Лонжерон это что: Что такое лонжерон на машине, фото, видео

Что такое лонжерон на машине, фото, видео

В автомобиле нет ненужных узлов. Каждый элемент или деталь выполняет конкретную функцию. Не исключением является и лонжерон.

Что это за устройство? Как выглядит лонжерон? Где он установлен? Какие виды устройства существуют? Ниже мы рассмотрим информацию, которая касается этого узла.

Что такое лонжерон, как выглядит, и где он установлен?

Лонжерон — конструктивный узел автомобиля, который выглядит как прямоугольная труба, то есть металлический профиль с прямоугольным сечением.

 

Деталь проходит сквозь переднюю часть и зад кузова, играя роль опоры. В зависимости от конструкции корпуса возможен вариант с лонжеронами между бамперами.

Данный узел бывает составным (собранным из нескольких элементов) или цельным.

В классической комплектации установлено два лонжерона (слева и справа).

Пример, левый передний лонжерон ВАЗ 2110.

Каждый из элементов разделен на три части — среднюю, переднюю и заднюю. Главная разница — в расположении.

Так, лонжерон, установленный спереди и слева, позиционируется на уровень ниже, чем лонжерон сзади и такой же узел, но только крыла.

Узлы параллельны друг другу, но возможны случаи расположения их под минимальным углом.

Лонжерон на Nissan Bluebird HU14 SR20VE.

Исходный материал при производстве — алюминий или титан. Иногда применяются компонентные слои, добавляющие конструкции крепости. Сечение лонжерона имеет вид буквы «П». При этом в местах максимальной нагрузки сечение больше.

Главное преимущество детали — исключительная прочность. Данные узлы способны выдерживать максимальные нагрузки — вес автомобиля, багаж, массу узлов и так далее.

Кроме этого, лонжероны справляются со всеми ударами, которые «достаются» им при попадании колес в ямы или в случае ДТП.

Конструктивно данные узлы формируют лестничную раму П-образной формы, уложенную на бок.

Такой тип конструкции — составляющая часть многих внедорожников и грузовых автомобилей.

Что касается «легковушек», то в них лестничный принцип не применяется. Для визуального лицезрения детали достаточно глянуть под низ транспортного средства.

Конструкция кузова ВАЗ 2108, места расположения лонжеронов.

Назначение и задачи

Лонжерон – в прямом смысле силовая часть автомобиля. Назначение узла различается в зависимости от типа транспортного средства:

• В грузовом транспорте и авто 4×4 лонжероны — главный узел, являющийся составляющей рамы;

• В легковом транспорте задача детали — усилить днище машины и нижней части багажника.

В первом и во втором случае П-образный узел берет на себя вес кузова, составных элементов и пассажиров транспортного средства.

Еще одна функция — амортизирующая. Задача узла — поглотить возможную деформацию. Но здесь важно соблюсти тонкую грань между жесткостью и податливостью.

Если «переборщить» с первым показателем, то неровности трассы будут передаваться в салон автомобиля пассажирам. Вот почему та часть кузова, где предположительно находятся люди, делается с максимальной амортизацией (для снижения силы удара).

Амортизирующая функция реализуется путем монтажа продольной силовой структуры, установленной в передней и задней части кузова. Главная особенность конструкций — способность к демпфированию (сглаживанию) ударов.

Лонжероны ВАЗ 21 «Волга».

Читайте также:

При этом ослабление лонжеронов осуществляется одним из перечисленных ниже способов:

• Созданием группы складок в конструкции. Благодаря этому, деталь может деформироваться и работать как «гармошка» при фронтальных или тыльных ударах. При такой конструкции места складок несут большую нагрузку и быстро разрушаются, но зато поглощают ненужную энергию. Как следствие, направленная в сторону салона сила подавляется;
• Снижением толщины стенок или сечения узла. Такая конструкция носит название переменного сечения;
• Высверливанием группы отверстий в местах, которые берут на себя вес.

Правый передний лонжерон Renault Laguna 2004.

Краткий экскурс в историю

Разработка лонжерона и создание разных элементов кузова тесно взаимосвязаны. Это не удивительно, ведь на первых транспортных средствах в роли опоры применялись только рамы.

Сначала они выполнялись из дерева, но со временем их заменили прочные конструкции из металла.

В прошлом веке, в 1920-х годах, компания Auburn разработала первую лонжеронную раму имеющую поперечину в виде «Х».

Со временем детали усовершенствовались и стали одним целым с днищем транспортного средства.

На современном этапе лонжероны — составляющая часть конструкции машины, вне зависимости от вида несущей системы.

Типы

Как уже упоминалось, лонжероны занимают разные позиции в автомобиле. Здесь многое зависит от особенностей кузова (грузовой транспорт, легковой или грузовой автомобиль).

Расположение бывает следующим:

1. Параллельным и горизонтальным по отношению друг к другу;
2. Вертикальным, с небольшим изгибом;
3. Горизонтальным и минимальным углом;
4. Горизонтальным и небольшим изгибом.

Тип конструкции, которая упомянута первой, нашла применение в грузовом транспорте.

Рама грузового автомобиля Mercedes-Benz с параллельно-горизонтальным расположением лонжеронов.

Что касается остальных вариантов, то они популярны и применяются в легковых машинах.

Задний левый лонжерон пола ВАЗ 21099.

Преимущества конструкции

У каждой конструкции есть преимущества. Так, «угловые» лонжероны позволяют колесу поворачиваться на больший угол, а устройства с вертикальным изгибом — приспустить центр тяжести авто и снизить уровень днища.

Детали с горизонтальным изгибом — конструктивные элементы, также дают возможность снизить уровень днища, повысив безопасность при ударе сбоку.

Для роста жесткости лонжероны укрепляются поперечинами. Последние бывают различного профиля — в виде буквы К, Х или быть прямолинейными.

Такой тип поперечин изготовлен из особого профиля, выполненного из надежного и устойчивого к деформациям металла.

Для повышения надежности в грузовом транспорте поперечины и лонжероны объединены специальными клепками, а в легковом транспорте — сваркой.

Немаловажный момент — фиксация кузова на раме, которая происходит с помощью специальных кронштейнов.

Рассматривая лонжеронную конструкцию в целом, стоит выделить следующие преимущества:

• Минимальный вес и жесткость на скручивание;
• Высокий уровень управляемости и динамики, а также минимальный расход топлива, обусловленный небольшой массой узла;
• Наибольшая пассивная безопасность. Последняя возможна, благодаря специальным зонам, которые «впитывают» лишнюю энергию и повышают уровень комфорта.

Передние лонжероны Toyota Mark II.

Стоит отметить и «ложку дегтя»:

• При поломке одного узла целостность и связи элементов конструкции нарушаются. Это связано с тем, что распределение нагрузки происходит равномерно по площади;
• Сложности в ремонте. При серьезных деформациях единственным выходом является замена узла.

Основные неисправности и проблемы, связанные с лонжеронами, способы устранения

В процессе эксплуатации возможны следующие проблемы:

1. Деформация (искривление) по причине воздействия нагрузок длительные периоды времени. Стоит помнить, что лонжероны выполнены из металла, который со временем устает и повреждается.
2. При попадании в аварию возможно сильное повреждение детали. В таких ситуациях многие параметры авто нарушаются. Так, при аварии возможно смещение подвески или силового узла по отношению к кузовной части, изменение местоположения крыльев или дверей, деформация геометрии кузова, возникновение явных трещин с наружной части и так далее.

При явном повреждении (появлении трещин) в детали разрушается и целостность конструкции.

Вот почему после ДТП стоит убедиться в отсутствии деформации узлов. На практике в 90% случаев после аварии приходится ремонтировать лонжероны спереди.

Способ восстановления определяется с учетом серьезности проблемы и повреждений демпферного участка. Так, лонжерон, составляющий часть рамы, поменять несложно. Если же узел — часть несущего кузова, то восстановительные работы могут быть бесполезны.

Возможность ремонта зависит от степени деформации:

• При минимальном повреждении узел вытягивается на специальном стенде, после чего проверяются параметры детали;

• При серьезной деформации лучший вариант — замена. Если же пытаться внести исправления в искаженную деталь, то возможно изменение структуры и снижение прочности конструкции. Итог — ухудшение характеристик кузова.

Возможны ситуации, когда замена производится не полностью. В таком случае новые детали крепятся с помощью сварки. Применение муфт для соединения конструкций запрещено.

Нельзя забывать, что главная функция лонжерона — усилить кузов, поэтому в процессе ремонта максимальное внимание уделяется прочности.

С другой стороны, чрезмерное усиление узла приводит к снижению амортизационных функций, что недопустимо.

Так что при ремонте стоит учитывать данный параметр и стараться не завышать уровень жесткости.

Читайте также:

Итоги

Лонжерон — важный элемент конструкции, от которого зависит надежность и устойчивость кузова к деформациям.

Если говорить в общем, то от целостности и качества детали зависит безопасность движения в целом.

Вот почему для данного узла так важен периодический осмотр, ремонт или замена в случае повреждения.

что это такое в автомобиле

Что же такое лонжерон? И почему он порой «устаёт», «уходит» и даже «лопается» в крайних случаях? Это слово Вы часто можете услышать от тех сотрудников автосервиса, которые занимаются ремонтом кузовов автомобилей. И порой неосведомлённый клиент может напугаться, услышав такой вердикт, да ещё и с этим словом. Лонжерон, это вот, ушёл, ну и плохо это. Так от чего он устаёт, куда уходит и почему лопается и вообще, что это за дивный зверь такой, Вы узнаете из этой статьи.

Что такое лонжерон?

Лонжерон – основа конструкции любого автомобиля. Лежит он по всей длине машины. Лонжеронов в автомобиле два. Они составляют основу рамы любого автомобиля. Лонжероны соединяются поперечными перемычками, что и образует конструкцию рамы, к которой уже и крепятся подвески, кузов и некоторые другие автомобильные детали. Из-за такого строения, рама, что образуется лонжеронами и перемычками, схожа с лестницей, поэтому зачастую она и именуется в кругах автомобилистов лестничной.

Каждый, кто сталкивался с лонжеронами, скорее всего знает как он выглядит внешне. Этот элемент схож с обычной коробчатой сеткой или металлическим профилем. Если выразиться иначе, лонжерон выглядит как обычная труба с прямоугольным сечением. Лонжероны проходят как по всей длине автомобильной конструкции, так и располагаются с двух сторон: спереди и сзади.

Прочность лонжеронов исключительна. Они способны выдерживать колоссальные нагрузки, которые оказываются весом «начинки» автомобиля, пассажирами и багажом.

Лонжероны способны прекрасно переносить ударные нагрузки, оказываемые автомобильными колёсами во время движения. Визуально лонжероны, которые образовывают собой лестничную раму, похожи н букву «П», положенную на бок. Рамой такого типа с лонжеронами, что входят в её состав, оснащаются многие модели грузовиков и некоторые тяжёлые внедорожники.

Легковые автомобили, в основном, выпускаются на несущей кузовной конструкции. Если выразиться немного по другому, то легковые машины оснащаются лонжеронами, хотя лишены рамы лестничного типа. Следовательно, исходя из всего выше сказанного, лонжероны являются неотъемлемым элементом конструкции каждого автомобиля. Чтобы должным образом рассмотреть лонжероны, нужно заглянуть под её днище.

Происхождение термина

Лонжерон в переводе с французского longeron, что является производным от longer – двигаться вдоль является определением основного силового элемента конструкции, расположенного по всей длине большого числа инженерных сооружений, таких как самолёты, вагоны, корабли, автомобили, мосты.

Функции лонжерона

Лонжерон – силовой агрегат транспортного средства. В автомобилях на рамной конструкции: грузовиках и тяжёлых внедорожниках, лонжерон – это часть рамы. В легковых автомобилях с безрамными конструкциями лонжерон является усиливающей деталью днища кузова и пола багажного отделения. Лонжерон так же ещё и одна из прочнейших автомобильных частей так как выдерживает нагрузки кузова, мотора, пассажиров и багажа.

Лонжероны выполняют роль амортизаторов для передней части автомобильного кузова. Они поглощают деформационные искажения. Если конструкция кузова будет слишком прочной и жёсткой, то энергия удара не будет поглощена им полностью, а по большей части передастся пассажирам. Во избежание такого исхода, ту часть кузова, в которой находятся пассажиры делают минимально деформируемой и смягчающей удар.

Для этого во фронтальной и задней кузовных частях конструируются деформируемые зоны со значительно ослабленной продольной силовой структурой. Лонжероны ослабляются различными способами:

— путём уменьшения толщины сечения или стенок – это называется переменным сечением лонжеронов;

— путём сквозного прорезания и проделывания специальных отверстий в местах, которые минимально нагружены;

— создание специальных складок в конструкции лонжерона, которые позволяют сминать лонжерон в гармошку при фронтальных и тыльных столкновениях. В таком случае эти места подвергаются сильному разрушению, но зато поглощают почти всю кинетическую энергию, уменьшая ударную силу, которая направлена в сторону салона.

Основные виды лонжеронов

Установка лонжеронов может производиться в различном положении. Это зависит от типа автомобиля. Итак лонжероны могут располагаться:

— горизонтально параллельно друг к другу;

— горизонтально под определённым углом;

— изогнутыми и вертикально расположенными;

— изогнутыми и расположенными в горизонтальной плоскости.

Параллельно расположенными лонжеронами, размещёнными в горизонтальной плоскости, оборудуются, в основном, грузовые автомобили. Следующие конструкции используются на легковых внедорожниках. Лонжероны, расположенные под углом, способствуют максимальному углу поворота колёс. Лонжероны, изогнутые вертикально, снижают центр тяжести, обеспечивая более низкий уровень пола в салоне автомобиля. Лонжероны, которые изогнуты горизонтально, так же понижают кузовной уровень пола, повышая пассивную безопасность в случае бокового столкновения.

Поперечины, что расположены между лонжеронами, служат для обеспечения более жёсткой конструкции основания автомобиля. Поперечины могут иметь разные формы:

прямолинейную, Х и К-образные. Такие поперечины изготавливаются из металлического профиля, который изогнут. В грузовых автомобилях поперечины соединяются с лонжеронами клёпкой, а в легковых — сваркой. Для того, чтобы закрепить на раме кузов, агрегаты трансмиссии и двигатель, используются кронштейны, имеющие различную форму.

История лонжеронов

Появление лонжеронов связано напрямую с рамными кузовными конструкциями, ибо именно рамы в первых появившихся автомобилях были единственной конструктивной несущей конструкцией автомобилей. Изначально рамы автомобилей были деревянными, а только уже потом их заменили металлические конструкции. С постепенным усовершенствованием рам, стали внедряться в их конструкцию и лонжероны. В

20-ые годы прошлого века фирмой Auburn была спроектирована лонжеронная рама с Х-образной поперечиной. Постепенно в автомобили стали интегрировать рамы, то есть лонжероны были единым целым с полом кузова. В нынешнее время лонжероны являются составным элементом конструкции любых автомобилей, независимо от того какого типа его несущая система.

Преимущества и недостатки такой конструкции

— Яркое преимущество лонжеронной конструкции кузова заключается в её лёгком весе и прекрасной жёсткости на скручивание.

— Низкий вес данной конструкции даёт автомобилю лучшую управляемость, высокую динамику и топливную экономичность.

— Отличная пассивная безопасность, которая достигается специальными зонами, поглощающими энергию удара, которые предусмотрены инженерами и конструкторами.

Всё бы замечательно в конструкциях такого типа, но есть и минусы.

— Взаимосвязь всех элементов несущего кузова подвергает всю конструкцию и кузов повреждению в случае выхода из строя хотя бы одного элемента. Так как конструктивная нагрузка распределяется по всей несущей системе;

— Низкая ремонтопригодность лонжеронных конструкций.

Проблемы, связанные с лонжеронами

1. С лонжеронами могут происходить деформации в следствии воздействия на них определённых нагрузок в течении времени. Так же лонжероны имеют свойство уставать и трескаться.

2. После произошедшего ДТП лонжерон может оказаться деформированным в сильной степени. В подобных случаях некоторые важные автомобильные параметры могут быть повреждены или нарушены. Это и положение двигателя, и подвески относительно кузова автомобиля; разъёмы кузовных деталей, дверей и крыльев; изменение геометрии подвески; появление неустранимых трещин снаружи кузова автомобиля.

3. В том случае, если лонжерон лопнет, то кузовная конструкция будет полностью разрушенной. Поэтому после аварии незамедлительно нужно проверить состояние, в котором оказались лонжероны, как сильно они претерпели деформации и какое положение они приняли. Как показывает статистика, ремонтные работы приходятся в 90% случаев на передние лонжероны.

4. В зависимости от того насколько серьёзными оказались повреждения и насколько протяжена деформированная зона, определяется вид ремонтных работ. Лонжерон, который входит в состав рамы, поменять не составит большого труда, в отличии от лонжерона, который является частью несущего кузова. Порой его замена просто бессмысленна.

Если деформация лонжерона не существенна, то его можно отремонтировать

путём вытягивания на специально приспособленном для этого стенде-каролинере, на котором можно проверить все необходимые параметры. Если деформация лонжерона достаточно сильная, то присутствует необходимость его замены.

Если же стараться исправить сильно искажённый лонжерон, то это может привести к изменению структуры материала, в следствии чего уменьшиться прочность конструкции, что пагубно повлияет на многие характеристики кузова. Если приходится заменять лонжерон частично, то соединение деталей производится дуговой газосваркой без использования всякого рода соединительных муфт.

Так как основной функцией лонжерона является усиление кузова и определение его жёсткости, во время ремонта его стараются сделать ещё как можно более прочным. Но в этом всём присутствует и «обратная сторона медали», если усилить лонжерон, то его амортизирующая функция сойдёт на нет, что может привести к непоправимым последствиям.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Что такое лонжерон в авто и можно ли его отремонтировать

Нет, это не французский аристократ и не пляж в Одессе. Хотя он может уйти, устать, треснуть и сгнить. Поговорим о нездешнем и непонятном слове, которое иногда становится очень актуальным для рядового автовладельца.

Если вас заинтересовал вопрос о лонжероне, то, скорее всего, у вашего авто серьезные проблемы с кузовом. Который, напомним, является самой дорогой частью любой машины. Скажем сразу – ремонтировать лонжероны можно, хотя это не всегда рентабельно и всегда непросто.

У несущего кузова лонжероны частично заменяют раму: к ним крепится силовой агрегат и элементы ходовой

Что это такое

Лонжерон в автомобиле – это прочная кузовная деталь, которая является частью силового каркаса. Лонжероны обычно расположены попарно вдоль кузова, ближе к бортам. Иначе говоря, это остатки несущей рамы, от которой конструкторы отказались в середине ХХ века в пользу несущего кузова. Без лонжеронов придать должную жесткость пространственной конструкции кузова невозможно.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Рихтовка кузова авто своими руками

Кроме того, на несущем кузове нужно иметь прочные места, к которым можно крепить определенные агрегаты – либо тяжелые, либо испытывающие значительные нагрузки. Поэтому именно к лонжеронам чаще всего крепят двигатель, коробку передач, рычаги подвески или ее подрамник. Внешне лонжерон представляет собой продольную деталь коробчатого или близкого к этому профиля, которая расположена в нижней части кузова, чаще всего – под днищем и в моторном отсеке. У небольших автомобилей А и В-класса сплошных лонжеронов по всему днищу может не быть, их роль играют усиленные пороги, а собственно лонжероны можно увидеть только под моторным отсеком и сзади, в местах крепления задней подвески.

Что с ними случается

Ржавеют. У автомобилей возрастом более 10-12 лет лонжероны могут проржаветь изнутри. На некоторых моделях недорогих брендов это может случаться и раньше. Это неприятная и даже опасная для движения проблема, ведь часто лонжерон “выгнивает” именно в местах крепления деталей подвески. Оба лонжерона в паре (оба передние или оба задние) обычно ржавеют более или менее синхронно.

Лонжероны представляют собой закрытый объем, поэтому они ржавеют независимо от других кузовных деталей

Устают. Сколько бы мы не смеялись над уставшими мостами и лонжеронами как части несущих металлоконструкций, понятие усталости металла известно в такой науке, как сопромат (то есть о сопротивлении материалов). От постоянного воздействия сил металл не выдерживает и сделанная из него деталь теряет форму или разрушается.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Кузовной ремонт: цены на рихтовку

От усталости лонжерон может потрескаться в определенных, особенно нагруженных местах, может скрутиться он однообразных нагрузок, может банально согнуться. От этого ходовая часть может потерять свою геометрию, машину начнет тянуть в сторону, шины будут неравномерно изнашиваться.

Силовые элементы кузова трескаются в наиболее нагруженных местах. Если лонжерон не ржавый, его можно отремонтировать

Страдают в ДТП. Несмотря на то, что лонжерон – самая прочная часть кузова, в случае столкновений они также подвергаются повреждениям. Дело в том, что конструкторы умышленно делают их “мягкими”, чтобы они при фронтальном и кормовом столкновениях дозированно поглощали энергию удара. Иногда лонжерон не сминается, а смещается – рихтовщики говорят “ушел в сторону”. Хотя внешне деталь имеет вид “почти целой”, ремонт для ее восстановления нужен весьма серьезный, да и цена ремонта лонжерона в таком случае будет немаленькой.

Как его ремонтируют

Ремонт лонжерона осложняется тем, что к нему крепятся ответственные узлы. Так, нередко перед началом ремонта приходится демонтировать внешние кузовные детали, подвеску (частично или полностью) и порой даже силовой агрегат. Смещенный лонжерон можно “вытянуть” – то есть вернуть его контрольные точки на место с помощью специального стапеля (стенда), цепей, гидравлики и домкратов.

Чтобы отремонтировать лонжерон или установить новый, приходится демонтировать агрегаты, которые к нему крепятся

В ржавом лонжероне сварщики заменяют поврежденные фрагменты, также можно частично заменить участки с трещинами от усталости и морщинами от ДТП. Иногда получается дешевле заменить весь лонжерон целиком, тем более что они поступают в продажу, как и другие детали кузова.

Рекомендация Авто24

Если вы узнали, что у вашей машины какие-то проблемы с лонжеронами, вам стоит подробнее разобраться с этим вопросом. Ведь восстановление этой детали мало того, что недешевое, так еще и свидетельствует об определенных событиях в истории данного экземпляра авто. Машина либо очень старая, либо была в ДТП, либо эксплуатировалась с чрезмерными нагрузками. Другие признаки этих обстоятельств стоит поискать в машине, у которой обнаружены нелады с лонжероном – возможно, она настолько изношена, что вам нет смысла вкладываться в ремонт.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Можно ли рихтовать алюминиевый кузов

Лонжерон в автомобиле: предназначение, неисправности, замена

Изначально на всех автомобилях использовалась рамная несущая часть. То есть все элементы авто крепились к специальной конструкции – раме. Модификаций такой несущей части было несколько, но самое большое распространение получила рама лестничной конструкции. Состояла она из двух параллельно расположенных продольных балок – лонжеронов, соединенных между собой поперечинами, что и придавало этой конструкции вид лестницы.

Рамная конструкция кузова

По мере развития автомобилестроения, рамную конструкцию вытеснил несущий кузов. То есть все элементы авто крепились уже к кузову, и надобность в раме отпала, хотя и не совсем. Рамная несущая часть до сих пор применяется на грузовых авто, тяжелых внедорожниках. Все дело в том, что несущий кузов не способен выдерживать большие нагрузки, то есть эта конструкция не применяется для грузовиков или крупных внедорожников, обладающих значительной массой.

Но и в легковых авто не вся нагрузка от составных частей легла на кузов. Если бы так было сделано, то он, изготовленный из тонкого листового металла, просто не выдержал бы нагрузки, и составные части просто бы отваливались, обрывая металл. Поэтому без использования лонжеронов при монтаже несущего кузова нельзя обойтись.

Устройство лонжерона и для чего они нужны?

Функции рамы выполняет кузов в виде лонжеронов

Основная задача лонжеронов – воспринимать на себя все нагрузки как внутренние (составные части авто, пассажиры, дополнительный груз и т. д.), так и внешние (вибрации, передаваемые от колес). Лонжерон — это демпфер, который находится между подвеской и кузовом и гасит вибрации.

Лонжерон представляет собой обычную трубу прямоугольного сечения. Причем в разных местах это сечение может меняться, чтобы обеспечить необходимую жесткость кузова. В них проделаны технологические отверстия, при помощи которых производится монтаж и крепление составных частей авто, а также выполняется вентиляция, чтобы внутри них не накапливалась влага, являющая катализатором образования коррозионных процессов.

Но в отличие от рамной конструкции, где рама является полностью отдельным элементом авто, в легковых автомобилях лонжероны интегрированы в кузов, то есть являются неотъемлемой его частью и многие элементы кузова присоединены к ним при помощи сварки.

Особенности конструкции и виды лонжеронов

Передние лонжероны отмечены красным

Лонжероны в легковушках могут быть как раздельной конструкции, так и цельными. Под раздельными нужно понимать, что для определенной части кузова предназначены свои лонжероны. Устанавливаются они в передней части (упрочнение моторного отсека), средней части кузова (для укрепления днища салона) и сзади (усиление кормы кузова). Но поскольку типов кузовов – большое количество, то необязательно, что все указанные лонжероны могут использоваться. К примеру, в некоторых авто может отсутствовать средние или задние лонжероны, но передние есть всегда.

Объясняется это тем, что передок авто испытывает самые большие нагрузки – на него приходится вес силовой установки и трансмиссии, к нему крепиться подвеска.

Также в несущем кузове могут использоваться цельные лонжероны, тянущиеся вдоль всего авто от переднего бампера к заднему. Такая конструкция более надежна, но и сложнее в изготовлении, поскольку приходится придавать лонжеронам особую форму (изгибы крыльев) с сохранением всех прочностных показателей.

Но какие бы типы лонжеронов не применялись на авто, раздельные или цельные, они всегда парные и расположены параллельно друг относительно друга. Хотя в ряде случаев используются эти элементы, расположенные под небольшим углом.

Также лонжероны могут быть как составными, так и представляющие собой единый цельный элемент. Первые выглядят как определенный набор деталей, соединенных между собой. У каждого из них есть свои хорошие качества и недостатки. Так, составная конструкция обеспечивает более легкое проведение ремонта, поскольку возможна замена только поврежденной детали, без замены всей конструкции. Но и показатели по прочности и надежности у такого типа лонжеронов – ниже. Цельный же тип способен выдерживать значительные нагрузки за счет единой конструкции, но в случае его повреждения, восстановление его уже практически невозможно.

Чтобы лонжероны смогли выдерживать сильные нагрузки, в качестве материала их изготовления применяются титановые или алюминиевые сплавы, а также композитные материалы. Формирование же этих элементов выполняется либо путем штамповки, либо при помощи фрезерных станков.

Какие функции лонжероны выполняют?

Исходя из изложенного, становится понятно, что лонжероны в легковых авто являются главным силовым элементом в конструкции. Но если в грузовиках он – несущая часть, то в легковушках он всего лишь усиливает кузов. Но при этом функции его очень важны, поскольку он принимает на себя все нагрузки, действующие на кузов. А они разнонаправлены, поэтому лонжерон работает в очень жестких условиях.

Помимо усиления эти элементы еще выполняют и роль амортизаторов, обеспечивая как можно более ровное распределение вибрационных воздействий по всему кузову, а не лишь в его определенной части.

При ДТП основную силу удара в кузове приходится именно на лонжероны. Поэтому конструкция их такая, что они не только принимают ударные нагрузки на себя, но еще и гасят их. Для этого в передней части лонжерона сделаны так называемые «деформируемые» участки, где толщина металла меньше, чем в остальной части элемента. Нужны они для того, чтобы во время воздействия ударной нагрузки при ДТП, происходила деформация лонжерона, обеспечивающая снижение кинетической энергии удара.

Нередко при изготовлении лонжеронов применяются так называемые складки, задача которых – предотвратить разрыв лонжерона. При сильном ударе лонжерон со складками просто будет складываться в «гармошку».

Неисправности лонжеронов

Поскольку эти элементы конструкции кузова выполняют ряд важнейших функций, причем все они связаны с восприятием значительных нагрузок, то и возникновение деформации – дело времени.

Постепенно происходит «усталость» металла, из-за чего меняются его свойства – уменьшается прочность, упругость. Поэтому вероятность деформации даже от незначительного воздействия значительно возрастает.

Из-за этой «усталости» возможно образование трещин, начало которых обычно идет от технологических отверстий. После появления трещины при дальнейшей эксплуатации она будет «разрастаться» и если не предпринять мер, то в итоге она приведет к разрушению лонжерона.

Ну и, естественно, сильные ударные нагрузки, к примеру, при ДТП могут изменить геометрию самого элемента, а это уже – достаточно серьезная проблема. Потому, что многие элементы кузова, а также составные части авто крепятся именно к лонжеронам. И если при аварии лонжерон «повело», то это скажется на геометрии кузова, изменит положение агрегатов и узлов. Из-за этого в кузове могут значительно увеличиться зазоры и герметичность нарушится. Смещение агрегатов может привести к возникновению дополнительных нагрузок в местах соединения, что будет приводить к увеличению их износа.

Также изменение геометрии кузова практически всегда сказывается на управляемости авто. За счет того, что лонжероны «поведены» положение колес меняется, из-за чего машину может постоянно «вести» в сторону, а также значительно увеличится износ шин.

Способы восстановления и ремонта

Видео: Как вытянуть лонжерон своими руками, В ЛЕСУ)

Главная проблема использования лонжеронов в несущем кузове – очень трудное их восстановление и ремонт. Но и без них в конструкции авто не обойтись.

Как уже отмечено лонжероны составного типа, состоящие из нескольких деталей, еще можно ремонтировать путем замены поврежденного элемента, но и здесь есть свои нюансы. Таким образом можно устранить только трещины и другие незначительные повреждения этого элемента.

Можно трещины также и заварить при помощи сварочного аппарата, хотя и здесь тоже не все просто. Титановые и алюминиевые сплавы очень плохо подвергаются сварке, поэтому такие работы должен проводить профессионал, знающий все особенности работы с такими металлами.

Если лонжерон «повело» или имеются незначительные деформации, то возможно восстановление его геометрии на специальном стенде – каролинере. Но и эта операция не из легких, поскольку для доступа к поврежденному элементу приходится разбирать практически весь автомобиль.

Допускается частичная замена лонжерона. Производится она в случае, когда деформирован лишь небольшой участок на конце элемента. В таком случае поврежденную часть отрезают, а на ее место приваривают новый. Но такая операция возможна только с условием, что основная часть элемента не имеет никаких повреждений.

Полная же замена деформированного лонжерона – операция очень рисковая. Доказательством тому является то, что при сильном повреждении этого элемента кузов считается непригодным для дальнейшего использования.

И все же такая операция выполняется. Но при этом никто не предоставит полной гарантии того, что геометрия кузова восстановиться, а вот усугубить проблему попыткой замены лонжерона можно запросто. Да и сами такие работы являются очень дорогостоящими, поэтому не всегда целесообразно делать ее, учитывая то, что все вмешательства в конструкцию кузова обязательно скажутся на безопасности.

что это такое в автомобиле и какого его предназначение?

Читая статьи об автомобилях, в том числе и на нашем сайте, читатели сталкиваются со многими непонятными словами. Одно из них — лонжерон.

Что же это такое?

Определение

Как мы уже писали на Vodi. su, есть три основных типа конструкции кузова:

• рамная;
• безрамная или несущий кузов;
• интегрированная рама.

Лонжероны применяются в любой из них. В рамной конструкции их часто называют продольными балками — они тянутся по всей длине кузова, а в местах крепления двигателя и в задней части их делают особенно прочными и жесткими, так как здесь концентрируется наибольшая нагрузка.

В безрамных автомобилях они используются в подрамнике, который находится под капотом и усиливает переднюю часть автомобиля, где размещен двигатель. То же самое можно сказать и об интегрированном кузове. Также с их помощью усиливают брызговики, пол салона и багажника.

Само слово, как видно из его произношения, не относится к исконно славянской лексике, а происходит от французского глагола — Longer, что означает идти вдоль, следовать. То есть он тянется по длине кузова.

Подобная конструкция применяется в авиации, производстве станков, кораблестроении и так далее. Соответственно, лонжерон — это основная несущая балка кузова, к которой прикреплены все остальные детали рамы.

Лонжероны могут иметь разную форму, но в поперечном разрезе они напоминают букву П, то есть это обычный швеллер, либо выполнены в виде полой трубы с прямоугольным сечением. Благодаря этому они спокойно могут выдерживать вес двигателя, коробки передач, пассажирского отсека, не деформируясь. Такая форма обеспечивает им прочность — попробуйте, к примеру, согнуть лист картона и спичечный коробок — последний согнуть будет куда тяжелее.

Особенности конструкции и предназначение

Если вы ездите на внедорожнике рамного типа, то лонжероны тянутся вдоль всего кузова. Они могут быть сварены между собой либо соединяться заклепками и мощными болтами. Просматривая каталог запчастей к своей машине, можно увидеть названия: лонжерон левый, правый, задний.

В передней части они прикручиваются к поперечине. Если же речь идет о несущем или интегрированном кузове, то к ним может быть приварен подрамник, либо же все они вместе образуют одну конструкцию.

Главные задачи, которые возложены на лонжероны:

• усиление кузова;
• дополнительная амортизация;
• смягчение ударов при столкновении.

Кроме того, благодаря им сохраняется геометрия. Если опытный водитель приобретает автомобиль с пробегом, то в первую очередь он осматривает не салон и состояние обивки, а днище, поскольку на него приходится весь вес машины.

При осмотре автомобиля лонжероны можно хорошо рассмотреть только снизу.

Проблемы, связанные с лонжеронами

Если геометрия кузова нарушена, машина побывала в аварии или из-за коррозии днище пришлось переваривать, то лонжероны могут трескаться или сдвигаться с места. Следует сказать, что ремонт их обходится очень дорого даже на автомобиле с рамной конструкцией кузова. Если же кузов несущий или интегрированная рама, то их приходится переваривать, а сделать это качественно практически невозможно — сварной шов не может обеспечить тот же уровень жесткости, что и цельный металл.

Обратите внимание еще на один момент — в том случае, если кузов, особенно днище, ремонтировали с помощью сварки, то их свойства полностью нарушаются.

Покупать такой автомобиль не рекомендуется, поскольку при движении на большой скорости последствия могут быть плачевными:

• ухудшение амортизационных характеристик;
• смещение или трещины лонжеронов;
• ухудшение комфорта езды.

Более того, изменяются и динамические характеристики самого автомобиля, им становится сложнее управлять.

Если же без замены не обойтись, то заказывайте ее только у профессионалов, где имеется оборудование для дуговой сварки. Найти данные детали в продаже можно, правда стоят они довольно дорого. Устанавливайте лонжероны того же размера и из того же материала, что и старые.

На авто с несущим кузовом погнутые лонжероны можно выпрямить на стенде — каролинер. Автомобиль заезжает на него, специалисты замеряют углы отклонения несущих элементов конструкции, и благодаря гидравлическим стержням выравнивают их до нужного уровня.

Загрузка…

Зачем автомобилю лонжероны

27.12.2017 | 881 просмотр

В конструкции любого легкового автомобиля есть отдельные силовые детали, по виду это профильные балки прямоугольного сечения, к ним крепятся элементы обшивки и другие детали кузова. Название такого профиля – лонжерон. Это парные элементы, которые устанавливаются слева и справа, они могут быть цельными или составными, проходят через переднюю и заднюю части кузова, либо являются сквозными, от переднего до заднего бампера.

Лонжероны принимают на себя основную часть нагрузок, в том числе вес двигателя, обшивки и пассажиров, на них передается и часть нагрузок, идущих от колес на кузов. Изначально все без исключения автомобили были рамными, продольные части рамы называли лонжеронами, для того чтобы увеличить прочность всей конструкции они соединялись перемычками, получалась своеобразная лестница. Непосредственно на раму устанавливался двигатель и КПП, к ней же крепились колеса, а сверху устанавливался кузов, эта основа называется шасси. Сейчас рамные конструкции в основном применяются при создании внедорожников и грузовых автомобилей.

Производимый сегодня легковой автотранспорт в подавляющем большинстве отдельной рамы не имеет, а есть продольные балки, интегрированные в кузов. Такая система строения автомобилей применяется как в бюджетном сегменте, так и в более дорогом, представительском.

От сотрудников автосервисов, занимающиеся кузовным ремонтом, часто можно слышать фразу «лонжерон передний левый ушел» — что она означает? Понять смысл не сложно, если знать, что деталь эта подвергается большим нагрузкам, а при аварии одна из профильных балок, может деформироваться и «повести» за собой другие важные детали и агрегаты, присоединённые к ней, в результате может пострадать и силовой агрегат и КПП, нарушиться геометрия кузова. Такое происходит при достаточно сильном ударе, причем, тяжелые последствия возможны, когда при силовом воздействии повреждениям подвергается лонжерон задний, это грозит не только деформацией кузова, но и элементов подвески.

Деформация несущих балок кузова возможна и в обычных условиях эксплуатации, происходит она постепенно, вследствие все тех же постоянных нагрузок, больше всего от этого обычно страдает лонжерон передний, левый или правый, в зависимости от того, на какую из сторон автомобиля приходится большая часть нагрузки. Марка автомобиля в данном случае мало что решает, и на бюджетном Хендай Солярис лонжерон передний правый может со временем деформироваться, и на дорогом Ягуаре, хотя эти детали эти изготавливаются из прочных титановых и алюминиевых сплавов. Если одна из несущих балок не выдержит и треснет, весь кузов может попросту посыпаться, поэтому при малейшем подозрении на нарушение геометрии кузова автовладельцу лучше сразу отправляться в автосервис, там, на специальном стенде, который называется «каролинер» производится исправление деформации лонжерона. Такая операция возможна только при незначительной деформации профилей, при серьезных повреждениях проблема решается только заменой. Ремонт достаточно дорогой в обоих случаях, поскольку, чтобы добраться до несущих балок нужно разобрать чуть ли не половину автомобиля, причем, независимо от того, лонжерон задний левый или передний правый нуждается в коррекции или замене.

Замена силовых балок производится с использованием сварки, при этом допускается использование исключительно оригинальных компонентов, поскольку эта деталь кузова создана производителем с учетом всех возможных нагрузок, в том числе и массы силового агрегата, других узлов и самого кузова, «самопальная» или «неродная» деталь такого рода, если выйдет из строя, то эксплуатация машины станет просто невозможной.

что это такое, фото, предназначение

Лонжерон является основой конструкции большинства легковых автомобилей, на нем держатся агрегаты, и именно он воспринимает большинство нагрузок. Лонжероны в автомобиле располагаются парно, соединяясь перемычками, – так образуется несущая конструкция, которая обеспечивает жесткость кузова. К этой раме крепится большинство кузовных элементов и некоторые агрегаты машины. Если посмотреть на конструкцию, то можно увидеть, что напоминает эта деталь лестницу: на жаргоне так называю лонжерон автомобиля. Что это такое и какого его предназначение, расскажем далее.

В плане прочности и надежности лонжероны сложно сравнить с чем-то другим. Они рассчитаны на крайне тяжелые нагрузки, которые создаются не только весом машины, но и ездой по нашим дорогам. Способны длительное время переносить ударные нагрузки, которые создаются во время попадания колес в ямы.

Функции, которые выполняет конструкция

Сам термин пришел из французского языка, где это слово означает движение вдоль чего-то. Этот термин применяется ко многим инженерным конструкциям такого рода, используется в железнодорожном, авиационном и даже корабельном транспорте. Несущая конструкция такого рода присутствует в большинстве автомобилей, кроме тех машин где несущим элементом является рама.

В классических легковых машинах лонжерон тянется вдоль кузова и усиливает его в местах, где сидят пассажиры и крепятся тяжелые элементы машины. В некотором роде лонжероны выполняют роль демпфера между кузовом и подвеской – часть энергии, воспринимаемой от дороги, которая могла быть передана кузову, гасится несущей конструкцией. Если бы кузов был настолько жестким изначально, то пассажиры и водитель воспринимали бы каждый удар гораздо сильнее, чем это происходит с такой конструкцией.

Поэтому чтобы предотвратить подобный эффект, в автомобиле передняя часть выполняется такой, чтобы она могла несколько смягчать удары, а не просто тотально деформироваться от них. Для выполнения такой задачи в конструкции предусмотрены специальные конструктивные решения. Они обеспечиваются различными способами:

• В некоторых местах лонжерон несколько уменьшается в толщине, изменяется ширина сечения.
• Проделываются технологические отверстия в тех местах, которые переносят минимальные статические нагрузки.
• Создаются специальные складки, которые при сильном ударе, во время аварии, позволяют сминать лонжерон автомобиля. За счет этого меньше страдает кузов, в котором находятся люди. Несущая конструкция поглощает кинетическую энергию и принимает на себя всю нагрузку, удар, передающийся в салон за счет этого получается гораздо слабее.

Типы существующих несущих конструкций

В первую очередь нужно сказать, что монтаж несущей конструкции в автомобиле производится в различных положениях – это можно увидеть на соответствующих фото. Большей частью это зависит от того, какова модель автомобиля и на что машина рассчитана. Выделяют такое расположение лонжеронов:

• Горизонтальное с параллельным расположением друг относительно друга.
• Изогнутые, идущие вдоль днища и повторяющие его контуры.
• Вертикальное расположение.
• Под углом.

Каждый из этих типов нередко встречается на совсем неожиданных автомобилях, даже на грузовиках и внедорожниках. Первый тип конструкции более свойственен для автомобиля с повышенной проходимостью. За счет вертикального расположения конструкторам удается сделать плоский пол, значительно сниженный в сравнении с классическими автомобилями. Практически такой же эффект для автомобиля дают и горизонтально изогнутые лонжероны, только за счет этого еще повышается и пассивная безопасность.

Как можно увидеть на фото днища большинства автомобилей – между лонжеронами присутствуют и поперечины. Они являются своеобразными ребрами жесткости кузова, размещаются они по-разному: перпендикулярно лонжерону, Х или К-образно. В большинстве своем изготавливаются поперечины из стального профиля, изгибаются под нужным углом. Если рассматривать легковой автомобиль, то в нем поперечины привариваются, в грузовом закрепляются с помощью клепки. К лонжеронам крепятся специальные кронштейны, на которых потом закрепляются агрегаты автомобиля.

Плюсы и минусы такой конструкции

Огромный плюс того, что в автомобиле находится лонжеронная конструкция, заключается в том, что она создает необходимую жесткость при легком весе. Малый вес обеспечивает повышенный уровень управляемости, машина становиться более маневренной. Обеспечивается максимальная пассивная безопасность за счет присутствия некоторых конструктивных решений, о которых мы говорили выше.

Но есть здесь и определенные минусы:

• Каждый агрегат автомобиля (двигатель, коробка переключения передач и др.) закреплены на лонжероне, за счет чего обеспечивается взаимная связь. И если кузов повреждается сильным ударом, то технические элементы также страдают;
• Из-за особенностей конструкции лонжероны редко, когда поддаются ремонту.

Основные проблемы машины, связанные с лонжеронами

Главная проблема такой конструкции автомобиля заключается в том, что со временем металл поддается усталостному эффекту, из-за этого через 10 лет на вид прочная конструкция в действительности может оказаться вовсе и не такой.

При попадании автомобиля в серьезное дорожно-транспортное происшествие лонжероны достаточно сильно деформируются, что сильно влияет на общие характеристики машины. Возможно смещение двигателя, элементов подвески.

Вернуть первоначальный вид может быть крайне сложно либо вовсе невозможно. При лопании лонжерона автомобиля весь кузов теряет заложенную прочность. Поэтому даже после мелкой аварии нужно проверять в каком состоянии несущая конструкция. Даже если на вид с кузовом все нормально.

Восстановление геометрии

В зависимости от того, насколько сильно была повреждена машина, определяется вид ремонтных работ. Если машина рамная и пострадали лонжероны, то заменить их не составит особого труда. Если же лонжерон был одной из несущих частей кузова, то дела обстоят намного хуже. Нередко бывает и так, что заменить лонжероны невозможно или просто бессмысленно. Если деформация частичная, то несущую часть кузова возможно вытянуть на специальном стенде. С его помощью можно постараться вернуть параметры к изначальным, но прочность однозначно будет уступать варианту, изготовленному в заводских условиях.

Бывают и такие аварии, после которых невозможно вытянуть конструкцию, и она нуждается в замене. Если не правильно подобрать лонжерон на замену, неправильно сварить или закрепить конструкцию, то это приведет к скорой поломке кузова снова. Учитывая то, что основное назначение лонжерона – это усиление кузова, то эта конструкция становится крайне важной для машины. Поэтому и ремонту этой детали, в случае необходимости, нужно уделить максимум внимания в плане качества.

Платформы

Spar — обзор

3.3.5 Платформа SPAR

Платформа Spar Platform состоит из одного вертикального цилиндра большого диаметра, поддерживающего платформу. Он имеет типичное верхнее строение FP (надводная палуба с буровым и производственным оборудованием), три типа райзеров (производственные, буровые и экспортные) и корпус, пришвартованный с помощью натянутой цепной системы из 6–20 тросов, закрепленных на морском дне. Лонжероны доступны на глубине воды до 3000 футов, хотя существующие технологии могут расширяться и относятся к аналогии с лонжероном на корабле.В сентябре 1996 года Oryx Energy установила первую производственную платформу Spar в Персидском заливе на 1 930 футов воды в блоке 826 холма Виоска. Это цилиндрическая конструкция длиной 770 футов и диаметром 70 футов, прикрепленная вертикально к морскому дну.

Цилиндр не доходит до морского дна, а вместо этого привязан к дну серией тросов и проводов. Большой цилиндр служит для стабилизации платформы в воде и позволяет ей поглощать силу потенциальных ураганов.Первая платформа Spar в Мексиканском заливе была установлена ​​в сентябре 199 г. — цилиндр имел длину 770 футов и диаметр 70 футов, платформа работала на глубине 1930 футов. Подобно айсбергу, большая часть лонжеронного сооружения расположена под поверхностью воды, что обеспечивает повышенную устойчивость сооружения.

Платформы SPAR (такие как платформа Brent SPAR) ранее использовались в качестве систем разгрузки плавающих хранилищ. Платформа Devil’s Tower SPAR (Dominion Oil) расположена на глубине 5 610 футов (1710 м) в Мексиканском заливе.Первыми платформами Truss SPAR были платформы Boomvang и Nansen SPAR (Kerr-McGee). Первый ячеистый лонжерон платформы SPAR — Red Hawk (Kerr-McGee). Платформа Perdido (Shell Oil Company) расположена в Мексиканском заливе (складчатый пояс Perdido) на воде на глубине 8000.

Платформа SPAR — это платформа, которая пришвартована к морскому дну, как TLP, но, в то время как TLP имеет вертикальные тросы натяжения, у SPAR более обычные швартовые тросы. Платформы SPAR были спроектированы в трех конфигурациях: (1) обычный цельный цилиндрический корпус, (2) лонжерон фермы, средняя часть которого состоит из элементов фермы, соединяющих верхний плавучий корпус, называемый твердым резервуаром, с нижним мягким цистерна, содержащая постоянный балласт, и (3) лонжерон ячеек, состоящий из множества вертикальных цилиндров.

В варианте с ферменным лонжероном средняя часть состоит из элементов фермы, соединяющих верхний плавучий корпус (называемый жестким резервуаром) с нижним мягким резервуаром, содержащим постоянный балласт. С другой стороны, версия с ячеистым лонжероном состоит из нескольких вертикальных цилиндров. Spar может быть более экономичным в изготовлении для буровых установок малого и среднего размера, чем TLP, и имеет большую внутреннюю стабильность, чем TLP, поскольку он имеет большой противовес внизу и не зависит от швартовки, чтобы удерживать его в вертикальном положении. Он также имеет возможность с помощью цепных домкратов, прикрепленных к швартовным тросам, перемещаться по нефтяному месторождению горизонтально. Первым производственным лонжероном был Neptune компании Kerr-McGee, плавучий производственный объект, стоящий на якоре на высоте 1 930 футов (588 м) в Мексиканском заливе, однако рангоуты (такие как Brent Spar) ранее использовались в качестве FSO. Башня Дьявола компании Dominion Oil находится на глубине 5 610 футов (1710 м) в Мексиканском заливе и является самым глубоким в мире рангоутом. Первыми лонжеронами фермы были Бумванг и Нансен компании Kerr-McGee.Первый (и единственный) сотовый лонжерон — Red Hawk компании Kerr-McGee.

Платформы Truss Spar отличаются как от полупогружных платформ, так и от TLP механизмом управления движением. Одним из отличий лонжерона фермы является то, что его центр тяжести всегда ниже центра плавучести, что гарантирует положительную GM. Это делает лонжерон фермы безоговорочно устойчивым. Ферменный лонжерон не получает устойчивости от системы швартовки, поэтому он не кренится и не опрокидывается даже при полном отключении от швартовки.

Глубокая осадка является благоприятным атрибутом для минимальных вертикальных движений, ее глубокая осадка и большая инерция фильтрует частотные колебания во всех штормах, кроме более сильных. Собственные периоды вертикальной качки и тангажа превышают диапазон периодов энергии волн. Длительные периоды срабатывания ферменных лонжеронов смягчают динамические реакции швартовки и стояка, которые характерны для судовых FPSO и полупогружных платформ. Глубокая тяга, наряду с защищенным центральным колодцем, значительно снижает текущую и волновую нагрузку на стояк. Эти нагрузки обычно регулируют требования к напряжению и усталости эксплуатационных стояков на TLP или Semis.

Одно из основных преимуществ ферменного лонжерона перед другими плавучими платформами заключается в уменьшении вертикальной и килевой качки. Низкие движения в этих степенях свободы позволяют использовать сухие деревья. Сухие деревья обеспечивают прямой вертикальный доступ к скважинам с палубы, что позволяет настраивать лонжерон фермы для полного бурения, капитального ремонта, производственных операций или любой комбинации этих действий.

Платформа SPAR может быть более экономичной в строительстве для буровых установок малого и среднего размера, чем TLP, и обладает большей стабильностью, чем TLP, поскольку она имеет большой противовес внизу и не зависит от швартовки, чтобы удерживать ее в вертикальном положении.Платформа также имеет возможность с помощью цепных домкратов, прикрепленных к швартовным тросам, перемещаться по нефтяному месторождению горизонтально.

«SPAR» — 2B1stconsulting 2B1stconsulting

Определение

SPAR является аббревиатурой от Single Point Anchor Reservoir (SPAR).

Это описательное определение относится к плавучей системе с внутрипромысловыми линиями выкидных трубопроводов и соответствующей подводной инфраструктурой для соединения подводных добывающих и нагнетательных скважин .

Комментарии

С точки зрения конструкции, SPAR представляет собой цилиндрическую, частично погруженную в воду морскую буровую и производственную платформу , которая особенно хорошо приспособлена для работы на глубоководных участках .

SPAR платформы являются одними из крупнейших используемых морских платформ .

Эти огромные платформы состоят из большого цилиндра, поддерживающего стандартную стационарную платформу буровой установки .

Цилиндр не доходит до морского дна, а вместо этого привязан к дну серией тросов и проводов.

Большой цилиндр служит для стабилизации платформы в воде и позволяет перемещаться для поглощения силы потенциальных ураганов .

По этим причинам SPAR являются предпочтительной конструкцией на глубине Мексиканского залива

Первая платформа SPAR в Мексиканском заливе была установлена ​​в сентябре 1996 года.

Его цилиндр имел длину 770 футов и диаметр 70 футов, а платформа работала на глубине 1930 футов.

SPAR — это , пришвартованный к морскому дну, как TLP , но в то время как TLP имеет вертикальные натяжные тросы, SPAR имеет более обычные швартовные тросы .

На сегодняшний день SPAR имеет , спроектированных в трех конфигурациях:

— Обычный SPAR в цельном цилиндрическом корпусе

— Ферма SPAR , мидель которой состоит из элементов фермы, соединяющих верхний плавучий корпус ( называется жестким резервуаром) с нижним мягким резервуаром, содержащим постоянный балласт

— Ячейка SPAR , состоящая из нескольких вертикальных цилиндров

SPAR обладает большей устойчивостью, чем TLP , поскольку имеет большой противовес на снизу и не зависит от швартовки , чтобы удерживать его в вертикальном положении.

Он также имеет возможность, регулируя натяжение швартовного троса (с помощью цепных домкратов, прикрепленных к швартовным тросам ), перемещаться по горизонтали и располагаться над колодцами на некотором расстоянии от основной платформы место расположения.

Первым серийным кораблем SPAR был корабль Keer-McGee’s Neptune , поставленный на якорь на высоте 1 930 футов (590 м) в Мексиканском заливе ; однако, SPAR (например, Brent SPAR ) ранее использовались только как FSO s

ENI Devil Tower , расположенная в 5 610 футов (1710 м) водной поверхности r в Мексиканском заливе , был самым глубоким в мире SPAR до 2010 года.

Самая глубокая платформа в мире в настоящее время — это Perdido SPAR компании Shell в Мексиканском заливе , плавающая на глубине 2438 метров воды . Он был построен при капитальных затратах 3 миллиарда долларов

В 2012 , Aker Solutions получила FEED (предварительное проектирование и проектирование) контракт от Statoil на проектирование world крупнейшая платформа SPAR для разработки месторождения Aasta Hansteen в норвежском Северном море .

Для получения дополнительной информации и данных о нефтегазовых и нефтехимических проектах перейдите в Project Smart Explorer

Теги: Aasta Hansteen, Brent SPAR, c, капитальные затраты, Cell SPAR, завершение, Обычный SPAR, сырая нефть, глубоководный , Глубоководное бурение, бурение, ENI, Башня дьявола ENI, разведка и добыча, FEED, плавучая система, выкидные трубопроводы, предварительное проектирование и проектирование (FEED), FSO, газ, GOM, Мексиканский залив, корпус и система швартовки, ураганы, инфраструктура, нагнетательная скважина, Keer-McGee, Keer-McGee’s Neptune, причал, Норвежское Северное море, шельф, морская платформа, морские технологии, реализация проектов OGP, нефть и газ, нефть и газ и нефтехимия, нефть и газ и нефтехимические капитальные затраты, Нефтегазовый и нефтехимический глоссарий, Нефтегазовый и нефтехимический проект, Новости нефти, Нефть и газ, Пердидо, платформа, добыча, Технико-экономическое обоснование проекта, Shell, одноточечный якорный резервуар (SPAR), SPAR, Statoil, подводный, Truss SPAR, разведка, добыча, U SA, колодец
Рубрика: Один день — Одно слово | 3 комментария

Spar Platform

Лонжерон — это плавучий кессон с глубокой осадкой, представляющий собой полую цилиндрическую конструкцию, похожую на очень большой буй. Его четыре основные системы — это корпус, причалы, верхние строения и стояки. Лонжерон опирается на традиционную систему швартовки (то есть якорную швартовку) для сохранения своего положения. Около 90 процентов конструкции находится под водой. Исторически лонжероны использовались как маркерные буи, для сбора океанографических данных и для хранения нефти. Конструкция лонжерона сейчас используется для бурения, добычи или и того, и другого. Отличительной чертой лонжерона является его корпус с глубокой осадкой, который обеспечивает очень хорошие характеристики движения по сравнению с другими плавучими концепциями.Низкие подвижки и защищенный центральный колодец также обеспечивают отличную конфигурацию для глубоководных операций. Промышленность заявляет, что глубина воды составляет до 10 000 футов.

Корпус построен с использованием обычных морских и верфейных методов изготовления. Количество скважин, расстояние между устьями и вес оборудования определяют размер центрального колодца и диаметр корпуса. В классической или полностью цилиндрической форме корпуса верхняя секция разделена вокруг затопленного центрального колодца, содержащего различные типы стояков.В этом разделе указывается плавучесть лонжерона. Средняя часть также затоплена, но ее можно экономично приспособить для хранения нефти. Нижняя часть (киль) разделена на отсеки для обеспечения плавучести во время транспортировки и вмещает любой стационарный балласт, устанавливаемый в полевых условиях. Приблизительный диаметр корпуса для типичного лонжерона GOM составляет 130 футов, а общая высота в развернутом состоянии составляет приблизительно 700 футов (90% корпуса находится в толще воды).

Первые лонжероны были основаны на конструкции Classic.Он превратился в лонжерон фермы, заменив нижнюю часть корпуса кессона фермой. Лонжерон фермы разделен на три отдельные секции. Цилиндрическая верхняя часть, называемая «жестким баком», обеспечивает большую часть плавучести лонжерона на месте. Средняя секция фермы поддерживает качающие пластины и обеспечивает разделение килевого и жесткого резервуара. Киловый танк, также известный как «мягкий танк», содержит фиксированный балласт и действует как естественное место для подвешивания экспортных трубопроводов и выкидных трубопроводов, поскольку влияние на окружающую среду от волн и течений и связанных с ними реакций здесь менее выражено, чем ближе к воде. линия.

Боковая цепная система от 6 до 20 линий удерживает лонжерон на месте. Швартовные канаты представляют собой комбинацию спирально-тросовой проволоки и цепи. Из-за его малых движений лонжерон может использовать тугую систему швартовки с меньшими масштабами и затратами по сравнению с полной цепной системой. Каждая швартовка прикрепляется к морскому дну забивной или всасывающей сваей. Корпус лески проходит через клюшку, расположенный на корпусе ниже поверхности воды, затем поднимается вверх по внешней стороне корпуса до цепных домкратов наверху, обычно на высоте 50 футов или более.Лишняя цепь хранится в корпусе. В зависимости от размера корпуса и глубины воды причалы могут иметь количество до 20 ярусов и содержать 3700 футов цепи и троса. Начиная с морского дна, типичная швартовка может состоять из свай длиной около 200 футов и диаметром 84 дюйма; 200 футов 4-дюймовой нижней цепи; 2,500 футов 4-дюймовой спиральной проволоки; и 1 000 футов 4-дюймовой цепи платформы. След, создаваемый системой швартовки, может достигать полумили или более в диаметре, измеренном по центрам от корпуса до якорных свай.

Конфигурации верхних строений соответствуют типичной практике проектирования фиксированной платформы. На палубах можно разместить полную буровую установку (3000 л.с.) или установку для ремонта скважин (600-1000 л.с.) плюс полное производственное оборудование. Производственные мощности достигают 100 000 баррелей в сутки и 325 млн куб. Футов газа в сутки. Тип и масштаб операции напрямую влияют на размер деки. Большие верхние строения будут соответствовать объектам бурения, добычи, обработки и расквартирования, а также могут включать удаленные скважины / месторождения, привязанные к лонжерону для обработки.Общая нагрузка на рабочую палубу, которая включает сооружения, содержащие жидкости, конструктивную и опорную сталь палубы, буровую установку / установку для ремонта скважин и переменные нагрузки для ремонта, может составлять 6600 тонн и более. В каютах экипажа на производственной лонжероне / лонжероне для ремонта скважин могут разместиться 18 рабочих, а на полном буровом и производственном комплексе — 100 человек.

Существует три основных типа райзеров: производственные, буровые и экспортно-импортные. Добыча — Каждый эксплуатационный стояк с вертикальным доступом имеет верхнее натяжение с помощью узла плавучего цилиндра, с помощью которого одна или две колонны обсадных труб привязываются назад и скважина завершается.Такое расположение позволяет использовать поверхностные деревья и поверхностный превентор для ремонта. Буровой райзер также представляет собой обсадную колонну с верхним натяжением и противовыбросовым превентором для бурения с поверхности, что позволяет использовать платформенную установку.

Экспортные / импортные стояки могут быть гибкими, стальными трубами с верхним натяжением или стальными цепями. Добывающие райзеры состоят из обычного подводного устья скважины на грязевой линии и соединительного элемента с напряженным соединением для восприятия напряжений, связанных с смещениями, вызываемыми окружающей средой. Рисунок морского дна (след) зависит от количества стояков. Например, схема подступенков может состоять из 16 подступенков, расположенных параллельно 8 на 2, с центрами 15 футов в каждом ряду и 20 футами между рядами, таким образом, имея прямоугольный след приблизительно 100 футов длиной и 20 футов шириной. Доступны другие рисунки (например, круглая или квадратная). Примером эксплуатационного стояка для лонжерона может быть одно- или двухходовое (концентрическая труба) устройство. Низкие перемещения лонжерона позволяют использовать экономичную технологию стальных подъемников цепной передачи для подводных производственных стволов.

Установка выполняется поэтапно, как и в других глубоководных системах добычи, когда один компонент устанавливается, а другой находится в стадии изготовления. Графики установки во многом зависят от состояния завершения корпуса и верхних строений.

Перед доставкой корпуса на место буровая установка может предварительно пробурить одну или несколько скважин. В это время проложены экспортные трубопроводы, которые будут транспортировать продукцию либо на другую платформу (хост), либо на берег после обработки.Осуществляется предварительное обследование, которое включает в себя следующее: установка акустической системы на дне для системы швартовки, устранение выявленных препятствий, предварительная установка буев-мишеней якорных свай и проведено окончательное обследование зоны постановки швартовки. Оказавшись на месте, деррик-баржа устанавливает якорные сваи и систему швартовки. Установка анкерных свай осуществляется с помощью палубной системы опускания, предназначенной для глубоководных установок, и подводного самоходного гидромолота с силовым агрегатом.Дистанционно управляемые аппараты (ROV) наблюдают за молотком и шлангокабелем, когда сваю опускают и врезают в морское дно.

В сочетании с свайной установкой система швартовки выкладывается и временно забрасывается. Лебедка для развертывания троса с катушками, специально разработанная для этого типа работ, обрабатывает каждый трос. ROV следит за траекторией укладки троса, когда буровая вышка следует по заранее определенному маршруту, пока не достигнет конца троса на катушке развертывания. Конец швартовного троса затем подключается к тросу для спуска / эвакуации и маркируется для последующего использования при креплении швартовной системы к корпусу.

На сегодняшний день все лонжероны GOM построены в Финляндии. После завершения корпуса он отправляется в Мексиканский залив на тяжеловесном судне, таком как Mighty Servant III. Из-за своих размеров и длины необходимо разделить корпус лонжерона на две части. По прибытии на береговое сооружение секции соединяются вместе с использованием метода мокрого стыковки, что позволяет снизить затраты и упростить обращение и размещение, а также устраняет необходимость в специальном оборудовании.После этого корпус готов к доставке на место.

В зависимости от близости места сборки на суше к открытому морю сначала могут использоваться буксиры меньшего размера (от 2000 до 4000 л. с.) для маневрирования корпуса на более глубокие воды, а затем более крупные океанские буксиры (7000 л.с.) буксируют лонжерон до конечного пункта назначения. .

Деррик-баржа и насосный катер ожидают прибытия корпуса на место. Баржа и лодка поднимают корпус. Пока корпус удерживается на месте, насосная лодка заполняет нижнюю балластную цистерну корпуса и затопляет центральный колодец.Самоподъем корпуса занимает менее двух минут после затопления. Затем деррик-баржа поднимает на место временную рабочую площадку, доставленную на площадку на барже с материалами. К задачам, выполняемым с использованием временной рабочей палубы, относятся базовое подключение инженерных сетей, крепление швартовки и установка стояка.

Позиционирование корпуса на месте осуществляется с помощью буксира и системы позиционирования. Затем к корпусу присоединяется система швартовки. После подключения системы швартовки тросы предварительно натягиваются.Затем корпус балластируется для подготовки к установке верхнего строения и снятию временной рабочей палубы.

Верхнее строение транспортируется в море на барже для материалов и поднимается на место буровой вышкой. Важной характеристикой является то, что деррик-баржа может выполнять подъем в режиме динамического позиционирования. Верхние строения состоят из производственных помещений, буровых / ремонтных установок, жилых помещений для экипажа и хозяйственных площадок. Установка различных конструкций, таких как пешеходные дорожки, лестницы и площадки, также устанавливается на буровой вышке.

Последним устанавливаемым оборудованием являются плавучие баки и соответствующие штоки. Банки просто снимаются с баржи с материалами и помещаются в пазы внутри отсека центрального колодца. Далее стебли накалываются на банки. Для подготовки к установке стояка банки балластируются до тех пор, пока шток не окажется на уровне производственной палубы.

НОВОСТИ ПИСЬМО

Присоединяйтесь к GlobalSecurity. список рассылки org

Буровая установка в форме лонжерона, спроектированная для коридора глубиной 8000–10 000 футов

Цилиндрический корпус ферменной конструкции, смоделированный по образцу производственных единиц Oryx, Chevron

Леонард Леблан
Хьюстон

К 2000 году операторы Мексиканского залива США ожидают для регулярного бурения на глубине воды более 8000 футов, а иногда и на глубине до 10 000 футов.Много лет назад это не могло быть геологической достопримечательностью. Сегодня геофизики знают, что в этом коридоре глубины воды существуют значительные скопления углеводородов. Фактически, помимо политических ограничений на региональные водоемы, сверхглубокие воды и Арктика — это единственные две границы, оставшиеся для морских исследований.

Из 26 буровых судов, которые имеют или вскоре будут иметь возможности для работы в глубоководных условиях, только три или четыре имеют способность преодолевать глубину более 8000 футов, и у них уже есть дневная ставка, превышающая 120 000 долларов в день с длительными контрактами. В одном только заливе США правительство США, как ожидается, будет сдавать в аренду более 100 участков в год на глубине более 8000 футов к 2000 году. Можно было бы арендовать больше участков, если бы операторы были уверены в доступности буровых установок.

Принимая во внимание эти ограничения по оборудованию, Spars International (SII) и Deep Oil Technology (DOT) разрабатывают буровую установку в форме лонжерона с гидроизоляционными характеристиками, превосходящими все существующие мобильные буровые установки. Конструкция аналогична двум ранее спроектированным производственным судам в форме лонжерона для Мексиканского залива США: установка Oryx для блока 826 Viosca Knoll (Нептун) на глубину 1 930 футов, которая сейчас устанавливается; Блок Chevron в блоке 205 Зеленого каньона (Genesis) для глубины 2590 футов, который находится в стадии изготовления.

Установка для бурения лонжеронов будет совместно принадлежать J. Ray McDermott Holdings и Aker Oil and Gas Technology. Акер и Макдермотт являются владельцами компании SII, которая является эксклюзивным лицензиатом технологии лонжерона DOT.

Shell Oil, владелец более 300 договоров аренды на восемь лет в глубоководных районах, критически нуждается в большем количестве судов для эксплуатации своих арендованных владений. Shell поручила McDermott / Aker продолжить инженерное проектирование лонжеронной платформы, которая будет использоваться в качестве мобильной буровой установки. После завершения проектирования Shell оценит возможность аренды одного бурового лонжерона с возможностью аренды еще двух.Детальное проектирование начнется в начале 1997 года, а строительство, в случае одобрения Shell, начнется позже в том же году. Поставка будет в 1999 году.

Остойчивость

В отличие от обычной однокорпусной или полупогружной буровой установки, лонжеронная установка может перемещаться глубоко в воде. Такая глубина корпуса обеспечивает отличные мореходные характеристики и очень низкое время простоя при бурении в зависимости от погодных условий. Кроме того, лонжерон относительно нечувствителен к глубине воды, нагрузке на палубу и расположению оборудования и модулей на палубе.

Естественный период вертикальной качки лонжерона с осадкой около 600-700 футов составляет около 30 секунд, что выше, чем у податливых башен, и намного выше, чем 12-18 секунд для пиковых волн. Фактически, лонжерон наклонялся бы своей осью на киль лонжерона. Лидеры швартовки расположены в средней точке осадки корпуса или выше, чтобы минимизировать динамику швартовки.

Кроме того, центр плавучести намного выше, чем центр тяжести. Во время 100-летнего урагана в Мексиканском заливе США испытания показывают, что лонжерон в центре тяжести будет испытывать максимальную волну 130 футов, вертикальную качку 4 фута и средний шаг 3.33 градуса. Что еще более важно, во время восьмифутовых значительных волн, которые существуют 90% времени, условия центра тяжести включают в себя девятиметровый нагон, нулевую качку и средний угол наклона 0,06 градуса.

Однако в обмен на отличные мореходные качества буровая установка для лонжерона должна уступить в транспортировке. Установка будет ограничена бурением в определенной области в течение длительного периода времени. Буксировка на большие расстояния с максимальной скоростью в четыре узла потребует очень много времени.

В то же время Drilling Spar может бурить как разведочные, так и эксплуатационные скважины с минимальным временем простоя на глубине до 1000 футов. Коридор глубиной 8000–10 000 футов в Мексиканском заливе США будет отличным применением эта технология, поскольку у нее будет больше шансов превзойти обычные буровые установки. Буксировки, превышающие 100 миль, были бы редкостью в Персидском заливе США.

Предполагается, что лонжерон McDermott / Aker будет стоить значительно меньше, чем 300 миллионов долларов, необходимых для создания полупогружного аппарата пятого поколения для глубин от 8000 до 10000 футов.Более низкая стоимость позволит удерживать дневные ставки в диапазоне судов с глубиной воды вдвое меньшей, чем у бурильщика рангоута.

Конфигурация

Конфигурация корпуса для бурения лонжеронов представляет собой цилиндр с глубокой осадкой, плавающий вертикально и удерживаемый на месте с помощью полужестой цепной системы швартовки. Установка будет забирать 650 футов воды, и при необходимости можно пробурить скважину в Мексиканском заливе США на глубине до 1000 футов.

Характеристики движения лонжерона обеспечивают более длительные периоды бурения в плохую погоду.Как правило, штормы в заливе США с уровнем моря 15-25 футов и ветром 35 узлов вызывают такие крены, качки и качки в соединениях буровая установка-подъемник-бурильная труба на обычных буровых судах, которые требуют остановки бурения. Такое прекращение бурения на лонжероне было бы редкостью. Кроме того, райзер, который обычно принимает биения в волновой зоне от высоких волн на полупогружных буровых установках, будет защищен внутри лонжерона. Движение моря внутри центрального колодца лонжерона будет минимальным.

В отличие от серийных лонжеронов — Oryx Neptune и Chevron Genesis — которые имеют полностью огибающий внешний вид, буровой лонжерон имеет открытую ферменную раму под плавучим корпусом.Разработчики SII / DOT поддерживают ферменную конструкцию, позволяющую снизить стальной вес корпуса, сохраняя при этом благоприятные характеристики движения лонжерона.

Centerwell

Подобно однокорпусным буровым установкам, но в отличие от полупогружных аппаратов, центральный колодец (лунный бассейн) полностью заключен в центр цилиндрического корпуса лонжерона диаметром 110 футов на глубину резервуара плавучести наверху фермы. Огромная глубина центрального колодца практически изолирует движение воды внутри центрального колодца.Подставка и пол буровой установки остаются выровненными даже в самые сильные штормы. Поскольку монтажные работы на райзере, устье скважины, противовыбросовых превенторах и другом соответствующем оборудовании могут проводиться в любое время в районе центральной скважины, время простоя при бурении существенно сокращается.

Защищенный центральный колодец вмещает модуль плавучести, который независимо плавает внутри корпуса. Этот модуль напрямую поддерживает вес бурового райзера длиной 8 000-10 000 футов, эффективно отделяя движение окружающего корпуса от модуля плавучести, поддерживающего райзеры.Несмотря на то, что такое разъединение считается важным в инженерном проектировании, на буровом судне было трудно получить такое разъединение, кроме как путем поддержки нагрузки райзера натяжителями. По словам инженеров SII / DOT, разделение добавляет гибкости работе буровой установки и значительно упрощает оборудование, необходимое для поддержки такого большого веса.

Швартовка

Конструкция предусматривает швартовку лонжерона с помощью полужесткой цепной восьмипроводной системы тросов. Восемь кабелей будут уложены к морскому дну вместо того, чтобы закреплять их традиционными устройствами для заделки.Полутянутая контактная система имеет более короткие линии, чем обычные мягкие контактные системы, что приводит к меньшему диаметру круга швартовки и соответствующему уменьшению бокового смещения самого судна из-за волн, течения и сил ветра.

Кроме того, значительным преимуществом лонжерона является расположение лонжеронов далеко внизу в корпусе, что позволяет уменьшить радиус швартовки для ограничения движений корпуса. Даже при расположении комодей в самой нижней точке корпуса на обычных однокорпусных и полупогружных буровых установках радиус швартовки обязательно будет большим, чтобы ограничить движения корпуса на очень большой глубине. Конструкторы лонжеронов утверждают, что даже при наличии глубоких фартуков швартовную систему относительно легко установить, использовать и перемещать.

Нижняя часть корпуса ферменного каркаса лонжерона имеет еще одно преимущество. Открытый каркас фермы не будет препятствовать течению, которое может двигаться со скоростью два-три узла в глубоководном заливе США.

Операции на 10 000 футов

Для бурения на глубине 10 000 футов требуется оборудование, которое больше и надежнее любого существующего сегодня. Требуются более крупная буровая вышка, более высокое давление циркуляции, большие объемы перекачки и более емкое бортовое хранилище бурового раствора, труб, топлива и химикатов.Более высокие полезные нагрузки должны поддерживаться плавучестью внешнего корпуса.

Благодаря цилиндрической форме лонжеронный корпус обеспечивает экономичную плавучесть для стального веса. Из-за большого диаметра небольшое увеличение диаметра корпуса приводит к значительному увеличению его объема и чистого водоизмещения. Буровая установка с лонжероном требует очень небольшого штрафа из-за дополнительных размеров и требований к стали для обеспечения грузоподъемности палубы, что способствует созданию конфигурации буровой установки, включающей все необходимое для эффективного бурения скважины с минимальным временем ожидания.

Инженеры SII / DOT говорят, что лонжерон обеспечивает бурение на беспрецедентных глубинах при дневных затратах, «сопоставимых с затратами на буровые установки, которые в настоящее время способны бурение на глубине вдвое меньше». Планы на будущее в отношении буровых лонжеронов, включая добавление оборудования для долгосрочных испытаний и раннего производства к концепции, в которой возможности хранения масла в цилиндре полной глубины могут быть использованы с большой пользой.

Сравнение спецификаций [56113101.gif — 24,58 K]

В конструкции буровых лонжеронов McDermott / Aker используется открытая ферменная конструкция в нижней части корпуса вместо резервуаров, так как хранение не требуется.

На этом чертеже внутреннего поперечного сечения верхних строений для гипотетической установки для бурения и добычи лонжерона показана конфигурация буровой площадки по отношению к настилу эксплуатационных деревьев и плавучести бурового райзера внизу.

На этом графике Макдермотта показаны различные используемые и запланированные производственные концепции с учетом глубины воды.

Система швартовки лонжерона показана в профиль. [56119801.gif — 34,27 K]

(PDF) Новый дизайн для лонжеронной платформы

килевой танк

, также известный как «мягкий танк», содержит фиксированный балласт и действует как естественное место подвешивания

для экспортных трубопроводов и выкидных трубопроводов, поскольку влияние окружающей среды

от волн и течений и связанные с ними реакции менее выражены

там, чем ближе к ватерлинии.

Боковая цепная система от 6 до 20 линий удерживает лонжерон на месте. Швартовные стропы

представляют собой комбинацию спирально-тросовой проволоки и цепи.Из-за малых движений лонжерон

может использовать тугую систему швартовки при меньших масштабах и стоимости по сравнению с полной цепной системой

. Каждая швартовка прикрепляется к морскому дну забивной сваей

или

. Корпус троса проходит через клюшку, расположенный на корпусе ниже

поверхности воды, затем простирается вверх по внешней стороне корпуса до цепных домкратов наверху,

обычно на высоте 50 футов или более. Лишняя цепь хранится в корпусе.В зависимости от размера корпуса

и глубины воды, причалы могут иметь различное количество до 20 ярусов и содержать

3700 футов цепи и троса. Начиная с морского дна, типичная швартовка может состоять из

свай длиной примерно 200 футов и диаметром 84 дюйма; 200 футов 4¾-дюймовой нижней цепи;

2 500 футов спиральной проволоки диаметром 4 дюйма; и 1 000 футов 4 platform-дюймовой цепи платформы. Площадь

, создаваемая системой швартовки, может достигать полумили или более в диаметре

, измеренном по центрам от корпуса до якорных свай.

Конфигурации верхних строений соответствуют стандартным методам проектирования фиксированной платформы. На деках

можно разместить полную буровую установку (3000 л.с.) или установку для ремонта скважин (600–1000 л.с.) плюс полное производственное оборудование

. Производственные мощности достигают 100 000 баррелей в сутки и 325

млн кубических футов в сутки. Тип и масштаб операции напрямую влияют на размер деки. Более крупные верхние строения

будут соответствовать объектам бурения, добычи, обработки и кварталов

, а также могут включать удаленные скважины / месторождения, привязанные к лонжерону для обработки

.Общая нагрузка на рабочую палубу, которая включает сооружения, содержащие жидкости, конструкционную и опорную стальную палубу

, буровую установку и переменные нагрузки для ремонта скважин, может составлять

6 600 тонн или более. Помещения экипажа на Лонжероне для производства / ремонта могут вместить

18 рабочих, а полный комплекс буровых и производственных работ может вместить 100 человек.

Существует три основных типа райзеров: производственные, буровые и экспортно-импортные. Добыча

— Каждый эксплуатационный райзер с вертикальным доступом имеет верхнее натяжение с помощью выталкивающего цилиндра

, через который одна или две колонны обсадных труб крепятся, и скважина

завершена.Такое расположение позволяет использовать поверхностные деревья и поверхностный превентор для ремонта.

Буровой райзер также представляет собой обсадную колонну с верхним натяжением и противовыбросовым превентором для бурения с поверхности, который

позволяет использовать буровую установку платформенного типа.

Экспортно-импортные стояки могут быть гибкими, стальными трубами с верхним натяжением или стальными цепями.

Добывающие райзеры состоят из обычного подводного устья скважины на промысловом канале и соединителя

с подпружиненным соединением для снятия напряжений, связанных с

смещениями, вызываемыми окружающей средой. Рисунок морского дна (зона покрытия) зависит от

(PDF) Усталость соединения верхних строений лонжерона с корпусом — временная и частотная области

Документ № 2003-YSC-03 Luo Номер страницы 5

Таблица 4 Статистика горячей точки напряжение и годовые усталостные повреждения для

выбранных состояний моря

Годовые убытки

Местоположение

Бункер

№

Среднеквадратичное значение напряжения

ξ (МПа)

T

ноль

(сек) *

3 0.71 6,33 — 0,0007

8 4,68 8,47 0,1606 0,1505

Верхнее строение —

до корпуса

20 14,59 11,50 3,480 3,3800

3 0,51 6,65 — 0,0003

8 1,33 6.47 0,0048 0,0050

—

— 9000 резервуар

20 9,08 8,401 1,098 1,1120

3 0,82 7,51 — 0,0009

8 3,58 8,81 0,0701 0,0650

Ферма-к-

жесткий резервуар

20 22,14 8,32 14,870 16,391

Усталость от усталости и низкой частоты волн Частота

Движения

Как показано на Рис. 6, вклад низкочастотного движения составляет

различных в разных соединениях.Для соединения верхних строений с корпусом движения с низкой частотой

вносят небольшой вклад в усталостное повреждение. Напротив,

вносит значительный вклад в соединения мягкого резервуара и жесткого резервуара

. Используя допущение узкой полосы, усталостное повреждение

во всем диапазоне частот можно рассчитать следующим образом:

∫

= dff) (

σξ

(1)

∫

×

=

dfff

T

z

2

) (

σ

ξ

(2)

) 1

2

() 22 (+ Γ × ×

×

м

SCF

TA

T

D

м

z

L

всего

ξ

(3)

где ξ — среднеквадратичное значение напряжения; σ плотность напряжений; f — частота

; T

z

— период перехода через нуль; D

всего

— усталостное повреждение; T

L

— время

, в течение которого рассчитывается повреждение; SCF — концентрация напряжений

Коэффициент

; m — отрицательный Обратный наклон кривой S-N, а A — это точка пересечения

кривой S-N с осью log N.

Снова обращаясь к рис. 6, функция плотности напряжений может быть просто разделена

на пороговой частоте f

b

. Мы предполагаем, что плотность напряжения

на частоте ниже f

b

классифицируется как вклад от низкочастотных движений

, а остаточная плотность напряжений от движений с частотой

волн. Повреждение из-за низкочастотного движения можно рассчитать по

, используя уравнения (1) — (3) между 0 и f

b

.Аналогично, усталостное повреждение

из-за движений с частотой волны вычисляется между f

b

и ∞.

D

lowf

и D

wavef

представляют собой усталостное повреждение для низкочастотных и волновых

движений соответственно. Результаты для обоих частотных диапазонов равны

, приведенные в таблице 5 для трех интервалов. Суммарные повреждения как низкочастотных, так и

волновых движений сравниваются в таблице 5.

Замечено, что повреждения более низкой частоты и частоты волны не добавляют

к общему ущербу. Это говорит о том, что усталостное повреждение не может быть рассчитано и объединено отдельно. Для соединений верхних строений с корпусом на

волновых движений приходится более 90% общего усталостного повреждения

. Для соединений ферма с жестким резервуаром и ферма с мягким резервуаром D

lowf

составляет от 2 до 7% от общего усталостного повреждения. Однако сумма D

lowf

и D

highf

составляет от 33 до 72% от общего усталостного повреждения.Это означает, что

Таблица 5 Сравнение годовых усталостных повреждений для выбранного моря

указывает

Годовой ущерб

Местоположение

Бункер

№

D

Всего

D

9000

low lowf

D

Всего

D

wavef

D

wavef

D

Всего

3 .0007 6.5e-8 0,01% .0007 99.9%

8.1505 .0001 0,06% 0,147 97,7%

Верхнее строение —

до корпуса

20 3,380 . 0082 0,24% 3,191 94,4%

3 .0003 9,5e-6 3,17% .0001 33,3%

8 .0050 .0001 2,00% 0,003 60,0%

Соединительная ферма

мягкий бак

20 1,112 0,0255 2,30% 0,780 70,1%

3 .0009 5.9e-5 6,56% .0003 33,3%

8 .0650 .0015 2,30% 0,046 70,8%

Ферма-

жесткий бак

20 16,39 .3370 2,10% 11,82 72.1%

взаимодействие низкочастотных и волновых движений составляет примерно от 20 до

60% от общего усталостного повреждения. Более пристальное изучение рис. 6 показывает

, что разница наименьшая, когда один частотный диапазон доминирует в спектральной плотности

, и наибольшая в противном случае. Это различные предлагаемые

,

методы комбинирования волнового и более низкочастотного вкладов и

, корректирующие оценку ущерба для широкополосного спектра. Однако более надежным показателем анализа частотного спектра

является сравнение

с подсчетом дождевых потоков, как показано в таблице 4. Общая усталость

повреждений близка между методом подсчета дождевого потока и спектральной математикой

в уравнениях 1-3.

ВЫВОДЫ

В данной статье рассматривается расчет усталостных повреждений критических соединений

лонжерона фермы с использованием различных методов. Было обнаружено

, что для соединений верхних строений с корпусом спектральный метод

может точно предсказать усталостные повреждения. Анализ во временной области показывает, что более 90% общих усталостных повреждений на соединениях верхних строений и корпуса

составляют более

, вызванные колебаниями с частотой волны.Но, если для расчета усталостного повреждения соединений фермы с мягким резервуаром

и соединения фермы с жестким резервуаром учитывается только частота колебаний

движений, усталостное повреждение будет недооценено на 20-50% в зависимости от характеристики море

шт.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Авторы выражают благодарность компании Technip Offshore Inc. за поддержку

и разрешение на публикацию данной статьи.

ССЫЛКИ

Halkyard, JE (1996).«Состояние лонжеронных платформ для глубоководных систем добычи

», Тр. Of 6

th

ISOPE Conference, Los Angles.

Ким, М.Х., Ран Р., Чжан, В., Бхат, и Бейнет, П. (1999). «Корпус / причал

Сопряженный динамический анализ лонжерона фермы во временной области», Proc.

Of 9

th

ISOPE Conference, Crest, France.

Luo, YH, Lu, R, Wang, J , и Берг, С. (2001). «Анализ усталости во временной области

для критических соединений лонжерона фермы», Proc.Of 11

th

ISOPE

Conference, Ставангер, Норвегия.

Американское общество испытаний и материалов (1985). «Стандартная практика

для подсчета циклов в анализе усталости».

UK HSE (1995). «Морские установки: руководство по проектированию,

Строительство и сертификация», Спецификация Министерства энергетики Великобритании, 4

th

Edition,

Лондон, Великобритания.

Вибрации, вызванные клеточным лонжероном и вихрем | OTC Offshore Technology Conference

Abstract

Вибрации, вызванные вихрем (VIV) лонжеронов при протекании тока, являются важным фактором при проектировании швартовки лонжеронов.Модельные испытания и полевые данные показывают, что Spar VIV представляет собой сложную проблему, которая может включать большое количество параметров, включая характеристики корпуса Spar, динамические характеристики заякоренной системы и собственно текущие характеристики (профиль, турбулентность, направление). Cell Spar — это новая конструкция, которая имеет несколько физических характеристик, которые отличаются от характеристик нынешних классических и ферменных лонжеронов. Некоторые из этих характеристик позволяют построить структуру таким образом, чтобы не ухудшать характеристики VIV при токах.Была проведена серия модельных испытаний для изучения влияния характеристик корпуса Spar и характеристик швартовной системы на реакцию VIV Cell Spar. В этом документе представлен обзор испытаний модели буксировочного бака и измеренного отклика VIV. В документе подробно описывается экспериментальная установка и детали лонжерона, которые были изменены для достижения реакции VIV, превосходящей все существующие лонжероны.

Введение

Новая конфигурация платформы Spar, названная Cell Spar, в настоящее время производится в Техасе.Эта новая форма корпуса состоит из пучка цилиндрических элементов, называемых ячейками, которые удерживаются вместе рядом горизонтальных и вертикальных структурных элементов, расположенных в промежутке между ячейками (см. Рисунок 1).

Поскольку внешняя поверхность верхней части ячеистого лонжерона не образует обычный цилиндр, возникли опасения, что ремни, используемые на существующих лонжеронах, могут не работать. Кроме того, сложнее изготовить обычные элементы пояса лонжерона, подходящие для многоповерхностной внешней части ячеистого лонжерона.В качестве возможных решений был предложен ряд возможных новых конфигураций взлома, но, поскольку оказалось, что эффективность подавления VIV трудно предсказать, была проведена серия модельных тестов для адекватной количественной оценки производительности.