一種適用於殼體樁腿自升式海洋平臺的抗冰裝置的製作方法

2023-10-24 00:54:52

本發明屬於海洋平臺的抗冰技術領域，涉及一種適用於殼體樁腿的自升式海洋平臺抗冰裝置。

背景技術：

寒冷地區的自升式海洋平臺應用實例較少，因其在冬季會受到流動冰的作用，比如我國的渤海海域。而這種作用下會導致自升式海洋平臺振動加劇，當這種作用的頻譜中有接近結構自振周期時更會引起平臺的穩態振動，加快平臺的疲勞失效，影響平臺工作人員的正常生活，因此在建造平臺時應注意冰荷載的碰撞所導致的平臺振動。目前，在自升式海洋平臺上還沒有減小海冰破壞的措施，因此，一種能夠解決上述問題的自升式海洋平臺抗冰裝置是自升式平臺抗冰方面的一種極具應用價值的技術。

技術實現要素：

針對現有的自升式海洋平臺的結構，本發明的目的在於為殼體樁腿自升式海洋平臺提供一種可在樁腿上移動的抗冰裝置。

為了實現上述目的，本發明所提供了一種適用於殼體樁腿自升式海洋平臺的抗冰裝置，該裝置包括抗冰錐體、至少一個齒輪箱、至少一個齒輪箱固定板、至少一個帶導軌的齒條；其中，抗冰錐體為設置在樁腿外周的圓錐形抗冰結構，位於平臺下甲板與樁靴之間；在平臺樁靴收入處留有錐型凹槽，便於抗冰錐體和樁靴收入平臺；齒輪箱通過齒輪箱固定板固定於抗冰錐體內部；樁腿外周沿軸向方向設置帶導軌的齒條；齒輪箱的一側內部設置導軌嵌入區，將齒輪箱嵌入導軌的導槽內，同時令設置於導軌嵌入區內部的齒輪與齒條相嚙合，齒輪中心與齒輪箱軸連接；抗冰錐體通過齒輪運動控制裝置控制齒輪與齒條的相對運動，實現抗冰錐體沿樁腿的上下運動；抗冰錐體的錐面與底面的夾角α為45°～60°，錐體底面直徑d小於樁靴直徑，錐體高度l小於樁靴半徑×tanα。

為了起到抗冰效果，夾角α不應大於60°，為了不使錐體直徑過大且起到抗冰效果，夾角α應大於45°。錐體高度l根據水位變化情況進行確定，同時為了滿足錐體收入平臺的要求，錐體直徑d應小於樁靴直徑，從而錐體高度l應當小於樁靴半徑*tanα。

進一步，當帶導軌的齒條為多個時，則沿樁腿外周均勻布置，與之相對應的齒輪箱也沿樁腿外周均勻布置。

進一步，上述齒輪箱中的齒輪有一個或兩個以上；當為兩個以上時，多個齒輪沿齒條依次排列，且同時與齒條相嚙合，齒輪運動控制裝置同時控制所有齒輪的同步轉動。

進一步，該抗冰錐體內部還包括制動裝置，實現當運動到指定位置時，對齒輪箱的制動，進而固定抗冰錐位置。

本發明的有益效果為：

1、由於在自升式海洋平臺樁腿的水面附近外側安裝有專用抗冰錐，海洋平臺樁腿所受到的海冰荷載由直立結構的擠壓破壞轉化為錐體結構的彎曲破壞，從而可以有效的減小冰力極值及結構冰激振動，保護平臺的安全。

2、本發明適用於殼體樁腿，實施簡單，在樁腿與抗冰錐之間設有連接和移動裝置，使抗冰錐可以配合自升式海洋平臺工作方式。

3、抗冰錐體可以和樁靴一同收入平臺便於平臺的移動工作，同時在無冰期抗冰錐體可收入平臺凹槽內，使得樁腿受到的波浪力不發生變化。

附圖說明

圖1為本發明的抗冰錐體及齒輪齒條裝置示意圖；

圖2為本發明的齒輪箱結構示意圖；

圖3為本發明的抗冰錐及平臺錐型凹槽示意圖；

圖4為本發明抗冰錐及樁靴收入平臺示意圖；

圖5為本發明的抗冰裝置工作流程框圖；

圖中：1抗冰錐體；2齒輪箱；3齒輪箱固定板；4帶導軌的齒條；5樁腿；6導軌嵌入區；7齒輪；8齒輪箱內部；9平臺下甲板；10樁靴。

具體實施方式

本發明所提供的一種適用於殼體樁腿自升式海洋平臺的抗冰裝置，其中的主要裝置如圖1所示。

將抗冰錐的外型設計為正圓錐狀，內部形狀根據齒輪齒條裝置的形狀進行設計，並進行加強。

在樁腿與抗冰錐上設置齒輪齒條移動裝置，將抗冰錐體安裝於平臺與樁靴之間的樁腿上。

將平臺存放樁靴處上部設計為錐型凹槽，用於抗冰錐體的存放如圖3所示。

自升式平臺拖曳至作業區域前，將樁靴和抗冰錐體全部收入平臺設計槽位處如圖4所示。

平臺運動至指定區域後，打開抗冰錐齒輪固定裝置，將抗冰錐固定於平臺甲板上，直至樁靴到達指定深度。

有冰期作業時，當甲板上升使得抗冰錐斜面位於水面線處時，將抗冰錐固定於樁腿上，可進行一定的防水處理。然後繼續升起甲板至作業高度。

當水位發生改變使得錐體不位於水面線處時，調劑錐體高度使其重新處在水面線處。

作業結束後抗冰錐體隨樁靴一起收入甲板凹槽內。

無冰期作業時，抗冰錐固定於平臺凹槽內，隨甲板一起升至作業高度工作流程見附圖5。