CN103201433B - 提供一体式甲板组装导管架腿柱的吸震装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种提供一体式甲板组装导管架腿柱（51）的吸震装置（100），其包含有：一中空限制圆筒体（10），其具有一封闭底端（11）且连接导管架腿柱（51）的顶端；一弹性模块20设于中空限制圆筒体（10）中，中空限制圆筒体（10）的内径大于弹性模块（20）的外径，并在两者之间形成一环状空间；复数片加强板（30），其内嵌于弹性模块（20）中，且相互垂直间隔设置；一保护组件，其包含一弹性盖（41）及一设于弹性盖（41）上的最小保护环（42）；其中在组装一体式甲板至导管架腿柱（51）上时，导管架腿柱（51）上的一支撑柱（52）紧靠在保护组件（15）上，以及压缩该弹性模块（20）以稳定该一体式甲板及该导管架腿柱（51）的连接关系。

Description

提供一体式甲板组装导管架腿柱的吸震装置

技术领域

本发明涉及一种用于组装一体式甲板及导管架腿柱的吸震装置。

背景技术

对于石油及天然气永不满足的需求已迫使石油公司将其海洋开采移动至更深更远的海域。在过去的数十年中，海洋开采行动的开采深度已经从最初的20公尺增加至大于300公尺的深度。因此，关于开采结构的建设及制造的问题更加复杂。这也不可避免地增加采油平台的建设成本及海上作业环境的危险性。因此，将各采油平台在陆地上进行建造可更为经济、安全及有效率。当建造完成后，该采油平台将被驳船运送到预定的海上位置。在安装过程中，在预定安装的海上位置已预先安装有复数导管架腿柱。在将采油平台安装至导管架腿柱上的过程中，一种吸震装置已被预先安装在所述的海上位置，吸震装置可用于防止采油平台的载荷转移至导管架腿柱时因冲击力而可能带来的损坏。有鉴于此，各种具有缓冲效果的吸震组件已被有效的运用在许多海上建设工程计画中。

美国专利第4222683号揭示一种采油平台的桩脚及导管架腿柱之间的连结关系。当采油平台的桩脚冲击该导管架腿柱的底部结构时，即会由水平方向及垂直方向吸收其震动。该支撑柱的顶部设置有一接收漏斗及一逆向轴承，该逆向轴承用于锁定该采油平台的桩脚及导管架腿柱之间的连结处。该采油平台的桩脚的侧壁面及该接收漏斗的侧壁面之间形成有一自由间隙。上述间隙处填充设有呈圆周状间隔设置的复数弹性块，其可吸收该采油平台的桩脚向下的冲击力。于所述的复数弹性块上连接设有一金属导轨，否则所述的复数弹性块在该采油平台的桩脚向下的运动过程中将产生过于强烈的制动反应。

美国专利第5219451号揭示一种系统，其用于输送一体式甲板至海上所设置的导管架腿柱，其中该一体式甲板包含有复数抵靠腿柱，所述的复数抵靠腿柱用于与所述的复数导管架腿柱相互配合。设有一穿刺尖端组件，其提供所述的复数抵靠腿柱设置定位在相对应的导管架腿柱上，如此吸收垂直冲击载荷及侧向冲击载荷，并将该一体式甲板的重量进行最后的转移至导管架腿柱上。该穿刺尖端组件配置有多个相互间隔的弹性元件，其设置在一外套筒及一内套筒之间，而供吸收该抵靠腿柱及导管架腿柱之间的垂直冲击载荷及侧向冲击载荷。

美国专利第4848967号揭示一种载荷转移系统，其用于将一体式甲板配置到海上所设置的导管架腿柱上。在此系统中使用有一种冲击载荷吸收装置，其设置于该甲板的支脚的底端处。该冲击载荷吸收装置包含有复数环形弹性盘，所述的复数环形弹性盘固定在一中心管体中，所述的复数弹性盘可配合下方液压缸进行压缩。该液压缸反向连接一活塞，以被安装在该导管架腿柱上所设的一容座上。

现有技术的吸震装置的弹性组件可能具有低刚性的缺点，导致其负载能力低，使得吸震装置在承受较高载荷时，很容易出现故障的情形。此外，具有低刚性的弹性材料往往具有较大的可挠性，而不适合使用在组配该一体式甲板及该导管架腿柱。因此将限制采油平台的设计，近年来该采油平台的设计趋势朝着具有更高的负载能力的方向发展，但也导致其结构组件的重量增加，并因此增加了其总重量。再者，在采油平台的最佳设计中，可能不会加大导管架腿柱的直径，以及仅增加该吸震装置的尺寸不会是提供采油平台具有更高负载能力的可行解决方案。因此，现代所设计的重量更重的采油平台，其需要使用具有最佳的力/挠性曲线的具有高负载能力的吸震装置。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种用于组装一体式甲板组及导管架腿柱的吸震装置，其具有高度负载能力，且不会增加该吸震装置的表面积。本发明的另一发明目的在于提供一种吸震装置，其力/挠性曲线具有在相互组装的一体式甲板及该导管架腿柱的组合过程中，在承受负载期间中逐渐增加刚性的特性。本发明的又一发明目的在于提供一种减震装置，可在作用力的作用下仍不易损坏。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种提供一体式甲板组装导管架腿柱（51）的吸震装置（100），其特征在于，包含有：

一中空限制圆筒体（10），其具有一封闭底端（11）且连接该导管架腿柱（51）的顶端；

一弹性模块（20），其设于该中空限制圆筒体（10）中，该中空限制圆筒体（10）的内径大于该弹性模块（20）的外径，该限制圆筒体（10）及该弹性模块（20）之间形成有一环状空间；

复数片加强板（30），其内嵌于该弹性模块（20）中，且相互垂直间隔设置；

一保护组件，其包含有一弹性盖（41）及一设于弹性盖（41）上方的最小保护环（42），该保护组件能够避免下压冲击力损坏弹性模块（20）；

其中，在组装该一体式甲板至该导管架腿柱（51）上时，该一体式甲板上所设的一支撑柱（52）紧靠在该保护组件上，该支撑柱（52）压缩该弹性模块（20）以稳定该一体式甲板及该导管架腿柱（51）的连接关系。

其中：该中空限制圆筒体（10）连接一接收漏斗（12），该接收漏斗（12）用于承接该支撑柱（52）。

其中：该弹性模块（20）分隔形成多个段体。

其中：该弹性模块（20）分隔形成有七个段体。

其中：该弹性模块（20）的各段体中分别嵌入设有四片加强板（30）。

其中：该弹性模块（20）具有一个组合物，该组合物含有天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、松烟、加工油、抗氧化剂、抗臭氧剂、N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺及硫。

其中：该弹性模块（20）的剪力模数的范围为0.5至1.30MPa。

其中：所述的复数片加强板（30）是钢铁材料制成。

其中：该保护环（42）为铜材料制成。

其中：该保护组件包含有三个保护环（42）。

与现有技术相比较，采用上述技术方案的本发明具有的优点在于：根据实验的结果指出，本发明具有最佳的载荷容量、移动性、稳定性及易于制造。

附图说明

图1为本发明的吸震装置的垂直剖面示意图；

图2为本发明的吸震装置的弹性模块的其中一段体的垂直剖面示意图；

图3为本发明的弹性模块的段体与一保护组件相互组合的垂直剖面示意图；

图4为本发明的吸震装置连接一体式甲板的支撑柱及该导管架腿柱的垂直剖面示意图；

图5为本发明的吸震装置在响应可变压缩载荷（kN）的挠性（mm）变化曲线图。

具体实施方式

以下揭示本发明的具体实施例，但应理解的是，其仅为本发明的其中一种实施例，其可以各种不同的方式实施。因此，所揭示的具体结构及功能细节仅做为支持申请专利范围的基础，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

本文中所述的“可”，其代表可行的意思(具有实施上的可行性)，而非强迫性的(意指必须)。以此类推，本文中所述的“包括”、“包含”，即代表包括但不限定。

再者，所述的量词“一”，其代表“至少一”；以及所述的量词“复数”，其代表了一个或一个以上。

在本文中所使用的术语，其是本发明的技术领域中具有通常知识者所能了解的含义。为了便于参照，各图式中使用了共同的元件符号描述图中具有相同或类似功能的元件。本发明的技术特征配合图1至图5共同记载。

本发明为一种提供一体式甲板组组装导管架腿柱51的吸震装置100，其特征在于，包含有：

一中空限制圆筒体10，其具有一封闭底端11且连接该导管架腿柱51的顶端；

一弹性模块20，其设于该中空限制圆筒体10中，该中空限制圆筒体10的内径大于该弹性模块20的外径，该中空限制圆筒体10及该弹性模块20之间形成有一环状空间；

复数片加强板30，其内嵌于该弹性模块20中，且相互间垂直间隔设置；

一保护组件，其包含有一弹性盖41及一设于弹性盖41上方的最小保护环42，该保护组件可避免向下的冲击力损坏弹性模块20；

其中在组装该一体式甲板至该导管架腿柱51上时，该一体式甲板上所设的一支撑柱52紧靠在该保护组件（15）上，该支撑柱52压缩该弹性模块20以稳定该一体式甲板及该导管架腿柱51的连接关系。

所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱51的吸震装置100，其中该中空限制圆筒体10连接一接收漏斗12，该接收漏斗12用于承接该支撑柱52。

所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱51的吸震装置100，其中该弹性模块20分隔形成多个段体。较佳地，该弹性模块20分隔形成有七个段体。

所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱51的吸震装置100，其中在该弹性模块的各段体中分别嵌入设有四片加强板30。

所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱51的吸震装置100，其中该弹性模块20具有一种组合物，该组合物含有天然橡胶(natural rubber)、氧化锌(zincoxide)、硬脂酸(stearic acid)、碳黑(carbon black)、加工油(process oil)、抗氧化剂(antioxidant)、抗臭氧剂(antiozonant)、N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide)及硫(sulphur)。

所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱51的吸震装置100，其中该弹性模块20的剪力模数的范围为0.5至1.30MPa。

所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱51的吸震装置100，其中所述的复数片加强板30是钢铁材料。

所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱51的吸震装置100，其中该保护环42是铜。

所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱51的吸震装置100，其中该保护组件包含有三个保护环42。

请配合参阅图1所示，本发明的吸震装置100包含有一中空限制圆筒体10，该中空限制圆筒体10具有一封闭底端11，该封闭底端11连接该导管架腿柱51的顶端。较佳地，该中空限制圆筒体10的侧壁由金属或高韧性的材料制成，且具有足够的厚度，以承受压缩的弹性模块20的弹性恢复力产生的高度压力。该中空限制圆筒体10连接一接收漏斗12，该接收漏斗12供承接该支撑柱52，该支撑柱52被引导至邻接该弹性盖41及保护环42的位置，且该支撑柱52不会与该中空限制圆筒体10相互接触。

较佳的，该弹性模块20设置在该中空限制圆筒体10的内部空间中央处，该中空限制圆筒体10及该弹性模块20之间形成有一环状空间，以确保在一体式甲板缓慢下降至其载荷完全由导管架腿柱51所承受的情形下，该弹性模块20的刚性可缓慢增加。较佳的，该弹性模块20分为复数个垂直交互堆迭的段体，以便于制造及安装。

如图2所示，为一种具有复数段体的弹性模块20。在本发明的较佳实施例中，该弹性模块20具有七个段体。该弹性模块20具有一种优选的组合物，该组合物含有天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、松烟、加工油、抗氧化剂(N-（1,3-二甲基丁基）-N'-苯基-1,4-亚苯二胺(N-(1,3-dimethybutyl)-N’-phenyl-1,4-phenylene-diamine,HPPD)、抗臭氧剂、N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺（CBS）及硫。该弹性模块20的主成分具有天然橡胶为佳，如为高品质的SMR（标准马来西亚橡胶）CV60。较佳的，该弹性模块20的剪力模数的范围为0.5至1.30MPa。

该弹性模块20的组合物内容可被调整，以便产生具有不同剪力模数的弹性体，如此提供所需的力/挠度曲线，请配合参阅图5所示，即可令采油平台或一体式甲板具有不同的重量。

该弹性模块20具有复数加强板30，所述的复数加强板30分别平均地间隔设置。较佳的，该弹性模块20的各段体中分别嵌入设有四片加强片30。

所述的复数加强板30用于逐渐增加该吸震装置100的刚性，以及同时提高该吸震装置100的稳定性。所述的复数加强板30较佳为钢制，以具有更佳的抗变形能力。

在一体式甲板及该导管架腿柱51的安装过程中，该一体式甲板在陆地上制造完成，并被输送至该导管架腿柱51的位置处。该一体式甲板的支撑柱52连接相对应的导管架腿柱51，该导管架腿柱51已预先安装于预定的海上位置，该导管架腿柱51的顶端设置有该吸震装置100。

在该一体式甲板及该导管架腿柱51的安装过程中，该一体式甲板的支撑柱52分别排列设置且相对于所述的这些导管架腿柱51。该一体式甲板朝向下方降下，令该支撑柱52与该保护组件相互邻接，而后，该支撑柱52下降时同时压缩该弹性模块20。

所述的这些支撑柱52由该接收漏斗12所推动及导引，因此该支撑柱52不会与该中空限制圆筒体10相互接触。图4所示为该吸震装置100、该一体式甲板的支撑柱52及导管架腿柱51的连接处。应当理解的是，该吸震装置100、该一体式甲板的支撑柱52及导管架腿柱51的连接处为一种简单且普遍的连接系统，且不应被限制为活塞、液压缸及各种具有类似功能的组件。

下述为具有本发明的各种优点的吸震装置100的一具体实施例，其可被更容易地理解。应理解的是，下述的具体实施例仅作为说明，而不应被以任何方式解释为本发明的限制条件。

范例：

根据实验的结果指出，本发明的具体实施例具有最佳的载荷容量、移动性、稳定性及易于制造。该弹性模块20分为七个段体，且各段体相互垂直堆迭位于该中空限制圆筒体10的内部空间中。请配合表1所示，该弹性模块20的组成物的剪力模数为1.25MPa。各段体的高度为550mm，各段体的直径为1000mm。四个钢制加强片30等间距间隔设置且置入于该段体中，各钢制加强片30的厚度为100mm且直径为750mm。该弹性模块20位于该中空限制圆筒体的内部空间之中央处，因此在该中空限制圆筒体10的内径及该弹性模块20的外径之间形成有一25mm的环状空间。于该弹性模块20位于最上方的段体上设置有三个铜制的保护环42，各保护环42的厚度为50mm，各保护环的内径及外径分别为500mm及1045mm。该弹性盖41的高度为150mm。

本发明在实际使用时能够承受高达150,000kN的静态及动态的混合载荷，以及承受250MPa的压缩应力。该吸震装置100安装在该导管架腿柱51的内侧处。

图5为压缩测试机测试按比例缩小的吸震装置100后得到的力/挠性曲线，但将其扩大为25倍的数值。

表一：弹性模块组成物

原料	复合物质量比例(phr)
		SMRCV60	100.0
氧化锌	3.5
		硬脂酸	2.0
碳黑N762	85.0
		加工油	5.0
抗氧化剂/HPPD	3.0
		抗臭氧剂/蜡	2.0
硫	2.5
		CBS	0.7

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

附图标记说明：

100吸震装置             10中空限制圆筒体

11封闭底端              12接收漏斗

20弹性模组              30加强板

41弹性盖                42保护环

51导管架腿柱            52支撑柱

Claims (10)

1.一种提供一体式甲板组装导管架腿柱(51)的吸震装置(100)，其特征在于，包含有：

一中空限制圆筒体(10)，其具有一封闭底端(11)且连接该导管架腿柱(51)的顶端；

一弹性模块(20)，其设于该中空限制圆筒体(10)中，该中空限制圆筒体(10)的内径大于该弹性模块(20)的外径，该限制圆筒体(10)及该弹性模块(20)之间形成有一环状空间；

复数片加强板(30)，其内嵌于该弹性模块(20)中，且相互垂直间隔设置；

一保护组件，其包含有一弹性盖(41)及一设于弹性盖(41)上方的最小保护环(42)，该保护组件能够避免下压冲击力损坏弹性模块(20)；

其中，在组装一体式甲板至该导管架腿柱(51)上时，该一体式甲板上所设的一支撑柱(52)紧靠在该保护组件上，该支撑柱(52)压缩该弹性模块(20)以稳定该一体式甲板及该导管架腿柱(51)的连接关系。

2.如权利要求1所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱(51)的吸震装置(100)，其特征在于：该中空限制圆筒体(10)连接一接收漏斗(12)，该接收漏斗(12)用于承接该支撑柱(52)。

3.如权利要求1所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱(51)的吸震装置(100)，其特征在于：该弹性模块(20)分隔形成多个段体。

4.如权利要求2所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱(51)的吸震装置(100)，其特征在于：该弹性模块(20)分隔形成有七个段体。

5.如权利要求3或4所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱(51)的吸震装置(100)，其特征在于：该弹性模块(20)的各段体中分别嵌入设有四片加强板(30)。

6.如权利要求1所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱(51)的吸震装置(100)，其特征在于：该弹性模块(20)具有一个组合物，该组合物含有天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、松烟、加工油、抗氧化剂、抗臭氧剂、N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺及硫。

7.如权利要求4所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱(51)的吸震装置(100)，其特征在于：该弹性模块(20)的剪力模数的范围为0.5至1.30MPa。

8.如权利要求1所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱(51)的吸震装置(100)，其特征在于：所述的复数片加强板(30)是钢铁材料制成。

9.如权利要求1所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱(51)的吸震装置(100)，其特征在于：该保护环(42)为铜材料制成。

10.如权利要求1所述的提供一体式甲板组装导管架腿柱(51)的吸震装置(100)，其特征在于：该保护组件包含有三个保护环(42)。