Фундаментальная конструкция - RU2555721C2

Чертежи

Показать все 21 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к фундаментной конструкции и, более конкретно, к фундаментной конструкции для размещения объекта, такого как приливно-отливная турбина, на морском дне или речном дне. Варианты осуществления настоящего изобретения также относятся к способу управления развертыванием и поднятием фундаментной конструкции, таким образом, что объект, такой как приливно-отливная турбина, смонтированный на фундаментной конструкции, может быть размещен на (или поднят с) морском дне или речном дне.

Фундаментные конструкции широко применяются для размещения объектов на морских доньях или речных доньях и, в частности, являются подходящими для установки приливно-отливных турбин. Одним обычным типом фундаментной конструкции является основание гравитационного типа для платформы. Основание гравитационного типа для платформы обычно буксируется к месту, в котором требуется установка объекта на морском дне или речном дне, и включает в себя балластные цистерны, которые могут заполняться или опустошаться подходящим балластным материалом для управления плавучестью основания гравитационного типа для платформы. Основание гравитационного типа для платформы может опускаться в воду, по направлению к морскому дну или речному дну, например, посредством затопления балластных цистерн водой, и может подниматься с морского дна или речного дна посредством удаления воды из балластных цистерн, если становится необходимым поднять объект, смонтированный на основании гравитационного типа для платформы, с морского дна или речного дна.

Является важным, чтобы имелась возможность управления устойчивостью фундаментной конструкции, такой как основание гравитационного типа для платформы, во время операций погружения в воду (развертывания) и всплывания на поверхность (поднятия), и это требует осторожного управления положением центра плавучести конструкции относительно положения центра тяжести конструкции. Основания гравитационного типа для платформы с постоянными конструктивными особенностями, которые способствуют такой устойчивости, были предложены. Однако эти постоянные конструктивные особенности могут влиять на устойчивость и/или работу основания гравитационного типа для платформы, когда оно размещено в его окончательное положение на морском дне или речном дне, в частности, вследствие увеличенного сопротивления. Например, постоянные конструктивные особенности в форме вертикальных удлинений использовались для управления устойчивостью основания гравитационного типа для платформы во время погружения в воду конструкции, но эти постоянные вертикальные удлинения делают основание гравитационного типа для платформы неподходящим для использования в местах, где имеют место сильные приливно-отливные течения.

Существует потребность в фундаментной конструкции, которая имеет улучшенную устойчивость во время погружения в воду и всплывания на поверхность и которая имеет приемлемую устойчивость и работу, когда размещена на морском дне или речном дне.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, обеспечена фундаментная конструкция для размещения объекта, смонтированного на фундаментной конструкции, на морском дне или речном дне, при этом фундаментная конструкция содержит нераздельное устройство плавучести, имеющее изменяемую плавучесть и жесткую управляющую поверхность, при этом нераздельное устройство плавучести является подвижным относительно фундаментной конструкции для изменения положения жесткой управляющей поверхности и управления положением центра плавучести относительно положения центра тяжести.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, обеспечен способ управления развертыванием и поднятием фундаментной конструкции, имеющей объект, смонтированный на ней, для размещения на морском дне или речном дне, при этом фундаментная конструкция содержит нераздельное подвижное устройство плавучести, имеющее изменяемую плавучесть и жесткую управляющую поверхность, при этом способ содержит изменение положения нераздельного подвижного устройства плавучести относительно фундаментной конструкции для изменения положения жесткой управляющей поверхности и управления положением центра плавучести относительно положения центра тяжести.

Для фундаментной конструкции, чтобы быть метаустойчивой во время плавания таким образом, чтобы она имела оптимальную устойчивость, центр плавучести необходимо расположить ниже центра тяжести, тогда как для фундаментной конструкции, чтобы быть устойчивой, когда погружена в воду, центр плавучести необходимо расположить выше центра тяжести. Возможность изменять положение нераздельного устройства плавучести и, следовательно, положение жесткой управляющей поверхности относительно фундаментной конструкции улучшает устойчивость фундаментной конструкции во время погружения в воду и всплывания на поверхность благодаря обеспечению возможности управления положением центра плавучести относительно положения центра тяжести, в то же время сохраняя плоскость ватерлинии. Более конкретно, возможность изменять положение нераздельного устройства плавучести и, следовательно, положение жесткой управляющей поверхности, относительно фундаментной конструкции обеспечивает возможность сохранения плоскости ватерлинии фундаментной конструкции до тех пор, пока центр плавучести не переместится на достаточную величину из положения ниже центра тяжести (для оптимальной устойчивости на поверхности) в положение выше центра тяжести (для устойчивости в погруженном в воду состоянии), или наоборот. Достаточная устойчивость фундаментной конструкции, таким образом, может поддерживаться во время перехода между метаустойчивым поверхностным и устойчивым погруженным в воду состояниями, обеспечивая возможность погружения в воду и всплывания на поверхность фундаментной конструкции управляемым образом. Кроме того, когда фундаментная конструкция размещается на морском дне или речном дне, нераздельное устройство плавучести и, следовательно, жесткая управляющая поверхность могут перемещаться в убранное положение, в котором фундаментная конструкция является как можно более устойчивой. В частности, нежелательные удлинения и выступы, которые могут иным образом увеличить силу сопротивления на фундаментной конструкции, могут быть исключены.

Фундаментная конструкция может удерживаться на месте на морском дне или речном дне посредством сил трения между фундаментной конструкцией и морским дном или речным дном. Фундаментная конструкция, в качестве альтернативы или дополнительно, может удерживаться на месте на морском дне или речном дне посредством закрепления фундаментной конструкции на морском дне или речном дне. Например, фундаментная конструкция может включать в себя выступ, который может внедряться в морское дно или речное дно для надежного закрепления фундаментной конструкции на морском дне или речном дне. Фундаментная конструкция может представлять собой основание гравитационного типа для платформы, которое удерживается на месте на морском дне или речном дне исключительно посредством сил трения между основанием гравитационного типа для платформы и морским дном или речным дном.

Нераздельное подвижное устройство плавучести типично содержит множество жестких поверхностей, заключающих в себе плавучий объем. Следовательно, плавучий объем является постоянным, что означает, что форма нераздельного подвижного устройства плавучести не изменяется. На перемещение жесткой управляющей поверхности относительно фундаментной конструкции влияет исключительно перемещение нераздельного подвижного устройства плавучести относительно фундаментной конструкции.

Одна или более из жестких поверхностей может работать в качестве жесткой управляющей поверхности. Нераздельное подвижное устройство плавучести может содержать множество жестких управляющих поверхностей, каждая обеспеченная посредством одной из жестких поверхностей, заключающих в себе плавучий объем.

Фундаментная конструкция типично включает в себя одно или более дополнительных нераздельных устройств плавучести. Такое или каждое дополнительное нераздельное устройство плавучести может иметь индивидуально изменяемую плавучесть. Увеличенное количество нераздельных устройств плавучести обеспечивает возможность большего управления общей плавучестью и, следовательно, общей устойчивостью фундаментной конструкции во время погружения в воду и всплывания на поверхность. Такое или каждое дополнительное нераздельное устройство плавучести может содержать множество жестких поверхностей, заключающих в себе плавучий объем, как описано выше.

Фундаментная конструкция может включать в себя, по меньшей мере, одну пару указанных нераздельных подвижных устройств плавучести, которые могут быть расположены симметрично на фундаментной конструкции. Нераздельные подвижные устройства плавучести могут быть расположены симметрично вокруг центральной линии фундаментной конструкции. Обеспечение, по меньшей мере, одной пары симметрично расположенных нераздельных подвижных устройств плавучести обеспечивает возможность поддержания фундаментной конструкции в, по существу, горизонтальном положении во время операции погружения в воду.

Одно или более из дополнительных нераздельных устройств плавучести могут представлять собой нераздельные неподвижные устройства плавучести.

Одно или более дополнительных нераздельных устройств плавучести каждое может включать в себя жесткую управляющую поверхность и могут являться подвижными относительно фундаментной конструкции для изменения положения жесткой управляющей поверхности относительно фундаментной конструкции. Когда фундаментная конструкция включает в себя множество нераздельных подвижных устройств плавучести, перемещение которых относительно фундаментной конструкции может индивидуально управляться, большее управление устойчивостью фундаментной конструкции может быть возможным во время погружения в воду и всплывания на поверхность, посредством обеспечения возможности более осторожного управления положением центра плавучести, в то же время сохраняя плоскость ватерлинии.

Такое или каждое нераздельное подвижное устройство плавучести может быть подвижным между убранным положением и выдвинутым положением. Когда в выдвинутом положении, такое или каждое нераздельное подвижное устройство плавучести и такая или каждая связанная жесткая управляющая поверхность выступает наружу от фундаментной конструкции. Это обеспечивает возможность сохранения плоскости ватерлинии фундаментной конструкции до тех пор, пока центр плавучести фундаментной конструкции не переместится из положения ниже центра тяжести (для оптимальной устойчивости на поверхности) в положение выше центра тяжести (для устойчивости в погруженном в воду состоянии). Когда в убранном положении, такое или каждое нераздельное подвижное устройство плавучести, по существу, выровнено с соседними поверхностями фундаментной конструкции и не выступает от нее. Когда фундаментная конструкция размещена на морском дне или речном дне, силы сопротивления, действующие на фундаментную конструкцию, таким образом, могут быть уменьшены до минимума, посредством перемещения такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести в его убранное положение. Это обеспечивает возможность использовать фундаментную конструкцию в местах, где могут иметь место сильные течения, и где традиционные фундаментные конструкции, включающие в себя постоянные удлинения конструкции, которые способствуют устойчивости во время погружения в воду и всплывания на поверхность, не являются идеально подходящими.

Перемещение такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести относительно фундаментной конструкции может управляться посредством изменения общей плавучести фундаментной конструкции.

Общая плавучесть фундаментной конструкции может управляться посредством изменения плавучести такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести. Перемещение такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести относительно фундаментной конструкции, таким образом, может управляться посредством изменения плавучести одного или более из указанных нераздельных подвижных устройств плавучести.

Общая плавучесть фундаментной конструкции может управляться посредством изменения плавучести такого или каждого нераздельного неподвижного устройства плавучести. Перемещение такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести относительно фундаментной конструкции, таким образом, может управляться посредством изменения плавучести одного или более из указанных нераздельных неподвижных устройств плавучести.

Фундаментная конструкция может включать в себя удерживающие средства, которые являются выборочно приводимыми в действие, для удерживания такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести в его убранном положении. Удерживающие средства, например, могут содержать акустический разъединитель.

Фундаментная конструкция может включать в себя ограничитель для ограничения перемещения нераздельного подвижного устройства плавучести. Когда фундаментная конструкция содержит множество указанных нераздельных подвижных устройств плавучести, фундаментная конструкция может включать в себя множество указанных ограничителей, и каждый ограничитель может ограничивать перемещение одного из указанных нераздельных подвижных устройств плавучести относительно фундаментной конструкции. В качестве альтернативы, один ограничитель может ограничивать перемещение множества указанных нераздельных подвижных устройств плавучести. Например, если расстояние между определенными точками на двух нераздельных подвижных устройствах плавучести увеличивается, когда нераздельные подвижные устройства плавучести перемещаются из убранного положения в выдвинутое положение, ограничитель может использоваться для ограничения максимального допустимого расстояния и тем самым ограничения перемещения обоих нераздельных устройств плавучести. Такой или каждый ограничитель может представлять собой растяжку.

Перемещение одного нераздельного подвижного устройства плавучести может, по меньшей мере, частично управляться посредством управления перемещением другого из нераздельных подвижных устройств плавучести. Например, два из указанных нераздельных подвижных устройств плавучести могут взаимодействовать друг с другом, когда в убранном положении, и взаимодействие может предотвращать перемещение одного из нераздельных подвижных устройств плавучести из убранного положения в выдвинутое положение. Перемещение одного из нераздельных подвижных устройств плавучести из убранного положения в выдвинутое положение может снимать такое взаимодействие и эффективно освобождать другое нераздельное подвижное устройство плавучести, тем самым обеспечивая ему возможность свободно перемещаться из убранного положения в выдвинутое положение.

Фундаментная конструкция может включать в себя один или более исполнительных элементов для управления перемещением такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести относительно фундаментной конструкции. Однако может быть предпочтительным управлять перемещением такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести посредством изменения общей плавучести фундаментной конструкции, как изложено выше, для упрощения устройства фундаментной конструкции и операций развертывания и поднятия.

Такое или каждое нераздельное подвижное устройство плавучести может быть смонтировано на фундаментной конструкции для поворачивания и/или поступательного движения относительно фундаментной конструкции таким образом, что такое или каждое нераздельное подвижное устройство плавучести может перемещаться между вышеупомянутыми убранным и выдвинутым положениями. Такое или каждое нераздельное подвижное устройство плавучести может быть смонтировано любым подходящим образом для обеспечения возможности перемещения между убранным и выдвинутым положениями. Например, такое или каждое нераздельное подвижное устройство плавучести может быть шарнирно смонтировано на фундаментной конструкции для поворачивания относительно фундаментной конструкции.

В типичных вариантах осуществления, такое или каждое нераздельное устройство плавучести, будь то неподвижным или подвижным, содержит цистерну плавучести. Цистерна плавучести, предпочтительно, в общем смысле, является жесткой и имеет постоянный объем.

В некоторых вариантах осуществления, такое или каждое нераздельное подвижное устройство плавучести может содержать, по меньшей мере, две цистерны плавучести или, возможно, по меньшей мере, две группы цистерн плавучести, плавучесть которых может индивидуально изменяться для управления перемещением нераздельного подвижного устройства плавучести относительно фундаментной конструкции, и, более конкретно, относительно неподвижной части фундаментной конструкции. Такое расположение может исключить необходимость обеспечения нераздельных неподвижных устройств плавучести и может обеспечить возможность управления операцией погружения в воду исключительно посредством индивидуального изменения плавучести цистерн плавучести.

Один вариант осуществления вышеизложенного способа управления развертыванием и поднятием фундаментной конструкции содержит изменение общей плавучести фундаментной конструкции для изменения положения нераздельного подвижного устройства плавучести относительно фундаментной конструкции.

Способ может содержать изменение плавучести нераздельного подвижного устройства плавучести для изменения его положения и, следовательно, положения его жесткой управляющей поверхности, относительно фундаментной конструкции.

В вариантах осуществления, в которых нераздельное подвижное устройство плавучести содержит, по меньшей мере, две цистерны плавучести или, по меньшей мере, две группы цистерн плавучести, способ может содержать индивидуальное изменение плавучести цистерн плавучести для управления перемещением нераздельного подвижного устройства плавучести.

Когда фундаментная конструкция содержит множество указанных дополнительных нераздельных устройств плавучести, каждое имеющее изменяемую плавучесть, способ может содержать изменение плавучести одного или более из указанных дополнительных нераздельных устройств плавучести для изменения общей плавучести фундаментной конструкции и, следовательно, для изменения положения нераздельного подвижного устройства плавучести относительно фундаментной конструкции.

Одно или более из дополнительных нераздельных устройств плавучести типично представляют собой нераздельные неподвижные устройства плавучести. Способ, таким образом, может содержать изменение плавучести одного или более из нераздельных неподвижных устройств плавучести для изменения положения нераздельного подвижного устройства плавучести относительно фундаментной конструкции. Следует понимать, что изменение плавучести одного или более из нераздельных неподвижных устройств плавучести обеспечивает вышеуказанное изменение общей плавучести фундаментной конструкции.

В качестве альтернативы или дополнительно, одно или более из дополнительных нераздельных устройств плавучести могут представлять собой нераздельные подвижные устройства плавучести, имеющие изменяемую плавучесть и жесткую управляющую поверхность. Способ, таким образом, может содержать изменение положения одного или более из нераздельных подвижных устройств плавучести относительно фундаментной конструкции для изменения положения такой или каждой жесткой управляющей поверхности и, следовательно, для обеспечения устойчивости фундаментной конструкции во время погружения в воду и всплывания на поверхность.

Способ типично содержит перемещение такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести в выдвинутое положение во время погружения в воду и всплывания на поверхность фундаментной конструкции. Это делает устойчивой фундаментную конструкцию, в частности, относительно килевой качки и крена, при частичном плавании на поверхности и частичном погружении в воду посредством поддерживания плоскости ватерлинии. Выдвинутое положение такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести может быть задано посредством ограничения перемещения такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести, типично посредством ограничителя, как описано выше.

Способ типично также содержит перемещение такого или каждого нераздельного подвижного устройства плавучести в убранное положение, когда фундаментная конструкция размещена на морском дне или речном дне. Как рассмотрено выше, это уменьшает до минимума силы сопротивления, действующие на фундаментную конструкцию. Такое или каждое нераздельное подвижное устройство плавучести также типично перемещается в убранное положение, когда фундаментная конструкция находится полностью на поверхности и плавает на поверхности воды. Кроме того, это обеспечивает возможность оптимизации устойчивости фундаментной конструкции посредством обеспечения того, что центр плавучести фундаментной конструкции располагается ниже центра тяжести фундаментной конструкции.

Когда такое или каждое нераздельное устройство плавучести содержит цистерну плавучести, способ обычно содержит изменение плавучести такой или каждой цистерны плавучести, будь она неподвижной или подвижной, посредством изменения количества текучей среды внутри такой или каждой цистерны плавучести. Например, вода может впускаться в, или удаляться из, такой или каждой нераздельной цистерны плавучести для изменения ее плавучести.

Фундаментная конструкция может использоваться для монтажа любого подходящего объекта на морском дне или речном дне. Например, объект может представлять собой устройство для получения энергии, такое как приливно-отливная турбина, либо с каналом, либо без канала, или колеблющееся подводное крыло. Другие примеры подходящих объектов включают, но не ограничиваясь этим, трансформатор и узел электрического соединения на морском дне.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:

Фигура 1 представляет собой схематичный вид сбоку фундаментной конструкции в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения в полностью поверхностном состоянии, плавая на поверхности массы воды;

Фигуры 2-8 представляют собой схематичные виды сбоку фундаментной конструкции Фигуры 1 в различных положениях во время ее развертывания;

Фигура 9 представляет собой схематичный вид сбоку фундаментной конструкции, размещенной на морском дне или речном дне;

Фигура 10 представляет собой увеличенный схематичный вид сбоку части фундаментной конструкции на Фигурах 1-9;

Фигуры 11-13 представляют собой схематичные виды сбоку части модифицированной фундаментной конструкции в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения в различных рабочих состояниях;

Фигуры 14-19 представляют собой схематичные виды сбоку дополнительного варианта осуществления фундаментной конструкции в различных положениях во время ее развертывания; и

Фигуры 20 и 21 представляют собой схематичные виды сбоку части другого варианта осуществления фундаментной конструкции в разных рабочих состояниях.

Варианты осуществления настоящего изобретения теперь будут описываться только в качестве примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Ссылаясь сначала на Фигуру 1, показана фундаментная конструкция в форме основания 10 гравитационного типа для платформы в полностью поверхностном состоянии, плавающего на поверхности массы воды 12, такой как море или река. Основание 10 гравитационного типа для платформы типично выполнено из стали и/или бетона и несет на себе объект 14, который необходимо разместить на морском дне или речном дне 16. В показанном варианте осуществления, объект 14 представляет собой приливно-отливную турбину, смонтированную на основании 10 гравитационного типа для платформы, но следует понимать, что любой объект, который необходимо разместить на морском дне или речном дне 16, может быть смонтирован на основании 10 гравитационного типа для платформы.

Основание 10 гравитационного типа для платформы содержит множество нераздельных устройств плавучести в форме нераздельных балластных цистерн 18, 20, 22. Первая и вторая нераздельные балластные цистерны 18, 20 являются неподвижными, а третья нераздельная балластная цистерна 22 является подвижной относительно первой и второй балластных цистерн 20, 22 и, следовательно, относительно основания 10 гравитационного типа для платформы. Более конкретно, третья балластная цистерна 22 шарнирно смонтирована на первой балластной цистерне 18 таким образом, что она может поворачиваться относительно первой балластной цистерны 18 и, следовательно, относительно основания 10 гравитационного типа для платформы. Шарнирное крепление 21 (Фигуры 3 и 10) может быть обеспечено любыми подходящими средствами. Гибкие элементы 32 (Фигура 10), например, образованные из троса, могут быть особенно подходящими, так как они не страдают от загрязнения или недостатка смазки.

В показанном варианте осуществления, третья балластная цистерна 22 расположена над второй балластной цистерной 20, и общая глубина второй и третьей балластных цистерн 20, 22, приблизительно, является такой же, как глубина первой балластной цистерны 18. Первая балластная цистерна 18 расположена в носовой части основания 10 гравитационного типа для платформы, тогда как вторая и третья балластные цистерны 20, 22 расположены в кормовой части. Хотя не является очевидным из Фигур, основание 10 гравитационного типа для платформы имеет конфигурацию катамарана с показанным расположением балластных цистерн 18, 20, 22, зеркально отображаемым на обеих сторонах снования 10 гравитационного типа для платформы. Эта конфигурация, однако, не является существенной для изобретения, и многие другие конфигурации могут быть применены.

Как первая и вторая (неподвижные) балластные цистерны 18, 20, так и третья (подвижная) балластная цистерна 22 включают в себя жесткие поверхности 18а, 20а, 22а, которые задают плавучий объем для каждой балластной цистерны 18, 20, 22. Плавучий объем фиксируется посредством жестких поверхностей 18а, 20а, 22а и, следовательно, форма балластных цистерн 18, 20, 22 не изменяется, когда они заполняются балластным материалом. Одна или более из жестких поверхностей 22а подвижной балластной цистерны 22 работает в качестве жесткой управляющей поверхности 23, которая способствует управлению устойчивостью основания 10 гравитационного типа для платформы во время погружения в воду и всплывания на поверхность, как будет описываться позже в описании изобретения.

Каждая из балластных цистерн 18, 20, 22 включает в себя лимбербордовое отверстие 18b, 20b, 22b для обеспечения возможности впуска воды в балластные цистерны 18, 20, 22, когда давление внутри балластных цистерн 18, 20, 22 меньше, чем гидростатическое давление в лимбербордовых отверстиях 18b, 20b, 22b соответствующих балластных цистерн. Ссылаясь на Фигуру 10, на которой более подробно показана третья балластная цистерна 22, каждая из балластных цистерн 18, 20, 22 типично также включает в себя жесткую трубу 28, основным назначением которой является обеспечение возможности удаления воздуха или какого-либо другого подходящего газа из соответствующей балластной цистерны, когда вода впускается через посредство соответствующего лимбербордового отверстия. Плавучесть каждой отдельной балластной цистерны 18, 20, 22 и, следовательно, общая плавучесть всего основания 10 гравитационного типа для платформы таким образом может изменяться посредством изменения количества воды, которая работает в качестве балластного материала, внутри каждой балластной цистерны 18, 20, 22.

Соединение 30 гибкой трубы обеспечивает соединение между жесткой трубой 28 внутри каждой балластной цистерны 18, 20, 22 и трубой, ведущей на поверхность массы воды 12. Подходящее разъемное соединение обычно используется для обеспечения возможности передачи воздуха или другого подходящего газа между поверхностью и балластными цистернами 18, 20, 22 через посредство жесткой и гибкой труб.

В состоянии, показанном на Фигуре 1, балластные цистерны 18, 20, 22 содержат только подходящий газ, такой как воздух, и не содержат какую-либо воду. В этом состоянии, центр плавучести основания 10 гравитационного типа для платформы расположен ниже центра 24 тяжести основания 10 гравитационного типа для платформы. Основание 10 гравитационного типа для платформы, таким образом, является метаустойчивым и может плыть, с первой и второй балластными цистернами 18, 20, частично погруженными в воду, к месту, где предполагается разместить приливно-отливную турбину или другой объект 14 на морском дне или речном дне. Следует отметить, что в полностью поверхностном состоянии, показанном на Фигуре 1, третья балластная цистерна 22 находится в убранном положении, в котором она лежит на верхней части второй балластной цистерны 20 и не выступает наружу от остальной части основания 10 гравитационного типа для платформы. Третья балластная цистерна 22 может быть закреплена в этом убранном положении, тогда как основание 10 гравитационного типа для платформы находится в полностью поверхностном состоянии, например, посредством использования подходящего удерживающего средства, такого как акустический разъединитель.

Как является традиционным в данной области техники, вода впускается в балластные цистерны 18, 20, 22, чтобы затопить их и чтобы сделать все основание 10 гравитационного типа для платформы отрицательно плавучим, таким образом оно опускается по направлению к морскому дну или речному дну 16. Как рассмотрено выше, для того чтобы основание 10 гравитационного типа для платформы было устойчивым, когда находится в погруженном в воду состоянии, центр плавучести необходимо расположить выше центра 24 тяжести, и устойчивый переход между поверхностным и погруженным в воду состояниями достигается в соответствии с изобретением посредством управления положением центра плавучести основания 10 гравитационного типа для платформы относительно положения центра 24 тяжести таким образом, что центр плавучести перемещается в положение выше центра 24 тяжести, при этом плоскость ватерлинии основания 10 гравитационного типа для платформы сохраняется. Более конкретно, в показанном варианте осуществления, именно возможность изменять положение третьей балластной цистерны 22 и ее жесткой управляющей поверхности 23 позволяет управлять положением центра плавучести, тем самым обеспечивая возможность осторожного управления устойчивостью основания 10 гравитационного типа для платформы во время перехода между поверхностным и погруженным в воду состояниями, и наоборот.

Ссылаясь на Фигуру 2, вода сначала впускается во вторую балластную цистерну 20 через посредство лимбербордового отверстия 20b, и это заставляет кормовую часть основания 10 гравитационного типа для платформы становиться погруженной в воду 12. Так как объем воды во второй балластной цистерне 20 увеличивается до тех пор, пока она полностью не заполнится водой, она опускается дальше в воду 12, как показано на Фигуре 3, заставляя кормовую часть основания 10 гравитационного типа для платформы становиться более глубоко погруженной в воду 12, тогда как носовая часть основания 10 гравитационного типа для платформы поднимается из воды 12. Однако, так как третья балластная цистерна 22 шарнирно смонтирована относительно основания 10 гравитационного типа для платформы, она не опускается в воду, в результате ее соответственной положительной плавучести, и таким образом перемещается относительно основания 10 гравитационного типа для платформы, когда общая плавучесть основания 10 гравитационного типа для платформы меняется. Если предусмотрено удерживающее средство, будет необходимо разъединить удерживающее средство, чтобы обеспечить возможность осуществления этого перемещения. Основание 10 гравитационного типа для платформы включает в себя ограничитель в форме растяжки 26, которая, в показанном варианте осуществления, проходит между второй и третьей балластными цистернами 20, 22, чтобы ограничивать поворачивание третьей балластной цистерны 22 относительно основания 10 гравитационного типа для платформы, как четко показано на Фигуре 4.

В состоянии, показанном на Фигуре 4, основание 10 гравитационного типа для платформы частично погружено в воду, но по-прежнему является положительно плавучим и, следовательно, не опускается дальше в воду 12. Центр плавучести основания 10 гравитационного типа для платформы, однако, переместился из его первоначального положения ниже центра 24 тяжести в положение выше центра 24 тяжести, как требуется для устойчивости в погруженном в воду состоянии основания 10 гравитационного типа для платформы. Кроме того, жесткие поверхности 18а, 22а первой и третьей балластных цистерн 18, 22 (включая жесткую управляющую поверхность 23 третьей балластной цистерны 22) удерживают плоскость ватерлинии, и это делает устойчивым основание 10 гравитационного типа для платформы относительно килевой качки и крена во время перехода между поверхностным и погруженным в воду состояниями.

Ссылаясь на Фигуры 5 и 6, подходящее количество воды впускается в первую и третью балластные цистерны 18, 22 через посредство их соответствующих лимбербордовых отверстий 18b, 22b таким образом, что основание 10 гравитационного типа для платформы становится отрицательно плавучим и опускается по направлению к морскому дну или речному дну 16. Основание 10 гравитационного типа для платформы, предпочтительно, поддерживает общую ориентацию, показанную на Фигурах 4-6, благодаря плоскости ватерлинии, которая обеспечена посредством жестких поверхностей 18а, 22а первой и третьей балластных цистерн 18, 22, непосредственно перед его перемещением ниже поверхности воды 12 и благодаря тому факту, что центр плавучести расположен выше центра 24 тяжести, как требуется для устойчивости в погруженном в воду состоянии.

Как показано на Фигурах 6 и 7, кормовая часть основания 10 гравитационного типа для платформы и, в частности, вторая балластная цистерна 20 сначала контактирует с морским дном или речным дном 16 и продолжающееся направленное вниз перемещение основания 10 гравитационного типа для платформы вызывает уменьшение угла дифферента вследствие частичного поддерживания, которое обеспечивается морским дном или речным дном 16. Управляемое впускание дополнительной воды в первую и/или третью балластные цистерны 18, 22 заставляет основание 10 гравитационного типа для платформы перемещаться в положение, в котором оно опирается, по существу, горизонтальным образом на морское дно или речное дно 16, как наилучшим образом видно на Фигуре 8. В этом состоянии третья балластная цистерна 22 не была полностью заполнена водой и, следовательно, остается в выдвинутом положении вследствие ее собственной положительной плавучести. Однако посредством впуска дополнительной воды в третью цистерну 22 плавучести, чтобы изменить ее плавучесть, третья цистерна 22 плавучести становится отрицательно плавучей и таким образом перемещается в ее первоначальное убранное положение, в котором она не выступает наружу от основания 10 гравитационного типа для платформы, тем самым уменьшая силы сопротивления на основании 10 гравитационного типа для платформы. Это полностью развернутое состояние показано на Фигуре 9.

Если приливно-отливная турбина или другой объект 14 необходимо поднять с морского дна или речного дна 16 по какой-либо причине, основание 10 гравитационного типа для платформы может всплывать на поверхность посредством увеличения его общей плавучести и, в частности, может подниматься устойчивым образом посредством обратного выполнения последовательности шагов, описанных выше.

Следует понимать, что положение центра 24 тяжести основания 10 гравитационного типа для платформы будет изменяться в зависимости от количества воды в каждой балластной цистерне 18, 20, 22, угла дифферента всего основания 10 гравитационного типа для платформы и углового положения третьей балластной цистерны 22 относительно остальной части основания 10 гравитационного типа для платформы. Несмотря на это, способ развертывания и поднятия основания 10 гравитационного типа для платформы, описанный выше, обеспечивает возможность основанию 10 гравитационного типа для платформы удерживать плоскость ватерлинии до тех пор, пока центр плавучести не переместился в положение выше центра 24 тяжести для сохранения достаточной устойчивости основания 10 гравитационного типа для платформы во время перехода между поверхностным и погруженным в воду состояниями, и наоборот.

Ссылаясь теперь на Фигуры 11-13, показана часть модифицированной фундаментной конструкции 40, которая может образовывать часть основания 10 гравитационного типа для платформы, показанного на Фигурах 1-10, или альтернативной фундаментной конструкции. Фундаментная конструкция 40 включает в себя два подвижных нераздельных устройства плавучести в форме подвижных балластных цистерн 42, 44. Каждая балластная цистерна 42, 44 включает в себя множество жестких поверхностей 42а, 44а, которые задают постоянный плавучий объем. Жесткие поверхности 42а, 44а одной или обеих балластных цистерн 42, 44 работают в качестве жесткой управляющей поверхности 42b, 44b.

Таким же образом, как уже было описано выше, посредством управления положением подвижных балластных цистерн 42, 44 и, следовательно, жестких управляющих поверхностей 42b, 44b, фундаментная конструкция 40 удерживает плоскость ватерлинии до тех пор, пока центр плавучести не переместился из положения ниже центра тяжести (таким образом, фундаментная конструкция 40 является метаустойчивой в поверхностном состоянии) в положение выше центра тяжести (таким образом, фундаментная конструкция 40 является устойчивой в погруженном в воду состоянии).

В этом альтернативном варианте осуществления, перемещение второй подвижной балластной цистерны 44 используется для управления перемещением первой подвижной балластной цистерны 42. Более конкретно, когда вторая подвижная балластная цистерна 44 находится в убранном положении, показанном на Фигуре 11, она взаимодействует с соседней первой подвижной балластной цистерной 42 и удерживает ее в убранном положении. Когда вторая подвижная балластная цистерна 44 поворачивается относительно фундаментной конструкции 40 и перемещается в выдвинутое положение, как показано на Фигуре 12, она больше не взаимодействует с первой подвижной балластной цистерной 42. Первая подвижная балластная цистерна 42, таким образом, является свободной для перемещения из убранного положения в выдвинутое положение, показанное на Фигуре 13, посредством поворачивания относительно фундаментной конструкции 40. Ограничитель в форме растяжки 46 снова используется для ограничения максимального поворачивания первой подвижной балластной цистерны 42 относительно фундаментной конструкции 40.

В вариантах осуществления, в которых фундаментная конструкция 40 является частью основания 10 гравитационного типа для платформы, описанного выше со ссылкой на Фигуры 1-10, подвижная балластная цистерна 42 является эквивалентной третьей балластной цистерне 22 и шарнирно смонтирована на первой балластной цистерне 18, как изложено выше.

На Фигурах 14-19 показан альтернативный вариант осуществления основания 50 гравитационного типа для платформы на различных этапах развертывания. Основание 50 гравитационного типа для платформы является аналогичным основанию 10 гравитационного типа для платформы, показанному на Фигурах 1-10.

Основание 50 гравитационного типа для платформы включает в себя нераздельную неподвижную балластную цистерну 52, которая является аналогичной первой балластной цистерне 18 основания 10 гравитационного типа для платформы, и пару нераздельных подвижных балластных цистерн 54а, 54b. Хотя не показано, может быть обеспечено множество неподвижных балластных цистерн 52. Нераздельные подвижные балластные цистерны 54а, 54b являются аналогичными подвижной третьей балластной цистерне 22 основания 10 гравитационного типа для платформы, но в этом альтернативном варианте осуществления включают, в общем смысле, цилиндрические цистерны.

Каждая из нераздельных подвижных балластных цистерн 54а, 54b шарнирно смонтирована на неподвижной балластной цистерне 52 через посредство соответствующего шарнирного крепления для перемещения между убранным положением, показанным на Фигуре 14, и полностью выдвинутым положением, показанным на Фигуре 16. Подвижные балластные цистерны 54а, 54b симметрично смонтированы на неподвижной балластной цистерне 52 и, следовательно, на основании 50 гравитационного типа для платформы, в общем смысле, вокруг центральной линии основания 50 гравитационного типа для платформы.

Основание 50 гравитационного типа для платформы погружается в воду сначала посредством затопления неподвижной балластной цистерны 52. Во время начальных этапов погружения в воду, подвижные балластные цистерны 54a, 54b содержат только подходящий газ, такой как воздух, и таким образом поворачиваются вверх, как показано на Фигурах 15 и 16, относительно неподвижной балластной цистерны 52, когда основание 50 гравитационного типа для платформы опускается в воду. Растяжки 56а, 56b или другие подходящие ограничители ограничивают поворачивание подвижных балластных цистерн 54а, 54b. Так как подвижные балластные цистерны 54а, 54b расположены симметрично, неподвижная балластная цистерна 52 и, следовательно, объект 58, смонтированный на основании 50 гравитационного типа для платформы, поддерживают, в общем смысле, горизонтальное положение во время погружения в воду и всплывания на поверхность основания 50 гравитационного типа для платформы.

Вода впускается в подвижные балластные цистерны 54а, 54b типично с одинаковой скоростью потока, чтобы поддерживать, в общем смысле, горизонтальное положение основания 50 гравитационного типа для платформы. Основание 50 гравитационного типа для платформы в итоге становится отрицательно плавучим и опускается по направлению к морскому дну или речному дну 60, как показано на Фигуре 17. Как объяснено выше со ссылкой на Фигуры 1-10, устойчивость основания 50 гравитационного типа для платформы поддерживается во время перехода между поверхностным и погруженным в воду состояниями, когда центр плавучести перемещается из положения ниже центра тяжести в положение выше центра тяжести, вследствие плоскостей ватерлинии, которые обеспечены посредством жестких управляющих поверхностей подвижных балластных цистерн 54a, 54b.

Как только основание 50 гравитационного типа для платформы достигло положения, показанного на Фигуре 18, в котором оно опирается на морское дно или речное дно 60, подвижные цистерны 54a, 54b плавучести могут полностью затопляться водой для изменения их плавучести и их перемещения из выдвинутого положения в убранное положение, показанное на Фигуре 19, таким образом основание 50 гравитационного типа для платформы полностью развернуто.

Ссылаясь на Фигуры 20 и 21, показана часть дополнительного варианта осуществления основания 70 гравитационного типа для платформы. Основание 70 гравитационного типа для платформы включает в себя неподвижную часть 72, которая может представлять собой сборку пространственной рамы или аналогичную поддерживающую конструкцию, и нераздельное подвижное устройство 74 плавучести, которое шарнирно смонтировано на неподвижной части 72. На практике, некоторые нераздельные подвижные устройства 74 плавучести типично смонтированы на общей неподвижной части 72. Это обеспечивает возможность управления положением неподвижной части 72 и, более конкретно, поддерживания положения неподвижной части 72, в общем смысле, горизонтальным во время операций погружения в воду и всплывания на поверхность, как описано выше со ссылкой на Фигуры 14-19.

В показанном варианте осуществления, нераздельное подвижное устройство 74 плавучести включает в себя первую и вторую цистерны 76, 78 плавучести. Каждая цистерна 76, 78 плавучести включает в себя соответствующее лимбербордовое отверстие 76а, 78а и вентиляционную конструкцию (не показана). Они обеспечивают возможность впуска в и/или удаления воды/газа из каждой цистерны 76, 78 плавучести, чтобы тем самым обеспечить возможность изменения плавучести каждой цистерны 76, 78 индивидуально и независимо. Нераздельное подвижное устройство 74 плавучести выполнено таким образом, что оно принимает горизонтальное, убранное положение, показанное на Фигуре 20, когда первая и вторая балластные цистерны 76, 78 либо полностью свободны от воды (и, следовательно, заполнены подходящим газом), либо когда они полностью заполнены водой. В других непоказанных вариантах осуществления, первая и вторая группы цистерн плавучести могут быть обеспечены с общей плавучестью первой и второй групп, изменяемой индивидуально и независимо.

Основание 70 гравитационного типа для платформы первоначально погружается в воду посредством затопления первой балластной цистерны 76. Это заставляет нераздельное подвижное устройство 74 плавучести и его связанные жесткие управляющие поверхности перемещаться из убранного положения, показанного на Фигуре 20, в выдвинутое положение, показанное на Фигуре 21. Растяжка 80 или другой подходящий ограничитель ограничивает поворачивание нераздельного подвижного устройства 74 плавучести относительно неподвижной части 72 и задает выдвинутое положение.

Для того чтобы сделать основание 70 гравитационного типа для платформы отрицательно плавучим таким образом, чтобы оно перемещалось из поверхностного состояния в устойчивое погруженное в воду состояние, может быть необходимым впустить дополнительную воду, по мере необходимости, в первую и вторую балластные цистерны 76, 78 без полного затопления второй балластной цистерны 78. Устойчивость основания 70 гравитационного типа для платформы поддерживается во время перехода между поверхностным и погруженным в воду состояниями, когда центр плавучести перемещается из положения ниже центра тяжести в положение выше центра тяжести, вследствие плоскости ватерлинии, которая обеспечена посредством нераздельного подвижного устройства 74 плавучести и, более конкретно, его жестких управляющих поверхностей.

Когда основание 70 гравитационного типа для платформы приближается к морскому дну или речному дну (не показано на Фигурах 20 или 21), область 82 нераздельного подвижного устройства 74 плавучести может первоначально контактировать с морским дном или речным дном. Этот контакт имеет тенденцию поворачивать нераздельное подвижное устройство 74 плавучести в направлении по часовой стрелке вокруг шарнирного крепления, перемещение которого препятствуется посредством остаточной плавучести второй цистерны 78 плавучести. Это имеет тенденцию смягчать удар основания 70 гравитационного типа для платформы, когда оно контактирует с морским дном или речным дном.

Для того чтобы переместить нераздельное подвижное устройство 74 плавучести из выдвинутого положения, показанного на Фигуре 21, в убранное положение, показанное на Фигуре 20, и тем самым полностью расположить основание 70 гравитационного типа для платформы на морском дне или речном дне, вторая балластная цистерна 78 в итоге полностью затопляется водой.

Хотя варианты осуществления настоящего изобретения были описаны в предыдущих абзацах, следует понимать, что различные модификации могут быть выполнены относительно этих вариантов осуществления, не выходя за объем настоящего изобретения.

Например, основание 10 гравитационного типа для платформы может содержать любое подходящее количество балластных цистерн. Нераздельные устройства плавучести, отличные от балластных цистерн, могут использоваться, при условии, что такое или каждое нераздельное подвижное устройство плавучести имеет жесткую управляющую поверхность. Балластные цистерны или другие нераздельные устройства плавучести могут быть расположены с любой подходящей конфигурацией на основании 10 гравитационного типа для платформы.

Хотя показанная фундаментная конструкция представляет сбой основание 10 гравитационного типа для платформы, которое удерживается на месте на морском дне или речном дне 16 исключительно посредством сил трения, фундаментная конструкция может быть закреплена якорем относительно морского дна или речного дна 16 таким образом, чтобы удерживать ее на месте.

Множество вариантов фундаментной конструкции 40, в которой перемещение одной подвижной балластной цистерны 42, по меньшей мере, частично управляется посредством перемещения другой подвижной балластной цистерны 44, являются возможными и полностью подпадают под объем настоящего изобретения.

Во избежание неоднозначности толкования, следует понимать, что основание 10, 40, 50, 70 гравитационного типа для платформы является в равной степени подходящим как для размещения на дне озера, так и для размещения на морском дне или речном дне.

Реферат

Изобретение относится к фундаментным конструкциям для размещения объекта на морском или речном дне. Фундаментная конструкция для размещения объекта, установленного на фундаментной конструкции, на морском дне или речном дне, содержащая по меньшей мере одно нераздельное неподвижное устройство плавучести и по меньшей мере одно нераздельное подвижное устройство плавучести, имеющее изменяемую плавучесть и жесткую управляющую поверхность, при этом нераздельное подвижное устройство плавучести выполнено с возможностью перемещения относительно нераздельного подвижного устройства плавучести для изменения положения жесткой управляющей поверхности и управления положением центра плавучести относительно положения центра тяжести. Технический результат состоит в повышении устойчивости фундаментной конструкции, обеспечении управляемости при погружении или всплытии за счет управления положением центра плавучести относительно положения центра тяжести. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 21 ил.

Формула