Способ и устройство для перемещения подводных камней и отложений

1 Данное изобретение относится к способу,описанному в ограничительной части п.1 формулы изобретения. Изобретение также относится к устройству, предназначенному для осуществления такого способа и описанному в ограничительной части п.3 формулы изобретения. Предпосылки изобретения При работах на подводных нефтяных и газовых установках или работах, связанных с такими установками, например при ремонте, зачастую возникает необходимость в перемещении камней и материала в форме частиц, частично покрывающих подлежащий ремонту объект. Таким объектом может быть трубопровод,корпус клапана и т.п. Аналогично этому может возникнуть необходимость в удалении отложений, связанных с установкой на морском дне нового оборудования, или в удалении скопившегося у платформ бурового шлама или чего-либо подобного. Схожие потребности также могут возникать в связи с проведением таких подводных работ, как работы в гавани, на дамбах или на причальных сооружениях. Уровень техники Наиболее распространенный способ удаления отложений в связи с подводными работами заключается в использовании больших "вентиляторов", крупногабаритных и тяжелых всасывающих устройств с большим потреблением энергии и специальных экскаваторов. Их недостатками является то, что они требуют много энергии и/или других ресурсов, а также присутствия больших надводных судов, имеют ограниченную маневренность и хороши лишь в качестве стационарных средств или вообще непригодны для больших глубин. В патенте Норвегии 302043 описана драга, предназначенная для подводных работ,особенно для удаления или перемещения бурового шлама. Драга содержит мотор, насос и эжектор. Мотор предназначен для приведения в действие насоса, который, в свою очередь,обеспечивает подачу в эжектор потока воды. Эжектор расположен в трубопроводе, через который предполагается транспортировать выбуренную породу и т.п. Устройство предназначено для установки на дне моря и выполнено с возможностью получения энергии с поверхности,при этом впускной конец трубопровода выполнен с возможностью его перемещения, например, с помощью дистанционно управляемой подводной мини-лодки, так называемого ROVаппарата. Это устройство непригодно для перемещения отложений с относительно большими камнями главным образом потому, что трубопровод имеет места с уменьшенным эффективным диаметром, что обусловлено конструкцией эжектора и его положением. Кроме того, несмотря на то, что трубопровод является отчасти подвижным, географически устройство имеет очень 2 ограниченный рабочий диапазон, поскольку предназначено для размещения на дне моря. В японских заявках на изобретение 04325799 А и 04325800 А описана эжекторная насосная система, в которой эжектор расположен главным образом вне трубопровода, вследствие чего этот эжектор не уменьшает эффективный диаметр трубопровода. Из рефератов указанных заявок не ясно, для каких целей предполагается использовать эти системы. Также отсутствуют какие либо сведения о размерах или энергетических расходах этих систем. Цель изобретения Целью данного изобретения является создание способа транспортировки подводных камней и отложений, особенно на больших глубинах. В частности, целью изобретения является создание способа транспортировки камней, максимальный диаметр которых составляет приблизительно 200 мм. Еще одной целью изобретения является создание устройства для осуществления указанного способа, которое при использовании должно быть универсальным и которое, в особенности, может легко перемещаться в разные стороны при нахождении внизу на дне моря. Помимо этого, целью изобретения является создание такого устройства, которым легко управлять и которое не требует большого количества энергии, подводимой с поверхности, а может использовать стандартный источник питания, имеющийся на ROV-аппарате. Описание изобретения Эти и другие цели достигаются с помощью предложенного способа, который характеризуется признаками, указанными в п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения, подчиненных п.1. Указанные выше цели достигаются также с помощью устройства, соответствующего п.3 формулы изобретения, при этом предпочтительные варианты выполнения изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения, подчиненных п.3. Ниже со ссылкой на прилагаемый чертеж более подробно описан пример предлагаемого устройства. Чертеж изображает схематический вид предпочтительного варианта выполнения предлагаемого устройства. Чертеж показывает в очень упрощенном виде дистанционно управляемую подводную лодку (ROV-аппарат) 1 с элементом 2 подвески и шнуром 3 питания. Элемент 2 и шнур 3 идут вверх к поверхности моря (не показана). ROVаппарат 1 для обеспечения возможности его передвижения также оснащен рядом гребных винтов 4, один из которых показан на чертеже. 3 На ROV-аппарате 1 установлен трубопровод 5 с впуском 6 и выпуском 7. Трубопровод 5 может иметь, по меньшей мере, один гибкий участок 8, обеспечивающий возможность перемещения впуска 6 трубопровода посредством манипулятора 9, которым можно управлять независимо от ROV-аппарата. Для минимизации потерь на впуске кромка 10 впуска 6 скруглена. Выпуск 7 имеет форму диффузора также для минимизации потерь и, следовательно, расхода энергии. Трубопровод 5 предпочтительно имеет,по существу, одинаковое поперечное сечение от впуска до выпуска и выполнен без резких изгибов, где могли бы застревать большие камни. Снаружи к трубопроводу 5 присоединено эжекторное сопло 11 так, что оно не уменьшает диаметр трубопровода. Эжекторное сопло 11 обеспечивает подачу сильной струи воды, поступающей от водяного насоса 12, приводимого в действие гидравлическим блоком 13. Эжекторное сопло 11, водяной насос 12 и гидравлический блок 13 вместе образуют силовой узел или "мотор" для предлагаемого устройства. В предпочтительном случае вблизи впуска 6 трубопровода может быть установлено приспособление "обратной промывки" (не показано) для выбрасывания слишком больших камней или забившихся отложений, которые могут застрять на впуске. Кроме того, на впуске 6 или вблизи него в трубопроводе 5 может быть выполнено отверстие 15, размер которого предпочтительно является регулируемым и которое предназначено для регулирования всасывания в зоне впуска и уменьшения тенденции к застреванию в ней мелкозернистых отложений. Предлагаемое устройство может быть изготовлено в основном из пластмассы, удельный вес которой близок к удельному весу воды,вследствие чего ROV-аппарат может легко его транспортировать. Все указанные блоки либо закреплены наROV-аппарате 1, либо установлены на нем с возможностью перемещения, а все энергопотребляющие компоненты получают энергию от стандартного источника 3 питания ROVаппарата. На чертеже также показано скопление камней 14 в процессе их перемещения через трубопровод 5 посредством описанного механизма. Расчетный пример В следующем расчетном примере предполагается, что данное устройство прикреплено кROV-аппарату, (гидравлическая) мощность которого составляет 30 кВт. Кроме того, предполагается, что полный КПД гидравлического мотора и водяного насоса составляет 0,64. В этом случае водяной насос может обеспечивать расход 3000 л/мин при давлении 4,0 бар (400 кПа). Наибольший диаметр dmax камней, используемых для защиты сооружений на дне моря,обычно составляет 150 мм. Если диаметр трубо 003505 4 провода составляет 250 мм, а длина 8,0 м, то получаются следующие теоретические данные: Таблица 5,0 м/с 6,0 м/с 4,0 м/с 1,50 м 0,26 м (к=0,2) 0,68 м (к=0,017) 0,56 м (к=0,3) 20 т/ч (подтверПроизводительность при транспортиждено модельными ровке камней диаметром 150 мм испытаниями) Энергия, потребляемая ROV-аппаратом 30 кВт Энергия от водяного насоса 19 кВт Суммарная мощность, используемая 4 кВт устройством Скорость перед смесительной камерой Скорость за смесительной камерой Требуемая скорость Движущая сила (высота подъема) Из которой потери на впуске потери на трение потери на выпуске Пример практического осуществления изобретения Летом 1999 г. во время испытаний предложенного устройства им было перемещено 1500 м 3 камней (dmax=150 мм). Испытания проводились в бухте Tengsfjorden на нефтяном трубопроводе на глубине 540 м. ИспользовалиROV-аппарат типа Perry-XL. Для работы водяного насоса расход гидравлического масла составлял 100 л/мин при давлении 180 бар (18 МПа), что соответствует мощности 29 кВт. Общая длина трубопровода, выполненного из ПЭпластмассы, составляла 10 м, а его внутренний диаметр - 250 мм. На трубопроводе можно было обнаружить только минимальный износ. Однако было замечено, что камни время от времени застревали вследствие непредусмотренных неровностей в трубопроводе. Уникальность данного изобретения заключается в том, что оно позволяет перемещать камни посредством оборудования, которое является значительно более легким по сравнению с аналогичным оборудованием, ранее присутствовавшим на рынке, и делать это на таких глубинах, на которых выполнять подобные задачи ранее не представлялось возможным. Вышеупомянутые испытания подтвердили, что изобретение осуществимо практически. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ перемещения подводных камней и отложений, в том числе на значительных глубинах, например, в связи с удалением защитных камней вокруг подводных установок, где должны проводиться ремонтные работы, осуществляемый путем создания в трубопроводе перепада давления посредством эжекторного сопла,соединенного с водяным насосом, предпочтительно приводимым в действие гидравлической энергией, с одновременным введением впускного конца трубопровода в контакт с камнями и отложениями, которые необходимо переместить, отличающийся тем, что указанные трубопровод, эжекторное сопло и водяной насос расположены на обычной дистанционно управляе 5 мой подводной лодке (ROV-аппарате), а эжекторное сопло расположено полностью снаружи по отношению к трубопроводу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водяной насос снабжают энергией от источника энергии указанного ROV-аппарата. 3. Устройство для перемещения подводных камней и отложений, в том числе на значительных глубинах, например, в связи с удалением защитных камней вокруг подводных установок,где должны проводиться ремонтные работы,содержащее трубопровод (5), через который камни и отложения (14) транспортируются посредством перепада давления, создаваемого эжекторным соплом (11), которое соединено с водяным насосом, предпочтительно приводимым в действие гидравлической энергией, в то время как впускной конец трубопровода вводится в контакт с камнями и отложениями, которые необходимо переместить, отличающееся тем, что указанные трубопровод, эжекторное сопло и водяной насос расположены на обычной дистанционно управляемой подводной лодке(ROV-аппарате), а эжекторное сопло расположено полностью снаружи по отношению к трубопроводу (5). 4. Устройство по п.3, отличающееся тем,что вся требуемая энергия подается к ROVаппарату (1) с поверхности по кабелю (кабелям)(3). 5. Устройство по п.3, отличающееся тем,что впускной конец трубопровода (5) выполнен с возможностью перемещения средствами, которые могут быть прикреплены к ROV-аппарату 6 6. Устройство по п.3, отличающееся тем,что для уменьшения потерь на впуске входная часть (6) впуска трубопровода (5) имеет закругленную кромку (10). 7. Устройство по п.3, отличающееся тем,что для уменьшения потерь на выпуске выпускной конец (7) трубопровода (5) выполнен в форме диффузора. 8. Устройство по п.3, отличающееся тем,что поперечное сечение трубопровода (5) является, по существу, одинаковым от входной части (6) впуска до выпускного конца (7), а изгибы на трубопроводе имеют достаточно большой радиус или малый угол для предотвращения застревания в нем камней. 9. Устройство по п.3, отличающееся тем,что входная часть (6) впуска снабжена соплом обратной промывки, предназначенным для промывки камней, имеющих тенденцию к застреванию в указанной входной части, или для разрыхления забившихся отложений. 10. Устройство по п.3, отличающееся тем,что на небольшом расстоянии за входной частью (6) впуска расположено отверстие (15),предпочтительно с регулируемым размером,через которое протекает вода с регулированием тем самым всасывающей силы во входной части и уменьшением тенденции к застреванию мелкозернистых отложений. 11. Устройство по п.3, отличающееся тем,что оно, по существу, выполнено из пластмассы,плотность которой близка к плотности воды, так что данное устройство может легко удерживаться ROV-аппаратом.