RU186054U1

RU186054U1 - Device for protecting hydraulic structures from ice

Info

Publication number: RU186054U1
Application number: RU2018121765U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Петрович Аносов; Николай Иванович Восковщук
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Полезная модель относится к гидротехническому строительству, и может быть использована для защиты морских платформ по добыче нефти и газа в шельфовой зоне от воздействия льда.Поставленная задача решается тем, что в устройстве для защиты гидротехнических сооружений от воздействия льда, содержащем бандаж, охватывающий опорный элемент гидротехнического сооружения с возможностью его вертикального перемещения, причем бандаж выполнен полым, с возможностью изменения его плавучести, и снабжен боковыми наклонными поверхностями, для изменения плавучести бандаж снабжен клапанами, размещенными в его верхней части, кроме того, устройство содержит штуцеры, выполненные с возможностью подачи воздуха из источника воздуха в полость бандажа.Кроме того, бандаж снабжен ребрами жесткости, размещенными в его полости.Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в минимизации энергетических затрат, необходимых для вертикального перемещения бандажа и разрушения льда при уменьшении массы устройства.The utility model relates to hydraulic engineering, and can be used to protect offshore oil and gas production platforms in the shelf zone from ice. The problem is solved in that in a device for protecting hydraulic structures from ice, containing a bandage covering the supporting element of the hydraulic structures with the possibility of its vertical movement, and the bandage is made hollow, with the possibility of changing its buoyancy, and is equipped with side inclined surfaces, to change I buoyancy bandage is equipped with valves located in its upper part, in addition, the device contains fittings configured to supply air from an air source into the cavity of the bandage. In addition, the bandage is equipped with stiffeners placed in its cavity. The technical result that is achieved when the solution of this problem is expressed in minimizing the energy costs necessary for the vertical movement of the bandage and the destruction of ice while reducing the mass of the device.

Description

Полезная модель относится к гидротехническому строительству и может быть использована для защиты морских платформ по добыче нефти и газа в шельфовой зоне от воздействия льда.The utility model relates to hydraulic engineering and can be used to protect offshore oil and gas production platforms in the shelf zone from ice.

Известны различные устройства бандажного типа для защиты опор стационарных морских инженерных сооружений от переменных нагрузок внешнего ледового воздействия (П.П. Кульмач. Морские сооружения для освоения полярного шельфа. Санкт-Петербург - Москва, 26 ЦНИИ МО РФ, 1999).There are various types of bandage devices for protecting the supports of stationary marine engineering structures from variable loads of external ice exposure (P. P. Kulmach. Offshore structures for the development of the polar shelf. St. Petersburg - Moscow, 26 Central Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation, 1999).

В качестве ближайшего аналога принято устройство для защиты гидротехнических сооружений от воздействия льда, содержащее бандаж, охватывающий опорный элемент гидротехнического сооружения с возможностью его вертикального перемещения, причем бандаж выполнен полым, с возможностью изменения его плавучести и снабжен боковыми наклонными поверхностями (см. Тарасов В.П., Иушин П.С. Примеры активной ледовой защиты морских нефтегазовых сооружений и новые разработки и новые разработки с использованием мягких надувных оболочек для разрушения льда. – Научные труды Дальрыбвтуза, 2013 – с. 56-57, рис. 1).As the closest analogue, a device has been adopted for protecting hydraulic structures from ice, containing a bandage that covers the supporting element of the hydraulic structure with the possibility of vertical movement, and the bandage is hollow, with the possibility of changing its buoyancy and is equipped with side inclined surfaces (see Tarasov V.P. ., Iushin PS Examples of active ice protection of offshore oil and gas facilities and new developments and new developments using soft inflatable shells to destroy ice and -. Proceedings of Far Eastern Fishery University, 2013 - with a 56-57, Figure 1)...

В качестве недостатков аналогов можно указать следующее:As disadvantages of analogues, you can specify the following:

1. для разрушения льда под действием силы гравитации подвижные бандажи должны иметь соответствующую значительную массу;1. for the destruction of ice under the action of gravitational forces, the movable bandages must have a corresponding significant mass;

2. для подъема и опускания бандажей нужны мощные грузоподъемные устройства (тросы, лебедки, ролики и.т.п.).2. For lifting and lowering the bandages, powerful lifting devices (cables, winches, rollers, etc.) are needed.

Наличие массивных бандажей играет двоякую роль. С одной стороны они увеличивают массу гидротехнического сооружения, что повышает его устойчивость на грунте. Однако, в силу того, что в нерабочем положении бандажи подняты над поверхностью воды к верхнему строению платформы, они повышают положение центра тяжести гидротехнического сооружения, что оказывает отрицательное влияние в рассматриваемом аспекте.The presence of massive bandages plays a dual role. On the one hand, they increase the mass of the hydraulic structure, which increases its stability on the ground. However, due to the fact that in the inoperative position the bandages are raised above the surface of the water to the upper structure of the platform, they increase the position of the center of gravity of the hydraulic structure, which has a negative effect in this aspect.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка защитного устройства, отличающегося удобством эксплуатации и меньшей трудоемкостью изготовления при небольшой массе.The objective of the claimed utility model is the development of a protective device, characterized by ease of use and less laborious manufacturing with a small mass.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в минимизации энергетических затрат, необходимых для вертикального перемещения бандажа и разрушения льда при уменьшении массы устройства.The technical result that is achieved when solving the problem is expressed in minimizing the energy costs necessary for the vertical movement of the bandage and the destruction of ice while reducing the mass of the device.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для защиты гидротехнических сооружений от воздействия льда, содержащем бандаж, охватывающий опорный элемент гидротехнического сооружения с возможностью его вертикального перемещения, причем бандаж выполнен полым, с возможностью изменения его плавучести и снабжен боковыми наклонными поверхностями, для изменения плавучести бандаж снабжен клапанами, размещенными в его верхней части, кроме того, устройство содержит штуцеры, выполненные с возможностью подачи воздуха из источника воздуха в полость бандажа.The problem is solved in that in a device for protecting hydraulic structures from ice, containing a bandage, covering the supporting element of the hydraulic structure with the possibility of vertical movement, and the bandage is hollow, with the possibility of changing its buoyancy and is provided with side inclined surfaces, to change the buoyancy of the bandage equipped with valves located in its upper part, in addition, the device contains fittings configured to supply air from an air source into the cavity of the band.

Кроме того, бандаж снабжен ребрами жесткости, размещенными в его полости.In addition, the bandage is equipped with stiffeners located in its cavity.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

При этом отличительные признаки формулы полезной модели обеспечивают вертикальное перемещение бандажа и разрушение льда только за счет изменения плавучести бандажа при уменьшении массы устройства.At the same time, the distinguishing features of the utility model formula provide vertical movement of the bandage and ice destruction only due to changes in the buoyancy of the bandage while reducing the mass of the device.

Таким образом, не требуется использование мощных грузоподъемных устройств и бандаж при перемещении не оказывает существенное влияние на изменение центра тяжести опорного элемента.Thus, the use of powerful lifting devices is not required and the bandage during movement does not significantly affect the change in the center of gravity of the support element.

На фиг.1 изображен общий вид устройства.Figure 1 shows a General view of the device.

На фиг.2 изображены фазы работы устройства во время одного цикла разрушения льда вокруг опорного элемента гидротехнического сооружения.Figure 2 shows the phases of the operation of the device during one cycle of ice destruction around the supporting element of the hydraulic structure.

На чертежах показаны бандаж 1, опорный элемент 2 гидротехнического сооружения (на чертежах не показано), полость 3, боковые наклонные поверхности 4 и клапаны 5 бандажа 1, штуцеры 6, выполненные с возможностью подачи воздуха из источника воздуха 7 через трубопровод 8 и клапан 9 в полость 3 бандажа 1, лед 10, ребра жесткости 11 бандажа 1.The drawings show a bandage 1, a supporting element 2 of a hydraulic structure (not shown in the drawings), a cavity 3, side inclined surfaces 4 and valves 5 of the bandage 1, fittings 6, configured to supply air from an air source 7 through a pipe 8 and a valve 9 in cavity 3 of the bandage 1, ice 10, stiffeners 11 of the bandage 1.

При этом все элементы заявляемого устройства находятся в функционально-конструктивном единстве и взаимосвязи друг с другом и направлены на достижение одного технического результата, а именно минимизацию энергетических затрат, необходимых для вертикального перемещения бандажа и разрушения льда при уменьшении массы устройства.Moreover, all elements of the claimed device are in functional and constructive unity and interconnected with each other and are aimed at achieving one technical result, namely, minimizing the energy costs necessary for the vertical movement of the bandage and the destruction of ice while reducing the mass of the device.

Бандаж 1 охватывает опорный элемент 2 гидротехнического сооружения с возможностью его вертикального перемещения.The bandage 1 covers the supporting element 2 of the hydraulic structure with the possibility of its vertical movement.

Кроме того, бандаж 1 снабжен боковыми наклонными поверхностями 4 и выполнен с возможностью изменения его плавучести, для чего снабжен полостью 3 и клапанами 5, размещенными в его верхней части.In addition, the bandage 1 is provided with lateral inclined surfaces 4 and is configured to change its buoyancy, for which it is provided with a cavity 3 and valves 5 located in its upper part.

Бандаж 1 может быть выполнен в форме сопряженных усеченного конуса и цилиндра или многогранной усеченной пирамиды, сопряженной с соответствующей по количеству граней призмой.The bandage 1 can be made in the form of a conjugated truncated cone and cylinder or a multifaceted truncated pyramid, coupled with a prism corresponding to the number of faces.

Возможно выполнение корпуса бандажа 1 из внешней оболочки, снабженной боковыми наклонными поверхностями 4 и клапанами 5, и внутренней оболочки, охватывающей опорный элемент 2 гидротехнического сооружения.It is possible to make the body of the bandage 1 from the outer shell provided with lateral inclined surfaces 4 and valves 5, and the inner shell covering the supporting element 2 of the hydraulic structure.

Кроме того, бандаж 1 снабжен ребрами жесткости 11, размещенными в его полости 3.In addition, the bandage 1 is equipped with stiffening ribs 11 located in its cavity 3.

Толщина корпуса бандажа 1 и размеры ребер жесткости 11 достаточны для восприятия ледовых нагрузок, возникающих при разрушении ледового покрова.The thickness of the body of the bandage 1 and the dimensions of the stiffeners 11 are sufficient for the perception of ice loads arising from the destruction of the ice sheet.

Также устройство содержит штуцеры 6, которые подают воздух от источника воздуха 7 в полость 3 бандажа 1 через трубопровод 8 и клапан 9.The device also contains fittings 6, which supply air from the air source 7 to the cavity 3 of the brace 1 through the pipe 8 and valve 9.

В качестве источника воздуха 7 используют компрессор или баллон со сжатым воздухом, которые можно устанавливать внутри опорного элемента 2.As an air source 7, a compressor or a cylinder of compressed air is used, which can be installed inside the support element 2.

Штуцеры 6 соединены с источником воздуха 7 посредством трубопровода 8 и клапана 9 и закреплены на внешней поверхности опорного элемента 2 ниже бандажа 1.The fittings 6 are connected to the air source 7 through a pipe 8 and a valve 9 and are mounted on the outer surface of the support element 2 below the brace 1.

Опорный элемент 2 может быть снабжен упорами, определяющими самое низкое положение бандажа 1.The support element 2 may be provided with stops that define the lowest position of the brace 1.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

В исходном положении (фиг. 2, фаза I) бандаж 1 находится под водой, на минимальной глубине, исключающей контакт с льдом 10, клапаны 5 открыты, поэтому полость 3 заполнена водой.In the initial position (Fig. 2, phase I), the bandage 1 is under water, at a minimum depth that excludes contact with ice 10, the valves 5 are open, so the cavity 3 is filled with water.

При необходимости разрушения льда 10 закрывают клапаны 5 и через штуцеры 6 подают воздух из источника воздуха 7 через трубопровод 8 и клапан 9 в полость 3 бандажа 1. Воздух заполняет полость 3 бандажа 1, вытесняя воду и обеспечивая водоизмещающий объем.If necessary, the destruction of ice 10 closes the valves 5 and through the nozzles 6 serves air from the air source 7 through the pipe 8 and valve 9 into the cavity 3 of the band 1. The air fills the cavity 3 of the band 1, displacing the water and providing a displacement volume.

Когда весовое водоизмещение становится больше веса бандажа 1, он начинает всплывать и упирается своими боковыми наклонными поверхностями 4 в ледовый покров (фиг. 2, фаза II).When the weight displacement becomes greater than the weight of the bandage 1, it begins to float and abuts with its lateral inclined surfaces 4 into the ice cover (Fig. 2, phase II).

При дальнейшем заполнении полости 3 бандажа 1 воздухом появляется избыточная плавучесть. Когда сила, с которой бандаж 1 давит на лед 10, равная разности увеличивающегося водоизмещения и веса бандажа 1, достигает величины, достаточной для взламывания льда 10, начинается процесс разрушения ледового покрова (фиг. 2, фаза III).With further filling of the cavity 3 of the bandage 1 with air, excessive buoyancy appears. When the force with which the band 1 presses on the ice 10, equal to the difference between the increasing displacement and the weight of the band 1, reaches a value sufficient to crack the ice 10, the ice cover destruction process begins (Fig. 2, phase III).

Этот процесс продолжается до тех пор, пока в ледовый покров не войдет самая широкая часть корпуса бандажа 1 (фиг. 2, фаза IV). После образования вокруг опорного элемента 2 полыньи размером, равным максимальной ширине бандажа 1, процесс подачи воздуха от источника воздуха 7 через штуцеры 6 прекращается, открывают клапаны 5, в результате чего полость 3 бандажа 1 самотеком заполняется водой, вытесняя выходящий через клапаны 5 воздух, и бандаж 1 погружается в исходное подводное положение (фиг. 2, фаза V). При необходимости весь процесс повторяется.This process continues until the widest part of the body of the bandage 1 enters the ice cover (Fig. 2, phase IV). After the formation of a wormwood around the support element 2 with a size equal to the maximum width of the band 1, the process of supplying air from the air source 7 through the fittings 6 is stopped, the valves 5 are opened, as a result of which the cavity 3 of the band 1 is filled by gravity with water, displacing the air leaving the valves 5, and the bandage 1 is immersed in the initial underwater position (Fig. 2, phase V). If necessary, the whole process is repeated.

Claims

1. A device for protecting hydraulic structures from ice, containing a bandage covering the supporting element of the hydraulic structure with the possibility of vertical movement, and the bandage is hollow, with the possibility of changing its buoyancy, and is equipped with side inclined surfaces, characterized in that to change the buoyancy of the bandage equipped with valves located in its upper part, in addition, the device contains fittings configured to supply air from an air source to the gang cavity Ms.

2. The device according to claim 1, characterized in that the bandage is equipped with stiffeners located in its cavity.