Модульная полупогружная конструкция и способ ее изготовления - RU2558165C2
Код документа: RU2558165C2
Чертежи
Описание
Область применения
Настоящее изобретение относится к модульной полупогружной конструкции и способу создания такой конструкции.
Такая модульная полупогружная конструкция может использоваться для создания платформ, способных принимать на борт туристические, жилые, коммерческие, промышленные или военные сооружения вблизи морского побережья или в водах озер или рек, а также в удаленных от берега открытых районах.
Уровень техники
Недостаток территории важного экологического или коммерческого значения, соседствующей с морями или озерами, привел к поиску плавучих решений, применимых вблизи морского побережья или отмелей, часто в открытом море или на удалении от портов или пристаней. Одним из примеров являются сооружения в районе устьев рек, портов или просто коммерческих стоянок судов, имеющие логистические, энергетические или даже туристические функции.
Известные решения предусматривают плавучие понтоны, которые могут использоваться в акваториях гаваней и закрытых водных пространств. Такие решения известного типа, однако, ограничены тем, что они являются решениями с ограниченной полезной поверхностью, могут использоваться только в защищенных акваториях гаваней и не всегда соответствуют все более строгим требованиям прибрежных и портовых правил по обеспечению безопасности людей и защите морской среды.
Краткое описание изобретения
Цель настоящего изобретения - предложить модульную полупогружную конструкцию, которая обеспечивает возможность легкого увеличения полезной поверхности в плане пространства и вместимости с учетом требований, которые могут появиться или измениться в будущем.
Еще одна цель настоящего изобретения - предложить модульную полупогружную конструкцию, которая может использоваться в морской среде, оказывая на нее минимально возможное воздействие, и которая способна противостоять неблагоприятным морским условиям в открытых акваториях.
Следующая цель настоящего изобретения - предложить модульную полупогружную конструкцию, которая обеспечивает высокий уровень комфорта и безопасности на борту даже при неблагоприятных морских условиях в открытых акваториях.
Дальнейшая цель настоящего изобретения - предложить модульную полупогружную конструкцию, которая может легко и просто собираться непосредственно в окончательном месте швартовки.
Очередная цель настоящего изобретения - предложить модульную полупогружную конструкцию, которую можно собрать просто и с небольшими затратами.
Краткое описание чертежей
Технические характеристики изобретения, соответствующего вышеупомянутым целям, очевидны из содержания нижеследующей формулы изобретения, а преимущества изобретения становятся более понятны из приведенного ниже подробного описания изобретения со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи одного или нескольких вариантов осуществления изобретения, приведенных в качестве не ограничивающих объем изобретения примеров, на которых показано:
- на Фиг.1 - вид в перспективе сверху предпочтительного варианта выполнения полупогружного модуля, образующего конструкцию, предлагаемую в настоящем изобретении,
- на Фиг.2 - вид в перспективе снизу модуля, изображенного на Фиг.1,
- на Фиг.3 - вид в перспективе сверху модульной полупогружной конструкции согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, собранной из трех модулей, изобрженных на фиг.3,
- на Фиг.4 - вид в перспективе снизу конструкции, изображенной на Фиг.3,
- на Фиг.5 и 7 - два эскиза, изображающие вид в перспективе и вид сверху предлагаемой в изобретении полупогружной конструкции с туристическим сооружением на борту,
- на Фиг.6 и 8 - два эскиза, изображающие вид в перспективе и вид сверху полупогружной конструкции, изображенной на Фиг.5 и 7, с увеличенной полезной поверхностью для увеличения размеров туристического сооружения на ее борту,
- на Фиг.9 - вид сбоку изображенного на Фиг.1 модуля с частичным разрезом, закрепленного на дне с помощью цепей,
- на Фиг.10 и 11 - два вида сбоку изображенного на Фиг.1 модуля в разрезе в различных плавучих конфигурациях, соответственно на Фиг.10 - с колоннами, частично погруженными в воду для неблагоприятных морских условий, и на Фиг.11 - с полностью погруженными колоннами для благоприятных морских и погодных условий,
- на Фиг.12 - схематичный вид сверху изображенного на Фиг.1 модуля в плоскости сечения, проходящей через остов самого модуля и
- на Фиг.13 - схематичный вид сверху изображенной на Фиг.3 конструкции, на котором обозначена решетчатая соединительная конструкция, находящаяся между палубами трех модулей.
Подробное описание изобретения
На прилагаемых к описанию чертежах предлагаемая в изобретении модульная полупогружная конструкция в целом обозначена ссылочной позицией 1. Модульная полупогружная конструкция имеет платформу 2, на борту которой могут размещаться туристические, жилые, коммерческие, промышленные или военные сооружения S большого веса и размеров вблизи морского побережья или в водах озер или рек, а также в открытых акваториях, как это показано, например, на Фиг.5, 6, 7 и 8.
Сооружения, которые можно устанавливать на платформе 2, могут быть любого типа, например, гостиницей, развлекательным, культурным, спортивным, промышленным или военным объектом, объектом инфраструктуры для добычи нефти и газа, производства электроэнергии из обычных и возобновляемых источников, переработки отходов, передачи сигналов, мониторинга окружающей среды, обработки информации, аэропортом, пунктом обслуживания судов, складом и т.д.
Полупогружная конструкция 1 сдержит два или более полупогружных модуля 10, 10′, 10″, конструктивно соединенных между собой, как показано на Фиг.3 и 4.
Каждый модуль 10, 10′, 10″ имеет:
палубу 11, которая в условиях эксплуатации находится выше уровня воды и ограничивает часть платформы 2,
остов 12, который расположен ниже палубы и снабжен внутренними водонепроницаемыми отсеками, выполняющими функцию балласта, и в условиях эксплуатации погружен в воду, и
множество колонн 13, которые конструктивно соединяют остов 12 с палубой 11 и имеют внутри себя вторые водонепроницаемые отсеки 15, выполняющие функцию балласта.
Полупогружная конструкция 1 имеет консоли 16, которые конструктивно соединяют соседние полупогружные модули 10, 10′, 10″ между собой, как показано на Фиг.3 и 4.
Палуба 11 каждого модуля 10 предпочтительно имеет периметр многоугольной формы. Функционально палубы 11 соседних модулей 10, 10′, 10″ располагаются борт о борт сторонами их периметра, образуя непрерывную конструкцию, ограничивающую платформу 2 полупогружной конструкции. 1.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, показанному на прилагаемых к описанию чертежах, палуба модуля имеет периметр в форме правильного многоугольника, предпочтительно шестиугольника. Действительно, шестиугольная форма обеспечивает улучшенное заполнение общей полезной площади и лучшее распределение нагрузок.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, показанному на Фиг.3 и 4, консоли 16 конструктивно соединяют соседние модули 10, 10′, 10″ друг с другом на уровне их соответствующих колонн 13.
Предпочтительно соединительные консоли 16 приварены к колоннам 13. В частности, соединение между консолью и колонной выполнено путем взаимного присоединения.
Соединительные консоли 16 предпочтительно имеют круглое сечение, поскольку это обеспечивает большую устойчивость к механическим нагрузкам. Могут предусматриваться также другие виды поперечного сечения, такие как многоугольное, прежде всего квадратное или прямоугольное.
Соседние модули 10, 10′, 10″ преимущественно также конструктивно соединены между собой их соответствующими палубами 11. В таком случае предпочтительно соединять консоли с колоннами 13 рядом с местами, где колонны присоединяются к остову, то есть как можно дальше от палубы, чтобы обеспечивать лучшее распределение нагрузок и уменьшать долю конструкции, подвергающуюся механически не сбалансированным нагрузкам.
В частности, палуба 11 модуля 10 имеет коробчатую конструкцию, содержащую по меньшей мере два листовых элемента, верхний и нижний, помещенных один над другим, и множество расположенных между ними соединительных балок. Палубы 11 двух соседних модулей конструктивно соединены между собой как на уровне соответствующих листовых элементов, так и на уровне соединительных балок.
Конструктивное соединение между частями может быть выполнено прежде всего с помощью сварки.
Соединительные балки 17 палубы 11 модуля расположены предпочтительно в виде прямоугольной решетки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, показанному на Фиг.13, палуба 11 каждого модуля имеет периметр в форме правильного многоугольника (прежде всего шестиугольника), а соединительные балки, расположенные в форме вышеупомянутой прямоугольной решетки, проходят через вершины шестиугольного периметра. Соответствующие соединительные балки расположенных рядом друг с другом модулей 10, 10′ и 10″ соединены между собой в вершинах многоугольного периметра палуб, образуя единую правильную прямоугольную решетку. Такая конфигурация упрощает выполнение соединения и обеспечивает в основном изотропное поведение конструкции.
Согласно не показанному на чертежах альтернативному варианту осуществления изобретения соединительные балки палубы 11 модуля 10 расположены расходящимися из центра палубы лучами.
Как показано на прилагаемых к описанию чертежах, остов 12 каждого модуля предпочтительно выполнен в виде объемного геометрического объекта кольцевой формы, внутри которого выполнены ранее упомянутые водонепроницаемые отсеки 14.
Альтернативно согласно не показанному на чертежах варианту осуществления изобретения остов может быть выполнен из отдельных плавучих элементов, каждый из которых соединен с палубой посредством по меньшей мере одной колонны.
Кольцевая форма остова предпочтительна в силу того, что позволяет лучше сбалансировать массу, максимизирует осевое усилие, создаваемое водонепроницаемыми отсеками, обеспечивает снижение веса и придает остову и всему модулю большую жесткость и устойчивость к механическим нагрузкам.
Как показано на Фиг.2, остов 12 имеет в плане меньшие размеры, чем палуба 11, чтобы обеспечить возможность сборки полупогружного модуля даже в доках ограниченного размера, а также обеспечить установку в нужном положении соединительных консолей 16 между колоннами 13.
В частности, остов 12 кольцевой формы имеет в плане сечение многоугольной формы, предпочтительно такой же, что и у палубы 11. Предпочтительно остов имеет прямоугольное поперечное сечение, хотя может предусматриваться и иная форма поперечного сечения.
Колонны 13 преимущественно представляют собой коробчатые элементы, имеющие поперечное сечение предпочтительно многоугольной или круглой формы.
Внутри колонн выполнены ранее упомянутые вторые водонепроницаемые отсеки 15, которые предпочтительно занимают только часть внутреннего объема упомянутых колонн. Часть внутреннего объема может быть использована в качестве полезного пространства для текущих нужд.
Колонны 13 предпочтительно расположены вертикально для обеспечения лучшего распределения нагрузок. В случае кольцевого остова с многоугольным сечением в плане (как показано на Фиг.1 и 2) колонны устанавливают в районе вершин многоугольного в плане остова 12.
Предпочтительно все компоненты модуля выполнены в виде плотно герметизированных корпусных деталей для предотвращения воздействия окружающей морской среды и непогоды. В частности, коробчатая конструкция, образующая палубу 11 модуля, закрыта с боков закрывающими пластинами, которые соединяют два плоских элемента, верхний и нижний. Такие пластины отсутствуют на участках периметра, где палуба соединяется с соседними модулями.
Например, полупогружной модуль 10, используемый для создания предлагаемой в изобретении полупогружной конструкции 1, имеет шестиугольную палубу с длиной стороны около 29 м, расстояние между параллельными сторонами около 50 м и расстояние между двумя вершинами около 58 м. Палуба имеет высоту около 2,5 м. Полезная площадь составляет около 2 100 м2. Кольцевой остов имеет форму шестиугольника (сторона около 23 м, расстояние между параллельными сторонами около 40 м) и квадратное поперечное сечение (высота и ширина по 7 м). Имеется 6 колонн, по одной на каждую вершину, высота каждой составляет около 12 м. В остове имеется шесть первых водонепроницаемых отсеков общим объемом около 4 900 м3, в колоннах имеется шесть вторых водонепроницаемых отсеков общим объемом около 1 500 м3; оценочная масса модуля составляет около 2 000 т. Описанный выше модуль может изготавливаться в местах со средним уровнем логистики и инженерного потенциала.
Каждый модуль предпочтительно сдержит балластную систему с водой первых и вторых водонепроницаемых отсеков 14, 15.
Прежде всего балластная система содержит один или более насосов для перемещения воды и систему нагнетающих трубопроводов, соединенную с первыми и вторыми водонепроницаемыми отсеками 14 и 15. Предпочтительно обслуживать каждый отсек отдельным трубопроводом. Энергия, необходимая для выполнения операций опорожнения и заполнения водой отсеков, обеспечивается установленной на борту системой генерации электроэнергии.
Функционально балластная система может быть использована для изменения уровня заполнения водой водонепроницаемых отсеков и вследствие этого изменения положения ватерлинии модуля (10, 10′, 10″). Заполнение вторых водонепроницаемых отсеков 15 (т.е. отсеков, расположенных в колоннах) в дополнение к первым отсекам 14 (т.е. отсекам, расположенным в остове) приближает положение ватерлинии к палубе и вследствие этого ведет к большему погружению модуля в воду (см. Фиг.11). Опорожнение отсеков, начиная со вторых отсеков 15, удаляет положение ватерлинии от палубы и вследствие этого ведет к меньшему погружению модуля в воду (см. Фиг.10).
Как пояснено ниже, способность изменять положение ватерлинии отдельного полупогружного модуля упрощает операцию соединения отдельных модулей друг с другом в море на стадии сборки полупогружной конструкции 1. В принципе можно подвести ватерлинию близко к остову, чтобы колонны оказались выше уровня воды, и осуществлять соединение консолей в надводном состоянии, чтобы исключить технические сложности с подводной сваркой.
Предпочтительно обеспечивать полупогружную конструкцию 1 не показанной на чертежах централизованной системой управления, которая управляет балластными системами отдельных модулей с целью обеспечения сбалансированного заполнения и опорожнения водонепроницаемых отсеков модулей и вследствие этого обеспечения сбалансированной плавучести полупогружной конструкции 1. В частности, заполнение и опорожнение отсеков осуществляется в соответствии с заданной последовательностью.
Возможность изменения положения ватерлинии всей модульной полупогружной конструкции 1 позволяет адаптировать саму конструкцию к состоянию моря.
При нормальных или хороших погодных и морских условиях или в любом другом случае, когда установленное на платформе 2 сооружение не подвергается риску, полупогружная конструкция 1 может быть погружена практически до уровня платформы 2. Таким образом, возвышающаяся над водой часть конструкции уменьшается, что дает преимущества в смысле воздействия на окружающую среду и ландшафт, а сооружения, установленные на платформе 2, могут быть приближены к поверхности воды, что дает преимущества, связанные с использованием самой воды.
При плохих погодных или морских условиях или в случае любого риска для установленных на платформе 2 сооружений, полупогружная конструкция 1 может всплывать, поднимаясь над уровнем воды, и по меньшей мере частично обнажать колонны.
В конфигурации с ватерлинией, проходящей около остова, вся полупогружная конструкция 1 может перемещаться с помощью собственного средства передвижения или буксироваться.
Преимущественно полупогружная конструкция 1 может иметь одно или более не показанных на чертежах двигательных устройств для перемещения конструкции в воде, устанавливаемых стационарно или с возможностью съема.
Преимущественно полупогружная конструкция 1 оснащается системой якорного крепления к морскому дну, содержащей одну или более якорных оттяжек 20, которые удерживаются на морском дне якорями, сваями или мертвым грузом.
Предпочтительно оснащать каждый модуль 10, 10′, 10″ своей собственной системой якорного крепления.
При более подробном рассмотрении, как показано на Фиг.9, система якорного крепления содержит направляющую трубу 21 для каждой якорной оттяжки, проходящую внутри каждой соединительной колонны 13 и через остов 12, и оборудование для перемещения/подъема якорной оттяжки, представляющей собой, например, цепь.
Настоящее изобретение относится к способу создания описанной выше модульной полупогружной конструкции 1.
В наиболее общем виде такой способ включает в себя следующие рабочие стадии:
а) отдельно спускают на воду предварительно заданное количество полупогружных модулей 10, 10′, 10″,
б) выставляют положение ватерлинии каждого модуля близко к его остову 12, чтобы колонны находились в основном над водой, воздействуя на уровень заполнения первых и вторых водонепроницаемых отсеков 14 и 15,
в) располагают уже спущенные на воду полупогружные модули с колоннами, находящимися в основном над водой, рядом друг с другом палуба к палубе,
г) соединяют модули между собой для формирования единой конструкции путем соединения колонн одного модуля с колоннами соседнего модуля с помощью соединительных консолей, которые присоединены к возвышающимся над водой участкам колонн.
Соединительные консоли соединяют с колоннами прежде всего сваркой.
Способ может включать в себя стадию д), на которой конструктивно соединяют между собой палубы соседних модулей.
Предпочтительно осуществлять сборку отдельных модулей полностью на земле или в доке и затем спускать на воду. Законченная полупогружная конструкция собирается в море с использованием означенных процедур при помощи плавсредств. Количество модулей в законченной полупогружной конструкции определяется после определения требований к логистическому пространству и полезной площади.
Настоящее изобретение позволяет получить многочисленные преимущества, некоторые из которых упомянуты выше.
Благодаря модульности построения, предлагаемая в изобретении полупогружная конструкция 1 может быть легко адаптирована к проектным требованиям, относящимся к пространству и вместимости. Полезная поверхность легко увеличивается в соответствии с проектными требованиями к пространству и вместимости, которые могут изменяться со временем, как это видно при сравнении Фиг.7 с Фиг.8, на котором поверхность конструкции 1 увеличена путем добавления к существующей конструкции двух новых модулей. Более того, возможны операции по ″переоборудованию″ самой конструкции с изменением количества модулей и их повторному использованию.
Предлагаемая в изобретении модульная полупогружная конструкция 1 представляет собой решение, способное удовлетворить разнообразные нужды многоцелевого использования, в особенности для секторов туризма, энергетики и логистики как в условиях портов, так и вблизи побережья и даже в открытых акваториях. Конструкция 1 может также использоваться в удаленных от берега открытых акваториях.
Благодаря возможности изменения положения ватерлинии и, следовательно, степени погружения модульная полупогружная конструкция 1 может быть помещена в морскую среду с наименьшим возможным воздействием не нее и может противостоять неблагоприятным морским условиям путем подъема платформы и ее плавания на колоннах. Вследствие этого конструкция 1 обеспечивает высокую степень комфорта и безопасности на борту даже при неблагоприятных морских условиях.
Возможность изменения положения ватерлинии облегчает соединение различных модулей, исключая необходимость проведения операций подводной сварки.
Модульная полупогружная конструкция 1 может быть легко и просто собрана прямо на окончательном месте швартовки.
Таким образом, считается, что настоящее изобретение достигает намеченных целей.
Очевидно, можно предположить, что при практическом осуществлении изобретения формы и конфигурации могут отличаться от вышеприведенных, в то же время оставаясь в рамках текущего объема защиты изобретения.
Более того, все упомянутые элементы могут быть заменены технически эквивалентными элементами, а применяемые габариты, формы и материалы могут быть измены в соответствии с требованиями.
Реферат
Изобретение относится к области судостроения и касается модульных плавучих конструкций для различного типа сооружений. Предложена модульная полупогружная конструкция 1, содержащая платформу для размещения на борту различных типов сооружений вблизи морского побережья или берегов озер и рек. Конструкция 1 содержит два или более соединенных друг с другом полупогружных модуля 10, 10′, 10″, каждый из которых имеет: палубу 11, которая в условиях эксплуатации находится выше уровня воды и ограничивает часть упомянутой платформы; остов 12, который расположен под палубой, имеет внутри себя первые водонепроницаемые отсеки, выполняющие функцию балласта, и при эксплуатации находится в погруженном состоянии; и множество колонн 13, которые конструктивно соединяют остов с палубой и имеют внутри себя вторые водонепроницаемые отсеки, выполняющие функцию балласта. Полупогружная конструкция содержит консоли 16, которые конструктивно соединяют между собой соседние полупогружные модули на уровне соответствующих колонн (13). Изобретение также относится к способу создания такой полупогружной конструкции. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, повышении эксплуатационной надежности и технологичности полупогружной конструкции. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.
Формула
- палубу (11), расположенную в условиях эксплуатации выше уровня воды и ограничивающую часть упомянутой платформы;
- остов (12), расположенный под палубой и находящийся при эксплуатации в погруженном состоянии, а также содержащий внутри первые водонепроницаемые отсеки, выполняющие функцию балласта,
- множество колонн (13), конструктивно соединяющих остов (12) с палубой (11) и содержащих внутри вторые водонепроницаемые отсеки (15), выполняющие функцию балласта,
характеризующаяся тем, что содержит консоли (16), предназначенные для конструктивного соединения между собой соседних полупогружных модулей (10, 10′, 10″) на уровне соответствующих колонн (13).
характеризующийся тем, что включает в себя следующие этапы
а) отдельно спускают на воду предварительно заданное количество полупогружных модулей (10, 10′, 10″),
б) выставляют положение ватерлинии каждого модуля близко к остову (12), чтобы колонны оказались в основном выше уровня воды, путем воздействия на уровень заполнения первых и вторых водонепроницаемых отсеков;
в) располагают уже спущенные на воду полупогружные модули с колоннами, находящимися в основном выше уровня воды, бок о бок соответствующими палубами друг к другу;
г) соединяют модули между собой с целью формирования единой конструкции путем соединения колонн соседних модулей с помощью соединительных консолей, упомянутые консоли соединяют с участками колонн, находящимися выше уровня воды.
