RU2522628C1

RU2522628C1 - Marine ice-resistant process platform

Info

Publication number: RU2522628C1
Application number: RU2012155231/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Чернецов; Владимир Александрович Балов; Сергей Львович Карлинский; Иван Александрович Меренков
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-07-20

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: marine ice-resistant process platform comprises overwater part with horizontal areas and process equipment installed on them, underwater part made as water displacing hull, anchor holding system allowing platform to turn relative to vertical axis, ballast tanks located in water displacing hull. The ballast tanks are located throughout the length of water displacing hull. Overwater part is made as fore and after towers where the upper part of towers in ice waterline region is made as ice-breaking cone facing by its narrow part down, and the lower part - for instance in the form of cone facing by its narrow part up. Distance from sea level during operation in ice conditions to upper part of water displacing hull is greater than maximum possible draught of ice formations_. Axis of anchor holding system is located in the region of fore tower.

EFFECT: lowering load on hull and anchor holding system.

2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к морским технологическим ледостойким платформам для эксплуатации в арктических условиях.The invention relates to shipbuilding, in particular to marine technological ice-resistant platforms for operation in arctic conditions.

Известна плавучая полупогружная ледостойкая платформа (Патент RU №2055773 С1, кл. МПК В63В 35/44, от 05.07.1993), содержащая нижний понтон с установленными на нем стабилизирующими колоннами, несущими палубу платформы с закрепленными на ней кожухом водоотделяющей колонны, причем в верхней части стабилизирующих колонн и кожуха водоотделяющей колонны установлены конические ледоломы, нижний понтон закреплен от смещения радиально расходящимися якорными цепями, нижние концы которых присоединены к якорям, установленным на дне моря, а конические ледоломы стабилизирующих колонн установлены с возможностью вертикального перемещения относительно стабилизирующих колонн и соединены с якорными цепями, каждая из которых пропущена сквозь палубу платформы, соответствующую ей стабилизирующую колонну и нижний понтон, выполненный с нишами, в которых расположены ролики роульса, направляющую якорную цепь, причем конические ледоломы стабилизирующих колонн оснащены амортизаторами, несущими стопорные устройства для фиксации якорных цепей, каждая из которых верхним концом присоединена к соответствующей якорной лебедке, установленной на палубе платформы, при этом угол между образующей конуса конических ледоломов и вертикалью равен или больше угла наклона якорной цепи к горизонтальной плоскости.Known floating semi-submersible ice-resistant platform (Patent RU No. 2055773 C1, class IPC BV 35/44, 07/05/1993) containing a lower pontoon with stabilizing columns installed on it, supporting the platform deck with a casing of the water separating column fixed to it, and in the upper conical icebreakers are installed on the parts of the stabilizing columns and the casing of the riser; the lower pontoon is secured against displacement by radially diverging anchor chains, the lower ends of which are attached to anchors installed on the bottom of the sea, and conical icebreakers the tabulating columns are installed with the possibility of vertical movement relative to the stabilizing columns and are connected to anchor chains, each of which is passed through the deck of the platform, the corresponding stabilizing column and the lower pontoon, made with niches in which are located rollers of the roller guiding the anchor chain, and the conical ice breakers stabilizing the columns are equipped with shock absorbers carrying locking devices for fixing the anchor chains, each of which is attached to the corresponding top end An anchor winch installed on the deck of the platform, while the angle between the generatrix of the cone of conical icebreakers and the vertical is equal to or greater than the angle of inclination of the anchor chain to the horizontal plane.

Направление образующей конуса сужением вниз вызывает вертикальную составляющую ледового воздействия, направленную вверх, что способствует натяжению якорных связей. Однако для обеспечения плавучести и остойчивости указанная плавучая полупогружная ледостойкая платформа должна содержать как минимум два понтона с двумя рядами колонн. Недостатком данной платформы является то, что взаимодействие с ледовым полем осуществляется в общем случае с тремя колоннами с вероятным забиванием льдом пространства между колоннами, что приводит к увеличению нагрузки на платформу и якорную систему удержания. Другим недостатком данной платформы является то, что якорные линии, дно моря и основная плоскость понтонов образуют трапецию (на боковом виде), которая, как известно, является неустойчивой фигурой и будет способствовать наклонению платформы при ледовом воздействии.The direction of the generatrix of the cone by narrowing down causes the vertical component of the ice impact, directed upwards, which contributes to the tension of anchor ties. However, to ensure buoyancy and stability, the indicated floating semi-submersible ice-resistant platform should contain at least two pontoons with two rows of columns. The disadvantage of this platform is that the interaction with the ice field is carried out in the general case with three columns with a possible clogging of ice between the columns by ice, which leads to an increase in the load on the platform and the anchor retention system. Another disadvantage of this platform is that the anchor lines, the bottom of the sea and the main plane of the pontoons form a trapezoid (on the side view), which, as you know, is an unstable figure and will contribute to the inclination of the platform during ice exposure.

Известны плавучие установки для добычи, хранения и отгрузки нефти FPSO (Суда и плавучие технические средства для освоения морских нефтегазовых месторождений. - СПб.: НИЦ «МОРИНТЕХ», 2009, стр.261) с корпусом судовой формы с ледовыми подкреплениями, имеющее якорную систему удержания (ЯСУ), закрепленную за внутреннюю турель с вертикальной осью, вокруг которой судно может свободно разворачиваться, выбирая наиболее благоприятный курс по отношению к внешним воздействиям.Known floating installations for the extraction, storage and shipment of FPSO oil (Ships and floating technical means for the development of offshore oil and gas fields. - St. Petersburg: NRC "MORINTECH", 2009, p. 261) with a ship-shaped hull with ice reinforcements, with an anchor retention system (YaSU), fixed to the inner turret with a vertical axis, around which the vessel can turn freely, choosing the most favorable course in relation to external influences.

Недостатком данного судна является трудность обеспечения в ледовых условиях так называемой флюгерной способности судна, т.е. курсовой устойчивости с удержанием судна носом против превалирующей нагрузки. Флюгерная способность обеспечивает реализацию регламентированного свойства носовой оконечности судна ледокольной формы - разрушать лед при минимальной ледовой нагрузке на судно. Вместе с тем, заостренная ледокольная форма носовой оконечности не позволяет разместить турель с ЯСУ достаточно близко к форштевню (испытывающему основное воздействие льда), что увеличивает плечо разворачивающего момента от горизонтальной силы и уменьшает флюгерную способность судна во льдах.The disadvantage of this vessel is the difficulty of providing in ice conditions the so-called weathervane ability of the vessel, i.e. directional stability with the hold of the ship bow against the prevailing load. The weathervane ability provides the implementation of the regulated properties of the bow of the icebreaking vessel - to destroy ice with minimal ice load on the vessel. At the same time, the pointed ice-breaker shape of the nasal tip does not allow the turret with YaSU to be located close enough to the stem (which is mainly affected by ice), which increases the shoulder of the turning moment from horizontal force and reduces the vane ability of the vessel in ice.

Известна взятая за прототип морская технологическая платформа (Патент RU №2225315 С1, кл. МПК В63В 35/44, 35/08, от 31.03.2003), содержащая надводную часть с одной или несколькими горизонтальными площадками, подводную часть, выполненную в виде полого водонепроницаемого корпуса, соединенные между собой, по крайней мере, одним полым водонепроницаемым пилоном, снабженным косыми ребрами жесткости (также являющимися вторичными средствами разрушения ледяного покрова), якорную систему, обеспечивающую возможность платформе разворачиваться относительно вертикальной оси в соответствии с направлением дрейфа льда, технологического оборудования, расположенного как на надводной, так и на подводной частях, балластные емкости с соответствующим пневматическим оборудованием, являющиеся активными средствами разрушения ледяного покрова.A well-known offshore technological platform taken as a prototype (Patent RU No. 2225315 C1, class IPC BV 35/44, 35/08, dated March 31, 2003) containing a surface part with one or more horizontal platforms, an underwater part made in the form of a hollow waterproof hulls interconnected by at least one hollow waterproof pylon equipped with oblique stiffeners (also being secondary means of breaking the ice cover), an anchor system that allows the platform to unfold relative to vert cial axis according to the direction of ice drift, process equipment located at both the topside and on underwater parts, ballast tanks with the corresponding pneumatic devices, which are active agents breaking ice.

Недостатком данной платформы является трудность обеспечения флюгерной способности при действии ледяного поля. Взаимодействие с ледяным полем происходит как с вертикальным полым водонепроницаемым пилоном, так и с остроконечным выступом, обращенным к нижней поверхности льда, расположенными по длине водоизмещающего корпуса по разные стороны от вертикали крепления ЯСУ к корпусу. При этом (по идее изобретения-прототипа) остроконечный выступ должен встречать лед первым, разрушая или ослабляя его за счет прорезания ледяного покрова с помощью вертикальных вынужденных колебаний корпуса так, что с пилоном будет взаимодействовать уже разрушенный (битый) лед. Однако при возможном изменении направления дрейфа ледяного поля, например из-за бокового ветра, появляется значительная поперечная сила на остроконечном выступе и с учетом появления также и на пилоне поперечного усилия уже от неразрушенного льда возникают разнонаправленные разворачивающие моменты относительно ЯСУ. Таким образом, данное расположение системы «выступ-ЯСУ-пилон» не может обеспечить разворот платформы носовой оконечностью к ледяному полю - флюгерную способность. Более того, пилон, захваченный ледяным полем, несмотря на попытки задать ему вертикальное движение с помощью циклического заполнения/осушения балластных цистерн, погружается за счет нагромождения разрушенного льда и теряет способность разрушать лед. Таким образом, способ снижения нагрузок на платформу от воздействия ледяного покрова, входящий в формулу прототипа (четыре пункта) является малоэффективным и применим только для слабого льда небольшой толщины. Также недостатком прототипа является невозможность его использования при действии значительного волнения.The disadvantage of this platform is the difficulty of providing weathervane ability under the influence of an ice field. Interaction with the ice field occurs both with a vertical hollow waterproof pylon and with a pointed protrusion facing the lower surface of the ice, located along the length of the displacement hull on different sides from the vertical mounting of the MFN to the hull. In this case (according to the idea of the prototype invention), a pointed protrusion should meet ice first, destroying or weakening it by cutting through the ice cover using vertical forced vibrations of the hull so that already destroyed (broken) ice will interact with the pylon. However, with a possible change in the direction of drift of the ice field, for example, due to a lateral wind, a significant transverse force appears on the pointed protrusion and, taking into account the appearance of the transverse force on the pylon, already from unbroken ice, multidirectional unfolding moments arise relative to the NLM. Thus, this location of the protrusion-YaSU-pylon system cannot provide the platform with a nose tip turning to the ice field - weathervane ability. Moreover, the pylon, captured by the ice field, despite attempts to set it to vertical movement by cyclically filling / draining ballast tanks, sinks due to the accumulation of destroyed ice and loses the ability to destroy ice. Thus, the method of reducing the load on the platform from exposure to ice cover, included in the formula of the prototype (four points) is ineffective and is applicable only for weak ice of small thickness. Another disadvantage of the prototype is the impossibility of its use under the influence of significant excitement.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение нагрузок на корпус и ЯСУ морской технологической ледостойкой платформы (МТЛП) за счет уменьшения размеров поверхностей, контактирующих со льдом, обеспечения флюгерной способности курсовой устойчивости платформы при действии ледяного поля и волнения, а также за счет погружения основного водоизмещающего корпуса на достаточную глубину от поверхности моря, которая является источником как ледовых, так и штормовых воздействий.The objective of the invention is to reduce the loads on the hull and nuclear-powered systems of an offshore technological ice-resistant platform (MTLP) by reducing the size of the surfaces in contact with ice, ensuring the weather vane ability of the course stability of the platform under the influence of an ice field and waves, as well as by immersing the main displacement hull at a sufficient depth from the sea surface, which is the source of both ice and storm impacts.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что морская технологическая ледостойкая платформа содержит балластные цистерны, расположенные по всей длине водоизмещающего корпуса. МТЛП содержит надводную часть, выполненную в виде носовой и кормовой башен, причем верхняя часть башен в районе ледовой ватерлинии выполнена в виде ледоломного конуса, обращенного сужением вниз, а нижняя часть, например, в виде конуса, обращенного сужением вверх. Расстояние от уровня моря при работе в ледовой обстановке до верхней части водоизмещающего корпуса больше максимально возможной осадки ледовых образований. Ось якорной системы удержания расположена в районе носовой башни.The essence of the invention lies in the fact that the offshore technological ice-resistant platform contains ballast tanks located along the entire length of the displacement hull. MTLP contains a surface part made in the form of bow and stern towers, and the upper part of the towers in the area of the ice waterline is made in the form of an ice break cone facing downward narrowing, and the lower part, for example, in the form of a cone facing downward narrowing. The distance from sea level when working in ice conditions to the upper part of the displacement hull is greater than the maximum possible precipitation of ice formations. The axis of the anchor retention system is located in the area of the bow tower.

На фиг.1 и фиг.2 представлен внешний вид морской технологической ледостойкой платформы. МТЛП содержит основной водоизмещающий корпус 1, на котором установлены кормовая башня 3 и носовая башня 4. Расстояние от уровня моря при работе в ледовой обстановке до верхней части 14 водоизмещающего корпуса 1 больше максимально возможной осадки ледовых образований. МТЛП содержит якорную систему удержания (ЯСУ). ЯСУ содержит стационарные якоря 13, якорные связи 6, которые закреплены за нижнюю внешнюю часть турели 12, которая позволяет МТЛП осуществлять разворот относительно вертикальной оси. Ось турели 12 располагается на вертикальной оси в районе носовой башни 4. Внутри водоизмещающего корпуса 1 расположено оборудование 11, необходимое МТЛП для выполнения ее функционального назначения. Балластные цистерны 2, разделенные на две и более группы, расположены по всей длине водоизмещающего корпуса. Морская технологическая ледостойкая платформа содержит гибкие технологические линии (райзеры) 8, которые обеспечивают связь с коммуникациями подводной системы добычи 9.Figure 1 and figure 2 presents the appearance of the marine technological ice-resistant platform. MTLP contains the main displacement hull 1, on which the aft tower 3 and the bow tower 4 are installed. The distance from sea level when working in ice conditions to the upper part 14 of the displacement hull 1 is greater than the maximum possible precipitation of ice formations. MTLP contains an anchor retention system (YaSU). YaSU contains stationary anchors 13, anchor links 6, which are fixed to the lower outer part of the turret 12, which allows MTLP to make a turn around the vertical axis. The axis of the turret 12 is located on a vertical axis in the area of the bow tower 4. Inside the displacement body 1 there is equipment 11 necessary for MTLP to perform its functional purpose. Ballast tanks 2, divided into two or more groups, are located along the entire length of the displacement hull. The offshore technological ice-resistant platform contains flexible technological lines (risers) 8, which provide communication with the communications of the underwater production system 9.

Кормовая 3 и носовая 4 башни выполнены полыми. Башни в верхней части в районе ледовой ватерлинии имеют ледоломные конусы (обращенные сужением вниз). В нижней части кормовая 3 и носовая 4 башни имеют, например, форму конуса (обращенного сужением вверх). Кормовая 3 и носовая 4 башни содержат горизонтальные площадки 5, на которых расположено технологическое оборудование 10.Stern 3 and bow 4 towers are made hollow. The towers in the upper part in the area of the ice waterline have ice cones (facing downward narrowing). In the lower part, the aft 3 and bow 4 towers are, for example, in the shape of a cone (facing upward narrowing). Aft 3 and bow 4 towers contain horizontal platforms 5, on which technological equipment 10 is located.

МТЛП работает следующим образом.MTLP works as follows.

МТЛП имеет три эксплуатационные осадки:MTLP has three operational precipitation:

1)походную - при переходе морем, проходе узкостей и мелководий;1) marching - when crossing the sea, the passage of narrowness and shallow water;

2)волновую - при работе на чистой воде;2) wave - when working in clean water;

3)ледовую - при работе в ледовой обстановке.3) ice - when working in an ice environment.

МТЛП при осушенных балластных цистернах 2 находится в надводном крейсерском положении при походной осадке. При заполнении первой группы балластных цистерн 2 МТЛП погружается в эксплуатационное положение для чистой воды, имея волновую осадку, а при заполнении первой и второй групп балластных цистерн МТЛП погружается по ледовую осадку, соответствующую нахождению ледоломных конусов 7 на уровне ватерлинии.MTLP with drained ballast tanks 2 is in the above-water cruising position with field draft. When filling the first group of ballast tanks 2 MTLP is immersed in the operating position for clean water, having a wave draft, and when filling the first and second groups of ballast tanks MTLP is immersed in ice sediment, corresponding to the location of the icebreaking cones 7 at the level of the waterline.

МТЛП под действием сил волнового дрейфа и сопутствующего ветра, например, по направлению, указанному на фиг.1 стрелкой А, вследствие возникающего разворачивающего момента от сил, действующих на кормовую башню 3 (с плечом, равным ориентировочно расстоянию между осями башен), разворачивается вокруг оси турели 12 на курс, противоположный направлению возмущений, указанному на фиг.1, т.е. реализует флюгерную способность.MTLP under the action of the forces of wave drift and accompanying wind, for example, in the direction indicated in figure 1 by arrow A, due to the unfolding moment from the forces acting on the aft tower 3 (with a shoulder equal to approximately the distance between the axes of the towers), rotates around the axis turrets 12 on the course opposite to the direction of disturbances indicated in figure 1, i.e. implements vane ability.

Данный курсовой угол МТЛП позволяет уменьшить поперечную волновую нагрузку на водоизмещающий корпус 1. При этом МТЛП испытывает преимущественно продольную качку, что в конечном итоге улучшает параметры качки МТЛП. В нижней части кормовая 3 и носовая 4 башни имеют, например, форму конусов (обращенного сужением вверх), предназначенных для уменьшения возмущающих волновых сил путем уравновешивания составляющей вертикального волнового воздействия от влияния ватерлинии (пропорциональной площади ватерлинии) и волновых сил инерционной природы (пропорциональных водоизмещению).This directional angle MTLP allows to reduce the transverse wave load on the displacement body 1. At the same time, MTLP experiences mainly longitudinal pitching, which ultimately improves the parameters of the pitching MTLP. In the lower part, the aft 3 and bow 4 towers have, for example, the shape of cones (facing upward narrowing), designed to reduce disturbing wave forces by balancing the component of the vertical wave action from the influence of the waterline (proportional to the area of the waterline) and wave forces of inertial nature (proportional to displacement) .

В ледовой обстановке МТЛП, плавая с ледовой осадкой, воспринимает воздействие льда ледоломным конусом 7 носовой башни 4. МТЛП смещается в направлении действия льда, при этом наибольшее натяжение испытывает носовая якорная связь 6 (пучок связей). С учетом того, что разворачивающий момент от кормовой башни 3 относительно оси турели 12 имеет большее плечо, чем разворачивающий момент от носовой башни 4, МТЛП разворачивается вокруг оси турели на курс носом к направлению возмущений, указанному на фиг.1 стрелкой А. Таким образом, и в ледовых условиях реализуется флюгерная способность МТЛП вставать носом к воздействию. Благодаря этой способности ледоломный конус 7 кормовой башни 3 взаимодействует с битым льдом, предварительно разрушенным носовой башней 4, испытывая существенно меньшее ледовое воздействие.In ice conditions, MTLP, floating with ice sediment, perceives the impact of ice with the ice cone 7 of the bow tower 4. MTLP shifts in the direction of ice action, with the greatest tension being experienced by the nasal anchor link 6 (bond bundle). Taking into account the fact that the unfolding moment from the aft tower 3 relative to the axis of the turret 12 has a larger shoulder than the unfolding moment from the bow turret 4, MTLP rotates around the axis of the turret in the bow direction to the disturbance direction indicated by arrow A in Fig. 1. Thus, and in ice conditions, the MTLP weather vane ability to stand up to the nose is realized. Due to this ability, the ice cone 7 of the aft tower 3 interacts with broken ice previously destroyed by the bow tower 4, experiencing significantly less ice impact.

При этом взаимодействие обеспечивается только с носовой 4 и кормовой 3 башнями, так как расстояние от уровня моря при ледовой осадке до верхней части 14 водоизмещающего корпуса 1 больше максимально возможной осадки ледовых образований. Таким образом, заглубление водоизмещающего корпуса 1, использование носовой 4 и кормовой 3 башен с верхней частью, выполненной в районе ледовой ватерлинии в виде ледоломных конусов 7, а также якорной системы удержания, закрепленной по периферии нижней части турели под носовой башней 4, обеспечивают флюгерную способность, что позволяет снизить ледовую нагрузку на кормовую башню 3 и, соответственно, смещения МТЛП.In this case, interaction is provided only with the bow 4 and stern 3 towers, since the distance from sea level during ice draft to the upper part 14 of the displacement hull 1 is greater than the maximum possible precipitation of ice formations. Thus, the deepening of the displacement hull 1, the use of the bow 4 and stern 3 towers with the upper part, made in the area of the ice waterline in the form of ice breakers 7, as well as the anchor retention system, fixed on the periphery of the lower part of the turret under the bow tower 4, provide a weather vane , which allows to reduce the ice load on the aft tower 3 and, accordingly, the displacement of MTLP.

Использование предложенного варианта МТЛП позволяет снизить нагрузки от внешних воздействий и обеспечить коэффициенты безопасности якорной системы удержания как в суровых ледовых условиях, так и при действии значительного волнения.The use of the proposed MTLP option allows one to reduce loads from external influences and provide safety factors for the anchor retention system both in severe ice conditions and under the influence of significant waves.

Claims

An offshore technological ice-resistant platform containing a surface part with horizontal platforms and technological equipment installed on them, an underwater part made in the form of a displacement hull, an anchor retention system that allows the platform to unfold relative to the vertical axis, ballast tanks located in the displacement hull, characterized in that ballast tanks are located along the entire length of the displacement hull, the surface part is made in the form of bow and stern towers, and the upper part of the towers in the area of the ice waterline is made in the form of an ice cone facing downward narrowing, and the lower part, for example, in the form of a cone facing downward narrowing, the distance from sea level when working in ice conditions to the top of the displacement hull is maximally possible precipitation of ice formations, and the axis of the anchor retention system is located in the area of the bow tower.