J2. Опорно-подъемное устройство СПБУ

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 18Следующая ⇒

Опорно-подьемное устройство (ОПУ) можно считать наиболее важным в составе оборудования СПБУ. Его задачей является перемещение опор относительно понтона БУ и обеспечение возможности исключить при необходимости такое перемещение практически при любом взаимном положении понтона и колонн. Так, по окончании постройки, СПБУ буксируют с полностью поднятыми колоннами к месту предполагаемой эксплуатации. Отсюда следует первая задача — устройство должно обеспечить перевод опор в крайнее верхнее положение и их закрепление.

Буксировка с поднятыми опорами возможна лишь при ограниченных ветро-волновых воздействиях. В случае ухудшения погодных условий СПБУ переходит в режим штормового отстоя, для чего опоры приспускают на 25—30 м и удерживают в этом положении.

После доставки установки к месту бурения ОПУ должно опустить опоры до касания фунта. Процедура задавливания опор в фунт весьма ответственна и производится по заранее разработанной методике с четко обозначенной очередностью выполнения операций при строгом контроле крена и дифферента СПБУ. Отметим особо, что процесс задавливания опор связан с повышенной опасностью аварии, поскольку опоры еще не имеют достаточной заделки в фунт, а внешние нафузки уже передаются на них от не поднятого над водой понтона. Во избежание аварии СПБУ можно временно раскрепить на швартовных бочках, хотя расстановка бочек оказывается дорогостоящей операцией. Иногда внешнюю нафузку воспринимают обслуживающие буксирные суда, но этот способ менее надежен.

По окончании задавливания опор в грунт понтон приподнимают с помощью ОПУ в рабочее положение. Требуется, чтобы днище было над поверхностью спокойной воды на высоте не меньшей, чем определенная по формуле

H₀=0, 6h_В+h_П +  h, (7.6)

где h_в — высота расчетной волны; h_п - перепад уровня воды в результате приливов и отливов;  h - зазор между гребнем волны и днищем понтона, принимаемый часто равным 1, 5 м. В этом положении ОПУ должно удерживать платформу в течение времени ее работы при тех условиях моря и погоды, которые установлены заданием на проектирование.

По окончании работы СПБУ над точкой бурения ОПУ должно произвести спуск понтона на воду и осуществить действия, необходимые для извлечения опор из грунта.

Базовым элементом ОПУ является опора. Для перемещения опоры широко используются зубчатые рейки. В ряде конструкций они идут по всей длине опоры и являются ее составной частью. Примеры такого решения показаны на рис. 7.12. Эти конструкции можно сравнивать по технологичности, по металлоемкости, по значению коэффициента сопротивления обтеканию водой. Следует иметь в виду, что опор у СПБУ не меньше трех и, следовательно, они неизбежно будут ориентированы по отношению к набегающему потоку под различными углами. В данном случае необходимо оценивать сопротивление не отдельной опоры, а всего комплекта.

У всех показанных на рисунке конструкций есть общие недостатки. Первый из них состоит в том, что необходимо иметь рейку, длина которой соизмерима с длиной опоры, а такая рейка имеет большую стоимость. Второй недостаток связан с особенностями технологического процесса сборки. Толщина рейки может превышать 160 мм, а уже при толщине 100 мм сварной шов, соединяющий детали между собой, приходится делать более чем за 20 проходов. Необходимы специальные меры для предотвращения сварочных деформаций, поскольку механизмы, выполненные на основе зубчатых передач, весьма чувствительны к отклонению от теоретической формы всех входящих в зацепление деталей.

Ферменные опоры имеют меньшую металлоемкость. Кроме того, значительно меньшими оказываются нагрузки от ветра, волнения, течения. В зависимости от формы поперечного сечения основу такой опоры составляют три или четыре вертикальные стойки, перевязанные между собой горизонтальными балками и наклонно поставленными раскосами. Все названные элементы обычно выполняют трубчатыми. Набирают необходимую длину опоры из одинаковых модулей, стыкуемых один с другим с помощью специальных соединительных деталей (рис. 7.13).

Рис. 7.12. Опоры с непрерывными рейками: а - коробчатая; б — цилиндрическая с двусторонней рейкой; в - цилиндрическая с вварными рейками; г -~ цилиндрическая с потайной рейкой; д - с рейкой для гидравлического привода; е — с окнами для гидравлического привода

В нижней части опоры предусматривают конструкцию, с помощью которой осуществляется взаимодействие с грунтом. Это может быть башмак или мат. Башмаком, о чем уже говорилось ранее, называют объемную конструкцию, установленную на каждой опоре и создающую необходимое для удержания СПБУ усилие за счет задавливания в грунт. В зависимости от характера грунта предпочтение отдается заостренному или уширенному башмаку. Мат — конструкция понтонного типа, имеющая в плане размеры, достаточные для опирания всех опор СПБУ. Он взаимодействует с грунтом, опираясь на него всей нижней поверхностью. Задавливание практически отсутствует, а необходимое усилие создается за счет сил трения и собственной массы.

Известен проект со схемой ОПУ (рис. 7.14), в которой удалось избежать установки зубчатых реек большой длины и применить опоры ферменной конструкции. В основе проекта лежит электромеханический привод шагового типа. Механизм подъема отделен от опоры.

Рис.7.13. Ферменная опора

1 — вертикальная стойка; 2 — соединительное звено; 3 — раскос; 4 — башмак; 5 — горизонтальная балка; 6 — гнездо захвата; 7 — система воздуха высокого давления; 8 — гусек

Рис. 7.14. Общее расположение опорно-подъемного устройства шагового типа 1 — корпус понтона СПБУ; 2 — опора; 3 — ограничитель хода опоры; А — верхняя траверса; 5 — ограничитель хода траверсы; 6 — портал; 7 — аутригер; 8 — палуба аутригера; 9 — привод траверсы; 10 — зубчатая рейка

Зубчатая рейка закреплена шарнирно в верхней траверсе — замкнутой сварной конструкции, охватывающей опору и свободно перемещающейся относительно платформы в пределах длины зубчатых реек. Число зубчатых реек совпадает с числом вертикальных стоек опоры. Процедура перемещения опоры относительно понтона состоит в следующем (на примере подъема опоры):

верхняя траверса опускается в нижнее положение и стыкуется с опорой, для чего стопорные приспособления вводятся в окна, предусмотренные в соединительных элементах опоры;

опора освобождается от всех стопорных приспособлений, кроме тех, которые были использованы для ее стыковки с верхней траверсой;

с помощью ведущих колес механизма подъема рейка, а вместе с ней траверса и опора перемещаются вверх на один шаг (шаг равен расстоянию между вырезами, используемыми для работы стопоров);

механизм подъема останавливается, а опора фиксируется в новом положении с помощью группы стопоров, размещенных в нижней траверсе — конструкции, по форме напоминающей верхнюю траверсу, неподвижно закрепленной в нижней части понтона;

верхняя траверса отсоединяется от опоры и возвращается в исходное положение.

Портал, предусмотренный на верхней палубе, используется как помещение для приводов ОПУ. Кроме того, наличие портала необходимо для обеспечения достаточно большого расстояния между опорами в корпусе СПБУ.

Рейку механизма подъема целесообразно выполнять с двусторонней нарезкой (рис. 7.15). Проушиной, предусмотренной на одном конце, рейка опирается на ось, закрепленную в верхней траверсе. Двусторонняя нарезка дает возможность разместить ведущие колеса привода по обеим сторонам рейки, в результате чего отпадает необходимость в закреплении нижнего конца рейки. Горизонтальные усилия, передаваемые на рейку зубчатыми колесами, уравновешиваются.

Схема размещения оборудования верхней траверсы показана на рис. 7.16. В углах, сквозь которые проходят вертикальные несущие стойки опоры, помещают захватные приспособления. По периметру верхней траверсы устанавливают леерное ограждение для безопасности людей, обслуживающих опорные узлы реек и захватные приспособления. Захватные приспособления выполняют обычно в виде штоковых гидроцилиндров.

Все входящие в состав ОПУ поступательно перемещающиеся элементы в крайних положениях останавливаются с помощью конечных выключателей.

Рис. 7.15. Зубчатая рейка механизма подъема периодического действия 1 — шарнирный подшипник скольжения; 2 — ось; 3 — рейка металлическая; 4 — измерительный щит

На опоре должны быть предусмотрены вертикальные трапы с зас-пинными дугами и промежуточными площадками. Сверху опора заканчивается верхней торцевой площадкой, на которой устанавливают мачту габаритного огня.

СПБУ эксплуатируются в районах, где возможно обледенение. Для борьбы с этим явлением на днище устанавливают клинья, скалывающие лед при подъеме опоры. Для удаления льда из окон на вертикальных стойках необходимо обеспечить подачу воды. Хорошие результаты дает использование пара от системы хозяйственного пароснабжения. С раскосов лед удаляется с помощью шлангов для подачи пара (см. 6.3 Система удаления льда).

При проектировании конструкций опор ОПУ необходимо найти усилия, действующие в трех вариантах положения СПБУ, каждый из которых соответствует одному из трех режимов эксплуатации. При этом расчетным является рабочий режим, а для двух режимов, связанных с перегоном, оценивают возможные погодные условия, при которых обеспечена безопасность МБУ. Следует признать, что при проектировании специальных устройств СПБУ наиболее сложной и интересной задачей оказывается определение действующих нагрузок.

Рис. 7.16. Оборудование верхней траверсы

1 - кабина гидрооборудования; 2 - штырь верхнего захвата; 3 - зубчатая рейка;

4 - привод захвата; 5 - тран; 6 - металлоконструкция траверсы; 7 -крышка люка

Для СПБУ, находящихся в рабочем положении и на переходе, принципиально отличаются и возможные внешние воздействия, по величине которых следует выполнять расчеты прочности, и характер реакции конструкций на эти воздействия. Так, в рабочем режиме, например, течение и волновые нагрузки действуют на опоры, а на понтон могут действовать только нагрузки от ветра. При этом опоры заделаны в грунт, и степень заделки зависит от свойств грунта и глубины погружения опор. Как при буксировке, так и в режиме штормового отстоя основную опасность представляют инерционные усилия, вызванные в опорах качкой платформы на волнении.

При известной величине усилий и схеме их распределения вычисление действующих напряжений не представляет трудностей.

Глава 8. МЕТОДЫ ПОСТРОЙКИ МБУ

Общие положения

Методы постройки МБУ в своей основе базируются на применяемых в обычном судостроении методах, а именно: секционном, блочном И блочно-секционном. Конкретная их реализация во многом определяется следующими факторами: типом, конструктивными особенностями и размерами самой МБУ; видом применяемых конструкционных материалов; производственными условиями верфи и в первую очередь чипом построечного места и его оборудования; организацией производства и принятой степенью кооперации; программой выпуска буровых установок.

Из перечисленных факторов первостепенное значение при выборе метода постройки имеет тип МБУ. Поэтому далее будут рассмотрены отдельно методы постройки стационарных, самоподьемных и полупогружных буровых установок. При этом, однако, следует отметить общую тенденцию перехода к формированию БУ из крупных сборочных единиц (секций, блоков и модулей) и расширения применения модульно-агрегатного метода монтажа механизмов, а также модульных методов формирования оборудования и отделки судовых помещений.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒