Рисунок 1 - Перспективные регионы использования трубоукладочного судна
Параметры ТУС должны выбираться на основе оптимизации как компонентов трубоукладочного комплекса (трубоукладочных судов, вспомогательных судов и береговой базы снабжения), так и отдельных этапов укладки морского подводного трубопровода (МПТ). Например, выбор основного параметра ТУС - грузоподъемности, определяемого весом хранящихся на палубе или в трюме труб, зависит от диаметра, толщины и длины труб, количества сварочных постов, грузоподъемности и вылета грузового крана, качки и ледовой прочности судна, а также от грузоподъемности, конструкции и количества судов для перевозки труб и отстояния от береговой базы снабжения (ББС). При этом, особое внимание уделяется технологической безопасности, как укладки, так и эксплуатации МПТ с надлежащей оценкой рисков.
На основе проектных исследований и испытаний моделей в мореходном и ледовом бассейнах обоснован выбор архитектурно-конструктивного типа судна, формы его обводов и состава основного технологического, грузового и энергетического оборудования.
Таблица 1 - Перспективные газовые месторождения в транзитной зоне (ТЗ) арктического шельфа России
* - высокоперспективные
В России предполагается построить до 2035г. около 9 тыс. км МПТ (табл.2).
Таблица 2 - Прогноз строительства МПТ в России до 2035 г.
1 – Штокмановское газоконденсатное месторождение (ШГКМ);
2 – в числителе S-метод, в знаменателе J-метод укладки МПТ.
Рассмотрены основные научно-технические и проектные проблемы (см. рис. 2).
Рисунок 2 - Основные научно-технические и проектные проблемы
Создание перспективных технологических судов арктического плавания требует углубленной научно-технической поддержки и инновационных проектно-конструкторских решений. Проектируемое ТУС должно выполнять следующие основные функции и при этом удовлетворять следующим техническим требованиям:
Функции:
-
Укладка обетонированных стальных труб, а также гибких металлопластиковых труб в открытом море на глубинах 20-500 м, в том числе в мелкобитом льду;
-
Хранение, подготовка, сварка и укладка стальных труб диаметром до 1220 мм, длиной до 12-24 м, толщиной стенки до 30 мм, рабочим давлением до 25Мпа;
-
Спуск труб, шлангов и кабелей по туннелю, плавно переходящему в стингер, в средней части корпуса для предохранения от воздействия льда;
-
Обеспечение скорости хода при волнении – около 12 узлов и во льдах – до 5 узлов.
Технические требования и ограничения:
В результате работы над проектом получены следующие характеристики ТУС (см. рис. 3-4, табл. 3):
Рисунок 3 – Внешний вид ТУС
Класс судна: КМ Arc4 [1] АUT1 ICS DYNPOS-2 EPP HELIDECK WINTERIZATION (-40ºС).
Таблица 3 – Основные характеристики ТУС
Рисунок 4 - Общее расположение ТУС
-
Выход стингера в пределах ватерлинии в ледовых условиях.
-
Специальные устройства погрузки, перемещения и хранения труб.
-
Полная винтеризация технологического комплекса.
-
Архитектурно-конструктивный тип судна с размещением жилых помещений в носовой части судна, технологических линий в средней части, а машинно-котельного отделения и ангаров в кормовой части.
-
Установка кранов-манипуляторов с высокой скоростью и точностью погрузки, обеспечивающих грузовые операции без швартовки вдоль борта судна снабжения.
Технические решения концептуального проекта трубоукладочного судна:
- Дизель-электрическая ЭУ, движители (ВРК) для движения и позиционирования – 3 в носу и в 3 корме.
Комбинированная система удержания:
-
система динамического удержания (ВРК – 3 в носу, 3 в корме);
-
система якорного удержания (якорные линии – 6 в носу, 4 в корме).
-
Эксплуатация механической установки из ЦПУ без постоянного присутствия обслуживающего персонала в машинных помещениях.
-
Централизованная система управления грузовыми и балластными операциями.
-
Система винтеризации и защиты судовых систем, устройств и оборудования от обледенения.
-
Повышенная экологическая безопасность.
-
Непотопляемость при затоплении двух смежных отсеков.
-
S-метод спуска плети труб в воду по стингеру (см. табл. 4) в пределах корпуса для исключения взаимодействия со льдом.
-
Специальные грузовые краны с грузовым моментом, обеспечивющим перегрузку обетонированных труб.
-
Взлетно-посадочная вертолетная площадка.
-
Технологический цикл подготовки, сварки и спуска трубопровода расположен в закрытом помещении.
-
Предусмотрены средства для борьбы с обледенением конструкций и оборудования.
Таблица 4 – Параметры стингера трубоукладочного судна
При проведении мореходных испытаний ТУС (см. рис. 5):
-
Определены кинематические и динамические характеристики системы, находящейся под воздействием волн, ветра и течения во время выполнения операций по укладке трубопровода.
-
Изучены поведения системы «ТУС + стингер + трубопровод + якорная система удержания».
-
Проверены расчетные оценки, действующих на компоненты системы при различных волновых условиях.
-
Получены необходимые оценки, позволяющие эксплуатировать ТУС в арктических условиях (битый лед).
РИС. 5. Мореходные испытания ТУС
Испытания модели морского ТУС на нерегулярном волнении
Кормовые оконечности морского ТУС со стингером и трубопроводом Рабочий режим укладки до 2 баллов
Для определения условий эксплуатации ТУС в ледовых условиях проведены испытания модели ТУС в ледовом бассейне (см. рис. 6).
На основе проектных исследований и испытаний моделей в мореходном и ледовом бассейнах обоснован выбор архитектурно-конструктивного типа судна, формы его обводов и состава основного технологического, грузового и энергетического оборудования
Разработан концептуальный проект трубоукладочного судна, полностью удовлетворяющий требованиям эксплуатации в Баренцевом, Печорском и Карском морях, он является базисом для разработки технического проекта в Крыловском государственном научном центре.
РИС. 6. Испытания модели ТУС в ледовом бассейне
Движение модели во льду толщиной 0,3 м со скоростью 0,2 м/с
Движение модели в битом поле со скоростью 0,2 м/с
