RU2639011C1 - Subsea power module - Google Patents

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: subsea power module comprises a strong housing in the form of a cylindrical shell with spherical ends, reinforced by stiffener rings, power equipment including energy generation equipment and energy distribution equipment and is attached to the subsea foundation base by the connecting device. The strong housing is divided into at least two strong housings, one of which houses energy generation equipment, and the other - energy distribution equipment. The connecting device is made in the form of a cassette, and the strong housings are vertically integrated into the mentioned cassette with the possibility of their separate removal therefrom. Each strong housing is provided with a lid located at one of its ends, connected to the housing by means of detachable waterproof connection, and energy generation and distribution equipment inside the mentioned strong housings is mounted in a volumetric frame built-in with a ring clearance in the strong housing and fixed from the inside on the mentioned end lid. Above the stiffener rings, on the outside, along the perimeter of the cylindrical shell of the strong housing, guides are placed parallel to the generatrices of the shell.

EFFECT: increased efficiency of the subsea power module.

3 cl, 4 dwg

Изобретение относится к области подводных сооружений, а более конкретно к морским подводным энергетическим модулям на основе автономных источников энергии для энергообеспечения подводных добычных комплексов, и касается вопроса улучшения эксплуатационных характеристик энергетических модулей.The invention relates to the field of underwater structures, and more particularly to marine underwater energy modules based on autonomous energy sources for energy supply of underwater mining complexes, and relates to the issue of improving the operational characteristics of energy modules.

Известен подводный энергетический модуль в составе системы автономного энергообеспечения подводных комплексов (http://offshoremarintec-russia.ru/netcat_files/userfiles/Toropov_Evgeniy_Evgenevich_TsKB_MT_Rubin.pdf) - прототип.A well-known underwater energy module as part of an autonomous energy supply system for underwater complexes (http://offshoremarintec-russia.ru/netcat_files/userfiles/Toropov_Evgeniy_Evgenevich_TsKB_MT_Rubin.pdf) is a prototype.

Указанный энергетический модуль (фиг. 1) содержит прочный корпус, установленный на фундаментном основании, который выполнен в виде цилиндрической оболочки со сферическими окончаниями, подкрепленной ребрами жесткости. В прочном корпусе размещено энергетическое оборудование, состоящее из оборудования энергогенерации и оборудования энергораспределения. Подводный энергетический модуль обладает всеми необходимыми качествами для устойчивого и надежного автономного энергоснабжения подводного добычного комплекса.The specified energy module (Fig. 1) contains a durable housing mounted on a foundation base, which is made in the form of a cylindrical shell with spherical ends, reinforced by stiffeners. The durable building houses energy equipment consisting of energy generation equipment and energy distribution equipment. The underwater energy module has all the necessary qualities for a stable and reliable autonomous energy supply of the underwater mining complex.

Однако, из-за большой массы прочного корпуса энергетического модуля, обусловленной большими его размерами, по мнению заявителя, возникают трудности или даже исключается возможность его подъема на поверхность при эксплуатации с целью выполнения технического обслуживания и ремонтов. Для выполнения указанных работ в данном случае необходимо применять водолазные технологии в сочетании с использованием обитаемых подводных аппаратов и с неизбежными операциями по стыковке указанных аппаратов с энергетическим модулем на глубинах до 400 м с целью перехода персонала в энергетический модуль. Данные операции характеризуются высокими рисками для персонала и значительными расходами.However, due to the large mass of the solid housing of the energy module, due to its large size, according to the applicant, difficulties arise or even the possibility of its rise to the surface during operation with the aim of performing maintenance and repairs is excluded. To carry out these works, in this case, it is necessary to use diving technologies in combination with the use of inhabited underwater vehicles and with inevitable operations to dock these vehicles with the energy module at depths of up to 400 m in order to transfer personnel to the energy module. These operations are characterized by high risks for staff and significant costs.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно улучшение условий эксплуатации энергетического модуля путем обеспечения возможности выполнения его технического обслуживания и ремонтов в надводном положении при одновременном повышении эффективности его эксплуатации.The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages, namely improving the operating conditions of the energy module by providing the ability to perform its maintenance and repairs on the surface while increasing the efficiency of its operation.

Это достигается тем, что в подводном энергетическом модуле, содержащем прочный корпус в виде цилиндрической оболочки со сферическими окончаниями, подкрепленной кольцевыми ребрами жесткости, энергетическое оборудование, включающее оборудование энергогенерации и оборудование энергораспределения, и закрепленном на подводном фундаментном основании посредством соединительного устройства, по изобретению прочный корпус разделен не менее чем на два прочных корпуса, в одном из которых размещено оборудование энергогенерации, а в другом - оборудование энергораспределения. При этом соединительное устройство выполнено в виде кассеты, а прочные корпуса вертикально встроены в упомянутую кассету с возможностью их раздельного удаления из нее.This is achieved by the fact that in an underwater energy module containing a robust housing in the form of a cylindrical shell with spherical ends, supported by ring stiffeners, power equipment, including energy generation equipment and energy distribution equipment, and mounted on an underwater foundation base by means of a connecting device, according to the invention, a robust housing It is divided into at least two durable cases, in one of which the equipment for power generation is located, and in the other - power distribution equipment. At the same time, the connecting device is made in the form of a cartridge, and durable housings are vertically built into the cartridge with the possibility of separate removal from it.

Кроме того, каждый прочный корпус оснащен размещенной на одном из его торцов крышкой, соединенной с корпусом посредством разъемного водонепроницаемого соединения, а оборудование энергогенерации и энергораспределения внутри указанных прочных корпусов смонтировано в объемной раме, встроенной с кольцевым зазором в прочный корпус и закрепленной изнутри на упомянутой торцевой крышке.In addition, each robust housing is equipped with a lid placed on one of its ends and connected to the housing by means of a detachable waterproof connection, and the power generation and distribution equipment inside these durable housings is mounted in a three-dimensional frame, which is integrated with an annular gap into the durable housing and is secured from the inside to the said end the lid.

Наряду с этим поверх кольцевых ребер жесткости снаружи, по периметру цилиндрической оболочки прочного корпуса, установлены направляющие, расположенные параллельно образующим оболочки.Along with this, over the annular stiffeners on the outside, along the perimeter of the cylindrical shell of the durable casing, guides are installed that are parallel to the shell.

Разделение прочного корпуса энергетического модуля не менее чем на два прочных корпуса, в одном из которых размещено оборудование энергогенерации, а в другом - оборудование энергораспределения, и выполнение при этом соединительного устройства в виде кассеты, в которую вертикально встроены прочные корпуса с возможностью их раздельного удаления из нее, обеспечивает подъем на поверхность каждого прочного корпуса в отдельности благодаря снижению их единичной массы и габаритных размеров и соответственно улучшение условий эксплуатации подводного энергетического модуля.Separation of the durable case of the energy module into at least two durable cases, in one of which the power generation equipment is located, and in the other - the energy distribution equipment, and the implementation of the connecting device in the form of a cassette, in which the durable cases are vertically integrated with the possibility of their separate removal from it, provides a rise to the surface of each durable case individually due to a decrease in their unit mass and overall dimensions and, accordingly, improvement of operating conditions for Water power module.

Оснащение каждого прочного корпуса энергетического модуля размещенной на одном из торцов крышкой, соединенной с корпусом посредством разъемного водонепроницаемого соединения, при том что оборудование энергогенерации и энергораспределения внутри указанных прочных корпусов смонтировано в объемной раме, встроенной с кольцевым зазором в прочный корпус и закрепленной изнутри на упомянутой торцевой крышке, также обеспечивает улучшение условий эксплуатации путем снижения единичной массы и габаритных размеров прочных корпусов энергетического модуля благодаря тому, что техническое обслуживание и ремонты энергетического оборудования обеспечиваются без доступа персонала внутрь прочного корпуса энергетического модуля посредством снятия крышки прочного корпуса вместе с оборудованием на несущей раме и вывода несущей рамы с закрепленным на ней оборудованием из прочного корпуса в надводном положении. При этом сокращение габаритных размеров и соответственно массы прочных корпусов достигается за счет минимизации их размеров, поскольку при снятии крышки и выводе несущей рамы с оборудованием из прочного корпуса обеспечивается хороший доступ к оборудованию для его ремонта или технического обслуживания. Это исключает необходимость обеспечения зон обслуживания оборудования при его нахождении в прочном корпусе.The equipment of each durable housing of the energy module is placed on one of the ends of the cover, connected to the housing by a detachable waterproof connection, while the equipment for energy generation and energy distribution inside these durable housings is mounted in a three-dimensional frame, integrated with an annular gap into the durable housing and mounted inside on the said end the lid, also provides improved operating conditions by reducing the unit weight and overall dimensions of the durable energy of the power module due to the fact that maintenance and repairs of power equipment are provided without personnel accessing into the durable housing of the energy module by removing the cover of the durable housing together with the equipment on the carrier frame and withdrawing the carrier frame with the equipment attached to it from the durable housing in the surface position. At the same time, the overall dimensions and, correspondingly, the weight of the solid housings are reduced by minimizing their dimensions, since when the cover is removed and the carrier frame with the equipment is removed from the durable housing, good access to the equipment for its repair or maintenance is provided. This eliminates the need to provide service areas for equipment when it is in a sturdy case.

Установка направляющих поверх кольцевых ребер жесткости снаружи, по периметру цилиндрической оболочки прочного корпуса, обеспечивает улучшение условий эксплуатации путем упрощения операции установки прочных корпусов в соединительном устройстве - кассете.The installation of guides on top of the annular stiffeners on the outside, around the perimeter of the cylindrical shell of a sturdy case, improves operating conditions by simplifying the operation of installing sturdy cases in a connecting device - cassette.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 2 показан подводный энергетический модуль, установленный на фундаментном основании, на фиг. 3 - энергетический модуль на фиг. 2 (вид в плане) и на фиг. 4 - один из прочных корпусов энергетического модуля (разрез по вертикальной оси).The essence of the invention is illustrated by drawings, where in FIG. 2 shows an underwater power module mounted on a foundation foundation; FIG. 3 - energy module in FIG. 2 (plan view) and in FIG. 4 - one of the strong buildings of the energy module (section along the vertical axis).

Подводный энергетический модуль (фиг. 2 и 3) содержит прочные корпуса 1, которые встроены в соединительное устройство, выполненное в виде кассеты 2, прикрепленной к фундаментному основанию 3. Каждый прочный корпус 1 энергетического модуля выполнен в виде наружной цилиндрической оболочки 4, имеющей сферическое окончание в нижней части (фиг. 4). Цилиндрическая оболочка 4 прочного корпуса 1 снабжена ребрами жесткости 5 (фиг. 2, 3 и 4) с наружной стороны и сферическую крышку 6, соединенную с оболочкой 4 поперечным герметичным разъемным соединением 7 (фиг. 2, 4). Снаружи прочного корпуса 1, поверх ребер жесткости 5, параллельно образующим цилиндрической оболочки 4 установлены направляющие 8, которые при нахождении прочного корпуса 1 в кассете 2 образуют скользящее соединение с трубчатым каналом 9 соединительного устройства (кассеты) 2. При этом все прочные корпуса 1 энергетического модуля (фиг. 2, 3) погружены в каналы 9 кассеты 2, в которых фиксируются от горизонтального смещения направляющими 8 прочного корпуса 1. Вертикальная фиксация каждого прочного корпуса 1 в трубчатых каналах 9 обеспечивается собственным весом прочного корпуса, опирающегося на кассету 2 в нижней ее части. Внутри каждого прочного корпуса 1 размещено энергетическое оборудование 10 в виде или оборудования энергогенерации или оборудования энергораспределения. Оборудование 10 энергогенерации или энергораспределения внутри соответствующего прочного корпуса 1 смонтировано в объемной раме 11 (фиг. 4), встроенной с кольцевым зазором в прочный корпус 1 и закрепленной изнутри на упомянутой торцевой крышке 6.The underwater energy module (FIGS. 2 and 3) contains durable housings 1 that are built into a connecting device made in the form of a cartridge 2 attached to the foundation base 3. Each durable housing 1 of the energy module is made in the form of an outer cylindrical shell 4 having a spherical end in the lower part (Fig. 4). The cylindrical shell 4 of the durable housing 1 is provided with stiffeners 5 (Fig. 2, 3 and 4) on the outside and a spherical cover 6 connected to the shell 4 by a transverse sealed detachable connection 7 (Fig. 2, 4). Outside of the sturdy case 1, over the ribs 5, parallel to the forming of the cylindrical shell 4, guides 8 are installed, which, when the sturdy case 1 is in the cassette 2, form a sliding connection with the tubular channel 9 of the connecting device (cassette) 2. In this case, all the durable cases 1 of the energy module (Fig. 2, 3) are immersed in the channels 9 of the cassette 2, in which they are fixed from horizontal displacement by the guides 8 of the strong body 1. The vertical fixation of each strong body 1 in the tubular channels 9 is ensured by the weight of the rugged case resting on cassette 2 in its lower part. Inside each durable building 1, energy equipment 10 is placed in the form of either energy generation equipment or energy distribution equipment. The equipment 10 for energy generation or energy distribution inside the corresponding durable housing 1 is mounted in a volumetric frame 11 (Fig. 4), which is integrated with an annular gap into the durable housing 1 and is fixed from the inside to the mentioned end cover 6.

При эксплуатации в режиме выработки электроэнергии оборудование 10 энергогенерации и энергораспределения подводного энергетического модуля работает без участия персонала в необитаемом режиме.When operating in the power generation mode, the equipment 10 for power generation and distribution of the underwater power module operates without personnel in uninhabited mode.

При необходимости проведения технического обслуживания и ремонтов оборудования 10 энергогенерации или энергораспределения выделенный для проведения указанных операций прочный корпус 1 с установленным внутри оборудованием 10 энергогенерации или энергораспределения извлекается из кассеты 2 и поднимается на поверхность с помощью грузоподъемных средств (на фиг. не показаны). Для доступа к оборудованию 10 энергогенерации или энергораспределения от прочного корпуса 1 отсоединяется крышка 6 вместе с указанным оборудованием 10 в объемной раме 11. После выполнения технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования 10 прочный корпус 1 вместе с энергетическим оборудованием 10 устанавливается на свое место в подводном положении в соединительное устройство в виде кассеты 2.If it is necessary to carry out maintenance and repairs of the power generation or energy distribution equipment 10, the durable case 1 allocated for carrying out the indicated operations with the power generation or energy distribution equipment 10 installed inside is removed from the cassette 2 and lifted to the surface by means of lifting devices (not shown in Fig.). To access the power generation or energy distribution equipment 10, the lid 6 is disconnected from the solid casing 1 together with the specified equipment 10 in the volumetric frame 11. After maintenance and repair of the power equipment 10 is completed, the strong casing 1 together with the power equipment 10 is installed in its submerged position in connecting device in the form of a cartridge 2.

Заявляемый «Подводный энергетический модуль» характеризуется уменьшенными единичной массой и габаритными размерами прочных корпусов. Это обеспечивает подъем каждого отдельного прочного корпуса подводного энергетического модуля на поверхность для выполнения технического обслуживания и ремонтов энергогенерирующего и энергораспределительного оборудования, не прибегая к использованию водолазных технологий в сочетании с применением обитаемых подводных аппаратов и с неизбежными операциями по стыковке указанных аппаратов с энергомодулем на глубинах до 400 м с целью перехода персонала в энергомодуль, характеризующимися высокими рисками для персонала. Указанное позволяет улучшить условия эксплуатации заявляемого подводного энергетического модуля, что выгодно отличает его от прототипа.The inventive "Underwater energy module" is characterized by a reduced unit mass and overall dimensions of the robust enclosures. This ensures that each individual durable casing of the underwater power module is lifted to the surface to perform maintenance and repairs of power generating and power distribution equipment without resorting to the use of diving technologies in combination with the use of inhabited underwater vehicles and the inevitable operations of docking these vehicles with the power module at depths up to 400 m in order to transfer personnel to the energy module, characterized by high risks for personnel. This allows you to improve the operating conditions of the claimed underwater energy module, which compares it favorably with the prototype.