Спосіб стиковки секцій трубопроводу при спусканні його з плавзасобу під час хвилювання

Способ относится к технике глубоководной добычи полезных ископаемых со дна морей и океанов с помощью плавучих средств, несущих подводный трубопровод. Известен способ осуществления стыковки секций трубопровода при спуске его с судна на волнении, описанный в патенте США Ns 919958, кл. В 63 В 35/44, опублик. 18.11.75. Верхний конец спущенного трубопровода удерживается в механизме удержания, спускаемая секция устанавливается соосно ей и опускается до соприкосновения стыкуемых концов секций, секции соединяются. Для обеспечения соосности секций при стыковке на волнении механизм удержания трубопровода и вышка, в которой удерживается спускаемая секция, устанавливаются на карданном подвесе, рамы которого подперты гидроцилиндрами, соединенными с пневмогидросистемой. В результате при качке судна спущенный трубопровод и спускаемая трубная секция остаются неподвижными и соосными, что позволяет осуществить их стыковку. Аналогичный способ описан в патенте США Ns 4200054, кл. В 63 В 35/44, опублик. 24.04.80 (прототип). При стыковке секций трубопровода этим способом верхний конец спущенного тр убопровода закрепляют в устройстве удержания трубопровода на плите (поз. 48 в описании патента), а верхний конец спускаемой секции закрепляют в захвате подвижной траверсы (поз. 56, там же), перемещающейся по направляющей в вышке (поз. 46, 52, там же), установленной на плите (поз. 48, там же). Затем нижний конец спускаемой секции устанавливают соосно верхнему концу спущенного трубопровода, что осуществляется "динамической регулировкой положения плиты "электромеханической следящей системой), которая имеет оперативную связь с плитой, вызывая наклон ее относительно оси бортовой качки и оси килевой качки, чтобы сохранить соосность вышки и оси трубопровода, спущенного в воду. Для этого используется "силовой привод", соединенной с плитой и поворачивающей ее вокруг опорного элемента для того, чтобы со хранить в режиме динамического удержания параллельность вышки и вертикальной оси трубопровода, когда плавучая платформа испытывает бортовую и килевую качку под действием волн в океане (параллельность необходима для обеспечения соосности при стыковке стыкуемых концов спускаемой секции и спущенного трубопровода, цитата выше взята из описания патента). При увеличении веса подводного оборудования (до 1000 τ и более) и увеличении габаритов трубных секций (до 40-50 м длиной и 1-2 м в диаметре) обеспечение соосности трубных секций при стыковке (без чего стыковка невозможна) с помощью описанной системы является сложной операцией, требующей для своего осуществления сложного, энергоемкого, дорогостоящего и недостаточно надежного оборудования, создание которого находится на грани технических возможностей. Таким образом, стоит задача упрощения операции обеспечения соосности стыкуемых секций с упрощением конструкции необходимых для этого устройств. В соответствии с изобретением эта задача решается тем, что нижний конец спускаемой секции зажимают, с возможностью только продольного осевого перемещения секции в направляющем устройстве, которое жестко соединяют с основанием устройства удержания трубопровода. Спущенный трубопровод дополнительно пропускают через направляющую, расположенную ниже устройства удержания трубопровода, основание устройства удержания и направляющая устанавливаются на шарнирах. В результате зажатия нижнего конца спускаемой секции в направляющем устройстве соосно верхнему концу спущенного тр убопровода и жесткого соединения этого устройства с основанием устройства удержания трубопровода стыкуемые концы, установленные соосно, оказываются жестко зафиксированными друг относительно друга и сохраняют соосность при любой качке плавсредства. При этом свободные концы трубной секции и спущенной трубы могут перемещаться относительно зафиксированных жестко стыкуемых концов за счет изгиба трубной секции и трубы. Чтобы уменьшить напряжение изгиба в трубе и тем самым получить возможность реализовать предлагаемый способ в большом диапазоне колебаний плавсредства, спущенный трубопровод дополнительно пропускают через направляющую, расположенную ниже устройства удержания трубопровода, кроме того, с этими же целями основание устройства удержания трубопровода и направляющую устанавливают шарнирно (на сферическом шарнире, карданном подвесе или др.). Ожидаемым техническим результатом является упрощение операции обеспечения соосности при стыковке путем использования более простых устройств, исключения сложной, энергоемкой и ненадежной системы стабилизации. На чертеже схематически представлен поперечный разрез судна подъемного устройства, а также показана стыковка трубных секций. Для реализации способа стыковки секций трубопровода на судне 1 над шахтой 2 установлено подъемное устройство 3, включающее вышку 4, лебедку 5, верхнюю траверсу 6 с шарнирно закрепленным на ней верхним захватом 7, установленную в направляющих 8 с возможностью перемещения вдоль них, основание 9 с установленным на нем устройством удержания 10. На том же основании 10 устанавливается и жестко фиксируется направляющее устройство 11, направляющий элемент которого 12 допускает перемещение спускаемой секции 13 только в продольном осевом направлении. Основание 9 вместе с устройством удержания 10 устанавливается на сферическом шарнире 14 (или карданном подвесе). В нижней части шихты 2 на сферическом шарнире 15 (или карданном подвесе) устанавливается направляющая 16, через которую пропускается трубопровод 17. Шарнир 15 и направляющая 16 устанавливаются на убираемых кронштейнах 18. Способ стыковки секций трубопровода при спуске его с плавсредства на волнении осуществляется следующим образом: трубопровод 17, пропущенный через направляющую 16, подвешивают и жестко закрепляют в устройстве удержания 10, трубную секцию 13 закрепляют в захвате 7 и при помощи лебедки 5, верхней траверсы 6 поднимают вверх, при этом траверсу перемещают в направляющих 8 вышки 4 подъемного устройства 3. Нижний конец трубной секции 13 зажимают, с возможностью только продольного осевого перемещения, в направляющем устройстве 11, которое жестко соединяют с основанием 9 устройства удержания 10, трубную секцию 13 лебедкой 5 с помощью траверсы 6, захвата 7 перемещают в направляющем устройстве 11 до соприкосновения с трубопроводом 17 и соединяют-стыкуют и х. Отпадает необходимость в применении сложной и громоздкой системы стабилизации. Соосность, необходимая для стыковки, достигается жестким соединением концов трубной секции 13.и трубопровода 17 посредством зажатия конца секции 13 в направляющем устройстве 11 и их сближения при помощи направляющего элементов 12. Таким образом обеспечивается соосность соединения, сближения и стыковка секций. Установка захвата 7, основания 9 и направляющей на сферические шарниры 14 и 15 (или карданные подвески) существенно уменьшает изгибные напряжения естественно возникающие в трубопроводе при крене и диференте судна во время работы на волнении, трубопровод при этом может изгибаться под действием внешних сил, испытывая изгибные напряжения. Однако при большой относительной длине трубной секции, до 40-50 ее наружного диаметра, эти напряжения, действующие кратковременно, не превышают допустимых значений. В НИИокеанмаш на основании предлагаемого способа разработана документация на систему спускаподъема трубных секций промышленной установки для добычи железомарганцевых конкреций на уровне технического предложения. Выполненные расчеты для трубной секции длиной 50 м, диаметром 1 м дали удовлетворительные результаты и показали, что стыковка трубных секций без использования системы стабилизации для стыковки секций этих труб при работе на волнении и глубинах до 6,0 км, возможна.