Коуш, що сам вирівнюється, для якірного каната
Номер патенту: 109015
Опубліковано: 10.07.2015
Автори: Барон П'єр-Франсуа, Бісеґлі Серж, Кута Бенжамін
Формула / Реферат
1. Коуш (10), що сам вирівнюється, призначений для установки на кінці якірного каната (22) системи заякорювання рухливого масивного елементу, коуш (10) містить:
корпус (12) коуша з наявною в ньому внутрішньою порожниною (14), що містить спрямовуючу камеру (34) для якірного каната (22), проміжну секцію (18) і кріпильну приймальну частину (20), в яку вставляються і в якій фіксуються кінці ниток вказаного якірного каната (22), і
засоби, що складаються з двох цапф (30 і 30'), для з'єднання з рухливим масивним елементом, який належить заякорити, розташовані на корпусі (12) коуша таким чином, що вони визначають вісь (32) повороту вказаного корпусу (12) коуша, що проходить через проміжну секцію (18) коуша;
причому центр G тяжіння коуша (10) знаходиться на рівні вказаної проміжної секції (18), і вісь повороту проходить через центр G тяжіння вказаного коуша (10).
2. Коуш (10) за п. 1, який відрізняється тим, що додатково забезпечений утримуючим рукавом (36), який вставлений у вказану спрямовуючу камеру (34), а форма рукава є комплементарною їй.
3. Шельфовий якірний канат (22) зі встановленим на одному з його кінців щонайменше одним коушем (10), що сам вирівнюється, за будь-яким з пп. 1-2, вказаний канат (22) має водонепроникну оболонку (24), що обгортає вузол з ниток (26), виготовлених з матеріалу на основі сталі, синтетичних матеріалів або їх комбінації.
Текст
Реферат: Заявлений коуш, призначений головним чином для установки на кінці якірного каната системи заякорювання рухливого масивного елементу, містить корпус 12 коуша з наявною в ньому порожниною 14, що містить спрямовуючу камеру 34 для якірного каната 22, проміжну секцію 18 і кріпильну приймальну частину 20, призначену для розміщення в ній і фіксації в ній кінців ниток якірного каната 22, а також засоби 30, 30' для з'єднання з рухливим масивним елементом, який належить заякорити, розташований на корпусі 12 корпусу таким чином, що вони визначають вісь 32 повороту корпусу 12 коуша, подібна вісь проходить через проміжну секцію 18. Використання коуша в системах заякорювання, особливо на шельфі, дозволяє здійснювати його природне самовирівнювання з канатом, на якому він встановлений, під час різних рухів, що здійснюються системою заякорювання. UA 109015 C2 (12) UA 109015 C2 UA 109015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки, до якої належить винахід Заявлений винахід відноситься до галузі якірних канатів, зокрема тих, що використовуються на морі. Точніше, винахід відноситься до торцевого коуша для канатів якірних розтяжок, особливо провісного типу, що використовуються при заякорюванні на шельфі масивних плавучих елементів систем для морського видобутку нафти і газу, хоча він не обмежений лише цією областю. Рівень техніки У галузі, відомій як «шельфовий» видобуток нафти і газу у відкритому морі уздовж узбережжя, якірні канати, що також іменуються кривими провисаннями, призначені для прив'язки з дуже високою межею міцності на розрив, використовуються для заякорювання масивних плавучих елементів, таких як шельфові платформи, причал-буї або навіть заглибні східці колонних систем, що піднімаються на поверхню (підйомних систем веж на платформах типу SPAR). Якірні канати, часто використовувані в системах заякорювання, що сходяться в одній точці на рівні рухливих масивних заякорюваних елементів, кріпляться за допомогою їх торцевих коушів (які можуть сполучатися і не сполучатися із сполучними деталями) з одного боку - до нерухомого пристрою, заякореного до морського дна, а з іншого боку - до заякорюваного плавучого елементу. Відомо, що подібні якірні розтяжки можуть досягати в довжину більше за один кілометр. Окрім цього, найближчими роками подібна посилальна довжина, безумовно, збільшуватиметься, оскільки глибина підводних розробок постійно зростає. Кінець кінцем, різні сполуки і компоненти системи заякорювання у кожного кінця подібних якірних розтяжок повинні витримувати значні багатократні натягнення і зусилля, що створюються хвилями, морськими течіями, вітром або навіть різною напругою, що виникають під час експлуатації безпосередньо самої шельфової установки. Шельфова якірна крива провисання насправді бере участь в рухах хвиль таким чином, що втомна міцність, зокрема, стає істотною вимогою, як при натягненні, так і при згинанні, особливо в місці виходу каната з торцевого коуша. Відомі традиційні якірні розтяжки, оснащені торцевими коушами серьгового, дужечного або навіть очкового типу. Подібні коуші переважно складаються з порожнистого корпусу, що має в цілому, форму усіченого конуса, що утворює кріпильну приймальну частину, а з боку їх широкого торця в них є вуха (чи перегородка) з отвором, що проходить через них, в який вставляється сполучний вал або овальна дужка, призначена для з'єднання із заякорюваною системою. За рахунок форми внутрішньої виточки кріпильна приймальна частина виконує фіксувальну функцію, з цією метою в неї вставляється кінець якірного каната, нитки якого розпрямляються у вигляді пучка перед заповненням литним матеріалом, який, після затвердіння, робить канат і коуш остаточно нероз'ємними. У різних системах заякорювання, надводного і, зокрема, підводного типу, якірні розтяжки піддаються циклам натягнень, що чергуються, або багатократних згинань внаслідок напруги, що впливає на заякорені рухливі елементи, і переміщень, що виникають в результаті. Тому системи заякорювання і використовувані в них якірні розтяжки на основі тросів повинні проектуватися і виготовлятися так, щоб при цьому враховувалися умови їх експлуатації. Зокрема, необхідно уникати будь-яких концентрацій вигинають напруги, що повторюється, на рівні частини якірного каната, що знаходиться безпосередньо на виході з його торцевого коуша. Як вже відзначалося вище, для їх з'єднання із заякорюваним рухливим елементом або з якорями на кінці розтяжки, торцеві коуші канатів, якими оснащуються існуючі системи заякорювання, містять зовні, на протилежній стороні від входу каната, сполучні засоби, які забезпечують поворотне кріплення коуша на заякорюваному елементі. Таким чином, забезпечується поворотне з'єднання, яке під впливом різної напруги, якій піддається система заякорювання, дозволяє здійснювати поперемінні обертальні рухи коуша навколо осі, що проходить ортогонально його власній подовжній осі. Між тим, слід зазначити, що в коуші подібного типу канат вільно виходить з коуша точно біля основи пучка ниток, що утримуються в кріпильній приймальні частини, або на відносно невеликій відстані від нього. Внаслідок цього, за рахунок крутного моменту ваги коуша цілком вистачає для того, щоб він здійснював частково обертальні рухи навколо його осі обертання, створюючи тим самим паразитну вигинаючу напругу в частині каната, що знаходиться на виході з кріпильної приймальні частини. Відоме рішення для усунення подібного недоліку полягає в обмеженні паразитної вигинаючої напруги виникають в канаті на виході з коуша, за рахунок його захисту за допомогою елементу жорсткості. Підвищити жорсткість каната, яка в зігнутому стані зменшується, можна або за рахунок 1 UA 109015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 установки подібного елементу устаткування, або за рахунок використання для його виготовлення якісніших матеріалів, як у сучасних високоміцних, сталевих канатів, або комбінованих канатів, виготовлених із сталевого дроту і синтетичних матеріалів або навіть з одних тільки синтетичних матеріалів. Подібний елемент жорсткості, що дозволяє здійснювати самовирівнювання коуша з канатом, зазвичай має форму рукава, розташованого навколо каната, на виході з коуша, жорсткість і товщина подібного рукава поступово зменшується по мірі віддалення від нього. Таким чином, гнучкість елементу жорсткості, що зазвичай виготовляється з пластичного матеріалу відповідної жорсткості і щільності, збільшується від його основи до кінця, що дозволяє зменшити, але не більше того, ризики, іноді істотні, паразитних вигинань каната на виході з його торцевого коуша. Розкриття винаходу Основна мета заявленого винаходу полягає саме в тому, щоб запропонувати новий тип торцевого коуша, що сам вирівнюється, для канатів якірних розтяжок, що утворюють системи заякорювання, схильної до значних циклічних змін геометрії і напруги під час їх експлуатації. В зв'язку з цим, першим об'єктом винаходу є коуш, що сам вирівнюється, встановлюється на торці якірного каната системи заякорювання рухливого масивного елементу, коуш містить: - корпус коуша з наявною в ньому внутрішньою порожниною, що містить направляючу камеру для якірного каната, проміжну секцію і кріпильну приймальну частину, в яку вставляються і в якій фіксуються торці ниток якірного каната, і - засоби для з'єднання з рухливим масивним елементом, який належить заякорити, розташовані на корпусі коуша таким чином, що вони визначають вісь повороту корпусу коуша, ця вісь проходить через проміжну секцію коуша. Таким чином, реалізація винаходу, по-перше, дозволяє примусово постійно утримувати коуш у вирівняному положенні з канатом, на якому він встановлений. Подібний результат досягається головним чином за рахунок наявності направляючої камери для каната безпосередньо в самому корпусі коуша, подібна камера фактично виступає внутрішнім елементом жорсткості завдяки її внутрішній стінці, яка стикається з канатом подібно до утримуючої оболонки. Окрім цього, утримуючий рукав, форма якого є комплементарною формі направляючої камери, може вставлятися в неї для прийому якірного каната. В цілях практичної адаптивності коуша до канатів можливо різного діаметру, зрозуміло, переважно зробити камеру каната, що ширше направляється, так, щоб в неї можна було вставити утримуючий рукав відповідного розміру, форма якого може мінятися по мірі необхідності. По переважному варіанту здійснення центр G тяжіння коуша знаходиться в проміжній секції, а, отже, поряд з його віссю повороту і навіть на цій осі повороту, або між віссю повороту і початком направляючої камери. Отже, вісь повороту коуша відносно елементів, з якими він сполучений, знаходиться у безпосередній близькості від точки прикладання на коуші розтягуючого зусилля, що передається канатом під час його використання усередині системи заякорювання. Таким чином, можна уникнути ефекту «важеля», що прикладається безпосередньо на рівні самого коуша, за рахунок створення власного обертального руху навколо його осі. Отже, подібне примусове вирівнювання коуша на канаті легко дозволяє повторювати рухи, що виникають в канаті під час його використання в системі заякорювання, в яких він бере участь і тим самим значною мірою зменшити або навіть подавити виникнення його паразитних вигинань на виході каната значно більше ефективно, ніж при використанні одного лише елементу жорсткості, що встановлюється зовні на торцевий коуш, виготовлений відповідно до попереднього рівня техніки. Другим об'єктом винаходу є шельфовий якірний канат, на одному з кінців якого встановлений щонайменше один коуш по винаходу, що сам вирівнюється, канат забезпечений водонепроникною оболонкою, що обгортає вузол з жил, виготовлених з матеріалу на основі сталі, синтетичних матеріалів або їх комбінації. Використання винаходу в цій області дозволяє істотно зменшити або навіть запобігти паразитній вигинаючій напрузі якірних канатів на виході з їх торцевих коушів, незалежно від того виготовлені вони із сталевих жил, комбінованих конструкцій із сталі і синтетичних матеріалів або з одних лише синтетичних матеріалів. Зрозуміло, подібний коуш, що сам вирівнюється, підходить для установки на кінцях металевих тросів, що в цілому використовуються в різних системах заякорювання або швартувания, у тому числі таких, які зазвичай використовуються при шельфовому видобутку нафти і газу. Між тим, коуш виявляється ще ефективнішим у разі використання комбінованих 2 UA 109015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 канатів, що складаються із сталевого сердцевика і синтетичних матеріалів або навіть мають сердечника з синтетичних матеріалів, оскільки подібні канати мають набагато меншу жорсткість при згинанні, ніж канати, сердцевики яких складаються з одних тільки сталевих ниток. Переважно сполучні засоби містять пару цапф, що проходять перпендикулярно подовжній осі коуша. Подібні цапфи забезпечують поворотне з'єднання за рахунок зачеплення, наприклад, в посадочних місцях відповідного діаметру, наявних на заякорюваному рухливому елементі або в нерухомій точці на кінці каната, наприклад, у вигляді штикового затиску. Засоби для з'єднання коуша також можуть бути у вигляді проушин або круглих отворів, з якими зачіпляються цапфи, що знаходяться на заякорюваному рухливому елементі або в нерухомій точці на кінці каната. Кріпильна приймальна частина, в яку вставляється пучок жил, що виходять з кінця каната, підготовленого для кріплення, може бути будь-якої форми, що дозволяє кріпити і розклинювати канат в коуші. Переважно вона має форму усіченого конуса. По переважному варіанту здійснення спрямовуюча камера, розташована по ходу спереду від кріпильної приймальні частини, містить секцію, що розширюється в напрямку, протилежному до розширення, що утворює кріпильну приймальну частину. Подібне компонування, що надає внутрішній порожнині коуша, в цілому, форму пісочного годинника (тобто форму двох перевернутих конусів, сполучених у їх вершин циліндричною областю), спрощує вставляння і виймання з направляючої камери переважно жорсткого, утримуючого рукава, який взаємодіє з її внутрішнім профілем для утримання каната. В цьому випадку проміжна секція, що розділяє кріпильну приймальну частину і направляючу камеру, має переріз меншого діаметру в порівнянні з цими двома частинами. Проста збірна втулка, встановлена на виході направляючої камери, дозволяє нерухомо закріплювати подібний рукав в робочому положенні. Окрім його основою функції використання як елементу жорсткості, подібний рукав також запобігає зіткненню каната з металевим корпусом коуша. Рукав також використовується для компенсації незначних залишкових відхилень каната, які можуть виникати на виході з його торцевого коуша. По переважному варіанту здійснення рукав має жорсткість і товщину, які поступово зменшуються по мірі віддалення від проміжної секції. За рахунок цього рукав має гнучкість, яка поступово збільшується у напрямку вихідного отвору коуша. Також предметом винаходу є якірний канат, на одному з кінців якого встановлений щонайменше один коуш по винаходу, канат переважно знаходиться в оболонці і складається з металевих жил, жил з синтетичного матеріалу або жил з комбінації подібних матеріалів. Інші аспекти, особливості і переваги винаходу стануть зрозуміліші з подальшого опису одного з варіантів здійснення, пропонованого з посиланням на єдину фігуру, що додається, на якій показаний коуш, що сам вирівнюється, по винаходу при вигляді в подовжньому перерізі, уздовж площини його осьової симетрії. Здійснення винаходу Коуш 10, який показаний встановленим на кінці якірного каната 22, містить переважно порожнистий корпус 12 коуша, переважно з металу, наприклад з кованого, литого або обробленого на верстаті металу. Подібний корпус 12, з осьовою симетрією, має форму, подовжену уздовж його подовжньої осі 16. По цьому варіанту здійснення у нього є внутрішня порожнина 14, відкрита з торців, в цілому у вигляді «пісочного годинника», що містить три послідовні частини, вирівняні уздовж подовжньої осі 16, які розташовані в наступному порядку: - спрямовуюча камера 34 для каната 22, в цю камеру вставлений утримуючий рукав 36, - проміжна секція 18, і - кріпильна приймальна частина 20, в яку вставляється кінець каната 22. В даному випадку кріпильна приймальна частина 20, що має форму усіченого конуса, виконана таким чином, що вона розширюється у міру видалення уздовж осі 16 від вузької проміжної секції 18. В даному випадку вузька проміжна секція 18 є середньою секцією, в якій знаходиться центр G тяжіння коуша 10. Тому особливо переважно, щоб в цій області корпусу 12 коуша знаходилися засоби, в даному випадку цапфи 30 і 30', для з'єднання коуша 10 із заякорюваним елементом. Спрямовуюча камера 34 є продовженням кріпильної приймальної частини 20 і знаходиться по ходу спереду, з іншого боку від проміжної секції 18. Подібна спрямовуюча камера 34, забезпечена рукавом 36, щільно прилягає до кінця каната 22, в яку той вставлений, виступаючи елементом жорсткості каната. Залежно від різних сфер застосування, де використовується заякорювання, особливо на 3 UA 109015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 морі (чи на шельфі), якірний канат 22 може традиційно складатися з декількох спірально скручених пасм, утворених з окремих жил або сердцевиків 26, обернутих у водонепроникну оболонку 24. Подібні окремі жили або подібні сердцевики у свою чергу складаються із сталевих жил, або жил з синтетичного або комбінованого матеріалу (сталі і синтетичного матеріалу). Слід зазначити, що проміжна секція 18, діаметр якої менший, ніж у проміжної порожнини 14, має діаметр сумісний із зовнішнім діаметром каната 22, покритий захисною оболонкою 24. Кріплення коуша 10 на кінці каната 22 здійснюється таким чином: коуш 10 встановлюється за місцем на пучку, створеному за рахунок розділення кінців ниток 26 каната 22, після того, як той був оголений з торця. Потім, через верх порожнини 14, в камеру 20 заливається розплавлений метал або синтетичний матеріал 28, утворюючи кріпильну приймальну частину, в результаті цього, після його загустіння і/або затвердіння, канат і коуш нероз'ємно з'єднуються таким чином, що за рахунок розрізання створюється розклинений конус. Для його кріплення до заякорюваного елементу, який, в цілому, є плавучим рухливим елементом, таким як шельфова платформа для видобутку нафти і газу або причал-буєм, і який також може бути, на іншому кінці каната, якорем на дні моря, коуш 10 містить сполучні засоби, здатні взаємодіяти з відповідними сполучними засобами, наявними на заякорюваному елементі. Подібні сполучні засоби, в цілому, призначені для створення поворотного з'єднання, переважно без люфта або з оптимізованим люфтом, що забезпечує постійне самовирівнювання коуша з канатом, на якому він закріплений, залежно від різних зусиль, що впливають на систему заякорювання. По варіанту здійснення, що розглядається тут, подібні сполучні засоби складаються з двох цапф 30 і 30', розташованих опозитно так, щоб їх загальна вісь обертання 32 проходила ортогонально подовжній осі 16 коуша 10 і визначала їх вісь повороту. В цьому випадку у заякорюваного елементу є сполучні засоби охоплюючого типу, такі як штикові затиски, з якими зачіпляються цапфи. Переважно сполучні засоби 30, 30' коуша 10 розташовані на корпусі 12 коуша так, щоб їх вісь 32 обертання проходила поблизу основи кріпильної приймальної деталі 20, на рівні проміжної секції 18. Слід зазначити, що на практиці, а також з посиланням на поточний варіант, істотний ефект вирівнювання сполучних засобів 30, 30' досягається у тому випадку, якщо вісь 32 обертання проходить через проміжну секцію коуша, позначену позицією R на фігурі, іншими словами, через область, що знаходиться між основою кріпильної приймальної частини 20 і початком спрямовуючої камери 34. Переважно коуш 10 проектується так, щоб його центр G тяжіння знаходився в цій області R, а, отже, у безпосередній близькості від осі 32 повороту, для досягнення рівноваги, яка не відрізняється або майже не відрізняється від рівноваги під час його обертання навколо осі 32. Хотілося б ще раз звернути увагу на те, що спрямовуюча камера 34, що є продовженням проміжної секції 18, розташована з протилежного боку від кріпильної приймальні частини 20, переважно має форму, що розширюється. Проміжна секція відповідно відкривається в цю камеру 34, що має форму, що розширюється, в даному випадку у вигляді усіченого конуса, хоча вона також може мати і інші форми, що забезпечують спрямовуване утримання і захист каната на деякій відстані від проміжної області 18, переважно за рахунок наявності рукава 36 з додаткового пластикового матеріалу. Рукав 36 вставляється в камеру, що розширюється, 34, а його форма є комплементарною їй. Після кріплення коуша 10 на канаті 22, подібний рукав 36 з пластика, переважно жорсткого, стає утримуючим рукавом, розташованим навколо каната. Після цього він може компенсувати його відхилення, які як і раніше можуть виникати на виході з коуша, і запобігати або значно зменшувати перекручення безпосередньо на рівні проміжної області 18. В якості відповідного матеріалу для рукава 36, окрім іншого, можна використати поліуретани різних видів. В даному випадку рукав 36 утримується в спрямовуючій камері 34 за допомогою утримуючого кільця 38, нерухомо закріпленого до корпусу 12 за допомогою гвинтів 36, розташованих колоподібно. Можливо використати кільцевий ущільнювач (не показаний) навколо каната 22 на рівні проміжної секції 18. Окрім цього, оболонка 24 каната 22 може фіксуватися за місцем в коуші 10 за допомогою, наприклад, пружинних або стопорних кілець, що зачіпляються з кільцевою канавкою, виконаною в оболонці 24 каната. Зрозуміло, винахід не обмежений розглянутим типовим варіантом здійснення і допускає безліч варіантів і аналогів, за умови дотримання його основних технічних особливостей. Сфера застосування охоплює будь-які якірні розтяжки в тих випадках, коли безпосередньо 4 UA 109015 C2 вимагається забезпечити природне самовирівнювання каната з його торцевим коушем або коушами для зведення до мінімуму паразитної вигинаючої напруги, якій піддається канат на виході з них, і яка дуже часто стає причиною його передчасного зносу. 5 10 15 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Коуш (10), що сам вирівнюється, призначений для установки на кінці якірного каната (22) системи заякорювання рухливого масивного елемента, коуш (10) містить: корпус (12) коуша з наявною в ньому внутрішньою порожниною (14), що містить спрямовуючу камеру (34) для якірного каната (22), проміжну секцію (18) і кріпильну приймальну частину (20), в яку вставляються і в якій фіксуються кінці ниток вказаного якірного каната (22), і засоби, що складаються з двох цапф (30 і 30'), для з'єднання з рухливим масивним елементом, який належить заякорити, розташовані на корпусі (12) коуша таким чином, що вони визначають вісь (32) повороту вказаного корпусу (12) коуша, що проходить через проміжну секцію (18) коуша; причому центр G тяжіння коуша (10) знаходиться на рівні вказаної проміжної секції (18), і вісь повороту проходить через центр G тяжіння вказаного коуша (10). 2. Коуш (10) за п. 1, який відрізняється тим, що додатково забезпечений утримуючим рукавом (36), який вставлений у вказану спрямовуючу камеру (34), а форма рукава є комплементарною їй. 3. Шельфовий якірний канат (22) зі встановленим на одному з його кінців щонайменше одним коушем (10), що сам вирівнюється, за будь-яким з пп. 1-2, вказаний канат (22) має водонепроникну оболонку (24), що обгортає вузол з ниток (26), виготовлених з матеріалу на основі сталі, синтетичних матеріалів або їх комбінації. 5 UA 109015 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюSelf-aligning socket for mooring cable
Автори англійськоюBaron, Pierre-Francois, Coutaz, Benjamin, Bisceglie, Serge
Автори російськоюБарон Пьер-Франсуа, Кута Бенжамин, Бисегли Серж
МПК / Мітки
МПК: F16G 11/00
Мітки: вирівнюється, якірного, коуш, каната
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-109015-koush-shho-sam-virivnyuehtsya-dlya-yakirnogo-kanata.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Коуш, що сам вирівнюється, для якірного каната</a>
Попередній патент: Система, спосіб і установка для зняття біометричних даних
Наступний патент: Сепаратор, що містить центрифугальний барабан, та спосіб освітлення напою за допомогою сепаратора
Випадковий патент: Спосіб формування пупка за кушнірчуком м.і.