Морская технологическая платформа и способ снижения нагрузок от воздействия ледового покрова

 

Изобретение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для добычи полезных ископаемых в арктических условиях. Способ снижения нагрузок на морскую технологическую платформу от воздействия ледового покрова осуществляется за счет взаимодействия с водой или ледовым покровом участками малого поперечного сечения полого водонепроницаемого пилона 6, соединяющего ее надводную и подводную части, и/или соответствующими наклонными участками 8, расположенными в приповерхностном слое. Подводный полый водонепроницаемый корпус 5 дополнительно взаимодействует с ледовым покровом с помощью соответствующих дополнительно установленных средств, например остроконечного выступа 7, в вертикальном направлении со стороны донной поверхности моря до момента взаимодействия с полым водонепроницаемым пилоном. Достигается снижение нагрузок на корпус технологической платформы, работающей в арктических условиях. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для добычи полезных ископаемых в арктических условиях, преимущественно жидких и газообразных.

Известно техническое решение, которое характеризуется выполнением морской технологической платформы с надводной и подводными частями, причем подводная часть содержит, по крайней мере, одну горизонтальную площадку, при этом надводная и подводная части соединены между собой водонепроницаемыми пилонами, имеющими малое поперечное взаимодействующее с приповерхностным слоем воды /1/.

Такая конструкция технологической платформы имеет малое лобовое сопротивление и в статическом положении или при движении позволяет выдержать небольшую ледовую нагрузку. При наличии мощного ледового покрова эксплуатация такой технологической платформы самостоятельно, без применения дополнительных средств, практически невозможна.

Известна плавучая платформа, содержащая надводную часть с одной или несколькими горизонтальными площадками и подводную часть, выполненную в виде полого водонепроницаемого корпуса, соединенные между собой, по крайней мере, одним полым водонепроницаемым пилоном, при этом технологическое оборудование расположено как на надводной, так и подводной части /2/ - прототип в части устройства.

Известно техническое решение, характеризующее способ снижения нагрузок на морскую технологическую платформу, который осуществляется за счет взаимодействия с водой или ледовым покровом участками малого поперечного сечения водонепроницаемого пилона, соединяющего подводные и надводные части, а также соответствующими наклонными участками технологической платформы /3/ - прототип в части способа.

Такой способ снижения нагрузок является малоэффективным при взаимодействии с мощным ледовым покровом, поскольку взаимодействие осуществляется только в статическом режиме, при этом самое эффективное вертикальное направление усилия не может быть достигнуто известными техническими средствами.

Настоящее изобретение направлено на решение комплекса задач, обеспечивающих снижение нагрузок на корпус морской технологической платформы, работающей в арктических условиях, путем эффективного разрушения ледового покрова как в пассивном, так и в активном режимах взаимодействия с ледовым покровом, до взаимодействия его с водонепроницаемым пилоном.

Указанный единый технический результат в части устройства достигается тем, что морская технологическая платформа содержит надводную часть с одной или несколькими горизонтальными площадками, и подводную часть, выполненную в виде полого водонепроницаемого корпуса, соединенные между собой, по крайней мере, одним полым водонепроницаемым пилоном, и якорную систему, технологическое оборудование расположено как на подводной, так и на надводной частях, при этом полый водонепроницаемый пилон снабжен средствами разрушения ледового покрова, расположенными в приповерхностном слое, причем технологическая платформа снабжена дополнительными средствами разрушения ледового покрова, обеспечивающими направление воздействия на ледовый покров в вертикальном направлении со стороны донной поверхности моря, а якорная система обеспечивает возможность платформе разворачиваться относительно вертикальной оси в соответствии с направлением дрейфа льда и осуществлять колебания относительно горизонтальной оси.

Кроме того, дополнительные средства разрушения ледового покрова выполнены в виде, по крайней мере, одного остроконечного выступа, расположенного на наружной поверхности подводного полого водонепроницаемого корпуса, причем расстояние между точкой крепления подводного полого водонепроницаемого корпуса к якорной системе и вершиной остроконечного выступа выбирается с учетом диапазона амплитуды колебаний технологической платформы в активном и/или пассивном режимах.

Активные средства разрушения ледового покрова включают в себя балластные емкости с соответствующим пневматическим оборудованием.

Активные средства разрушения ледового покрова включают в себя механическое, и/или гидравлическое, и/или пневматическое оборудование с рабочими органами, расположенными в приповерхностном слое по периметру водонепроницаемого пилона.

В части способа указанный единый технический результат достигается тем, что снижение нагрузок на морскую технологическую платформу от воздействия ледового покрова осуществляется за счет взаимодействия с водой или ледовым покровом участками малого поперечного сечения полого водонепроницаемого пилона, соединяющего ее надводную и подводную части и/или соответствующими наклонными участками, расположенными в приповерхностном слое, причем подводный полый водонепроницаемый корпус дополнительно взаимодействует с ледовым покровом с помощью соответствующих дополнительно установленных средств в вертикальном направлении со стороны донной поверхности моря до момента взаимодействия с полым водонепроницаемым пилоном.

При этом разрушение ледового покрова с помощью дополнительно установленных средств осуществляют в пассивном режиме колебаний, обусловленным воздействием дрейфующего льда на корпус полого водонепроницаемого пилона.

Разрушение ледового покрова с помощью дополнительно установленных средств, например остроконечным выступом, осуществляют в активном режиме колебаний, возбуждаемыми соответствующими дополнительно установленными средствами.

Активный режим колебаний корпуса технологической платформы осуществляют путем заполнения и освобождения от жидкого балласта емкостей, располагаемых на подводном полом водонепроницаемом корпусе с учетом обеспечения наперед заданных режимов взаимодействия с ледовым покровом.

При этом дополнительно осуществляют барботаж приповерхностной морской среды по периметру полого водонепроницаемого пилона.

Барботаж приповерхностной морской среды по периметру полого водонепроницаемого пилона осуществляют с помощью соответствующих механических, и/или гидравлических, и/или пневматических средств, причем последние имеют возможность использования пневматического оборудования балластных емкостей и/или выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, находящихся на борту технологической платформы.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку образует единый изобретательский замысел, причем изобретения относятся к объектам одного вида, одинакового назначения, обеспечивающих получения единого технического результата.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включая поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах, как для объекта-устройства, так и для объекта-способа, позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги как для устройства, так и для способа, характеризующиеся признаками, идентичным всем существенным признакам, как для устройства, так и для способа заявленной группы изобретений.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипов, как наиболее близких по совокупности существенных признаков, позволяет выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем единому техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, каждый из объектов заявленной группы соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия каждого из объектов заявленной группы изобретений требования изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающими с отличительными от выбранных прототипов, результаты которого показывают, что каждый из объектов заявленной группы изобретений не следует для специалиста явным образом.

Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На чертеже представлен вариант выполнения морской технологической платформы и реализации способа снижения на нее ледовых нагрузок в арктических условиях с учетом использования пневматических средств для приповерхностного барботажа морской среды по периметру водонепроницаемого пилона.

Морская технологическая платформа содержит надводную часть, включающую верхнюю горизонтальную площадку 1 для приема вертолетов и расположения службы наблюдения (не показано), антенную 2 и факельную 3 установки. Надводная часть включает в себя также нижнюю горизонтальную площадку 4 для швартовки судов обслуживания.

Подводная часть содержит полый водонепроницаемый корпус 5, который соединен с надводной частью с помощью полого водонепроницаемого пилона 6, являющегося несущей конструкцией надводной части.

На наружной поверхности подводного полого водонепроницаемого корпуса 5 располагаются первичные средства разрушения ледового покрова, выполненные, например, в виде остроконечного выступа 7.

Подводный полый водонепроницаемый корпус 5 снабжен косыми ребрами 8, являющимися ребрами жесткости для соединения полого водонепроницаемого корпуса 5 и полого водонепроницаемого пилона 6, а также являющиеся вторичными средствами разрушения ледового покрова.

Полый водонепроницаемый корпус 5 крепится ко дну якорной системой 9, которая позволяет ему разворачиваться относительно вертикальной оси и совершать колебательные движения относительно горизонтальной оси. Внутри полого водонепроницаемого корпуса 5 расположены двигатель внутреннего сгорания 10, компрессорная установка 11 и балластные емкости 12, которые обеспечивают заданную плавучесть технологической платформы в целом. Компрессорная установка 11 с помощью трубопроводов 13 связана с балластными емкостями 12 и барботажными соплами 14. Выхлопные патрубки двигателя внутреннего сгорания, с помощью соответствующих трубопроводов 13, также имеют возможность соединения с барботажными соплами 14.

Взаимодействие морской технологической платформы с ледовым покровом осуществляется следующим образом.

Технологическая платформа с помощью морского течения и/или дрейфа льда, например по направлению, указанному стрелкой А, из-за большего лобового сопротивления полого пилона 6 в сравнении с остроконечным выступом 7 и, с учетом расположения точки крепления полого корпуса 5 к якорной системе 9, ориентируется по направлению, указанному на чертеже.

При этом обеспечивается вначале взаимодействие остроконечного выступа 7 с дрейфующим ледовым покровом. Остроконечный выступ 7 своей острой кромкой, обращенной навстречу движения льда, взламывает его.

Профиль остроконечного выступа 7 при взаимодействии с мощным ледовым покровом обеспечивает вертикальную составляющую усилия взаимодействия на остроконечный выступ, которая определяет соответствующее заглубление остроконечного выступа, т. е. поворот морской платформы относительно горизонтальной оси, с учетом заданной плавучести, геометрии полого подводного корпуса, расположения на нем надстроек и усилий, определяемых точкой ее крепления к якорной системе. Этот поворот платформы происходит до тех пор, пока вертикальная составляющая от силового восстанавливающего момента, направленного на приведение морской технологической платформы в исходное положение, не достигнет соответствующего усилия, необходимого для разрушения льда. После чего морская технологическая платформа начинает поворот в обратном направлении - по направлению стрелки Б. Далее цикл взаимодействия ледового покрова и остроконечного выступа повторяется в описанном пассивном колебательном режиме.

Активный колебательный режим морской технологической платформы осуществляется путем заполнения и освобождения от балласта емкостей 12 по наперед заданной программе, также с учетом заданной плавучести, геометрии полого подводного корпуса, расположения на нем надстроек и усилий, определяемых точкой ее крепления к якорной системе.

Предварительно разрушенный ледовый покров продолжает дрейф по направлению стрелки А и, не доходя до полого пилона 6, взаимодействует с косыми ребрами 8, а при наличии соответствующих дополнительных средств - с движителями пневматическими, или гидравлическими 14, или механическими (не показано).

Использование предложенных средств разрушения ледового покрова позволяет эксплуатировать морскую технологическую платформу при любых погодных условиях в арктических широтах.

Предложенная группа изобретений в той редакции, как она представлена в независимых пунктах изобретения и с учетом известных на дату приоритета средств и методов, может быть реализована в промышленном производстве, т.е. каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует критерию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Литература 1. Заявка PCT/GB85/0211 (WO 85/05339), кл. МПК В 63 В 35/44, опубл. 05.15.85.

2. Патент Великобритании GB 23001800, кл. МПК В 63 В 35/44, опубл. 18.12.96.

3. Патент РФ 2055773, кл. МПК В 63 В 35/44, от 05.07.93.

Формула изобретения

1. Морская технологическая платформа, содержащая надводную часть с одной или несколькими горизонтальными площадками и подводную часть, выполненную в виде полого водонепроницаемого корпуса, соединенные между собой, по крайней мере, одним полым водонепроницаемым пилоном, якорную систему, технологическое оборудование расположено как на подводной, так и на надводной частях, при этом полый водонепроницаемый пилон снабжен средствами разрушения ледового покрова, расположенными в приповерхностном слое, отличающаяся тем, что технологическая платформа снабжена дополнительными средствами разрушения ледового покрова, обеспечивающими направление воздействия на ледовый покров в вертикальном направлении со стороны донной поверхности моря, а якорная система обеспечивает возможность платформе разворачиваться относительно вертикальной оси в соответствии с направлением дрейфа льда и осуществлять колебания относительно горизонтальной оси.

2. Морская технологическая платформа по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные средства разрушения ледового покрова выполнены в виде, по крайней мере, одного остроконечного выступа, расположенного на наружной поверхности подводного полого водонепроницаемого корпуса, причем расстояние между точкой крепления подводного полого водонепроницаемого корпуса к якорной системе и вершиной остроконечного выступа выбирается с учетом заданного диапазона амплитуды колебаний технологической платформы в активном и/или пассивном режимах.

3. Морская технологическая платформа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что активные средства разрушения ледового покрова включают в себя балластные емкости с соответствующим пневматическим оборудованием.

4. Морская технологическая платформа по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что активные средства разрушения ледового покрова включают в себя механическое, и/или гидравлическое, и/или пневматическое оборудование с рабочими органами, расположенными в приповерхностном слое по периметру водонепроницаемого пилона.

5. Способ снижения нагрузок на морскую технологическую платформу от воздействия ледового покрова, который осуществляется за счет взаимодействия с водой или ледовым покровом участками малого поперечного сечения полого водонепроницаемого пилона, соединяющего ее надводную и подводную части, и/или соответствующими наклонными участками, расположенными в приповерхностном слое, причем подводный полый водонепроницаемый корпус дополнительно взаимодействует с ледовым покровом с помощью соответствующих дополнительно установленных средств в вертикальном направлении со стороны донной поверхности моря до момента взаимодействия с полым водонепроницаемым пилоном.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что разрушение ледового покрова с помощью дополнительно установленных средств осуществляется в пассивном режиме колебаний, обусловленных воздействием дрейфующего льда на корпус полого водонепроницаемого пилона.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что разрушение ледового покрова с помощью дополнительно установленных средств осуществляют в активном режиме колебаний, возбуждаемых соответствующими дополнительно установленными средствами.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что активный режим колебаний корпуса технологической платформы осуществляют путем циклического заполнения и освобождения от жидкого балласта емкостей, располагаемых на подводном полом водонепроницаемом корпусе с учетом обеспечения наперед заданных режимов взаимодействия с ледовым покровом.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют барботаж приповерхностной морской среды по периметру полого водонепроницаемого пилона.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что барботаж приповерхностной морской среды по периметру полого водонепроницаемого пилона осуществляют с помощью с соответствующих механических, и/или гидравлических, и/или пневматических средств, причем последние имеют возможность использования пневматического оборудования балластных емкостей и/или выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, находящихся на борту технологической платформы.

РИСУНКИ

Рисунок 1