CN102619239A - 一种利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的装置，包括热液喷淋单元、升降机构、支承端、液体储存容器；液体储存容器通过加热加压装置、循环管路与热液喷淋单元连接，热液喷淋单元通过连接件固定在升降机构上，支承端一端与升降机构连接，另一端通过锚固基座固定在海洋工程结构物上，锚固基座与海洋工程结构物的连接处高于海平面；热液喷淋单元上设置有喷口。本发明能有效地融化冻结在结构物迎水面上的海冰，使海冰脱离结构物，消除或减小冰荷载，降低海冰对结构物的危害。
Description
技术领域
本发明涉及一种热液喷淋装置,特别是一种利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的装置。
背景技术
在寒冷地区，冰荷载对海洋工程结构物的危害是极其严重的。1969年3月我国的渤海老二号平台、1977年渤海四号平台组中的火炬平台以及1964年美国阿拉斯加库克湾的两座石油平台等在冰荷载的作用下倒塌。2000年1月28日，JZ20-2中南平台发生剧烈振动，造成8号井排空管线疲劳断裂，天然气泄漏。随着我国海上油气资源、海洋可再生能源的进一步开发利用，如何消减冰荷载对海工结构物的危害显得越来越重要。
目前，国内众多专家学者对冰本身的结构特性、强度特性、动力特性以及冰激振动、冰的温度膨胀力等破坏形式进行了深入细致的研究，但由于冰荷载的影响因素众多，动冰力模型试验方法、动冰力模型相似律、冰载荷的消减措施等尚待进一步研究，目前还没有消减海洋工程结构物冰荷载的装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的装置，融化冻结在结构物迎水面上的海冰，使海冰脱离结构物，从而消除或减小冰荷载，降低海冰对结构物的危害。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的装置，包括热液喷淋单元、升降机构、支承端、液体储存容器；液体储存容器通过加热加压装置、循环管路与热液喷淋单元连接，热液喷淋单元通过连接件固定在升降机构上，支承端一端与升降机构连接，另一端通过锚固基座固定在海洋工程结构物上，锚固基座与海洋工程结构物的连接处高于海平面；热液喷淋单元上设置有喷口。
在需要保护的结构物上安装或预埋一锚固基座，该锚固基座与支承端相匹配，通过支承端与锚固基座的连接将所述的装置安装在结构物的迎水面上；在升降机构的驱动下，热液喷淋单元能够下降至海冰冰层的底面，且能够提升至海冰冰层的顶面；加热加压装置通过循环管路向热液喷淋单元提供热液，并使热液通过热液喷淋单元的喷口喷出；升降机构驱动热液喷淋单元上升或下降，利用热液喷淋单元喷出的热液融化海冰，使得冻结在结构物迎水面上的海冰脱离结构物，从而消减冰荷载。
当涉水结构物为圆柱结构时，迎水面为环形，热液喷淋单元可拼装成环形，形成三组或多组独立的热液喷淋单元，并由三组或多组升降机构共同驱动；
当涉水结构物为方柱结构时，迎水面为矩形，热液喷淋单元可拼装成矩形，形成四组或多组独立的热液喷淋单元，并由四组或多组升降机构共同驱动。
本发明能有效地融化冻结在结构物迎水面上的海冰，使海冰脱离结构物，消除或减小冰荷载，降低海冰对结构物的危害。本发明适用于寒冷地区的海洋钻井平台导管架基础、海上风力发电机组基础、潮流发电机组塔架及海中固定式结构物、防波堤和护岸等各类涉水结构物。
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图；
其中：
1：热液喷淋单元；2：循环管路；3：连接件；4：升降机构；5：支承端；6：锚固基座；7：海洋工程结构物；8：加热加压装置；9：液体储存容器； 10：热液喷淋单元的喷口。
具体实施方式
如图1所示，本发明一实施例包括热液喷淋单元1、升降机构4、支承端5、液体储存容器9。液体储存容器9通过加热加压装置8、循环管路2与热液喷淋单元1连接，热液喷淋单元1通过连接件3固定在升降机构4上，支承端5一端与升降机构4连接，另一端通过锚固基座6固定在海洋工程结构物7上，锚固基座6与海洋工程结构物7的连接处高于海平面；热液喷淋单元7上设置有喷口10。
热液喷淋单元1是由连通的散热片或散热管构成的装置，散热片或散热管上设置有喷口10,热液喷淋单元1与循环管路2连通。根据我国渤海海域一般海冰厚度20cm~30cm，最厚达到60cm的特点，热液喷淋单元的高度宜控制在60cm以内，厚度宜控制在20cm以内，宽度根据结构物尺寸确定。
加热加压装置8通过循环管路2向热液喷淋单元1提供热液，并使热液通过热液喷淋单元的喷口10喷出；加热加压装置可采用功率10千瓦的法兰式（插入式）电加热器和扬程40米、功率750W的变频恒压水泵，电加热器与恒压水泵连接；循环管路2连通热液循环单元1的进口和出口，内径为10cm；喷口10直径为1.0cm~1.5cm，均匀布置；液体储存容器9的容积为1.0m3。
连接件3用于连接热液喷淋单元1和升降机构4，可用销钉或其他型式的扣件固定；升降机构4可采用液压驱动或机械传动，最小行程应大于当地最大海冰厚度，并确保热液喷淋单元1能够下降至海冰冰层底面高程，且能够提升至海冰冰层顶面高程；支承端5与锚固基座6连接，将装置整体安装在海洋工程结构物7的迎水面上，锚固连接处应高于海平面且便于安装。
利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的步骤如下：
1）在冰期到来之前，或者在海冰生长初期，将装置安装在海洋工程结构物的迎水面上；
2）液体加热加压装置通过循环管路向热液喷淋单元提供热液，并使热液通过热液喷淋单元的喷口喷出；
3）升降机构驱动热液喷淋单元上升或下降，利用热液喷淋单元喷出的热液融化海冰，使得冻结在结构物迎水面上的海冰脱离结构物，从而消减冰荷载。
Claims (5)
1.一种利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的装置，包括热液喷淋单元、升降机构、支承端、液体储存容器，其特征在于，液体储存容器通过加热加压装置、循环管路与热液喷淋单元连接，热液喷淋单元通过连接件固定在升降机构上，支承端一端与升降机构连接，另一端通过锚固基座固定在海洋工程结构物上，锚固基座与海洋工程结构物的连接处高于海平面；热液喷淋单元上设置有喷口。
2.根据权利要求1所述的利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的装置，其特征在于，所述热液喷淋单元由散热片或散热管构成。
3.根据权利要求1所述的利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的装置，其特征在于，所述加热加压装置由法兰式电加热器和变频恒压水泵连接构成。
4.根据权利要求1所述的利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的装置，其特征在于，所述升降机构采用液压驱动或者机械传动。
5.根据权利要求1所述的利用热液喷淋单元消减海洋工程结构物冰荷载的装置，其特征在于，当所述海洋工程结构物迎水面为环形时，热液喷淋单元为三组以上；当所述海洋工程结构物迎水面为矩形时，热液喷淋单元为四组以上。
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