башмак для опорной колонны самоподъемной платформы

Формула изобретения

1. Башмак для опорной колонны самоподъемной платформы, содержащий корпус и узел присоединения башмака к опорной колонне, отличающийся тем, что имеет нулевую или положительную плавучесть и выполнен с возможностью изменения нулевой или положительной плавучести до плавучести небольшого отрицательного значения, причем корпус башмака содержит отверстие для пропуска опорной колонны, причем указанное отверстие расположено по центру башмака и содержит вертикальные направляющие пазы для взаимодействия с рейками опорной колонны, причем узел присоединения башмака к опорной колонне содержит два стопора, каждый из которых снабжен направляющим стаканом, размещенным в корпусе, выдвижным сухарем, расположенным в направляющем стакане, и ручным приводом для перемещения сухаря в направляющем стакане.

2. Башмак по п.1, отличающийся тем, что корпус башмака выполнен из материала, имеющего плотность, соответствующую плотности забортной воды.

3. Башмак по п.1, отличающийся тем, что корпус башмака выполнен из материала, имеющего большую плотность, чем плотность забортной воды, и снабжен, по меньшей мере, одним телом с положительной плавучестью или содержит вещество, имеющее меньшую плотность, чем плотность забортной воды.

4. Башмак по п.3, отличающийся тем, что корпус башмака изготовлен, по меньшей мере, из одного металла, например железа или стали.

5. Башмак по п.3 или 4, отличающийся тем, что корпус включает в себя, по меньшей мере, один отсек, заполненный воздухом в качестве вещества, имеющего плотность меньшую, чем плотность забортной воды.

6. Башмак по п.3 или 4, отличающийся тем, что снабжен средствами для присоединения с возможностью освобождения указанного, по меньшей мере, одного тела к корпусу.

7. Башмак по п.3 или 4, отличающийся тем, что корпус содержит, по меньшей мере, один балластный отсек, выполненный с возможностью помещения в нем тела с отрицательной плавучестью или вещества, имеющего плотность, соответствующую плотности забортной воды, или большую, чем плотность забортной воды.

8. Башмак по п.7, отличающийся тем, что балластный отсек выполнен с возможностью заполнения забортной водой.

9. Башмак по п.1, отличающийся тем, что башмак имеет, по меньшей мере, два отсека, первый из которых заполнен воздухом, а второй выполнен с возможностью заполнения забортной водой.

10. Башмак по п.9, отличающийся тем, что первый отсек расположен в верхней части башмака, а второй отсек расположен в нижней части башмака.

11. Башмак по п.1, отличающийся тем, что ручной привод выполнен в виде винтовой передачи с маховиком.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в особенности к башмаку для опорной колонны самоподъемной платформы.

Уровень техники

Для обеспечения строительства различных морских гидротехнических сооружений получили широкое применение морские самоподъемные платформы (с цельносваренным корпусом или с корпусом из модульных понтонов), устанавливаемые на опорных колоннах с помощью, например, гидравлических подъемников.

Платформы могут устанавливаться как на плотных (щебень, гравий, крупный песок и т.д.), так и на слабых (мелкий песок и т.д.) грунтах. На плотных грунтах колонны, как правило, используются без башмаков из-за незначительного заглубления колонны в такой грунт под действием собственного веса платформы. На слабых же грунтах для предотвращения значительного заглубления колонн последние используют со специальными башмаками, имеющими большую опорную поверхность по сравнению с торцевой площадью опорной колонны.

Известен съемный башмак для опорной колонны, описанный в патентном документе RU 2133794 С1, содержащий корпус и узел присоединения башмака к опорной колонне. Корпус башмака выполнен в виде цельносварной конструкции, масса башмака может доходить до 10 т и более.

Башмак присоединяется к колонне следующим образом: колонна заводится в отверстие в корпусе платформы, затем башмак опускается у борта платформы и заводится под торец колонны и подтягивается к нему, после чего башмак соединяется с колонной посредством крепежных приспособлений.

Операции по подтягиванию башмака к торцу колонны и их соединению являются достаточно трудоемкими, так как выполняются в подводных условиях с помощью водолазов, что дополнительно усложняется большой массой башмака.

Кроме того, большая масса башмака отрицательно сказывается также на осадке корпуса платформы, когда он транспортируется на ней к месту установки платформы, что приводит к необходимости уменьшения полезного груза, размещенного на палубе.

Раскрытие изобретения

В основу изобретения положена задача разработать башмак для опорной колонны самоподъемной платформы, конструкция которого значительно упрощает процесс монтажа башмака на колонну, находящуюся в отверстии корпуса платформы, и не приводит к дополнительной нагрузке на платформу в целом, следовательно, не приводит к дополнительной осадке корпуса от башмаков во время их монтажа на опорные колонны.

Сущность изобретения заключается в придании башмаку плавучести, близкой к нулевой, или небольшой отрицательной плавучести, при которой для манипуляций с башмаком под водой требуются меньше усилий по сравнению с башмаком, имеющим большую отрицательную плавучесть, а нагрузка на платформу минимизируется. Для упрощения процесса монтажа также предусматриваются средства для упрощения посадки и закрепления соединения башмака с колонной.

Башмак согласно изобретению содержит корпус и узел присоединения башмака к опорной колонне. Отличительной особенностью башмака является то, что он имеет нулевую или положительную плавучесть.

В одном варианте корпус башмака выполнен из материала, имеющего плотность, соответствующую плотности забортной воды.

В другом варианте корпус башмака выполнен из материала, имеющего большую плотность, чем плотность забортной воды, и снабжен, по меньшей мере, одним телом с положительной плавучестью или содержит вещество, имеющее меньшую плотность, чем плотность забортной воды.

В предпочтительном варианте корпус башмака изготовлен из металла, например железа или стали.

В другом предпочтительном варианте корпус включает в себя, по меньшей мере, один отсек, заполненный воздухом в качестве вещества, имеющего плотность меньшую, чем плотность забортной воды.

Башмак предпочтительно снабжен средствами для присоединения, с возможностью освобождения указанного, по меньшей мере, одного тела к корпусу.

В дальнейшем варианте корпус содержит, по меньшей мере, один балластный отсек, выполненный с возможностью помещения в нем тела с отрицательной плавучестью или вещества, имеющего плотность, соответствующую плотности забортной воды, или большую, чем плотность забортной воды.

Балластный отсек предпочтительно выполнен с возможностью заполнения забортной водой.

Башмак может иметь, по меньшей мере, два отсека, первый из которых заполнен воздухом, а второй выполнен с возможностью заполнения забортной водой.

В наиболее предпочтительном варианте первый отсек расположен в верхней части башмака, а второй отсек расположен в нижней части башмака.

Корпус башмака может содержать отверстие для пропуска опорной колонны, проходящее, предпочтительно, по центру башмака.

Вертикальное отверстие для пропуска колонны может содержать вертикальные направляющие пазы для взаимодействия с рейками опорной колонны.

Узел присоединения башмака к опорной колонне предпочтительно содержит два стопора, каждый из которых снабжен направляющим стаканом, размещенным в корпусе, выдвижным сухарем, расположенным в направляющем стакане, и ручным приводом для перемещения сухаря в направляющем стакане.

В предпочтительном варианте ручной привод выполнен в виде винтовой передачи с маховиком.

Краткое описание чертежей

Ниже с помощью прилагаемых чертежей и неограничительных примеров описаны различные варианты реализации настоящего изобретения.

На фиг.1 в поперечном разрезе изображен башмак для опорной колонны на плаву около борта корпуса платформы.

На фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 в поперечном разрезе изображен башмак для опорной колонны в погруженном состоянии на вспомогательных канатах.

На фиг.4 в поперечном разрезе изображен башмак для опорной колонны, установленный на колонну.

На фиг.5 в продольном разрезе изображен стопор.

Осуществление изобретения

Как указано выше, задача изобретения решается путем придания башмаку плавучести, близкой к нулевой, или небольшой отрицательной плавучести, при которой для манипуляций с башмаком под водой требуются меньшие усилий по сравнению с башмаком, имеющим большую отрицательную плавучесть. При этом башмак может иметь постоянную нулевую или положительную плавучесть, изменяемую таким образом, что в процессе монтажа башмака на колонну она приобретает близкое к нулю или небольшое отрицательное значение.

Под небольшой отрицательной плавучестью в данном случае понимается такая плавучесть, при которой тело, погруженное в воду, тонет, однако для его подъема или удержания на каком-либо уровне относительно поверхности воды требуется незначительное усилие. В башмаке могут быть предусмотрены средства для присоединения тел, придающих башмаку небольшую положительную плавучесть.

Башмак может быть изготовлен из материала, имеющего плотность, близкую к плотности забортной воды. В качестве материала, имеющего плотность, близкую к плотности забортной воды, могут использоваться некоторые виды пенобетона, пластика и т.п. При этом следует иметь в виду, что плотность воды может быть разной в зависимости от вида воды, региона, климатических и погодных условий и т.п., и при проектировании и изготовлении башмака для опорной колонны следует учитывать возможные условия его применения.

Башмак может быть также изготовлен из материала, имеющего меньшую плотность, чем плотность забортной воды, и содержать вещество или материал, плотность которого больше плотности забортной воды, и/или, по меньшей мере, одно тело с отрицательной плавучестью. Указанное тело может быть заключено внутри корпуса башмака или удерживаться снаружи башмака самостоятельно или с помощью удерживающих средств. В качестве примера материала, имеющего плотность меньшую, чем плотность забортной воды, могут быть использоваться некоторые виды бетона, пластика, пенопласта, дерево и т.п., а в качестве материала, имеющего плотность большую, чем плотность забортной воды, могут быть использоваться металлы, песок и т.п.

Далее, башмак может быть изготовлен из материала, имеющего плотность большую, чем плотность забортной воды, и может содержать вещество, плотность которого меньше плотности забортной воды, и/или, по меньшей мере, одно тело, с положительной плавучестью. Как и в предыдущем случае, указанное тело может быть заключено внутри корпуса башмака или удерживаться снаружи башмака самостоятельно или с помощью удерживающих средств. В качестве вещества, имеющего плотность меньшую, чем плотность забортной воды, может быть применен, например, воздух. В качестве средств, удерживающих воздух снаружи башмака, могут быть использованы герметичные емкости, которые могут быть прикреплены к корпусу башмака и изготовлены из металла, ткани, стекла, эластичных материалов и т.п.

В предпочтительном варианте башмак для опорной колонны выполнен из металла, предпочтительно железа или стали, и имеет, по меньшей мере, один герметичный отсек, заполненный воздухом, при этом общий объем герметичных отсеков рассчитывается так, чтобы башмак в целом обладал нулевой или положительной плавучестью.

Если башмак изначально имеет нулевую или небольшую отрицательную плавучесть, монтаж происходит следующим образом. Башмак с присоединенными телами для придания ему положительной плавучести опускают в воду рядом с корпусом платформы и с помощью водолазов соединяют башмак с корпусом платформы или колонны вспомогательными канатами, после чего указанные тела отсоединяют и башмак погружается в воду. Операция присоединения канатов к башмаку может быть проведена до спуска на воду, в этом случае указанные тела отсутствуют. Канаты в состав башмака не входят, так как являются оснасткой, используемой при монтаже башмака.

Погружение башмака в воду осуществляется без применения грузоподъемных средств, при этом обеспечение погружения башмака по заданной траектории и удержание башмака на заданной глубине осуществляется с помощью вспомогательных канатов. После погружения башмака в воду на канатах под опорной колонной платформы производят совмещение узла крепления башмака и ответной части на колонне и закрепление башмака на колонне, после чего вспомогательные канаты отсоединяют. Совмещение узла крепления башмака и ответной части на колонне может быть произведено опусканием с помощью подъемника колонны вниз, подтягиванием с помощью лебедок башмака на канатах к колонне или любым другим способом.

Монтаж башмака может быть произведен и без закрепления башмака на колонне, при этом башмак удерживается на колонне в требуемом положении сначала канатами, с помощью которых башмак подтягивается к колонне, а затем, после опускания колонны с башмаком на грунт, башмак фиксируется между колонной и грунтом под весом опирающейся на него колонны и самоподъемной платформы, и вспомогательные канаты могут быть отсоединены.

В другом варианте башмак изначально имеет положительную плавучесть и возможность балластировки с приданием ему нулевой или небольшой отрицательной плавучести. Положительная плавучесть может быть обеспечена несколькими способами.

Башмак может быть изготовлен из материала, имеющего плотность, близкую к плотности забортной воды или меньшую, чем плотность забортной воды, или содержать тело, изготовленное из такого материала. В альтернативном варианте башмак может быть изготовлен из материала, имеющего плотность большую, чем плотность забортной воды, и содержать тело (тела), плотность которого меньше плотности забортной воды. Указанное тело может быть как заключено внутри корпуса башмака, так и удерживаться снаружи башмака самостоятельно или с помощью удерживающих средств. Количество тел определяется исходя из требуемой плавучести башмака.

Балластировка башмака, обладающего положительной плавучестью, может быть проведена следующими способами.

Во-первых, к башмаку могут присоединяться или вводиться внутрь башмака тела, вещества или материалы, обладающие плотностью, большей, чем плотность забортной воды, например в башмак могут быть введены утяжелители из металла, тяжелых видов бетона или пластика, или может быть насыпан, например, песок.

Во-вторых, от башмака могут отсоединяться тела из материалов, обладающих плотностью, меньшей, чем плотность забортной воды, причем такие тела находятся под водой или вблизи поверхности воды. Например, при отделении от башмака присоединенных к нему поплавков, изготовленных из дерева, легких видов бетона, пенопласта или пластика, или воздушных поплавков, находящихся в воде, башмак будет погружаться.

Балластировка башмака также может производиться путем замещения веществ, материалов или тел другими веществами, материалами или телами, имеющими большую плотность по сравнению с замещаемыми, причем замещаемые материалы, вещества или тела могут находиться как в корпусе башмака, так и удерживаться на нем или около него с помощью удерживающих средств. Например, плавучесть башмака будет снижаться при замещении воды песком или воздуха водой или песком.

Следует понимать, что приведенные способы балластировки не являются исчерпывающими и могут комбинироваться.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения на фиг.1 башмак 1 для опорной колонны 10 самоподъемной платформы содержит корпус в виде плавучести с воздушными отсеками 2 и балластными отсеками 3, с центральным вертикальным отверстием 4 для пропуска опорной колонны и двумя направляющими пазами 5 для центрирования башмака с помощью реек 11 опорной колонны 10. Выполнение плавучести с двумя направляющими пазами 5, взаимодействующими с рейками 11 колонн 10, позволяет предотвратить разворот башмака в горизонтальной поверхности (плане). Балластные отсеки 3 предназначены для приема балласта в виде забортной воды.

В предпочтительном варианте балластировка производится путем замещения части воздуха в балластном отсеке 3 корпуса башмака 1, изготовленного из металла, предпочтительно железа или стали, забортной водой. Балластный отсек 3 расположен в нижней, донной части корпуса башмака 1.

Такое выполнение корпуса плавучести с воздушными и балластными отсеками 2, 3 позволяет обеспечить самопогружение башмака 1 под воду путем заполнения балластных отсеков забортной водой, в результате чего башмак приобретает небольшую отрицательную плавучесть.

Монтаж башмака 1, обладающего положительной плавучестью, происходит следующим образом. Башмак 1 с положительной плавучестью опускают в воду рядом с корпусом платформы и с помощью водолазов соединяют башмак 1 с корпусом платформы, или колонны 10 (фиг.1, 2) вспомогательными канатами 12. Операция присоединения канатов 12 к башмаку 1 может быть проведена до спуска на воду. Далее башмак 1 балластируется до тех пор, пока не приобретет небольшую отрицательную плавучесть, под действием которой башмак 1 начнет погружаться в воду. Погружение башмака 1 в воду осуществляется без применения грузоподъемных средств, при этом обеспечение погружения башмака 1 по заданной траектории и удержание башмака 1 на заданной глубине осуществляется с помощью вспомогательных канатов 12. В результате башмак 1 повисает на канатах 12 под опорной колонной 10 платформы (фиг.3), после чего производят совмещение узла крепления башмака 1 в отверстии 4 и ответной части 11 на колонне 10 и закрепление башмака 1 на колонне 10, и отсоединяют вспомогательные канаты 12. Совмещение узла крепления башмака 1 и ответной части 11 на колонне 10 может быть произведено опусканием с помощью подъемника колонны 10 вниз (фиг.4), подтягиванием с помощью лебедок башмака 1 на канатах 12 к колонне 10 или любым другим способом. Как уже отмечалось, монтаж башмака 1 может быть произведен и без закрепления башмака 1 на колонне 10 с помощью узла крепления.

Башмак 1 также содержит узел присоединения к опорной колонне 10. На фиг.5 изображен предпочтительный вариант этого узла, который содержит два стопора, каждый из которых включает направляющий стакан 6, установленный в корпусе 1 на уровне воздушного отсека 2, выдвижной сухарь 7, расположенный в направляющем стакане 6, и ручной привод, выполненный, например, в виде винтовой передачи 8 с маховиком 9. Такое выполнение узла крепления башмака 1 к колонне 10 позволяет быстро закрепить башмак 1 на колонне 10, заведя сухари 7 стопоров в отверстия реек 11 колонны 10 при размещении реек 11 в пазах 5 башмака 1.

Закрепление башмака 1 на опорной колонне 10 происходит следующим образом. После совмещения штатных отверстий в колонне с сухарями 7, водолазы с помощью ручных приводов вращают маховики 9 и заводят сухари 7 в отверстия колонны 10. Ответные отверстия в колонне 10 в предпочтительном варианте выполнены в рейках 11 колонны 10.