии, как показано на фиг. 3. Конструкция буя и его взаимодействие с оборудованием в приемной камере 3 дополнительно показаны в продольном разрезе на фиг. 5. Как показано, буй 2 состоит из внешнего плавучего элемента 30 и центрального элемента 31, который установлен с возможностью вращения во внешнем элементе и имеет сквозной канал 32 для материала, который должен транспортироваться через буй. При необходимости центральный элемент может иметь несколько таких каналов. Внешний элемент состоит из нескольких водонепроницаемых камер плавучести 33. Некоторые из этих камер могут быть приспособлены для заполнения балластом для регулирования плавучести буя. В таком случае предусматривается средство для удаления балласта или автоматически, например, посредством сжатого воздуха, или вручную. Кроме того, внешний элемент 30 включает центральный заменяемый опорный элемент 34, имеющий нижний радиальный подшипник 35 и верхний упорный подшипник 36 для центрального элемента 31. При необходимости опорный элемент 34 может быть вытащен вверх из внешнего плавучего элемента 30 для осмотра и возможной замены частей, как упомянуто со ссылкой на фиг. 6. Центральный элемент 31 снабжен нижней усиливающей частью 37, имеющей ряд наружу выступающих рычагов 38 для прикрепления швартов 5 буя /не показанных на фиг. 5/. В верхней части приемной камеры 3 расположен соединительный блок 40, который соединяется с трубчатой системой 41 /см. фиг. 2/ для передачи материала, установленной на судне. Соединительный блок 40 включает соединительную трубу 42, которая посредством гидроцилиндра 43 может поворачиваться между положением укладки /нерабочим/ и соединительным положением /оба положения показаны на фиг. 5/. Один конец трубы снабжен соединительной головкой 44 для присоединения к верхнему концу центрального элемента 31 буя, когда буй находится на месте в приемной камере. Это соединение имеет место через шарнирное средство 45, которое в показанном воплощении соединено с центральным элементом 31 через подвижное /гибкое/ соединение 46. Также соединительная головка 44 включает подвижное соединение 47. Показанное воплощение также содержит третье подвижное соединение 48, расположенное между нижним концом центрального элемента и расходным трубопроводом 6 буя. Подвижные соединения могут быть, например, шаровыми шарнирными соединениями. Подвижные соединения 46 и 47 особенно предназначены для компенсации размерных допусков при присоединении буя к различным судам, в то время, как подвижное соединение 48 обеспечивает свободную от моментов передачу сил от расходного трубопровода 6 бую и, кроме того, облегчает расположение буя относительно приемной камеры 3, так что буй легко скользит на место в этой камере. Вместо шаровых шарнирных соединений могут использоваться другие типы подвижных соединений. Когда буй 2 блокируется на месте в приемной камере 3, верхняя упорная поверхность 49 внешнего элемента 30 буя входит в герметичное зацепление с уплотняющим фланцем 50 между верхней и нижней частями приемной камеры 3, так что верхняя часть приемной камеры и обслуживающий ствол 9 изолируются от моря. После этого из приемной камеры и ствола может быть откачена вода посредством дренажного трубопровода 51, присоединенного с этой целью к приемной камере, как показано на фиг. 2. Затем, как показано на фиг. 6, опорный элемент 31 может вытаскиваться вверх из внешнего элемента 30, в том время, как буй остается на своем месте в приемной камере. При подъеме опорного элемента 31 последний несет с собой части, установленные на верхнем конце центрального элемента 31, то есть шарнирное средство 45 с шаровым шарнирным соединением 46 и также упорный подшипник 36 и связанные с ним промежуточные кольца 52, 53 могут быть демонтированы и заменены. Также радиальный подшипник 35 тащится опорным элементом 34 при подъеме последнего. Посредством болтов 55 к усиленной части 37 центрального элемента 31 прикреплена втулка 54, которая входит в герметичное зацепление с донной краевой частью буя, когда поднимается опорный элемент 34, так что образуется уплотнение, не дающее доступа морской воде. На практике приемная камера 3 и обслуживающий ствол 9 должны оборудоваться подходящими датчиками и телевизионными камерами для целей управления и контроля. Должно также предусматриваться откачивающее оборудование для дренажных целей и т.д. На фиг. 7 схематично показан замыкающий механизм для блокирования с возможностью освобождения буя 2, находящегося на месте в приемной камере 3. В показанном воплощении механизм содержит пару замыкающих элементов 56, которые приводятся в действие гидравлической системой и поворачиваются вокруг горизонтальных осей 57, расположенных на диаметрально противоположных сторонах приемной камеры 3. Гидроприводы /не показаны/ для приведения в действие замыкающих элементов могут быть, например, гидроцилиндрами. При приведении в действие замыкающих элементов 56 они будут поворачиваться в вертикальной плоскости, входя в зацепление с обращенным вниз опорным краем 18 верхнего конического элемента буя. Гидроцилиндры подходящим образом присоединены параллельно к гидравлической приводной системе, так что они автоматически компенсируют возможные неровности опорного края. Замыкающие элементы 56 обеспечивают жесткое блокирование внешнего плавучего элемента 30 буя в приемной камере 3 и после этого судно имеет возможность поворачиваться вокруг установленного с возможностью вращения центрального элемента 31, возможность такого поворота обеспечивается шарнирным средством 45 после присоединения соединительной трубы 42 к бую. Предпочтительно, гидроприводы приспособлены для приведения в действие механического замыкающего /блокирующего/ средства /не показано/, так что буй надежно удерживается на месте в блокированном положении даже в случае отказа в работе гидравлической системы. На фиг. 8 показано другое воплощение предлагаемого буя. Буй 2 содержит внешний плавучий элемент 60 и установленный с возможностью вращения центральный элемент 61, имеющий канал 62 для текучего материала, но в данном случае центральный элемент выполнен таким образом, что также под буем установленное подвижное соединение 63 и подсоединенный расходный трубопровод 6 могут быть вытащены вверх из буя для осмотра и обслуживания. Центральный элемент состоит практически из трубчатого несущего элемента 64, охватывающего трубчатый элемент 65, образующий указанный канал 62, и к нижнему концу которого подсоединяется подвижное соединение 63 и расходный трубопровод 6. На верхнем конце трубчатого элемента 65 имеется фланец 66, к которому присоединено подвижное соединение 67, имеющее соединительный фланец 68. Опорный элемент в данном воплощении состоит из рамы 69, несущей нижний радиальный подшипник 70 и верхний упорный подшипник 71. К верху несущего элемента 64 с помощью болтов 73 прикреплена кольцевая, упирающаяся в подшипник 71 пластина 72 и, кроме того, на нижнем конце элемента 64 имеются выступающие наружу рычаги 74 для прикрепления швартов 5 буя. Опорная рама 68 с подшипниками 70 и 71 может вытаскиваться вверх после удаления пластины 72. В показанном воплощении центральный трубчатый элемент 65 вместе с подвижным соединением 62 и расходным трубопроводом 6 может вытаскиваться вверх при необходимости на палубу судна. В этом случае вода будет втекать в верхнюю часть приемной камеры 3 и ствол 9. После осмотра и возможного ремонта вытянутые части могут опускаться через воду, находящуюся внутри ствола и приемной камере, причем указанные элементы будут тянуться вниз под действием веса расходного трубопровода 6, так что центральный трубчатый элемент переместится на свое место в буе. При желании после этого может быть откачена вода из ствола и приемной камеры. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
