Заменяемый роликовый подшипник - RU2576210C1

Чертежи

Показать все 16 чертежа(ей)

Описание

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к турельной конструкции для судов, например, морских буровых или производственных судов и, более конкретно, к подшипниковой конструкции турели, которая может быть заменена на месте.

Уровень техники

В уровне техники известны системы швартовки судов, в которых судно может изменять ориентацию вокруг турели, которая пришвартована ко дну моря. Турель продолжается через шахту или цилиндрическое отверстие, которое проходит через корпус судна. Судно поддерживается с возможностью вращения относительно турели посредством подшипниковых конструкций, размещенных между турелью и судном. Горизонтальные и вертикальные подшипники передают горизонтальную и вертикальную нагрузки между турелью и судном.

Фиг. 1 раскрывает такую турельную систему швартовки, которая более полно описана в одновременно находящейся на рассмотрении патентной заявке US 13/446857, поданной 13 апреля 2012, на имя Lindblade и др., которая включена здесь путем ссылки. Фиг. 1 показывает носовую часть судна 10, имеющую отсек или шахту 12, продолжающуюся через корпус судна 10. Внутри отсека или шахты 12 установлена турель, в целом обозначенная позицией 14, вокруг которой судно 10 может изменять ориентацию. Отсек 12 обычно имеет кольцевое поперечное сечение, а турель 14 обычно имеет цилиндрическую форму для размещения внутри отсека 12. Якори-опоры 16 соединены с турелью 14 и могут быть прикреплены к морскому дну подходящими якорями для ограничения вращения турели 14. Стояки 18 продолжаются к подводным устьям скважин или распределительному оборудованию на дне моря и соединены с турелью 14. Палуба 20 манифольда поддерживается на верхнем конце турели 14 и включает клапаны, соединенные со стояками 18. Блок вертлюгов, показанный в целом ссылочной позицией 22, продолжается вверх от турели 14 и палубы 20 манифольда и позволяет передачу текучих сред от турели 14 судну 10. Турель 14 поддерживается с возможностью вращения на судне 10 верхним подшипниковым узлом 2 и возможным нижним подшипниковым узлом 15.

Фиг. 2 раскрывает верхний подшипниковый узел турели из множества направляющих и колес, который известен в уровне техники. Направленные вниз аксиальные нагрузки передаются от турели судну с использованием одного или более рядов колес 62, которые проходят между направляющими 60, установленными на судне, и направляющими 42, установленными на турели. Колеса 62 включают внутренний и внешний фланцы, которые продолжаются по верхней и нижней направляющей для удержания колес в коаксиальном зацеплении с направляющими. Радиальные нагрузки передаются от турели судну с использованием кольцевой направляющей 38, которая находится в контакте с периферийной конструкцией колес 35, установленных на наборах 74 пружин. Любые направленные вверх нагрузки передаются от турели судну с использованием колес 70 с ребордой, которые проходят между направляющими 40, установленными на турели, и направляющими 66, установленными на судне. В некоторых областях применения узлы ходовых колес могут быть использованы вместо традиционных колес для аксиальных подшипников, например, как в конструкции, раскрытой в патенте US № 6269762, опубликованном 7 августа 2001, Commandeur, который включен здесь путем ссылки. В конструкциях ходовых колес поверхности колес опираются только на одну направляющую; причем оси колес установлены в поворотные держатели и образуют часть пути компонентов, через который передается сила.

Колесные и направляющие подшипниковые узлы, такие как показанные на Фиг. 2 или в патенте Commandeur, являются громоздкими и в некоторой степени ограниченными в их допустимой нагрузке. В дополнение, колесные и направляющие подшипники обычно не являются герметичными и подвергаются воздействию жестких элементов морской среды. Эта характеристика означает, что эти подшипники подвержены коррозии и разрушению и в связи с этим требуют регулярного обслуживания. Однако обратная сторона этого и одно из главных преимуществ колесных и направляющих подшипников заключается в том, что секции колес или направляющих могут быть индивидуально заменены на месте.

Альтернатива колесному и направляющему типу подшипникового узла, который известен в уровне техники, представляет собой встроенный трехрядный роликовый подшипниковый узел. Пример такого подшипникового узла показан на Фиг. 3 и описан в патенте US 5893784, опубликованном 13 апреля 1999, Boatman, который включен здесь путем ссылки. Трехрядный роликовый подшипниковый узел 80 включает кольцевой массив роликов 82, радиально выровненных вокруг турели 14 для поддержания веса турели. Любая направленная вверх турели сила подавляется вторым набором радиально выровненных роликов 84. Третий набор роликов 86, коаксиально выровненных вокруг турели 14, служит для передачи радиальных нагрузок между судном 10 и турелью 14. Только один из каждого ролика 82, 84 и 86 является видимым на Фиг. 3. Ролики 82, 84, 86 отличаются от колес колесных и направляющих подшипников тем, что они являются безребордными и обычно отличаются тем, что аксиальная длина равна или больше, чем диаметр. Все три ряда 82, 84, 86 трехрядного роликового подшипникового узла 80 предпочтительно являются смазанными и загерметизированы внутри общего объема герметизирующими швами 88, 89 для обеспечения защиты от элементов среды и предотвращения коррозии. Большое количество роликов также приводит к допустимой нагрузке подшипника, которая больше, чем допустимая нагрузка колесного и направляющего подшипника такого же диаметра.

Встроенный трехрядный роликовый подшипник представляет собой точный узел, который требует высокой степени плоскостности для надлежащего распределения нагрузки и в некоторой степени не обладает устойчивостью к деформациям и искривлениям, которые вызывают высокую точку напряжений нагрузки на отдельные ролики. Соответственно, встроенный трехрядный роликовый подшипник обычно прикреплен к судну с помощью пружинной крепежной системы (см. Фиг. 1 патента Boatman, например) так, чтобы изолировать подшипник от деформаций судна из-за ветра, волн, потоков и нагрузки.

Главный недостаток трехрядных роликовых подшипников заключается в том, что большие роликовые подшипники изготавливаются дистанционно и устанавливаются как готовые блоки на верфи, когда турельный узел и шахта выполнены. В связи с этим компоненты роликового подшипника прежде являлись не заменяемыми на месте, как компоненты колесного и направляющего подшипника. Хотя это обычно не является проблемой, так как срок службы судов FPSO продолжается в течение множества десятилетий, владельцы таких систем требуют замену подшипников на месте.

Определение задач изобретения

Главная задача изобретения заключается в обеспечении подшипника турели для турельной системы швартовки, который объединяет преимущества более высокой допустимой нагрузки, увеличенной надежности и характеристику герметичной среды встроенного трехрядного роликового подшипника с преимуществом характеристики замены на месте колесных и направляющих подшипников.

То есть задача изобретения заключается в обеспечении подшипника турели, который позволяет замену его компонентов на месте;

другая задача изобретения заключается в обеспечении подшипника турели с высокой допустимой нагрузкой; и

еще одна задача изобретения заключается в обеспечении подшипника турели с компонентами, которые являются герметичными, закрытыми и смазанными.

Сущность изобретения

В предпочтительном варианте выполнения турель соединена с возможностью вращения внутри шахты судна посредством подшипниковой системы, включающей три отдельных подшипника, по меньшей мере один из которых представляет собой герметичный аксиальный упорный роликовый подшипник для поддержания веса турели, стояки и якорные оттяжки. Новая подшипниковая конструкция включает нижний главный упорный роликовый подшипник, средний радиальный подшипник, который может представлять собой подшипник скольжения или роликовый подшипник, радиально поддерживаемый подушками подшипника скольжения, и верхний удерживающий упорный подшипник, который может представлять собой роликовый подшипник или подшипник скольжения, например. Верхний и нижний упорные подшипники поддерживают турель аксиально выровненной внутри шахты, тогда как радиальный подшипник поддерживает относительное радиальное положение турели внутри шахты. Каждый подшипниковый узел настоящего изобретения предпочтительно выполнен с возможностью сегментации и предназначен для индивидуальной замены на месте.

Удаляемый аксиальный разделитель обеспечивает зацепление судна и турели с верхним и нижним узлами упорных подшипников. Удаление разделителя увеличивает расстояние между фланцами судна и турели, которые расположены между упорными подшипниками. Средний радиальный подшипниковый узел включает одну или более радиально расположенных подушек подшипника, которые обеспечивают ограничение аксиального смещения турели относительно судна во время замены упорного подшипника, в то же время передавая радиальную нагрузку и позволяя вращение. Добавление временного упорного подшипника позволяет судну изменять ориентацию вокруг турели при замене на месте компонентов главного упорного подшипника.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет более понятно при прочтении подробного описания вариантов выполнения, которое следует далее, и при изучении сопровождающих чертежей, на которых:

Фиг. 1 представляет собой вид сбоку в продольном сечении носовой части судна, включающей турель, установленную в отсеке в носовой части, которая известна в уровне техники;

Фиг. 2 представляет собой вид сбоку в продольном сечении верхнего подшипникового узла известного уровня техники для соединения с возможностью вращения турели внутри шахты судна, показывающий верхний и нижний колесные и направляющие упорные подшипники и средний колесный и направляющий радиальный подшипник, расположенный между турелью и судном, чтобы позволять изменение ориентации судна вокруг турели;

Фиг. 3 представляет собой вид сбоку в продольном сечении встроенного трехрядного роликового подшипникового узла известного уровня техники для соединения с возможностью вращения турели внутри шахты судна, показывающий верхнюю и нижнюю конструкции радиально выровненных роликов для передачи аксиальных сил и среднюю коаксиальную конструкцию роликов для передачи радиальных нагрузок, все расположенные внутри одного герметичного, смазанного объема;

Фиг. 4 представляет собой подробный вид сбоку в продольном сечении участка носовой части судна, включающего турель, установленную в шахту согласно первому варианту выполнения изобретения, показывающий отдельные верхний и нижний упорные подшипники и средний радиальный подшипник (все из множества роликовых подшипников) с внешним кольцом среднего роликового подшипника, поддерживаемым турелью;

Фиг. 5 представляет собой подробный вид сбоку в продольном сечении участка носовой части судна, включающего турель, установленную в шахту согласно второму варианту выполнения изобретения, показывающий отдельные верхний и нижний упорные подшипники и средний радиальный подшипник (все из множества роликовых подшипников) с внешним кольцом среднего роликового подшипника, поддерживаемым судном;

Фиг. 6 представляет собой подробный вид сбоку в продольном сечении участка носовой части судна, включающего турель, установленную в шахту согласно третьему варианту выполнения изобретения, показывающий отдельные верхний и нижний упорные подшипники из множества роликовых подшипников и средний радиальный подшипник скольжения с подушкой подшипника скольжения, прижатой к внутренней дорожке качения радиальным набором пружин;

Фиг. 7 представляет собой подробный вид сбоку в продольном сечении участка носовой части судна, включающего турель, установленную в шахте согласно четвертому варианту выполнения изобретения, показывающий отдельные верхний и нижний упорные подшипники из множества роликовых подшипников и средний радиальный подшипник скольжения без наборов пружин;

Фиг. 8 представляет собой подробный вид сбоку в продольном сечении участка носовой части судна, включающего турель, установленную в шахте согласно пятому варианту выполнения изобретения, показывающий верхний упорный подшипник и средний радиальный подшипник из множества подшипников скольжения и нижний роликовый упорный подшипник;

Фиг. 9 представляет собой подробный вид сбоку в продольном сечении участка носовой части судна, включающего турель, установленную в шахте согласно шестому варианту выполнения изобретения, показывающий верхний упорный подшипник и средний радиальный подшипник из множества подшипников скольжения и предварительно изготовленный нижний роликовый упорный подшипник большого диаметра;

Фиг. 10 представляет собой подробный вид сбоку в продольном сечении участка носовой части судна, включающего турель, установленную в шахте согласно седьмому варианту выполнения изобретения, показывающий верхний упорный подшипник и средний радиальный подшипник из множества подшипников скольжения и нижний роликовый упорный подшипник, установленный между верхним и нижним Т-образными фланцами;

Фиг. 11 представляет собой подробный вид сбоку в продольном сечении участка носовой части судна, включающего турель, установленную в шахте согласно восьмому варианту выполнения изобретения, показывающий верхний упорный подшипник и средний радиальный подшипник из множества подшипников скольжения и нижний роликовый упорный подшипник, удерживаемый на опорном кольце подшипника и вертикальной пружине;

Фиг. 12 представляет собой подробный вид сбоку в продольном сечении участка носовой части судна, включающего турель, установленную в шахте согласно девятому варианту выполнения изобретения, показывающий верхний упорный подшипник и средний радиальный подшипник из множества подшипников скольжения и предварительно изготовленный нижний роликовый упорный подшипник большого диаметра, удерживаемый на опорном кольце подшипника и вертикальных пружинах;

Фиг. 13 представляет собой участок на Фиг. 4, увеличенный для еще более подробного изображения, показывающий конструкцию трех отдельных роликовых подшипников во время нормального функционирования;

Фиг. 14 представляет собой участок на Фиг. 4, увеличенный для еще более подробного изображения, показывающий конструкцию трех отдельных роликовых подшипников в условиях обслуживания с турелью, поднятой аксиально относительно судна, для демонстрации компонентов нижнего упорного роликового подшипника;

Фиг. 15 представляет собой участок на Фиг. 5, увеличенный для еще более подробного изображения, показывающий конструкцию трех отдельных роликовых подшипников во время нормального функционирования;

Фиг. 16 представляет собой участок на Фиг. 5, увеличенный для еще более подробного изображения, показывающий конструкцию трех отдельных роликовых подшипников в условиях обслуживания с турелью, поднятой аксиально относительно судна, для демонстрации компонентов нижнего упорного роликового подшипника; и

Фиг. 17 представляет собой подробный вид сбоку в продольном сечении варианта выполнения на Фиг. 8, показанный в условиях обслуживания с турелью, поднятой относительно судна, для демонстрации компонентов нижнего упорного роликового подшипника и с временно установленным упорным подшипниковым узлом, позволяющим изменение ориентации во время ремонта.

Описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения

Аспекты, признаки и преимущества изобретения, отмеченные выше, описаны более подробно путем ссылки на чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции представляют одинаковые элементы.

Фиг. 4 показывает вид сбоку подшипниковой конструкции турели судна согласно варианту выполнения настоящего изобретения, включающей радиальный и упорный подшипники между турелью 102 и судном 104, которые позволяют изменение ориентации судна 104 вокруг турели. Носовая часть судна 104 включает шахту 130, продолжающуюся через корпус судна 10, которая образована перегородкой 131 шахты. Турель 102 установлена внутри шахты 130.

Турель 102 включает цилиндрический корпус 106, имеющий верхнее радиальное продолжение или рычаг 108, включающий верхний и нижний кольцевые фланцы 110, 112, продолжающиеся наружу от и коаксиально с цилиндрическим корпусом 106 турели 102. Вертикальное кольцевое полотно 114, которое является концентрическим с корпусом 106, укрепляет фланцы 110 и 112. Радиальные укрепляющие полотна 116 закреплены между цилиндрическим корпусом 106 и кольцевым полотном 114.

Судно 104 включает опорную конструкцию 132 турели, которая прикреплена к палубе 120 судна 10 и включает пару концентрических колец 134 и 136, которые продолжаются вертикально вверх от палубы 120, и верхнюю кольцевую покрывающую пластину 138, которая продолжается между внешним концентрическим кольцом 136 и перегородкой 131 шахты. Опорная конструкция 132 турели также включает одно или более горизонтальных ребер 140, расположенных между внешним концентрическим кольцом 136 и перегородкой 131 шахты, и одно или более радиальных полотен 142 закреплены между концентрическими кольцами 134 и 136. Любое из полотен или ребер турели 102 или судна 104 может включать отверстия для облегчения веса при необходимости, например, отверстие 144 для облегчения веса в облегченном полотне 142.

В первом варианте выполнения турель 102 соединена с возможностью вращения внутри шахты 130 конструкцией из трех отдельных роликовых подшипниковых узлов, включающих нижний главный опорно-упорный роликовый подшипник 150, средний радиальный роликовый подшипник 152 и верхний удерживающий упорный роликовый подшипник 154. Каждый из роликовых подшипников 150, 152, 154 предпочтительно является индивидуально смазанным и герметичным. Верхний и нижний упорные подшипники 154, 150 поддерживают турель 102 аксиально выровненной внутри шахты 130. Радиальный подшипник 152 поддерживает относительное радиальное положение турели 102 внутри шахты 130. В отличие от встроенного трехрядного роликового подшипникового узла известного уровня техники роликовые подшипники 150, 152, 154 настоящего изобретения предпочтительно выполнены с возможностью индивидуальной сегментации, и по меньшей мере главный упорный подшипник 150 предпочтительно расположен и выполнен с возможностью замены на месте, как описано ниже относительно Фиг. 13 и 14.

Нижний кольцевой фланец 118, имеющий Т-образный профиль поперечного сечения, продолжается вверх от палубы 120 судна 104 и удерживает нижний главный упорный роликовый подшипник 150. Фланец 118 включает обработанную кольцевую канавку на его верхней поверхности, которая принимает нижнюю дорожку качения главного подшипника 150. Подобным образом нижняя поверхность нижнего фланца 112 турели 102 включает обработанную кольцевую канавку, которая принимает верхнюю дорожку качения главного подшипника 150. Эта подшипниковая конструкция наилучшим образом показана на Фиг. 13 и 14 и дополнительно описана ниже. В отличие от традиционных предварительно изготавливаемых роликовых подшипников, которые доставляются в виде предварительно собранных блоков точных роликов и дорожек качения, размещенных внутри корпуса, так как «корпус» состоит из канавок, которые точно образованы внутри турели, и фланцев корпуса, дорожки качения и ролики могут быть выборочно заменены на месте, обеспечивая, что конструкция допусков будет соответственно поддерживаться.

Подобным образом верхняя поверхность верхнего фланца 110 турели 102 также включает обработанную кольцевую канавку, которая принимает нижнюю дорожку качения верхнего упорного подшипника 154. Верхний кольцевой фланец 119, имеющий профиль Т-образного поперечного сечения, продолжается вниз от покрытия 138 опорной конструкции 132 турели. Нижняя поверхность верхнего фланца 119 включает обработанную кольцевую канавку, которая принимает верхнюю дорожку качения верхнего упорного подшипника 154. Верхней фланец 119 судна разделен вдоль горизонтальной плоскости. Верхний участок крепится к опорной конструкции турели, например, сваркой. Нижний участок прикреплен к верхнему участку так, чтобы являться удаляемым, и служит разделителем, который удерживает главный подшипник 150 между фланцем 112 турели и фланцем 118 судна. Соответственно, верхний упорный подшипник 154 иногда называется удерживающим подшипником. Эта подшипниковая конструкция наилучшим образом показана на Фиг. 13 и 14 и дополнительно описана ниже.

Хотя Фиг. 4 иллюстрирует нижний главный упорный роликовый подшипник 150, имеющий один радиальный ряд роликов и дорожек качения, может быть использован упорный роликовый подшипник, имеющий два или более концентрических рядов роликов и дорожек качения. Например, могут быть использованы внутренний ряд роликов и дорожек качения, расположенный на внутренней стороне Т-образного фланца 118, и внешний ряд роликов и дорожек качения, расположенный на внешней стороне фланца 118. Такая конструкция снижает тенденцию неравномерной нагрузки упорного роликового подшипника, так как Т-образный фланец 118 изгибается под воздействием сил ветра, волн и потоков. Кроме того, каждая верхняя дорожка качения упорного подшипника 150 значительно шире, чем его соответственные ролики, позволяя более широкий путь ролика для учета радиальных отклонений турели 102 относительно судна 104. Каждый ролик предпочтительно имеет аксиальную длину, большую или равную его диаметра для снижения тенденции ролика переворачиваться на его сторону, когда судно 104 радиально смещено относительно турели 102.

Средний радиальный подшипник 152 включает внутреннее кольцо 162, которое соединено с рычагом 108 турели и принимает внутренние дорожки качения роликового подшипника 152, и внешнее кольцо 160, которое в варианте выполнения на Фиг. 4 поддерживается с возможностью скольжения над выступом 109, выступающим наружу от рычага 108 турели. Подушка 163 подшипника, изготовленная из самосмазывающегося материала подшипника или Orkot® («Orkot» представляет собой зарегистрированный торговый знак Trelleborg Sealing Solutions), например, поддерживает вес внешнего кольца 160 на выступе 109, позволяя внешнему кольцу 160 оставаться неподвижным относительно судна 104. Внешнее кольцо 160 удерживается неподвижным относительно судна 104 последовательностью узлов 164 рычагов управления крутящим моментом (только один из которых показан на Фиг. 4), которые радиально размещены между внешним кольцом 160 и опорной конструкцией 132 турели. Преимущество турели 102, удерживающей вес кольца 160, заключается в отделении любых отклонений шахты из-за перегиба или проседания судна 104 от кольца 160, которые в противном случае могут производить нагрузку на кромку на радиальные ролики.

Судно 104 удерживается в горизонтальном положении вокруг внешнего кольца 160 радиально-расположенной последовательностью наборов 170 пружин (только один набор 170 пружин показан на Фиг. 4). Так как наборы пружин для радиальных подшипников турели известны в уровне техники, набор 170 пружин не описан здесь дополнительно. Главная цель радиальной конструкции наборов 170 пружин заключается в обеспечении устойчивости к относительным перемещениям между судном 104 и турелью 102, в частности, во время пиковых нагрузок. Так как судно 104 сдвигается в горизонтальном направлении, сжимающая нагрузка накладывается на радиальный подшипник 152. Пиковая нагрузка радиального подшипника 152 вызывается силой ветра и морских потоков, действующих на судно 104 и швартовку, стояком и самой инерционной нагрузкой на турель 102. Опорное кольцо 160 радиального подшипника обеспечивает оптимальное распределение нагрузки на радиальные ролики и в сочетании с набором пружин, которые обеспечивают упругую радиальную силу сжатия опорному кольцу 160, чтобы помогать противодействовать радиальным нагрузкам от ветра, волн и потоков, изолируют радиальный подшипник 152 от отклонений судна.

Подушка 172 радиального подшипника скольжения, изготовленная из самосмазывающегося материала подшипника или, например, Orkot®, расположена между набором 170 пружин и внешним кольцом 160, что позволяет турели 104, включающей средний радиальный роликовый подшипник 152 с его внешним кольцом 160, вертикально подниматься и опускаться на небольшое расстояние относительно судна 104 и набора 170 пружин во время обслуживания и замены подшипника, как более полно описано ниже относительно Фиг. 13 и 14. Узел 164 рычага управления крутящим моментом подобным образом выполнен с возможностью позволять радиальное и вертикальное перемещение небольшой величины между опорной конструкцией 132 турели и внешним кольцом 160, останавливая периферийный крутящий момент на внешнем кольце 160. Например, может быть использован поворотный рычаг с прорезью или подобный механизм.

Фиг. 5 раскрывает подшипниковую конструкцию турели судна согласно второму варианту выполнения изобретения. Турель 202 и судно 204 на Фиг. 5 по существу являются подобными турели 102 и судну 104 на Фиг. 4 за исключением того, что внешнее кольцо 160 среднего радиального роликового подшипника удерживается судном 204, а не турелью 202. Последовательность выступов 209 (только один выступ 209 показан на Фиг. 5), прикрепленных к внутренней стенке концентрического кольца 134, например, сваркой, вертикально поддерживают внешнее кольцо 160. Подушка 163 подшипника скольжения, расположенная между внешним кольцом 160 и выступом 209, поддерживает с возможностью скольжения внешнее кольцо 160, когда судно 204 незначительно сдвигается в и из коаксиального выравнивания с турелью 202 под воздействием объединенных сил ветра, волн и потока и восстанавливающей силы за счет наборов 170 пружин. Альтернативный вариант выполнения узла 264 рычага управления крутящим моментом выполнен с возможностью позволять радиальное и вертикальное перемещение небольшой величины между опорной конструкцией 132 турели и внешним кольцом 160, останавливая периферийный крутящий момент на внешнем кольце 160.

Вариант выполнения на Фиг. 5 имеет преимущество перед вариантом выполнения на Фиг. 4, так как внешнее кольцо 160 не вращается с возможностью скольжения над удерживающим турель выступом 109. Соответственно, удерживающие судно выступы 209 могут представлять собой отдельные пластины, а не непрерывный кольцевой выступ 109, тем самым упрощая изготовление и уменьшая затраты. Однако опорное кольцо 160 теперь подвергается отклонениям шахты, которые могут производить нагрузку на кромку на радиальные ролики.

Фиг. 6 раскрывает подшипниковую конструкцию турели судна согласно третьему варианту выполнения изобретения. Подобно конструкции на Фиг. 4 и 5, турель 302 и судно 304 соединены с возможностью вращения с использованием отдельного нижнего главного упорного роликового подшипника 150 и отдельного верхнего удерживающего упорного роликового подшипника 154. Однако средний радиальный подшипник 352 представляет собой подшипник скольжения, а не роликовый подшипник. Внутренняя кольцевая поверхность 362 подшипника прикреплена к рычагу 108 турели 302, а внешняя поверхность 360 подшипника прикреплена к радиальным последовательностям наборов 170 пружин. На каждом наборе 170 пружин подушка 372 подшипника, изготовленная, например, из Orkot®, расположена между внутренней и внешней поверхностями 362, 360 подшипника.

Варианты выполнения на Фиг. 4 и 5, каждый, по существу имеют два средних коаксиально расположенных радиальных подшипника - роликовый подшипник 152 и подушки 172 подшипника скольжения. Вариант выполнения на Фиг. 6 в сравнении является по существу упрощенным только с подушками 372 подшипника скольжения. Тяжелое внешнее кольцо 160 и поддерживающие выступы 109, 209, а также узлы 164 рычагов управления крутящим моментом исключены. Эта экономия пространства также может обеспечивать более компактную опорную конструкцию 332 турели. Однако вариант выполнения на Фиг. 6 отличается незначительным увеличением крутящего момента турели, так как подшипник 352 скольжения имеет большее трение, чем роликовый подшипник 152.

Фиг. 7 раскрывает подшипниковую конструкцию турели судна согласно четвертому варианту выполнения изобретения. Судно 404 на Фиг. 7 является по существу подобным судну 304 на Фиг. 6 за исключением того, что наборы 170 пружин заменены жесткими установками 470 для внешней поверхности 360 подшипника. Установки 470 прикреплены к внутреннему концентрическому кольцу 134, например, сваркой. Укрепляющие конструкции 471, которые могут включать горизонтальные и вертикальные пластины или полотна, радиально расположены между внутренним и внешним концентрическими кольцами 134, 136 смежно с установками 470.

Удаление наборов 170 пружин упрощает конструкцию и уменьшает затраты, но отсутствие наборов 170 пружин делает отклонения в форме шахты 130 из-за перегибов и проседания судна 404 более проблематичными. В лучшем случае, зазоры (четко не показаны на Фиг. 7) между подушками 372 подшипника и внутренней поверхностью 362 подшипника ослабляют эффекты таких отклонений.

Согласно другому варианту выполнения изобретения радиальные наборы 170 пружин, показанные на Фиг. 6, объединены с неподвижными радиальными установками 470, показанными на Фиг. 7. Количество установок 470 подушек подшипника разделено на интервалы между наборами 170 пружин. Согласно этому варианту выполнения, когда радиальные нагрузки являются средними или ограниченными, только подушки 372 подшипника скольжения, прикрепленные к наборам 170 пружин, находятся в контакте с турелью. Однако во время пиковой нагрузки и подушки 372 подшипника скольжения, прикрепленные к наборам 170 пружин, и подушки 372 подшипника скольжения, прикрепленные к неподвижным установкам 470, находятся в контакте с турелью, тем самым ограничивая требуемую допустимую нагрузку или количество наборов 170 пружин.

Фиг. 8 раскрывает подшипниковую конструкцию турели судна согласно пятому варианту выполнения изобретения. Турель 502 и судно 504 на Фиг. 8 по существу являются подобными турели 302 и судну 304 на Фиг. 6 за исключением того, что верхний удерживающий упорный роликовый подшипник 154 заменен верхним удерживающим упорным подшипником 554 скольжения. Соответственно, вместо обработанной канавки для приема дорожки качения роликового подшипника, верхний кольцевой фланец 510 турели 502 содержит верхнюю поверхность подшипника, на которую опирается кольцевая подушка 555 подшипника (которая может состоять из отдельных сегментов подушки). Подобным образом верхний кольцевой фланец 519 судна 504 размещен для соединения с подушкой 555 подшипника скольжения, а не с роликовым подшипником. Кольцевой фланец 519 сохраняет разделенные верхнюю и нижнюю половины, причем нижняя половина прикреплена с возможностью удаления к верхней половине для замены компонентов подшипника, как описано ниже относительно Фиг. 17. В случае, когда направленные вверх нагрузки являются редкими, вариант выполнения согласно Фиг. 8 имеет в качестве преимущества перед вариантом выполнения согласно Фиг. 7 исключение дорогостоящего роликового подшипникового узла.

Фиг. 9 раскрывает подшипниковую конструкцию турели судна согласно шестому варианту выполнения изобретения. Турель 602 и судно 604 на Фиг. 9 по существу являются подобными турели 502 и судну 504 на Фиг. 8 за исключением того, что нижний главный роликовый упорный подшипник 150, который включает обработанные кольцевые канавки корпуса, образованные во фланцах 118, 112 судна и турели, заменен полностью предварительно изготовленным роликовым подшипником 650 (который может состоять из множества отдельных дугообразных сегментов подшипника), который прикреплен в требуемом положении между нижним кольцевым фланцем 612 турели 602 и нижним кольцевым фланцем 618 судна 604. В этом варианте выполнения не только отдельные дорожки качения и ролики могут быть проверены или заменены на месте, но и сегментированный предварительно изготавливаемый корпус, в котором установлены дорожки качения, также является заменяемым на месте.

Фиг. 10 раскрывает подшипниковую конструкцию турели судна согласно седьмому варианту выполнения изобретения. Турель 702 и судно 704 на Фиг. 10 по существу являются подобными турели 502 и судну 504 на Фиг. 8 за исключением того, что кольцевой рычаг 108 турели включает концентрическую, кольцеобразную стенку, продолжающуюся вниз от него, которая заканчивается на ее нижнем конце Т-образным профилем, который образует нижний фланец 712. Нижняя поверхность нижнего фланца 712 включает обработанную кольцевую канавку, которая принимает верхнюю дорожку качения нижнего главного роликового упорного подшипника 150. Этот вариант выполнения дополнительно изолирует нижний главный роликовый упорный подшипник 150 от отклонений внутри турели 702, вызванных швартовкой, стояком и инерционной нагрузкой.

Фиг. 11 раскрывает подшипниковую конструкцию турели судна согласно восьмому варианту выполнения изобретения. Судно 804 на Фиг. 11 является по существу подобным судну 504 на Фиг. 8 за исключением того, что нижний главный роликовый упорный подшипник 150 удерживается упругой установкой, которая обеспечена, например, последовательностью пакетов 880 пружин, расположенных кольцевым образом вокруг турели 502. Пакеты 880 пружин находятся на палубе 120 и поддерживают нижний фланец 818 судна 804 с помощью опорного кольца 882. Нижний фланец 818, в свою очередь, принимает нижнюю дорожку качения роликового подшипника 150 в обработанную кольцевую канавку, образованную на его верхней поверхности. Пакеты 880 пружин помогают изолировать нижний главный роликовый упорный подшипник 150 от отклонений судна 804 из-за ветра, волн и потоков, например.

Последняя, но не менее важная, Фиг. 12 раскрывает подшипниковую конструкцию турели судна согласно девятому варианту выполнения изобретения, который объединяет признаки вариантов выполнения согласно Фиг. 9 и 11. Судно 904 на Фиг. 12 является по существу подобным судну 604 на Фиг. 9 за исключением того, что предварительно изготавливаемый нижний главный роликовый упорный подшипник 650 удерживается упругой установкой, которая обеспечена, например, последовательностью пакетов 880 пружин, расположенных кольцевым образом вокруг турели 602. Пакеты 880 пружин находятся на палубе 120 и поддерживают нижний фланец 918 судна 904 с помощью опорного кольца 882. Нижний фланец 918, в свою очередь, прикреплен к нижней стороне предварительно изготавливаемого роликового подшипника 650. Пакеты 880 пружин помогают изолировать нижний главный роликовый упорный подшипник 650 от отклонений судна.

Фиг. 13 и 14 показывают увеличенный вид сбоку в продольном сечении конструкции трех отдельных роликовых подшипниковых узлов первого варианта выполнения согласно Фиг. 4. Как может быть видно, главный роликовый упорный подшипник 150 включает ролики 180 (только один показан на каждой из Фигур), размещенные между нижним фланцем 112 турели 102 и нижним фланцем 118 судна 104. Ролики 180 расположены и выполнены с возможностью размещения между упрочненными верхней и нижней дорожками 182, 184 качения подшипника, которые принимаются внутрь обработанной кольцевой канавки фланцев 112, 118 соответственно. Дорожки 182, 184 качения подшипника образуют путь для роликов 180. Верхняя дорожка 182 качения подшипника значительно шире, чем ролики 180, позволяя более широкий путь ролика для учета радиальных отклонений турели 102 относительно судна 104. Узел 186 сепаратора подшипника может разделять на интервалы и направлять ролики 180, как хорошо известно в уровне техники. Ролики 180, дорожки 182, 184 качения и сепаратор 186 являются идеально смазанными. Герметичный узел 188 удерживает загрязнения, попадающие снаружи, и смазку, выходящую из подшипника 150. Верхний роликовый подшипник 154 и средний роликовый подшипник 154 выполнены подобно нижнему роликовому подшипнику 150.

Фиг. 13 иллюстрирует конструкцию из трех подшипников согласно первому варианту выполнения во время нормального функционирования. В отличие от этого, Фиг. 14 показывает подшипниковую конструкцию во время замены компонентов роликового упорного подшипника. Нижняя половина 119B верхнего удерживающего фланца 119, которая действует в качестве разделителя, удалена от верхней половины 119A, тем самым позволяя замену компонентов верхнего подшипника 154. Затем при поддержании направления судна 104, возможно, с помощью отдельных средств удержания на месте, например, тросов, турель 102 незначительно поднимается относительно судна 104 с использованием радиальной последовательности (только один показан на Фиг. 14) домкратов 190 или т.п. Узел 164 рычага управления крутящим моментом и подушки 172 радиального подшипника позволяют вертикальное относительное движение. Как только турель 102 поднимается, компоненты нижнего подшипника 150 могут быть доступны для ремонта или замены.

Фиг. 15 и 16 показывают увеличенный вид сбоку в продольном сечении конструкции из трех отдельных роликовых подшипниковых узлов второго варианта выполнения согласно Фиг. 5. Фиг. 15 иллюстрирует конструкцию из трех подшипников во время нормального функционирования, тогда как Фиг. 16 показывает подшипниковую конструкцию во время замены компонентов роликового упорного подшипника. Подобно предыдущему варианту выполнения, нижняя половина 119B верхнего удерживающего фланца 119 удалена от верхней половины 119A, тем самым позволяя замену компонентов верхнего подшипника 154. Затем при поддержании направления судна 204, турель 202 незначительно поднимается относительно судна 202 с использованием радиальных последовательностей (только одна показана на Фиг. 16) домкратов 190 или т.п. Узел 264 рычага управления крутящим моментом и подушки 172 радиального подшипника позволяют это ограниченное вертикальное относительное движение. Так как вес внешнего кольца 160 подшипника не поддерживается турелью 202, отдельная последовательность домкратов 192 используется одновременно с домкратами 190 для поддержания внешнего кольца 160 таким образом, чтобы не помещать аксиальную нагрузку поперек радиального подшипника 152. Как только турель 202 поднимается, компоненты нижнего подшипника 150 могут быть отремонтированы или заменены при необходимости.

Фиг. 17 представляет собой разобранный вид сбоку в продольном сечении, который иллюстрирует замену нижнего роликового подшипника 150 варианта выполнения на Фиг. 8. Подобно предыдущим двум примерам, нижняя половина 519B верхнего удерживающего фланца 519 удалена от верхней половины 519A, тем самым позволяя замену компонентов верхнего подшипника 554 скольжения. Затем при поддержании направления судна 504, турель 502 незначительно поднимается относительно судна 502 с использованием радиальной последовательности (только один показан на Фиг. 17) домкратов 190 или т.п. Подушки 372 радиального подшипника позволяют это ограниченное вертикальное относительное движение.

Хотя подшипник 150 может быть заменен, когда домкраты 109 поддерживают турель 502, также возможно устанавливать временный главный упорный подшипниковый узел 194 для поддержания с возможностью вращения турели 502 в поднятом положении. Фиг. 17 показывает такой подшипниковый узел 194, содержащий последовательность колес 196, каждое из которых установлено на двутавровый элемент 198 (только один показан на Фиг. 17). Двутавровые элементы прикреплены к перегородке 131 шахты. Альтернативно, опорный элемент 198 может быть неразъемно прикреплен к перегородке 131 шахты, например, сваркой для образования непрерывного кольца. Как только временный подшипниковый узел 194 устанавливается, домкраты 190 могут быть опущены, позволяя доступ к главному подшипнику 150, при этом позволяя судну 504 свободно изменять ориентацию вокруг турели 502. Как только главный подшипник 150 заменен, процесс происходит в обратном направлении: домкраты 190 поднимаются, временный подшипниковый узел 194 удаляется, домкраты 190 опускаются, и удерживающий фланец 519B переустанавливается.

Временный подшипниковый узел 194 может быть установлен внутри (как проиллюстрировано) или снаружи шахты 130. Временный подшипник 194 может опираться на фланец 112 турели 502 или на другой подходящий элемент. И может быть использован тип подшипника, отличный от колес 196, включающий подушки подшипника скольжения и ролики, например. Альтернативно, временный подшипник может быть прикреплен к турели и может опираться на элемент судна. Наконец хотя временный подшипник 194 проиллюстрирован и описан относительно варианта выполнения на Фиг. 8, временный подшипниковый узел может быть использован с любым вариантом выполнения.

Реферат раскрытия написан исключительно для обеспечения Бюро по регистрации патентов и торговых марок США и общественности в целом средством для быстрого определения при беглом прочтении характера и сущности технического раскрытия, и он представляет собой исключительно предпочтительный вариант выполнения и не показывает характер изобретения в целом.

Хотя некоторые варианты выполнения изобретения были проиллюстрированы подробно, изобретение не ограничивается показанными вариантами выполнения; специалистом в области техники могут быть выполнены преобразования и адаптации вышеописанного варианта выполнения. Например, хотя описание иллюстрирует и описывает верхний и нижний упорные подшипники и средний радиальный подшипник, могут быть использованы другие конфигурации подшипника, включающие больше или меньше подшипников или другие высоты. Подобным образом один фланец может принимать два подшипника по обе стороны фланца, вместо использования двух отдельных фланцев. Наконец, хотя удаляемый разделитель описан как расположенный ниже верхнего фланца судна и верхнего упорного подшипника, разделитель может быть расположен в любом подходящем месте между фланцем и судном, между фланцем и турелью, между подшипником и судном или между подшипником и турелью. Такие преобразования и адаптации находятся в пределах замысла и объема охраны изобретения, которые здесь изложены.

Реферат

Изобретение относится к турельной конструкции для судов, например морских буровых или производственных судов, и, более конкретно, к подшипниковой конструкции турели, которая может быть заменена на месте. Конструкция для соединения турели (202) внутри шахты судна (204) с возможностью вращения вокруг продольной оси турели (202) содержит фланец (112), конструктивно соединенный с турелью (202), второй фланец (118), конструктивно соединенный с судном (204), нижний упорный роликовый подшипник (150), верхний упорный роликовый подшипник (154) и разделитель (119B). Подшипники (150, 154) выполнены с возможностью отделения. Удаляемый аксиальный разделитель (119B) обеспечивает зацепление судна (204) и турели (202) с верхним (154) и нижним (150) подшипниками. Удаление разделителя (119B) позволяет увеличивать расстояние между фланцами (112, 118) судна (204) и турели (202), которые расположены между упорными подшипниками. Средний радиальный подшипник (152) включает одну или более радиально расположенных подушек (172) подшипника, которые обеспечивают ограниченное аксиальное смещение турели (202) относительно судна (204) во время замены упорного подшипника (154), в то же время выдерживая радиальные нагрузки и позволяя вращение. Добавление временного упорного подшипника позволяет изменять ориентацию судна (204) вокруг турели (202) при замене на месте упорного подшипника. Технический результат: создание подшипника турели для турельной системы швартовки, который объединяет преимущества более высокой допустимой нагрузки, увеличенной надежности и характеристику герметичной среды встроенного подшипника с преимуществом характеристики замены на месте колесных и направляющих подшипников. 3 н. и 40 з.п. ф-лы, 17 ил.

Формула