Встроенное механическое устройство отсоединения
Группа изобретений относится к механизмам устройств отсоединения швартовных канатов от якоря. Группы устройств отсоединения предназначены для размещения на швартовом канате, соединяющем плавучее судно с якорем, имеет пару рычажных элементов, соединенных с возможностью поворота. В первом, закрытом, положении рычажные элементы удерживаются закрытым срезным штифтом. Сопрягающиеся прорези в каждом рычажном элементе захватывают компонент швартового каната, такой, как штифт такелажной скобы, когда рычажные элементы закрыты. Цилиндрическое центрирующее устройство помещено в швартовый канат между устройством отсоединения и судном и упирается в рычажные элементы. Сила, прикладываемая к центрирующему устройству либо путем затягивания его в поверхностный отводный шкив или подобное устройство, либо подводным отцепным устройством, принудительно раздвигает рычажные элементы, ломая при этом срезной штифт и разъединяя устройство, таким образом, рассоединяя швартовый канат. Достигается быстрота смещения судна с места и надежность отсоединения швартовых канатов от якоря. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 34 ил.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая обыкновенная заявка на патент США притязает на приоритет предварительной заявки на патент США SN 61/638262, поданной 25 апреля 2012 года, для всех целей.
Предпосылки изобретения
В целом ряде случаев желательно иметь возможность быстро отсоединить элемент, работающий на растяжение. Например, в морских условиях различные типы пришвартованных судов удерживаются на месте швартовыми канатами, соединяющими судно с якорем на дне моря или в нем. Различные оперативные ситуации могут потребовать быстрого снятия судна с якоря, включая без ограничения уклонение от плавучих льдов при арктическом бурении, боковое перемещение судна из-за подводного вмешательства при бедствиях и т.д. Предпочтительно это снятие может осуществляться путем отсоединения судна от якоря, а не путем поднятия якоря и связанного с ним швартового оборудования со дна моря с помощью вспомогательного судна, что отнимает много времени. Подобные ситуации возникают, когда судно пришвартовано к свайному сооружению, платформе или подобному сооружению. Кроме того, это снятие предпочтительно может осуществляться механическими средствами, когда швартовый канат натянут.
Встроенное механическое устройство отсоединения может обеспечивать преимущество в других неморских и не связанных со швартовкой установках, включая без ограничения элементы, работающие на растяжение, используемые для привязывания объектов на месте, для поддержки сооружений во время строительства и т.д.
Краткое описание изобретения
Встроенное механическое устройство отсоединения, иногда именуемое в тексте настоящего описания как «устройство отсоединения», воплощающее принципы настоящего изобретения, расположено в элементе, работающем на растяжение, как элемент в элементе, работающем на растяжение, которым может быть швартовый канат, между якорной точкой и объектом, удерживаемом на месте, например, плавучим судном (которым может быть буровая установка или любое иное судно). Хотя настоящее изобретение имеет широкое применение как в морских, так и не в морских условиях, и в самых разных целях в дополнение к швартовке, в иллюстративных целях изобретение будет описано в связи со случаем швартовки морских судов, а именно: швартовки судна к якорю на дне моря или в нем или к некоторой другой якорной точке (свайное сооружение, платформа, причал и т.д.).
В этом случае устройство отсоединения служит как элемент во всем швартовом канате от судна до якоря и образует механическое средство для отсоединения швартового каната.
Устройство отсоединения представляет собой пару шарнирно соединенных поворотных рычажных элементов. Рычажные элементы могут поворачиваться между первым и вторым положениями. В первом положении рычажные элементы повернуты в «закрытое» положение и удерживаются в этом положении средством для удерживания рычажных элементов в первом закрытом положении, которым может быть срезной штифт, вставленный в совмещенные отверстия в рычажных элементах; альтернативно мог бы использоваться шариковый фиксатор или иное устройство. Верхняя соединительная деталь или удерживаемый элемент захватывается парой вырезов, по одному вырезу в каждом рычажном элементе, образующих отверстие, когда рычажные элементы находятся в этом первом положении. Удерживаемый элемент, в свою очередь, соединен со швартовым канатом, которым может быть верхняя часть швартового каната, проходящая от устройства отсоединения вверх к судну или иному пришвартованному плавучему сооружению. Остальная или нижняя часть швартового каната соединяет устройство отсоединения с якорной точкой или фундаментом; обычно такелажная скоба со штифтом образует поворотный соединитель для рычажных элементов и средство для соединения устройства отсоединения с нижней частью швартового каната. Такелажная скоба со штифтом может также представлять собой удерживаемый элемент со штифтом, вставленным в прорези, как описано.
В одном варианте осуществления рычажные элементы представляют собой два проходящих вбок плеча рычагов, образующих воспринимающий силу профиль. Когда к этим двум плечам рычагов прикладывается сила, например, при затягивании устройства отсоединения в элемент разъединения, такой как поверхностный отводный шкив, или сила, прикладываемая под водой крюком, хомутом, кольцом или подобными средствами («отцепным» устройством), срезной штифт срезается, и плечи рычагов поворачиваются во второе положение, разъединяя прорези и обеспечивая выход удерживаемого элемента из рычажных элементов. При этом швартовый канат отсоединяется.
В другом варианте осуществления воспринимающий силу профиль рычажных элементов предпочтительно имеет V-образную форму на поверхностях, зацепляющихся с элементом разъединения, таким как поверхностный отводный шкив или отцепное устройство, прикладывающее силу под водой. В этом варианте осуществления устройство отсоединения предпочтительно дополнительно содержит цилиндрическое центрирующее устройство, расположенное вокруг удерживаемого элемента и части швартового каната от устройства отсоединения до пришвартованного сооружения (верхней части швартового каната). Центрирующее устройство предпочтительно имеет профиль основания, который может иметь частичное конусное сечение на одном конце, то есть, на конце, который упирается в V-образный воспринимающий силу профиль рычажных элементов. Предпочтительно углы воспринимающего силу профиля, образованного рычажными элементами, и частично конусного нижнего конца центрирующего устройства примерно одинаковы, создавая седловидную конструкцию между этими двумя деталями. Другой конец центрирующего устройства предпочтительно содержит верхнюю пластину, удерживающую центрирующее устройство от соскальзывания со швартового каната, и упругую демпфирующую поверхность. Когда устройство отсоединения затягивается в элемент разъединения, такой как поверхностный отводный шкив, один конец центрирующего устройства контактирует со шкивом и передает силу на другой, частично конусный нижний конец и затем на воспринимающий силу профиль рычажных элементов, раздвигая их, ломая срезной штифт и открывая устройство отсоединения. Аналогичным образом, в способе подводного отсоединения подводное устройство передачи силы (крюк, хомут, кольцо или подобные средства, а именно «отцепное» устройство) контактирует с устройством отсоединения и прикладывает силу к центрирующему устройству (либо непосредственно к воспринимающему силу профилю, либо вначале к центрирующему устройству), открывая устройство отсоединения, как описано выше. Центрирующее устройство обеспечивает передачу силу на рычажные элементы, одновременно избегая проблем, связанных с удерживаемым элементом (и/или связанными компонентами), контактирующим с поверхностным отводным шкивом, отцепным устройством или другим устройством и мешающим контакту с рычажными элементами (и, таким образом, с разъединением устройства). Предлагаются также способы применения устройства отсоединения при разных способах приведения его в действие или разъединения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 и 2 представляют собой виды в изометрии и спереди соответственно одного варианта осуществления встроенного механического устройства отсоединения, воплощающего принципы настоящего изобретения.
Фиг. 3, 4 и 5 представляют собой виды в изометрии, сбоку и спереди соответственно одного варианта осуществления устройства отсоединения вместе с примерным связанным такелажным оборудованием.
Фиг. 6 и 7 представляют собой виды одного варианта осуществления устройства отсоединения соответственно до и после отсоединения посредством подводного устройства.
Фиг. 8 и 9 представляют собой виды одного варианта осуществления устройства отсоединения соответственно до и после отсоединения посредством затягивания устройства отсоединения в поверхностный отводный шкив.
Фиг. 10 и 11 представляют собой виды в изометрии и спереди соответственно еще одного варианта осуществления устройства отсоединения.
Фиг. 12 и 13 представляют собой виды в перспективном изображении и спереди соответственно варианта осуществления, показанного на фиг. 10 и 11, вместе со связанным такелажным оборудованием.
Фиг. 14 и 15 представляют собой виды в перспективном изображении и сбоку центрирующего устройства.
Фиг. 16-18 представляют собой разные виды варианта осуществления устройства отсоединения вместе с установленным центрирующим устройством и примерным связанным такелажным оборудованием.
Фиг. 19 и 20 представляют собой подробные виды способа приведения в действие или отсоединения устройства отсоединения, именуемого процедурой или способом «интервенционного приведения в действие».
Фиг. 21 и 22 представляют собой подробные виды способа запуска или отсоединения устройства отсоединения, именуемого процедурой или способом «активного подтаскивания лебедкой».
Фиг. 23-27 иллюстрируют различные этапы способа активного подтаскивания лебедкой для приведения в действие или отсоединения.
Фиг. 28-34 иллюстрируют различные стадии способа интервенционного приведения в действие или отсоединения.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Хотя в пределах объема настоящего изобретения возможны различные варианты осуществления, со ссылками на прилагаемые графические материалы могут быть описаны лишь некоторые из предпочтительных вариантов осуществления. Как уже отмечалось, хотя изобретение имеет широкую применимость для любого случая применения, в котором желательно иметь средство для быстрого отсоединения элемента, работающего на растяжение, исключительно в иллюстративных целях будет описано его применение в морской среде для швартовки судов. Следует понимать, что в дополнение к швартовке судов устройство отсоединения может использоваться для соединения двух судов (путем помещения их соединения соединительными линиями или швартовыми тросами) или для соединения одного или нескольких судов с причалом, платформой или иным неподвижным сооружением. Объем изобретения предназначен охватывать все эти случаи применения. Устройство обеспечивает более надежный способ для судна для морского бурения или иного пришвартованного судна быстрого отсоединения его натянутых швартовых канатов в аварийной ситуации. Это позволяет пришвартованному судну быстро сместиться с места путем отсоединения швартовых канатов, а не путем поднятия их с помощью обычных способов подъема якоря со вспомогательного судна.
Один вариант осуществления устройства
Встроенное механическое устройство 10 отсоединения, показанное на фиг. 1 и 2, представляет собой приводимый в действие механическим способом механизм отсоединения швартового каната, иногда именуемый «быстроразъемным соединением», предназначенный для применения в морских системах швартовки. Устройство 10 отсоединения расположено на швартовом канате в требуемом месте, причем верхняя часть швартового каната проходит от устройства отсоединения до судна, а нижняя часть проходит от устройства отсоединения до якоря. Фиг. 6 и 7 иллюстрируют примерное расположение устройства отсоединения на швартовом канате.
Как показано на фиг. 1-5, устройство 10 отсоединения содержит два рычажных элемента 20 и 30, соединенных с возможностью поворота штифтом 40 или подобным средством (болтом, такелажной скобой и т.д.), вставленным через совмещенные отверстия 50 в рычажных элементах 20 и 30. Предпочтительно, штифт 40 может содержать часть такелажной скобы 60, как можно видеть на фиг. 3-5, которая образует средство для соединения устройства 10 отсоединения с нижней частью швартового каната. Как можно видеть, в этом предпочтительном варианте рычажные элементы 20 и 30 смыкаются и поворачиваются относительно нижнего шарнирного отверстия 50. Сопрягающиеся прорези 22 и 32 в рычажных элементах 20 и 30 образуют удерживающее отверстие 100, когда рычажные элементы находятся в первом положении, как показано на фиг. 1, 2. Совмещенные отверстия в рычажных элементах 20 и 30, когда они находятся в первом или закрытом положении, как на фиг. 1 и 2, образуют центральное отверстие 80.
Предусмотрено средство для удерживания рычажных элементом в первом, закрытом, положении. В одном предпочтительном варианте осуществления средство представляет собой срезной штифт 70, вставленный в центральное отверстие 80, как можно видеть на фиг. 1 и 2, для удержания рычажных элементов 20 и 30 в первом или закрытом положении (как на фиг. 1-5) и для предотвращения преждевременного разъединения при манипулировании и установке. Срезной штифт 70 должен срезаться, и любое трение между различными компонентами должно быть преодолено (путем либо подводного вмешательства, либо подтягивания лебедкой, как описано в связи с фиг. 5-9), чтобы повернуть рычажные элементы 20 и 30 во второе, открытое, положение. Понятно, что средство для удерживания рычажных элементов в первом, закрытом, положении может принимать другие конструктивные формы, включая без ограничения шариковый фиксатор или иное известное в уровне техники средство.
Пример применения устройства отсоединения можно описать со ссылками на фиг. 3, 4 и 5. Устройство отсоединения (без установленного срезного штифта 70) вначале «открывают» путем поворота рычажных элементов 20 и 30 в достаточной степени для обеспечения размещения удерживаемого элемента, в этом примере штифт такелажной скобы 90, в одну из прорезей 22 или 32, затем поворачивают для закрытия в первое положение, как на фиг. 2. При этом такелажная скоба 90 удерживается в удерживающем отверстии 100. Затем в отверстие 80 вставляют срезной штифт 70. Ясно, что устройство 10 отсоединения теперь готово для соединения со швартовым канатом такелажными скобами 60 и 90. Фиг. 6 и фиг. 8 иллюстрируют устройство 10 отсоединения, расположенное на швартовом канате.
Фиг. 7 иллюстрирует открытие или разъединение устройства 10 отсоединения под водой. В этом примере элемент разъединения представляет собой крюк, хомут, кольцо или иное известное в уровне техники подходящее средство, обычно именуемое скользящим отцепным устройством, обозначенное позицией 110, которое опускают на рабочем канате со вспомогательного или интервенционного судна по верхней части швартового каната, пока оно не коснется воспринимающего силу профиля устройства 10 отсоединения. При этом сила прикладывается к рычажным элементам 20 и 30, которые проходят вбок от оси действия нагрузки при швартовке. Для разламывания срезного штифта 70 и преодоления любых сил трения, а затем перемещения рычажных элементов 20 и 30 во второе, открытое, положение, прикладывается достаточная сила, как показано на фиг. 7. Когда устройство отсоединения таким образом приведено в действие, удерживаемый элемент, в этом примере такелажная скоба 90, больше не захвачен в отверстии 100, образованном сопрягающимися прорезями 22, 32, и таким образом отсоединяется от устройства 10 отсоединения, в свою очередь, отсоединяя швартовый канат и снимая судно с якоря.
Альтернативно устройство 10 отсоединения может разъединяться путем затягивания его в элемент разъединения, а именно путем подтягивания рычажных элементов 20 и 30 лебедкой в контакт с поверхностью отводного шкива 120, как показано на фиг. 8 и 9. В этом примере воспринимающий силу профиль рычажных элементов 20 и 30 касается поверхностного отводного шкива 120, и продолжающееся затягивание принудительно приводит рычажные элементы 20 и 30 во второе, разъединенное, положение, в котором швартовый канат отсоединяется, как на фиг. 9. Следует понимать, что и другие типы элементов разъединения, содержащие поверхностные конструкции или «стопорные точки», будут служить для разъединения устройства отсоединения при его затягивании в конструкцию, включая без ограничения устройства, известные как зажимные колодки, или другие типы направляющих устройств, и включая такие простые конструкции, как пара разнесенных швартовых тумб на причале, другом судне и т.д. Ясно также, что воспринимающий силу профиль рычажных элементов 20 и 30 образован из поверхностей элементов, вступающих в контакт с элементом разъединения.
Второй вариант осуществления устройства
Второй вариант осуществления предлагаемого устройства может быть описан со ссылками на фиг. 10-18. В этом варианте осуществления устройство 10 отсоединения предпочтительно имеет несколько отличающуюся форму поверхностей рычажных элементов, образуя иной по форме воспринимающий силу профиль, а также содержит центрирующее устройство, способствующее передаче силы с элемента разъединения (поверхностного отводного шкива или иного поверхностного или глубинного устройства) на рычажные элементы. Как правило, одинаковые номера позиций относятся к тем же конструктивным элементам, что и в описании первого варианта осуществления.
Как показано на фиг. 10 и 11, рычажные элементы 20 и 30 соединены с возможностью поворота штифтом, болтом или такелажной скобой, представленных элементом 60 на фиг. 12 и 13, вставленным в отверстие 50. Как можно видеть на этих фигурах, особенно на фиг. 10 и 11, поверхности 24 и 34 рычажных элементов 20 и 30, дальние от отверстия 50 и (как правило) обращенные к швартуемому сооружению, образуют воспринимающий силу профиль и предпочтительно расположены под углом, образуя V-образный профиль. Как и в первом варианте осуществления, рычажные элементы 20 и 30 дополнительно содержат сопрягающиеся прорези 22 и 32, образующие удерживающее отверстие 100, когда рычажные элементы 20 и 30 совмещаются при повороте, как видно на фиг. 10 и 11.
Предусмотрено средство для удерживания рычажных элементов в первом, закрытом, положении, которое, как и в первом варианте осуществления, может представлять собой срезной штифт 70, вставленный в центральное отверстие 80 (которое представляет совмещенные отверстия в рычажных элементах, когда они находятся в первом, закрытом, положении), как можно видеть на фиг. 10 и 11, для удерживания рычажных элементов 20 и 30 в первом, или закрытом, положении (как на фиг. 10 и 11) и для предотвращения преждевременного разъединения при манипулировании, установке и нормальной работе. Срезной штифт 70 должен срезаться, и любое трение между различными компонентами должно быть преодолено элементом разъединения (путем либо подводного вмешательства, либо подтягивания лебедкой, как описано со ссылкой на фиг. 19-22), чтобы повернуть рычажные элементы 20 и 30 во второе, открытое, положение.
Фиг. 12 и 13 иллюстрируют устройство в закрытом положении. Рычажные элементы 20 и 30 повернуты в закрытое положение, захватывая удерживаемый элемент, в данном случае штифт такелажной скобы 90, в удерживающем отверстии 100. Срезной штифт 70 вставлен в отверстие 80 (совмещенные отверстия в рычажных элементах), таким образом запирая устройство. Такелажная скоба 60 (включая ее штифт 40) создает ось поворота, относительно которой поворачиваются рычажные элементы 20 и 30.
Кроме того, этот вариант осуществления устройства 10 отсоединения дополнительно содержит центрирующее устройство 130, как можно видеть на фиг. 14-18. В одном предпочтительном варианте осуществления центрирующее устройство 130 содержит удлиненный цилиндрический корпус 132 с профилем 134 основания, в данном случае образующим частично конусную форму основания, имеющего форму поперечного сечения или угол, соответствующие воспринимающей силу поверхности рычажных элементов, а именно расположенным под углом друг к другу поверхностям 24 и 34 рычажных элементов 20 и 30, как лучше всего видно на фиг. 17. Кроме того, центрирующее устройство 130 содержит верхнюю пластину 136, которая, как описано ниже, представляет собой поверхность, в которую упирается элемент разъединения, будь то элемент разъединения в виде поверхностного отводного шкива или в виде подводного «скользящего отцепного» устройства (описанного ниже), и передает силу на воспринимающий силу профиль, а именно расположенные под углом друг к другу поверхности 24 и 34. Верхняя пластина 136 может быть «разрезной» (два полукруга) для легкости установки вокруг швартового каната, когда швартовый канат уже находится в центрирующем устройстве 130. Достаточная сила ломает срезной штифт 70, открывая рычажные элементы 20 и 30 и высвобождая удерживаемый элемент, а именно такелажную скобу 90. Предпочтительно верхняя пластина 136 содержит упругую демпфирующую поверхность 138. Центрирующее устройство 130 является достаточно длинным, чтобы заключить в себе часть такелажной скобы 90 и любой иной связанный соединительный такелаж выше нее. Таким образом верхняя пластина 136 и/или амортизатор 138 вступает в контакт с элементом разъединения, будь то поверхностный отводный шкив или подводное скользящее отцепное устройство, обеспечивая беспрепятственную передачу силы на рычажные элементы 20 и 30.
Фиг. 19-22 иллюстрируют принцип действия этого варианта осуществления устройства 10 отсоединения. Фиг. 19 и 20 иллюстрируют открытие или разъединения устройства 10 отсоединения под водой. Элемент разъединения в виде крюка, хомута, кольца или иного известного подходящего средства, обозначенный как скользящее отцепное устройство 110, опускают по верхней части 200 швартового каната, пока он не коснется устройства 10 отсоединения. Скользящее отцепное устройство 110 опускают на канате 210, проходящем к судну на поверхности, обычно транспортно-буксирному судну (AHTS). При правильно направленном протягивании на канате 210 скользящее отцепное устройство 110 касается верхней пластины 136 (или демпфера 138) центрирующего устройства 130, тем самым прикладывая силу к центрирующему устройству 130 и, следовательно, к воспринимающему силу профилю рычажных элементов 20 и 30, которые при этом расходятся вбок от оси действия нагрузки при швартовке. Как уже отмечалось, демпфер 138 на верхней пластине 136 поглощает, по меньшей мере, некоторую часть силы между скользящим отцепным устройством 110 и центрирующим устройством 130. Как можно видеть на фиг. 19 и 20, центрирующее устройство 130 является достаточно длинным, чтобы заключить в себе не только часть такелажной скобы 90, но и такелажное оборудование 92 (показанное пунктирными линиями внутри центрирующего устройства 130), прикрепленное к верхней части 200 швартового каната. Для отламывания срезного штифта 70 и преодоления любых сил трения, а затем перемещения рычажных элементов 20 и 30 во второе, открытое, положение, прикладывается достаточная сила, как показано на фиг. 20. Когда устройство отсоединения таким образом приведено в действие, удерживаемый элемент, в этом примере такелажная скоба 90, больше не захвачена в удерживающем отверстии 100, образованном сопрягающимися прорезями 22, 32, и таким образом отсоединяется от устройства отсоединения, в свою очередь, отсоединяя верхнюю часть 200 швартового каната и снимая судно с якоря.
Альтернативно устройство 10 отсоединения может разъединяться путем подтягивания устройства 10 отсоединения лебедкой в контакт с элементом разъединения (стопорная точка), например, поверхностным отводным шкивом 120, швартовой тумбой или другим подобным устройством, как видно на фиг. 21 и 22. Как и в предыдущем примере, далее сила центрирующим устройством 130 передается на воспринимающий силу профиль рычажных элементов 20 и 30, раздвигая при этом рычажные элементы 20 и 30 наружу, ломая срезной штифт 70, преодолевая силы трения и перемещая рычажные элементы 20 и 30 в их второе, разъединенное, положение и разъединяя верхнюю и нижнюю части 200 и 220 швартового каната, как можно видеть на фиг. 22. Следует понимать, что и другие типы поверхностных конструкций будут служить в качестве элементов разъединения для разъединения устройства отсоединения при его затягивании в конструкцию, включая без ограничения устройства, известные как зажимные колодки, или другие типы направляющих устройств, и включая такие простые конструкции, как пара разнесенных швартовых тумб на причале, другом судне и т.д.
Следует понимать, что формы или профили рычажных элементов 20 и 30, включая воспринимающий силу профиль, образованный, когда эти два элемента находятся в первом или закрытом положении, и центрирующего устройства 130, включая без ограничения основание 134, не ограничиваются конкретными представленными формами. По существу эти формы лишь должны быть такими, чтобы воспринимающий силу профиль, образованный поверхностями 24 и 34, создавал опорную поверхность для профиля 134 основания для воздействия на нее и раздвигания рычажных элементов 20 и 30 с их поворотом относительно оси поворота отверстия 50 (и такелажной скобы или другого шкворня в нем). Что касается рычажных элементов 20 и 30 и поверхностей 24 и 34, то, хотя предпочтительный профиль имеет V-образую форму, могут подойти и другие профили, и стороны V-образного профиля могут быть прямыми, криволинейными и т.д. Что касается профиля 134 основания, предпочтительно он имеет конусную форму, чтобы соответствовать углу, образованному поверхностями 24 и 34, но альтернативно профиль 134 основания может представлять более прямоугольный профиль или форму поперечного сечения, или более закругленную, даже частично круговую форму поперечного сечения. Объем изобретения охватывает все подходящие формы поперечного сечения воспринимающего силу профиля и профиля основания центрирующего устройства 130.
Материалы, изготовление устройства отсоединения и центрирующего устройства
Устройство 10 отсоединения и центрирующее устройство 130 могут изготовляться способами, хорошо известными в соответствующей области техники, включая резание, сварку и т.д. Подобным образом подходящие материалы являются хорошо известными в соответствующей области техники, причем большинство компонентов изготавливают из металлов соответствующего состава. Размеры и прочность устройства могут варьировать в зависимости от конкретных применений.
Способы применения
В общих чертах, предлагаемое устройство отсоединения может быть установлено и применено, т.е., приведено в действие или разъединено элементом разъединения, прикладывающим силу к воспринимающему силу профилю рычажных элементов, двумя способами: (1) способом «активного подтаскивания лебедкой», в котором устройство отсоединения приводят в действие или разъединяют путем затягивания устройства в поверхностное направляющее или подобное устройство, и (2) способом «интервенционного приведения в действие», в котором устройство отсоединения приводят в действие или разъединяют под водой (когда устройство находится ниже поверхности) силой, которую прикладывают скользящим отцепным устройством, которое тянут с судна, находящегося на поверхности.
1. Способ активного подтаскивания лебедкой
Активное подтаскивание лебедкой - это процесс, в котором катер, буровая установка или иное судно или сооружение механически отсоединяет свои швартовые канаты путем самоподтаскивания лебедкой к устройству отсоединения на каждом швартовом канате. Судно самостоятельно отсоединится путем затягивания троса, цепи или каната через свой направляющий блок или направляющую каната, пока воспринимающий силу профиль устройства отсоединения не достигнет элемента разъединения, а именно стопорной точки, такой как поверхностный направляющий блок или подобное устройство, и плечи рычагов или центрирующее устройство не вступят в контакт с поверхностным направляющим блоком. Затем судно увеличивает натяжение швартового каната, тем самым увеличивая силу, прикладываемую к воспринимающему силу профилю плеч рычагов (посредством непосредственного контакта или центрирующим устройством), пока не сломается срезной штифт 70, устройство отсоединения не откроется, и швартовый канат не высвободится. Один примерный способ можно описать со ссылками на графический материал, в частности, на фиг. 23-27:
a. на фиг. 23 показан пример типа системы швартовки, в которой можно расположить устройство отсоединения. Якорь, швартовая тумба или подобное устройство находится на морском дне или в нем. Нижняя часть 220 швартового каната проходит от якоря до устройства 10 отсоединения. Верхняя часть 200 швартового каната проходит от устройства 10 отсоединения до судна, которое в этом примере представляет собой буровую установку. Центрирующее устройство 130 расположено напротив устройства 10 отсоединения. На нижней части 220 швартового каната может быть факультативно установлен буй (показанный).
b. В случае аварийной ситуации или иного события, требующего, чтобы судно использовало устройство отсоединения для отсоединения одного или нескольких из его швартовых канатов, судно (в этом примере, плавучая буровая установка, помеченная «буровая установка») будет использовать свои швартовые лебедки и осуществлять самоподтаскивание по каждому швартовому канату, пока оно не достигнет устройства 10 отсоединения (фиг. 24 и 25). В зависимости от конфигурации и состояния швартового каната судну может потребоваться ослабление швартовы канатов с противоположной стороны судна, чтобы достичь устройства отсоединения.
c. Судно будет продолжать затягивать швартовый канат, пока устройство 10 отсоединения или центрирующее устройство 130 не коснется элемента разъединения, в этом примере поверхностного отводного шкива 120 на судне. Если принять, что используется центрирующее устройство 130, судно будет притягивать демпфирующую накладку/верхнюю пластину 138/136 на центрирующем устройстве 130 вверх к отводному шкиву 120 или направляющей каната до контакта с ними; при продолжении притягивания усилие будет передаваться через центрирующее устройство 130 на воспринимающий силу профиль рычажных элементов 20 и 30, что в конечном итоге приведет к разламыванию срезного штифта 70, повороту рычажных элементов 20 и 30 в открытое положение и разъединению устройства 10 отсоединения. Это показано на фиг. 26. Обратите внимание, что эта последовательность была описана выше в связи с фиг. 21 и 22.
d. В одном варианте осуществления системы швартовки применяют буй на нижней части 220 швартового каната. Если этот буй будет использоваться в швартовом канате, то нижняя часть 220 швартового каната будет относиться от судна с буем на поверхности воды и устройством 10 отсоединения, свисающим с буя, как показано на фиг. 27. В противном случае нижняя часть 220 швартового каната с прикрепленным устройством 10 отсоединения упадет на морское дно. Центрирующее устройство 130 останется на верхней части 200 швартового каната для последующего повторного соединения, как показано на фиг. 27. Для помощи в расположении в любой точке во время этой операции к основному судну может крепиться буксирное судно.
2. Интервенционное приведение в действие
Приведение устройства отсоединения в действие путем постороннего вмешательства (интервенции) - это процесс, в котором вспомогательное «интервенционное» судно, такое, как AHTS, использует элемент разъединения в виде крюка, кольца, хомута или подобного «скользящего отцепного» устройства (элемент, обозначенный позицией 110) для передачи силы на воспринимающий силу профиль рычажных элементов 20 и 30 и, таким образом, отсоединения швартового каната (канатов) на основном судне путем отцепления от основного судна. «Скользящее отцепное устройство» будет затем контактировать с устройством отсоединения и передаст на него силу, а именно на центрирующее устройство на нем (или непосредственно на рычажные элементы, если центрирующее устройство отсутствует). AHTS будет по канату прикладывать на отцепное устройство натягивающее усилие, достаточное для прикладывания силы, достаточной для разламывания срезного штифта, и устройство отсоединения откроется и высвободит удерживаемый элемент и, следовательно, швартовый канат (см. фиг. 19 и 20). Один примерный способ можно описать со ссылками на графический материал, в частности, на фиг. 28-34:
a. На фиг. 23 показан пример типа системы швартовки, в которой можно установить устройство отсоединения.
b. В случае аварийной ситуации или иного события, требующего, чтобы пришвартованное судно использовало устройство 10 отсоединения, для отсоединения основного пришвартованного судна от его швартов используется «интервенционное» судно, такое, как AHTS, буксир, баржа или иное судно. «Интервенционное» судно будет использовать элемент разъединения в виде открытого крюка или подобного устройства для захвата швартового каната возле основного судна. Альтернативно основное судно может передавать крюк, кольцо или хомут, такой, как постоянный скользящее устройство для отцепления цепи (РСС), через которое швартовый канат уже пропущен, на «интервенционное» судно (фиг. 28). Как уже отмечалось, все эти устройства обобщенно именуются как скользящее отцепное устройство 110.
c. Интервенционное судно будет использовать свои собственные компоненты каната скользящего отцепного устройства требуемой длины и увеличивать натяжение каната 210 скользящего отцепного устройства, позволяя скользящему отцепному устройству 110 перемещаться вниз по верхней части 200 швартового каната до контакта с устройством 10 отсоединения или центрирующим устройством 130 (фиг. 29).
d. После того как скользящее отцепное устройство 110 вступает в контакт с устройством 10 отсоединения или центрирующим устройством 130 и останавливается, сила натяжения каната 210 (тяговое усилие на швартове) увеличится до требуемой величины. Это, в свою очередь, приведет к передаче силы на воспринимающий силу профиль рычажных элементов 20 и 30 устройства отсоединения либо непосредственно, либо через центрирующее устройство 130, достаточной для разламывания срезного штифта 70 (фиг. 30) и преодоления любых сил трения, таким образом, высвобождая удерживаемый элемент и разъединяя устройство 10 отсоединения.
e. Как показано на фиг. 31, если в нижней части 220 швартового каната используется буй, то нижняя часть 220 швартового каната будет относиться от основного и «интервенционного» судов с устройством 10 отсоединения, свисающим с буя, как показано; альтернативно нижняя часть 220 швартового каната вместе с устройство 10 отсоединения упадет на морское дно. Интервенционное судно (AHTS) уменьшит тяговое усилие на швартове и произведет маневр обратно к основному судну, как показано на фиг. 31.
f. Если интервенционное судно (AHTS) будет использовать крюк или другое отсоединяемое скользяще отцепное устройство, оно будет использовать свой канат 210 скользящего отцепного устройства достаточной длины для его отсоединения от верхней части 200 швартового каната, и центрирующее устройство 130 останется на верхней части 200 швартового каната для последующего повторного соединения, см. фиг. 32.
g. Если кольцо, хомут или иное подобное скользящее отцепное устройство было передано с основного судна на интервенционное судно, канат 210 скользящего отцепного устройства и верхняя часть 200 швартового каната будут подняты, канат 210 скользящего отцепного устройства будет передан обратно с интервенционного судна (AHTS) на основное судно (буровую установку), и центрирующее устройство останется на швартовом канате основного судна для последующего повторного соединения, см. фиг. 33 и 34.
Может потребоваться прикрепить к основному судну буксирное судно, чтобы помочь в расположении и поддерживании тягового усилия на последнем швартовом канате, когда «интервенционное» судно будет отсоединять его.
Установка/подъем устройства отсоединения на морской швартовый канат/с морского швартового каната
Установка устройства отсоединения, включая центрирующее устройство, на швартовом канате может осуществляться способами, хорошо известными в соответствующей области техники; эти способы обычно используются для установки других компонентов швартовых канатов, таких, как соединительные звенья и т.п. Один обычный сценарий включает установку устройства отсоединения в систему швартовки, в которой якоря и часть нижних частей швартового каната предварительно установлены, причем буй удерживает конец нижней части швартового каната на поверхности. Судно, подлежащее швартовке, например, плавучая буровая установка, обычно находится в пределах досягаемости якоря/буя. Этапы одного возможного способа установки устройства отсоединения можно в общих чертах указать следующим образом:
- рабочее или интервенционное судно, которым, как уже отмечалось, может быть AHTS, с устройством 10 отсоединения и центрирующим устройством 130 на борту закрепляет конец верхней части 200 швартового каната с буровой установки. Верхняя часть 200 швартового каната может представлять собой трос или цепь и обычно имеет на конце определенные оконечные такелажные элементы, например, гнездо в случае троса;
- верхнюю часть швартового каната пропускают через центрирующее устройство 130, используя буксировочные канаты или подобные средства;
- центрирующее устройство 130 сбрасывают за борт и выпускают достаточное количество верхней части 200 швартового каната, чтобы центрирующее устройство 130 могло скользить вниз по образовавшейся провисающей части;
- затем к концу верхней части 200 швартового каната, все еще находящемуся на AHTS, присоединяют устройство 10 отсоединения вместе с любыми другими требуемыми компонентами;
- AHTS и буй (удерживающий конец нижней части 220 швартового каната) соединяют и скрепляют устройство 10 отсоединения и нижнюю часть 220 швартового каната;
- швартовый канат с буровой установки теперь готов, швартовый канат можно опускать на интервенционое судно и натягивать, как нужно.
Эти этапы затем повторяют для всех швартовых канатов в системе. Удаление устройства отсоединения со швартовых канатов обычно выполняют, осуществляя эти этапы в обратном направлении.
Заключение
Хотя вышеприведенное описание содержит много особенностей, следует понимать, что они представлены исключительно для описания некоторых предпочтительных вариантов осуществления изобретения и вовсе не для ограничения объема изобретения. Возможно внесение изменений в различные аспекты изобретения в пределах его объема. Например:
- размеры, формы и материалы устройства отсоединения могут варьировать в зависимости от конкретной ситуации;
- формы рычажных элементов могут варьировать, чтобы образовать разные воспринимающие силу профили;
- форма центрирующего устройства может варьировать, равно как и профиль основания;
- средства для удерживания рычажных элементов в первом, закрытом, положении могут представлять собой срезной штифт, шариковый фиксатор или иное подобное устройство;
- в случае использования срезного штифта штифт может принимать самые разные формы, например, может быть шероховатым, гладким и т.д.;
- хотя примеры, приведенные в настоящем описании, предполагают воспринимающий силу профиль устройства отсоединения обычно обращенным в направлении пришвартованного судна, ориентирование могло бы быть и обратным, и, например, в интервенционном способе приведения в действие элемент разъединения мог бы располагаться между устройством отсоединения и якорем и натягиваться в сторону устройства отсоединения;
- устройство отсоединения может применяться во всех случаях, в которых элемент, работающий на растяжение, используется для прикладывания силы между объектами; например, в морских средах при присоединении плавучих сооружений друг к другу или к береговым сооружениям; и, в случаях применения на суше, в связи со строительством сооружений, и т.д.;
- способы приведения устройства отсоединения в действие могут меняться в зависимости от конкретных операционных ситуаций.
Следовательно, объем изобретения должен определяться на иллюстративными примерами, приведенными выше, а прилагаемой формулой и ее юридическими эквивалентами.
1. Устройство отсоединения пришвартованного сооружения от швартового каната, содержащее:
первый и второй соединенные с возможностью поворота рычажные элементы, выполненные с возможностью поворота между первым, закрытым, положением и вторым, открытым, положением, причем по меньшей мере один из указанных рычажных элементов содержит прорезь для удерживания удерживаемого элемента;
средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении; и
причем указанные рычажные элементы, находясь в указанном первом, закрытом, положении, образуют воспринимающий силу профиль, выполненный с возможностью приема элемента разъединения, посредством которого, при прикладывании указанным элементом разъединения достаточной силы к указанному воспринимающему силу профилю, преодолевается указанное средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении и указанный элемент разъединения принуждает поворачиваться указанные рычажные элементы в указанное второе, открытое, положение, тем самым высвобождая указанный удерживаемый элемент.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанное средство для удерживания представляет собой срезной штифт, расположенный в совмещенных отверстиях, проходящих через указанные первый и второй рычажные элементы.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанное средство для удерживания представляет собой шариковый фиксатор.
4. Устройство отсоединения для встраивания в швартовый канат между пришвартованным судном и якорем, содержащее:
первый и второй рычажные элементы, причем указанные рычажные элементы соединены с возможностью поворота и могут поворачиваться между первым, закрытым, положением и вторым, открытым, положением, причем указанные рычажные элементы содержат сопрягающиеся прорези, образующие удерживающее отверстие, когда указанные рычажные элементы находятся в указанном первом, закрытом, положении, причем указанное удерживающее отверстие предназначено для установки и удерживания в нем удерживаемого элемента;
средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении;
причем указанные рычажные элементы в указанном первом, закрытом, положении образуют воспринимающий силу профиль, выполненный с возможностью приема элемента разъединения и имеющий V-образную форму, посредством которого, при прикладывании указанным элементом разъединения достаточной силы к указанному воспринимающему силу профилю указанных рычажных элементов, преодолевается указанное средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении и указанные рычажные элементы принудительно раздвигаются и поворачиваются в открытое положение, тем самым высвобождая указанный удерживаемый элемент.
5. Устройство отсоединения по п.4, отличающееся тем, что указанное устройство отсоединения дополнительно содержит центрирующее устройство, расположенное на указанном швартовом канате, причем указанное центрирующее устройство имеет профиль основания, предназначенный для зацепления с указанным воспринимающим силу профилем указанных рычажных элементов и принудительного раздвигания указанных рычажных элементов, и указанный элемент разъединения передает силу через указанное центрирующее устройство.
6. Устройство отсоединения по п.5, отличающееся тем, что указанное центрирующее устройство содержит удлиненный цилиндрический корпус с указанным профилем основания на одном конце и дополнительно содержит демпфер на противоположном конце.
7. Устройство отсоединения по п.6, отличающееся тем, что указанное средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении представляет собой срезной штифт, вставленный в совмещенные отверстия в указанных рычажных элементах, когда указанные рычажные элементы находятся в указанном первом, закрытом, положении.
8. Устройство отсоединения по п. 6, отличающееся тем, что указанное средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении представляет собой шариковый фиксатор.
9. Устройство отсоединения по п.4, отличающееся тем, что указанное средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении представляет собой срезной штифт, вставленный в совмещенные отверстия в указанных рычажных элементах, когда указанные рычажные элементы находятся в указанном первом, закрытом, положении.
10. Устройство отсоединения по п.4, отличающееся тем, что указанное средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении представляет собой шариковый фиксатор.
11. Швартовый канат в сборе для швартовки плавучего судна в морской среде, содержащий:
нижнюю часть швартового каната, прикрепляемую к якорю;
верхнюю часть швартового каната, прикрепляемую к указанному плавучему судну;
устройство отсоединения, расположенное между указанными верхней и нижней частями швартового каната, содержащее:
пару соединенных с возможностью поворота рычажных элементов, выполненных с возможностью поворота между первым, закрытым, положением, в котором указанные верхняя и нижняя части швартового каната соединены, и вторым, открытым, положением, в котором указанные верхняя и нижняя части швартового каната отсоединены друг от друга;
средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении;
причем указанные рычажные элементы указанного устройства отсоединения образуют в указанном первом, закрытом, положении воспринимающий силу профиль, выполненный с возможностью приема элемента разъединения, посредством которого, при прикладывании элементом разъединения силы к указанному воспринимающему силу профилю, принудительно раздвигает, путем поворота, указанные рычажные элементы, открывая указанные первый и второй рычажные элементы и отсоединяя указанные верхнюю и нижнюю части швартового каната.
12. Швартовый канат в сборе по п.11, отличающийся тем, что указанный элемент разъединения содержит центрирующее устройство, расположенное на указанной верхней части швартового каната между указанным устройством отсоединения и указанным плавучим судном, при этом сила к указанному воспринимающему силу профилю прикладывается через указанное центрирующее устройство.
13. Швартовый канат в сборе по п.12, отличающийся тем, что указанный воспринимающий силу профиль указанного устройства отсоединения представляет собой V-образный профиль, а указанное центрирующее устройство содержит удлиненный корпус и профиль основания на одном конце, предназначенный для зацепления с указанным V-образным воспринимающим силу профилем и для принудительного раздвигания указанных рычажных элементов при прикладывании силы к указанному устройству отсоединения.
14. Швартовый канат в сборе по п.13, отличающийся тем, что указанное центрирующее устройство содержит на конце, противоположном указанному профилю основания, демпфирующую поверхность.
15. Швартовый канат в сборе по п.14, отличающийся тем, что указанное средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении представляет собой срезной штифт, вставленный в отверстия в указанных рычажных элементах, совмещенные в указанном первом, закрытом, положении.
16. Швартовый канат в сборе по п.12, отличающийся тем, что указанное средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении представляет собой срезной штифт, вставленный в отверстия в указанных рычажных элементах, совмещенные в указанном первом, закрытом, положении.
17. Способ отсоединения верхней и нижней частей швартового каната для швартовки плавучего судна, включающий этапы:
предоставления плавучего судна, пришвартованного на якоре швартовым канатом, причем указанный швартовый канат содержит верхнюю и нижнюю части швартового каната и устройство отсоединения, соединяющее указанные верхнюю и нижнюю части швартового каната, когда указанное устройство отсоединения находится в первом, закрытом, положении, причем указанное устройство отсоединения содержит воспринимающий силу профиль;
затягивания указанного устройства отсоединения в элемент разъединения на указанном судне, тем самым прикладывая силу к указанному воспринимающему силу профилю на указанном устройстве отсоединения;
открытия указанного устройства отсоединения в результате указанного прикладывания силы; и
отсоединения указанных верхней и нижней частей швартового каната.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что указанное устройство отсоединения содержит первый и второй рычажные элементы, причем указанные рычажные элементы соединены с возможностью поворота и могут поворачиваться между первым, закрытым, положением и вторым, открытым, положением, причем указанные рычажные элементы содержат сопрягающиеся прорези, образующие удерживающее отверстие, когда указанные рычажные элементы находятся в указанном первом, закрытом, положении, причем указанное удерживающее отверстие предназначено для установки и удерживания в нем удерживаемого элемента;
средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении;
причем указанные рычажные элементы в указанном первом, закрытом, положении образуют воспринимающий силу профиль, имеющий V-образную форму, посредством которого при прикладывании силы элементом разъединения к указанному воспринимающему силу профилю указанных рычажных элементов указанные рычажные элементы принудительно раздвигаются и поворачиваются в открытое положение.
19. Способ по п.18, дополнительно включающий применение центрирующего устройства, расположенного в указанной верхней части швартового каната, отличающийся тем, что указанную силу передают от указанного элемента разъединения на указанное устройство отсоединения через указанное центрирующее устройство.
20. Способ отсоединения верхней и нижней частей швартового каната для швартовки плавучего судна, включающий этапы:
обеспечения плавучего судна, пришвартованного на якоре швартовым канатом, причем указанный швартовый канат содержит верхнюю и нижнюю части швартового каната и устройство отсоединения, соединяющее указанные верхнюю и нижнюю части швартового каната, когда указанное устройство отсоединения находится в первом, закрытом, положении, причем указанное устройство отсоединения содержит воспринимающий силу профиль;
опускания элемента разъединения, представляющего собой скользящее отцепное устройство, на канате с интервенционного судна по указанному швартовому канату, установления указанного скользящего отцепного устройства в рабочее взаимодействие с указанным устройством отсоединения и приложения силы к указанному воспринимающему силу профилю на указанном устройстве отсоединения;
открытия указанного устройства отсоединения в результате указанного прикладывания силы; и
отсоединения указанных верхней и нижней частей швартового каната.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что указанное устройство отсоединения содержит первый и второй рычажные элементы, причем указанные рычажные элементы соединены с возможностью поворота и могут поворачиваться между первым, закрытым, положением и вторым, открытым, положением, причем указанные рычажные элементы содержат сопрягающиеся прорези, образующие удерживающее отверстие, когда указанные рычажные элементы находятся в указанном первом, закрытом, положении, причем указанное удерживающее отверстие предназначено для установки и удерживания в нем удерживаемого элемента;
средство для удерживания указанных рычажных элементов в указанном первом, закрытом, положении;
причем указанные рычажные элементы в указанном первом, закрытом, положении образуют воспринимающий силу профиль, имеющий V-образную форму, посредством которого при прикладывании силы к указанному воспринимающему силу профилю указанных рычажных элементов указанным отцепным устройством указанные рычажные элементы принудительно раздвигаются и поворачиваются в открытое положение.
22. Способ по п.21, дополнительно включающий применение центрирующего устройства, расположенного в указанной верхней части швартового каната, и при этом указанную силу передают от указанного отцепного устройства на указанное устройство отсоединения через указанное центрирующее устройство.
