Способ и устройство для буксирования подводных трубопроводов
Формула / Реферат
1. Устройство для буксирования подводных трубопроводов, содержащее
по меньшей мере один поплавок (2) с изменяемой или частично изменяемой плавучестью;
по меньшей мере один направляющий элемент (5), находящийся в контакте с морским дном, по существу, расположенный в вертикальной плоскости и выполненный с возможностью поворота вокруг вертикальной оси;
средства (4) управления высотным положением, предназначенные для изменения плавучести поплавка и для управления положением направляющего элемента в зависимости от расстояния от указанного устройства до морского дна;
средства (3) разъемного присоединения указанного устройства к подводному трубопроводу.
2. Устройство по п.1, в котором основание поплавка частично открыто.
3. Устройство по п.1 или 2, в котором направляющий элемент выполнен в виде диска или лопасти.
4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором направляющий элемент может быть ориентирован в нескольких направлениях.
5. Устройство по п.4, в котором направляющий элемент может быть ориентирован в нескольких направлениях с определенным шагом.
6. Устройство по п.4, в котором направляющий элемент может быть заблокирован в заданном положении.
7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором средства управления высотным положением содержат кинематический механизм с рычажной системой для управления положением направляющего элемента.
8. Устройство по п.7, в котором рычажная система также управляет плавучестью поплавков.
9. Устройство по п.7 или 8, в котором рычажная система выполнена в виде пантографа.
10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором средство разъемного присоединения содержит, по существу, плоскую опорную конструкцию и системы отсоединения опорной конструкции от трубопровода.
11. Устройство по п.10, в котором опорная конструкция выполнена в виде рамы, собранной, по меньшей мере частично, из стальных элементов.
12. Способ буксирования подводных трубопроводов, отличающийся тем, что включает
присоединение к трубопроводу на соответствующем расстоянии друг от друга ряда устройств, которые выполнены с возможностью придания трубопроводу плавучести, изменяемой в зависимости от расстояния от морского дна, и с обеспечением принятия трубопроводом, по существу, устойчивого положения по высоте на установленном расстоянии от морского дна, так что он не касается дна и имеет нейтральный вес, при этом указанные устройства образуют направляющую систему посредством по меньшей мере одного элемента, погруженного в морское дно, для противодействия боковым усилиям и придания изменения направления перемещения трубопровода;
обеспечение плавучести трубопровода путем активации указанных устройств;
буксирование трубопровода в продольном направлении соответствующими буксировочными средствами.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что указанные устройства приводят в действие для изменения направления перемещения трубопровода.
14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что он включает отсоединение указанных устройств от трубопровода.
15. Способ по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что выполняют одну или более последовательностей этапов обеспечения плавучести (b) и буксирования (с), чередующихся с последующим заполнением устройств водой и опусканием трубопровода на морское дно.
16. Способ по любому из пп.12-15, отличающийся тем, что в нем используют устройства по любому из пп.1-11.
Текст
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУКСИРОВАНИЯ ПОДВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ Изобретение относится к способу и устройству для буксирования подводных трубопроводов (1),включающему разъемное присоединение к трубопроводу ряда устройств (101), расположенных на соответствующем расстоянии друг от друга и выполненных с возможностью обеспечения плавучести трубопровода, которая изменяется в зависимости от расстояния от морского дна, с обеспечением принятия трубопроводом, по существу, устойчивого положения на установленном расстоянии от морского дна, так что он не касается дна и имеет нейтральный вес, при этом указанные устройства образуют направляющую систему посредством по меньшей мере одного элемента (5), погруженного в морское дно, для противодействия боковым усилиям и придания изменения направления перемещения трубопровода. 014151 Данное изобретение относится к способу и устройству для буксирования подводных трубопроводов. Более конкретно, изобретение относится к прокладке трубопроводов на большой глубине или на мелководье, в зонах действия течений путем буксирования трубопроводов близ морского дна (внедонная буксировка). В нефтяной промышленности известно применение способов и соответствующего оборудования для формирования сегментов подводных трубопроводов буксированием предварительно собранных "ниток" трубопровода от места проведения работ до конечного пункта назначения. Среди различных возможных методов следует рассмотреть метод "внедонной буксировки", как наиболее широко применяемый. Трубопровод буксируют путем его перемещения немного выше морского дна. Хотя эта технология используется в настоящее время, она имеет различные недостатки, среди которых тот факт, что в присутствии поперечных течений трубопровод может смещаться в сторону от курса. Некоторые решения этой проблемы предложены в международной заявке на патент, опубликованной 05.04.2006 г. под номером WO 2006/045357 (У. Джованнини и др.), в которой описаны технические приемы, основанные на управлении геометрической конфигурацией трубопроводов относительно морского дна, а не относительно глубины и осуществляемые посредством оборудования, связанного с трубопроводом и, по существу, содержащего поплавки, по меньшей мере часть которых имеет изменяемую или частично изменяемую плавучесть и которые будучи размещенными в предопределенных положениях и на предопределенных расстояниях обеспечивают дифференцированную плавучесть трубопровода в зависимости от расстояния от дна, чтобы получить "фестончатую" конфигурацию трубопровода,т.е. такую, при которой подвешенные к поплавкам секции трубопровода чередуются с неподвешенными секциями. Подобный упомянутому в РСТ заявке способ внедонной буксировки был предложен в патенте США 4138853 (Д.Е. Лэйми), опубликованном в Италии под номером 1085995, в котором для противодействия поперечным течениям предлагается использовать устройство, имеющее согласно различным вариантам выполнения опорные элементы, допускающие деформации в вертикальной плоскости, но обеспечивающие жесткость в поперечном направлении. Конструкции, предложенные в указанных патентных документах, имеют различные недостатки. Первая конструкция фактически управляет плавучестью поплавков относительно морского дна, но для сохранения положения трубопровода на линии маршрута основывается на силе трения трубопровода относительно морского дна, достаточной для того, чтобы противодействовать силе поперечных течений. Этот подход не лишен риска вследствие неопределенности самой природы этих сил трения. Конструкция, описанная в патенте США 4138853, с другой стороны, имеет дополнительный способ, нацеленный на противодействие силам течений, но не обеспечивает специфическое управление остаточным весом трубопровода в зависимости от его расстояния от морского дна, с возникновением риска того, что при изменении рабочих условий становится невозможно эффективно управлять высотным положением трубопровода в ходе буксирования, так же как и остаточной силой веса, которую опорные элементы передают морскому дну, с риском возникновения значительного сопротивления перемещению в прямом направлении. Ни один из этих методов не предусматривает какого-либо устройства или способа, чтобы вернуть буксируемый трубопровод в первоначальное положение, если он был отклонен течением (например, в случае особенно интенсивных неблагоприятных метеорологических и морских явлений) или если необходимо изменить маршрут буксируемой нитки трубопровода (например, обеспечить кривизну участка). Решение, которое здесь предлагается, успешно устраняет эти недостатки и включает в себя устройство и способ для буксирования подводных трубопроводов, в которых управление вертикальным и горизонтальным положениями выполняется совместным функционированием поплавков с изменяемой или частично изменяемой плавучестью и направляющих элементов, которые - взаимодействуя с морским дном посредством неполного погружения в него, по существу, вертикального элемента с пластиной в виде лопасти или диска, которая может поворачиваться вокруг вертикальной оси, - способны поддерживать направление буксирования, противодействуя силе течения или изменяя направление. Лопасть, частично погруженная в морское дно, способна противодействовать перемещениям, направленным перпендикулярно ее плоскости. В то же время когда плоскость лопасти не параллельна вертикальной плоскости, проходящей через ось буксируемого трубопровода, такое положение лопасти в контакте с дном в ходе буксирования генерирует систему сил, способную изменить направление перемещения трубопровода. Вышеупомянутые силы передаются трубопроводу средствами управления высотным положением, присоединяемыми, как и поплавки, к средствам съемного присоединения подводного трубопровода, например к опорным конструкциям с системами отсоединения; средства управления высотным положением выполняют функцию управления положением лопасти и в то же самое время изменяют плавучесть поплавков в зависимости от расстояния от трубопровода до морского дна. Каким образом следует изменять плавучесть поплавка, можно заключить из уже приводимых описаний известного устройства, в частности конструкции, описанной в публикации WO 2006/045357, в которой упоминается использование привода для нагнетания воздуха, в котором по меньшей мере одно сопло заполняет поплавок, а средство приводит в движение и/или располагает так называемый входной-1 014151 конец в зависимости от расстояния от морского дна. В предложенном изобретении так называемые средства приведения в движение и/или позиционирования входного конца снабжены упомянутыми выше средствами управления высотным положением. Задача определения плавучести поплавков решена конструкцией, описанной здесь, поскольку должны быть определены только границы изменения плавучести, а не ее точное значение, а также решена проблема неопределенностей, вызванных перемещением трубопровода на морском дне, который теперь перемещается параллельно дну, а не находится в контакте с ним. Кроме того, решены задачи боковой устойчивости в ходе буксирования, а также добавлены функциональные возможности коррекции маршрута. Предложенное устройство для буксирования подводных трубопроводов содержит по меньшей мере один поплавок (2) с изменяемой или частично изменяемой плавучестью; по меньшей мере один направляющий элемент (5), находящийся в контакте с морским дном, по существу, расположенный в вертикальной плоскости и выполненный с возможностью поворота вокруг вертикальной оси; средства (4) управления высотным положением для изменения плавучести указанного поплавка и управления положением направляющего элемента в зависимости от расстояния от указанного устройства до морского дна; средства (3) разъемного присоединения указанного устройства к подводному трубопроводу. Основание поплавка предпочтительно открыто, по меньшей мере частично, для выполнения поплавком функции "воздушного колокола", а сам поплавок заполнен сжатым воздухом под давлением окружающей среды. Направляющий элемент предпочтительно изготовлен в виде диска или лопасти. Направляющий элемент предпочтительно ориентируется в нескольких направлениях, возможно с заданным угловым шагом. В более предпочтительном случае направляющий элемент может блокироваться в заданном положении. В описанном здесь изобретении средства управления высотным положением предпочтительно выполнены в виде кинематического механизма с рычажной системой для управления положением направляющего элемента. Рычажная система предпочтительно также управляет плавучестью поплавков. Еще более предпочтительно указанная рычажная система представляет собой конструкцию по типу пантографа. Средства разъемного присоединения к трубопроводу предпочтительно содержат, по существу, плоскую опорную конструкцию и систему отсоединения указанной конструкции от трубопровода. Более предпочтительно указанная конструкция выполнена в виде рамы, собранной, по меньшей мере частично,из стальных элементов. Системы отсоединения известны специалистам и могут быть выполнены, например, при помощи полос, цепей, тросов или хомутов, которые охватывают трубопровод и которые либо разъединяются посредством механизма, либо просто разрезаются, либо расцепляются после ослабления съемных винтов,шпилек и т.д. Другая цель изобретения относится к способу буксирования подводных трубопроводов, при котором может использоваться описанное выше устройство; отличающемуся следующими этапами: присоединение к трубопроводу на соответствующем расстоянии друг от друга ряда устройств, которые передают трубопроводу плавучесть, изменяемую в зависимости от расстояния от морского дна, и позволяют трубопроводу принять, по существу, устойчивое положение на установленном расстоянии от морского дна, при котором трубопровод не касается дна и имеет нейтральный вес; при этом указанные устройства образуют направляющую систему посредством по меньшей мере одного элемента, погруженного в морское дно, для противодействия боковым смещающим усилиям и передачи изменения направления перемещения трубопровода; обеспечение плавучести трубопровода путем активации указанных устройств; буксирование трубопровода в продольном направлении соответствующими средствами буксировки; возможное изменение направления перемещения трубопровода, выполняемое путем активации указанных устройств; возможное отсоединение трубопровода от указанных устройств. С помощью описанного выше способа можно получить все вышеуказанные преимущества. Поэтому можно производить буксировочные операции подводных трубопроводов даже в трудных условиях,например при наличии сильных течений, на мелководье, при сильном ветре и больших волнах. Способ также позволяет осуществлять буксировочные операции, которые будут производиться последовательно во времени, укладывая трубопровод на дно, когда это необходимо, устраняя плавучесть и затем повторно возобновляя буксировочные операции. Средства буксирования трубопровода известны и могут быть реализованы посредством тросов, связанных по меньшей мере с одним буксиром, либо с рядом плавучих средств, либо по меньшей мере с одним передвигающимся по воде и по земле средством, либо с береговым буксирным оборудованием-2 014151 Чертежи, поясняющие некоторые примеры вариантов выполнения данного изобретения, кратко описаны ниже. На фиг. 1 показан вид сбоку примера предложенного устройства в плоскости продольной оси трубопровода (1), которое содержит поплавок (2) с изменяемой или частично изменяемой плавучестью; средства разъемного присоединения устройства к трубопроводу (1); средства (4) управления высотным положением; направляющий элемент (5). Показаны также морское дно (6) и поверхность (7) воды. Для удобства элементы, из которых сформировано устройство, показаны всегда, даже если они погружены в морское дно. На фиг. 2 показан вид спереди того же устройства перпендикулярно оси трубопровода (1), где вследствие конфигурации профиля дна направляющие элементы (5) опираются на дно моря на различных уровнях. На фиг. 3 представлен тот же вид, что и на фиг. 2, но с другой конфигурацией устройства, при которой направляющий элемент (5) повернут относительно главной плоскости трубопровода (1). На фиг. 4 показан вид сверху трубопровода (1) и направляющего элемента (5) с двумя различными ориентациями. На фиг. 5 показаны два различных варианта лопастей (51) и (53) на двух видах: вид А - сбоку в вертикальной плоскости и вид В - спереди. На фиг. 6 показан участок трубопровода (1), оборудованный предложенным устройством (101). Несколько проектных особенностей и пример варианта выполнения данного устройства, в соответствии с формулой изобретения и со ссылкой на прилагаемые чертежи, описаны ниже. Также приводится описание буксирования подводного трубопровода с использованием предложенного способа. Поплавок (2) может иметь различную форму, например цилиндрическую или призматическую, с вертикальной или горизонтальной осью, согласно специфическим особенностям эксплуатации (например, буксирование на большой глубине, на мелководье, на участках с разной глубиной; при равномерной конфигурации морского дна или существенно волнистой; при неопределенности характеристик буксируемого трубопровода). На самой мелкой глубине наиболее подходящими являются плоские формы, тогда как при особенно неровном морском дне или в случае неопределенности, например, относительно веса трубопровода целесообразнее иметь большой диапазон регулирования плавучести и, вследствие этого, вертикальную конфигурацию поплавка. В самых распространенных конструкциях поплавок имеет горизонтальную главную ось, как в примере, изображенном на чертеже. Объем и количество поплавков также зависят от граничных условий и характеристик трубопровода. Обычно целесообразно разделять поплавки на группы, чтобы избегать их чрезмерных габаритов, которые привели бы к трудностям при сборке, транспортировке и эксплуатации. Поплавок имеет жесткую или полужесткую конструкцию и изготовляется из различных материалов, например из стали, нержавеющей стали, пластмассы или композиционных материалов, таких как полиуретан, полиэтилен и стеклокаучук. Плавучесть обеспечивается закачкой воздуха в поплавок. Изменение плавучести, полное или частное, производится путем изменения количества воздуха в поплавке, полным или частичным заполнением поплавка водой или освобождением его от воды. Специалисты знают, как производится это изменение плавучести, также называемое балластированием: например при использовании поплавка закрытого типа вода вводится через соответствующий впускной штуцер, заполняя поплавок и позволяя воздуху выходить из другого штуцера, и, напротив,вода может удаляться из поплавка, вытесняемая нагнетаемым воздухом. Однако более предпочтительным является применение поплавка с открытым основанием и действующего по принципу воздушного колокола. В этом случае достаточно накачивать воздух или выпускать его в окружающую среду, используя при этом преимущества простоты и меньшего количества требований, касающихся конструкции поплавка, который в этом случае не является емкостью под давлением. Поплавок присоединяется к трубопроводу посредством съемных крепежных средств (3). Их расположение относительно трубопровода зависит от специфических условий эксплуатации: поплавок может быть смонтирован над трубопроводом или вдоль его боковой стороны (в случае, например, мелководья). В примере, поясняемом на чертеже, видно, что поплавок смонтирован над трубопроводом и выше съемных крепежных средств. Соединение съемных крепежных средств с трубопроводом может быть выполнено при помощи простой рамы, соединенной с трубопроводом посредством разъемных соединений. Рама одновременно удерживает поплавки и поддерживает средства (4) управления высотным положением. Указанная рама имеет в целом плоскую металлическую конструкцию, выполненную, например, из стали, из нержавеющей стали или алюминия, и включает в себя хомуты, тросы или ленты (31), соединяемые с трубопроводом для передачи ему плавучести. Рама должна быть в состоянии противостоять усилиям, передаваемым направляющим элементом, и должна быть жесткой в поперечном направлении. Она может быть смонтирована ниже или выше поплавка. Контакт с рамой производится посредством башмаков, или имеющих соответствующую форму (например, криволинейной дуги) опор, и/или щадящими крепежными элементами из соответствующего материала (например, из пластмассы, каучука, ткани или древесины), чтобы избежать повреждения наружной поверхности трубопровода. Размыкание элементов разъемного соединения может быть произведено, например, путем перерезания троса, механическим открытием простых зажимных приспособлений (например, разъединением откидных крюков),-3 014151 приведением в действие при помощи сжатого воздуха соответствующих пневматических приводов, разъединением крепежных элементов типа винтов или шпилек. В некоторых простых случаях (например,когда поплавок состоит из одного элемента; трубопроводы имеют малый диаметр; малые диапазоны изменения плавучести) рама может отсутствовать и средства разъемного соединения могут быть чрезвычайно компактными и, по существу, встроенными или предусмотренными в конструкции поплавка, который в этом случае должен иметь усиленную конструкцию (самонесущий корпус или несущую раму). Направляющий элемент (5) выполняет важную функцию. Силы, обусловленные поперечными напряжениями на буксируемом трубопроводе (и на предложенном устройстве), воздействуют на него, и благодаря этому маршрут буксируемого трубопровода может быть скорректирован. Эта функция выполняется, например, лопастью (51), расположенной в вертикальной плоскости. Поскольку лопасть частично погружена в грунт, она движется с малым сопротивлением в продольном направлении, в то время как в поперечном направлении она оказывает высокое сопротивление. Чтобы сделать это сопротивление активным, лопасти необходимо проникнуть в слой грунта с достаточной консистенцией: иногда, вследствие наличия ила на поверхности морского дна, необходимо проникнуть на глубину от нескольких сантиметров до 1 м или даже больше. Лопасть может быть изготовлена с пластиной (53), металлической и имеющей соответствующую форму (прямоугольную, или многоугольную, или же многоугольную, состоящую из криволинейных секций), и может иметь такой угол атаки, что передняя кромка в направлении перемещения (d), показанном стрелкой на фиг. 5, имеет в плане угол менее 90. Кромки пластины могут быть заострены, чтобы обеспечивать лучшее проникновение в продольном направлении. Лопасть может быть круглой формы, в виде вращающегося диска (51), как в примере на чертеже. Чтобы избежать чрезмерного заглубления лопасти в слишком мягком морском дне, в плоскости, перпендикулярной плоскости лопасти, может быть установлен плоский опорный элемент (52), например, на уровне центра лопасти или же выше. Другие конструкции могут включать в себя направляющие элементы не с одиночной лопастью, а с несколькими лопастями (лопасти с параллельными пластинами) или элементы специального профиля в горизонтальной плоскости в дополнение к вертикальной плоскости. Даже если имеется, в случае самой простой конструкции, только один направляющий элемент, предпочтительно для максимизации эффекта иметь по меньшей мере два направляющих элемента, расположенных параллельно друг другу или последовательно один за другим. Плоскость, в которой расположена направляющая система,обычно параллельна вертикальной плоскости, проходящей через ось трубопровода. В этом случае в ходе буксирования маршрут следования и ось трубопровода совпадают, а направляющий элемент противодействует поперечным смещениям. Указанная плоскость расположения направляющей системы (5) может быть другой, образуя угол с вертикальной плоскостью, в которой лежит ось трубопровода (1), называемый углом (i) атаки. В последнем случае система работает как отклоняющее устройство, и благодаря силе противодействия морского дна в ходе буксирования маршрут имеет направление, по существу, параллельное указанному углу атаки, по отношению к оси трубопровода. Этот поворот может быть достигнут различными способами. Например, угол (i) атаки может быть установлен в начале работ - для этого достаточно прикрепить к блоку направляющего элемента перфорированную горизонтальную пластину так, чтобы угол атаки мог быть легко изменен путем поворота блока на один или более шаг установки угла; причем шаг установки угла определяется расстоянием между отверстиями в пластине. Если регулирование направления необходимо также и в ходе работы, угол атаки может изменяться при помощи установленного поворотного механизма (например, с зубчатыми колесами), которым могут по месту управлять аквалангисты, мобильные роботы (аппараты с дистанционным управлением, АДУ) или которым можно управлять прямо с поверхности (в случае мелководья) с помощью приводного вала. Данные механизмы могут устанавливать угол атаки в предустановленные положения или изменять его бесступенчато. Такое регулирование в ходе работы может быть также активировано при помощи дистанционного управления с использованием приводов (например, пневматического типа), работающих удаленно и соответственным образом оборудованных (например, измерителями угла поворота и датчиками положения рабочего органа). Средства (4) управления высотным положением воздействуют на поплавок, изменяя его плавучесть в зависимости от расстояния от морского дна, и на направляющий элемент, управляя его вертикальным положением. Регулирование плавучести и управление заполнением или опорожнением поплавка в зависимости от расстояния от морского дна являются известными техническими методами. Могут быть использованы, например, перепускные клапаны для впуска/вытеснения воздуха/воды, приводимые в действие по результатам измерений, произведенным акустическим высотомером. Или, как раскрыто в публикации WO 2006/045357, может быть предусмотрен привод механического действия, который с одной стороны имеет контакт с морским дном, а с другой стороны управляет клапаном выпуска воздуха и соплом для впуска воздуха. Положением направляющего элемента можно управлять посредством кинематического механизма с рычажными системами, который контролирует направляющий элемент так, чтобы он оставался в контакте с морским дном в правильном высотном положении и мог передавать усилия. Особенно предпочтителен кинематический механизм вращения. В частности, кинематический механизм по типу пантографа (41), как показано в примере на чертеже, позволяет управлять высотным положением и противостоять сильным напряжениям, которые достаточно усиливаются также в поперечной плоскости-4 014151 при применении вилочного направляющего узла (42), показанного в примере. Этот же механизм, связанный с направляющим элементом, может осуществлять функцию изменения плавучести интегрированным способом. Если используются различные направляющие элементы, их средства управления относительным высотным положением могут быть механически связаны, чтобы обеспечивать более жесткую конструкцию либо согласовывать регулирование угла (i) атаки направляющего элемента, а также регулирование плавучести. Операции по буксировке трубопровода обычно производят с использованием комплекса оборудования и средств поддержки, и они требуют точной организации и планирования действий. Указанные операции усложняются различными условиями окружающей среды, в которых они производятся, в особенности касающимися характеристик непосредственно трубопровода, т.е. его диаметра, толщины, возможного утяжеляющего покрытия, длины трубопровода (обычно от нескольких сотен метров до 1 км,вплоть до длин порядка 5 км), глубины и характеристик морского дна, подверженности места работ влиянию метеорологических и морских явлений (защищенные области или открытое море; спокойное или достаточно бурное море; наличие льда и разнообразных сезонных явлений) и неопределенностей,касающихся характеристик трубопровода (например, фактической массы) и метеорологических и морских условий в ходе работ. Другим фактором является точность, требуемая при прокладке (точность в коридоре укладки) и конечном положении головы и хвоста буксируемой нитки трубопровода. Согласно заявленному способу операции производят путем последовательной подготовки нитки труб (трубопровода) для буксирования посредством соединения с рядом устройств, конструкция которых подобна заявленной, имеющих габариты в зависимости от веса трубопровода и интервала установки указанных устройств. Выбор количества, величины плавучести (а следовательно, интервала установки устройств) является компромиссным решением, при котором нужно учесть, с одной стороны, технологические требования, связанные с конструкцией устройств, и, с другой стороны - условия их эксплуатации (управляемость, подверженность воздействию течений и т.д.). Цель состоит в том, чтобы придать трубопроводу нейтральную плавучесть (по существу, нулевой вес трубопровода в воде), и поэтому общая плавучесть устройств должна быть равна весу трубопровода в воде. Неопределенности компенсируются изменением плавучести в зависимости от расстояния от морского дна. Плавучесть отдельного поплавка может находиться в диапазоне от 1000 до 5000 кг, тогда как типичный интервал между двумя поплавками может быть от 24 до 72 м. Изменение плавучести может составлять, например, от 10 до 30% с изменением расстояния от морского дна от 0,5 до 2 м. Малые интервалы между двумя соседними устройствами увеличивают продолжительность монтажных работ, большие интервалы приводят к увеличению габаритов поплавков; кроме того, расстояние между опорами, сформированное трубопроводом, должно быть вычислено как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, так как необходимо избежать буксировки по морскому дну. Присоединение к трубопроводу указанных устройств производится в наиболее подходящем месте и в наиболее подходящее время. Например, если нитка предварительно собрана на берегу,устройства могут быть смонтированы в ходе сборки или в ходе спуска нитки в воду, пока она еще находится на берегу, например на береговой линии. Нитка трубопровода может быть смонтирована на понтоне: в этом случае устройства могут быть присоединены на борту плавучего средства. Устройства монтируются будучи подготовленными в отношении изменения плавучести в зависимости от глубины от морского дна путем соответствующей регулировки средств управления относительным высотным положением, а также в отношении угла атаки направляющего элемента. Всю систему, таким образом, подготавливают к тому, чтобы трубопровод мог двигаться в ходе буксирования, по существу, устойчиво в вертикальной плоскости и на установленном расстоянии от морского дна, не касаясь дна и имея нейтральный вес, а также направляемый в горизонтальной плоскости направляющими элементами указанных устройств. Вначале буксирования трубопровод может быть опущен на морское дно, чтобы обеспечить его устойчивость, а затем в наиболее подходящий момент (согласно проектным требованиям или при благоприятных метеорологических и морских условиях) устройства активируются, например, закачиванием воздуха в поплавки. Трубопровод готов к буксированию к месту назначения; буксирование может быть произведено, например, захватом и тягой за голову или за хвост трубопровода или рядом плавучих средств, размещенных вдоль трубопровода. В некоторых случаях буксирование выполняют из фиксированного положения (на береговой платформе) или от пришвартованных в фиксированное положение устройств, используя тяговые устройства типа лебедок. Опять же, в некоторых особых случаях (на мелководье) может быть использован наземно-водный способ. В ходе операций буксирования трубопровод подвергается действию внешних сил, таких как течения, и в случае мелководья или особенно малой глубины, волнового движения и действия ветра, и, следовательно, направляющие элементы устройств могут испытывать нагрузки. В случае исключительных явлений, возможно, придется пришвартовать трубопровод в нескольких точках или использовать плавучие средства, которые передают поперечную плавучесть трубопроводу, либо трубопровод может быть временно положен на морское дно после наполнения водой поплавков. В любом случае может возникнуть ситуация, когда трубопровод сместится в сторону от маршрута прокладки. То же самое может случиться в результате проблем с буксированием или при погрешностях в определении направления буксирования. Коррекция маршрута, которая подразумевает поперечное перемещение, так же как и необходимость переноса головы трубопровода в определенную точку вне-5 014151 линии маршрута, выполняется путем активации указанных устройств и, следовательно, соответствующего направляющего элемента. Чтобы вернуться к правильному маршруту, должен быть установлен надлежащий угол атаки. Коррекция производится путем буксировки трубопровода на достаточное расстояние, определяемое конфигурацией ситуации и эмпирическими соображениями по месту, которые учитывают определенный снос в сторону вследствие неровностей грунта, который приводит к отклонению действительного получаемого поперечного смещения от жестко заданного теоретического перемещения вследствие выбранного угла атаки. Это отклонение зависит от природы грунта. Проведение коррекции возможно путем изменения угла атаки в ходе операций буксирования. Когда операции буксирования закончены и трубопровод находится в требуемом положении, можно погрузить его на дно, заполняя водой поплавки. При необходимости (транспортирован ли трубопровод в конечную точку или же нет) устройства должны быть отсоединены. Данную операцию выполняют с помощью опорных элементов отсоединяющих устройств. Эти операции известны специалистам в данной области, и в зависимости от использованной системы разъемного присоединения могут быть произведены с различными временнотрудовыми затратами. Хотя описанный способ может быть использован независимо от заявленных устройств, эти устройства оказываются наиболее подходящими для реализации данного способа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для буксирования подводных трубопроводов, содержащее по меньшей мере один поплавок (2) с изменяемой или частично изменяемой плавучестью; по меньшей мере один направляющий элемент (5), находящийся в контакте с морским дном, по существу, расположенный в вертикальной плоскости и выполненный с возможностью поворота вокруг вертикальной оси; средства (4) управления высотным положением, предназначенные для изменения плавучести поплавка и для управления положением направляющего элемента в зависимости от расстояния от указанного устройства до морского дна; средства (3) разъемного присоединения указанного устройства к подводному трубопроводу. 2. Устройство по п.1, в котором основание поплавка частично открыто. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором направляющий элемент выполнен в виде диска или лопасти. 4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором направляющий элемент может быть ориентирован в нескольких направлениях. 5. Устройство по п.4, в котором направляющий элемент может быть ориентирован в нескольких направлениях с определенным шагом. 6. Устройство по п.4, в котором направляющий элемент может быть заблокирован в заданном положении. 7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором средства управления высотным положением содержат кинематический механизм с рычажной системой для управления положением направляющего элемента. 8. Устройство по п.7, в котором рычажная система также управляет плавучестью поплавков. 9. Устройство по п.7 или 8, в котором рычажная система выполнена в виде пантографа. 10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором средство разъемного присоединения содержит, по существу, плоскую опорную конструкцию и системы отсоединения опорной конструкции от трубопровода. 11. Устройство по п.10, в котором опорная конструкция выполнена в виде рамы, собранной, по меньшей мере частично, из стальных элементов. 12. Способ буксирования подводных трубопроводов, отличающийся тем, что включает присоединение к трубопроводу на соответствующем расстоянии друг от друга ряда устройств, которые выполнены с возможностью придания трубопроводу плавучести, изменяемой в зависимости от расстояния от морского дна, и с обеспечением принятия трубопроводом, по существу, устойчивого положения по высоте на установленном расстоянии от морского дна, так что он не касается дна и имеет нейтральный вес, при этом указанные устройства образуют направляющую систему посредством по меньшей мере одного элемента, погруженного в морское дно, для противодействия боковым усилиям и придания изменения направления перемещения трубопровода; обеспечение плавучести трубопровода путем активации указанных устройств; буксирование трубопровода в продольном направлении соответствующими буксировочными средствами. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что указанные устройства приводят в действие для изменения направления перемещения трубопровода. 14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что он включает отсоединение указанных устройств от трубопровода. 15. Способ по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что выполняют одну или более последова-6 014151 тельностей этапов обеспечения плавучести (b) и буксирования (с), чередующихся с последующим заполнением устройств водой и опусканием трубопровода на морское дно. 16. Способ по любому из пп.12-15, отличающийся тем, что в нем используют устройства по любому из пп.1-11.
МПК / Метки
МПК: F16L 1/16
Метки: способ, подводных, трубопроводов, буксирования, устройство
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-14151-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-buksirovaniya-podvodnyh-truboprovodov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для буксирования подводных трубопроводов</a>
Предыдущий патент: Способ литья магниевого сплава
Следующий патент: Система и способ верификации изображения, передаваемого по сети связи
Случайный патент: Устройство мониторинга пространственного свертывания крови и ее компонентов