судно-трубоукладчик (варианты) и способ прокладки трубопроводов (варианты)

Формула изобретения

1. Судно-трубоукладчик, содержащее средство продвижения судна при прокладке трубопровода, вышку, установленную шарнирно закрепленной с возможностью наклона относительно вертикали верхушкой вышки вперед в предполагаемом направлении движения прокладки трубопровода и низа вышки в противоположном направлении, средство подъема отрезка трубопровода с палубы в одну с вышкой линию, средства стыковки указанного отрезка трубопровода к проложенному трубопроводу и нижнюю спусковую аппарель, снабженную роликами и установленную с возможностью направления трубопровода при его спуске с судна, отличающееся тем, что вышка установлена в зоне носовой части судна по предполагаемому направлению движения прокладки трубопровода, при этом судно снабжено средствами сборки секций труб в основном в горизонтальном положении в отрезок трубопровода большей длины, натяжными устройствами, установленными с возможностью захвата укладываемого трубопровода и опускания его в воду при сохранении требуемого натяжения в трубопроводе, и по крайней мере одним хомутом, установленным с возможностью захвата трубопровода ниже натяжных устройств.

2. Судно-трубоукладчик по п.1, отличающееся тем, что средство продвижения судна содержит гребные винты, связанные приводом с двигателем судна.

3. Судно-трубоукладчик по п.1 или 2, отличающееся тем, что средства сборки секций труб содержат средство сварки четырех секций в один отрезок трубопровода.

4. Судно-трубоукладчик по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что вышка установлена с возможностью наклона вперед из вертикального положения на угол около 30.

5. Судно-трубоукладчик по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что средство подъема отрезка трубопровода содержит люльку-опору отрезка трубопровода, установленную шарнирно закрепленной в зоне подошвы вышки.

6. Судно-трубоукладчик по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что указанные хомуты содержат неподвижный фрикционный хомут и подвижный фрикционный хомут.

7. Судно-трубоукладчик по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что нижняя спусковая аппарель содержит средство контроля нагрузки на трубопровод при его прохождении по роликам.

8. Судно-трубоукладчик по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что в его кормовой части установлено средство наблюдения за трубопроводом в месте касания им дна.

9. Судно-трубоукладчик по п.8, отличающееся тем, что оно содержит аппарат подводного обслуживания проложенного трубопровода.

10. Судно-трубоукладчик по п.9, отличающееся тем, что средство наблюдения за трубопроводом содержит средство дистанционного управления вышеназванным аппаратом с судна.

11. Судно-трубоукладчик по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что нижняя спусковая аппарель содержит нижнее направляющее устройство, снабженное группами направляющих роликов, расположенными на расстоянии друг от друга вдоль трассы трубопровода и определяющими собой боковые пределы этой трассы, причем направляющие ролики установлены с возможностью обеспечения изгиба трубопровода при его прохождении через нижнее направляющее устройство.

12. Судно-трубоукладчик по п.11, отличающееся тем, что нижнее направляющее устройство выполнено в форме воронки, развалом направленной в направлении движения трубопровода в процессе его прокладки, с углом развала, возрастающим в направлении движения трубопровода при прокладке.

13. Судно-трубоукладчик по п.11 или 12, отличающееся тем, что направляющие ролики установлены с возможностью свободного вращения.

14. Судно-трубоукладчик по любому из пп.11-13, отличающееся тем, что по крайней мере некоторые из направляющих роликов установлены закрепленными с возможностью вращения в подшипниках, закрепленных на эластичной подвеске непосредственно или посредством других элементов.

15. Способ прокладки трубопровода с судна, согласно которому прокладку трубопровода осуществляют посредством вышки, которую располагают шарнирно закрепленной с возможностью наклона относительно вертикали верхушкой вышки вперед в предполагаемом направлении движения прокладки трубопровода и низа вышки в противоположном направлении, при этом периодически поднимают отрезок трубопровода в одну с вышкой линию, стыкуют отрезок трубопровода к проложенному трубопроводу и спускают трубопровод в воду, направляя трубопровод в момент его выхода с судна посредством роликовой спусковой аппарели, отличающийся тем, что вышку устанавливают рядом с носовой частью судна по предполагаемому направлению движения прокладки трубопровода, перед подъемом отрезка трубопровода в одну с вышкой линию указанный отрезок трубопровода собирают на судне в основном в горизонтальном положении из секций труб, перед спуском трубопровода захватывают трубопровод посредством натяжных устройств, причем спуск трубопровода осуществляют при сохранении заданного натяжения в трубопроводе, а в момент прерываний процесса прокладки осуществляют захват трубопровода по меньшей мере одним хомутом ниже натяжных устройств.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что сборку отрезка трубопровода осуществляют посредством сварки четырех секций труб.

17. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что наклон вышки осуществляют при переднем угле к вертикали около 30.

18. Способ по любому из пп.15-17, отличающийся тем, что отрезок трубопровода поднимают посредством люльки-опоры, которую шарнирно закрепляют у подошвы вышки или в ее зоне.

19. Способ по любому из пп.15-18, отличающийся тем, что во время прохождения трубопровода по роликам нижней спусковой аппарели контролируют нагрузки на трубопровод.

20. Способ по любому из пп.15-19, отличающийся тем, что с задней части судна осуществляют наблюдение за трубопроводом в месте касания им дна.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что наблюдение за касанием дна трубопроводом осуществляют с судна посредством дистанционно управляемого аппарата.

22. Способ по любому из пп.15-21, отличающийся тем, что направление трубопровода в нижней спусковой аппарели осуществляют посредством направляющего устройства с несколькими группами направляющих роликов, которые располагают на расстоянии друг от друга вдоль линии трассы трубопровода, при этом трубопровод пропускают через нижнее направляющее устройство с некоторым изгибом.

23. Судно-трубоукладчик, содержащее средство продвижения судна при прокладке трубопровода, вышку, установленную шарнирно закрепленной с возможностью наклона относительно вертикали верхушкой вышки вперед в предполагаемом направлении движения при прокладке трубопровода и низа вышки в противоположном направлении, средство подъема отрезка трубопровода с палубы в одну с вышкой линию и средства стыковки указанного отрезка трубопровода к проложенному трубопроводу, отличающееся тем, что вышка установлена в зоне крайней оконечности носовой части судна по предполагаемому направлению прокладки трубопровода, с возможностью выноса прокладываемого трубопровода за контур судна в районе корпуса судна.

24. Способ прокладки трубопроводов с судна, согласно которому прокладку трубопровода осуществляют посредством вышки, которую располагают шарнирно закрепленной с возможностью наклона относительно вертикали верхушкой вышки вперед в предполагаемом направлении движения прокладки трубопровода и низа вышки в противоположном направлении, при этом периодически поднимают отрезки трубопровода с палубы судна в одну с вышкой линию и стыкуют по очереди каждый отрезок трубопровода к проложенному трубопроводу, отличающийся тем, что вышку устанавливают рядом с крайней оконечностью носовой части судна по предполагаемому направлению движения прокладки трубопровода, при этом трубопровод располагают за контурами судна в районе корпуса судна.

25. Судно-трубоукладчик, содержащее средство продвижения судна при прокладке трубопровода, вышку, установленную на судне, средство подъема отрезка трубопровода с палубы в одну линию с вышкой и средство стыковки отрезка трубопровода к проложенному трубопроводу, отличающееся тем, что оно содержит верхнюю площадку соединения труб, расположенную в верхнем положении вдоль вышки, и нижнюю площадку соединения труб, расположенную в нижнем положении вдоль вышки на расстоянии от верхней площадки соединения труб, в основном равном длине одного отрезка трубопровода, причем указанное средство подъема отрезка трубопровода установлено с возможностью расположения нижнего торца отрезка трубопровода в основном на уровне верхней площадки соединения труб, а средство стыковки отрезка трубопровода к проложенному трубопроводу установлено в зоне верхней и/или нижней площадок соединения труб.

26. Судно-трубоукладчик по п.25, отличающееся тем, что средство подъема отрезка трубопровода содержит средство установки отрезков трубопровода в одну с вышкой линию и средство подъема отрезков трубопровода вдоль вышки.

27. Способ прокладки трубопровода с судна, согласно которому прокладку трубопровода осуществляют посредством вышки, при этом с палубы судна периодически поднимают отрезки трубопровода в одну линию с вышкой и по очереди стыкуют их с проложенным трубопроводом, отличающийся тем, что стыковку отрезков трубопровода с проложенным трубопроводом осуществляют на верхней и/или нижней площадках соединения труб, которые располагают на расстоянии, в основном равном длине одного отрезка трубопровода.

28. Способ по п.27, отличающийся тем, что подъем каждого отрезка трубопровода проводят в два этапа, при этом сначала устанавливают отрезок трубопровода в одну с вышкой линию и затем поднимают отрезок трубопровода вдоль вышки.

29. Судно-трубоукладчик, содержащее средство продвижения судна при прокладке трубопровода, вышку, установленную на судне, средство подъема отрезка трубопровода с палубы судна в одну с вышкой линию, средства стыковки указанного отрезка трубопровода к проложенному трубопроводу, отличающийся тем, что оно содержит натяжные устройства, установленные с возможностью захвата укладываемого трубопровода и опускания его в воду с сохранением требуемого натяжения в трубопроводе при прохождении трубопровода через натяжные устройства, и, по крайней мере, один хомут, установленный с возможностью захвата трубопровода ниже натяжных устройств.

30. Способ прокладки трубопровода с судна, согласно которому прокладку трубопровода осуществляют посредством вышки, при этом с палубы судна периодически поднимают отрезки трубопровода в одну с вышкой линию, затем по очереди стыкуют каждый отрезок трубопровода с проложенным трубопроводом и опускают трубопровод в воду, отличающийся тем, что перед опусканием трубопровода его захватывают посредством натяжных устройств, трубопровод опускают с сохранением требуемого натяжения в трубопроводе при прохождении трубопровода через натяжные устройства, причем при любых перерывах в прокладке трубопровода его захватывают посредством по меньшей мере одного хомута ниже натяжных устройств.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к прокладке трубопроводов под водой, в частности на море, с плавающего по воде судна.

Уровень техники

Технология прокладки трубопроводов в море, главным образом используемая до настоящего времени, известна как укладка в форме буквы S (типа S) или S-укладка. Вкратце эта технология может быть описана следующим образом. Секции труб, обычно 12-метровой длины, доставляются из порта на баржу-трубоукладчик посредством транспортных барж или транспортных судов и выгружаются на палубу баржи-трубоукладчика. Эти секции труб укладываются одна за другой вдоль монтажной платформы, которая обычно расположена горизонтально, либо в некоторых случаях имеет небольшой наклон в 5-10 (эта платформа называется площадкой наращивания трубопровода). Для создания непрерывного трубопровода на площадке наращивания на нескольких рабочих площадках выполняются операции, необходимые для завершения соединения секций труб. Когда добавляется новая секция, баржа двигается вперед и трубопровод, поддерживаемый на корме баржи-трубоукладчика наклонной спусковой аппарелью (или плавучим стингером), изгибается вокруг кормы вниз к морскому дну. Профиль трубопровода от судна-трубоукладчика до морского дна имеет форму длинной буквы S (откуда и происходит термин S-укладка или укладка трубопровода S-формой). Верхняя часть профиля называется "перегиб", а нижняя часть называется "прогиб". Для уменьшения возникающих в висящей части трубопровода напряжений на его протяжении от судна-трубоукладчика до дна в трубопроводе создается постоянное натяжение с помощью натяжных устройств. Существует ограничение глубины прокладки, до которой можно использовать этот способ. По мере увеличения глубины тяговое усилие, развиваемое натяжным устройством, необходимое для поддержания на приемлемом уровне натяжения трубопровода, быстро нарастает и, соответственно, возрастает обратное тянущее усилие, действующее по горизонтали со стороны трубопровода на судно-трубоукладчик. Упомянутые усилия могут быть сокращены путем увеличения угла спуска трубопровода в воду. Если угол близок к вертикальному (называется "J-укладка" или "укладка трубопровода J-формой"), величина необходимого натяжения трубопровода очень близка к весу участка трубопровода, длина которого равна глубине, а горизонтальная составляющая натяжения близка к нулю. Этому способу, напротив, присущи ограничения, заключающиеся в наличии минимальной глубины применения, поскольку для изгиба трубопровода на 90 при его укладке на морское дно требуется достаточно места, а при чрезмерно крутом изгибе трубопровода напряжения в нем превысят допускаемые.

Из патента США № 4068490 (ближайший аналог изобретения) известно судно-трубоукладчик, использующее принцип J-укладки и содержащее средство продвижения судна при прокладке трубопровода, вышку, установленную шарнирно закрепленной с возможностью наклона относительно вертикали верхушкой вышки вперед в предполагаемом направлении движения прокладки трубопровода и низа вышки в противоположном направлении, средство подъема отрезка трубопровода с палубы в одну с вышкой линию, средства стыковки указанного отрезка трубопровода к проложенному трубопроводу и нижнюю спусковую аппарель, снабженную роликами и установленную с возможностью направления трубопровода при его спуске с судна. Одним недостатком компоновки известного судна является расположение вышки внутри контура судна, что усложняет контроль прокладываемого трубопровода в месте касания грунта, а также завершение трубопровода при его выводе на сушу.

С учетом вышеупомянутых проблем задачей настоящего изобретения является создание устройства, способного прокладывать трубопроводы как на очень большой глубине, так и на сравнительно небольших глубинах, с соблюдением условий, обеспечивающих отсутствие повреждений трубопровода, и с высокой производительностью.

Сущность изобретения

Объектом изобретения является судно-трубоукладчик, содержащее средство продвижения судна при прокладке трубопровода; средства сборки секций труб на судне в основном в горизонтальном положении в отрезок трубопровода большей длины; вышку, установленную шарнирно закрепленной в зоне носовой части судна по предполагаемому направлению движения прокладки трубопровода с возможностью наклона относительно вертикали верхушкой вперед; средство подъема отрезка трубопровода с палубы в одну с вышкой линию, средства стыковки таких отрезков трубопровода к проложенному трубопроводу; натяжные устройства для захвата укладываемого трубопровода и опускания его в воду при сохранении требуемого натяжения в трубопроводе; один или несколько хомутов для захвата трубопровода ниже натяжных устройств; нижнюю спусковую аппарель, снабженную роликами, для направления трубопровода при его спуске с судна; и средство наблюдения за трубопроводом в месте касания им дна, установленное в кормовой части судна.

Объектом изобретения также является способ прокладки трубопроводов с судна с применением вышки, которую располагают рядом с носовой частью судна по предполагаемому направлению движения прокладки трубопровода, шарнирно крепят с возможностью наклона относительно вертикали верхушкой вперед. На судне в основном в горизонтальном положении периодически собирают секции труб в отрезок трубопровода большей длины, поднимают отрезок трубопровода в одну с вышкой линию, стыкуют отрезок трубопровода к проложенному трубопроводу, трубопровод захватывают посредством натяжных устройств и опускают его в воду с поддержанием требуемого натяжения в трубопроводе. Направление трубопровода в момент его выхода с судна осуществляют посредством роликовой спусковой аппарели, при этом ведут наблюдение с кормовой части судна за трубопроводом, в том месте, где ложится на дно. При любом прерывании процесса прокладки трубопровод захватывают по меньшей мере одним хомутом ниже натяжных устройств.

Размещение вышки (аппарели площадки наращивания трубопровода) в зоне крайней оконечности носовой части судна (или перед судном в предполагаемом направлении движения) с обеспечением соответствующего наклона оси трубопровода в сторону передней части судна в значительной степени облегчают процесс подвода трубопровода к платформе или другой аналогичной структуре при сооружении, например, S-образных колонн по цепной линии. Конец трубопровода может быть свободно опущен с судна с использованием лебедки для временного спуска и подъема трубопровода, а затем вытянут к платформе посредством одной или нескольких лебедок на платформе, при этом нет необходимости перемещать трубопровод под судном или отводить судно из его положения между концом трубопровода и платформой. Кроме того, трубопровод, опускаясь на дно, проходит под судном и точка его касания дна находится довольно близко от точки, находящейся прямо под кормой. Это упрощает наблюдение за касанием и управление прокладкой посредством дистанционно управляемого аппарата (ДУА) подводного обслуживания проложенного трубопровода, базирующегося на судне-трубоукладчике, без привлечения отдельного судна наблюдения. Средство наблюдения за трубопроводом может содержать средство дистанционного управления таким аппаратом с судна.

Средство продвижения судна может включать гребные винты, вращаемые с приводом от судовых двигателей. В другом варианте при использовании на относительно небольших глубинах перемещение судна может осуществляться лебедками с канатами, закрепленными на якорях, или подобным способом.

Благодаря установке вышки в зоне носовой части, а не в середине судна, как предлагалось раньше, освобождается очень большая поверхность палубы для хранения контейнеров с трубами и для соединения отрезков труб. Преимуществом средств сборки секций труб является то, что они содержат средства сварки четырех секций труб в один отрезок большей длины, предпочтительно путем сварки их попарно с последующим соединением пар. Таким образом, судно может получать стандартные 12,2-метровые секции, а на вышку поднимать отрезки длиной 48,8 м.

Преимуществом является и то, что вышка может поворачиваться между вертикальным положением и положением с наклоном около 30 вперед. Вышка также может быть опущена с небольшим углом к горизонтали для использования в качестве спусковой аппарели или стингера при выполнении S-укладки, однако в предпочтительном варианте вышка выполнена с возможностью ее демонтажа для осуществления S-укладки с этого конца судна. Тогда конец судна, который при J-укладке является носом, при S-укладке может стать кормой.

Средство подъема может содержать люльку-опору для удерживания отрезка трубопровода, шарнирно закрепленную в зоне подошвы вышки. Подобная шарнирная люлька-опора может подниматься или опускаться с использованием каната, закрепленного на вышке. Желательно, чтобы длина люльки-опоры была приблизительно такой же, как и максимальная длина поднимаемого отрезка трубопровода, в этом случае отрезок трубопровода может быть поднят дальше на вышку с помощью подъемника.

Средство сборки секций может содержать первую рабочую площадку, оборудованную для выполнения собственно сварки трубопровода, и вторую рабочую площадку, расположенную под первой на расстоянии одного отрезка трубопровода, где выполняется неразрушающий контроль соединения и его окончательная доводка. Таким образом, может производиться сварка одного соединения, в то время как предыдущее подвергается контролю, благодаря чему повышается скорость прокладки трубопровода. Вторая рабочая площадка может быть расположена между натяжными устройствами и хомутами.

В качестве натяжных устройств могут использоваться стандартные устройства, использующиеся для S-укладки. Использование натяжных устройств упрощает и ускоряет процесс опускания трубопровода и обеспечивает беспрепятственное прохождение анодов системы катодной защиты, ограничителей стяжных муфт и др.

Упомянутыми хомутами могут быть неподвижный фрикционный хомут и подвижный фрикционный хомут. Каждый из хомутов должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать максимальный вес трубопровода, который может укладывать судно, даже если трубопровод окажется заполненным водой.

В предпочтительном варианте нижняя спусковая аппарель содержит средство контроля нагрузки, действующей на трубопровод во время его прохождения по роликам, а также имеет регулируемую кривизну, с тем чтобы обеспечить оптимальную степень искривления трубопровода сообразно весу трубопровода и глубине его укладки при любых возможных условиях работы судна.

В предпочтительном варианте нижняя спусковая аппарель содержит нижнее направляющее устройство, имеющее несколько групп роликов, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль трассы трубопровода и ограничивающих боковые пределы этой трассы, причем направляющие ролики расположены таким образом, чтобы допускать некоторый изгиб трубопровода во время его прохождения через нижнее направляющее устройство. Допуская изгиб трубопровода в процессе его спуска с судна и регулируя этот изгиб, направляющие ролики снижают вероятность перегрузки трубопровода при выводе его из судна. Это также дает возможность распределить горизонтальные силы, воздействующие на трубопровод со стороны судна при прокладке, по разным группам направляющих роликов, благодаря чему напряжения, создаваемые на одной отдельной группе направляющих роликов, уменьшаются.

Обычно предпочтительной формой направляющих роликов является цилиндрическая, однако при необходимости могут быть использованы ролики других форм и даже возможно использование вращающихся канавок на некоторых или всех роликах, если это будет необходимо по какой-либо причине.

В предпочтительном варианте направляющие ролики по меньшей мере одной группы роликов включают в себя ролики, оси вращения которых наклонены друг к другу в плоскости, перпендикулярной вышке. В этом случае направляющие ролики окружают трубопровод по крайней мере по части окружности и тем самым допускают некоторое расхождение между положением судна и вышки, с одной стороны, и вертикальной плоскостью, проходящей через прокладываемый подводный трубопровод, - с другой. В предпочтительном варианте направляющие ролики по меньшей мере одной группы роликов расположены по меньшей мере на четверти окружности вокруг линии движения трубопровода: это обеспечивает возможность расхождения около 90 между положением судна/вышки, с одной стороны, и подводным трубопроводом - с другой. Еще более предпочтительно, когда направляющие ролики по меньшей мере одной группы роликов расположены в основном по всей окружности вокруг линии движения трубопровода - при этом направляющее устройство будет работоспособным при любой ориентации судна относительно подводного трубопровода.

В предпочтительном варианте нижнее направляющее устройство выполнено в форме воронки, развалом направленной в направлении движения трубопровода в процессе его прокладки, с углом развала, возрастающим в направлении движения трубопровода при прокладке. В этом случае, какой бы участок направляющего устройства ни использовался для направления трубопровода при его прокладке, трубопроводу придается контролируемый изгиб, а прикладываемые к трубопроводу силы распределены между роликами разных групп.

Хотя объем патентных притязаний на данное изобретение предусматривает возможность использования направляющих роликов и для создания некоторого натяжения трубопровода, в предпочтительном варианте направляющие ролики установлены с возможностью свободного вращения, в результате чего единственной силой, воздействующей на трубопровод со стороны направляющих роликов, является поперечная сила.

В предпочтительном варианте по крайней мере некоторые из направляющих роликов установлены с возможностью вращения в подшипниках, закрепленных на эластичной подвеске (с возможностью упругого смещения) непосредственно или посредством других элементов. Достоинством изобретения является и то, что податливость направляющего устройства обеспечена за счет установки роликов на упругой конструкции с возможностью изменения положения оси вращения ролика, а не, к примеру, за счет упругости конструкции самого ролика, в результате чего изменяется эффективное направление роликов. Каждый ролик может быть установлен отдельно на собственной эластичной подвеске, однако предпочтительным является установка всей группы роликов на одной эластичной конструкции, обеспечивающей упругое смещение.

Нижнее направляющее устройство прежде всего требуется для прокладки сравнительно жестких трубопроводов, в противоположность, например, трубопроводам настолько мягким, что могут быть свернуты в катушки при хранении. Желательно, чтобы сопротивление подшипников упругому смещению (жесткость эластичной подвески при упругой деформации) превышало 100 кН/м, а еще лучше 500 кН/м. В описанном ниже варианте выполнения изобретения сопротивление смещению составляет порядка 5000 кН/м для некоторых верхних групп роликов и порядка 1000 кН/м для некоторых нижних групп роликов.

В предпочтительном варианте величина упругого смещения подшипников составляет более 50 мм, а по крайней мере некоторые подшипники имеют упругое смещение более 100 мм. В описанном ниже варианте выполнения изобретения смещение верхней группы роликов с сопротивлением смещению 5000 кН/м может составлять 100 мм, а смещение нижней группы роликов с сопротивлением 1000 кН/м может составлять 300 мм.

Понятно, что величина изгиба, придаваемого трубопроводу при его движении через нижнее направляющее устройство, может быть невелика. Одной из задач придания изгиба является равномерное распределение между группами роликов горизонтальных сил, действующих между направляющими роликами и трубопроводом. В варианте выполнения изобретения, описанном ниже, величина изгиба трубопровода составляет около 0,34 м на 10 м длины трубопровода; в этом варианте полная сила, действующая при нормальных условиях со стороны нижнего направляющего устройства, составляет около 1000 кН.

Наклон вышки во время работы составляет от 45 до 90 к горизонтали.

В предпочтительном варианте вдоль трассы трубопровода под водой расположено три или более группы роликов, а еще лучше пять или более групп роликов. В предпочтительном варианте некоторые группы роликов установлены вдоль трассы трубопровода и над водой, при этом изгиб трубопровода может начинаться над водой и в случае, если вышка может наклоняться, даже выше оси шарнира вышки. В предпочтительном варианте группы роликов разнесены друг относительно друга вдоль трассы трубопровода приблизительно равномерно. Интервал между соседними группами роликов вдоль трассы трубопровода может составлять от 2 до 15 м, а еще лучше от 3 до 10 м. В варианте выполнения изобретения, описанном ниже, интервал составляет 5 м.

В предпочтительном варианте на судне имеются средства контроля сил, воздействующих на трубопровод со стороны роликов нижнего направляющего устройства. Предпочтительной является установка нескольких средств контроля сил совместно с соответствующими группами направляющих роликов для контроля сил, воздействующих на трубопровод со стороны соответствующих групп направляющих роликов. Средства контроля могут содержать несколько динамометрических элементов.

В предпочтительном варианте предусмотрен контроль сил, воздействующих на трубопровод от одного или нескольких направляющих роликов, а управление судном осуществляется в зависимости от результатов контроля.

Очевидно, что вышеописанное судно-трубоукладчик имеет много технических достоинств, реализация которых в совокупности позволяет достичь наилучших результатов, но которые во многих случаях могут быть использованы и отдельно от некоторых или всех прочих достоинств, что более подробно будет описано ниже.

Первое техническое достоинство изобретения касается установки вышки в зоне крайней оконечности носовой части судна, благодаря чему прокладываемый трубопровод не окружен судном в районе корпуса судна, т.е. обеспечен вынос укладываемого трубопровода за контур судна. Таким образом, в первом своем аспекте изобретение относится к судну-трубоукладчику, содержащему средство продвижения судна при прокладке трубопровода; вышку, установленную в зоне носовой части судна по предполагаемому направлению движения и закрепленную шарнирно с возможностью наклона верхушкой вперед; средство подъема отрезка трубопровода с палубы в одну с вышкой линию; средства стыковки указанного отрезка трубопровода к проложенному трубопроводу; при этом вышка установлена в зоне крайней оконечности носовой части судна. Аналогично, в первом аспекте изобретение также относится к способу прокладки трубопроводов с судна с применением вышки, установленной в зоне носовой части судна по предполагаемому направлению движения и закрепленной шарнирно с возможностью наклона верхушкой. Отрезки трубопровода периодически поднимают с палубы судна в одну с вышкой линию и по очереди стыкуют каждый отрезок трубопровода к проложенному трубопроводу, при этом вышку устанавливают рядом с крайней оконечностью носовой части судна, тем самым вынося прокладываемый трубопровод в районе корпуса судна за контур судна.

Второе техническое достоинство изобретения касается использования двух рабочих площадок соединения труб, разнесенных вдоль вышки на расстояние одного собранного отрезка трубопровода. Такое расположение дает в процессе прокладки труб возможность осуществлять две разных операции - соединение труб и/или проверку стыков труб, в результате чего с каждым стыком проводится меньше работы на каждой из двух площадок. Следовательно, время, в течение которого стык должен оставаться на месте для проведения на нем работ, может быть сокращено. Таким образом, во втором своем аспекте изобретение относится к судну-трубоукладчику, содержащему средство продвижения судна при прокладке трубопровода; вышку, установленную на судне; верхнюю площадку соединения труб, расположенную в верхнем положении вдоль вышки; средство подъема отрезка трубопровода с палубы в одну линию с вышкой с расположением нижнего торца отрезка трубопровода в основном на уровне верхней площадки соединения труб; нижнюю площадку соединения труб, расположенную в нижнем положении вдоль вышки на расстоянии от верхней площадки соединения труб, в основном равном длине одного отрезка трубопровода; и средство стыковки отрезка трубопровода к проложенному трубопроводу, установленное в зоне верхней и/или нижней площадок. В предпочтительном варианте средство подъема отрезка трубопровода включает в себя первое средство установки собранных отрезков трубопровода в одну с вышкой линию и второе средство подъема отрезков трубопровода вдоль вышки. В этом аспекте изобретение также относится к способу прокладки трубопроводов с судна с применением вышки, установленной на судне, при этом с палубы судна периодически поднимают отрезки трубопровода в одну линию с вышкой и по очереди стыкуют их с проложенным трубопроводом. Вышку оборудуют верхней и нижней площадками соединения труб и стыковку отрезков к проложенному трубопроводу осуществляют на верхней и/или нижней площадках соединения труб, при этом площадки соединения труб располагают на расстоянии, приблизительно равном длине одного отрезка трубопровода. В предпочтительном варианте каждая стадия подъема отрезка трубопровода включает два этапа: устанавливают отрезок трубопровода в одну с вышкой линию и затем поднимают его вдоль вышки.

Третье техническое достоинство изобретения касается использования натяжных устройств и хомутов для обеспечения требуемого захвата трубопровода. Таким образом, в третьем своем аспекте изобретение относится к судну-трубоукладчику, содержащему средство продвижения судна в процессе прокладки трубопровода; вышку, установленную на судне; средство подъема отрезка трубопровода в одну с вышкой линию; средства стыковки отрезка трубопровода к проложенному трубопроводу; натяжные устройства, установленные с возможностью захвата укладываемого трубопровода и опускания его в воду с сохранением требуемого натяжения в трубопроводе при прохождении трубопровода через натяжные устройства; и по крайней мере один хомут для захвата трубопровода ниже натяжных устройств. В этом аспекте изобретение также относится к способу прокладки трубопроводов с судна с применением вышки, установленной на судне. С палубы судна периодически поднимают отрезки трубопровода в одну с вышкой линию, по очереди стыкуют каждый отрезок трубопровода с проложенным трубопроводом, который захватывают посредством натяжных устройств и опускают в воду с сохранением требуемого натяжения в трубопроводе при прохождении трубопровода через натяжные устройства. При любых перерывах в прокладке трубопровода его захватывают посредством по меньшей мере одного хомута ниже натяжных устройств.

Четвертое техническое достоинство изобретения касается использования нижнего направляющего устройства, содержащего несколько групп направляющих роликов для направления движения трубопровода после того, как он спустится с вышки. Таким образом, в четвертом своем аспекте изобретение относится к судну-трубоукладчику, содержащему вытянутую вверх вышку, определяющую трассу трубопровода в процессе прокладки, и нижнее направляющее устройство для направления движения трубопровода после прохождения им вышки. Нижнее направляющее устройство содержит несколько групп направляющих роликов, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль трассы трубопровода и ограничивающих боковые пределы названной трассы, при этом направляющие ролики расположены с возможностью изгиба трубопровода во время его прохождения через нижнее направляющее устройство. В этом аспекте изобретение также относится к способу прокладки трубопроводов с судна. Согласно этому способу трубопровод спускают по вытянутой вверх сборной вышке судна и затем пропускают через нижнее направляющее устройство, содержащее несколько групп направляющих роликов, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль трассы трубопровода и ограничивающих боковые пределы этой трассы, с некоторым изгибом трубопровода при его прохождении через нижнее направляющее устройство.

Вышеописанные технические достоинства изобретения могут быть реализованы вместе, совершенно независимо друг от друга или в любых комбинациях друг с другом; они, безусловно, могут быть использованы и вместе с любыми из предпочтительных признаков изобретения, описанных выше.

Перечень чертежей

Судно, используемое в любом из способов настоящего изобретения, может быть выполнено в любой из определенных выше форм.

Некоторые формы выполнения предложенного судна-трубоукладчика описаны ниже на примерах со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 представляет вид сбоку сечения судна-трубоукладчика;

фиг.2 представляет вид спереди судна;

фиг.3 представляет вид сверху судна, часть вида представляет собой сечение;

фиг.4 представляет сечение зоны подготовки труб на судне, в масштабе большем, чем на фиг.1;

фиг.5 представляет вид сбоку вышки, в масштабе большем, чем на фиг.1;

фиг.6 представляет поперечное сечение вышки по линии А-А на фиг.5;

фиг.7 представляет поперечное сечение вышки по линии В-В на фиг.5;

фиг.8 представляет продольное сечение части вышки - нижней спусковой аппарели;

фиг.9 представляет поперечное сечение по линии С-С на фиг.8;

фиг.10 представляет вид сбоку части судна;

фиг.11 представляет вид сбоку нижней части вышки, аналогичной показанной на фиг.5-10, но имеющей измененное нижнее направляющее устройство для трубопровода;

фиг.12 представляет вид сзади нижней части вышки, показанной на фиг.11;

фиг.13 представляет схематическое изображение нижней части вышки, изображенной на фиг.11, показывающее пространственное расположение направляющих роликов в измененном нижнем направляющем устройстве;

фиг.14 представляет вид сверху сечения нижнего участка измененного нижнего направляющего устройства;

фиг.15 представляет в увеличенном по сравнению с фиг.14 масштабе вид сверху сечения части того же нижнего участка измененного нижнего направляющего устройства;

фиг.16А представляет вид сечения по линии D-D на фиг.15 направляющей части измененного нижнего направляющего устройства, где направляющая часть находится в ненагруженном состоянии;

фиг.16В представляет вид сечения по линии D-D на фиг.15 направляющей части измененного нижнего направляющего устройства, где направляющая часть находится в нагруженном состоянии;

фиг.17А представляет вид сверху сечения самого верхнего участка измененного нижнего направляющего устройства;

фиг.17В представляет вид сверху сечения верхнего участка измененного нижнего направляющего устройства;

фиг.17С представляет вид сверху в увеличенном масштабе узла ролика того типа, что показан на фиг.17А и 17В.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На чертежах, начиная с фиг.1-3, показан пример судна-трубоукладчика, в целом обозначенного цифрой 1, представляющего собой полупогружное судно, движение и маневрирование которого осуществляется с помощью средства продвижения судна, например винтов 2. Судно оборудовано двумя большими поворотными кранами 3, установленными по краям в зоне носовой части, имеющими обычную конструкцию, которые далее в целях простоты изложения не будут подробно описаны и показаны.

Краны 3 поднимают на борт судна контейнеры 4 с трубами (секциями труб), которые доставляются грузовыми баржами или другим подобным способом (не показаны), и укладывают их на палубе по обеим сторонам судовых надстроек.

Далее трубы 5 подаются гусеничными кранами 6 и транспортерами (не показаны) к площадке сборки двух- и четырехсекционных плетей (отрезков трубопровода), которая оборудована в виде модуля 7, установленного на палубе судна 1 (см. фиг.3 и 4). Модуль 7 четырехсекционных плетей размещен по правому борту от площадки наращивания трубопровода.

Гусеничные краны 6 сначала перемещают трубы 5 от складов, представляющих собой стеллажи на судне или контейнеры, в которых трубы были погружены на судно, к модулю 8 участка фацетирования, расположенному по левому борту судна, в непосредственной близости к его осевой линии. После фацетирования труб 5 поперечные конвейеры переносят трубы к площадке 9 двухсекционных плетей модуля 7 четырехсекционных плетей, где производится сварка одинарных секций. Поперечные конвейеры могут состоять из лотков, двигающихся по рельсам, проходящим поперек судна. Трубы 5 могут удерживаться на лотках посредством роликов, которые допускают продольное движение труб и могут быть отрегулированы под трубы разного диаметра.

Модуль 7 четырехсекционных плетей имеет два различных уровня. На нижнем уровне, на площадке 9 двухсекционных плетей, одновременно четыре трубы 5, полученные с участка фацетирования, передаются на соответствующие позиции в модуле, где свариваются попарно в двухсекционные плети 10. Сварка выполняется на четырех сварочных постах, а рентгеновский контроль качества сварных швов производится на пятом рабочем посту. Если сварка выполнена правильно, двухсекционные плети 10 поднимаются на второй уровень, на площадку 11 четырехсекционных плетей. В противном случае плеть удаляется из сборочной зоны модуля 7 для ремонта, а в случае его невозможности для разрезки. На площадке 11 четырехсекционных плетей две двухсекционные плети 10 свариваются друг с другом (на четырех сварочных постах), а затем проверяются на пятом посту (пост неразрушающего контроля), в результате чего получается четырехсекционная плеть 12. Если плеть 12 соответствует требованиям, она перемещается по горизонтали к осевой линии судна, где установлен конвейер для транспортировки ее к носовой части. Если неразрушающим контролем обнаружен дефект сварки, плеть сдвигается к левому борту судна 1 для ремонта или разрезки. Если необходима разрезка, четырехсекционная плеть 12 разрезается на четыре одиночных секции 5 и затем передается обратно на участок 8 фацетирования, где снова производится снятие фасок перед возвращением на сварку.

На носу судна 1 по его осевой линии между двумя кранами 3 установлена монтажная вышка, в целом имеющая обозначение 14. Конструкция вышки 14 обеспечивает простоту ее установки и демонтажа. Вышка 14 соединена с корпусом судна двумя шарнирами 15, обеспечивающими рабочий угол наклона при прокладке, определяемый продольной осью вышки, в диапазоне от 90 до 120 (т.е. от вертикального положения до наклона в 30 от вертикали). Такой наклон необходим для прокладки трубопроводов различного размера на различной глубине (от мелководья до больших глубин). Угол наклона вышки 14 определяется шарнирной подъемной системой, описанной ниже.

Вышка 14 состоит из трех основных секций, как это показано на фиг.5. Самая нижняя секция, или корзина 16, предназначена для того, чтобы выдерживать максимальную силу натяжения трубопровода, воспринимаемую одним или несколькими фрикционными хомутами 18. В ней расположены хомуты 18, а на ее нижнем краю имеется нижняя спусковая аппарель 17 с одним или несколькими выходными роликами 41, направляющими трубопровод 40 при его спуске с судна. В предпочтительном варианте вышка выполнена с возможностью ее установки и демонтажа с помощью кранов 3, или вспомогательным судном-краном, и хранения на палубе или барже. Фрикционные хомуты 18 включают в себя, по крайней мере, неподвижный хомут для надежного захвата (удержания) трубопровода 40 во время перерывов в прокладке. В предпочтительном варианте также предусмотрены хомуты, перемещаемые гидравлическими подъемниками, которые могут быть использованы при прокладке прикрепленных к трубе объектов, которые слишком велики или имеют неправильную форму, чтобы должным образом удерживаться натяжными устройствами.

В средней секции 19 размещены три натяжных устройства 20, которые в процессе работы спускают трубопровод в воду, поддерживая заданное натяжение трубопровода, и опорные ролики для трубопровода, направляющие его, когда вышка 14 расположена не вертикально. Натяжные устройства представляют собой натяжные устройства гусеничного типа, аналогичные хорошо известным в течение ряда лет в S-укладке, а опорные ролики для поддержки трубопровода также относятся к известному типу. Они подробно не описываются. В средней секции 19 также располагаются убирающиеся шкивы (не показаны) системы временного спуска и подъема трубопровода, которые могут быть убраны, когда они не используются. Также на вышке предусмотрены средства стыковки отрезка трубопровода, выставленного с вышкой в одну линию (выровненного по отношению к вышке), к проложенному трубопроводу. В частности, в нижнем конце средней секции располагаются пост неразрушающего контроля и пост 21 выполнения монтажного стыка с плавающим полом (нижняя площадка). А в верхнем конце средней секции расположен сварочный пост 23 с плавающим полом (верхняя площадка). Расстояние между сварочными постами 21 и 23 (верхней и нижней площадками) приблизительно соответствует длине отрезка трубопровода, в частности четырехсекционной плети 12, при этом верхняя часть плети может находиться у поста 23, а нижняя расположена у поста 21.

Система временного спуска и подъема содержит двухбарабанную лебедку (с электроприводом) с присоединенными к ней наматывающим барабаном и тросом из стальной проволоки. Стальной трос идет к убирающемуся шкиву (расположен в средней части вышки), после чего соединяется с механизмом вытягивания. Система временного спуска и подъема располагается на главной палубе в середине на осевой линии судна 1 по соседству с модулем четырехсекционных плетей.

Верхняя секция 22 вышки 14 представляет собой относительно легкую конструкцию, поскольку она не должна выдерживать усилие натяжения трубопровода. В ней расположены стыковочное устройство и центрирующий пост 24 (фиг.2). Верхняя секция 22 имеет открытую конструкцию для упрощения переноса плети 12 с трубопогрузчика, описанного ниже, на центрирующий пост 24. Верхняя секция 22 может быть установлена на среднюю секцию 19 и демонтирована с нее в рамках монтажных работ на борту судна.

Подъемная система, управляющая изменением наклона вышки 14, использует стрелы 25, присоединенные к верхней части средней секции 19 на ее задней, или внутренней, поверхности и к подъемным устройствам 26 домкратного типа на раме 28 опорного основания, размещенной на палубе непосредственно за кранами 3 со стороны кормы. Подъемная система содержит гидравлические цилиндры, к каждому из поршней которых прикреплено по комплекту из четырех гидравлически управляемых стопорных штырей, которые входят в ряд отверстий в стрелах 25. Когда вышка не поддомкрачена, она удерживается похожими стопорными штырями, установленными неподвижно в раме 28 основания. Если вышку необходимо сдвинуть больше, чем на величину рабочего хода гидравлических цилиндров, она удерживается стопорными штырями, пока цилиндры возвращаются в исходное положение для следующего хода.

Плеть 12 трубы, ожидающая в практически горизонтальном положении на площадке 11 четырехсекционных плетей, переносится продольными конвейерами 29А к средству подъема отрезка трубопровода с палубы в одну с вышкой линию, например к трубопогрузчику 29, установленному у подошвы вышки 14. Продольные конвейеры могут состоять из роликов 29А, оси которых наклонены к горизонтали таким образом, что ролики образуют V-образную структуру, внутри которой двигается труба. Они могут устанавливаться с возможностью перемещения ближе или дальше от осевой линии с тем, чтобы трубы разных диаметров могли перемещаться на требуемой высоте над палубой.

Трубопогрузчик 29, выполненный, например, в конфигурации люльки-опоры, состоит в основном из балки 30, передающей трубу 12 с площадки 11 четырехсекционных плетей к средней секции 19 вышки 14 посредством поворота в шарнире 31. Благодаря шарнирному креплению с возможностью поворота трубопогрузчик без проблем устанавливает трубу в любые положения, которые она должна занимать при различных рабочих углах прокладки (от 90 до 120). Конструкция балки 30 обеспечивает ее минимальный вес для получения минимальной инерции системы. Как видно на фиг.3, балка погрузчика расположена по правому борту от площадки наращивания трубопровода, и на ней размещены зажимающие узлы 32 (фиг.5), которые крепко захватывают плеть 12 трубы и удерживают ее рядом с балкой во время поворота. Плеть 12 трубы подается горизонтально роликовыми конвейерами 29А от площадки 11 четырехсекционных плетей в зону погрузки и затем при необходимости сразу же поднимается подъемниками труб (подробно не показаны) в положение, где она может быть захвачена зажимающими узлами 32 на трубопогрузчике 29. На ближнем к подошве конце погрузчика 29 установлен механический стопор 33, который предотвращает выпадение трубы при отказе гидравлических зажимов 32. В нормальных же условиях труба не опирается на стопор 33 во избежание повреждения фацетированного торца трубы.

Поворот трубопогрузчика 29 осуществляется посредством двух лебедок (не показаны), установленных на А-образной раме 28. Подъемная лебедка, трос которой проходит по шкиву на вышке, поднимает и опускает трубопогрузчик 29, а тем временем лебедкой противонатяжения прилагается постоянное натяжение в противоположном направлении, чтобы предотвратить неуправляемое движение трубопогрузчика, когда он в процессе поворота проходит вертикальное положение или под действием движения судна. Скорость вращения лебедки выбирается такой, чтобы погрузка была закончена в пределах цикла процесса прокладки.

Назначение погрузчика 29 состоит только в том, чтобы захватить трубу 12 (посредством зажимов 32) и повернуть ее в положение с тем же углом наклона, что и у вышки 14. Как только труба 12 установлена вдоль вышки 14, погрузчик останавливается и ждет (продолжая держать трубу) спуска подъемника 34.

Подъемник 34 захватывает трубную плеть 12 с погрузчика 29 и переносит ее на уровень центрирующего поста 24. Подъемник состоит, в основном, из передвижного блока, перемещающегося по двум рельсам 35, расположенным в средней части 19 и верхней части 22 вышки слева от осевой линии погрузчика 29. На передвижном блоке установлены раскрывающиеся зажимы 37. Как показано на фиг.6, когда зажимы 37 находятся в полностью открытом положении, они сдвигаются к левому борту относительно площадки наращивания трубопровода так, что погрузчик 29 может установить трубную плеть 12 вдоль подъемника 34. Если ведется работа с небольшими трубами, могут быть также предусмотрены направляющие ролики. В нижнем конце подъемника 34 установлен предохранительный упор для поддержки трубной плети в случае отказа гидравлических зажимов 37. Когда погрузчик 29 подходит к вышке 14, а подъемник 34 находится в своем нижнем положении, зажимы 37 захватывают трубу 12, а зажимы 32 отпускают ее. После этого подъемник 34 поднимает трубу в верхнее положение. Затем труба 12 перемещается к переносящим зажимам 38.

Три разнесенных по вертикали переносящих зажима 38 используются для переноса трубной плети 12 от подъемника к центрирующему устройству 24: на фиг.6 показан один из переносящих зажимов в трех различных положениях; зажимы выполнены как независимые узлы, каждый из которых содержит поворачивающийся и удлиняющийся рычаг, управляемый преобразователями, на котором установлен полностью открывающийся зажим. Когда зажимы находятся во внешнем положении (отведены в сторону), подъемник подает к ним трубу. Если же они находятся во внутреннем положении, центрирующие устройства 24 сдвигаются в поперечном направлении и забирают у них трубу.

Если трубная плеть 12 доставлена подъемником 34 на место до того, как центрирующие устройства 24 освободились для ее приема, переносящие зажимы 38 могут удерживать трубную плеть на запасной позиции, как показано на фиг.6. Кроме того, пока трубная плеть 12 удерживается на запасной позиции, в нее может быть введен разъемный кабель или шланг энергоснабжения и/или нижний конец может быть предварительно разогрет для сварки.

Использование центрирующих устройств 24 необходимо для точной установки трубной плети 12 в одну линию с трубопроводом 40. Эти устройства могут перемещать трубу во всех трех направлениях. Они состоят из комбинации роликовых зажимов, которые фиксируют горизонтальное положение трубной плети 12, позволяя ей вращаться, и по меньшей мере одного вращающегося фрикционного зажима, посредством которого может осуществляться регулировка ориентации трубы вокруг ее оси. Каждое устройство конструктивно не зависит от остальных, но управление ими должно производиться посредством преобразователей для обеспечения точного совмещения устройств при выравнивании трубы. Между центрирующими устройствами 34 установлены направляющие ролики для обеспечения надежной поддержки трубы 12 во время прокладки, когда центрирующие зажимы открыты, даже при наклонном положении вышки 14.

На фиг.8, 9 и 10 показана нижняя спусковая аппарель 17, на которой установлены выходные ролики 41 группами по три ролика на тележках 42. В процессе прокладки трубопровода каждая тележка 42 прижимается к трубопроводу 40 гидравлическим цилиндром 44, давление в котором создается аккумулятором (не показан), а нагрузка на тележку 42 контролируется динамометрическим элементом 46. Движением каждой тележки управляет рычажный механизм 48, при этом полностью убранное положение устанавливается винтовыми домкратами 50. Таким образом, выходные ролики 41 позволяют одновременно контролировать положение трубопровода 40 и управлять движением трубопровода при его спуске с судна. Если необходимо более точное управление, может быть установлено несколько групп тележек 42, одна над другой, как это показано на фиг.10, что позволяет управлять изгибом трубопровода, в результате чего его прокладку можно вести под небольшим углом к оси вышки 14, что повышает гибкость применения судна.

Ниже выходных роликов 41 имеются направляющие ролики 52 для троса. Ролики 52 установлены на шарнирных рычагах 54 и перемещаются между выдвинутым и убранным положениями гидравлическими цилиндрами 56. В процессе прокладки трубопровода они находятся в полностью убранном состоянии и выдвигаются для того, чтобы направлять трос в режиме временного спуска и подъема трубопровода.

На судне 1 базируется дистанционно управляемый аппарат 58 подводного обслуживания трубопровода для наблюдения за касанием трубопроводом 40 дна. Поскольку точка касания находится прямо под кормой судна, почти под ней, таким аппаратом можно дистанционно управлять с кормовой палубы судна 1, не применяя длинные неудобные страховочные тросы. Вместо этого, или дополнительно к использованию такого ДУА, касание дна можно контролировать активными или пассивными датчиками 60, установленными на кормовой части судна.

В процессе работы отрезок трубопровода (плеть) 12 выставляется центрирующими устройствами 24 в одну линию с трубопроводом и удерживается ими, пока нижний конец отрезка трубопровода приваривается к верхнему концу трубопровода 40 на сварочном посту 23. Затем центрирующие устройства освобождают пристыкованный отрезок трубопровода, судно продвигается вперед, а трубопровод выпускается натяжными устройствами 20 на длину пристыкованного отрезка (четырехсекционной плети 12). После этого только что выполненный сварной шов проверяется на посту 21 неразрушающего контроля, а новая плеть 12, которая тем временем была доставлена погрузчиком 29 и подъемником 34, передается переносящими зажимами к центрирующим устройствам 24.

Вышка 14 состоит из трех секций и прикреплена к судну, а модуль 7 четырехсекционных плетей выполнен в виде одного или нескольких автономных модулей, прикрепленных к палубе таким образом, что все трубоукладочное оборудование может быть установлено и демонтировано просто и быстро. Это позволяет переоборудовать судно в целом из трубоукладчика в обычный полупогружной плавучий кран.

Например, судно, изображенное на чертежах, может иметь следующие размеры:

Длина судна 200

Высота вышки 135 м

Диапазон диаметров труб (наружный диаметр) От 4 до 32’’

Максимальный диаметр укладываемых

объектов (при открытых натяжных устройствах) 2,5 м

Диапазон глубин прокладки для трубы 4’’ 50-3000 м

Диапазон глубин прокладки для трубы 32’’ 200-2000 м

Максимальная удерживающая сила при прокладке

(натяжные устройства) 525 т

Максимальная удерживающая сила при прокладке

(подвижные зажимы) 2000 т

Угол наклона монтажной вышки 90-120

Тяговое усилие промежуточной лебедки временного спуска и подъема (двойной барабан) До 550 т (макс)

Тяговое усилие основной лебедки временного спуска и подъема (линейная лебедка) 2000 т (макс)

Длина секций труб, перевозимых на борту 12,2 м

Длина плетей труб (410-15 м) 48,8 м

Продолжительность фазы прокладки 2 мин

Максимально допустимая высота волны

при прокладке (важно) 4 м

На фиг.11-17С представлен измененный вариант нижнего направляющего устройства 61, который может быть использован вместо нижней спусковой аппарели 17. На фиг.11-17С части, соответствующие частям, показанным на других чертежах, имеют те же самые номера позиций. Как показано на фиг.11 и 12, устройство 61 в целом представляет собой трубчатую раму, включающую четыре продольных силовых элемента 62 и поперечные перемычки 63, соединенные вместе с образованием жесткой конструкции, прикрепленной к нижнему торцу вышки 14 четырьмя опорами (проушинами), по одной сверху каждого из элементов 62. Опоры прикреплены к вышке соответствующими штыревыми соединениями.

Далее, на фиг.13-17С показано, как конструкция, образованная элементами 62 и 63, используется для размещения различных узлов на разных уровнях, включая неподвижные и подвижные зажимы 18А и 18В соответственно (фиг.13), три группы регулируемых роликов 64А, 64В и 64С и шесть групп направляющих роликов 65A-65F, причем каждая группа содержит кольцо из роликов, как будет более подробно описано ниже.

Регулируемые ролики 64А, 64В и 64С выполняют ту же задачу, что и ролики 52, описанные со ссылкой на фиг.8, 9 и 10. Ролики 64А, 64В и 64С установлены таким образом, что обеспечивается их движение в радиальном направлении, а их перемещение осуществляется соответствующими гидравлическими устройствами с цилиндрами и поршнями. В описываемом конкретном примере выполнения изобретения каждая из групп роликов 64А и 64В расположена, как показано на виде сверху на фиг.17А, и содержит 4 ролика 66, равномерно (с одинаковым угловым интервалом) расположенных вокруг трассы трубопровода, а все ролики из группы роликов 64С установлены, как показано на виде сверху на фиг.17В, и насчитывают восемь роликов 67, разнесенных друг от друга на одинаковые угловые расстояния. Одним из назначений роликов 64А, 64В и 64С является удержание трубопровода (подводного трубопровода) 40 в пределах центральной круговой области регулируемого радиуса таким образом, чтобы хомуты 18А и 18В, которые используются только в особых случаях, например в аварийной ситуации, могли гарантированно захватывать трубопровод. Вместе с тем, другим назначением роликов, особенно роликов 64В и 64С, является обеспечение возможности некоторого начального контролируемого изгиба трубопровода даже при их относительно высоком расположении над поверхностью воды. Телевизионные камеры 69 (фиг.13) и датчики нагрузки, связанные с узлами крепления роликов, позволяют контролировать прохождение трубопровода по роликам; также можно контролировать и регулировать выход штоков поршней гидравлических цилиндров и давление жидкости в этих цилиндрах.

На фиг.17С в качестве примера изображено одно из гидравлических поршневых устройств. Видно, что ролики 66 и 67 установлены с возможностью вращения на кронштейне (опоре) 70, а динамометрический стержень 71 обеспечивает измерение силы, воздействующей со стороны трубопровода 40 на ролик 66, 67. Кронштейн прикреплен к поршню одного из гидравлических устройств 68, которое содержит датчик 72 давления для контроля давления в цилиндре и датчик положения для контроля положения поршня относительно цилиндра.

Все сигналы с телевизионных камер 69 и датчиков 72, 73, а также динамометрических стержней 71 поступают по многожильному кабелю 79 через распределительные коробки 80 в блок 81 управления, который может быть установлен на пункте управления вышкой. Сигналы управления работой гидравлических поршневых устройств 68 поступают из блока 81 управления в блок 82 регулирования подачи жидкости в гидросистему и управления управляющими клапанами.

Далее более подробно описывается установка шести групп направляющих роликов 65A-65F со ссылкой на фиг.13, 14, 15, 16А и 16В. Для удобства изложения сначала будет описано расположение группы роликов 65D, группы, изображенной на фиг.14. Стальное кольцо 75 является основным силовым элементом, обеспечивающим жесткую опору для группы роликов, и имеет диаметр, позволяющий разместить внутри него все ролики 65D по окружности. Кольцо 75 жестко прикреплено к четырем продольным элементам 62 нижнего направляющего устройства посредством стоек 76. Непосредственно внутри кольца 75 находится другой кольцеобразный элемент 77, на котором установлены с возможностью вращения ролики 78. Кольцеобразный элемент 77 соединен с кольцом 75 в четырех точках, расположенных на равных угловых расстояниях друг от друга вокруг группы роликов, посредством упругих держателей 83, показанных на фиг.16А и 16В.

На фиг.15, 16А и 16В, в частности, показано, что ролики 78 закреплены с обоих концов с возможностью вращения на кронштейнах 85, которые прикреплены к кольцеобразному элементу 77 и выступают от него по радиусу внутрь. В четырех точках к кольцу 75 приварены кронштейны 86 держателей 83, обеспечивающих эластичную подвеску роликов, а каждый кронштейн 86 имеет верхнее плечо 87 и нижнее плечо 88, которые выступают по радиусу внутрь, охватывая кольцеобразный элемент 77. Каждое из плеч 87, 88 соединено с элементом 77 соответствующей опорой 89 из эластомера. На фиг.16А показаны опоры в ненапряженном состоянии, в то время как на фиг.16В опоры 89 показаны в напряженном состоянии в результате смещения роликов 78 по радиусу наружу (вследствие чего произошло соответствующее перемещение элемента 77) под действием силы, действующей со стороны трубопровода 40. На фиг.16В видно, что для обеспечения этого смещения опоры 89 испытывают деформацию сдвига.

С каждой группой направляющих роликов 65A-65F связаны динамометрические элементы (не показаны), сигналы от которых направляются в блок 81 управления через распределительные коробки 80 и кабель 79. Сигналы от динамометрических элементов могут быть использованы устройством управления для коррекции процесса прокладки трубопровода или для изменения направления или скорости движения судна, и т.п.

Далее будет описана работа направляющих роликов в процессе прокладки трубопровода. Для простоты изложения будет рассмотрен случай вертикального положения вышки, однако следует иметь в виду, что работа направляющего устройства, по существу, не изменится и при наклоне вышки. Также для простоты изложения вначале будет сделано предположение, что судно движется прямо над трассой прокладки трубопровода, а его осевая линия совмещена с этой трассой.

Для того чтобы кривизна трубопровода в районе дна не оказалась чрезмерной, необходимо, чтобы при прокладке трубопровода со стороны судна на трубопровод воздействовала горизонтальная сила в направлении прокладки и чтобы также создавалась сила натяжения. В то же время прилагаемая сила не должна создавать чрезмерных местных напряжений в трубопроводе.

В соответствии с этим желательно, чтобы каждая группа роликов 65A-65F воздействовала на трубопровод горизонтальной силой, и желательно, чтобы силы воздействия каждой группы роликов были примерно одинаковы. В варианте выполнения изобретения это достигается таким размещением групп роликов, когда они располагаются вдоль изогнутой линии, обеспечивая контролируемую степень изгиба трубопровода в процессе его прохождения через группы роликов. Благодаря эластичной подвеске роликов распределение нагрузки по разным группам роликов становится еще более равномерным.

Особенно полезным признаком конструкции направляющего устройства является то, что каждая группа роликов полностью окружает трубопровод. Это позволяет вести прокладку, когда судно находится под любым углом к направлению трубопровода, что может быть желательным или существенным при прокладке трубопровода в условиях сильного течения.

В конкретном примере изобретения, который может быть использован в конкретном примере описанного выше судна, группы роликов 65A-65F разнесены вдоль трассы трубопровода с интервалом 5,2 м, причем верхняя группа роликов 65А находится над уровнем воды, а все остальные группы роликов находятся под водой. В этом случае расстояние между окружными поверхностями двух диаметрально противоположных роликов в каждой группе составляет:

Группа роликов Расстояние (м)

65А 2,44

65В 3,54

65С 5,0

65D 6,79

65Е 8,96

65F 11,48

Держатели групп роликов 65А-65С обладают достаточно высокой жесткостью. Радиальная жесткость колец 77 этих групп роликов составляет около 5000 кН/м (при максимальном смещении 100 мм), в то время как держатели групп роликов 65D-65F имеют меньшую жесткость и обеспечивают радиальную жесткость колец 77 для этих групп порядка 1000 кН/м (при максимальном смещении 300 мм). При нормальной работе общая нагрузка, обычно прикладываемая к трубопроводу всеми шестью группами роликов, составляет около 1000 кН, в результате чего сила, действующая между каждым роликом и трубопроводом, составляет около 170 кН.