PL149207B1

PL149207B1 - Supporting structure,in particular that of floating platform,for securing heavy loads

Info

Publication number: PL149207B1
Application number: PL1986260418A
Authority: PL
Original assignee: Ingenioerforretningen Atlas A/S
Priority date: 1985-07-03
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1990-01-31
Also published as: CN1004975B; US4753553A; FI862424A0; FI862424A; JPS629025A; BR8603099A; AU5928286A; PT82900B; PT82900A; GR861672B; EP0207915A1; CA1278959C; DK154488C; DE3681087D1; EP0207915B1; PH22601A; NO160701C; NO160701B; NO862670L; ES556472A0

Description

OPIS PATENTOWY

POLSKA

RZECZPOSPOLITA

LUDOWA

Patent dodatkowy do patentu nr-Zgłoszono: 86 07 02 /P· 260418/

Pierwszeństwo : 85 07 03 Dania

149 207

ETTnia ___ _ ' ifc^eej

Int. Cl.⁴ E02B 17/04

URZĄD

PATENTOWY

PPL

Zgłoszenie ogłoszono: 87 06 29

Opis patentowy opublikowano: 90 04 30

Twórca wynalazku

Lęrmiw z patonto: Ingenitfrforretningen Atl^as A/S, Oslo MmgW

KONSTRUKCJA NOŚNA, ZWŁASZCZA PLATFORMY PŁYWAAACEJ, DO MOCOWANIA CięŻKICH ŁADUNK0Ł

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja nośna, zwłaszcza platformy pływającej, do mocowania ciężkich ładunków na konstrukcji podporowej obrotowo wokół pionowej osi. Platiorny wiertnicze i produkcyjne, stosowane przy eksploatacji ropy naftowej i gazu poza lądem, są zwykle wyposażone w wieżyczkę, obrotowo zamontowaną na kadłubie platiommy lub statku za pomocą konstrukcji nośnej. Platforma może następnie być zakotwiczona w pożądanym położeniu za pomocą licznych lin cumowaiczych, biegnących od wciągarek zamontowanych na wieżyczce do kotwic na dnie morza. Ponieważ wieżyczka może się obracać wokół swej osi pionowej względem kadłuba platoomiy, zatem może być utrzymywana zasadniczo stacjonarnie nawet gdy ukierunkowanie kadłuba statku lub platiommy przemieści się wskutek zmiany warunków wiatru i prądu, zaś siły cierne konstrukcji nośnej są wystarczająco małe, aby umożliwić obrót wieżyczki względem kadłuba, przez co unika niepotrzebnego skręcenia lin cumowniczych.

Znane konstrukcje nośne platoorm pływackich do mo ortow wa ia wieżyczki stanowiły łożyska śizggowe, zawierające wspóópracującą płaszczyznę pierścienoową lub cylindryczne powierzchnie nośne, względnie łożyska toczne zawierające wałki obrotowo zamontowane na rolkach lub kółkach toczących się po pierέcienżowej powierzchni bieżni. Aymiary tego rodzaju konstrukcji nośnych są dość duże. Przykładowo, średnica pieΓŚcein0awmch powierzchni nośnych łożyska ś^ggowego i bieżni łożyska rolkowego może być rzędu 20 m, a średnica każdej rolki łożyska rolkowego może wynosić około 0,8 m.

149 2C7

Jedna z pierścienioiyeh powierzchni nośnych łożyska ślizgowego lub bieżni łożyska rolkowego jest podparta za pomocą stosunkowo podatnej części pokładowej kadłuba platformy lub statku, zaś gdy kadłub jest poddany działaniu skrajnie zmiennych naprężeń wskutek zmiany wiatru i prądu, wówczas powierzchnia nośna podparta na pokładzie kadłuba często ulega odchyleniom od pożądanej płaszczyzny lub cylindrycznego kształtu. To zniekształcenie jednej z powierzchni nośnych powoduje poważne problemy, związane ze wzrostem sił ciernych w konstrukcji nośnej, koncennracją miejscowych naprężeń w konstrukcji nośnej i w pokładzie podpierającym oraz zwiększoiym zużyciem części nośnych powodującym konieczność naprawy lub wymiany części.

W celu wyeliminowania lub znacznego zredukowania powyższych problmmów, według wynalazku opracowano konstrukcję nośną. Konntrukcja nośna, zwłaszcza platfommy pływającej,do mocowinia ciężkich ładtmkói na konstrukcji podporowej, obrotowo wo kó ł zasadniczo pionowej osi, przy czym ta konstrukcja podporowa tworzy pierwszą pieΓŚcinnfową powOerichnię nośną, zaś ładunek tworzy drugą pierścienoową powierzchnię nośną, stykającą się z dopełniającą względem niej pierwszą powierzchnię nośną, przy czym pierwsza i druga powierzchnia nośna są wzajemnie obracalne wokół osi obrotu, według wynalazku charakteryzuje się tymże pierwsza powierzchnia nośna jest podzielona na odcinki nośne oraz posiada elementy sterujące położęniem tych odcinków nośnych, zwiększające ciśnienie podpierające pomiędzy odcinkami nośnymi a drugą powierzchnią nośną, gdy zaczyna maleć odległość między odpowiednimi odcinkami nośnymi a drugą powierzchnią nośną i zmnnejszające to ciśnienie przy odległości wzrastającej. Druga powierzchnia nośna jest zasadniczo cylindryczna względnie zasadniozo .płaska. Każdy z odcinków nośnych · pierwszej powierzchni nośnej jest utworzony przez część powierzchni na odpowiednim bloku nośnym.

Elementy sterujące położeniem stanowią siłowniki, podpierające bloki nośne. Siłowniki stanowią cylindry hydrauliczne względnie cylindry pneumtyczne. Elementy sterujące położeniem mogą też stanowić mechaniczne sprężyny umieszczone pomiędzy blokami nośnymi a konstrukcją podporową. Elementy sterujące położeniem zawierają czujniki odległości, reagujące na odchylenie lub zniekształcenie konstrukcji podporowej oraz urządzenie sterujące, uruchamiające siłowniki dla skompensowania tego odchylenia lub zniekształcenia. Każdy z bloków nośnych jest swobodnie przechylny względem konstrukcji podporowej. Każdy blok nośny ma powierzchnię sferyczną, stykającą się z dopełniającą częścią wgZębieeia na podpierającym siłowniku.

Urządzenie sterujące jest połączone hydraulicznie z sifoonikiii dla doprowadzenia do niego czynnika ciśnienfowego pod ciśnieniem wzrastającym w odpowiedzi na maaejącą odległość między odpowiednimi odcinkami nośnymi pierwszej powierzchni nośnej a drugą powierzchnią nośną i na odwrót. Urządzenie sterujące doprowadzające czynnik ciśnienoiwy jest ustawione na wstępnie ustaloną wartość maksymalną wzrostu ciśnienia. Pierwsza powierzchnia nośna korzystnie znajduje się na konstrukcji podporowej stanowiącej kadłub statku, a druga powierzchnia nośna korzystnie znajduje się na ładunku stanowiącym wieżyczkę obrotową wo kół swej osi podłużnej względem tego kadłuba. Na wieżyczce są zamontowane wciągarki lin cuiowoeczcch dla zakotwiczenia kadłuba statku na dnie mooza.

W konstrukcji nośnej według wynalazku druga powierzchnia nośna może być zasadniczo cylindryczna lub płaska w zależności od tego, czy konstrukcja nośna stanowi łożysko osiowe czy promieniowe. Elementy sterujące położeniem mogą być dowolnego rodzaju, odpowiedniego do kontrolowania położenia odcinków powierzchni nośnej tak, aby utrzymać te odcinki

149 207 podpierające względem drugiej powierzchni nośnej. Przykładowo, elementy sterujące położeniem mogą zawierać pneumatyczne i/lub mechaniczne sprężyny, takie jak ciężkie sprężyny gumowe lub sprężyny zwojowe lub podobne sprężyny, wykonane z mattriału elastycznego, dla odchylenia pojedynczych bloków lub członów nośnych, na których są utworzone odcinki powierzchni nośnej, do styku z drugą powwerzchnią nośną. Tego rodzaju elementy sterowania położeniem mogą kompensować możliwe zniekształcenie lub odchylenie konstrukcji podpierającej, takiej jak część pokładowa kadłuba statku, na której są· zamontowane odcinki pierwszej powierzchni nośnej. Przykładowo, można zastosować sprężyny cierne typu buforowego, produkowane przez RŁngdeder GmbH, Krefeld, RFN, stosowane do wagonów kolejowych.

W zalecanym rozwiązaniu konstrukcji nośnej według wynalazku, w której każdy z odcinków powierzchni nośnej jest wyznaczony przez część powierzchni utworzonej na bloku nośnym, elementy sterowania położeniem lub poziomem stanowią cylindry ciśnieniowe lub podnośniki, podpierające bloki nośne. Podawanie środka ciśnienoowego, korzystnie płynu, do cylindóów lub podnośników można następnie kontrolować za pomocą mechanicznych pneumatycznych i/lub elektronicznych elementów sterujących tak^aby utrzymać wszystkie odcinki pierwszej powierzchni nośne podporowo lub w zetknięciu z drugą powierzchnią nośną, nawet gdy struktura typu pokład statku, na którym są zamontowane bloki nośne i towarzyszące im cylindry lub podnośniki, będzie narażona na odclylenie lub zniekształcenie. Tak więc, elementy sterujące mogą zawierać czujniki do wyczuwania możliwego odchylenia lub zniekształcenia struktury podpierającej pierwszą powierzchnię nośną i elementy do uruchomienia ciśniθniwwych cylindrów lub podnośników, tak aby skompensować to odchylenie lub zniekształcenie. Każdy z bloków nośnych jest korzystnie tak zamontowany, aby był swobodnie przechylony względem towarzyszącego mu podpierającego cylindra ciśnienowwego lub podnośnika. Każdy blok lub człon nośny i utworzony na nim odcinek powierzchni nośnej może zatem swobodnie dostosować swe położenie tak, aby skompensować możliwe nieregularności drugiej powwerzchni nośnej, z którą się kontaktuje. Tak więc w rozwiązaniu zalecanym, część powwerzchni tworząca sferyczny odcinek na każdym bloku nośnym styka się z dopełniającą częścią powierzchni na podpierającym cylindrze lub podnośniku tak, że każdy odcinek powierzchni nośnej może przechylać się w dowolnym kierunku.

Clinder ciśnienowwy lub podnośnik może być kontro^imy w dowolny odpowiedni sposób tak, aby uzyskać optymalne podparcie ciężaru lub konstrukcji, na której jest utworzona druga powierzchnia nośna. Tak więc, korzystne może być kontrolowanie działania cylindrów lub podnośników, aby zdołały utrcymcwać oryginalny zasadniczo płaski lub cylindryczny kształt pierwszej powierzchni nośnej, utworzonej przez odcinki powierzchni nośnej. Można tego dokonać, przykładowo, przez kontrolowanie ciśnienia czynnika doprowadzonego do cylindrów lub podnośników w odpowiedzi na zmianę odległości pomiędzy odcinkami pierwszej powierzchni nośnej a ich konstrukcją podpierającą, taką jak pokład statku lub plafiom^. Tym samym, ciśnienie środka ciśnienowwego korzystnie rośnie w odpowiedzi na malejąsą odległość 1 odwrotnie. Ciśnienie środka ciśnienowwego doprowadzonego do cylindrów lub podnośników może być kontroocwane według wstępnie określonej zależności, na przykład za pomocą elektronicznego urządzenia sterującego lub komputera, odbierającego sygnały odległości z odpowiednio umieszczonych czujników. Przykładowo, ciśnienie może rosnąć proporcjonalnie do zmnnejszenia się odległości i na odwwot. Jednakże w celu uniknięcia niepożądanych miejscowych obciążeń lub naprężeń elementy doprowadzające czynnik ciśneenoiwy są korzystnie przystosowane do ogranie zenia tego wzrostu ciśnienia do określonej wartości maksymm^^.

Opisana powyżej konstrukcja nośna może być zastosowana do obrotowego podpierania

149 207 dowolnej obrotowej konstrukcji lub ładunku na konstrukcji podpierającej, gdzie każda z tych konstrukcji jest poddana działaniu znacznych, zmieniających się sił, takich jak siły wiatru lub wibracje. Obrotowa konstrukcja może stanowić przykładowo obrotowe wieże, platoormy widokowe, restauracje i tyr podobne. Konstrukcja nośna według wynalazku może być również stosowana do wieżyczek dział okrętów wojennych oraz wieżyczek na innych rodzajach platoorm pływających. Wieżyczka platoormy pływającej jest zwykle poddana działaniu nie tylko sił działających pionowo /siła ciężkości i burzliwe mo^^/, ale również sił skierowanych poziomo /wiatr i mooze/. Z tego względu wieżyczka jest zwykle zmontowana za pomocą osiowej konstrukcji nośnej, mającej płaską drugą powierzchnię nośną utworzoną, jak również promieniowej konstrukcji nośnej, maaącej cylindryczną drugą powierzchnię nośną, również utworzoną na wieżyczce.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na której tig. 1 przedstawia widok boczny w czę£^co^^3^m przekroju pływającej tabryki ropy naftowej według wynalazku, tig. 2 - schemat zasady działania konstrukcji nośnej według wynalazku, tig. 3 - wykres pokazujący ciśnienie płynu hydraulicznego dostarczanego do podpierających cylindrów lub podnośników w tunkcji zmiennej odległości, tig. 4 - widok z boku, częścoowo w przekroju, ukazujący części osiowej konstrukcji nośnej według wynalazku, tig.

- widok z boku, częściowo w przekroju pokazujący części pierwszego rozwiązania promieniowej konstrukcji nośnej według wynalazku, tig. 6 - widok z boku częścoowo w przekroju, części drugiego rozwiązania promieniowej konstrukcji nośnej według wynalazku, tig. 7 schemat pierwsz-ego rozwiązania hydraulicznego układu uruchamiania cylindrów lub podnośników, zastosowanych w osiowych i promieniowych konstrukcjach nośnych, tig. 8 - drugie rozwiązania hycdrauli cznego składu uruchamiania cylindrów lub podnośników, tig. 9 - częścńowy widok z boku pokazujący zespół cylindra hydraulicznego do obracania wieżyczki platoony dookoła osi, ' a tig· 10 - schemat hydraulicznego układu uruchamiania zespołu cylindra hy draulicznego pokazanego na tig. 9.

Na iigurze 1 pokazana jest platoorma produkcyjna przeznaczona do pozalądowego. wydobycia ropy nattowej lub gazu z otworu studziennego na dnie morza 10. Wieżyczka 11, zabierająca podstawę 12 i iiiΓŚciinnowy płaszcz 13 odchodzący ku dołowi, jest zamontowana na kadłubie 14 platfommy. Z otworu studziennego na dnie morza środkowo względem wieżyczki 11 wystaje rura wznośna 15· Na górnej stronie platoony są zamontowane liczne wciągarki 16 napędzane za pomocą silnikww elektrycznych 17. Każda z wielu lin sumowwiczych 18 biegnie od wciągarek 16 do kotwic /nie pokazanych/, umieszczonych na dnie morza i jest przepusz czana po krążku 19, zamontowanym przy dolnym zakończeniu płaszcza 13. Jakkolwiek na tig.1 pokazano tylko dwie liny cum^cze, to normalnie stosuje się sześć lub osiem lin.

Wieżyczka 11 jest zamontowana obrotowo względem kadłuba 14 za pomocą osiowej konstrukcji nośnej 20, promieniowej konstrukcji nośnej 21 i zapasowego łożyska 22, zawierającego sprężyste człony butorowe 22a /pΓzykjanowo wykonane z gum/, zamontowane na zewnętrznej ścianie płaszcza 13 i iieΓŚcinnniwe człony 22b /przykłaoowo wykonane ze stali/ zamontowane na sąsiedniej’ cylindrycznej ścianie 23 kadłuba 14, two rżącej cylindryczny otwór przechodzący pionowo przez kadłub.

Osiowa konstrukcja nośna 20 zawiera pierścienoową powierzchnię nośną 24 na kołnierzach 25 /tig. 4/ od spodu podstawy 12 jak pokazano na tig. 1. Powierzchnia nośna 24 jest zasadniczo płaska, zaś kołnierz 25 jest wykonany korzystnie ze stali nierdzewnej, jest podparty i ma wymmary tego rodzaju, że powierzchnia nośna 24 pozostaje zasadniczo płaska podczas wykoozystywania plaltoormy. Każdy z licznych, pierścennoiwo usytuowanych bl^c^kctów noś nych 26 ma zasadniczo płaski odcinek powierzchni nośnej, które łącznie tworzą pierścienio149 207 wą powierzchnię nośną, kontaktującą się ślizgowo z powierzchnią nośną 24 na kołnierzu 25. Każdy blok nośny 26 jest zamontowany w gnieździe 28, które z kolei jest zamontowane na górnym końcu tłoczyska 29 siłownika 30 za pomocą śrub 31 lub podobnych elementów mocujących. Siłownik stanowi korzystnie cylinder hydrauliczny, lecz może to byó też cylinder pneumatyczny lub cylinder zawierający rneehaniczną sprężynę ściskaną, odchylającą tłoczysko 29 na zewnątrz względem cylindra. Bloki nośne 26 są wykonane z odpowiedniego materiału nośnego, takiego jak sprzedawany przez Glacier GmbH DEVA-Verke pod nazwą DEVA METAL /stop Cn Sn Pb B 8413/8 P-1/. Dina powierzchnia każdego bloku nośnego 26 może stanowić odcinek sferyczny, osadzony w ukształtowałam dopełniające, wklęsłym wggębieniu 32 utworzotym w górnym zakończeniu gniazda 28, zaś górne zakończenie elastycznej tulei uszczelniającej 33» otaczającej górny koniec gniazda 28 i przymocowanej do niego za pomocą śrub 34 lub podobnych członów mocujących, jest w szczelnym kontakcie z powierzchnią nośną 24 na kołnierzach 25. Ze względu na sferyczny kształt wggębimia 32 w gnieździe, w którym znajduje się blok nośny 26, blok ten może swobodnie dcstocowyiać swoje położenie do możliwych nieregularnoścl na powiθrichnl nośnej 24. Na gnieździe 28 jest zamontowana automatyczna smarownica 35, zawierająca smar podawany pod ciśnieniem /na przykład za pomocą sprężyny lub sprężonego powieirza/ i kontaktująca się z wgłębieniem 32 poprzez otwory 36 w gnieździe 28. Tym samym smar na smarownicy 35 może smarować nie tylko przylegające powierzchnie iggębirniα 32 i bloku nośnego 26, ale również pierścienoową powierzchnię nośną 24 1 współpracujące z nią odcinki nośne 27. Ciśnienie podpierające wieżyczkę podtrzymywaną poprzez bloki nośne 26 może być kontrolowane indywidualnie przez kontrolowanie ciśnienia czynnika ciśnienOiwego, podawanego do sąsiadujących siłowników 30, jak opisano szczegółowo poniżej.

Promieniowa konstrukcja nośna zawierająca pieΓŚcrenOową cylindryczną powierzchnię nośną 37, utworzoną na podstawie 12 wieżyczki 11 oraz liczne zespoły 38 'uruchamiane ciśnlenoowo, zamontowane na kadłubie 14 za pomocą pierścieniowej konstrukcji wspornikowej 39. Na fig. 5 jest pokazane rozwiązanie zespołu 38, zawierającego blok nośny 40, posiadający warstwę mealu nośnego 41, tworzącą na nim częściowo cylindryczny odcinek powierzchni nośnej 42, dopełniający i dotykający do pcwieΓzchni nośnej 37, utworzonej na podstawie 12 wieżyczki. Ściana tworząca pierέciθnCiwą powierzchnię nośną 37 może być wykonana ze stali nierdzewnej, a warstwa metalu nośnego 41 może być wykonana z powyżej wspomnianego DEVA METAL. Blok nośny 40 jest otoczony elastyczną tuleją uszczelniającą 43, która odpowiada tulei uszczelniającej 33, pokazanej na fig. 4, i która jest zamocowana śrubami 44 lub innymi odpowiednimi elementami moczącymi. Tłoczyska 45 pary siłowników 46 są przegubowo podłączone do pary występów 47 na bloku nośnym 40 za pomocą przegubów 48. Siłowniki 46 są korzystne hydrauliczne, ale alternatywnie mogą być uruchamiane pneumatycznie lub za pomocą sprężyny mechanicznej, jak opisano powyżej w odniesieniu do sioowników 30. Para automatycznych s^^^ow^n.c 35 zawierających smar pod ciśnieniem, na przykład za pomocą sprężyn lub sprężonego powietrza, kceunikuje się otworami 49, które biegną poprzecznie przez blok nośny 40 i otwiera się do odcinka nośnego 42 dla automatycznego smarowania wspóóppracujących powierzchni nośnych.

Zespoły 38 uruchamiane ciśnieneem płynu są jednakowo rozstawione wokół pierścieniowej powierzchni nośnej 37 w układzie pieΓŚciiniiwym, przy czym podłużne osie siłowników 46 są usytuowane zasadniczo poziomo lub poprzecznie do pionowej osi cylindrycznych powierzchni nośnych 37 i 42. Ciśnienie przekazywane pomiędzy każdym odcinkiem nośnym 42 a pirΓŚciinCiią powierzchnią nośną 37 może być kontrolowane za pomocą sterowania ciśnie6

149 207 niem czynnika ciśnieniowego, dostarczanego do towarzyszących siłowników 46, jak opisano szczegółowo poniżej. Na fig· 6 jest zilustoowani zmodyfikowani rozwiązanie zespołu 38 pokazanego na fig. 5. zaś części podobni zaopatrzone podobnymi odnośnikami cyfrowymi.

Na fig. 6 bloki nośne są tego samego rodzaju co bloki nośne 26 opisane w powiązaniu z fig. 4· Każdy z tych bloków nośnych jest utrzymywany przechylnie w gniaździe 50, na którym znaj dują się występy 47» przy czym każdy występ 47 jest utrymnywany i połączony przechylnie z członem łączącym 52, zamontowanym na towarzyszącym tłoczysku 45· Liczne zespoły 38 uruchamiane ciśnieneem płynu zawarte, w promieniowej konstrukcji nośnej 21 są pogrupowane w pary, a gniazda 50 każdej pary są wzajemnie połączone za pomocą jarzma 53» mającego przeciwległe zakoiiczenia przegubowo podłączone do sąsiadującego gniazda 50 w miejscu 54· Wewwntrz gniazd 50 są ummeszczone sprężyny 55 tak, aby odchylać odcinki sferycznej powierzchni bloków nośnych do styku z dopełniającymi powierzchniami stworzonymi w gniazdach 50·

Konstrukcja wieżyczki 11 jest stosunkowo sztywna, co oznacza że pierścweniowα powierzchnia nośna 24 będzie pozostawała zasadniczo płaska, zaś pieΓŚcWeniwoa powierzchnia nośna 37 będzie pozostawała zasadniczo cylindryczna,, nawet jeżeli platoomma jest poddana działaniu skrajnych warunków pogodowych· Jednakże kadłub 14 plafo^my, który 'może być poddany działaniu dość dużych sił, jest, bardziej w]^6^{^Z;7(^^iz^· co oznacza, że pierścienoowa powie rzchnia nośna utworzona przez odcinki nośne 27 nie pozostanie płaska a pierścienoowa powierzchnia nośna utworzona przez odcinki powierzchni nośnej 42 nie pozostanie cylindryczna, jeżeli te odcinki powierzchni nośnych będą zam^r^^o^^^^ne na sztywno na kadłubie 14 plaftom^ . Jednakże, jak stwierdzono powyżej, hydrauliczne siłowniki 30 i 46 opisane powyżej mogą kompensować odchylenie lub odkształcenie kadłuba 14 tak, że odcinki nośne 27 i 42 są tak ustawione, aby tworzyły odpowiednio powierzchnię płaską i cylindryczną.

Działanie konstrukcji nośnej 20 jest schematycznie zil^stowwase na fig. 2 i 3· Załóżmy, że żądana simynalsa odległość pomiędzy pierscienoową powierzchnią nośną 24, a podstawą siiowników 30, zamontowanych na górnym pokładzie kadłuba 14, wynosi L. W wyniku odęły lenia lub zniekształcenia pokładu lub konstrukcji kadłuba, ta odległość zmieni się znacznie dla dość dużej ilości siiowników 30 zastoiootszch w konstrukcji nośnej 20. Na fig. 2 pokazano trzy siłowniki 30a, 30b i 30 c, dla których odległości wynoszą odpowiednio L, L+5»

L-8. Każdy z siiowników 30 może być tak uruchomiony, że działa jaik sprężyna zmiesnopΓędkiściowa, maaąca nielSiiową charakterystykę o żądanym przebiegu. Na fig. 3 pokazano przykład takiej charakterystyki. Z fig. 3 widać, że czynnik ciśnientowy jest dostarczany do rozmaitych siiwwników 30 pod ciśnieniem zmieniającym się w odpowóedzi na odległość pomiędzy powierzchnią nośną 24 a pokładem kadłuba 14 przy odpowiednim siłowniku. Tym samym, ciśnienie czynnika ciśnieniiwθgo doprowadzanego do siiiwników 30a, 30b i 30c, pokazanych na fig.2, jes^{t k}ontroⁱowase tok, aty uz^ys^kać całtowitą sl.ł^ę -tłoto wynosząc^ą ^powiednio 10 x W³kg, ^8,7 x Wsg i. I¹,⁷ x ¹0^^kg. Poniewa^ż si.ły o^ziatywania aiłownRa riss^ą wraz ze zmntojszeniem się odległości, zatem siłowniki przeciwdziałają odchyleniu lub zniekształceniu kadłuba. Jednakże w celu uniknięcia nadmiernych miejscowych naprężeń w konstrukcji podpierającej, siła wywwerana przez siłowniki 30 jest korzystnie ograniczona do wstępnie ustalonej wartości maksymmanej tak, że charakterystyka sprężystości każdego z sienników spłaszcza się przy tej wartości maRsyi^nej, jak pokazano na fig. 3.

Na figurze 7 pokazano schematycznie układ sterowania hydraulicznego, który może być zastoiowanz do kontrolowania działania pojedynczego siłownika lub grupy siowwników odpowiednio w każdej z osiowych i promieniowych konstrukcji nośnych 20, 21. Ucład sterowania pokazany na fig. 7 zawiera hydrauliczną pompę 51 /korzystnie pompę o stałej objętości/,

149 207 mającą przewód ssący 52 komunikujący się ze zbiornikiem czynnika hydraulicznego 53 oraz przewód ciśnienoowy 54, zawierający filtr 55, połączony do zaworu 56 uruchamianego cewką. Siłownik 30 obustronnego działania ma dwie hydrauliczne komory 57 i 58. Komory te są podłączone do zaworu 56 za pomocą przewodów 59 i 60. Zawór 56 jest również podłączony do zbiornika 53 za pomocą przewodu powrotnego 61. Ciśnieniowy zawór upustowy 76 zabezpiecza przed przekroczeniem w przewodzie ciśninnowwym 54 wstępnie ustalonej maksymalnej wartości ciśnienia, zaś wylot zaw^^u 76 kimunikauje się ze zbiornikiem 53 poprzez ' przewód ny 77 zawierający filtr 78.

Odległość pomiędzy pierścienoową powierzchnią nośną 24, 27- a powierzchnią, na której jest zamontowany siłownik 30 jest kontrolowana za pomocą odpowiedniego czujnika odległości 62, takiego jak przetwornik położenia, zaś działania zaw^^u 56 jest kontrolowane za pomocą elektronicznego urządzenia sterującego 63 w odpowiedzi na sygnały odległości lub położenia, otrzymywane z czujnika odległości 62. Jeżeli ciśnienie podpierające, przez siłowniki 30 ma wzrastać, wówwzas przewody 54 1 59 jak również przewody 60 1 61 są wzajemnie połączone, tak że komora 57 jest podłączona do pompy 51, a komora 58 jest połączona do zbiornika 53· Jeżeli jednak ciśnienie wyw0erani przez siłownik 30, 46 ma maleć, ponieważ czujnik odległości 62 wykaże wzrasta jącą odległość, wó^^^^s zawór 56 pow^i^i^je wzajemne połączenie przewodu 54 i przewodu 60, jak również przewodu 59 i przewodu 61.

Elektroniczne urządzenia sterujące 63 stanowi trójtoopnoowy, nleMowy ozramlcnacz, którego pierwszy lub wyjścoowy stopień zawiera pieiwszy wzrammiacz operacyjny 64, podłączony w układzie negacji dużego wzmaonienia, drugi stopień zawiera drugi wziramnacz operacyjny 65, podłączony w układzie negacji zmiennego ozmmlniaczl oraz trzeci lub wyjściowy stopień zawierający trzeci ozmalciacz opencyjay 66 wraz z dopełniającą wyjściową parą tranzystorów. Dooeeniająca, wyjściowa para tranzystorów jest stworzona przez wyjściowy tranzystor pnp 67 i wyjściowy tranzystor npn 68. Cewka lub cewki zaworu 56 jest/są połączone w gałęzi sprzężenia zwrotnego w trzecim stopniu utworzonym przez trzeci wzmmmnacz operacyjny 66 i tranzystory wyjściowe' 67 i 68 wraz z końcówkami wyjściowymi 69 i 70. Pierwszy stopień trzysiopniowigo, niemn^nego wzi^mnacza zawiera ponadto niel^^wy element lub diodę 72 1 potencjometr 73, włączony między dodatni 1 ujemny przewód zasilający, które dostarczają również napięcie do ozmalniaczy 64, 65, 66 1 tranzystoóów wyjściowych 67 1 68. Dioda 72 1 potencjometr 73 służą do określenia punktu nielinoowości charakterystyki sprężystości pokazanej na fig. 3· Dioda 72 jest włączona pomiędzy wyjście pierwszego ozmamiacza operacyjnego 64 1 masę 1 pełni funkcję ograniczenia dodatniego napięcia w^yjścl^^wegOipodawanego z w^^ścia pierwszego wzroalniaczl operacyjnego 64 do wartości poniżej napięcia przewodzenia diody 72. Jeżeli napięcie pierwszego ozmmlniaczl operacyjnego 64 przekracza napięcie przewodzenia diody 72, to jest przekracza napięcie 0,6 - 0,7 V, wówwzas dioda 72 zwiera częśó napięcia na wry^ściu pierw szego ozraalnnacza operacyjnego 64 do masy. Poten cjometr 73 ustala początek krzywej pokazanej na fig. 3, ponieważ napięcie pomiędzy dodatnim i ujmn^ryTm przewodem zasilająjym nakłada się na napięcie itrjamywaii z pierwszego ozmmlniaczl operacyjnego 64 1 ograniczone diodą 72, do drugiego wzmalniaczl operacyjnego 65· '

Wm^^nn^r^n.e drugiego wzmalniacza operacyj nego 65 i w konsekwencji wielkość nieliniowej charakterystyki jest określona przez potencjometr 74, podłączony w gałęzi sprzężenia zwrotnego drugiego wzmaαniajzl operacyjnego 65. Sygnał odległości lub położenia wysyłany przez czujnik 62 stanowi sygnał wejściowy do elektronicznego urządzenia sterującego 63 poprzez końcówkę wejściową 75, zaś wryjście pierwszego stopnia i wejście drugiego stopnia

149 207 trójstopniowego, nieliniowego wzmacniacza jest podłączone do końcówki 71· Końcówka 71 służy do celów obsługi i umooiiwia dostrojenie pierwszego stopnia przez dostarczenie wstępnie ustaOonego napięcia na końcówkę wejściową 75 i przez meliorowanie nielinOowej charakterystyki pierwszego stopnia, oraz w razie potrzeby dostrojenie potencjometru 73 i dalsze dostrojenie całkowitego ozmaicienia trójtOpniOcwego wznmcciacza nielinOwwegi przez doprowadzenie. na końcówkę 71 wstępnie ustalonego napięcia wejściowego i przez monitiriwanie całkowitego wzmoocnenia drugiego i trzeciego stopnia tΓÓjβtρnnOowegi . wzramcciacza na końcówce wyjściowej 69 oraz w razie potrzeby dostrojenie wzmaicienia drugiego stopnia za pomocą potencjometru 74·

Na figurze 8 pokazano zmodyfikowane rozwiązanie hydraulicznego 1 elektronicznego układu sterowania do kontrolowania działania siOwwników 30, 46 w osiowej lub promieniowej konstrukcji nośnej 20 i 21, opisanej powyżej. Części z -fig. 8 odpowwadające pokazanym na fig. 7 maaą podobne oznaczniki cyfrowe. Siłowniki 30, 46 w każdej konstrukcji nośnej są podzielone na kilka grup, zaś każda grupa jest podłączona do tej samej pompy hydraulicznej.

Na fig. 8 pokazano dwie takie grupy siOwwników 1 towarzyszące im hydrauliczne układy sterowania. Przewód 54 zawiera zawór kontrolry ciśnienia 80, zam Rający się automatycznie w przypadku uszkodzenia źródła zasilania układu kontrolnego. W takim przypadku siłowniki 30, 46 są zablokowane w aktualnych położeniach.

Każde odgałęzianie przewodów 59 i 60 zawiera uruchamiane ręczne zawory zamkające 81, za pomocą których wybrana grupa βiOoonikóo 30, 46 może byó oddzielona od układu, zaś płyn może byó odciągnięty poprzez zawory drenażowe 82 tak aby uaotżiwić wymianę i/lub reperację idoowOedniego siłownika lub towarzyszących mu części. Każda gałąź przewodu 59 zawiera dodatkowe urządzenie 83 zapobiegające kawiiacji, przystosowane do kompensowania nagłych spadków ciśnień w komorach 57 sitoonikóo spowodowanych przez nagły ruch tłoka w siłowniku. Każda gałąź przewodu 59 może również zawierać zawór bezpieczeństwa 84 zabezpieczający ciśnienie oewwitrz komór 57 przed przekroczeniem wstępnie ustalonej wictości iaksymiCnij. V układzie pokazarym na fig. 8 zawór kontrolny ciśnienia 80 steruje ciśnieniem doprowadzanym do snOoonikóo 30 lub 46 danej grupy, zaś działanie zaworów 80 jest kontΓoiowcie za pomocą elektronicznego urządzenia sterującego 63 w odpowiedzi na sygnały otΓZiπyocna z czujników odległości 62. Tak wec, w układzie pokazanym na fig. 8 nie stosuje sie zaworów 56 do kontrolowania ciśnienia podawanego do komór cylindrycznych. Jednakże zawory 56 mogą być użyte do zmiany połączeń przewodów tak, że cylindryczne komory 58 zostają podłączone do przewodu cnśniintiiego 54, podczas gdy cylindryczne komory 57 zostają podłączone do pompy 51. W układzie pokazanym na fig. 3 zawory 56 mogą być w razie potrzeby ot^rainięte. Uład hydrauliczny pokazany na fig. 8 działa w zasadniczo w ten sam spo sób jak układ pokazany na fig. 7, kiitrotowany przez elektroniczne urządzenia sterujące 63, które może przykładowo stanowić ^Γη^ΐβΓ, który może również być zcstotooany do kontrolowania działania innych aparatów i urządzeń na platformie.

Wieżyczka 11 może być obracana względem kadłuba 14 za pomocą zespołów 85 cylindra hydraulicznego, z których każdy zawiera parę cylindrów, iianowicia cylinder napędzający 86 i cylinder podnoszący 87. Tłoczyska cylindra napędzającego i podnoszącego w każdym z ze społów 85 są przegubowo podłączone do wspólnego, napędzającej go członu zapadkowego 88, zaś drugie zakończenia cylindrów 86 i 87 są przegubowo podłączone do członów montażowych 89 i 90, przymocowanych do pokładu 14. Człony zapadkowe 88 zespołów 85 napędzają zębatkę 91 na wieżyczce 11, zaś działanie zespołów 85 jest kontrolowane za pomocą hydraulicznego i elektronicznego układu sterowania, pokazanego schematycznie na fig. 10. Na fig. 9 są pokazane

149 207 dwa cylindryczne zespoły 85, które obracają wieżyczkę 11 w przeciwnych kierunkach.

Stosuje się kilka, przykłdOowo cztery takie pary zespołów, przy czym cylinder podnoszący 87 w każdym zespole jest wykoozystany do uruchamiania zapadkowego członu 88, aby połączył się lub rozłączył z zębatką 91, podczas gdy napędzający cylinder 86 jest wykorzystywany do napędzania wieżyczki 11 w pożądarym kierunku, gdy towarzyszący człon zapadkowy 88 styka się z zębatką 91· Oznacza to, że wszystkie człony zapadkowe 88 towarzyszące zespołom napędzającym wieżyczkę 11 w jedrym kierunku nie kontaktują się z zębatką 91, gdy pozostałe zespoły obracają wieżyczkę w pi^s^e^^w^ry^m kierunku i na odwrót.

Na figurze 10 pokazano hydrauliczne i elektroniczne urządzenia sterujące do uru chamienia grupy cylindrycznych zespołów 85, napędzających wieżyczkę 11 w tym samym kierunku. Ucład hydrauliczny pokazany na fig. 10 zawie ra stałłc^cisnennów a pompę 92, mającą prze wód ssący 93, kommnnkujący się ze zbiornikeern czynnika hydraulicznego 94. Przewód ciśnieniowy 95 pompy jest podłączony do zaworu 96 uruchamianego cewkę tego samego rodzaju jak zawór 56 pokazany na fig. 7. Zawór zwaaniania ciśnienia 107 odpowiadający zaworom 76 pokazanym na fig. 7 i 8 kontroluje przewód powrotny 108, zawierający filtr 109 i podłączony do przewodu ciśnienowwego 95. Przewody łączące 97 i 98 łączą zawór 96 z komorami cylindra 86 obustronnego działania i przewody te są połączone również z komorami podnoszącego cylindra 87 obustronnego działania poprzez przewody 99 i 100, z których każdy zawiera zawór 101 redukcji ciśnienia do redukowania ciśnienia czynnika hydraulicznego doprowadzanego do kom^^ podnoszącego cylinder 87 do niewielkiej części ciśnienia czynnika, podawanego do napędzającego cylindra 86. Ponieważ zawór 96 może powodować poprzez napędzający cylinder 86 obrót wieżyczki 11 przez ściąganie lub popychanie, zatem przewody 99 i 100 przechodzą przez zawór 102 dla zmiany połączeń przewodów 99 i 100, tak aby zmienić działanie podnoszącego cylinder 87, gdy ulega zmianie działanie napędzającego cylindra 86. Działanie zaworów 96 i 102 i w konsekwennji działanie cylindrycznych zespołów 85 może być kontrolowane za pomocą elektronicznego urządzenia sterującego lub komppuera 103, stanowiącego korzystnie ten sam kompuuer co oznaczony jako 63 na fig. 8 i odbierającego sygnały z czujników 104 i 105 skoku cylindra i z czujnika 106 położenia wieżyczki. Cz^niki 104 i 105 skoku cylindra mogą przykładowo stanowić przełączniki zbliżenoowe do wyczuwania końcowych położeń suwów cylindra. Wieżyczka może mieć zablokowany ruch obrotowy przez ustawienie pełnego ciśnienia na wszystkich cylindrach, tak aby zaczepić wszystkie człony zapadkowe 88 o zębatkę 91, po czym ciśnienoowe przewody zasilania prowadzące do sprężonych komór cylindra mogą być odetkane. Mooiiwe obrotowe znoszenie wieżyczki wskutek przecieku cylindrów może być stwierdzone za pomocą przetworników linoowych, umieszczonych na niektórych cylindrach. Czujnik 106 położenia wieżyczki reaguje na wzajemne położenie wieżyczki i kadłuba platoormy.

Przykład. Wieżyczka 11 o ciężarze około 3000 ton jest podparta na osiowej konstrukcji nośnej pokazanej na fig. 4 i mającej średnicę 1540 cm oraz na promieniowej konstrukcji nośnej pokazanej na fig. 6 i maaącej średnicę 1720 cm. Każda z konstrukcji nośnych zawiera 180 bloków nośnych 26 lub 40, podpartych przez tę samą liczbę 8iOoreikór, przy czym siłowniki te są podzielone na dziewięć grup po 20 słowników każda. Grupy siłowników są kontrolowane za pomocą hydraulicznego i elektronicznego urządzenia sterującego jak pokazano na fig. 8, zaś ciśnienie czynnika hydraulicznego dostarczonego do siłowników w każdej grupie jest koetroOorαee według charakterystyki sprężystości takiej, jak pokazana na fig. 3.

149 207

Claims

Zastrzeżenia patentowe

T. Konstrukcja nośna, zołaazcza plattormy płyoającej, dt mocowonia ciężkich ładunkóo na konstrukcji ptdptrtoej tbrttoot ookół zasadniczo pitntoej tei, przy czym ta konstrukcja ptdportoa toorzy pierotzą pierśceentową ptoierzchnię ntśną, zaś ładunek totrzy drugą pierscenntooą ptoierzchnię nośną, stykającą tię ' z dopełniającą ozględem niej pierotzą powierzchnią nośną, przy czym pierwsza i druga ' powierzchnia nośna tą wzajemnie' obra- calne ookół osi obrotu, . znamienna tym, że pierosza powierzchnia nośna jest podzielona na odcinki nośne /27, 42//, oraz posiada elementy sterujące położeniem tych odcinkóo nośnych /27, 42//, zoiększające ciśnienie podpierające pomiędzy odcinkami nośnymi /27, 42/ a drugą powierzchnią nośną /24, 37/, gdy zaczyna maleć odległość między odptoiednimi odcinkami nośnymi /27, 42/ a drugą powierzchnią nośną /24, 37/ i zimnejszające to ciśnienie przy odległości ozrastającej·

2. Konntrukcja nośna ^^(d:ug zastrz. 1, znamię n n a tym, że druga pooie- rzchnia nośna /24» 37/ jest zasadniczo cylindryczna. 3· Kuns^^ja nośna oedług zastrz. 1, znamienna tym, że druga ptol.e- rochnia nośna /24, 37/ jest zasadniczo płaska, » 4· Kont^kcja nośna oedług zastrz. 1, znamienna tym, że każdy z od- cinków nośnych /27, 42/ pieroszej powierzchni nośnej jest utoczony przez część powierz- chni na odptoijdeim bloku nośnym /26, 40//. 5· Konntrukcja nośna oedług zas-trz. 1, znamienna tym. że elementy ste- rujące położeniem stantoią siłowniki /30, 46/ podpierające bltki nośne /26, 4d/. 6. Konntrukcja nośna oedług zastrz. 5, znam lenna tym, że sl^^oo^^ki /30, 46/ stanooią cylindry hydrauliczne. 7. Konntrukcja nośna oedług zastrz. 5* znamienna tym, że siłooniki /30, 46^ stanooią cylindry pneummayczne. 8. Konntrukcja nośna oedług zastrz. 1, znamienna tym. że elementy tte- rujące położeniem stanooią mechaniczne sprężyny umieszczone pomiędzy blokami nośnymi /26, 40/ a konstrukcją podporto^. 9· Konntrukcja nośna oedług zastrz. 5, znamienna tym. że elementy ste- rujące położeniem zaoierają czujniki odległości /62/ reagujące na odchylenie lub mieks^ał

cenie konstrukcji ptdptrooej oraz urządzenie sterujące /63/ uruchamiające siłooniki /30, 46/ dla skompensowania tego odchylenia lub zniekształcenia.

10. Koontrukcja nośna oedług zastrz. 4, znamienna tym, że każdy z blokóo nośnych /26, 40/ jest przechylny ozględem konstrukcji podporooej.

11. Koontrukcja nośna oedług zastrz. 10, znamienna tym, że każdy blok nośny /26/ ma powierzchnię sferyczną stykającą się z dopełniającą częścią ^^ł^l^jienia /32/ na podpierającym st^oniku /30/.

12. Konntrukcja nośna oedług zastrz. 9, znamienna tym, że urządzenie sterujące /63/ jest połączone hydraulicznie z siłoweikier /30, 46/ dla dop^oo^c^^^i^^a do niego czynnika ciśnieniowego pod ciśnienemm wzrastającym o odpowiedzi na malejącą odległość pomiędzy odpowiedeimi odcinkami nośnymi /27, 42/ prędszej powierzchni nośnej a drugą powierzchnią nośną /24, 31/ i na odwoót.

13· KonetΓukcja nośna oedług zastrz. 12, znamienna tym, że urządzenie

149 207 sterujące /63/ doprowadzające czynnik ciśnieniowy jest ustawione na wstępnie ustaloną wartość maksymalną wzrostu ciśnienia.

14. Konstrukcja nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsza powierzchnia nośna znajduje się na konstrukcji podporowej stanowiącej kadłub /14/ statku, a druga powierzchnia nośna /24, 37/ znajduje się na ładunku stanowiącym wieżyczkę /11/, obrotową wokół swej osi podłużnej względem tego kadłuba /14/.

15. Konnsrukcja nośna według zastrz. 14* znamienna tym, że na wieżyczce /11/ są zamontowane wciągarki /16/ lin cumowwnczych /18/ dla zakotwiczenia kadłuba /14/ statku na dnie morza.

Fig. 2

149 207

149 207 z-Fig.6

38-45

ι i I i u -i - -52 L'qV; -48 47

50^54' 47A— zzzzzzzz.

~=3» ., _-li—Ί _J _ ?K>44 53 50tt£__° i^^ZzZZZZZZZZZZZZŻŻZZZZL

-f-

149 207

Fig. 9