судно или плавучая конструкция, работающая в покрытых льдом водах, и способ его использования

Формула изобретения

1. Судно или плавучая конструкция, работающая в покрытых льдом водах, содержащая ватерлинию и корпус (1, 1 ), включающий по меньшей мере один дугообразный конец или подобный участок (2, 2 ) корпуса, подверженный нагружающему воздействию льда во время перемещения льда или судна, причем дугообразный конец или подобный участок (2, 2 ) корпуса в подводной части корпуса выполнен с одним или несколькими каналами (6, 6 ) потока, которые обеспечены нагнетающими средствами, пропеллером или тому подобной конструкцией (8), отличающееся тем, что каналы (6, 6 ) потока расположены вертикально или наклонно по отношению к указанной ватерлинии для вывода из-под дна (3, 3 ) судна или плавучей конструкции направленных вверх потоков воды сквозь дугообразный конец или подобный участок (2, 2 ) корпуса по направлению ко льду или ледяному полю, встречаемому участком (2, 2 ).

2. Судно или плавучая конструкция по п.1, отличающееся тем, что дугообразный конец или подобный участок (2, 2 ) корпуса имеет подводную часть, выступающую относительно ватерлинии корпуса, сквозь часть которого указанные направленные вверх потоки воды выводятся.

3. Судно или плавучая конструкция по п.2, отличающееся тем, что выступающая подводная часть содержит один или несколько выступов (4, 4 ), которые выполнены с одним или несколькими каналами (6, 6 ) потока, расположенными вертикально или наклонно по отношению к ватерлинии.

4. Судно или плавучая конструкция по п.3, отличающееся тем, что указанные каналы (6, 6 ) потока, расположенные вертикально или наклонно по отношению к ватерлинии, выполнены с возможностью прохождения через выступ (4, 4 ) для подвода воды в них из-под дна (3, 3 ) судна.

5. Судно или плавучая конструкция по п.1 или 4, отличающееся тем, что поток в каналах (6, 6 ) потока выполнен управляемым отдельно или требуемыми группами.

6. Судно или плавучая конструкция по п.1 или 4, отличающееся тем, что по меньшей мере несколько каналов (6, 6 ) потока, расположенных вертикально или наклонно по отношению к указанной ватерлинии, выполнены с ветвями (6a, 6b).

7. Судно или плавучая конструкция по п.3, отличающееся тем, что второй направленный вперед выступ (5) снабжен одним или несколькими подводными выступами (4) на дугообразном конце (2), причем нижняя часть второго выступа (5) обеспечена поверхностями (7), которые имеют наклон внутрь на дугообразном конце (2) по направлению к нижнему выступу (4) так, что между указанными выступами (4, 5) дугообразного конца (2) образована выемка, выполненная с наклонными разрушающими лед поверхностями.

8. Судно или плавучая конструкция по п.1, отличающееся тем, что дугообразный конец (2), подверженный нагружающему воздействию льда, имеет наклонную форму в отношении уровня моря в его окрестности.

9. Судно или плавучая конструкция по п.3, отличающееся тем, что подводная часть (4), выступающая относительно ватерлинии корпуса, имеет наклонную форму в отношении уровня воды в его окрестности.

10. Судно или плавучая конструкция по п.1, отличающееся тем, что оно является буровым судном или подобной конструкцией, предназначенной для бурения, откачки или хранения нефти или газа, причем судно обеспечено буровой вышкой (9) с оборудованием, размещенным в корпусе (1) позади дугообразного конца (2), в том числе якорными средствами (10) для по существу поддержания положения судна.

11. Способ использования судна или плавучей конструкции в покрытых льдом водах, причем судно содержит ватерлинию и корпус или подобную конструкцию (1, 1 ), вмещающий по меньшей мере один дугообразный конец или подобный участок (2, 2 ) корпуса, который подвергается нагружающему воздействию льда во время перемещения льда или судна, при этом для уменьшения нагрузки льда, оказываемой на судно, дугообразный конец или подобный участок (2, 2 ) корпуса является повернутым против главного направления сближения нагрузки льда в каждом случае, причем дугообразный конец или подобный участок (2, 2 ) корпуса выполняют с одним или несколькими каналами (6, 6 ) потока с нагнетающими средствами (8), отличающийся тем, что вертикально или наклонно направленные вверх потоки воды генерируют из-под дна (3, 3 ) судна или плавучей конструкции сквозь указанные каналы потока (6, 6 ) в указанном дугообразном конце или подобном участке (2, 2 ) корпуса по направлению ко льду или ледяному полю, встречаемому участком (2, 2 ).

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что обеспечивают поток воды, направленный от корпуса в окрестности корпуса (1, 1 ), посредством направленных вверх потоков воды, проходящих сквозь дугообразный конец или подобный участок (2, 2 ) корпуса.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что обеспечивают эффект снижения трения между корпусом (1, 1 ) и льдом посредством направленных вверх потоков воды, проходящих сквозь дугообразный конец или подобный участок (2, 2 ) корпуса.

14. Способ по п.11, отличающийся тем, что направленные вверх потоки воды, проходящие сквозь дугообразный конец или подобный участок (2, 2 ) корпуса, также используют для рулевого управления судном, при необходимости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к судну или плавучей конструкции, работающей в покрытых льдом водах, согласно преамбуле пункта 1, в которой судно или установка содержит корпус или ему подобную конструкцию, включающий по меньшей мере один дугообразный конец или подобный участок корпуса, который подвергается нагружающему воздействию льда во время перемещения льда или судна. Изобретение также относится к способу согласно преамбуле пункта 12 использования судна или плавучей конструкции.

Буровая разведка и буровые работы в покрытых льдом акваториях выполняются с использованием различных типов судов и плавучих конструкций, как, например, нефтебуровых установок. Особенно в так называемых буровых суднах корпус судна обеспечен буровой вышкой и буровыми средствами. Для того чтобы поддерживать положение судна, необходимо ставить его на якорь. Для этого используются различные типы систем анкерного троса, которые проходят сквозь дно судна до морского дна. В дополнение, для поддержания положения судна в качестве поддержки могут быть использованы пропульсивные системы судна, в частности, так называемые резиновые пропеллерные устройства. В этих условиях массы льда, перемещающиеся при ветре и/или морских течениях, представляют собой источник серьезных проблем. Сначала лед уплотняется и разрушается, противодействуя корпусу судна или плавучей конструкции, и имеет тенденцию перемещать судно из его рабочей области. Одиночные блоки раздробленного или разрушенного льда легко перемещаются под судно, где они могут разрушать буровое оборудование и другие устройства, восприимчивые к разрушению. Дополнительно, блоки льда препятствуют работе пропульсивных устройств судна. Эти проблемы, как таковые, могут быть предотвращены более эффективно, если плавучая конструкция имеет форму лодки, т.е. вытянута и относительно сужена, посредством чего ей можно управлять относительно приближающихся масс льда. В этом контексте, дугообразный конец или дуга конструкции относится к такому особому участку корпуса плавучей конструкции, который воспринимает нагрузку льда.

В патентном документе WO 2007/089152 А1 раскрыто решение, относящееся к судну, в котором используются специальные средства для разрушения льда, размещенные на одном конце судна вместе с пропульсивными элементами для разрушения льда и отодвигания блоков. Однако устройства такого типа подвержены сильным воздействиям, созданным льдом, и разрушению.

В патентной заявке WO2008/116964 раскрыты пропульсивные устройства, размещаемые в передней части судна, причем эти устройства могут быть использованы для толкания судна по направлению к ледяному полю. Однако и в этом случае устройства подвержены разрушению. Они также имеют тенденцию приводить ледяные блоки под судно.

Также предлагались решения для уменьшения трения между льдом и корпусом корабля. В документе US 3580204 раскрыта конструкция продувки воздухом для образования пузырьков воздуха между льдом и стороной судна для облегчения перемещения судна в наполненных льдом водах.

Существует возможность, как таковая, защищать конструкции и устройства, выполненные на дне судна, например, размещением защитных кожухов вокруг устройств, подверженных разрушению.

Задачей изобретения является обеспечение новой конструкции, посредством которой вышеуказанные проблемы с нефтяной разведкой и буровыми работами, имеющими место в покрытых льдом водах, могут быть сокращены или предотвращены более эффективно, чем ранее. Особой задачей изобретения является создание усовершенствованного судна или плавучей конструкции, посредством которой проблемы, вызванные ледяным полем, могут быть решены максимально просто и экономично так, что судно или плавучая конструкция может поддерживаться в своем рабочем положении несмотря на давление, прикладываемое ледяным полем, и в то же время его конструкция может быть защищена от разрушения.

Прежде всего предложены объекты изобретения, раскрытые в приложенных пунктах 1 и 12 формулы изобретения и более подробно раскрытые в других пунктах формулы изобретения. Согласно изобретению, указанный дугообразный конец или подобный участок корпуса в подводной части судна или плавучей конструкции снабжен средствами вывода одного или нескольких сильных, главным образом, направленных вверх потоков воды по направлению ко льду или ледяному полю, сталкивающемуся с дугообразным концом или подобным участком корпуса. Таким образом, в зависимости от формы дугообразного конца или подобного участка корпуса в каждом случае, поток воды, согласно изобретению, направляется либо прямо, либо наклонно вверх.

Настоящее решение создает возможность обеспечения сильного и относительно экономичного эффективного и легко выполнимого потока воды, направленного к области дугообразного конца или подобного участка корпуса судна для того, чтобы разрушать лед и смывать его на расстоянии от корпуса с использованием одного или нескольких по существу вертикальных каналов потока. Насос или пропеллер, установленный в этом канале, создает сильный поток воды вверх. Вода берется предпочтительно из-под дна судна или со стороны дна через одно или несколько отверстий, соответственно. Таким образом, возможно предотвращение засорения канала или каналов. Струя воды направляется вверх или частично в стороны, или вперед.

Сильный поток воды участвует в разрушении твердого льда и смывает ледяные блоки, как и плавучие льдины в разрушенном ледяном поле на расстоянии от судна или плавучей конструкции, таким образом обеспечивая свободную от льда область перед судном или плавучей конструкцией. Поток также влияет на трение между корпусом и льдом точно в области дугообразного конца, где воздействие льда наибольшее. Это приводит к ситуации, в которой полная нагрузка, оказываемая льдом, становится меньше, и перемещение ледяных блоков под корпус исключается.

Посредством эффективного смывания льда осуществляется возможность поддерживать положение судна или делать его перемещение медленным при перемещении ледяного поля, таким образом уменьшая усилия льда. К тому же посредством настоящего решения сосредоточение льда перед судами с бульбами, такими как танкеры, при движении в канале во льдах может быть предотвращено, при этом сопротивление, оказываемое льдом, уменьшается. Это решение позволяет более эффективно использовать носовую часть, выполненную для условий открытого бассейна, и в условиях обледенения. Эта конфигурация не содержит какие-либо выступающие части, подвергаемые разрушению.

Другие преимущества могут быть достигнуты, например, направлением каналов воды наклонно вверх так, что они могут быть использованы также для рулевого управления в условиях открытой воды.

Для того чтобы сделать разрушение льда более эффективным, дугообразный конец, подверженный нагружающему воздействию льда, предпочтительно имеет наклонную форму в отношении уровня моря в его окрестности. В дополнение, подводный участок, который выступает относительно ватерлинии корпуса, имеет наклонную форму в отношении уровня моря в его окрестности.

Изобретение может быть использовано, например, в следующих применениях: буровые судна, требующие обеспечения DP (динамического позиционирования), т.е. способность поддерживать положение в подвижных условиях, нефтедобывающие судна, «медленные» судна с бульбами, прикрепленными к нагружающему пилону в нагружающей ситуации; также вышеуказанные судна на якоре и во время медленного движения в заполненных льдом водах, полупогружная нефтебуровая установка и другие плавучие конструкции. Это решение может быть также применено в качестве модернизации для существующих судов с бульбами.

Ниже изобретение будет объяснено на примере со ссылкой на приложенные схематические чертежи, на которых:

Фиг.1 показывает один дугообразный конец судна или плавучей конструкции согласно изобретению, рассматриваемый наклонно снизу,

Фиг.2 показывает дугообразный конец по Фиг.1, рассматриваемый наклонно сверху,

Фиг.3 показывает увеличенный вид дугообразного конца по Фиг.2,

Фиг.4 показывает дугообразный конец по Фиг.1, рассматриваемый непосредственно спереди,

Фиг.5 показывает принцип применения изобретения в буровом судне, которое обеспечено одной формой дугообразного конца,

Фиг.6 показывает схематически, как применять изобретение в буровом судне или в добывающей платформе, которое обеспечено альтернативной формой дугообразного конца,

Фиг.7 иллюстрирует ситуацию, в которой судно по изобретению встречает лед,

Фиг.8 показывает, как применять изобретения в нефтедобывающей установке, и

Фиг.9 показывает альтернативный вариант выполнения конфигураций канала по изобретению в применении согласно Фиг.8.

На чертежах ссылочная позиция 1 обозначает корпус судна или плавучей конструкции, которое выполнено с дугообразным концом или подобным участком 2 корпуса и дном 3 или подобным участком снизу. Главным образом ссылаясь на вариант выполнения согласно Фиг.1-4, дугообразный конец 2 находится под ватерлинией корпуса, оборудованного выступающей частью 4, которая может быть обеспечена одним или несколькими каналами 6 потока, которые вмещают нагнетающие средства или пропеллер 8 для создания сильных, главным образом, направленных вверх потоков вод и для вывода их к ледяному полю, встречаемому дугообразным концом, как показано на других фигурах.

Фиг.1-4 показывают только один канал 6 потока, который разделен на две ветви 6а и 6b. Однако может быть предпочтительным иметь множество каналов, обеспеченных в области дугообразного конца, на которую в первую очередь наталкивается лед, если так необходимо, другими словами, в зависимости от конструкции судна, цели его использования и рабочей области, а значит от количества предполагаемой нагрузки льда в практических ситуациях.

Потоки воды также способствуют разрушению льда, а также уменьшают трение между корпусом и льдом и обеспечивают рядом с корпусом поток воды, который направлен от корпуса и который в то же время имеет тенденцию перемещать разрушенные ледяные блоки от корпуса.

В варианте выполнения согласно Фиг.1-4 над указанным подводным выступом 4 на дугообразном конце также имеется другой направленный вперед выступ 5, нижняя часть которого выполнена с поверхностями 7, которые имеют наклон внутрь по направлению вниз к выступу 4. Эти наклонные поверхности являются весьма пригодными для разрушения льда. Более того, верхняя поверхность подводного выступа 4 предпочтительно может быть изготовлена наклоненной, посредством чего, как только дугообразный участок сталкивается с ледяным полем, одна из указанных поверхностей используется для разрушения льда вместе с сильными потоками воды, проходящими через каналы 6 потока.

Канал 6 потока продолжается сквозь подводный выступ 4 так, что вода, подводимая через него, берется из области дна 3 судна. Таким образом, нижнее отверстие канала 6 не подвержено засорению льдом и ледяными блоками, оторванными от ледяного поля.

На Фиг.5 показан принцип применения изобретения в буровом судне, которое снабжено вышкой 9 с буровым оборудованием и которое заякорено на дне моря посредством тросов или каким-либо другим подобным образом. Также в этом случае дугообразный конец 2 судна оборудован одним или более каналами 6 потока, которые снабжены пропеллером или нагнетающими средствами 8. В этом случае канал 6 потока собственно размещен наклонно относительно ватерлинии, посредством чего и его поток воды направляется наклонно по направлению к приближающемуся ледяному полю.

Вариант выполнения согласно Фиг.6 отличается от варианта выполнения на Фиг.5 тем, что дугообразный конец 2 вмещает подводное утолщение 11, образованное на дуге, т.е. так называемый бульб, который является традиционным в некоторых типах судов, включая нефтяные танкеры. В этом случае канал или каналы 6 потока и их потоки воды направлены почти вертикально вверх к ледяному полю. Таким образом, изобретение может быть применено с преимуществом и в танкере, перемещающемся в канале во льдах, так как обеспеченные водяные потоки имеют тенденцию сохранять канал во льдах открытым в области дугообразного конца, тем самым облегчая по существу перемещение судна в канале во льдах.

На Фиг.7 представлено столкновение судна, обеспеченного каналами 6 потока, размещенными на дугообразном конце согласно изобретению, с ледяным полем, вид сверху. Таким образом, в зависимости от случая, судно может удерживать свое положение, при этом ледяное поле перемещается к нему, как показано стрелками на фигуре, или и судно, и ледяное поле перемещаются относительно друг друга, или судно пытается перемещаться через ледяное поле. В любом случае каналы 6 потока, которые главным образом размещены в области столкновения дугообразного конца 2 и ледяного поля, и сильные потоки воды, выходящие из каналов, участвуют в разрушении льда и в перемещении оторванных ледяных блоков от области дугообразного конца 2. Далее, естественно целесообразно поворачивать судно к текущему направлению движения ледяного поля и/или судна для того, чтобы выполнять функцию этой конфигурации максимально эффективно.

На Фиг.8 и 9 показано, как применять изобретение в плавучей конструкции, действующей в качестве так называемой полупогружной нефтебуровой установки или добывающей платформы, которая вмещает корпус 1' с одним или несколькими дугообразными концами или подобными участками 2' корпуса, даже множество которых может быть обеспечено одним или более каналами 6' потока. Они могут быть размещены наклонно или вертикально в подводной части установки так, что сильные потоки воды, созданные ими, направляются главным образом или по существу вверх, по направлению к приближающемуся ледяному полю. Из указанных дугообразных концов или подобных участков 2' корпуса один всегда приблизительно повернут так, чтобы принимать главную нагрузку ледяного поля. Однако решение согласно этому изобретению может применяться с преимуществом и в том случае, когда судно более или менее окружено ледяным полем, и его направление может меняться согласно состояниям ветра и потока.

На Фиг.9 вертикальный участок 2' корпуса, который соответствует дугообразному концу, обеспечен несколькими каналами 6' потока, вода к которым подводится глубоко снизу. В зависимости от угла столкновения льда и участка 2' корпуса, эти каналы потоков вместе убавляют нагрузку льда по существу и таким образом создают возможность поддерживать положение судна.

Потоки в каналах 6, 6' потока могут быть выполнены управляемыми все вместе или отдельно, или требуемыми группами. Тем самым, также возможно использовать потоки воды для рулевого управления.

Изобретение не ограничено показанными вариантами выполнения, некоторые изменения возможны в пределах объема приложенной формулы изобретения.