EA020375B1 - Способ опускания груза на дно водоема и установка для его осуществления - Google Patents

Abstract

В изобретении представлены способ и установка для опускания груза на дно водоема и/или подъема со дна. Установка включает в себя устройство плавучести, скомпонованное таким образом, чтобы обеспечить его присоединение к грузу, и имеющее положительную плавучесть, достаточную для подъема груза. На установке для приема управляющего груза, стравливаемого с судна для заглубления или подъема связки, предусмотрено по меньшей мере одно грузоприемное устройство. Способ опускания включает в себя формирование связки из устройства плавучести и груза и погружение связки в точку на первой высоте над морским дном. В предпочтительном варианте осуществления изобретения связка погружается при помощи системы буксировки стабилизирующего груза. Управляющий груз стравливается с судна на связку для преодоления положительной плавучести связки и опускает, таким образом, груз с первой высоты на дно. Способ подъема аналогичен способу опускания, только действия выполняются в обратном порядке.

Description

Представленное изобретение относится к способам и установкам для доставки конструкций или грузов на дно водоема. Предпочтительные варианты осуществления изобретения связаны со способом и установкой для опускания груза на дно водоема. Прочие варианты осуществления изобретения относятся к способу подъема груза со дна водоема.

Уровень техники

Для отраслей промышленности, таких как оффшорная разведка и добыча нефти и газа и для отрасли, связанной с возобновляемыми морскими источниками энергии требуется подводная инфраструктура и технические средства для обеспечения морских промыслов, включая, например, манифольды, фонтанную арматуру, арки райзеров, подводные основания и трубопроводы. Одним примером элемента инфраструктуры является подводный манифольд, который является устройством сопряжения трубопровода и скважины на морском дне. Манифольд может быть предназначен для сбора углеводородов, добытых из нескольких скважин и направления потока в группу эксплуатационных трубопроводов. Типовой манифольд имеет в своем составе расходомеры, системы регулирования и электрические и гидравлические компоненты. Манифольд обеспечивает работу и защищает трубопроводы и системы клапанов, а также является вспомогательной площадкой при операциях с дистанционно управляемым подводным манипулятором (ВОУ). Манифольды и прочие элементы инфраструктуры имеют значительный вес и размер, что создает сложности при подводных работах.

Манифольды и прочие элементы подводной инфраструктуры изготавливаются на берегу и транспортируются в точку дислокации при помощи морского судна. Обычный способ установки включает в себя транспортировку груза на палубе судна в район, прилегающий к точке дислокации. Затем груз краном поднимают с палубы судна и опускают в водоем до тех пор, пока груз не окажется в подвешенном состоянии. Затем, прежде чем груз опустится на дно в заданное положение, при помощи морских судов груз проводят в желаемую точку.

Такой способ установки имеет ряд недостатков. Например, вес и размер груза по своей природе ограничены грузоподъемностью крана и вылетом стрелы. Кроме того, если подводные работы требуется выполнить на большой глубине, вес кранового троса значительно увеличит нагрузку на кран, что снижает эффективную мощность крана. Хотя влияние весовой нагрузки от кранового троса можно устранить за счет использования противовесов, компенсирующих вес крановых тросов, их недостатком является усложнение операции и возможное затягивание подводных работ. В ходе подъема динамическая и гидродинамическая нагрузка на судно может быть значительной, что также требует уменьшения эффективной мощности крана.

При таком способе доставки на место дислокации поднимаемая установка подвергается ударному воздействию волны при прохождении груза сквозь зону заплеска и поверхность воды. Многие элементы подводной инфраструктуры имеют в составе чувствительное оборудование, которое может быть подвергнуто риску повреждения под действием волн. Кроме того, для предотвращения воздействия на груз больших разгоняющих и замедляющих усилий при подъеме или при опускании на дно моря или на палубу судна, которые могут вызвать повреждение оборудования, могут быть введены ограничения по погодным условиям. Для решения этой проблемы многие краны снабжены системой активной компенсации вертикальной качки, что обеспечивает плавное опускание груза, но при глубоководных операциях таких систем активной компенсации вертикальной качки может быть недостаточно.

Для преодоления некоторых из описанных выше сложностей при подводных работах с крупногабаритной и/или тяжеловесной полезной нагрузкой могут быть использованы суда для перевозки тяжеловесных грузов (НЬУ). Однако для НЬУ требуются крановые блоки с несколькими системами запасовки при малых скоростях подъема и опускания. Полезные грузы опускают и поднимают очень медленно, что увеличивает время, в течение которого оборудование подвергается риску повреждения, находясь на поверхности воды или рядом с ней.

На проблемы, указанные выше, отрицательно влияет и волнение моря, поскольку плохие внешние условия дополнительно снижают мощность крана и продолжительность периода, в который возможна работа морского судна. Повышенное волнение моря также увеличивает риск повреждения груза. Отказ подъемной системы теоретически может быть катастрофическим для груза и может представлять собой опасность для морского судна и/или его экипажа.

Чтобы смягчить недостатки описанного способа проведения подводных работ были изобретены подвесные буксировочные системы. В прямой подвесной системе груз поднимают и опускают в водоем и подвешивают непосредственно под транспортным судном. Подвесная система снабжена средствами для сопротивления полной гидродинамической нагрузке, связанной с судном и движением волн. Прямая подвесная система имеет много ограничений при обычной транспортировке по поверхности, описанной выше, но у нее есть преимущество, заключающееся в том, что подъем в воздухе и опускание через поверхность воды могут быть выполнены недалеко от берега в защищенных от волнения водах. Это уменьшает динамическую нагрузку и поэтому такие работы можно выполнить при использовании крана пониженной мощности. Кроме того, точка подвеса обычно расположена рядом с мидель-сечением и поэтому подвержена меньшим динамическим нагрузкам от продольной и поперечной качки судна.

Однако работы, по-прежнему, сильно зависят от погодных условий, поскольку груз подвешивается

- 1 020375 непосредственно под судном на протяжении всего этапа транспортировки. Этот процесс также имеет недостаток, который заключается в необходимости проведения дополнительной операции по подъему на берег подвесной системы.

Способ с использованием ^-образной подвесной системы является альтернативой обычному ходу подводных работ и способам с использованием прямой подвесной системы, описанных выше. Способ с использованием ^-образной подвесной системы предусматривает прикрепление цистерн плавучести к полезной нагрузке таким образом, чтобы придать ей небольшую положительную плавучесть. Груз в кормовой и носовой оконечности крепится к буксирам посредством буксирных тросов, а затем спускается на воду путем буксировки груза по поверхности воды до тех пор, пока он не приобретет достаточную осадку. Затем к буксирным канатам прикрепляются стабилизирующие грузы, заставляющие конструкцию уйти под воду. Заглубление конструкции контролируется по длине и натяжению буксирных тросов. Затем груз буксируют в район рядом с точкой дислокации, при этом буксирные тросы вытравливают до тех пор, пока стабилизирующие грузы не опустятся на морское дно. Окончательное размещение груза на дне достигается при заполнении цистерн плавучести водой для устранения положительной плавучести.

Способ с использованием ^-образной подвесной системы имеет преимущество в отсутствие необходимости в крановом судне и в том, что опускание сквозь поверхность воды можно выполнить около берега в защищенных от волнения водах. Поскольку конструкцию буксируют в подводном положении, этап транспортировки меньше зависит от погодных условий. Кроме того, гидродинамическая нагрузка на конструкцию уменьшается благодаря присоединению конструкции к судам посредством буксирных канатов стабилизирующих грузов. В патенте ОВ 1576957 рассматривается ^-образная подвесная система для погружения и подъема плавучего объекта путем стравливания цепей стабилизирующих грузов с судна. Цепи крепятся к углам груза и стрелам подъемных кранов на судах.

Однако способ с использованием ^-образной подвесной системы имеет недостаток в том, что для него требуются цистерны плавучести, которые должны быть встроены в полезную нагрузку или временно присоединены к ней. Если встроить цистерну плавучести, то конструкция становится больше и тяжелее. Если предусмотреть временные цистерны плавучести, их необходимо после операции поднять на поверхность. На цистерны плавучести действуют гидродинамические нагрузки, которые ограничивают глубину, до которой можно применять этот способ. Контролировать боковое положение конструкции при помощи стабилизирующих грузов во время окончательного опускания бывает сложно, особенно в зонах с сильным течением. Необходимо тщательно контролировать положение двух буксиров. В довершение всего, выход из строя цистерны плавучести в ^-образной подвесной системе является катастрофическим для груза.

В патенте νθ 06/125791 раскрыта система проведения подводных работ, в которой используется погружная установочная емкость с положительной плавучестью. 1-образная натяжная цепь контролирует плавучесть и глубину установочной емкости аналогично ν-образной подвесной системе. Груз опускается на морское дно при вытравливании троса из системы лебедки на судне. Необходимость наличия лебедки является недостатком, поскольку она утяжеляет емкость и усложняет ее конструкцию. Система также зависит от цистерн плавучести. Выход из строя системы лебедки или цистерны плавучести является катастрофическим для операции.

В патенте υδ 2003/221602 раскрыта альтернативная система проведения подводных работ, которая частично базируется на ν-образной подвесной системе, описанной выше. Цепь стабилизирующего груза используется для изменения положения по вертикали груза, подвешенного при помощи цистерны плавучести. Груз подвешивается на такой глубине под буями, которая больше расстояния между буем и центром стабилизирующего груза. Это позволяет опустить стабилизирующие грузы на дно моря для обеспечения опускания груза на дно. У этой системы есть недостаток в том, что расстояние между блоком плавучести и нижней частью груза должно превышать расстояние до стабилизирующего груза, если нужно опустить груз на дно. Это также означает, что установка груза в позицию ожидания не предусмотрена; если операцию необходимо прервать, то груз должен быть опущен на дно. В патенте И8 5190107 раскрыта аналогичная система, в которой предусмотрена фиксация системы на морском дне при помощи отдельного стабилизирующего груза.

Еще одна альтернативная система для опускания крупногабаритных конструкций описана в патенте ϋδ 4828430. Груз поднимают с судна краном и опускают сквозь поверхность воды. В груз встроена цистерна плавучести, которая обеспечивает небольшую положительную плавучесть. Груз опускают с поверхности на дно, преодолевая плавучесть при помощи утяжеления, которое опускают на груз при помощи крана. Однако устройство по патенту υδ 4828430 базируется на цистерне плавучести, встроенной в груз, которая увеличивает габариты и вес. Для данного способа ведения подводных работ также требуется кран на этапе первоначального перемещения груза с палубы судна на поверхность водоема, при этом на данный способ накладываются те же ограничения, что и на обычный способ транспортировки с помощью надводного транспортного судна, как описано выше.

Одной из целей представленного изобретения является создание способа и установки, которые бы устраняли или смягчали по меньшей мере один недостаток каждой из систем, описанных выше.

Дополнительные цели и варианты осуществления изобретения становятся понятны после ознаком

- 2 020375 ления со следующим описанием.

Краткое изложение сущности изобретения

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения предлагается способ опускания груза на дно водоема, включающий формирование связки из устройства плавучести и полезной нагрузки, в которой устройство плавучести придает связке положительную плавучесть; погружение связки в точку на первой высоте над дном моря;

стравливание управляющего груза с судна на связку для преодоления положительной плавучести связки и опускания таким образом полезной нагрузки с первой высоты на дно.

Способ может включать погружение связки на первую высоту над морским дном при помощи троса стабилизирующего груза, причем погружение можно контролировать путем вытравливания троса стабилизирующего груза с надводного судна, например с буксира. Данный способ может включать в себя установку связки в положение ожидания на первой высоте над уровнем моря таким образом, чтобы можно безопасно оставить связку при прерывании операции. Впоследствии управляющий груз, который предпочтительно должен быть выполнен в виде управляющей цепи, может быть подсоединен к связке на первой высоте над морским дном.

В данном контексте подсоединение или подсоединенный означает физическое взаимодействие между двумя компонентами, но не обязательно предполагает прямое физическое прикрепление или сцепление. В описываемых осуществлениях присоединение достигается за счет помещения управляющего груза в грузоприемное устройство. Грузоприемное устройство в данном контексте означает конструкцию, которая может принимать и/или удерживать как минимум часть управляющего груза таким образом, при котором обеспечивается взаимодействие управляющего груза и установки. Под цепью понимается система связанных предметов, таких как шарнирно-сочлененные грузы.

Данный способ может включать в себя укладывание первой части управляющей цепи на нижнюю поверхность грузоприемного устройства, а также может включать в себя подвешивание второй части управляющей цепи над первой частью внутри грузоприемного устройства. Третья часть управляющей цепи может быть подвешена между управляющим судном и отверстием грузоприемного устройства.

Данный способ дополнительно может включать в себя балластировку связки при помощи балластировочного груза, который может соответствовать весу полезной нагрузки в связке перед отсоединением полезной нагрузки. Управляющий груз может быть извлечен из устройства плавучести, чтобы поднять установку со дна.

Балластировочный груз может включать в себя один или более грузов, состоящих из разрозненных частей, или, как вариант, может представлять собой флюид или глинистый буровой раствор, принятый связкой.

Способ по первому варианту осуществления изобретения или определенные выборочные его этапы могут быть выполнены в обратном порядке. Второй вариант осуществления изобретения, таким образом, связан со способом подъема полезной нагрузки со дна водоема, способом, включающим в себя образование на дне связки, сформированной из устройства плавучести и груза, где устройство плавучести имеет плавучесть, достаточную для подъема полезной нагрузки;

удержание связки на дне при помощи управляющего груза;

выбирание при помощи судна управляющего груза из связки, чтобы придать связке положительную плавучесть и поднять таким образом связку со дна.

Данные способы могут включать в себя добавление и извлечение балластировочного груза из связки. Например, можно добавить балласт с весом, эквивалентным весу полезной нагрузки, таким образом, чтобы установка без полезной нагрузки (т.е. после отпускания или перед созданием связки) имела достаточную положительную плавучесть, чтобы поднять установку и балласт. Как вариант, балласт можно убрать или отсоединить от связки установки и полезной нагрузки таким образом, чтобы у связки снова появилась положительная плавучесть, достаточная для подъема полезной нагрузки.

Данный способ может включать в себя отсоединение балластировочного груза от связки после формирования связки.

Согласно третьему варианту осуществления изобретения предусматривается установка для опускания на дно или подъема груза или со дна водоема, включающая в себя устройство плавучести, конструкция которого рассчитана на присоединение полезной нагрузки, устройство плавучести, имеющее положительную плавучесть, достаточную для подъема груза; и по меньшей мере одно грузоприемное устройство для приема управляющего груза, опускаемого с судна для заглубления или подъема связки.

Установка может включать в себя трос стабилизирующего груза. Управляющий груз может представлять собой управляющую цепь, при этом грузоприемное устройство может включать в себя нижнюю поверхность для укладывания первой части управляющей цепи. Предпочтительно, чтобы грузоприемное устройство имело такую конструкцию, которая обеспечивает подвешивание второй части управляющей цепи над первой частью цепи внутри грузоприемного устройства. Это упрощает управление установкой в подводном состоянии в боковом направлении. Грузоприемное устройство может включать в себя удлиненную башню, расположенную практически вертикально на устройстве плавучести.

- 3 020375

Установка может включать в себя балластировочную камеру для удержания балластировочного груза на установке, которая может быть цепным ящиком для приема балластировочного груза с надводного судна. Как вариант, установка может иметь конструкцию, позволяющую принимать балласт со дна моря или сбрасывать его, или принимать балласт, закачиваемый с поверхности или откачиваемый на поверхность, заливающийся из водоема или выпускаемый в водоем.

Предпочтительно, чтобы установка включала в себя твердотельный блок плавучести, который может быть выполнен в виде нескольких твердотельных модулей плавучести. Предпочтительно, чтобы твердотельный блок плавучести был достаточен для придания установке и полезной нагрузке запаса плавучести. Альтернативные варианты осуществления могут включать в себя цистерны плавучести.

По четвертому варианту осуществления изобретения предусматривается связка, которая используется при подводных работах или в способе вытравливания в водоеме, состоящая из полезной нагрузки, которую необходимо опустить на дно или поднять со дна водоема, и устройства плавучести, присоединенного к грузу, при этом устройство плавучести придает связке положительную плавучесть; и по меньшей мере одного грузоприемного устройства для приема управляющего груза, опускаемого с судна для заглубления или подъема связки.

Устройство плавучести по четвертому варианту осуществления изобретения может включать в себя установку по третьему аспекту изобретения или его осуществлениям.

По пятому варианту осуществления изобретения предусматривается система установки, включающая в себя связку по четвертому варианту осуществления изобретения и управляющую емкость для опускания управляющего груза на связку.

Управляющий груз может включать в себя управляющую цепь, а также может быть пригоден к подсоединению к связке. Система установки может дополнительно включать в себя судно для буксировки связки и стабилизирующего груза.

По шестому варианту осуществления изобретения полезная нагрузка может быть выполнена в виде конструкции со встроенным блоком плавучести, в этом случае изобретение распространяется на способ опускания конструкции на дно водоема, который включает в себя погружение в точку на первой высоте над морским дном конструкции, включающей в себя устройство плавучести, которое придает конструкции положительную плавучесть;

стравливание управляющего груза с судна на конструкцию для преодоления положительной плавучести конструкции и опускание таким образом конструкции с первой высоты на дно.

Если блок плавучести встроен в конструкцию, то седьмой вариант осуществления изобретения распространяется на способ подъема конструкции со дна водоема, включающий в себя опускание на дно конструкции, состоящей из груза, устройства плавучести с положительной плавучестью, достаточной для подъема груза, и управляющего груза, достаточного для удержания конструкции на дне;

использование судна для извлечения управляющего груза из конструкции для придания конструкции положительной плавучести и подъема таким образом конструкции на первую высоту над морским дном.

Данный способ может включать в себя этап сброса балласта с конструкции для придания ей положительной плавучести.

Предпочтительные и дополнительные варианты шестого и седьмого вариантов осуществления изобретения могут включать в себя отличительные особенности первого или второго варианта осуществления изобретения.

В соответствии с восьмым вариантом осуществления изобретения предусматривается грузоприемное устройство для приема управляющей цепи с целью использования в способе опускания или подъема полезной нагрузки в водоеме, грузоприемное устройство, состоящее из внутренней полости для приема и удержания части управляющей цепи; отверстия в грузоприемном устройстве, выполненном для прохода управляющей цепи внутрь или наружу грузоприемного устройства; нижней поверхности для укладки по меньшей мере первой части используемой управляющей цепи; при этом отверстие пространственно отделено от нижней поверхности с тем, чтобы вторая часть управляющей цепи была подвешена в грузоприемном устройстве между первой частью и отверстием.

Предпочтительно, чтобы конструкция грузоприемного устройства обеспечивала сопротивление извлечению управляющей цепи из грузоприемного устройства. Грузоприемное устройство может включать в себя суженный участок. Грузоприемное устройство может быть сформировано таким образом, чтобы способствовать созданию трения между внутренней поверхностью грузоприемного устройства и управляющей цепью внутри грузоприемного устройства.

Грузоприемное устройство может быть выполнено таким образом, чтобы его можно было опустить на подводную установку, которая может быть установкой по третьему варианту осуществления изобретения, или конструкцией или полезной нагрузкой, которую нужно опустить на дно или поднять со дна. Предпочтительный и добавочный варианты восьмого варианта осуществления изобретения могут включать в себя отличительные особенности по третьему варианту осуществления изобретения.

- 4 020375

Краткое описание чертежей

Далее следует описание только в качестве примера различных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи.

На фиг. 1Ά-1Ό даны соответственно вид установки по первому осуществлению изобретения сбоку, спереди, сверху и в перспективе.

На фиг. 2Ά представлено схематическое изображение установки с фиг. 1 в составе системы установки согласно осуществлению изобретения.

На фиг. 2В дан перспективный вид части системы установки, изображенной на фиг. 2Ά в соответствии с осуществлением изобретения.

На фиг. 3А-3С даны схематические изображения вида сбоку на башни управляющей цепи, входящие в состав установки, изображенной на фиг. 1 в соответствии с осуществлением изобретения.

На фиг. 4 представлено схематическое изображение вида сбоку установки в компоновке для надводной буксировки в соответствии с осуществлением изобретения.

На фиг. 5 дано схематическое изображение вида сбоку объединенной связки установки и полезной нагрузки в компоновке для надводной буксировки в соответствии с осуществлением изобретения.

На фиг. 6Л-6С даны схематические изображения вида сбоку на подводную систему буксировки на различных этапах буксировки в соответствии с осуществлением изобретения.

На фиг. 7 дано схематическое изображение различных последовательных этапов подводной буксировки и операции по установке в позицию ожидания в соответствии с осуществлением изобретения.

На фиг. 8Ά и 8В изображены этапы подводных работ при помощи управляющей емкости в соответствии с осуществлением изобретения.

На фиг. 9А-9С даны схематические изображения вида сбоку различных этапов перемещения груза и операции опускания на дно в соответствии с осуществлением изобретения.

На фиг. 10Ά-10Ε даны схематические изображения вида сбоку на операцию по доставке груза на место в соответствии с осуществлением изобретения.

Подробное описание изобретения

В первую очередь обратимся к фиг. 1Ά-1Ό, где показана установка 10, которая используется в подводных работах по опусканию полезной нагрузки или конструкции на дно водоема и ее подъему со дна. В описанных примерах изобретение применяется в морских условиях, когда полезная нагрузка опускается на дно или поднимается со дна. Следует принять во внимание, что изобретение также может быть применено и в пресных водах.

Установка 10 имеет в своем составе два корпуса или понтона 12 и 14, размер и форма которых пригодна для придания достаточной плавучести с целью транспортировки установки с малой осадкой. Корпуса 12, 14 соединены вместе при помощи одного носового поперечного перекидного элемента 16 и одного кормового поперечного перекидного элемента 18, которые обеспечивают фиксированное пространственное взаимное положение и создают несущую конструкцию для полезной нагрузки (не показана). Между корпусами предусмотрен промежуток 20. Расстояние между корпусами 12, 14 выбрано таким образом, чтобы поместилась полезная нагрузка или конструкция, которую нужно опустить на дно или поднять с него. Типовые полезные нагрузки или конструкции включают в себя манифольды, фонтанную арматуру, арки райзеров, подводные основания и прочие элементы подводной инфраструктуры.

Каждый корпус 12, 14 можно полностью заполнить водой во время подводной транспортировки для предотвращения сминания конструкции корпуса. Корпуса разделены на баковые отсеки для обеспечения управления креном и дифферентом установки 10 при надводной транспортировке. Каждый отсек корпуса оснащен предохранительными отсечными клапанами для дополнительной защиты конструкции от повреждения.

Верхняя часть каждого корпуса 12, 14 включает в себя раму 22, которая ограничивает объем, в котором располагаются твердотельные модули плавучести (не показаны). Подходящие твердотельные модули плавучести известны из уровня техники и состоят, например, из пенопласта. Предпочтительно, чтобы твердотельные модули плавучести имели высокую прочность на сжатие, чтобы они могли сохранять свою форму при высоких гидростатических нагрузках, которые возникают на значительных глубинах. Несколько твердотельных модулей плавучести располагаются внутри рамы 22 и объединяются для создания большого объема плавучести. Отдельные модули плавучести при повреждении в ходе операций можно отремонтировать и/или заменить. Плавучесть, созданная модулями плавучести, достаточна для придания запаса плавучести связке, состоящей из целой установки 10 в комплекте с полезной нагрузкой и с полностью заполненными водой отсеками корпуса. Кроме того, плавучесть достаточна для придания связке нейтральной плавучести при присоединении к связке определенного заранее количества буксирной цепи (как более подробно будет описано ниже). Рама 22 удерживает модули плавучести в верхней части каждого корпуса. Рама 22 имеет несколько отверстий (не показаны), которые позволяют заполнить водой внутреннюю полость, ограниченную рамой, при погружении и слить из нее воду при подъеме на поверхность. Наличие нескольких отверстий также имеет преимущество в том, что уменьшается количество стали, которое используется в установке, что уменьшает общий вес. Размеры корпусов и местоположение твердотельного блока плавучести обеспечивают нахождение метацентра или центра плавучести

- 5 020375 выше центра тяжести установки с полезной нагрузкой или без нее.

Рамы 22 снабжены контейнерами 24, встроенными в рамы 22. Контейнер 24 располагается на каждом противоположном конце каждого корпуса (т.е. в носу и в корме каждого корпуса). Контейнеры заполнены твердотельными модулями плавучести и создают избыточную плавучесть до погружения установки. Контейнеры обеспечивают малую площадь поверхности воды на каждом углу и возможность точной дифферентовки блока плавучести. Рабочая площадка 26 находится в носовой оконечности установки и перекрывает промежуток между корпусами 12 и 14. Рабочая площадка 26 позволяет персоналу заходить на судно, когда она плавает выше ватерлинии. Рабочая площадка 26 включает в себя балластный манифольд для отсеков корпуса и контейнеров и мостик для доступа к клапану персонала, заходящего на рабочую площадку.

Носовая и кормовая оконечности каждого корпуса 12, 14 снабжены цепными ящиками 28, находящимися выше основной плоскости корпуса. Каждый цепной ящик 28 открывается в направлении вверх от установки 10 и заполняется водой свободно снизу. Одна функция цепных ящиков 28 - обеспечение дифферентовки установки 10 путем помещения внутрь них отрезков балластной цепи (не показана). Суммарного объема цепных ящиков 28 достаточно, чтобы вместить отрезок цепи, достаточный для преодоления избыточной плавучести установки. В этом осуществлении цепные ящики 28 имеют достаточный суммарный объем, чтобы вместить отрезок цепи, достаточный для уравнивания или превышения веса самой тяжелой полезной нагрузки, которая может быть опущена или поднята при использовании установки 10. Размер опорной поверхности каждого цепного ящика 28 велик настолько, насколько это возможно, чтобы балластная цепь располагалась в ящике как можно ниже. Это обеспечивает низкое положение центра тяжести и повышает остойчивость установки. Каждый дифферентовочный цепной ящик может быть подразделен на части, чтобы блоки цепи можно было легко извлекать и добавлять в зависимости от требований операции.

Каждый корпус 12, 14 снабжен в носовой и кормовой оконечностях буксировочным обухом 29 для обеспечения подсоединения буксировочной оттяжки. Буксировочная оттяжка подсоединена к буксиру посредством буксировочной подвески, как будет описано ниже.

Установка также имеет в своем составе грузоприемные устройства в виде башни управляющей цепи 30, назначение которых можно понять из фиг. 2А и 2В. На фиг. 2А дана схема вида сбоку на подводную систему установки 100. На фиг. 2В показаны погруженные компоненты системы 100 в перспективе. Система 100 в своем составе имеет связку, состоящую из установки 10 и полезной нагрузки 40, буксира 50 и управляющей емкости 60. Полезная нагрузка 40 подвешивается с установки при помощи устройства сопряжения (не показано).

Буксир 50 присоединен к установке 10 посредством буксировочной системы, которая включает в себя буксировочную оттяжку 52, буксировочную подвеску 54 и буксировочный трос 56 буксира. Стабилизирующий груз, который в данном осуществлении представлен в виде стабилизирующего груза из буксировочной цепи 58, подсоединен между буксирным тросом и буксировочной подвеской. Стабилизирующий груз из буксировочной цепи 58 работает для обеспечения подводной буксировки установки 10 и создания средства для фиксации установки 10 на морском дне, как будет описано ниже. Цепной стабилизирующий груз 58 может быть любого подходящего размера или длины, в данном примере он представляет собой пучок цепей. Цепной стабилизирующий груз 58 достаточно тяжел для нейтрализации избыточной плавучести установки и имеет в своем составе избыточный вес для обеспечения сопротивления течениям, действующим на установку 10 при фиксации на морском дне.

Управляющая емкость 60 имеет в своем составе средства для стравливания управляющего груза с судна 60 на установку 10. В данном осуществлении управляющий груз состоит из трех утяжеленных управляющих цепей 62, которые опускаются из управляющей емкости при помощи крана 64 или лебедки. Каждая управляющая цепь 62 выполнена таким образом, чтобы входить в башню управляющей цепи 30 установки 10.

Принцип работы башни управляющей цепи можно понять по изображению на фиг. 3А-3С. Башни управляющей цепи 30 установлены вверх от основной плоскости корпусов 12, 14 и выступают за пределы высоты рамы 22 по вертикали. Каждая башня управляющей цепи имеет в своем составе цепной ящик 31, который полностью свободно заполняется водой. Цепной ящик имеет внутреннюю полость, форма которой позволяет вместить цепь 62, основание 32, которое имеет нижнюю поверхность для укладки по меньшей мере части цепи 62, и отверстие 33, открытое в верхнем направлении от установки 10. Отверстие 33 в башне управляющей цепи 30 формирует суженный участок 34 башни 30. Раструб 35 формирует воронку, которая увеличивает площадь попадания для цепи 62, опускаемой с судна 60.

В данном осуществлении предусмотрены три башни управляющей цепи 30, одна из них находится в носовой оконечности корпуса 12, одна и еще одна располагаются на корпусе 14 примерно на равном расстоянии от его носовой и кормовой оконечностей. Три башни управляющей цепи расположены на установке с максимально возможным удалением друг от друга. В данном осуществлении башни управляющей цепи расположены в виде равностороннего треугольника, хотя могут быть использованы и другие конфигурации. Суммарный объем башен управляющей цепи 30 достаточен, чтобы вместить цепь, необходимую для уравновешивания избыточной плавучести установки 10 и полезной нагрузки 40.

- 6 020375

Форма внутреннего пространства башни цепи 30 выбрана таким образом, чтобы обеспечить сопротивление при извлечении цепи из башни цепи. Другими словами, сопротивление извлечению цепи из башни превышает сопротивление опускания управляющей цепи в башню цепи под действием собственного веса. В описываемом варианте осуществления это достигается за счет сужения шеечной части башни цепи, где создается увеличенная сила трения между башней цепи и цепью с целью оказания сопротивления разделению двух компонентов.

В процессе использования управляющую цепь 62 опускают с судна 60 и помещают в башню управляющей цепи 30. В условиях, показанных на фиг. 3А, цепь 62 соприкасается с основанием 32, при этом продолжающееся вытравливание ведет к тому, что часть 36 цепи 62 ложится на основание, как показано на фиг. 3В. Вторая часть 37 цепи 62 не укладывается на основание 32 башни управляющей цепи, она подвешена внутри башни управления. Этот груз закреплен на морском судне и таким образом относится к взаимной связи установки 10 с морским судном. Часть 37 цепи помогает противостоять боковым усилиям, действующим на установку 10 вследствие течений. Боковое усилие, действующее на установку 10, стремится переместить установку относительно цепи 62 и управляющей емкости 60, как показано на фиг. 3С. Однако боковое усилие должно преодолеть сопротивление от веса подвешенной части 37 в башне цепи 30: чтобы переместить установку относительно управляющей емкости и управляющих цепей, боковое усилие должно преодолеть фрикционный контакт между управляющей цепью 62 и внутренней поверхностью башни управляющей цепи 30 и должно быть достаточным для подъема добавочной цепи 62 из цепного ящика на основании башни управляющей цепи. Третья часть 38 цепи подвешивается над башней, вес которой также принимает управляющая емкость 60. Эта часть цепи 38 участвует в боковом управлении с судна путем передачи влияния цепного стабилизирующего груза, подсоединенного между отверстиями башни цепи 30 и управляющей емкостью 60. Поэтому башня управляющей цепи создает сопротивление боковым усилиям вследствие течений и помогает сохранять положение установки под управляющей емкостью 60.

Наличие нескольких башен управляющей цепи 30 обеспечивает большее сопротивление боковым усилиям. Кроме того, пространственно разделенные башни управляющей цепи создают средство для регулировки дифферента установки. Также обеспечивается сопротивление вращению. Устойчивость установки 10 увеличивается при разнесении башен управляющей цепи 30 как можно дальше по ширине.

Управляющие цепи 62 могут иметь любой диаметр и длину, как требуется для выполнения операции. Управляющие цепи с различными диаметрами и различными длинами могут использоваться при различных операциях в зависимости от условий окружающей среды и предполагаемых течений. Удельный вес (вес одного метра) цепей выбирается таким образом, чтобы период собственных колебаний системы значительно отличался от преобладающих периодов волны. Это обеспечивает значительно меньшую динамическую реакцию установки и полезной нагрузки, чем управляющей емкости.

Ниже приводится описание работы установки в различных режимах.

На фиг. 4 показана установка 10, присоединенная к буксиру 50 при поверхностной буксировке в воде 70. Из корпусов 12, 14 полностью удален балласт, при этом на установке 10 отсутствуют дифферентовочные цепи или полезная нагрузка. Если полезная нагрузка имеет соответствующий размер и/или вес, ее можно загрузить в установку 10 сверху, через промежуток 20. Для подсоединения полезной нагрузки к установке используется механическое сопрягающее устройство (не показано). Такая процедура первоначальной погрузки может быть выполнена при помощи вспомогательного кранового судна около берега в защищенных от волнения водах или береговым крановым оборудованием. Погрузка также может быть выполнена в стационарном или плавучем сухом доке. В конфигурации, показанной на фиг. 4, установка 10 может быть поднята на поверхность 72 при помощи обычной баржи.

Если полезная нагрузка не подходит для погрузки через верх установки 10, ее можно опустить на дно, например, в защищенных от волнения водах около берега. Затем установка 10 маневрирует над полезной нагрузкой, которая подсоединена к установке 10 посредством устройства сопряжения. Для оказания помощи в данной операции цистерны установки 10 могут быть частично или полностью заполнены балластом, чтобы поместить установку 10 в нужном промежутке, чтобы подсоединить полезную нагрузку к установке посредством устройства сопряжения.

Хотя на фиг. 4 установка 10 показана без полезной нагрузки, ее можно также транспортировать по поверхности воды или вблизи нее при малой осадке с присоединенной полезной нагрузкой 40. Осадка установки 10 контролируется преимущественно путем заполнения цистерн, а не весом полезной нагрузки.

На фиг. 5 показана установка 10 с полезной нагрузкой 40. Установка показана в полностью заполненном состоянии, при этом только самые верхние части установки находятся над поверхностью 72 воды 70. Это носовой и кормовой контейнеры 24 с заданной резервной плавучестью, верхние части башни управляющей цепи 30 и рабочей площадки 26. Осадка задается всеми четырьмя контейнерами 24 установки 10 для поддержания соответствующего дифферента и крена установки. Дифферент можно регулировать балластной цепью в цепных ящиках 28. Установка выполнена таким образом, чтобы был небольшой дифферент на корму для компенсации распределения нагрузки при добавлении стабилизирующего груза из буксировочной цепи 58. На данном этапе стабилизирующий груз из буксировочной цепи 58 вы

- 7 020375 бирают таким образом, чтобы установку можно было утяжелить при помощи стабилизирующего груза 58, чтобы создать достаточный резерв весовой нагрузки в цепном стабилизирующем грузе для фиксации установки 10 на дне моря для противодействия боковым течениям.

На фиг. 6А показана установка 10 при буксировке в частично погруженном состоянии. Стабилизирующий груз из буксировочной цепи 58 вытравлен и соединяет буксировочную подвеску 54 с буксирным тросом 56 буксира. Часть веса стабилизирующего груза из буксировочной цепи 58 воспринимается установкой 10 и создает небольшой дифферент установки на нос. Положение и воздействие стабилизирующего груза из буксировочной цепи 58 на установку зависит от длины и натяжения буксирного троса. По мере вытравливания буксирного троса 56 с буксира связка установки и полезной нагрузки заглубляется в толщу воды, как показано на фиг. 6В. На фиг. 6С показан буксирный трос 56, вытравленный на значительное расстояние со скоростью буксировки, которая обеспечивает натяжение в буксировочной системе, чтобы доставить установку на соответствующую глубину.

На фиг. 7 показано положение установки 10 и буксирного троса 56 при различных параметрах буксировки. Линии 74а-74б показывают положение установки относительно буксира при постоянной длине буксирного троса, но с постепенным уменьшением натяжения в тросе. По мере уменьшения натяжения троса установка перемещается ближе в боковом направлении к положению буксира на поверхности и погружается на большую глубину. Линии 76а и 76Ь отображают систему при продолжении вытравливания буксирного троса до тех пор, пока стабилизирующий груз 58 и часть буксирного троса не опустятся на морское дно 78.

Этот способ подводной буксировки позволяет выполнить букировку установки, избегая воздействия на нее неблагоприятных внешних факторов на поверхности 72. Скорость буксировки и длина буксирного троса 56 может быть отрегулирована для подъема или опускания установки 10 в соответствии с погодными условиями. Например, скорость буксировки может быть уменьшена для опускания установки 10 и снижения мгновенных нагрузок, прилагаемых к буксировочной системе со стороны буксира 50. Стабилизирующий груз из буксировочной цепи 58 является причиной значительного сдерживания мгновенных нагрузок для уменьшения их воздействия на установку 10. Установка 10 снабжена позиционирующим и навигационным оборудованием (не показано), таким как гироскопы и датчики движения, которые позволяют контролировать установку в процессе буксировки. Приемопередатчики на установке обеспечивают обмен данными с буксиром 50, управляющей емкостью 60 и/или другим центром управления на поверхности.

На фиг. 8А показана схема системы установки 100 в положении, обозначенном номером 76Ь на фиг. 7 в другом масштабе и с участием управляющей емкости 60. Установка 10 находится в подводном положении над морским дном 78 рядом с местом дислокации 80. Часть 82 стабилизирующего груза из буксирной цепи 58, ближайшая к буксирному тросу 56, располагается на дне моря. Часть 84 стабилизирующего груза из буксирной цепи 58, ближайшая к установке 10, поднимается со дна моря 78 благодаря положительной плавучести установки 10. Вес части 84 стабилизирующего груза из буксирной цепи, поднятой с морского дна, соответствует избыточной плавучести связки установки и полезной нагрузки. Часть 82 стабилизирующего груза из буксирной цепи, которая лежит на морском дне, служит для фиксации связки. Вес части 82 создает сопротивление течению, действующему на связку, которое может сместить установку.

Из управляющей емкости 60 вытравливаются управляющие цепи 62, хотя на фиг. 8А они не подсоединены к установке 10. Одной функцией управляющих цепей 62 является преодоление избыточной плавучести установки, чтобы дать связке из установки и полезной нагрузки вязки опуститься на морское дно 78. Поэтому управляющие цепи 62 должны иметь достаточный вес, чтобы преодолеть плавучесть, который должен быть равен весу части 84 стабилизирующего груза из буксирной цепи, который поднимают с морского дна при помощи установки.

Дополнительной функцией управляющих цепей 62 является сопротивление боковому или вращательному движению установки 10 под действием течений. Поэтому управляющая цепь 62 имеет достаточную длину, чтобы лечь на установку для преодоления избыточной плавучести, но также, чтобы растянуться вверх через башню управляющей цепи 30 таким образом, чтобы управляющая цепь 62 выходила через отверстие в башне управляющей цепи. Боковые усилия на установку стремятся увести управляющую цепь в сторону, чему препятствует фрикционный контакт между управляющей цепью и внутренней поверхностью башни управляющей цепи 30 и вес цепи, подвешенной в башне управляющей цепи 30.

Управляющие цепи 62 опускаются на установку 10 до тех пор, пока они входят в грузоприемные устройства, которые выполнены в виде башни управляющей цепи 30. Управляющие цепи вытравливаются до тех пор, пока плавучесть связки установки и полезной нагрузки не станет нулевой. Когда это произойдет, стабилизирующий груз из буксирной цепи 58 перестанет подниматься с морского дна и остается на морском дне, как показано на фиг. 8В.

В конфигурации, показанной на фиг. 8В, система является устойчивой, при этом положение связки установки и полезной нагрузки по вертикали контролируется при помощи управляющей емкости посредством присоединения тросов управляющей цепи. Контроль положения в боковом направлении осу

- 8 020375 ществляется при помощи системы управляющей цепи, в частности, под действием вертикально подвешенной части управляющей цепи в башне управляющей цепи и дополняется фиксацией под действием стабилизирующего груза из буксирной цепи 58. Для дополнительного улучшения устойчивости связки установки и полезной нагрузки к боковому смещению и вращению одна или более управляющих цепей 62 может быть смещена на поверхности в боковом направлении. В результате этого управляющая цепь отклоняется в точку входа в башню управляющей цепи.

На фиг. 8А и 8В показана система с буксиром 50, соединенным с установкой посредством буксировочной системы и стабилизирующих грузов 58. Это может быть полезно для обеспечения дополнительной остойчивости и/или управления системой по курсу, но во всех вариантах осуществления в этом нет необходимости. Например, в других вариантах осуществления буксир 50 можно отсоединить от стабилизирующего груза из буксирной цепи 58, если буксир нужен для других операций или при плохих погодных условиях в районе проведения подводных работ, где буксир может не выдержать. Предпочтительно, чтобы конфигурация, показанная на фиг. 8А, позволяла оставить связку установки и полезной нагрузки в безопасном положении над дном моря при отсоединенном буксире или вытравить на достаточную длину буксирный трос, чтобы обслуживать другие подводные зоны. При отсоединении буксира цепной стабилизирующий груз 58 может быть отсоединен от установки до перемещения установки на место дислокации (как описано ниже). Как вариант, длина троса между цепным стабилизирующим грузом 58 и оттяжкой может быть достаточной, чтобы дать установке 10 переместиться на место дислокации без отсоединения стабилизирующего груза от установки.

На фиг. 9А-9С показано перемещение и опускание на дно связки установки и полезной нагрузки под управлением управляющей емкости 60. На фиг. 9А буксир 50 тянет буксирный трос 56 до тех пор, пока он не поднимется со дна. Поскольку стабилизирующий груз из буксирной цепи 58 на фиг. 8В и на фиг. 9А не добавляет веса установке, он не участвует в управлении положением установки по вертикали, при этом стабилизирующий груз из буксировочной цепи поднимается с морского дна 78 таким образом, который показан на фиг. 9В, при этом установка полностью контролируется управляющей емкостью 60. Управляющая емкость 60 может регулировать вытравливание одной или более управляющих цепей 62 по отдельности, чтобы выставлять установку 10 по крену и дифференту. Управляющая емкость 60 движется в направлении целевого места дислокации 80, при этом управление в боковом направлении, которое обеспечивается за счет управляющих цепей 62, перемещает установку 10 в точку под управляющей емкостью. На фиг. 9В буксир и буксировочная система остаются присоединенными. Это может придать операции дополнительную надежность и безопасность, хотя предпочтительно, чтобы буксир 50, буксирный трос 56 и стабилизирующий груз из буксирной цепи 58 можно было отсоединить от установки, когда управляющая емкость перемещает связку установки и полезной нагрузки в требуемое положение.

Когда связка установки и полезной нагрузки находится в требуемом положении над целью 80, она опускается на дно моря 78 при вытравливании каждой управляющей цепи 62 с одинаковой скоростью. Это позволяет преодолеть плавучесть установки и опустить установку на дно моря, как показано на фиг. 9С. Одновременно буксирный трос (если присоединен) вытравливается с одинаковой скоростью для поддержания слабины между стабилизирующим грузом из буксирной цепи и установкой. Когда связка установки и полезной нагрузки опускается на дно в нужное положение, управляющие цепи 62 опускаются полностью вниз для переноса всего их веса на связку и фиксации ее на морском дне.

На фиг. 10А управляющие цепи 62 были отсоединены от управляющей емкости 60, они располагаются на установке 10. Необходимо отметить, что в данной конфигурации плавучесть нетто установки остается положительной, при этом она равна весу полезной нагрузки 40, что удерживает связку установки и полезной нагрузки на дне моря. Поэтому установка 10 не создает усилия на полезную нагрузку 40.

Следующим этапом операции является стравливание одной или более балластных цепей 90 на связку на дне моря. Балластные цепи 90 опускают из управляющей емкости в балластные цепные ящики 28. Балластные цепи 90 стравливаются до тех пор, пока их вес не уравняет вес полезной нагрузки 40. Когда все балластные цепи помещены в балластные цепные ящики 28, установка 10 создает усилие на полезную нагрузку 40, которое равно избыточному весу управляющих цепей. Поэтому на устройство сопряжения между полезной нагрузкой 40 и установкой 10 не действует растягивающее усилие, что позволяет дистанционно управляемому подводному манипулятору (не показан) отсоединить установку 10 от полезной нагрузки 40. После отсоединения полезной нагрузки 40 управляющие цепи 62 повторно подсоединяют к управляющей емкости 60, как показано на фиг. 10В. Затем управляющие цепи 62 медленно поднимают для уменьшения воздействия их веса на установку 10 до тех пор, пока установка не приобретет нейтральную плавучесть и не отойдет от полезной нагрузки, как показано на фиг. 10С.

В конфигурации, показанной на фиг. 10С, управляющую емкость можно перевести в положение на расстоянии сбоку от полезной нагрузки 40 и любой окружающей подводной инфраструктурой. Управляющие цепи 62 продолжают поднимать до тех пор, пока установка 10 не поднимется в положение, в котором не появится натяжение между установкой 10 и стабилизирующим грузом из буксирной цепи 58 посредством буксировочной оттяжки и буксировочной подвески, как показано на фиг. 10Ό. В этой точке стабилизирующий груз из буксирной цепи 58 преодолевает избыточную плавучесть установки 10 и можно полностью отсоединить управляющие цепи от установки 10.

- 9 020375

На фиг. 10Е показана установка 10 при транспортировании ее с помощью буксира 50, при управлении положением по вертикали при помощи стабилизирующего груза 58, при этом скорость буксировки и длина буксирного троса выбирается согласно фиг. 6 и 7. Когда установка возвращается на берег в конфигурации, показанной на фиг. 5, с нее сливается балласт путем закрывания вентиляционного клапана балластных цистерн и использования компрессора для вытеснения воды из цистерн в корпусах 12 и 14.

Предшествующее описание относится к установке и способу опускания полезной нагрузки на дно водоема. Предпочтительно, чтобы основные идеи изобретения можно было использовать в способе опускания на место и подъема подводных блоков. В частности, этапы способа, приведенного для примера, или его сокращенный вариант можно выполнять в обратном порядке. Например, установку, в состав которой входит балластная цепь, можно опускать в точку над полезной нагрузкой на дне моря путем опускания управляющих цепей из управляющей емкости. Установка может быть присоединена к полезной нагрузке при помощи устройства сопряжения, при этом балластную цепь можно вытянуть на поверхность. После этого управляющие цепи можно постепенно выбирать для подъема связки установки и полезной нагрузки под морским дном до тех пор, пока избыточная плавучесть установки не будет нейтрализована стабилизирующим грузом из буксирной цепи, при этом комбинированную связку из установки и полезной нагрузки можно транспортировать под водой при помощи буксира на другую офшорную или наземную площадку. Выполняя действия по описанному выше способу (или выборочные его этапы) в обратном порядке во время операции по возвращению, можно испытать на практике преимущества, описанные со ссылкой на процесс опускания груза.

В альтернативном варианте осуществления изобретения установка спроектирована таким образом, чтобы она составляла неотъемлемую часть конструкции, которую необходимо опустить под воду. Другими словами, отличительные признаки установки включены в состав самой полезной нагрузки. Такое осуществление изготавливается с положительной плавучестью, такой, что центр плавучести расположен выше центра тяжести. Предпочтительно создать плавучесть за счет затопляемых конструкций, которые заполняются инертным газом под давлением с целью противостояния сжатию под действием гидростатических сил, действующих на значительной глубине. В такой конфигурации способы применения установки ограничены значениями давления, которые могут быть предварительно созданы в конструкции.

В состав описанного варианта осуществления изобретения входят три башни управляющей цепи, хотя предпочтительно, чтобы можно было предусмотреть другое количество башен управляющей цепи. В простом варианте осуществления может быть предусмотрена одна башня управляющей цепи. Однако предпочтительно предусмотреть несколько башен управляющей цепи, чтобы обеспечить контроль установки по крену и дифференту и сопротивление вращению. Предпочтительно иметь три или более башен управляющих цепей, причем форма башен может быть любой. Предпочтительно, чтобы башни управляющей цепи были разнесены друг от друга в боковом направлении для обеспечения максимальной чувствительности.

В варианте осуществления изобретения, не показанном на чертежах, одна или более башен управляющей цепи снабжены съемными надставками для башен. Это создает преимущество, когда размер и/или форма конструкции не позволяют использовать постоянную башню управляющей цепи с подходящей высотой.

Альтернативный вариант осуществления изобретения отличается от варианта осуществления, описанного выше, в котором балласт, используемый для компенсации веса полезной нагрузки, не опускается с поверхности и/или не поднимается на поверхность. Например, установка может быть сконфигурирована таким образом, чтобы принимать или иным образом брать балласт на дне моря. Согласно одному варианту осуществления изобретения балластировочный груз может находиться на дне моря или рядом с точкой размещения полезной нагрузки. Установка может быть сконфигурирована таким образом, чтобы принимать балласт на дне моря и отпускать полезную нагрузку. Комбинацию установки и балласта затем можно поднять на поверхность способом, описанным выше. Аналогично, в способе подъема полезной нагрузки установка может быть снабжена балластом (например, каменным), который сбрасывают на морское дно после подсоединения установки к полезной нагрузке.

Чтобы обеспечить выполнение этих операций, установка может быть снабжена балластировочной камерой или устройством приемки балласта. Она может быть скомпонована таким образом, чтобы обеспечить ее присоединение к балластировочным грузам, специально расположенным во взаимной связи с полезной нагрузкой так, чтобы полезную нагрузку и балласт можно было одновременно присоединить или отсоединить от судна. Как вариант или в дополнение, установка может быть скомпонована таким образом, чтобы можно было присоединить две полезные нагрузки.

Такие варианты осуществления изобретения позволяют использовать систему в качестве челнока для транспортировки элементов подводной инфраструктуры между местом дислокации под водой и берегом. Например, данный способ можно использовать для перемещения модулей крупногабаритной подводной конструкции на береговую площадку для технического обслуживания или модернизации с использованием балластировочных грузов для балластировки установки, если нагрузка не присоединена. При таком способе выполнения операции балластировочные грузы транспортируются между соответствующими площадками в противоположном направлении. При другом способе выполнения операции ус

- 10 020375 тановку можно использовать для замены полезных нагрузок на подводной площадке. Первая полезная нагрузка может служить балластом на внешнем буксирном тросе, а вторая полезная нагрузка может служить балластом на внутреннем буксирном тросе. Такая система может быть особенно пригодна для смены модульных компонентов крупногабаритных подводных конструкций.

Балластировочный груз может включать в себя, например, цепь или может состоять из одного или более грузов, представляющих собой разрозненные части или из камней. Как вариант, балласт может быть создан при принятии тяжелого шлама или флюида в цистерны или другое грузоприемное устройство, расположенное в установке. Балластный шлам или флюид может быть закачан в грузоприемные устройства, например, с поверхности или может быть принят при заполнении грузоприемных устройств или цистерн морской водой. В других вариантах осуществления изобретения могут использоваться комбинации балластировочного груза в виде сочлененных частей, разрозненных частей или балласт может быть жидкостью.

В одном из альтернативных вариантов осуществления как минимум одна управляющая цепь 62 прикреплена к установке 10 удерживающим тросом (не показан). Удерживающий трос достаточно прочен, чтобы противостоять усилиям, вызванным рывками течения. Удерживающий трос должен быть достаточно слабым, чтобы не перегружать кран при воздействии на установку вырывающего усилия. При выполнении этого условия удерживающий трос отсоединяется при подъеме управляющих цепей на палубу управляющей емкости 60 таким образом, чтобы управляющую цепь можно было полностью отсоединить от установки.

Устройство сопряжения между установкой и полезной нагрузкой может, к примеру, включать в себя жесткое механическое соединение и/или совокупность канатов. В последнем случае полезная нагрузка может быть отсоединена от установки путем обрезки канатов при помощи дистанционно управляемого подводного манипулятора.

Установка 10 включает в себя два поперечных элемента, хотя предпочтительно, чтобы альтернативные варианты осуществления могли включать в себя другое количество элементов. Это может быть желательным или необходимым, если установка имеет крупногабаритные корпуса или понтоны, например если установка сформирована для установки конструкций особо крупного размера.

В варианте указанных выше осуществлений одно судно функционирует как буксировочное судно и как управляющая емкость. Управляющая емкость может быть сформирована так, чтобы опустить управляющие цепи при помощи лебедок, установленных на судне, а не при помощи крана, который был использован в осуществлениях, описанных выше.

Осуществления данного изобретения имеют несколько преимуществ над системами доставки на место дислокации и вытравливания, описанных в уровне техники.

Одно из преимуществ данного изобретения состоит в том, что описанные способы, например, доставки на место дислокации или возвращения обратно подводных компонентов созданы с учетом дополнительных непредвиденных обстоятельств. Таким образом, создается более безопасная система по сравнению с ранее существовавшими системами.

В частности, транспортировка в соответствии с представленным способом может быть прервана в любое время, при этом надводное судно впоследствии может отойти от места дислокации установки. Например, если в процессе подводной буксировки условия ухудшаются и буксир нужно переместить в спокойные воды, установку и систему буксировки можно отсоединить, при этом установка остается безопасно дрейфовать над дном моря с фиксацией при помощи стабилизирующего груза 58. Как вариант или в дополнение, управляющую емкость можно перенести на другую оффшорную площадку путем выбирания управляющих цепей с установки.

Аналогично, буксир можно перевести на другое место (в комплекте с системой буксировки и стабилизирующим грузом, при необходимости), когда управляющая емкость контролирует установку, как показано на фиг. 9В. Во всех указанных выше сценариях установку оставляют безопасно дрейфовать над дном моря с управлением в боковом положении. Также предпочтительно, чтобы при необходимости управляющую емкость и/или буксир можно было переместить в ходе операции, когда управляющие цепи полностью вытравлены на установку, при этом установка располагается на дне моря.

Для осуществления данного способа не нужно многотоннажное крановое судно, нужна только управляющая емкость с таким объемом, который требуется для работы с системами управляющей цепи и балластировочной цепи.

В различных вариантах осуществления представленное изобретение сокращает или устраняет необходимость в подъеме полезной нагрузки на берегу. Кроме того, переход полезной нагрузки через поверхность воды может быть выполнен в прибрежных или в защищенных от волнения водах.

Подводная система буксировки снижает чувствительность к погодным условиям по сравнению с системами из уровня техники. Операция по опусканию при помощи управляющих цепей уменьшает чувствительность к погодным условиям на поверхности.

Гидродинамическое усилие на полезную нагрузку значительно снижается, если сравнивать с системами из уровня техники. Значительное перемещение управляющей емкости по вертикали ведет к небольшим колебаниям натяжения нижнего троса, потому что гидродинамическое усилие на цепь мало.

- 11 020375

Поскольку управляющие цепи лежат на установке или внутри нее и не подсоединены напрямую, никакого гидродинамического усилия не передается на нижний трос к установке.

Соотношение между массой установки и полезной нагрузки и весом цепи на метр обеспечивает малую реакцию установки на циклическое движение цепей при перемещении судна. Другими словами, система обеспечивает механизм компенсации вертикальной качки без использования сложной технологии активной компенсации вертикальной качки. Несомненно, в общем случае оборудование и технология, необходимые для реализации изобретения, просты и надежны.

Использование твердотельного блока плавучести и заполнение всех цистерн плавучести перед опусканием конструкции на глубину позволяет предотвратить возможность смятия под действием гидростатического давления.

Установку и способ по данному изобретению можно использовать с очень большими и тяжелыми конструкциями при подводных работах с низкозатратными судами. Система способна транспортировать грузы любого веса, причем вес ограничен только размером блока плавучести. Например, варианты осуществления представленного изобретения могут использоваться для подъема грузов весом до нескольких тысяч тонн без использования крановых судов с большой грузоподъемностью.

Процесс опускания на дно полезной нагрузки может быть выполнен с высокой степенью контроля. Вес управляющих цепей мал по сравнению с весом установки и полезной нагрузки, и поэтому для обеспечения мягкого опускания на дно может быть достигнуто точное управление.

Предусмотрены способ и установка для опускания груза или конструкции на дно водоема и/или подъема со дна. Установка включает в себя устройство плавучести, сформированное таким образом, чтобы присоединяться к грузу, и имеющее положительную плавучесть, достаточную для подъема груза. На установке предусмотрено по меньшей мере одно грузоприемное устройство для приема управляющего груза, который опускается с судна для заглубления или подъема связки. Способ опускания включает в себя формирование связки из устройства плавучести и груза и погружения связки в точку на первой глубине над дном моря. В предпочтительном варианте осуществления описанного изобретения связка погружается под действием системы буксировки стабилизирующего груза. Управляющий груз стравливается с судна на связку для преодоления положительной плавучести связки и опускания, таким образом, груза с первой высоты на дно. Способ подъема аналогичен способу опускания, но действия выполняются в обратном порядке.

Изменения описанных выше вариантов осуществления входят в объем данного изобретения, при этом изобретение распространяется на сочетания отличительных признаков, отличных от признаков, специально заявленных в данном документе.

Claims (17)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ опускания груза на дно водоема, включающий создание связки, сформированной из устройства плавучести, соединенного с полезной нагрузкой, отличающийся тем, что устройством плавучести придают связке положительную плавучесть, погружают связку в точку на первой высоте над морским дном, стравливают управляющий груз с судна на связку для преодоления положительной плавучести связки и опускают таким образом полезную нагрузку с первой высоты на дно, отсоединяют полезную нагрузку от устройства плавучести на дне водоема.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что погружают связку на первую высоту над морским дном при помощи троса стабилизирующего груза.
3. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что размещают связку в позицию ожидания на первой высоте с фиксацией связки при помощи троса стабилизирующего груза.
4. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что присоединяют управляющий груз к связке на первой высоте над морским дном.
5. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что вводят управляющий груз в грузоприемное устройство на устройстве плавучести.
6. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что управляющий груз представляет собой управляющую цепь.
7. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что укладывают первую часть управляющей цепи на нижнюю поверхность грузоприемного устройства, подвешивают вторую часть управляющей цепи над первой частью внутри грузоприемного устройства и подвешивают третью часть управляющей цепи между управляющей емкостью и отверстием грузоприемного устройства.
8. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что балластируют связку при помощи балластировочного груза перед отсоединением полезной нагрузки и затем отсоединяют полезную нагрузку от устройства плавучести на дне водоема, при этом балластировочный груз включает в себя балластную цепь, один или более грузов, состоящих из разрозненных частей, флюид или шлам.
9. 9. Способ подъема полезной нагрузки со дна водоема, включающий создание связки на дне, сформированной из устройства плавучести, соединенного с полезной нагрузкой, отличающийся тем, что используют устройство плавучести с достаточной плавучестью для подъема полезной нагрузки, удержива

   - 12 020375 ют связку на дне при помощи управляющего груза, извлекают управляющий груз из связки при помощи судна для придания связке положительной плавучести и поднимают связку со дна.
10. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что отсоединяют балластировочный груз от связки после формирования связки, при этом вес балластировочного груза соответствует весу полезной нагрузки на связке, при этом балластировочный груз включает в себя балластную цепь, один или более грузов, состоящих из разрозненных частей, флюид или шлам.
11. 11. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что управляющий груз представляет собой управляющую цепь.
12. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что укладывают первую часть управляющей цепи на нижнюю поверхность грузоприемного устройства установки, подвешивают вторую часть управляющей цепи над первой частью внутри грузоприемного устройства и подвешивают третью часть управляющей цепи между управляющей емкостью и отверстием грузоприемного устройства установки.
13. 13. Установка для опускания груза на дно или подъема груза со дна водоема, включающая в себя устройство плавучести, выполненное таким образом, чтобы быть присоединенным к полезной нагрузке, при этом данное устройство плавучести имеет положительную плавучесть, достаточную для подъема полезной нагрузки, и по меньшей мере одно грузоприемное устройство на устройстве плавучести для приема управляющего груза, опускаемого с судна для заглубления или подъема связки из устройства плавучести с полезной нагрузкой.
14. 14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что управляющий груз представляет собой управляющую цепь.
15. 15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что грузоприемное устройство включает в себя нижнюю поверхность для укладки первой части управляющей цепи и имеет такую конструкцию, которая обеспечивает положение второй части управляющей цепи над ее первой частью внутри грузоприемного устройства.
16. 16. Установка по любому из пп.13-15, отличающаяся тем, что грузоприемное устройство имеет удлиненную башню, расположенную практически вертикально на устройстве плавучести.
17. 17. Установка по любому из пп.13-16, включающая в себя несколько грузоприемных устройств для приема нескольких управляющих грузов с судна.