система передачи текучей среды посредством подвешенного трубопровода

Формула изобретения

1. Система передачи текучей среды между первой рабочей позицией и второй рабочей позицией посредством подвешенного трубопровода, содержащая лебедку (40), управляемую таким образом, чтобы обеспечить постоянное натяжение, и предназначенную для установки на первой рабочей позиции, причем на эту лебедку наматывается трос (17) подвешивания, предназначенный для натяжения между двумя рабочими позициями (10, 11), причем лебедка приспособлена для того, чтобы поддерживать трос (17) подвешивания в постоянном натяжении, опору (14, 14’) складирования, предназначенную для размещения на первой рабочей позиции (10) в подвешенном состоянии жестких элементов трубопровода (15), шарнирно соединенных между собой посредством участков (16, 16’, 16") шарнирного соединения, имеющих коленчатые трубы (18, 18', 18") и вращающиеся стыки (19, 20, 21, 91, 92) таким образом, чтобы обеспечить возможность перевода из положения складирования, в котором участки трубопровода (15) подвешены в сложенном в виде гармошки положении на опоре (14, 14') складирования, в развернутое положение между двумя рабочими позициями (10, 11) путем подвешивания на тросе (17) с тем, чтобы обеспечить передачу текучей среды, средства (22) сцепления предварительно определенных участков (16, 16', 16") шарнирного соединения с опорой (14, 14') складирования или с тросом подвешивания (17), натянутым между двумя рабочими позициями (10, 11).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что средства (22) сцепления содержат множество рычагов подвески предварительно определенных участков (16, 16') шарнирного соединения, на каждом из которых поперечным образом закрепляется зажим (30) для обжатия троса (17) подвешивания при помощи его верхней части, предназначенный для закрепления средства (22) сцепления на тросе (17) подвешивания, при этом система дополнительно содержит лебедку (48), предназначенную для установки на второй рабочей позиции, причем на барабан этой лебедки наматывается трос (49) связи, предназначенный для присоединения к тросу (17) подвешивания таким образом, чтобы обеспечить подведение этого троса подвешивания перед началом передачи текучей среды на вторую рабочую позицию (11) и закрепления его на этой второй рабочей позиции, или для того, чтобы передать трос подвешивания после окончания передачи текучей среды на первую рабочую позицию (10), поддерживая при этом трос в состоянии постоянного натяжения посредством лебедки (40), управляемой таким образом, чтобы обеспечить постоянное натяжение.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что она содержит лебедку (50), предназначенную для установки на первой рабочей позиции (10), причем на барабан этой лебедки наматывается пеньковый канат (51), предназначенный для соединения с тросом (49) для того, чтобы завести этот трос на первую рабочую позицию (10) для его соединения с тросом подвешивания (17).

4. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что содержит механизм с зажимными губками (54), приспособленный для соединения конца троса (49) с тросом (17) подвешивания, закрепленный на конце этого троса подвешивания для того, чтобы закрепить этот трос (49) на тросе (17) подвешивания.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что она содержит устройство, образующее механический упор, предназначенный для установки на второй рабочей позиции (11) и обеспечивающий блокировку механизма с зажимными губками (54) после того, как трос (17) подвешивания натянут между двумя рабочими позициями.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит соединительное средство (46) для текучих сред на концевом участке (15) трубопровода, которое предназначено для присоединения к коллектору (47) для текучих сред, предназначенному для размещения на второй рабочей позиции (11) для осуществления передачи текучей среды.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть участков (16', 16") шарнирного соединения, предназначенных для сцепления с тросом (17) подвешивания, содержит комбинацию вращающегося стыка (20, 92), имеющего, по существу, вертикальную ось вращения, и по меньшей мере одного вращающегося стыка (19', 21, 91), имеющего, по существу, горизонтальную ось вращения, в развернутом положении участков трубопровода (15, 15').

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что средства (22) сцепления содержат множество рычагов подвески, каждый из которых содержит зажим (30) для обжатия троса (17) подвешивания при помощи своей верхней части, закрепленный в поперечном направлении на одном из концов рычага подвески, и соединен с участком (16, 16', 16") шарнирного соединения посредством поворотного шарнира (28), ось вращения которого, по существу, параллельна направлению расширения приемного прохода (29) для троса (17) подвешивания, определяемого зажимом (30).

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что средства (22) сцепления содержат множество рычагов подвески, каждый из которых закреплен на участке (16, 16', 16") шарнирного соединения при помощи подшипника (23).

10. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что опора (14) складирования смонтирована с возможностью свободного поворота по азимуту на основании (42), которое предназначено для закрепления на первой рабочей позиции (10), причем система дополнительно содержит по меньшей мере два комплекта боковых направляющих роликов (61, 62, 61', 62') для троса (17) подвешивания, установленных на опоре складирования (14) в различных местах и приспособленных для того, чтобы удаляться от троса подвешивания (17) поочередно при прохождении средств (22) сцепления.

11. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что опора (14) складирования смонтирована с возможностью свободного вращения по азимуту на основании (42), предназначенном для закрепления на первой рабочей позиции (10), причем система дополнительно содержит датчик (79) углового положения троса (17) подвешивания и устройство (80) следящего привода опоры (14) складирования по и устройство следящего привода (80) опоры (14) складирования по вращательному движению относительно основания (42), чувствительное к отфильтрованным выходным сигналам этого датчика, для того, чтобы ориентировать опору (14) складирования вдоль основного направления троса (17) подвешивания.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что опора (14') складирования жестко связана с основанием (42), предназначенным для закрепления на первой рабочей позиции, причем каждый участок (16', 16") шарнирного соединения, предназначенный для сцепления с тросом (17) подвешивания, содержит комбинацию вращающегося стыка (20, 92), имеющего, по существу, вертикальную ось вращения, и по меньшей мере одного вращающегося стыка (19', 91), имеющего, по существу, горизонтальную ось, в развернутом положении участков трубопровода (15), причем система содержит по меньшей мере два комплекта боковых направляющих роликов для троса (17) подвешивания, закрепленных на опоре (14') складирования в различных местах и приспособленных для того, чтобы поочередно удаляться от троса (17) подвешивания при прохождении средства (22) сцепления.

13. Система по п.1, отличающаяся тем, что средства (22) сцепления содержат множество рычагов подвески, на каждом из которых закреплен в поперечном направлении зажим (30) для обжатия троса (17) подвешивания при помощи его верхней части, причем каждый из этих зажимов (30) содержит две шарнирно соединенных между собой ветви, нагруженных в направлении положения обжатия зажима (30) при помощи пружины (33), причем каждая из этих ветвей снабжена роликом (37а, 37б), причем опора складирования содержит два рельса (38а, 38б), каждый из которых определяет дорожку качения для одного из роликов зажима (30), причем расстояние между этими рельсами (38а, 38б) выбирается таким образом, чтобы в положении складирования участков трубопровода (15) зажим (30) удерживается в открытом положении, противодействуя усилию пружины и обеспечивая возможность введения этого зажима на трос (17) подвешивания в процессе прохождения участков трубопровода (15) в направлении его развернутого положения.

14. Система по п.13, отличающаяся тем, что она содержит опорные ролики (69-72) поддержания троса (17) подвешивания, расположенные позади рельсов (38а, 38б) опоры (14, 14') складирования.

15. Система по п.1, отличающаяся тем, что она используется для передачи сжиженного природного газа между независимой плавучей добывающей платформой, представляющей собой первую рабочую позицию (10), и наливным судном, представляющим собой вторую рабочую позицию, причем участки трубопровода (15) соединены при помощи шарнирных соединений (90) с другими участками трубопровода (15') для того, чтобы сформировать два трубопровода передачи текучей среды, приспособленные для их развертывания параллельно и одновременно между двумя рабочими позициями, причем один из этих трубопроводов служит для передачи сжиженного природного газа на наливное судно (11), а другой трубопровод служит для возврата парообразной фазы на добывающую платформу (10).

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение касается в целом систем передачи текучих сред на суда или с судов, предназначенных для транспортировки этих текучих сред. Предпочтительной областью применения данного изобретения является перемещение сжиженного природного газа между независимой плавучей нефте(газо)добывающей платформой (FPSO) и наливным судном или танкером, поставленным на якорь неподалеку от этой платформы.

Среди различных способов эксплуатации морских нефтяных и газовых месторождений использование таких независимых плавучих нефте(газо)добывающих платформ отличается достаточно быстрым развитием. Технологические установки подобного типа последовательно перемещаются в границах изолированного морского месторождения углеводородов, что становится экономически рентабельным в том случае, когда их эксплуатация не требует создания и размещения в данном месте фиксированной инфраструктуры.

Одной из основных особенностей процесса эксплуатации является передача полученных на такой независимой плавучей нефте(газо)добывающей платформе FPSO углеводородов на специальное наливное судно транспортировки этих углеводородов или танкер. Эта операция осуществляется в открытом море и, таким образом, в значительной мере зависит от погодных условий в данном районе моря.

Для достижения этой цели уже было предложено размещать на такой независимой плавучей добывающей платформе FPSO кронштейны погрузки, подобные тем, которые используются на причалах и пример практической реализации которых описан в патентном документе GB-2042466. Для осуществления операций погрузки или выгрузки танкер и добывающая платформа FPSO должны быть пришвартованы друг к другу таким же образом, как в порту у причала. Такая швартовая стоянка борт к борту возможна, однако, только при полном отсутствии волнения моря.

Было также предложено использовать системы погрузки и/или выгрузки, описанные, в частности, в патентных документах FR-2469367 и ЕР-0020267. Эти системы содержат устройства передачи текучей среды между стрелой погрузки, размещенной на плавучей добывающей платформе FPSO, и средствами соединения, предусмотренными на наливном судне. Это устройство передачи содержит систему, состоящую из многочисленных шарнирно соединенных отрезков трубопровода для данной текучей среды, сложенных гармошкой или деформируемыми ромбами и приводимых в действие при помощи троса, причем концы этой системы соединены посредством коленчатых соединительных элементов и вращающихся стыков соответственно с участками трубопровода, закрепленными на стреле, и с участками трубопровода, предназначенными для присоединения к стыковочным средствам.

Такая система позволяет осуществить погрузку или выгрузку при расположении платформы и наливного судна друг за другом или тандемом в открытом море. Однако эта система занимает очень много места на плавучей добывающей платформе FPSO.

В других системах погрузки предлагается использовать плавучие или подвесные гибкие шланги, размещенные между плавучей добывающей платформой FPSO и транспортным судном, поставленным на якоря бортом к данной платформе или тандемом, то есть друг за другом.

Хотя такие системы обеспечивают погрузку при сильном волнении моря, расход перегружаемой текучей среды ограничен допустимой скоростью ее течения в этих гибких шлангах. В то же время, такие гибкие шланги обладают ограниченной устойчивостью по отношению к гидравлическим ударам, и большой радиус кривизны гибких шлангов при их сворачивании определяет значительный объем, необходимый для их хранения на борту (барабан большого диаметра). Гибкие шланги этого типа также имеют ограниченный срок службы, поэтому необходимо периодически проводить трудоемкие проверки. Кроме того, современное состояние технологии изготовления таких гибких шлангов не позволяет использовать их для передачи криогенной текучей среды.

В других способах реализации гибкие шланги, соединенные между собой при помощи вращающихся (поворотных) стыков, образуют продуктопроводы, удерживаемые при помощи шарнирной металлической конструкции.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы улучшить условия передачи текучей среды посредством подвесного трубопровода между двумя рабочими позициями, в частности между первой рабочей позицией, расположенной на плавучей независимой нефте(газо)добывающей платформе, и второй рабочей позицией, расположенной на судне, приспособленном для транспортировки данной текучей среды.

Для достижения этой задачи согласно изобретению создана система передачи текучей среды посредством подвесного трубопровода между первой рабочей позицией и второй рабочей позицией, содержащая:

- лебедку, управляемую таким образом, чтобы обеспечить постоянное натяжение, и предназначенную для установки на первой рабочей позиции, причем на эту лебедку наматывается трос подвешивания, предназначенный для натяжения между двумя рабочими позициями, причем лебедка приспособлена для того, чтобы поддерживать упомянутый трос подвешивания в состоянии постоянного натяжения;

- опору складирования, предназначенную для размещения на первой рабочей позиции в подвешенном состоянии жестких элементов трубопровода, шарнирно соединенных между собой посредством участков шарнирного соединения, снабженных коленчатыми трубами и вращающимися стыками таким образом, чтобы иметь возможность перевода из положения складирования, в котором участки трубопровода подвешены в сложенном в виде гармошки положении на опоре складирования, в развернутое положение между двумя рабочими позициями путем подвешивания на тросе с тем, чтобы обеспечить передачу текучей среды;

- средства сцепления предварительно определенных участков шарнирного соединения с опорой складирования или с тросом подвешивания, натянутым между двумя рабочими позициями.

Такая система с жестким подвесным трубопроводом, отдельные элементы которого соединены друг с другом при помощи вращающихся стыков, обеспечивает повышенную скорость перемещения текучей среды и связанную с ней более высокую производительность передачи. Эта система обеспечивает также удовлетворительную устойчивость трубопровода по отношению к гидравлическим ударам.

В то же время, система в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает передачу сжиженного природного газа с использованием существующих криогенных вращающихся стыков, например вращающихся стыков типа Chicksan®.

Кроме того, поскольку трос подвешивания подвергается постоянному натяжению, он наматывается на свою лебедку или сматывается с нее в функции возможных движений удаления или сближения двух плавучих конструкций. Предварительно определенное количество шарнирных участков, зацепленных за трос подвешивания, зависит, таким образом, от фактической длины этого троса подвешивания, натянутого между двумя этими плавучими конструкциями.

Предпочтительно, средства сцепления содержат множество рычагов подвески предварительно определенных участков шарнирного соединения, на каждом из которых поперечным образом закрепляется зажим для обжатия троса подвешивания при помощи его верхней части для закрепления рычага подвески на тросе подвешивания, при этом система дополнительно содержит лебедку, предназначенную для установки на второй рабочей позиции, причем на барабан этой лебедки наматывается трос, предназначенный для присоединения к тросу подвешивания таким образом, чтобы обеспечить подведение этого троса подвешивания перед началом передачи текучей среды на вторую рабочую позицию и его закрепления на этой второй рабочей позиции, или для того, чтобы передать трос подвешивания после окончания передачи текучей среды на первую рабочую позицию, поддерживая при этом этот трос в состоянии постоянного натяжения посредством лебедки, управляемой таким образом, чтобы обеспечить постоянное натяжение.

Благодаря использованию таких технических решений лебедка связи обеспечивает извлечение с опоры складирования троса подвешивания и шарнирно соединенных друг с другом участков трубопровода, тогда как постоянное натяжение, обеспечиваемое лебедкой с управлением по постоянному натяжению, определенным образом противодействует выходу этого троса подвешивания и ограничивает тем самым величину стрелы прогиба системы, находящейся в подвешенном состоянии.

Для того чтобы завести этот трос связи на первую рабочую позицию и присоединить его к тросу подвешивания, предложенная система предпочтительно содержит лебедку, предназначенную для установки на первой рабочей позиции, причем на барабан этой лебедки наматывается пеньковый канат, предназначенный для соединения с тросом с тем, чтобы завести его на первую рабочую позицию для его соединения с тросом подвешивания.

Для закрепления троса связи на тросе подвешивания специальный механизм с зажимными губками предпочтительно закреплен на конце троса подвешивания и приспособлен для соединения конца троса с этим тросом подвешивания.

Также предпочтительно предложенная система содержит устройство, образующее механический упор, предназначенный для установки на второй рабочей позиции и обеспечивающий блокировку механизма с зажимными губками после того, как трос подвешивания натянут между двумя рабочими позициями.

Для обеспечения удобства использования предложенная система содержит средство соединения для текучих сред на концевом участке трубопровода, которое предназначено для присоединения к дополнительному средству соединения для текучих сред, в свою очередь предназначенному для размещения на второй рабочей позиции для осуществления передачи данной текучей среды.

В соответствии с характеристиками, предпочтительными с точки зрения условий перемещения, предлагаются следующие варианты реализации:

- по меньшей мере часть участков шарнирного соединения, предназначенных для сцепления с тросом подвешивания, содержит комбинацию вращающегося стыка, имеющего по существу вертикальную ось вращения, и по меньшей мере одного вращающегося стыка, имеющего по существу горизонтальную ось вращения, в развернутом положении участков трубопровода; и/или

- средства сцепления, содержащие множество рычагов подвески, каждый из которых содержит зажим обжатия троса подвешивания при помощи своей верхней части, закрепленный в поперечном направлении на одном из концов рычага подвески, и соединен с участком шарнирного соединения посредством поворотного шарнира, ось вращения которого по существу параллельна направлению расширения приемного прохода для троса подвешивания, определяемого зажимом; и/или

- средства сцепления содержат множество рычагов подвески, каждый из которых закреплен на участке шарнирного соединения при помощи подшипника.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации опора складирования смонтирована с возможностью свободного поворота по азимуту на основании, которое предназначено для закрепления на первой рабочей позиции, причем система дополнительно содержит по меньшей мере два комплекта боковых направляющих роликов для троса подвешивания, установленных на опоре складирования в различных местах и приспособленных для того, чтобы удаляться от троса подвешивания поочередно при прохождении средства сцепления.

Благодаря этим техническим решениям опора складирования автоматически устанавливается вдоль троса подвешивания, обеспечивая тем самым гибкость в боковом направлении линии продуктопровода, образованного участками трубопровода.

В соответствии с возможным вариантом реализации опора складирования смонтирована с возможностью ее свободного вращения по азимуту на основании, которое предназначено для закрепления на первой рабочей позиции, причем система дополнительно содержит датчик углового положения троса подвешивания и устройство следящего привода по вращательному движению опоры складирования относительно основания, чувствительное к отфильтрованным выходным сигналам этого датчика для того, чтобы ориентировать опору складирования вдоль основного направления троса подвешивания.

В соответствии с другим вариантом реализации опора складирования жестко связана с основанием, предназначенным для закрепления на первой рабочей позиции, причем каждый участок шарнирного соединения, предназначенный для сцепления с тросом подвешивания, содержит комбинацию вращающегося стыка, имеющего по существу вертикальную ось вращения, и по меньшей мере одного вращающегося стыка, имеющего по существу горизонтальную ось вращения, в развернутом положении участков трубопровода, причем система содержит по меньшей мере два комплекта боковых направляющих роликов для троса подвешивания, закрепленных на опоре складирования в различных местах и приспособленных для того, чтобы поочередно удаляться от троса подвешивания при прохождении средства сцепления.

В соответствии с предпочтительными характеристиками предложенного изобретения средства сцепления содержат множество рычагов подвески, на каждом из которых закреплен в поперечном направлении зажим для обжатия троса подвешивания при помощи его верхней части, причем каждый из этих зажимов содержит две шарнирно соединенные между собой ветви, нагруженные в направлении положения обжатия этого зажима при помощи пружины, причем каждая из этих ветвей снабжена роликом, причем опора складирования содержит два рельса, каждый из которых определяет дорожку качения для одного из роликов зажима, причем расстояние между этими рельсами выбирается таким образом, чтобы в положении складирования участков трубопровода зажим удерживался в открытом положении, противодействуя усилию пружины и обеспечивая возможность введения этого зажима на трос подвешивания в процессе прохождения участков трубопровода в направлении его развернутого положения.

Для поддержания троса подвешивания на выходе из опоры складирования предложенная система предпочтительно содержит опорные ролики поддержания троса подвешивания, расположенные позади рельсов опоры складирования.

В настоящем изобретении также предложено использование описанной выше системы для передачи сжиженного природного газа между независимой плавучей добывающей платформой, представляющей собой первую рабочую позицию, и специальным наливным судном, представляющим собой вторую рабочую позицию, причем участки трубопровода соединены при помощи шарнирных соединений с другими участками трубопровода для того, чтобы сформировать два трубопровода передачи текучей среды, приспособленные для их развертывания параллельно и одновременно между двумя рабочими позициями, причем один из этих трубопроводов служит для передачи сжиженного природного газа на наливное судно, а другой трубопровод служит для возврата парообразной фазы на платформу.

Предложенное изобретение будет лучше понятно из приведенного ниже описания не являющихся ограничительными примеров его реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, на которых:

Фиг.1 представляет собой схематический вид сверху системы в соответствии с предпочтительным способом реализации предложенного изобретения;

Фиг.2 представляет собой схематический вид сбоку той же самой системы;

Фиг.3 представляет собой схематический вид сбоку рычага подвески участка шарнирного соединения системы, показанной на фиг.1 и 2;

Фиг.4 представляет собой схематический вид спереди и с частичным вырывом того же самого рычага подвески в положении складирования;

Фиг.5 представляет собой схематический вид в продольном разрезе механизма с зажимными губками из состава предложенной системы, показанной на фиг.1 и 2;

Фиг.6 представляет собой схематический вид в разрезе по линии У1-У1, показанной на фиг.5, и с частичным вырывом;

Фиг.7 схематически иллюстрирует позиционирование боковых направляющих средств для троса подвешивания в системе, показанной на фиг.1 и 2, при прохождении рычага подвески, показанного на фиг.3 и 4;

Фиг.8 схематически иллюстрирует положение тех же самых направляющих средств в том случае, когда они направляют трос подвешивания;

Фиг.9 представляет собой схематический вид сверху системы опорных роликов поддержания троса подвешивания;

Фиг.10 представляет собой схематический вид сбоку той же системы роликов, которая показана на фиг.9;

Фиг.11 представляет собой схематический вид сверху варианта реализации системы передачи текучей среды в соответствии с предложенным изобретением;

Фиг.12 представляет собой схематический вид сбоку системы, показанной на фиг.11;

Фиг.13 представляет собой схематический вид спереди устройства определения углового положения троса подвешивания в

системе, показанной на фиг.11 и 12;

Фиг.14 представляет собой схематический вид сверху устройства, показанного на фиг.13;

Фиг.15 представляет собой схематический вид сверху другого варианта реализации системы передачи текучей среды в соответствии с предложенным изобретением;

Фиг.16 представляет собой схематический вид сбоку системы, показанной на фиг.15;

Фиг.17 представляет собой схематический вид сверху еще одного варианта реализации системы передачи текучей среды в соответствии с предложенным изобретением, предназначенной для передачи сжиженного природного газа;

Фиг.18 представляет собой увеличенный схематический вид первого типа участка шарнирного соединения, используемого в системах, показанных на фиг.1, 2, 11, 12, 15 и 16;

Фиг.19 представляет собой увеличенный схематический вид второго типа участка шарнирного соединения, используемого в системах, показанных на фиг.1, 2, 11, 12, 15 и 16;

Фиг.20 представляет собой увеличенный схематический вид первого типа участка шарнирного соединения, используемого в системе, показанной на фиг.17;

Фиг.21 представляет собой увеличенный схематический вид второго типа участка шарнирного соединения, используемого в системе, показанной на фиг.17.

На фиг.1 схематически показана первая рабочая позиция 10, представляющая собой часть независимой плавучей добывающей платформы, и вторая рабочая позиция 11, представляющая собой наливное судно или танкер 11, пришвартованный при помощи швартового троса 12 к этой платформе 10. Система 13 передачи текучей среды, выполненная в соответствии с предпочтительным вариантом реализации предложенного изобретения, обеспечивает передачу, в данном случае, сырой нефти, добытой на этой платформе 10, на борт наливного судна или танкера 11.

Для достижения этой цели система 13 содержит опору 14, установленную на платформе 10 и предназначенную для складирования в подвешенном состоянии множества жестких участков 15 трубопровода передачи текучей среды, в данном случае сырой нефти, шарнирно связанных между собой при помощи участков 16, 16' шарнирного соединения, снабженных коленчатыми трубами, изогнутыми под углом 90°, и вращающимися стыками таким образом, чтобы обеспечить возможность перехода из положения складирования, в котором участки 15 трубопровода подвешены в виде гармошки на опоре 14, в развернутое положение между платформой 10 и наливным судном 11 при помощи подвески на тросе подвешивания или несущем тросе 17 для осуществления передачи текучей среды (см. также фиг.2, где проиллюстрированы оба эти положения).

Как можно видеть на фиг.18, каждый из участков шарнирного соединения 16 содержит две коленчатые трубы 18, изогнутые под углом 90°, каждая из которых одним своим концом соединена с концом жесткого участка 15 трубопровода, а другим своим концом соединена с соседней изогнутой под углом 90° коленчатой трубой 18 посредством вращающегося или поворотного стыка 19. Ось этого вращающегося стыка 19 является по существу горизонтальной и перпендикулярной тросу 17 подвешивания в том случае, когда данный участок шарнирного соединения 16 подвешен на этом тросе (см. фиг.1). Такой тип вращающегося стыка 19 обеспечивает свободное расположение участка 15 трубопровода вдоль кривой, которую образует трос подвешивания 17 в вертикальной плоскости, в развернутом положении этих участков 15 трубопровода, а также возможность складывать эти участки 15 трубопровода в виде гармошки для их складирования на опоре или платформе складирования 14.

По аналогичным соображениям каждый из участков 16' шарнирного соединения также снабжен вращающимся стыком 19' с горизонтально расположенной осью между двумя изогнутыми под углом 90° коленчатыми трубами 18'. Однако между одной из этих коленчатых труб 18' и концом жесткого участка 15 трубопровода предусмотрена третья изогнутая под углом 90° коленчатая труба 18". Эта третья коленчатая труба 18" соединена с соседней с ней коленчатой трубой посредством вращающегося стыка 20, ось которого является по существу вертикальной в развернутом положении, обеспечивая тем самым возможность боковых перемещений участков 15 трубопровода. Эти боковые перемещения позволяют данной системе реагировать соответствующим образом на колебательные движения наливного судна 11 и платформы 10 в процессе передачи между ними текучей среды. Кроме того, кручение этой линии поглощается дополнительным вращающимся стыком 21, соединяющим третью коленчатую трубу 18" участка 16' шарнирного соединения с концом того участка 15 трубопровода, с которым этот вращающийся стык 21 расположен на одной линии.

Таким образом, как это можно видеть на фиг.1, благодаря этим участкам 16 и 16' шарнирного соединения участки 15 трубопровода оказываются расположенными поочередно с одной и с другой стороны от троса 17 подвешивания в развернутом положении.

Здесь также следует отметить, что в соответствии с этим предпочтительным вариантом реализации один участок шарнирного соединения из четырех представляет собой участок шарнирного соединения с вращающимся стыком, имеющим вертикальную ось вращения.

Для того чтобы подвесить эти участки трубопровода 15 на опоре 14 складирования на трос 17 подвешивания в функции фактической длины троса 17 подвешивания, натянутого между платформой 10 и наливным судном 11, предусмотрены также средства сцепления 22.

Как можно видеть на фиг.2, эти средства 22 сцепления содержат рычаги подвески, связанные через каждые два участка 15 трубопровода с участком 16 или 16' шарнирного соединения на уровне вращающегося стыка с горизонтальной осью 19 или 19' вращения соответственно.

Такие средства 22 сцепления в виде рычагов подвески более подробно схематически показаны на фиг.3 и 4.

Как можно видеть на этих фигурах, каждый рычаг подвески связан с участком шарнирного соединения посредством подшипника 23, имеющего внутреннее кольцо 24 и наружное кольцо 25, между которыми расположены шарики 26. Внутреннее кольцо 24 закреплено на ближайшей наружной части вращающегося стыка 19, тогда как наружное кольцо 25 связано с концом вертикальной ветви 27 рычага подвески 22 посредством поворотного шарнирного соединения 28.

Ось вращения этого поворотного шарнирного соединения 28 является по существу параллельной направлению расширения приемного канала или прохода 29, определяемого зажимом 30 и предназначенного для размещения в нем троса 17 подвешивания.

Этот зажим 30 жестко связан с ветвью 27 на своем конце, противоположном концу, связанному с кольцом 25. Сам зажим содержит две шарнирно соединенных между собой ветви 31 и 32, нагруженные в направлении положения сжатия зажима 30 при помощи пружины 33, удерживаемой между этими ветвями 31 и 32 при помощи стержня 34, смонтированного с возможностью поворота на ветви 31 и вставленного в проходное отверстие 35, выполненное на ветви 32.

Следует отметить, что зажим 30 в данном случае закреплен на ветви 27 поперечно по отношению к ней и обеспечивает обжатие при помощи своей верхней части троса подвешивания 17.

Необходимо уточнить, что поворотное шарнирное соединение допускает некоторое расхождение направлений между тросом 17 подвешивания и осью трубопровода, образованной участками 15 этого трубопровода в развернутом положении.

Как это можно видеть также на фиг.4, каждая из ветвей 31 и 32, кроме того, снабжена роликом 37а, 37б на своем конце, противоположном концу обжатия троса 17 подвешивания. Каждый из этих роликов 37а, 37б установлен с возможностью качения по рельсу 38а, 38б опоры 14 складирования.

В положении складирования расстояние между этими рельсами 38а и 38б таково, что зажим 30 удерживается в своем раскрытом положении несмотря на усилие пружины 33, обеспечивая тем самым возможность введения этого зажима на трос 17 подвешивания в процессе перехода участков 15 трубопровода в направлении развернутого положения.

Система управления 39 (см. фиг.1 и 2) установлена на опоре 14 складирования и снабжена гидравлическим приводом, приспособленным для введения зажима 30 между рельсами 38а, 37б или для освобождения этого зажима 30 для того, чтобы дать ему возможность зацепиться за трос 17 подвешивания.

Для того чтобы рычаги подвески были зацеплены за трос 17 подвешивания с равномерными интервалами, система управления связана с датчиком углового положения установленной на платформе 10 лебедки 40 с управлением по постоянному натяжению, на которую наматывается трос 17 подвешивания.

Смотанная с этой лебедки длина троса 17 подвешивания измеряется при помощи датчика углового положения, и соответствующая информация с этого датчика передается в систему управления 39, которая реагирует на нее следующим образом:

- если трос 17 подвешивания находится в процессе разматывания и если будет достигнут предварительно определенный интервал, зажим 30 освобождается, что обеспечивает обжатие этого троса подвешивания и вследствие этого закрепления на этом тросе 17 участка 16 или 16' шарнирного соединения;

- если этот трос подвешивания находится в процессе наматывания на лебедку 40 и если зажим 30 оказался перед системой управления 39, гидравлический привод этой системы управления вводит этот зажим 30 между рельсами 38а и 37б и удерживает его в положении складирования между этими рельсами 38а и 37б.

Такое функционирование применяется на протяжении всего периода передачи текучей среды между платформой 10 и наливным судном 11, в процессе осуществления которой расстояние между этим наливным судном и платформой может увеличиваться или уменьшаться.

Лебедка 40 с управлением по постоянному натяжению обеспечивает приложение к тросу 17 подвешивания постоянного усилия натяжения для того, чтобы поддерживать по существу постоянную величину стрелы прогиба в середине этого троса 17 подвешивания. Для решения этой задачи лебедка 40 приводится в действие при помощи гидравлического двигателя, на который непрерывно подается постоянное гидравлическое давление. В случае удаления или приближения наливного судна 11 по отношению к платформе трос 17 подвешивания соответственно наматывается на лебедку 40 или сматывается с нее. При этом изменения (относительно небольшие) стрелы прогиба могут быть связаны только с изменением дальности (то есть расстояния, отделяющего платформу 10 от данного наливного судна 11).

Трос подвешивания, наматываемый на эту лебедку 40, подводится на опору 14 складирования через ролик 41 поворота на 90°, установленный на основании 42, закрепленном на платформе 10. И сама опора 14 складирования также смонтирована на этом основании 42 с возможностью ее поворота по азимуту посредством подшипников 43. В то же время, эта опора 14 складирования связана с палубой платформы 10 при помощи роликов 44, воспринимающих собственный вес этой опоры 14.

Множество других участков 45 трубопровода, шарнирно соединенных между собой посредством вращающихся стыков и коленчатых труб, расположено вдоль основания 42 для того, чтобы обеспечивать запитывание трубопровода, образованного участками 15, сырой нефтью, также отслеживая поворот опоры 14 складирования вокруг основания 42.

Другой конец этого трубопровода, расположенный в развернутом положении со стороны наливного судна 11, снабжен двухклапанным гидравлическим соединительным средством 46, предназначенным для присоединения к коллектору 47, расположенному на борту наливного судна 11.

Для того чтобы подвести трос 17 подвешивания и участки 15 трубопровода, которые на нем закреплены, от платформы 10 к наливному судну 11, на палубе наливного судна установлена лебедка 48, на которую наматывается трос 49 связи. Для того чтобы подвести этот трос 49 связи со стороны платформы 10 с тем, чтобы иметь возможность прикрепить его к тросу 17 подвешивания, на палубе этой платформы 10 предусмотрена дополнительная лебедка 50, на которую наматывается пеньковый канат 51.

Как можно видеть на фиг.5, пеньковый канат 51 снабжен на одном из своих концов петлей 52 зацепления этого каната за наконечник 53, закрепленный на конце троса 49 связи.

Для того чтобы прикрепить трос 17 подвешивания к тросу 49 связи после того, как этот трос связи подведен со стороны платформы 10, предусмотрен механизм 54 с зажимными губками, закрепленный на конце троса 17 подвешивания. Две возвратные пружины 55а, 55б удерживают наконечник 53 на месте между зажимными губками 56а, 56б в том случае, когда тросы не натянуты. Зато натяжение этих тросов стремится разжать эти губки 56а, 56б на наконечнике 53, поскольку наконечник упирается в положении соединения в выступ 57а, 57б каждой из зажимных губок 56а, 56б, что заставляет эти губки поворачиваться в направлении их положения удержания наконечника 53.

На этой фиг.5 также можно видеть часть рычага 58, установленного с возможностью вращательного движения на механизме с зажимными губками 54. На этом рычаге закреплено соединительное средство 46 (см. фиг.2).

Как можно видеть на фиг.1 и 2, первое устройство, образующее механический упор 59, закреплено на опоре 14 складирования, и второе устройство, образующее механический упор 60, установлено на палубе наливного судна 11 в непосредственной близости от коллектора 47. Первое устройство, образующее механический упор 59, служит для блокировки механизма с зажимными губками 54 до тех пор, пока не будет начата операция развертывания троса 17 подвешивания и участков 15 трубопровода, тогда как второе устройство, образующее механический упор 60, служит для блокировки того же механизма 54 с зажимными губками после того, как этот трос 17 подвешивания уже натянут между платформой 10 и наливным судном 11. В рассматриваемом здесь варианте реализации усилие натяжения троса подвешивания 17 прикладывается к основанию 42 посредством направляющего ролика 41. При этом опора 14 складирования удерживает только вес участков 15 трубопровода. Таким образом, эта опора 14 складирования, имеющая возможность свободно поворачиваться вокруг основания 42, должна быть ориентирована вдоль троса 17 подвешивания. Эта ориентация обеспечивается при помощи боковых направляющих роликов, которые можно видеть на фиг.7-10.

На фиг.7 и 8 показан комплект из двух роликов 61 и 62, каждый из которых смонтирован с возможностью поворота на опорной пластине 63 посредством рычага 64 и 65 соответственно.

Эти рычаги 64 и 65 приводятся в поворотное движение вокруг одной общей оси 66 поворота при помощи двух гидравлических силовых цилиндров 67 и 68, каждый из которых закреплен на опорной пластине 62, с одной стороны, и на одном из рычагов 64 и 65, с другой стороны.

Что касается этой опорной пластины 63, то она закреплена на опоре 14 складирования.

Таким образом, в положении, показанном на фиг.8, где эти ролики 61 и 62 находятся в контакте с тросом 17 подвешивания с одной и с другой стороны от него, любое смещение этого троса 17 подвешивания влечет за собой поворот опоры 14 складирования на основании 42 так, чтобы эта опора 14 складирования оставалась ориентированной вдоль троса 17 подвешивания или была расположена с ним на одной линии и, следовательно, на одной линии с осью трубопровода передачи текучей среды, развернутого между платформой 10 и наливным судном 11.

Из сказанного выше следует, что эта опора 14 складирования автоматически устанавливается вдоль линии расположения троса 17 подвешивания.

При прохождении рычага подвески 22 (см. фиг.7) ролики 61 и 62 отводятся от троса 17 подвешивания в результате действия гидравлических силовых цилиндров 67 и 68. Простота такой системы с двумя приводными гидравлическими силовыми цилиндрами обеспечивает хорошую механическую надежность.

Однако для того чтобы сохранить направляющее воздействие в боковом направлении в любой момент времени, на самом деле были предусмотрены два комплекта таких роликов, установленные в различных местах, причем эти ролики поочередно убираются от троса подвешивания перед прохождением рычага подвески 22.

Эти два комплекта роликов схематически показаны без их средств управления на фиг.9 и 10. На этих фигурах можно видеть первый комплект роликов 61 и 62, показанных также на фиг.7 и 8, а также второй комплект роликов 61' и 62', установленных по одну и по другую стороны от троса 17 подвешивания и перед первым комплектом роликов 61 и 62.

Вследствие переменных движений наливного судна 11 в процессе осуществления фазы его погрузки рычаг подвески 22 может останавливаться в любой точке этой роликовой направляющей системы, а затем снова начинать двигаться в одном или в другом направлении и даже входить в колебательное движение относительно некоторого положения.

Вследствие этого обстоятельства система управления 39 связана с датчиком положения, что позволяет ей модифицировать порядок выполнения операций отведения комплектов роликов в функции выявленного положения рычага подвески 22.

На фиг.9 и 10 также можно видеть ролики 69-72, обеспечивающие восприятие веса участков 15 трубопровода на выходе из опоры 14 складирования.

Ролики 69-72 попарно связаны между собой при помощи соединительных перемычек 73-76, которые сами в свою очередь шарнирно закреплены с возможностью поворота на промежуточных перемычках 77 и 78, обеспечивающих подвеску роликов 69-72 на опоре 14 складирования.

Система 13 передачи текучей среды в соответствии с предложенным изобретением работает следующим образом.

Перед началом установки системы 13 передачи текучей среды участки 15 трубопровода находятся в сложенном положении, то есть подвешены в сложенном в виде гармошки положении на опоре 14 складирования.

Для того чтобы установить эту систему 13 передачи текучей среды, прежде всего пеньковый канат 51 заводят с платформы 10 на наливное судно 11, например, проводя его одновременно со швартовым концом 12. После этого оператор, находящийся на борту наливного судна 11, присоединяет этот пеньковый канат к концу троса 49 связи, намотанного на свою лебедку 48.

После этого соединения пеньковый канат 51 начинает наматываться на свою лебедку 50. При этом он увлекает за собой трос 49 связи, который сматывается со своей лебедки 48. После того как конец троса 49 связи достигнет опоры 14 складирования, он автоматически присоединяется к концу троса 17 подвешивания. Говоря более конкретно, наконечник 53 троса 49 связи разводит зажимные губки 56а, 56б механизма 54 с зажимными губками и устанавливается на предназначенное для него место.

После того как трос 49 связи будет присоединен к тросу 17 подвешивания, лебедка 48 связи, расположенная на борту наливного судна 11, приводится в действие и начинает вытягивать с опоры 14 складирования трос 17 подвешивания и участки 15 трубопровода, которые постепенно закрепляются на этом тросе. Постоянное усилие натяжения, приложенное со стороны лебедки 40, противодействует выходу троса 17 подвешивания и ограничивает величину стрелы прогиба данной системы 13 передачи текучей среды в ее подвешенном состоянии. Что касается рычагов подвески 22, то они закрепляются на этом тросе 17 подвешивания с равномерными интервалами, отделяющими их друг от друга.

После того как конец троса 17 подвешивания достигнет борта наливного судна 11, устройство 60 механического упора блокирует механизм 54 с зажимными губками. При этом лебедка 48 связи останавливается и гидравлическое соединительное устройство 46 присоединяется к фланцу коллектора 47.

После этого клапаны соединительного средства 46 открываются и погрузка наливного судна 11 может быть начата.

На протяжении всего времени погрузки участки 15 трубопровода направляются на опору складирования или выпускаются с этой опоры в зависимости от фактического расстояния, отделяющего платформу 10 от наливного судна 11.

Для разъединения системы после окончания погрузки описанные выше операции выполняются в обратном порядке и все движения выполняются в противоположном направлении. Однако принцип поддержания постоянного натяжения, теперь уже со стороны платформы 10, сохраняется.

При этом следует отметить, что такая система 13 передачи текучей среды допускает достаточно большие относительные перемещения платформы и наливного судна в любых направлениях.

Кроме того, эта система передачи допускает достаточно высокую скорость движения текучей среды и, следовательно, высокий расход передачи, обеспечивая при этом удовлетворительную устойчивость трубопровода по отношению к гидравлическим ударам.

В варианте реализации данного изобретения, схематически показанном на фиг.11-14, может быть использован следящий привод по вращательному движению для опоры складирования.

Говоря более конкретно, система с боковыми направляющими роликами троса 17 подвешивания, показанная на фиг.1-10, здесь заменена на систему следящего привода по вращательному движению для опоры 14 складирования, содержащую датчик 79 углового положения этого троса 17 подвешивания (см. фиг.13 и 14) и устройство 80 следящего привода по вращательному движению опоры 14 складирования относительно основания 42 (см. фиг.11).

Боковое направление троса 17 подвешивания на выходе из опоры 14 складирования измеряется при помощи подвижного ролика 81, прижимающегося сверху к этому тросу 17. Этот подвижный ролик 81 имеет возможность следовать за боковыми движениями троса 17 подвешивания благодаря установке этого ролика на шарнирной опоре 82, смонтированной на пластине крепления 83 к опоре 14 складирования посредством двух шарнирных соединений 84а и 84б компенсации высоты.

Эта шарнирная опора 82 связана также с устройством 85 кодирования поворота.

Выходной сигнал устройства 85 кодирования, являющийся репрезентативным для углового положения троса 17 подвешивания, подвергается фильтрации таким образом, чтобы исключить колебания, свойственные самому тросу. Затем сигнал подается на гидравлический двигатель 86 устройства 80 следящего привода по вращательному движению для того, чтобы обеспечить ориентацию опоры 14 складирования вдоль основного направления троса 17 подвешивания при помощи системы типа зубчатое колесо-зубчатая рейка, в которой зубчатое колесо смонтировано на выходном валу гидравлического двигателя 86, а зубчатая рейка 87 установлена на палубе платформы 10 позади дорожки качения 88 для роликов 44.

В остальном система 13" передачи текучей среды, показанная на фиг.11-14, по всем пунктам идентична системе 13 передачи текучей среды, показанной на фиг.1-10.

В варианте реализации предложенного изобретения, схематически показанном на фиг.15 и 16, опора 14' складирования системы 13" передачи текучей среды выполнена жестко связанной с платформой 10.

Таким образом, в данном случае боковые перемещения наливного судна 11 по отношению к платформе 10 полностью поглощаются на выходе из опоры 14' складирования посредством троса 17 подвешивания и трубопровода передачи текучей среды, образованного участками 15 трубопровода.

Эта система 13" передачи текучей среды содержит, следовательно, систему 89 бокового направления троса подвешивания 17 на выходе из опоры 14' складирования, аналогичную той системе, которая была описана выше со ссылками на фиг.7-10.

Кроме того, участки шарнирного соединения с вращающимся стыком, имеющим по существу вертикальную ось вращения, типа тех стыков, которые представлены на фиг.19, установлены на уровне каждого рычага подвески 22.

В остальном эта система 13" передачи текучей среды работает аналогично системе, показанной на фиг.1-10.

Необходимо отметить, что лебедка, на которую наматывается пеньковый канат, не показана на фигурах 15 и 16. Эта лебедка в данном случае также идентична тем лебедкам, которые показаны на других фигурах, и она может быть установлена, например, позади лебедки 50.

Еще один вариант реализации системы передачи текучей среды в соответствии с предложенным изобретением схематически показан на фиг.17.

Эта система 13"' передачи текучей среды предназначена для передачи сжиженного природного газа с платформы 10 на специальное наливное судно 11. В данном случае эта система передачи содержит вторую линию участков 15' трубопровода, образующую трубопровод, служащий для возврата парообразной фазы от наливного судна 11 на платформу 10.

Как это можно видеть на фиг.20 и 21, участки 15' трубопровода, служащего для возврата парообразной фазы, имеют диаметр, несколько меньший, чем диаметр участков 15 трубопровода, служащего для передачи сжиженного природного газа.

Передача сжиженного природного газа обычно осуществляется при температуре примерно минус 160°С, причем в этом случае реализации предложенного изобретения система используемых вращающихся стыков представляет собой систему криогенных вращающихся стыков типа Chicksan®.

В то же время, для того, чтобы иметь возможность развернуть оба этих трубопровода параллельно и одновременно между платформой 10 и наливным судном 11, соответствующие участки 16 и 16" шарнирных соединений связаны между собой посредством поперечных шарнирных соединений 90, как это схематически показано на фиг.20 и 21.

При этом следует отметить, что каждый из участков 16" шарнирного соединения, показанных на фиг.21, содержит только один вращающийся стык, имеющий по существу горизонтальную ось 91, 91' и связанный со стыком, имеющим по существу вертикальную ось 92, 92'.

Что касается участков 16 шарнирного соединения, показанных на фиг.20, то они идентичны тем участкам шарнирного соединения, которые показаны на фиг.18.

Разумеется, предложенное изобретение ни в коем случае не ограничивается теми способами его реализации, которые были описаны и схематически представлены выше и были приведены здесь только в качестве примеров.

В частности, данное изобретение включает все средства, представляющие собой технические эквиваленты описанных здесь средств, а также их комбинации.

В то же время, система передачи текучей среды в соответствии с предложенным изобретением может быть использована для передачи текучих сред, отличных от сырой нефти и сжиженного природного газа. При этом среди таких текучих сред могут быть упомянуты, в частности, сжиженный попутный нефтяной газ и газовые конденсаты.