CN103499455B - 一种自升式海洋平台的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自升式海洋平台的试验装置，属于机械装置领域。所述试验装置包括锁紧试验装置，试验装置包括：框架、与自升式海洋平台的齿条弦管结构相同的工装齿条弦管、两个用于安装锁紧装置竖直油缸的竖直油缸安装座、两个用于安装锁紧装置水平油缸的水平油缸安装架、四个用于安装锁紧装置千斤顶安装座和用于为工装齿条弦管提供加载力的加载装置，加载装置设置于所述框架的底部，工装齿条弦管的底部设置于所述加载装置上，两个所述竖直油缸安装座分别安装在所述框架的两侧内壁上，两个所述水平油缸安装架也分别安装在所述框架的两侧内壁上，两个所述千斤顶安装座安装在所述框架的顶部。所述试验装置能够试验自升式海洋平台的锁紧装置。

Description

一种自升式海洋平台的试验装置

技术领域

本发明涉及机械装置领域，特别涉及一种自升式海洋平台的试验装置。

背景技术

自升式海洋平台通常有三条或更多的桩腿，每个桩腿由三根弦杆组成，每根弦杆上装有一根齿条弦管，每根齿条弦管处设有一套锁紧装置，该锁紧装置用于实现平台的支撑和锁紧；在风暴工况下，自升式海洋平台将承受很大的载荷，载荷主要来自于风载荷以及由风引起的波浪载荷或自升式海洋平台自身的重力载荷等，上述这些载荷对自升式海洋平台的锁紧装置的承载力及工作稳定性有较高的要求。

现有的自升式海洋平台锁紧装置包括两个水平油缸、两个竖直油缸、四个竖直设置的千斤顶、两个楔块齿条和四个斜块，两个楔块齿条一般为梯形体结构，两个水平设置的水平油缸的伸缩端分别设置于两个楔块齿条的顶面上，两个楔块齿条分别设置于齿条弦管的左右两侧，且两个楔块齿条的底面能够与齿条弦管相啮合，该水平油缸能够推动楔块齿条向齿条弦管方向靠近，同时，两个竖直设置的竖直油缸的伸缩端分别设置于两个楔块齿条的侧面上，该竖直油缸能够使楔块齿条在竖直方向移动，调整楔块齿条的竖直位置，使楔块齿条能够与齿条弦管啮合，并最终使楔块齿条锁住齿条弦管，四个竖直千斤顶分别与四个斜块传动链接，四个斜块受竖直千斤顶的作用能够卡住锁紧状态的两个楔块齿条的四个侧面，这四个斜块用于加固两个锁紧状态的楔块齿条，防止楔块齿条移动。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于自升式海洋平台工作时经常会遇到风暴等非常恶劣的工况，所以为保证自升式海洋平台的安全性能，自升式海洋平台锁紧装置必须要能够承载较大的载荷，因此，定期检测试验自升式海洋平台锁紧装置的安全性能非常重要，但是现有技术中并没有试验自升式海洋平台锁紧装置安全性能的装置。

发明内容

为了解决现有技术中没有对自升式海洋平台进行承载力的试验装置的问题，本发明实施例提供了一种自升式海洋平台的试验装置。所述技术方案如下：

本发明提供了一种自升式海洋平台的试验装置，所述试验装置包括锁紧试验装置，所述锁紧试验装置包括：框架、与自升式海洋平台的锁紧装置的齿条弦管轮廓相同的工装齿条弦管、两个用于安装所述锁紧装置竖直油缸的竖直油缸安装座、两个用于安装所述锁紧装置水平油缸的水平油缸安装架、四个用于安装所述锁紧装置的千斤顶的千斤顶安装座和用于为所述工装齿条弦管提供加载力的加载装置，所述加载装置设置于所述框架的底部，所述工装齿条弦管的底部设置于所述加载装置上，两个所述竖直油缸安装座分别安装在所述框架的两侧内壁上，两个所述水平油缸安装架也分别安装在所述框架的两侧内壁上，两个所述千斤顶安装座安装在所述框架的顶部，另两个所述千斤顶安装座安装在所述框架上对应所述加载装置顶面的位置。

可选地，所述加载装置为液压千斤顶，所述液压千斤顶的缸体安装在所述框架的底面上，所述工装齿条弦管设置于所述液压千斤顶的伸缩端上。

可选地，安装在所述框架上对应所述加载装置顶面位置的两个所述千斤顶安装座为直角三角形，且所述两个千斤顶安装座的一直角边安装在所述框架的侧壁上。

可选地，安装在所述框架上对应所述加载装置顶面位置的两个所述千斤顶安装座之间设置有用于定位所述工装齿条弦管的限位卡板。

可选地，所述框架为纵截面是八角形的门式框架。

可选地，所述竖直油缸固定在所述竖直油缸安装座上，所述竖直油缸的伸缩端与所述锁紧装置的楔块齿条连接。

可选地，所述试验装置还包括设置于所述框架侧壁内的限位挡块，所述限位挡块上设置有滑槽，所述锁紧装置的斜块在所述滑槽中移动。

可选地，所述限位挡块为四个。

可选地，所述试验装置还包括：升降试验装置，所述升降试验装置包括：设置于所述框架顶部的升降单元安装座和安装在所述升降单元安装座上的齿轮，所述框架顶部设置有允许所述工装齿条弦管穿过的通孔，所述工装齿条弦管穿过所述通孔与所述齿轮相啮合。

可选地，所述齿轮设置有四个，分布在所述工装齿条弦管的左右两侧。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供一种自升式海洋平台的试验装置，能够针对自升式海洋平台的锁紧装置，在陆上对锁紧装置进行联调试验验证，在框架内部分别设置竖直油缸安装座、水平油缸安装架和千斤顶安装座的安装位，并通过工装齿条弦管对锁紧装置进行联调试验，由于自升式海洋平台自身携带的齿条弦管长度过长，而且经过大加载力的作用，不能够保证该自升式海洋平台自身携带的齿条弦管在经过试验之后是否还能经受的住大加载力的作用，所以采用与自升式海洋平台自身携带的齿条弦管的性能及结构相同的工装齿条弦管进行试验，保证了自升式海洋平台自身携带的齿条弦管的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的试验装置的结构示意图；

图2是图1的侧视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的试验装置的使用状态图；

图4是本发明实施例提供的竖直油缸与锁紧装置楔块齿条的结构示意图。

图中：1-竖直油缸安装座、2-水平油缸安装架、3-千斤顶安装座、4-框架、5-工装齿条弦管、6-加载装置、7-限位卡板、8-限位挡块、9-升降单元安装座、10-法兰、11-齿轮、a-竖直油缸、b-水平油缸、c-千斤顶、d-楔块齿条、e-斜块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本发明实施例提供一种自升式海洋平台的试验装置，如图1、图2和图3所示，该试验装置包括锁紧试验装置，锁紧试验装置包括：框架4、与自升式海洋平台的齿条弦管结构相同的工装齿条弦管5、两个用于安装锁紧装置的竖直油缸a的竖直油缸安装座1、两个用于安装锁紧装置水平油缸b的水平油缸安装架2、四个用于安装锁紧装置的千斤顶c的千斤顶安装座3和用于为工装齿条弦管5提供加载力的加载装置6，加载装置6设置于框架4的底部，工装齿条弦管5的底部设置于加载装置6上，两个竖直油缸安装座1分别安装在框架4的两侧内壁上，两个水平油缸安装架2也分别安装在框架4的两侧内壁上，两个千斤顶安装座3安装在框架4的顶部，另两个千斤顶安装座3安装在框架1上对应加载装置6顶面的位置，工装齿条弦管5的底部垂直设置于加载装置6的顶面上。其中，竖直油缸安装座1、水平油缸安装架2和千斤顶安装座3需要根据实际被试验的锁紧试验装置的设备型号及尺寸设计，工装齿条弦管5采用高强钢且齿形参数与自升式海洋平台的齿条弦管相吻合，此外，框架4底部开有地脚螺栓安装孔，用于固定该框架4。通过加装装置6加载垂向力以验证风暴载荷工况下自升式海洋平台的锁紧装置的锁紧能力。

可选地，加载装置6为液压千斤顶，液压千斤顶的缸体安装在框架4的底面上，工装齿条弦管5设置于液压千斤顶的伸缩端上。该加载装置6能够为试验装置提供垂直方向加载力，工装齿条弦管5两侧水平的受力相互抵消，转化为锁紧装置的楔块齿条d的弯矩，并模拟自升式海洋平台的锁紧装置在风暴下的工况，具体地，液压千斤顶的工作压力100MPa，行程20mm，且与框架4可以通过螺栓连接。

可选地，安装在框架1上对应加载装置6顶面位置的两个千斤顶安装座3为直角三角形，且该两个千斤顶安装座3的一直角边安装在框架4的侧壁上。该两个千斤顶安装座3根据千斤顶的实际位置而设置。

可选地，安装在框架1上对应加载装置6顶面位置的两个千斤顶安装座3之间设置有用于定位工装齿条弦管5的限位卡板7，该限位卡板7能够为工装齿条弦管5提供安装位，同时，限位卡板7能够防止工装齿条弦管5移动。

可选地，框架4为纵截面是八角形的门式框架，该框架4能够为自升式海洋平台的锁紧装置提供安装位，同时，该结构的框架4利于载荷的均匀分布，此外，框架4全部采用高强钢。

可选地，竖直油缸a固定在竖直油缸安装座1上，竖直油缸a的伸缩端与锁紧装置楔块齿条d连接，竖直油缸安装座1除了能够用于安装自升式海洋平台的竖直油缸a，具体参见图4，由于竖直油缸安装座1的伸缩端与楔块齿条d连接，使得该竖直油缸安装座1还能够用于定位楔块齿条d的位置，防止齿条楔块d的内外串动。

结合上述实施方式，在本发明的实施例中的另一种实施方式中，该试验装置还包括设置于框架4侧壁内的限位挡块8，限位挡块8上设置有与锁紧装置的斜块4相配合的竖直滑槽，锁紧装置的斜块e能够在竖直滑槽内上下滑动，该竖直滑槽用于给自升式海洋平台的斜块e提供安装位。试验过程中：在自升式海洋平台的锁紧装置处于锁紧状态时，斜块e位于竖直滑槽内，在加载装置6提供加载力之后，该加载力作用于斜块e上，同时该斜块e将该加载力传递给限位挡块8。在整个试验过程中，该限位挡块8能够起到承力及定位的作用，使得限位挡块8能够承受斜块e传递的加载力，并限制斜块e的位置。楔块齿条d在与工装齿条弦管5锁紧时会产生一个水平方向的分力，为对抗这一水平分力，本发明设置该限位挡块8，限位挡块8可以与框架8通过螺栓连接，并且限位挡块8的位置可调节。其位置调节方式可以有导轨式、油缸式和千斤顶式等多种方式，可以视具体参试设备的型式而定。

可选的，限位挡块8可用油缸或千斤顶代替，具体地，该替换限位挡块8的油缸或千斤顶可以安装在框架1上，其油缸的活塞杆或千斤顶的伸缩端与斜块e连接，其油缸或千斤顶代替能够起到承力及定位的作用。

可选地，限位挡块8为四个，这四个限位挡块8能够分别对应四个斜块e，并分别进行试验。

结合上述实施方式，在本发明的实施例中的另一种实施方式中，该试验装置还包括：设置于框架4顶部的升降试验装置，升降试验装置包括：升降单元安装座9和安装在升降单元安装座9上的齿轮11，框架4顶部设置有允许工装齿条弦管5穿过的通孔，工装齿条弦管5穿过通孔与齿轮11相啮合。其中，齿轮11可以设置偶数个，分别设置于工装齿条弦管5的两侧。其中，升降单元安装座9需要根据实际被试的升降装置的设备型号及尺寸设计。

可选地，齿轮11设置有四个，分布在工装齿条弦管5的左右两侧。

具体地，该齿轮11可以固定在法兰10上，再将法兰10与升降单元安装座9活动连接。其中，试验装置通过工作齿条弦管5两侧的齿轮11产生载荷达到1.5倍预压载荷要求的工况，具体地，试验装置可以将四个齿轮11分为左右两组，通过将一组齿轮11正常旋转，另一组齿轮11制动，或者，可以将一组升降单元齿轮11的旋转速度大于另一组齿轮11的旋转速度，将齿轮11完整地旋转一圈，并停机检查升降单元以及齿轮是否有坏损。

可选地，该试验装置还可以包括设置在框架4以及升降单元安装座9上的吊耳。

本发明提供的试验装置的试验流程如下：

i升降试验装置载荷试验：通过控制系统操作齿轮11的爬升，使工装齿条弦管5两侧的齿轮11一组主动一组被动，使工装齿条弦管5两侧的荷载达到1.5倍预压载载荷要求，并使齿轮11完成一整圈的转动，停机检验升降试验装置及齿轮11是否有坏损。

ii锁紧试验装置载荷试验：通过操作控制系统使被试的锁紧装置与工装齿条弦管5处于锁紧状态，然后通过液压千斤顶向工装齿条弦管5加载，直至加载力达到风暴载荷工况要求，保持一段时间后卸载该加载力，停机检验自升式海洋平台的锁紧装置的齿条楔块、滑动斜块等部件有无坏损。

iii载荷转移试验:升降试验装置与工装齿条弦管5在处于刹车抱死状态，通过液压千斤顶加载一定的载荷到工装齿条弦管5上，被试的锁紧装置的刹车力及千斤顶的加载力达到一个力的平衡状态。在此情况下，操作锁紧装置完成锁紧，打开升降试验装置的刹车，检验液压千斤顶有无形成变化，没有则表明载荷完成转移。

本发明提供的一种自升式海洋平台升降及锁紧系统的试验装置，能够针对自升式海洋平台的升降与锁紧装置，在陆上对两个装置进行联调试验验证，在框架内部分别设置竖直油缸安装座、水平油缸安装架和千斤顶安装座的安装位，并通过工装齿条弦管对升降与锁紧装置进行试验，由于自升式海洋平台自身携带的齿条弦管长度过长，而且经过大加载力的作用，不能够保证该自升式海洋平台自身携带的齿条弦管在经过试验之后是否还能经受的住大加载力的作用，所以采用与自升式海洋平台自身携带的齿条弦管的性能及结构相同的工装齿条弦管进行试验，保证了自升式海洋平台自身携带的齿条弦管的安全性，同时，本发明提供的一种自升式海洋平台的试验装置不仅能够试验自升式海洋平台的的升降和锁紧装置，还能够用于试验载荷转移，解决了现有技术中并没有对自升式海洋平台进行承载力的试验装置的问题，保证了自升式海洋平台安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自升式海洋平台的试验装置，其特征在于，所述试验装置包括锁紧试验装置，所述锁紧试验装置包括：框架、与自升式海洋平台的锁紧装置的齿条弦管轮廓相同的工装齿条弦管、两个用于安装所述锁紧装置竖直油缸的竖直油缸安装座、两个用于安装所述锁紧装置水平油缸的水平油缸安装架、四个用于安装所述锁紧装置的千斤顶的千斤顶安装座和用于为所述工装齿条弦管提供加载力的加载装置，所述加载装置设置于所述框架的底部，所述工装齿条弦管的底部设置于所述加载装置上，两个所述竖直油缸安装座分别安装在所述框架的两侧内壁上，两个所述水平油缸安装架也分别安装在所述框架的两侧内壁上，两个所述千斤顶安装座安装在所述框架的顶部，另两个所述千斤顶安装座安装在所述框架上对应所述加载装置顶面的位置。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述加载装置为液压千斤顶，所述液压千斤顶的缸体安装在所述框架的底面上，所述工装齿条弦管设置于所述液压千斤顶的伸缩端上。

3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，安装在所述框架上对应所述加载装置顶面位置的两个所述千斤顶安装座为直角三角形，且所述两个千斤顶安装座的一直角边安装在所述框架的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，安装在所述框架上对应所述加载装置顶面位置的两个所述千斤顶安装座之间设置有用于定位所述工装齿条弦管的限位卡板。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述框架为纵截面是八角形的门式框架。

6.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述竖直油缸固定在所述竖直油缸安装座上，所述竖直油缸的伸缩端与所述锁紧装置的楔块齿条连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括设置于所述框架侧壁内的限位挡块，所述限位挡块上设置有滑槽，所述锁紧装置的斜块在所述滑槽中移动。

8.根据权利要求7所述的试验装置，其特征在于，所述限位挡块为四个。

9.根据权利要求1-6任一项所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括：升降试验装置，所述升降试验装置包括：设置于所述框架顶部的升降单元安装座和安装在所述升降单元安装座上的齿轮，所述框架顶部设置有允许所述工装齿条弦管穿过的通孔，所述工装齿条弦管穿过所述通孔与所述齿轮相啮合。

10.根据权利要求9所述的试验装置，其特征在于，所述齿轮设置有四个，分布在所述工装齿条弦管的左右两侧。