книги из ГПНТБ / Капустин, К. Я. Плавучие буровые установки и буровые суда

Действующая ватерлиния в этот момент может быть опреде­ лена, исходя из угла дифферента и положения центра тяжести со­ оружения, в момент отрыва ПБУ от грунта.

Из этих данных легко определить начальную метацентрическую высоту h с учетом момента инерции свободных поверхностей оставшегося в понтоне балласта или запасов

уровней воды во всех отсеках ПБУ относительно продольной оси, проходящей через их центр тяжести.

Метацентрическая высота должна быть по крайней мере поло­ жительной. Рекомендуется ее брать в пределах 0,4—0,6 м, т. е. с некоторым запасом для предупреждения возникновения крена во время общего всплытия ПБУ вследствие неравномерной откачки балласта в понтоне.

ПБУ, затопляемые на кессонах

ПБУ данного типа находит наиболее разнообразные решения при строительстве, поэтому выбор размеров понтона в этом случае более затруднителен и в основном зависит от подхода к этому вопросу проектировщиков. Однако есть одно бесспорное кредо для всех ПБУ этого типа, которое вне зависимости от числа и диаметра стабилизирующих колонн и формы корпуса, должно вы­ полняться во всех случаях. Этим определяющим моментом яв­ ляется остойчивость сооружения при погружении, когда понтон только погрузился под воду и ватерлиния ПБУ находится на уров­ не стабилизирующих колонн (кессонов). В это время, как правило, ухудшаются показатели начальной остойчивости. На графике рис. 15 показано изменение характеристик остойчивости при погру­ жении ПБУ, имеющей четыре кессона диаметром 8 м и четыре понтона размером 20x20 м, шириной установки 60 м, водоизме­

В формуле (10) значением метацентрической высоты следует задаться с необходимым для обеспечения начальной остойчивости запасов, например, в пределах 0,2—1,6 м.

44

Рис. 15. Характеристики остойчивости ПБУ при по­ гружении.

цию. Ширину можно выбрать равной 2 В (рис. 15) или принять равной 2B + d.

ПБУ, предназначенные для погружения на значительную глу­

45

чивос'гй, вследствие чего при изготовлений сплошного понтона по­ является избыточная высота борта. Поэтому применяют различные формы несплошных понтонов или устанавливают отдельные пон­ тоны под каждой колонной. Размеры некоторых построенных ПБУ этого типа приведены в табл. 5.

Начальная остойчивость в транспортном положении этих со­ оружений весьма высокая.

ПБУ на колоннах

Водоизмещение ПБУ этого типа было определено ранее.

Все построенные ПБУ имеют высоту борта в пределах 3,6— 7,2 м. При такой высоте можно обеспечить достаточную плаву-

Рис. 16. График для определения ширины понтона ПБУ:

/ — прямоугольные ПБУ отечественные; 2 — зарубежные; 3 — треугольные ПБУ; 4 — пятиугольные ПБУ.

честь и остойчивость, а также разместить в корпусе необходимое количество оборудования. Рекомендуется высоту борта принимать в пределах 4—7 м для ПБУ водоизмещением от 2000 до 9000 т, причем верхний предел Я соответствует наибольшему водоизме­ щению, нижний — наименьшему, промежуточные значения нахо­ дят интерполяцией.

Приведенное ранее соотношение между осадкой и высотой бор-

Т

та — =0,65-р0,75 позволит определить ее осадку.

46

Г Л А В А IV

МОРЕХОДНЫЕ КАЧЕСТВА ПБУ

ПЛАВУЧЕСТЬ

В связи с незначительным временем нахождения ПБУ на плаву корпус плавучего понтона изготавливают самой простой формы. Обычно это прямоугольный понтон с подрезом в носовой части или без него и прямоугольным вырезом в кормовой части для про­ изводства буровых работ. Встречаются понтоны и другой конфи­ гурации: в виде трубчатых конструкций, разрезные из двух поло­ вин и др.

Интерес в смысле плавучести представляют ПБУ, затопляемые одной оконечностью. Расчет погружения и всплытия понтона ана­ логичен расчетам, встречающимся в статистике судоподъема.

Всплытие ПБУ разделено на четыре последовательных поло­ жения.

Первое положение—перед всплытием ПБУ одной оконечностью. В этот момент на сооружение действуют силы веса ПБУ и силы присоса к грунту, направленные вертикально вниз и приложенные

данным А. Н. Шмырева. Следует учесть, что для ПБУ этот коэф­ фициент, вероятно, не будет достигать указанных Шмыревым ве­ личин из-за ограниченного времени пребывания на грунте.

Силы плавучести (Кб), действующие на ПБУ, равны весу от­ качанной из балластных отсеков понтона воды и направлены вер­ тикально вверх (см. рис. 17, а).

48

фик для ряда значений угла дифферента ср и вычисляют yV и D из условия равновесия около центра поворота сооружения. График строят в координатах углах поворота <р и веса Р (см. рис. 18).

всплывающего сооружения определяется из предыдущего случая

ОСТОЙЧИВОСТЬ НА БОЛЬШИХ УГЛАХ КРЕНА

Остойчивость ПБУ на коротком переходе

Под коротким переходом понимается буксировка ПБУ с одной точки бурения на другую или базу, для которого требуется время, равное времени гарантированного прогноза погоды. При таких пе­ реходах на сооружении находится экипаж, и все оборудование с полностью поднятыми над понтоном опорными колоннами. Исходя из условий данного района моря или бассейна задаются макси­ мальными внешними силами (например, силой ветра), при кото­ рых возможны все операции по установке сооружения на точку, т. е. опускание колонн на грунт, фиксирование с их помощью со­ оружения на заданной точке бурения, подъем корпуса над водой для ПБУ с опорными колоннами или плавное опускание понтона на грунт для ПБУ затапливаемого типа. Внешние силы не долж­ ны вызывать качку во время перехода, оказывающую существен­ ное влияние на остойчивость сооружения, а внешние силы, вызы­ вающие ограничение плавания, не должны повторяться более 8— 12% в год для данного района плавания. В этом случае обеспе­ чивается эксплуатационная безопасность сооружения на протя­ жении всего цикла перебазирования ПБУ с одной точки на дру­ гую в заданном районе моря.

Для пояснения приведем следующий пример: внешней силой для ПБУ 3500 5 ч-20

принят ветер до 7 баллов. При этом ветре вызываемое им волнение, как яв­ ствует из многолетних наблюдений для Каспийского моря, не будет препятство­ вать (волна /г= 1,5 м) работе домкратов. Указанное волнение не вызывает сколько-нибудь существенной качки (амплитуда весьма мала) во время букси­ ровки ПБУ на точку. И вместе с тем повторяемость ветров силой свыше 7 бал­ лов в среднем по Апшеронскому району Каспия не превосходит 7,6% в год. Поэтому ветер силон в 7 баллов практически мало отразится на эксплуатации ПБУ.

Практически в районе острова Свиного на Каспийском море поставлено на

1800

точку ПБУ 5ч-15 с опорными колоннами при силе ветра в 7 баллов и волнении

5 баллов. При этом понтон во время перехода на расстоянии 18,6 км вел себя благоприятно.

50

Таким образом, выбрав ограничение погоды из указайньБс выше соображений путем построения диаграммы статической и динамической остойчивости находят опрокидывающий момент, статический и динамический углы крена от ветровой нагрузки (Мкр), которые следует принимать с учетом шквала. На основа­ нии этих расчетов, а также других приведенных выше соображе­ ний, Регистром СССР выдается документ на право плавания с ограничением погодой до расчетной. Вместе с тем указанное огра­ ничение на короткий переход БПУ не исключает проверки остой­ чивости сооружения на плаву от действия динамически приложен­ ного кренящего момента от внешних сил (ветра) при шторме, т. е. при каком-то условно максимальном ветровом давлении.

Остойчивость ПБУ при перегоне

ПБУ находится на плаву эпизодически лишь во время перехо­ да с одной точки бурения на другую на короткие расстояния. Для перехода всегда можно выбрать погоду с благоприятным прогно­ зом. В этом отношении ПБУ находится в смысле предъявляемых к его остойчивости требований в самом благоприятном положении. Однако ПБУ может находиться на плаву при кратковременных переходах в открытом море вдали от баз убежищ, не исключена возможность его перегона через море в другой район эксплуата­ ции. Последнее обстоятельство, а также большая материальная ценность этих уникальных установок, обязывает предъявлять к ним такие же требования, какие предъявляются Регистром СССР

к морским судам.

судна. При таких главных размерах ПБУ обладает высокой на­ чальной остойчивостью; поперечная метацентрическая высота h для некоторых установок лежит в пределах от 5 до 60 м.

При расчете ПБУ на больших углах крена, вследствие отме­ ченных особенностей главных размеров установки, диаграмма ста­ тической остойчивости пересекает ось абсцисс раннее 60°. В ка­

и высокая, максимум наступает при 16°, а ось абсцисс пересекается при 45°.

Таким образом, требования норм Регистра СССР (43) к обыч­ ным судам в отношении максимума и точки пересечения оси абсцисс диаграммой остойчивости для ПБУ не соблюдаются,

4* 51

поэтому применить критерии остойчивости обычных морских судов для ПБУ затруднительно.

Наиболее близко по предъявляемым к остойчивости требова­ ниям для ПБУ подходят «Нормы» остойчивости для крановых судов. Во-первых, в этих «Нормах» отсутствуют жесткие требова­ ния к диаграмме статической остойчивости, во-вторых, имеется критерий остойчивости для судна в условиях перегона морей и, наконец, крановые суда наиболее близки к ПБУ по своим осо­ бенностям. Например, главные размеры их необычны — большая

Рис. 19. Диаграммы остойчивости ПБУ:

/ — статистической / ст . 2 — динамической / д

относительная ширина при невысоком борте; большая относитель­ ная площадь парусности с высоким его расположением; относи­ тельно высокое расположение центра тяжести судна; эпизодич­ ность плавания в открытом море; возможность лишь разовых пе­

регонов через море.

Эти особенности плавучих кранов присущи в значительной мере ПБУ, поэтому логично распространить предъявленные Регист­ ром СССР требования к плавучим кранам на ПБУ. Произведен­ ные расчеты ряда ПБУ по «Нормам» остойчивости плавучих кра­ нов приведены в табл. 6.

Из таблицы видно, что ПБУ удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым «Нормами» для крановых судов. Кренящий мо­ мент меньше опрокидывающего для всех эксплуатационных слу­ чаев загрузки ПБУ.

В заключение нужно отметить, что главные размеры ПБУ вы­ бираются из соображений устойчивости его на грунте против

52