CN103422500A - 一种防倾覆自升式平台桩靴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防倾覆自升式平台桩靴，包括由上顶板、下底板连接成的类似“铁饼”状的空心扁圆形壳体，所述壳体沿圆周壁上等分水平设置有至少三个与壳体固定连接的管状滑道；所述管状滑道的前端设有限位环和密封圈，后端设有法兰，从后端向前端依次安置有液压油缸和至少一节伸缩管，其中液压油缸的活塞缸的一端与所述壳体内部的加强筋相连接，为活塞杆的另一端的杆头与所述伸缩管的前端内端面相连接，所述伸缩管前端封闭，后端设有法兰；所述壳体的上顶板上还安装有水密填料函，下底板底部设有水密门，所述液压油缸通过高压油管与安装在自升式平台上的液压伺服系统相连通。本发明操作灵活，安全可靠，抗倾覆，防滑移，刺穿能力强。

Description

一种防倾覆自升式平台桩靴

技术领域

本发明涉及一种自升式海洋平台设备，尤其是一种应用于自升式海洋平台的桩靴。属于海洋工程机械领域。

背景技术

桩靴是安装在自升式平台桁架式桩腿下面的一种装置，其作用是将桩腿的作用力传递到海底土壤，通过桩腿支撑起整个平台。由于平台各个桩靴之间的机械独立性，桩靴支撑的平台与席地（沉垫）支撑的平台相比，可以在不平海底或略微倾斜的海域作业，适应性更强。

目前，在软质海床、深桩插入工况下，传统桩靴类似于放大的“铁饼”；增加其直径，提高了桩靴承载力，但是会产生起桩困难，甚至导致桩腿无法拔出；减小其直径，又会使其承载力降低，导致其支撑的平台稳定性降低，尤其是对海上风浪等环境荷载抵抗力差,容易产生刺穿、倾斜、滑移等问题。

已有可伸缩钻井平台桩靴结构(专利号：201120095451.X)，通过内部能伸缩的钢骨架将传统的固定式的桩靴结构改为活动式的桩靴机构，类似于伞的开合。在插桩过程中，通过收缩钢骨架，使得桩靴以圆筒形迅速插入，在到达目标深度后，张开钢骨架，使得扩大桩靴的承载面积，但是，由于其本身结构为条形支架，内部缺少筋板扶强材等，所以，与传统桩靴半径相同的情况下，其承载力反而降低，铰链式结构也降低了桩靴的强度；此外通透式桩靴内部设计，也不利于液压缸的工作，桩靴可靠性较差,因此难于在实践投入使用。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种防倾覆自升式平台桩靴。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种防倾覆自升式平台桩靴，包括由上顶板、下底板连接成的类似“铁饼”状的空心扁圆形壳体和设置在壳体内部的加强筋，所述壳体沿圆周壁上等分水平设置有至少三个与壳体固定连接的管状滑道；所述管状滑道的前端设有限位法兰和密封圈，后端设有内侧挡环，从后端向前端依次安置有液压缸和至少一节伸缩管，其中液压缸的活塞缸的一端与所述壳体内部的加强筋相连接，为活塞杆的另一端的杆头与所述伸缩管的前端内端面相连接，所述伸缩管前端封闭，后端设有外侧挡环；所述壳体的上顶板上还安装有为高压油管穿管用的水密填料函，下底板底部设有水密门，所述液压缸通过沿桩腿铺设的高压油管由安装在自升式平台上压载控制中心的液压伺服系统控制。

上述所述管状滑道和所述伸缩管的截面形状均为扁圆形。

上述所述伸缩管为一节或二节。

上述所述伸缩管的前端还固定连接有一锥形帽。

上述所述活塞杆杆头与伸缩管前端内端面的连接为铰链连接。

上述所述液压伺服系统为一套，由电磁控制阀、油箱、液压泵、溢流阀、单向阀、油压表及进出油管组成。其中，所述电磁阀为三位四通阀，置于中位使液压缸处于保压状态，切换左右位控制液压缸的伸缩。所述电磁阀的工作油路上并联至少三只用于控制伸缩管运动的液压缸；所述油压表、单向阀分别连接于每只液压缸的进/回油路上。

本发明的优点和有益效果主要是：

本发明操作灵活，安全可靠。桩靴本体上安装的伸缩管，利用伸缩管伸出桩靴，嵌入海床，不仅增加了桩靴对海床的承载面积，控制桩靴的下沉，同时，使用同一桩靴上的不同伸缩管嵌入海床，可以有效地控制桩靴在原地移动、扭转和翻转，在同一平台上多个桩靴的同时作用下，有效地克服海床自身不同区域承载力差异，同时也大大地提高了平台对海上对自然风浪载荷的承载能力，从而起到固桩作用。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的构造示意图；

图2是图1的Ⅰ局部放大图；

图3是图1的俯视图；

图4是图3的Ⅱ局部放大图，

图5为本发明的液压控制系统图，

图6为本发明的实施例二的构造示意图。

图中：1-桩靴，2-桩腿，3、4-进回油管，5-水密填料函,6-铰支座1，7-销钉，8-上顶板，9-内侧挡环，10-加强筋，11-管状滑道，12-外侧挡环，13-限位法兰，14-橡胶垫片，15-螺钉，16-伸缩管，17-封板，18-锥形帽，19-销钉，20-铰支座,21-密封圈，22-液压缸，23-下底板，24-水密门，25-电磁阀，26-油箱，27-液压泵，28-溢流阀，29-单向阀，30-油压表，31-限位挡环，32-伸缩管，33-外侧挡环,34-限位法兰，35-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步的描述：

实施例一

如图1、2、3、4所示，一种防倾覆自升式平台桩靴1，固定连接在桩腿2的下端，包含由上顶板8、下底板23及内部周向、径向加强筋10围成的‘铁饼状’壳体；所述‘铁饼状’壳体内包含至少三只沿其圆周侧壁等分水平径向放置，且可伸出和缩回壳体的前端封闭、后端带有外侧挡环12的伸缩管16，以及在壳体内，供伸缩管16导向、与壳体内部筋板10焊接的管状滑道11；所述滑道11内、外口部通过螺栓15分别连接限位法兰环9、13，以便在伸缩管16伸缩时提供限位；所述限位法兰13的内圆周上设有密封圈21，与滑到外口配合的内面端配有橡胶垫圈14，用于密封伸缩管16与滑道13之间的间隙，防止淤泥侵入污染液压装置；所述伸缩管16的伸缩由一端铰接在铁饼状壳体筋板、另一端与封板17铰接的液压缸22驱动；所述液压缸22通过沿桩腿铺设的高压油管3、4，由安装在自升式平台压载控制中心的一套液压伺服系统控制；所述铁饼状壳体顶部安装了为高压油管3、4穿管用的水密填料函5，底部设有水密门24,作为安装、检修桩靴壳体内部设备的出入通道。

前述的防倾覆自升式平台桩靴1，所述伸缩管16为截面外形尺寸小于或等于管状滑道11限位法兰13内孔的扁圆形管状件，伸缩管16的后端固定连接一端面外形尺寸小于或等于管状滑道11内腔截面尺寸的法兰状外侧挡环12，旨在保证伸缩管16能够在管状滑道11内顺利移动，并通过管状滑道后端外侧挡环9和外口限位法兰13控制其在管状滑道11内的移动行程；伸缩管16截面为扁圆形管状，目的是增大其与海床的接触面积，同时满足自身的刚性需要。

前述的防倾覆自升式平台桩靴1，所述前端封闭的伸缩管16，如图1所示，其封闭结构是由固定在封板17前端的锥形帽18来封闭的，用于减少伸缩管16伸出入泥时的阻力。其中，所述封板17的截面形状与伸缩管外形尺寸形同呈椭圆形，焊接于伸缩管16的前端。

如图1、4所示，前述的防倾覆自升式平台桩靴1，所述液压缸22的活塞杆头部开有销孔，通过销钉19和位于封板17上的铰支座20与伸缩管16铰接，后端通过铰支座6和销钉7焊接于桩靴壳体内部筋板上，其中，铰链座20的销轴孔中心线与水平面保持垂直，避免液压缸承受水平作用力；铰链座6的销轴孔中心线与水平面保持平行，避免液压缸承受垂直作用力。

如图5所示，前述的防倾覆自升式平台桩靴1，所述液压伺服控制系统由电磁阀25、油箱26、液压泵27、溢流阀28、单向阀29、油压表30及进出油管组成。其中，所述液压伺服系统的工作油路上并联至少三只用于控制伸缩管同时运动的液压缸22；所述电磁阀为三位四通阀，置于中位使液压缸处于保压状态，切换左、右位控制液压缸的伸缩。所述单向阀连接于每只液压缸的进/回油路上，作用是：当伸缩管16完全伸出桩靴壳体或系统压力达到设定值后，电磁阀25切换中位，液压泵停止工作时，对液压缸22进行锁紧保压，满足装置的节能需要；当液压缸22伸缩过程中，为系统提供一定的被压，保证液压缸运行平稳。此外，系统油压可以通过油压表30显示，系统达到设定压力，溢流阀28将自动卸荷，为液压系统安全提供保证。

自升式平台到达预定海域插桩时，本发明装置1连同桩腿2一起下沉，达到预定插桩深度时，位于平台压载控制中心的液压控制系统通过沿桩腿布置的液压管线将伸出指令传给电磁阀25，电磁阀右位导通，液压缸22驱动伸缩管16沿管状滑道11水平伸出嵌入海泥，直至伸缩管16的外侧挡环12接触到管状滑道11外口部限位法兰13或系统压力达到设定值，溢流阀28控制系统压力，通过油压表30显示，电磁阀25复位，油泵27卸荷，油缸22在液控单向阀29的作用下实现保压，油泵27停止工作；本系统油缸22在保压过程中，即使油缸内部发生压力损失，伸缩管16仍能够保持正常工作，与本发明‘铁饼状’壳体一起支撑平台，伸缩管16不能自动缩回；拔桩时，液压控制系统将缩回指令传给电磁阀25，电磁阀切换左位，液压缸22带动伸缩管16缩回至桩靴壳体内，减小拔桩阻力。

本发明能够提高深桩插入工况下平台基础的固定度和平台整体刚度，有效降低桩靴在可变垂向、水平、弯矩载荷及风浪流等极限风暴动荷载作用下发生滑移和刺穿的危险性，从而提高了平台的稳定性。

实施例二

如图6，在实施例一的基础上，通过在实施例1的伸缩管16和管状滑道11之间，增添了一节伸缩管32。所述伸缩管32的后端固定安装限位挡环31，前端安装呈椭圆状的限位法兰34，内部套接伸缩管16，作用是保证伸缩管16的顺利滑动并为伸缩管16提供伸缩限位，限制其滑动行程；其中，所述限位法兰34的内圆周面内设置了密封圈35，其功能与实施例一中管状滑道11外口部的限位法兰13及其密封圈21的功能相同。添加了一节伸缩管的本发明与只有一节伸缩管的桩靴在作用效果相同的情况下，其管状滑道11的长度将被缩短，从而节省桩靴壳体内部的空间。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种防倾覆自升式平台桩靴，包括由上顶板、下底板连接成的类似“铁饼”状的空心扁圆形壳体和设置在壳体内部的加强筋，其特征在于：所述壳体沿圆周壁上等分水平设置有至少三个与壳体固定连接的管状滑道；所述管状滑道的前端设有限位环和密封圈，后端设有法兰，从后端向前端依次安置有液压油缸和至少一节伸缩管，其中液压油缸的活塞缸的一端与所述壳体内部的加强筋相连接，为活塞杆的另一端的杆头与所述伸缩管的前端内端面相连接，所述伸缩管前端封闭，后端设有法兰；所述壳体的上顶板上还安装有为高压油管穿管用的水密填料函，下底板底部设有水密门，所述液压油缸通过高压油管与安装在自升式平台上的液压伺服系统相连通。

2.如权利要求1所述的防倾覆自升式平台桩靴，其特征在于：所述管状滑道和所述伸缩管的截面形状均为扁圆形。

3.如权利要求1或2所述的防倾覆自升式平台桩靴，其特征在于：所述伸缩管为一节或二节。

4.如权利要求1或2所述的防倾覆自升式平台桩靴，其特征在于：所述伸缩管的前端还固定连接有一锥形帽。

5.如权利要求1所述的防倾覆自升式平台桩靴，其特征在于：所述活塞杆杆头与伸缩管前端内端面的连接为铰链连接。

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