Судно из двух частей для транспортировки нефти в водах с возможным наличием льда - RU2203197C2
Код документа: RU2203197C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию судна, которое может быть оптимально использовано для морской транспортировки нефти, обеспечения снабжения и создания резерва, а также для ломки арктического льда.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается решать указанную задачу за счет создания судна, которое состоит из двух частей и содержит первую часть в виде баржи (баржевой части) с множеством грузовых (наливных) танков, имеющей носовой участок с затопленным приемным пространством для буя швартовки и загрузки (заливки), и вторую часть в виде модуля силовой установки, имеющего участок форштевня для ломки льда, причем указанная вторая часть с ее передним концом выполнена с возможностью жесткого соединения с кормовым участком баржи.
Используемая баржа судна выполнена известным образом как баржа, предназначенная для постановки на якорь при помощи так называемого буя типа STL (с затопленной турелью заливки - Submerged Turret Loading). Буй такого типа представляет собой затопленный буй, который содержит центральный поставленный снизу на якорь элемент, сообщающийся с верхним источником или установкой при помощи по меньшей мере одного гибкого стояка, а также включает в себя поворотный блок для передачи нефти (или газа) в танки хранения судна на поверхности. На центральном элементе буя установлен с возможностью поворота внешний элемент буя, который приспособлен для ввода и крепления, с возможностью отсоединения, в затопленном, открытом снизу приемном пространстве на дне судна, так что судно может поворачиваться вокруг поставленного на якорь центрального элемента буя под влиянием господствующих воздействий окружающей среды, таких как лед, ветер, волны и морские течения. Дополнительные сведения относительно системы STL и связанной с ней конструкции буя могут быть почерпнуты, например, из патента США No. 5564957.
При использовании судна из двух частей в соответствии с настоящим изобретением баржа STL должна быть приведена (доставлена) к соответствующему нефтяному месторождению при помощи соединенной с ней части судна с силовой установкой и закреплена на буе STL. Баржа может быть оборудована датчиком с дистанционным управлением или так называемым ROP (Remotely Operated Pick-up - управляемым на расстоянии датчиком), чтобы избежать проблем с плавучим элементом связи или с линией передачи данных, связанной с затопленным буем. На месторождении нефти могут быть установлены два буя STL, что дает возможность прямой загрузки нескольких барж. Загрузка при помощи такой системы именуется прямой челночной загрузкой ("Direct Shuttle Loading" (DSL)). При использовании системы DSL устраняется необходимость в наличии постоянных накопительных танков на нефтяном месторождении, что может дать существенную экономию средств.
Часть с силовой установкой судна из двух частей преимущественно снабжена необходимыми агрегатами для того, чтобы также обеспечить возможность функционирования в виде судна снабжения (питающего судна). Это способствует тому факту, что две части или два модуля судна могут быть использованы оптимальным образом для проведения необходимых операций, что в совокупности обеспечивает экономию средств.
Суда, состоящие из двух частей, первая из которых представляет собой баржу, а вторая часть несет силовую установку, которая может работать как в режиме толкача, так и в режиме буксира, широко известны, в том числе и для случаев применения для перемещения нефтеналивных барж (см., например, патент США 5558036).
Главной особенностью настоящего изобретения является то, что устройство взаимного соединения указанных двух частей судна выполнено с возможностью жестко фиксированного присоединения модуля силовой установки к баржевой части судна, а кормовой участок указанного модуля приспособлен для ломки льда. Жесткое соединение двух частей судна позволяет использовать для ломки льда не только энергетическую возможность силовой установки и ее массу, но и дополнительную массу баржевой части судна, включая массу перевозимой нефти.
В то же время указанное устройство взаимного соединения частей судна позволяет и не исключает при необходимости их разъединение и работу модуля силовой установки в режиме протягивания.
Устройство взаимного соединения может быть выполнено в виде идущего продольно канала в модуле силовой установки, открытого на его переднем конце, и вставного элемента, который выступает из заднего участка баржевой части судна и имеет форму, позволяющую ввести его в указанное выполненное в виде канала пространство, причем в модуле силовой установки предусмотрены один или несколько соединительных элементов, предназначенных для входа в зацепление с соответствующими соединительными элементами на вставном элементе.
В модуле силовой установки могут быть предусмотрены балластные цистерны для адаптации его осадки и дифферента.
Не только задний, но и передний конец модуля силовой установки может быть выполнен с возможностью ломки льда, так же как и носовой участок баржевой части судна.
Носовой участок баржевой части имеет нижнюю сторону, которая в виде сбоку имеет наклон вниз и которая впереди приемного пространства для буя переходит в участок дна баржи, предназначенный для защиты приемного пространства и буя от ледовых нагрузок.
Баржевая часть может быть снабжена боковыми танками, которые в своей верхней части полностью или частично заполнены твердым постоянным балластом. Эта часть судна может быть изготовлена из бетона. Она также может быть снабжена трубопроводом для перекачки нефти от буя заливки непосредственно в один или несколько центральных танков и далее в боковые танки.
Дно баржевой части на носовом участке поднято относительно остальной части дна, так что область приемного пространства для буя имеет меньшую осадку, чем остальная часть баржи.
Указанные ранее и другие характеристики настоящего изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
На фиг. 1 показано схематично судно из двух частей в соответствии с настоящим изобретением, причем части судна изображены в разъединенном друг от друга виде.
На фиг.2 показан схематично вид в плане судна фиг.1.
На фиг.3 показано схематично поперечное сечение по линии III-III фиг.1.
На фиг. 4 показан вид сбоку переднего участка баржи, имеющего альтернативную конструкцию.
На фиг.5 показан схематично вид сбоку другого варианта построения судна из двух частей в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.6 показан схематично вид в плане судна фиг.5.
На фиг. 7 показан схематично вид в плане судна фиг.5, где можно видеть размещение танков на баржевой части судна.
На фиг.8 показано схематично поперечное сечение по линии VIII-VIII фиг. 7.
На фиг.9 и 10 показаны соответственно вид снизу и вид спереди носа баржевой части судна фиг.7-9.
На фиг. 11 и 12 показаны соответственно вид сбоку и вид в плане модуля силовой установки судна фиг.7-9.
На фиг.13 показано схематично поперечное сечение по линии XIII-XIII фиг. 11, где можно видеть форму корпуса судна.
На всех чертежах аналогичные или соответствующие детали и узлы различных вариантов построения судна имеют одинаковые позиционные обозначения.
Показанное на фиг.1 и 2 судно включает в себя первую часть 1 в виде баржевой части (баржи), то есть такой части судна, которая не имеет тягового оборудования (силовой установки), и вторую часть 2 в виде модуля силовой установки (в виде части судна с силовой установкой), причем в этом модуле заложены ледокольные функции.
Баржа 1 имеет носовой участок 3 и кормовой участок 4, причем носовой участок снабжен затопленным открытым снизу пространством 5, предназначенным для ввода в него приспособленного для этого буя 6 STL типа, как это упомянуто во введении описания изобретения. Над приемным пространством 5 предусмотрен смотровой колодец (шахта) 7, который проходит в корпусе баржи между приемным пространством и палубой 8 баржи. Необходимое оборудование (не показано) для подъема и крепления буя установлено в смотровом колодце 7 и на палубе 8.
Как уже упоминалось, буй 6 поставлен на якорь на морском основании при помощи нескольких якорных канатов 9 и связан с верхним концом гибкого стояка 10, идущего от установки или источника (не показаны), которые соединены с данным буем.
Баржевая часть судна 1 включает в себя несколько наливных танков, которые образованы при помощи соответствующих продольных и поперечных переборок 11 и 12. Можно видеть, что среди наливных танков есть несколько центральных танков 13 и несколько боковых танков 14. Более того, баржевая часть судна 1 включает в себя несколько крайних боковых танков 15 с двойным дном 16 (фиг. 3). Баржевая часть судна 1 содержит фиксированный или постоянный балласт 17, который может находиться в верхней части крайних боковых танков 15, как это показано на фиг.3. Это обеспечивает хорошую изоляцию относительно боковых танков 14. Двойное дно и остающееся пространство крайних боковых танков может быть пустым, что также уменьшает потери тепла и обеспечивает хорошую теплозащиту.
Как это показано на фиг.1, баржевая часть судна 1 снабжена трубопроводом 18, который идет от приемного пространства 5 до центральных танков 13, при помощи которого нефть может быть направлена от наливного буя 6 непосредственно в центральные танки 13 и далее в боковые танки 14. За счет такого решения снимаются потенциальные проблемы обледенения трубопроводов, вентилей и т. п. Все виды оборудования над буем также работают в условиях управляемой температуры, что дает большое преимущество при работе в арктических водах.
Баржевая часть судна 1 может быть снабжена оборудованием для автоматической работы, однако на борту может быть предусмотрен кран для проведения операций вручную при помощи двух или трех такелажников, который может быть использован, например, при загрузке баржи, отключенной от модуля силовой установки. Таким образом, управление баржей может производиться как от центрального пульта управления (судна), так и от небольшого собственного блока 19.
Баржевая часть судна 1 может быть изготовлена из бетона, что иногда дает эксплуатационные преимущества при работе в ледовой обстановке.
Как уже упоминалось, модуль силовой установки 2 имеет кормовой участок 20, который преимущественно выполнен с возможностью обеспечения ломки льда, и передний участок 21, который выполнен с возможностью соединения с кормовым участком 4 баржевой части судна. Более того, модуль силовой установки 2 имеет тяговое оборудование и необходимое механическое оборудование для функционирования модуля 2 как в режиме протягивания, так и в режиме толкания. Для обеспечения необходимой возможности маневрирования модуля силовой установки 2 тяговое оборудование включает в себя два блока гребных винтов или поворотных движителей 22 с электрическим приводом, имеющих возможность поворота на 360o. В качестве поворотных движителей преимущественно используют движители типа Azipot, за счет которых модуль силовой установки 2 может эффективно взламывать лед значительной толщины, когда вода из-под льда отводится при помощи указанных движителей.
Для учета задач создания резерва и обеспечения снабжения в соответствии с существующими требованиями, модуль силовой установки 2 может быть снабжен как закрытой палубой 23, так и открытой палубой 24, причем на открытой палубе 24 могут быть размещены контейнеры. Более того, модуль силовой установки 2 снабжен основными жилыми помещения (каютами) 25, судовым (ходовым) мостиком (рубкой) 26 и другим обычным необходимым оборудованием.
Устройство сочленения баржевой части 1 и модуля силовой установки 2 в показанном варианте включает в себя идущее в продольном направлении и выполненное в виде канала в модуле силовой установки 2 пространство 27, которое открыто на переднем конце 21, а также вставной элемент 28, который выступает из кормового участка 4 баржевой части 1 и приспособлен для ввода в указанный канал. В модуле силовой установки 2 предусмотрены один или несколько соединительных элементов, которые могут входить в зацепление с соответствующими соединительными элементами на вставном элементе 28, за счет чего обеспечивается его установка по месту в канале 27. Пространство канала организовано так, что взаимное соединение (частей 1 и 2) осуществляется оптимальным образом. Среди прочего, приняты меры для предотвращения возможного поступления льда в пространство канала, который мог бы мешать осуществлению взаимного соединения.
Взаимное соединение организовано таким образом, чтобы две части 1 и 2 судна были жестко фиксированы в режиме толкания, но преимущественно имели возможность перемещения друг от друга в режиме протягивания. Для этого указанные соединительные элементы содержат поворотный шкворень 29 с гидравлическим управлением, предусмотренный на модуле силовой установки, и отверстие 30, приспособленное для ввода в него указанного шкворня, выполненное на вставном элементе 28, так что модуль силовой установки имеет возможность ограниченного поворота относительно поворотного шкворня 29, введенного в отверстие 30. Соединительные элементы могут также содержать буфер, например, с гидравлическим или пневматическим управлением, который может быть размещен в пространстве между внутренней стенкой пространства канала и вставным элементом, и/или могут также содержать дополнительное средство соединения механического типа.
Модуль силовой установки 2 содержит балластные цистерны 31, 32 для адаптации осадки и дифферента указанного модуля с кормовым концом 4 баржевой части 1. Это необходимо для обеспечения эффективного и безопасного взаимного соединения и разъединения частей судна друг относительно друга. Форму и размер балластных цистерн выбирают в зависимости от необходимости.
В показанном на фиг.1-3 варианте две части судна имеют одинаковую ширину, однако указанные части могут иметь и разную ширину.
Баржевая часть судна может быть также специально приспособлена для работы на мелководье, что обеспечено в показанном на фиг. 4 варианте за счет определенной формы ее носового участка. Дно носового участка 3 в этом варианте поднято относительно остальной части дна баржи 1, так что область, в которой предусмотрено приемное пространство 33 для буя 34, имеет меньшую осадку по сравнению с остальной частью баржи 1. Кроме этого отличия баржевая часть построена аналогично ранее описанному. Для обеспечения возможности маневрирования баржа снабжена поворотным движителем 35, который в этом варианте построения установлен позади приемного пространства 33.
В рассмотренном варианте буй 34 выполнен таким образом, что при отсоединении от баржевой части он может быть установлен на морском дне 36. Соединение с буем осуществляется при помощи нескольких якорных канатов, имеющих цепную часть 37 и тросовую часть 38.
Специальная конструкция носового участка дает возможность использования относительно крупных судов (обычно с водоизмещением 100000 - 140000 тонн) на воде глубиной 20-25 метров. Такая конструкция носового участка может иметь важное значение, так как арктические воды часто являются мелкими, а морское дно имеет склоны.
Также представляет интерес использование локального (местного) понижения морского дна, куда может быть поставлен буй. Это дает возможность крупным судам работать на мелкой воде.
Другой вариант построения судна в соответствии с настоящим изобретением показан на фиг.5-13. Основное отличие этого варианта от показанного на фиг. 1-3 заключается в том, что как передний конец модуля силовой установки, так и носовой участок баржи предназначены для ломки льда. Как упоминалось во введении описания изобретения, это может обеспечивать существенные операционные и рабочие преимущества. Выше было указано, что соответствующие детали и конструктивные элементы, выполняющие аналогичные функции, имеют на всех чертежах одинаковые позиционные обозначения. Описание таких деталей/ элементов, которое уже было сделано ранее, не будет повторяться в дальнейшем, а вместо этого будет сделана ссылка на предыдущее описание.
Как это показано на фиг.5-7, судно включает в себя первую или баржевую часть 41 и вторую часть или модуль силовой установки 42. Баржевая часть имеет носовой участок 43 и кормовой участок 44. Как уже упоминалось, носовой участок выполнен с возможностью ломки льда и для этого он имеет выполненную с наклоном вниз и назад нижнюю сторону. Форма носового участка оптимизирована для работы во льдах, одновременно с учетом дифферента при килевой качке баржи в открытом море.
Аналогично описанному выше первому варианту, в носовом участке предусмотрено приемное пространство 5 для буя типа STL. Нижний участок носа баржи имеет такую форму или сконструирован так, чтобы обеспечивать защиту системы STL от ледовой нагрузки. Как это лучше всего видно на фиг. 9 и 10, нос баржи содержит передний килевой элемент 45, который имеет форму ледового струга (плуга) для раздвигания льда, так что минимальная ледовая нагрузка будет приложена к системе STL.
Кормовой участок 44 баржи в соответствии с этим вариантом имеет два выступающих назад боковых плеча 46, ограничивающих центральную выемку 47 такой формы, которая соответствует форме вводимого в нее носового участка 48 модуля силовой установки 42, имеющего аналогичную форму в виде сверху. Таким образом, в соответствии с этим вариантом модуль силовой установки имеет существенно меньшую ширину по сравнению с баржевой частью. Как можно видеть на фиг. 5, боковые плечи 46 имеют с нижней стороны уклон вниз и вперед для оптимизации формы конца кормы, чтобы улучшить способность судна двигаться задним ходом. Оптимизированный кормовой конец имеет угол наклона около 18o и закругленные ребра.
Построение механического средства взаимного соединения частей 41 и 42 (баржи и модуля силовой установки) судна специально не показано, однако оно может иметь как описанную для первого варианта конструкцию, так и иную конструкцию. Указанное средство должно позволять производить взаимное соединение частей судна при их разном положении по высоте в зависимости от осадки и дифферента баржевой части, с учетом заполнения наливных танков.
Как это показано на фиг.5, баржевая часть имеет два носовых поворотных движителя 49 и кормовой движитель 50. На фиг.6 показано, что баржевая часть имеет также вертолетную палубу 51 и краны 52 для перемещения оборудования.
На фиг. 8 показано поперечное сечение корпуса баржевой части 41, причем эта часть имеет вертикальные боковые стенки. Однако предпочтительно иметь наклоненные внутрь боковые стенки, в особенности в области ватерлинии, так как это обеспечивает меньшую ледовую нагрузку, потому что сталкивающийся лед отклоняется (отводится) вдоль боков судна. При этом требуется меньшее ледовое упрочнение корпуса, однако конструкция становится несколько сложнее. Указанная форма корпуса также обеспечивает лучшую маневренность.
Модуль силовой установки 42 показан более подробно и в большем масштабе на фиг.11-13. Как упоминалось ранее, эта часть судна в соответствии с данным вариантом обладает возможностью ломки льда как своим передним концом 53, так и кормовым концом 54. За счет такой конструкции корпуса модуль силовой установки может работать независимо как ледокол и, кроме того, может работать как, например, судно снабжения для платформ бурения и добычи нефти.
Форма корпуса модуля силовой установки оптимизирована для работы во льдах, одновременно с учетом поведения (ходкости) судна в открытом море. Для обеспечения свободной работы на мелководье осадка модуля силовой установки преимущественно является малой, например, составляет 8-9 метров. Носовой участок судна (модуля силовой установки) выполнен в виде ледокольного носа с низкими V-образными ребрами, чтобы устранить килевую качку. Более того, бортовая скула, то есть закругленный участок дна судна, преимущественно имеет уступ для уменьшения бортовой качки. Как это показано на фиг.11, судно имеет передний килевой элемент 55, выполненный в виде ледового струга, аналогично носовому участку баржи, для расталкивания льдов в стороны (в боковом направлении), чтобы свести к минимуму нагрузку на систему тяги.
Как это показано на фиг.13, судно (модуль силовой установки) имеет выполненные с наклоном внутрь боковые стороны для улучшения маневренности.
Само собой разумеется, что модуль силовой установки 42 снабжен тяговым оборудованием (силовой установкой) и механическим оборудованием, необходимым для работы как в режиме протягивания, так и в режиме толкания, аналогично первому варианту, при этом блок движителей 22, например, типа Azipot может быть установлен на кормовом конце 54 судна. Более того, на переднем нижнем участке 55 предусмотрен поворотный движитель 56 для улучшения маневренности.
Судно 42 в принципе снабжено такими же видами оборудования, что и часть судна с силовой установкой 2. Более того, показанное на фиг.11-12 судно специально оборудовано вертолетной палубой 57, краном 58 для перемещения оборудования на рабочей палубе 59, несколькими спасательными шлюпками 60, отсеком, вертолетным ангаром, показанным штрих пунктирной линией 61, и несколькими внутренними помещениями, показанными на фиг.11 пунктиром, которые используются как каюты для команды или предназначены, например, для размещения механического оборудования.
Предполагается, что модуль силовой установки 42 может быть классифицирован как буксир-толкач и как арктическое судно снабжения для неограниченного обслуживания. Кроме того, кроме ледокольных
операций такое судно может быть приспособлено для решения дополнительных задач, которые могут предусматривать:
- перевозку палубных грузов и действующего в прибрежной зоне оборудования,
- операции DP (двойного назначения),
- операции буксировки,
- операции добычи нефти,
- спасательные операции,
- противопожарные операции,
- исследовательские операции.
При отдельном (без баржи) использовании судна (модуля силовой установки), когда оно работает как ледокол, судно в соответствии с данным вариантом способно взламывать гладкий лед толщиной около 1,8 метра.
Реферат
Изобретение относится к судостроению, в частности к конструкции судов, состоящих из двух частей. Судно из двух частей, предназначенное для транспортировки нефти в водах с возможным наличием льда, содержит первую часть судна в виде баржевой части, включающей в себя несколько наливных танков и имеющей носовой участок с затопленным приемным пространством для буя швартовки и заливки, и вторую часть судна в виде модуля силовой установки, имеющего кормовой участок, который предназначен для ломки льда. Вторая часть судна имеет передний конец, выполненный с возможностью жестко фиксированного соединения с кормовым участком баржевой части. Модуль силовой установки преимущественно снабжен тяговым оборудованием, которое подходит для обеспечения работы указанного модуля как в режиме протягивания, так и в режиме толкания. Кормовой участок модуля силовой установки и носовой участок баржевой части преимущественно выполнены с возможностью ломки льда. Достигается возможность использовать для ломки льда всей массы судна, состоящего из двух частей. 12 з.п. ф-лы, 13 ил.
