Система стабілізації бурової колони надводної платформи

Реферат: Система стабілізації бурової колони надводної платформи містить динамічні гасники коливань (ДГК), встановлені на буровій колоні, яка прикріплена пружними тросовими підвісами до платформи. Принаймні один ДГК виконаний маятникового типу. Кожен з ДГК складається з нижньої та верхньої мас, встановлених на стержні з можливістю регулювання відстані від точки обертання. При цьому нижня маса містить контейнер з пружними вставками, а вузли кріплення стержня оснащені еластичною обоймою. UA 85697 U (54) СИСТЕМА СТАБІЛІЗАЦІЇ БУРОВОЇ КОЛОНИ НАДВОДНОЇ ПЛАТФОРМИ UA 85697 U UA 85697 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до бурових колон і може бути використана у надводних бурових платформах, суднах з буровим устаткуванням для розвідки родовищ палива, а також може бути використана і в інших галузях машинобудування, пожежних машинах, у великогабаритних автокранах, у вантажопідіймальних механізмах і машинах та транспортних машинах, що мають начіпне обладнання, яке потребує зменшення інтенсивності коливань, у вібронавантажених елементах висотних будівельних споруд, мостах, телевізійних вежах. Відомі різноманітні конструкції систем стабілізації подовгастих конструкцій за допомогою пружних і демпфуючих елементів закріплення, за допомогою динамічних гасників коливань (ДГК) з шарнірно-важільним маятниковим підвісом з використанням ручних та автоматичних пристроїв керування положенням конструкції в просторі, (патенти PCT/GB98/00101, ЕР0577091А1, ЕР043547А1, W097/37533(РСі7ДК97/00151), W089/09540(РСі7ДК89/00072), 2222755 (РСТ/ДК89/00072)). Найближчою до запропонованої корисної моделі за технічною суттю і досягненням результату є підвіска штанги обприскувача (патент ЕР0572091, В1, А01М7/00, 1993р. BEIIAARD MARTINUS JOHANNES ANT(NL)), що має начіпну штангу, повзун, з'єднаний з гідроциліндром і розміщений в рамці тримача штанги, маятники, шарнірно з'єднані з повзуном. Проте, дана підвіска недостатньо забезпечує віброзахист штанги при її експлуатації на підвищених швидкостях роботи у зв'язку з інтенсивними кутовими коливаннями начіпної штанги у горизонтальній площині. Одним з ефективних способів зменшення амплітуди коливань основної конструкції є приєднання до неї динамічного гасника коливань (ДГК) чи системи ДГК. Відомі різноманітні конструкції динамічних гасників коливань: маятникового, коткового, пружного типів. Для обертових машин найбільше застосування знайшли гасники пружного типу. Для зменшення рівнів вібропередачі на раму агрегату та на фундамент більше застосування знаходять ДГК лінійної дії - маса на пружному елементі. Відомі ДГК такого типу [ЕР0884731, US2002021655, US2001012254, ЕР1207532] (патенти зі світової бази патентів ESP@CENET), які мають саме таку конструкцію. Для великогабаритних конструкцій, для будівель більше застосування знаходять ДГК маятникового [US5556227, ЕР0618380А1] та коткового типу [JP59217028, DE4109964Al, US2003/0052247A1], патенти України [№ 41171А; 44065А, 52135А, 52239А, 54033А, 56783А, 58826А, 58981А, 59097А, 59224А]. Найближчою до запропонованої за технічною суттю і досягненням результату є система стабілізації бурової колони надводної платформи, що містить динамічний гасник коливань, встановлений на буровій колоні, яка прикріплена пружними тросовими підвісами до платформи (патент WO 2006/029851, пристрій для демпфування вібрацій у спорудах, автор Uwe Starossek від 23.03.2006). Але дана конструкція має низькі демпфуючі властивості, в вібропоглиначі не використовується гравітаційна складова мас, що може значно покращити енергетичні властивості ДГК, динамічний гасник коливань не має регуляції ні по ефективній вібропоглинаючій масі, ні по робочій частоті, ні по рівню демпфування, ні по захисту від безпосередньо діючих на нього ударних навантажень. Типові конструкції бурових колон надводних платформ, мають різні габарити (40 м до 3000 м довжиною). На них можуть діяти ударні навантаження (при зачіпанні за платформу чи судно). Також суттєву роль відіграють габарити конструкції. Проте основний вид навантаження - це низькочастотні вібрації, викликані хвилюванням водної поверхні. Для достатньо малих власних частот основної конструкції довжина маятника може перевищувати допустимі норми. В основі корисної моделі поставлено задачу створити систему стабілізації бурової колони надводної платформи на пружному тросовому підвісі, в якій би за рахунок нового конструктивного виконання динамічного гасника коливань можна було б досягнути підвищення демпфуючих властивостей. Поставлена задача вирішується тим, що в системі стабілізації бурової колони надводної платформи, що містить динамічний гасник коливань, встановлений на буровій колоні, яка прикріплена пружними тросовими підвісами до платформи, згідно з корисною моделлю, принаймні один ДГК виконаний маятникового типу та кожен з ДГТ складається з нижньої та верхньої мас, встановлених на стержні з можливістю регулювання відстані від точки обертання, причому нижня маса містить контейнер з пружними вставками, а вузли кріплення стержня оснащені еластичною обоймою. Оснащення системи динамічними гасниками коливань, кожен з яких разом з тросовим підвісом служить як для віброзахисних, так і для протиударних цілей, дозволяє за рахунок вибору геометричних розмірів, мас, значень та розташування пружних та демпфуючих елементів ДГК досягти оптимального поглинання коливань у частотних діапазонах, що відповідають резонансним частотам бурової колони та частотах гідравлічних коливань. Для 1 UA 85697 U 5 10 15 20 достатньо малих власних частот основної конструкції довжина маятника значно зменшується за рахунок додаткової пружини та додаткової маси. На фіг. 1 зображена система закріплення бурової колони з ДГК, на фіг. 2 - вид зверху, на фіг. 3 - ДГК, де: 1 - основна конструкція (дно платформи з отвором); 2 - бурова колона; 3 - троси закріплення колони; 4 - ДГК, 5 - вузол еластичного закріплення ДГК; 6 - стержень маятника; 7 верхня маса; 8 - вузол регулювання верхньої маси; 9 - нижня маса; 10 - вузол регулювання нижньої маси; 11 - ударна маса у контейнері; 12 - пружні торцеві вставки. До основної конструкції платформи 1 за допомогою тросової системи 3 прикріплена бурова колона 2. До бурової колони 2 за допомогою еластичних вузлів 5 прикріплена система ДГК 4 (у даному випадку три ДГК). Кожен ДГК 4 вибраний маятникового типу та виконаний у вигляді стержня 6, що встановлений з можливістю вільного обертання у вертикальній площині з закріпленими на ньому верхньої 7 та нижньої 9 маси з вузлами регулювання (пересування) та фіксації по висоті 8, 10. Нижня маса виготовлена у вигляді подовгастого контейнера 9, що містить ударну масу 11 та пружні торцеві вставки 12. Вузли кріплення 5 стержня 6 оснащені еластичною обоймою. Система стабілізації бурової колони надводної платформи працює так. При приєднанні ДГК до основної конструкції - бурової колони вібрація передається до вузла кріплення 5 стержня 6 ДГК. ДГК 4 починає коливатися у своїй площині та гасити коливання основної конструкції на її першій резонансній частоті. Ударна маса 11 у контейнері також починає переміщатися і за рахунок ударів до торцевих пружних вставок 12 підвищує демпфування в ДГК. Якщо резонансна частота ДГК не співпадає з резонансною частотою основної конструкції, змінюємо її шляхом приєднання додаткових мас 7 або шляхом підняття чи опускання маси 7, 9 за допомогою елементів 8, 10. Аналогічно, в залежності від орієнтації вектора основного збурення, відповідну частку у вібропоглинання вносять додаткові ДГК. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Система стабілізації бурової колони надводної платформи, що містить динамічні гасники коливань (ДГК), встановлені на буровій колоні, яка прикріплена пружними тросовими підвісами до платформи, яка відрізняється тим, що принаймні один ДГК виконаний маятникового типу та кожен з ДГК складається з нижньої та верхньої мас, встановлених на стержні з можливістю регулювання відстані від точки обертання, причому нижня маса містить контейнер з пружними вставками, а вузли кріплення стержня оснащені еластичною обоймою. 2 UA 85697 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3