CN1012974B - 自举式采油平台的支架的悬挂装置 - Google Patents

Abstract

一种自举式采油平台的支架的悬挂装置，该采油平台包括安装在支架上并通过驱动机构可沿支架移动的合身，驱动机构包括与安装在支架上的齿条啮合的输出齿轮，电机通过减速器驱动该输出齿轮。减速器可转动地安装在与平台台身连接的结构上，驱动机构的每个减速器与一个能量吸收机构配合，能量吸收机构包括至少一个可扭转的弹性可屈服支持件，该支持件与所述减速器相连，并逐渐吸收冲击，尤其是当支架与海床接触的时刻。

Description

本发明是关于海上钻井或采油平台的支架的悬挂装置。

这种类型的平台一般包括支撑在海床上的支架，和安装在支架上可沿所述支架移动和调整高度的台身。

整个平台在钻井或作业现场开始处于浮动状态，支架下降直到与海床接触，然后台身靠支架的支撑上升到海面之上最大波浪达不到的高度。

通过与所述台身连接的提升机构，台身可沿平台的支架移动，提升机构包括输出齿轮，输出齿轮的轴承与台身连接，输出齿轮与安装在支架长度的至少一部分上的齿条啮合。这些齿轮由多个与减速比很大的减速器连接的电机驱动。

在支架下降的终点，支架与海底接触的时刻，考虑到台身在浪涛作用下的运动，冲击可能是很猛烈的。这些冲突传递到提升机构，这样就使减速器的多个齿轮承受很高的应力。

当支架与海底接触的时刻，为了保证减速器的齿轮处于良好状态，所以有必要明显扩大它们的尺寸或等待有利的天气条件，这样就增加了安装费用。

日本专利5555716公开了一种装置，包括可移动地安装在支架上的台身，安装在支架上并与齿轮啮合的齿条，齿轮由连接于马达的减速器驱动，所述减速器通过一根轴安装在与台身连接的结构上，并与作为能量吸收机构的弹性件连接。但该弹性件的目的是使负 荷均匀地分布在各减速器上，其结构复杂且变形量十分有限，因此不能充分地吸收支架接触海度时产生的冲击能量。

本发明的一个目的就是通过提供一种自举式采油平台支架的悬挂装置来克服上述传统装置的缺点，该装置以相对较简单的结构可以减小由于冲击在结构中尤其在减速器的齿轮中产生的应力。

所以本发明提供了一种用于自举式采油平台支架的悬挂装置，该采油平台包括安装在支架上并通过驱动机构可沿支架移动的台身，驱动机构包括与安装在支架长度的至少一部分上的齿条啮合的输出齿轮，每个所述输出齿轮由一个与减速器连接的驱动机构驱动，减速器借助于至少一个轴承可转动地安装在一个支持减速器并与台身连接的结构上，该轴承允许所述减速器和每个相应的输出齿轮的角转运动，驱动机构的每个减速器都与一个能量吸收机构配合，能量吸收机构包括至少一个可扭转的弹性可屈服支持件，该支持件与所述相应的减速器相连并保证逐渐吸收冲击，尤其当支架与海床接触时产生的冲击。

参照附图，通过下面的描述可更好地理解本发明，其中：

图1是支架处于下降状态的自举式采油平台的示意性正视图。

图2是平台支架之一的示意性局部放大视图，示出了一个支架移动机构。

图3是沿图2中3-3线的剖视图。

图4是根据本发明的悬挂装置的第一实施例的正视图。

图5是沿图4中5-5线的剖视图。

图6是根据本发明的悬挂装置的另一实施例的正视图。

图7是根据本发明的悬挂装置的又一实施例的正视图。

图8是根据本发明的悬挂装置的第四实施例的正视图。

图1示意性地示出了自举式或自升式采油平台，它包括一个可移动地安装在垂直支架2上的平台台身1，当采油平台处于钻井或作业位置时，垂直支架2支撑在海床3上。

在本实施例中，每个垂直支架2的断面形状都为三角形，并包括通过金属梁杆的桁架结构相互连接的三个支柱2a。在本实施例中，在支柱底部的支柱终端有一个为六角形的支脚4。

在每个支架2的区域，平台带有用来相对于所述支架移动和悬挂平台台身1的系统10。该移动系统10允许支架2下降到可与海床接触的位置，然后允许平台台身通过靠在支架上上升到海面以上最大的波浪达不到的高度。

为此目的，如图2和图3所示，支架2的支柱2a带有径向相对的齿条5，齿条5位于支架2长度的一部分上，安装在台身1上的马达驱动机构12的输出齿轮11与齿条5啮合。举例来说，对每个支柱2a都有6个各自带马达驱动机构12的输出齿轮。

下面参照图4，详细地描述一个马达驱动机构12。

图4部分地示出了带有与输出齿轮11啮合的齿条5的支架的支柱2a，该齿轮11安装在轴13上，轴13的一端是由安装在台身1上的结构15上的轴承14导向。由电机17驱动的减速器16驱动轴13旋转。

减速器16可转动地安装在结构15上，结构15是通过轴承18a和18b支承减速器的，所以在支架的下降和架设期间，所述减速器有可能进行一定的角转运动，所以相应的输出齿轮11也有可能进行一定的角转运动，如下面将要看到的。

而且，减速器16还被连接到一个用于吸收能量的机构20，以 便吸收当支架与海床接触时产生的冲击能量。

为此目的，减速器16的外面带有两个法兰19a和19b，在法兰19a和19b之间安装有一个扇形齿轮21，该扇形齿轮21与安装在轴23上的齿轮22（图5）啮合，轴23可旋转地由固定在结构15上的外壳24导向。而且，齿轮22安装在一个弹性可屈服支持件的端部25a上，在图4所示的实施例中，该支持件由一根置于结构15内的腔室26中的扭力杆25构成。扭力杆25的另一端部25b被固定在结构15上。

扭力杆25可用钢制成或由高强度的合成材料制成，它也可以由合成材料的管构成，该合成材料是通过缠绕得到的并由玻璃丝和环氧树脂组成。

减速器16在相对于扇形齿轮21的一侧也带有一个凸块27，凸块27是用于将减速器的角转运动限制在两个运动终端挡块28a和28b之间（图5）。

用于移动和悬挂采油平台的台身1的每个系统都是这样构成的。

所以整个平台在钻井或作业现场开始处于浮动状态，然后支架2下降直到与海床接触。为此目的，电机17通过减速器16驱动与齿条5啮合的输出齿轮11。在支架2的下降期间，电机17作为制动器工作。

当支架2在下降的终点与海床接触时，考虑到在浪涛作用下平台台身的运动，冲击可能是很猛烈的。所以冲击通过齿条5传递到输出齿轮11上，齿轮11使减速器16在轴承18a和18b中转动。转动中的每个减速器驱动扇形齿轮21，扇形齿轮21又驱动齿轮22。反抗转矩传送到各种扭力杆25上，扭力杆25变形并作为在 台身1上支架2的能量吸收元件。

通过在挡块28a和28b确定的行程内对能量的吸收，该悬挂装置在支架接触到海床时将吸收冲击，每个马达驱动机构的减速器16上的凸块27在挡块28a和28b之间运动。由于减速器16活动连接地安装在结构15上，当冲击时该运动允许输出齿轮11有一定的转动，从而允许齿条5及支架2振动，并通过逐渐地将平台的载荷传递到海床上使其稳定。

在图6所示的实施例中，能量吸收机构20的弹性可屈服支持件是由置于结构15的腔室26内的两个串联的扭力杆30和31构成的。减速器16的扇形齿轮21与安装在轴23上的齿轮22啮合，轴23可旋转地由固定在结构15上的外壳32导向。齿轮22安装在第一扭力杆30的端部30a上。该第一扭力杆30的另一端30b连接在齿轮33上，该齿轮33与安装在第二扭力杆31的端部31a上的齿轮34啮合。齿轮33和34都安装在各自的轴35和36上，轴35和36可旋转地由固定在结构15上的后外壳37导向。扭力杆31的端部31b被固定在前外壳32上。

施加于减速器16的反抗转矩通过扇形齿轮21和齿轮22传递到第一扭力杆30上，使其变形。在变形中，第一扭力杆30驱动齿轮33和34，这样使第二扭力杆31变形，第二扭力杆的端部之一被固定在结构15上。所以两根扭力杆30和31承受了扭矩，这两根扭力杆将吸收支架接触到海床时产生的冲击。

两根扭力杆的这种布置，减小了总体尺寸，并具有较大的吸收冲击的挠性。如果必要，串联的扭力杆的数目可以更多。

在图7所示的实施例中，象前面一样扭力杆40的端部40a有 一个与固定在减速器16上的扇形齿轮21啮合的齿轮22。另一方面，扭力杆40的另一端40b带有一个所述杆的扭矩预置系统41。该预置系统41包括一个驱动齿轮43的马达一减速器单元42，齿轮43与一个固定在扭力杆的端部40b上的环齿轮44啮合。该预置系统最好由一个蜗轮蜗杆组件构成。

借助于齿轮43和环齿轮44，该预置系统使扭力杆40产生预变形，并改变凸块27的中点位置，凸块27将减速器的角转运动限制在两个运动终端挡块28a和28b之间（图5）。

图8所示的能量吸收机构20包括一个由管形套管形成的扭力杆50，它是由弹性体或掺有刚性衬垫的类似弹性材料制成。和前述实施例一样，扭力杆50的端部50a安装在由扇形齿轮21驱动的齿轮22上，其相对端50b被固定在结构15上。

另外，该扭力杆也可由实心的柱体件形成，它由弹性体或类似的弹性材料制成，或由通过并置衬垫形成的叠层材料制成，衬垫可由弹性或刚性衬垫组成。

扭力杆50的端部50b也可以与扭矩预置系统连接。

可以看出前面描述的各种方案可以减小因冲击在结构中产生的应力，尤其在减速器的齿轮装置中产生的应力，并可控制在所述减速器的所有输出齿轮上的载荷的平衡。

而且，根据本发明的悬挂装置可使相对于平台台身移动支架的系统的所有减速器之间的扭矩相等，这样就有可能在很恶劣的海况条件下即较广的气象范围内架设平台，这样明显降低了安装费用。

而且，通过把一个如测量元件放置在扭力杆相对于驱动齿轮的一端上，该装置也有可能测量施加于减速器的输出齿轮上的载荷，并测 量扭力杆旋转端的扭转角度。所述角度与该载荷成比例。

Claims (15)

1、一种自举式采油平台的支架的悬挂装置，该采油平台包括安装在支架上并可沿支架移动的台身，所述支架和所述台身可相互移动，所述装置包括：

一个驱动机构，它包括分别在每个所述支架的至少一部分上延伸的齿条，与每个所述齿条啮合的至少一个输出齿轮，与每个所述输出齿轮可操纵地连接以驱动每个所述输出齿轮的电机，和与每个所述电机及每个所述输出齿轮连接的一个减速器；

一个将所述驱动机构支承在所述台身上的支承结构，所述支承结构包括至少一个可转动地支承每个所述减速器的轴承，和

与每个所述减速器连接的能量吸收机构，用以吸收经每个所述输出齿轮传递到所述驱动机构上的冲击，

其特征在于所述能量吸收机构包括与每个所述减速器相连的并可绕自身轴心线扭转的弹性可屈服支持件，和将每个所述支持件与相应的减速器连接的连接装置，用以将减速器的转动转变成绕所述支持件轴心线的扭矩。

2、根据权利要求1所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个所述支持件都有固定在所述支承结构上的第一端和第二端，所述连接装置包括一个固定在每个所述减速器上的扇形齿轮，和一个安装在所述支持件第二端上并与每个所述扇形齿轮啮合的小齿轮。

3、根据权利要求2所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个所述减速器都包括一个固定在其上并可随其转动的凸块，并且所述装置还包括一对固定在其上的终端挡块，用以与所述凸块接合从而限制所述减速器的转动，凸块根据预定的转动范围固定在减速器上。

4、根据权利要求2所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个所述支持件都包括一组相互连接的扭力杆，每个扭力杆都有一轴心线，每个扭力杆可绕该轴心线弹性可屈服地扭转。

5、根据权利要求2所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个所述支持件都包括至少一个扭力杆，它是圆柱形的并由弹性材料制成。

6、根据权利要求2所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个所述支持件都包括至少一个扭力杆，它是管形的并由弹性材料制成。

7、根据权利要求2所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个所述支持件都包括至少一个扭力杆，它由并置弹性衬垫和刚性衬垫形成的叠层材料构成。

8、根据权利要求2所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个所述支持件都包括至少一个扭力杆，它是管形的并由合成材料制成。

9、根据权利要求2所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于所述装置还包括与所述支持件一端连接的测量元件，用以在支持件的所述端部测量支持件扭转角度的差。

10、根据权利要求4所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个扭力杆都是圆柱形的并由弹性材料制成。

11、根据权利要求4所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个所述扭力杆都是管形的并由弹性材料制成。

12、根据权利要求4所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个所述扭力杆都由并置弹性衬套和刚性衬垫构成的叠层材料制成。

13、根据权利要求4所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个所述扭力杆均为圆柱形并由合成材料制成。

14、根据权利要求4所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个扭力杆都是圆柱形的。

15、根据权利要求4所述的自举式采油平台上的悬挂装置，其特征在于每个扭力杆都是圆柱形的。所述装置还包括与每个所述支持件的一端连接的测量装置，用以在所述端部测量支持件扭转角度的差。

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