Устройство для защиты опор стационарных морских инженерных сооружений от внешнего ледового воздействия

Авторы патента:

Александров Анатолий Владимирович (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)

E02B15/02 - очистка от льда

Владельцы патента RU 2572344:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр") (RU)

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых континентального шельфа замерзающих морей и предназначено для защиты опор стационарных морских инженерных сооружений от внешнего ледового воздействия. Устройство включает защитную бандажную конструкцию, выполненную в форме усеченного конуса для разрушения льда изгибом вниз, на контактной поверхности которой расположены пирамидальные выступы, которые создают в ледовом поле локальные концентраторы разрушений льда. Углы вершин основания у верхних пирамидальных выступов больше, чем углы вершин основания нижних пирамидальных выступов. Защитная бандажная конструкция опоясывает опору по высоте только на уровне ледового пояса. Изобретение обеспечивает защиту опор стационарных морских инженерных сооружений от внешнего ледового давления путем значительного снижения глобальных ледовых нагрузок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известны различные устройства бандажного типа для защиты опор стационарных морских инженерных сооружений от переменных нагрузок внешнего ледового воздействия (П.П. Кульмач. Морские сооружения для освоения полярного шельфа. Санкт-Петербург - Москва, 26 ЦНИИ МО РФ, 1999).

Известным является также устройство защиты опор морских инженерных сооружений от переменных нагрузок внешнего ледового воздействия (патент РФ, №2288320, «Устройство для защиты опор морских инженерных сооружений от переменных нагрузок внешнего ледового воздействия», 2006) - прототип. В этом устройстве защитный блок в виде бандажной конструкции, охватывающей опору морского инженерного сооружения, установлен и закреплен на грунте водоема, а по отношению к опоре морского инженерного сооружения расположен с зазором к стенке (Фиг.1).

Опора 1 морского инженерного сооружения охвачена защитным блоком 2, который установлен на грунте водоема 3 и прикреплен к нему (схема крепления не показана). Вода, находящаяся в пространстве зазора 4, изолирована от внешней среды гибким ограждением 5. Ледорезная часть защитного блока 6 представляет собой зону непосредственного контакта защитной конструкции со льдом 7.

Величина зазора определяется по формуле, представленной в патенте. Также предусмотрена возможность подогрева морской воды, которая находится в пространстве зазора между опорой морского инженерного сооружения и стенкой защитного блока, путем сообщения указанного пространства с источником тепла или размещения в нем обогревателя, что позволяет исключать ее замерзание.

Основным недостатком данного изобретения является то, что при глубине в несколько сотен метров строительство такой защитной конструкции является технологически сложным и существенно экономически затратным.

Задачей представляемого изобретения является защита опор стационарных морских инженерных сооружений от внешнего ледового воздействия путем снижение глобальной ледовой нагрузки на опоры.

Технически результат защиты опоры обеспечивается расположением на контактной поверхности защитного бандажа специальных пирамидальных выступов в определенной последовательности. За счет давления льда на выступы образовываются локальные концентраторы разрушений в ледовом поле и лед выкрашивается. Таким образом, глобальная ледовая нагрузка на опору значительно уменьшается.

Сущность изобретения поясняется рисунком (Фиг.2).

Опора морского инженерного сооружения 8 опоясана защитным бандажом 9, расположенным на уровне ледового пояса. Верхняя часть бандажной конструкции должна располагаться выше верхней кромки льда, а нижняя часть конструкции - ниже. Защитная конструкция выполнена из упругого износостойкого материала.

Бандажная конструкция в ледорезной части имеет форму усеченного конуса для того, чтобы лед ломался изгибом вниз. Угол конуса составляет 10÷20° относительно опоры морского сооружения. На контактной поверхности конструкции расположены пирамидальные выступы 10. Размеры и характер расположения выступов зависят от ожидаемой категории ледовых нагрузок. Высота пирамидальных выступов h выбирается в 30 раз больше характерного размера микроструктурного элемента льда для данного региона.

Расстояние между выступами выбирается в 20 раз больше характерного размера микроструктурных элементов льда (кристаллов, трещин). Углы вершин основания пирамидальных выступов α и β (Фиг.2) варьируются в диапазонах: угол α от 20° до 30°, угол β от 10° до 20°. При таком выборе угол у верхних выступов α всегда больше, чем углы нижних выступов β. Эта геометрическая особенность устройства наряду с формой усеченного конуса всей бандажной конструкции способствует вытеснению продуктов разрушения льда вниз под ледовое поле.

При начале дрейфа ледяного поля 11 создается давление льда на защитный бандаж. В зоне контакта льда с пирамидальными выступами образуются локальные концентраторы разрушений в ледовом поле. За счет формы усеченного конуса и непрерывного воздействия ледяного поля лед начинает выкрашиваться между выступами. При этом образуется мелкая дисперсная среда, выполняющая роль демпфирующего слоя. Продукты разрушения льда экструзируют в щели между выступами и вытесняются под ледовое поле, уменьшая тем самым глобальное воздействие ледяного поля на опору морского инженерного сооружения.

Предлагаемое устройство для защиты опор стационарных морских инженерных сооружений располагается на опоре морского сооружения только на уровне ледового пояса. За счет формы усеченного конуса и специального расположения пирамидальных выступов устройство способствует вытеснению продуктов разрушения льда под ледовое поле, что выгодно отличает его от прототипа.

1. Устройство для защиты опор стационарных морских инженерных сооружений от внешнего ледового воздействия, включающее защитную бандажную конструкцию, отличающееся тем, что на контактной поверхности защитной бандажной конструкции, выполненной в форме усеченного конуса для разрушения льда изгибом вниз, расположены пирамидальные выступы, которые создают в ледовом поле локальные концентраторы разрушений льда, при этом углы вершин основания у верхних пирамидальных выступов больше, чем углы вершин основания нижних пирамидальных выступов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная бандажная конструкция опоясывает опору по высоте только на уровне ледового пояса.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к стационарным морским многофункциональным платформам для бурения скважин и добычи углеводородного сырья на мелководных акваториях с сезонным ледяным покровом, и может быть использовано в конструкциях морских ледостойких платформ, непосредственно устанавливаемых на морском дне и закрепляемых к нему посредством якорных связей.

Самоподъемное буровое морское основание ледового класса с предотвращением обледенения газовым перемешиванием // 2571782

Изобретение относится к самоподъемной буровой установке ледового класса и способу бурения скважин с помощью этой установки. Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации самоподъемного бурового основания, способного выдерживать силы воздействия льда круглый год.

Фермовая система плиты против вертикальной качки для морского основания // 2571049

Предложены морское основание (2) и способ опускания плиты (28) против вертикальной качки плавучего морского основания (2). Морское основание (2) содержит плавучую конструкцию (4, 6), сборку (7) фермы, соединенную с плавучей конструкцией, и толстую плиту (28) против вертикальной качки, соединенную со сборкой фермы.

Способ обустройства морских терминалов по добыче подводных залежей углеводородов // 2567563

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, а именно к сооружению технологических комплексов, предназначенных для обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений и работающих в экстремальных условиях.

Устройство противоледовой защиты для гидротехнического сооружения, расположенного на мелководном континентальном шельфе // 2567562

Изобретение относится к устройствам для защиты гидротехнических сооружений, расположенных на мелководном континентальном шельфе от воздействия ледовых полей. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты гидротехнического сооружения от льда.

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова // 2565710

Изобретение относится к ледотехнике и может применяться при упрочнении ледяного покрова, используемого в качестве взлетно-посадочных полос для самолетов и ледяных переправ.

Способ разъемного соединения верхнего строения с баржой и система, применяемая при этом // 2563490

Изобретение относится к верхнему строению морской платформы и способам установки на ней; и, в частности, касается способов установки и систем быстроразъемного соединения верхнего строения с одной или несколькими связанными с ней баржами, временного несения верхнего строения морской платформы.

Способ консолидации грунтового основания гидротехнического сооружения // 2558442

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Способ предусматривает погружение сооружения путем принятия сооружением балласта и постановку основания сооружения на морское дно.

Технологический комплекс для возведения гидротехнического сооружения // 2540602

Изобретение относится к устройствам для производства работ в гидротехническом строительстве и может быть использовано для возведения свайных мостовых оснований, эстакад, перегрузочных комплексов и причальных сооружений на акваториях.

Способ монолитного бетонирования морской платформы // 2536520

Изобретение относится к возведению монолитных конструкций в труднодоступных районах, а именно к литым бетонным смесям для монолитного бетонирования строительных конструкций.

Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности // 2570314

Изобретение относится к области эксплуатации гидротехнических сооружений и может быть применено для предотвращения обледенения подводной части сооружений в водоемах.

Способ аэрации водоема в период ледостава // 2569959

Изобретение относится к озерному рыбоводству и может быть использовано для создания и поддержания незамерзающей зоны акватории (майны) в заморных рыбных водоемах, обогащения кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов.

Способ ослабления ледяного покрова водоемов // 2561216

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к технике проведения работ для предупреждения заторообразования и разрушения стационарных объектов льдинами, например, на участке реки.

Способ разрушения ледяных заторов // 2560070

Изобретение относится к способам разрушения ледяных заторов, образующихся в период вскрытия рек, особенно, в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока, вызывающих подъемы уровня воды и затопление местности.

Устройство очистки от льда открытых водоёмов и водотоков // 2555148

Устройство очистки от льда открытых водоёмов и водотоков состоит из тросовой системы, несущей на рабочем конце источник высокого или сверхвысокого давления. Источником высокого или сверхвысокого давления служат электрически изолированные электроды, соединённые на нерабочем конце с генератором импульсов с высокой или сверхвысокой разностью потенциалов.

Способ обеспечения постановки подводных аппаратов с борта судна в ледовых условиях // 2554721

Изобретение относится к области использования технических средств освоения океана и проведения подводно-технических и спасательных работ в условиях наличия ледового покрова.

Способ разрушения ледяного покрова и устройство для разрушения ледяного покрова // 2552753

Изобретение относится к разрушению ледяного покрова в период льдообразования, дрейфа и в период торошения ледяных полей, расположенных как в условиях мелкого, так и глубокого морей.

Способ разрушения ледяного покрова // 2551322

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии посредством нагружения льда снизу за счет создания силы плавучести.

Толкаемая буксиром-толкачом ледокольная приставка для создания судоходного канала во льдах // 2549738

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания новых разрушающих лед технических средств, работающих в сочетании с буксиром, которые смогут формировать достаточно широкий канал для беспрепятственного движения крупнотоннажных судов во льдах.

Способ ослабления ледового монолита рек и устройство для его реализации // 2577589

Изобретение относится к освобождению русел рек от льда и может применяться для ослабления ледового монолита. Способ ослабления ледового монолита рек предусматривает подачу воды из нижних слоев потока на уровень раздела сред «вода - лед». Подача воды производится приводом. В приводе используется кинетическая энергия текущего потока. Устройство для ослабления ледового монолита содержит корпус, патрубок, вал с крыльчаткой, гидромотор и шланг с поплавком. Корпус размещается ниже уровня ледового покрытия. Обеспечивается возможность создания и поддерживания майны в ледовом монолите. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.