CN1042747A - 清除海上建筑物上海洋生长物的装置 - Google Patents

Abstract

一种从海上水工结构物上清除海洋生长物和防止海洋生长物再滋长的装置(1)，上述装置包括可变形的多部件的浮动环(2)和潜水环(3)它们被安装在海上水工结构的支撑部件周围，并且利用以波浪、浪涛、潮和水流流动的海洋动力来驱动，借助于环绕在支撑结构四周的该装置的往复运动，从而除去支撑结构部件上的海洋生长物和防止它的再滋长。

Description

本发明涉及清除和防止侵蚀海上平台、水下构件和类似物体上的海洋生长物，尤其是采用节省成本的方法来控制和防止海洋生长物。通过利用自然力的动力装置，来清除和防止这种污垢的再增长，这些污垢常出现在水线或溅水区域以及水下的结构部件上，比如说海上石油平台或“钻架”上。

海洋生长物，特别是硬质污垢组织如苟 荷介、蠔和管道蠕虫，以及软污垢组织如海葵和含水的海绵状物体。长期以来被人们认为是影响在海水中构件完整性的重要原因、主要通过以下几种方式：

-这种海洋生长物，增加了海水中结构件的不利的附加质量;

-它增加了外表面的粗糙度，从而增加了结构件的水动力荷载;

-它加大了水下构件如支柱、基座、支架等的尺寸，从而增大了承受流体荷载的结构件的表面积;

-它使水下的表面模糊不清，从而妨碍了必要的直观监视。

通过使船倾斜定期地清除这些海洋污垢，括除作为一种控制海上石油平台上海洋生长的污垢的基本方法已经被人们采用几十年了。通常，人们把镀铜板以及后来的镀锌铜合金板用在海船的船体上，以阻止海洋生长物的滋长。最近，人们又通过使用防垢漆和其他防垢材料，再次实现了对海蚀的抑制。所说的防垢材料是紧紧贴在要被清垢的部件上的铜镍合金的平板或镶板。然而，这些方法由于在所用的潜水作业中时间消耗和代价，也由于所使用的防垢材料而变得费用昂贵。

因此本发明的一个目的是通过提供一种装置来清除海中基础结构件上的海洋生长物，从而克服上面提到的和其它的缺点。

于是，为了这个目的，首先，本发明在于在水中部件的周围安装了一种以刮除海洋生长物，这些装置是通过采用海洋冲力如波浪、浪涛、潮汐和水流流动来驱动的。

其次，本发明还在于在水中部件的周围安装了一种装置，以防止海洋生长物在这些部件上再滋长，这些装置也同样用海洋动力来驱动。

这样，本发明在于使用一种防止海洋生长物的装置，这些装置安装在上述结构的水中部件周围。或是刮除海洋生长物、或是防止海洋生长物的再滋长。

上述装置的特征在于采用的波浪、浪涛、潮汐和水流流动形式的海洋动力作为动力。

为了使读者更好地理解本发明，仅作为实例，并参照附图描述几个最佳实施例。

图1是根据本发明的第一个实施例的海洋生长物清除器的侧视图;

图2是浮动环的平面图;

图3是与之对应的侧视图;

图4是图2图3中所示的浮动环的端部部件;

图5是潜水环的平面图;

图6是与之对应的侧视图;

图7是水平作用支撑环的倒y形支架的分解图;

图8是根据本发明的海洋生长物防护器的侧视图;

图9是海洋生长物防护环的平面图;

图10是海洋生长物水平防护环的平面图;

图11是园盘刷的示意图。

以上各图中，相同的数码表示的是同一另件。

图1中所示的装置，通常用符号1表示，它包括用符号2表示的浮动环或驱动环和至少有一个用符号3表示的潜水环或被动环，这些环由若干根连杆4连接在一起。除了这些环以外，连杆机构上还安装有单片刮刀11-这些单片刮刀将在下文中参照图5和6来描述。连杆4最好由RHS钢管制成，并在要安装潜水环3和隔开的刮刀11的各个位置上予先钻好孔。

为了增加浮力，可以在连杆4内安装有漂浮性的材料，连杆的长度最好为1到3米，并且连杆4的每一端开设小孔5。

在连杆4上的浮动环3和隔开的刮刀的位置要能够调节，以适应海上的特殊条件，并能够适应2到8米范围内的海水波动。不用说，在使用过程中，环绕结构部件的浮动环2和潜水环3能够清除海洋生长物。

正如我们从图2和图3中看到的那样，浮动环2由若干个-在这种情况下是6个-相同的清除杆6组成，它们借助于铰接部件7环接在一起，组成一个清除环。每一根清除杆6上安装有一种或一种以上的可拆卸的浮动块8，浮动块8有足够的体积以带动环2和与它连接的附属部件一起漂浮。每一根清除杆上还连接着一件清除部件9，它的横截面是半园的-见图4-，在清除部件9上装配有滚珠10，清除部件9和它的滚珠10最好用耐摩擦-和耐冲击的塑料材料制成，如“RALLOY”这种超高分子高密度的聚乙烯。

尽管浮动环2可以有如图所示的6根清除杆，然而，浮动环也可以不规定一定的几何形状，因为杆6的数目可随着被清洁的水下部件的断面而变化。这就需要不改变部件的大小，就可以组成各种形状的浮动环，正是为了这个目的，才把部件做成相同的。

在波浪的冲击下，能变形的浮动环2与水下部件的外表面相接触，这样就使得在几处相接触点上能同时清洗构件。除了便于成批生产和运输以外，这种能变形的环2的清洁能力要比那种刚性环的能力大得多。通过连续的冲击作用，清除杆就能清除水下构件上的海洋生长物的污垢，这种连续的撞击作用是由海洋动力的作用下产生的。由于滚珠10的滚动摩擦系数小，当它与水下部件接触的同时，可以自由转动，所以在清除污垢时，不会损伤构件的保护层。

在某些使用场合，需要它能够清除腐蚀层和破损的涂层，以提供一个适于使用保护涂层的表面。为了这个目的，清除部件9可以被一种带有刮刀和/或钢丝刷及其它类似的部件所代替。

现在，我们转到图5和图6上，潜在水下的环3没有浮动块，因此，由于缺少横向波浪冲力的作用，这些环的运动远没有浮动环剧烈。为了提高它的清除效率，在这些清除部件上安装有尖锐的磨擦边或刮除边。这两种环都具有较高的灵活性，以适应潜在水下部件的不同尺寸和各种厚度的海洋生长物。

潜在水下的环3包含若干相同的清除杆，仍然用符号6表示，并与数目相同的刮刀11相铰接，每一根清除杆6都带有一钢丝刷12;清除杆6，刮刀11和刷12都是用钢制成的，并具有适当的保护层。

就浮动环2来说选择浮动环和潜在水下的环的形状、很大程度上取决于下列因素：

ⅰ空气动力学性能、在侧向流体和/或风荷载作用下，环的转动运动的灵活性;

ⅱ清除效率：该环即具有很高的清除效率，同时，当环与被清洁部件之间有许多接触点时，对部件的撞击损伤最轻;

ⅲ易于制造、运输和安装。

当把刮刀11安装好后，可先在溅水区刮去水下部件上的那些硬的海洋有机体，然后再用钢丝刷12去除石灰质积垢和细菌粘质物，以便在被清洁部件上获得一个所谓“一流的”或高“瑞典级”的清洁面。

应该注意的是刮刀11也可以安装在连杆4上，作为分隔开的刀片使用。

以上参照附图1到6描述的清除海洋生长物装置，尤其适用于清除垂直放置的或倾斜放置的水下结构部件上的海洋生长物的污垢。浮动环在溅水区附近清除，而潜水环则紧接在溅水区下面进行清除。

本发明还打算清除水平放置的水下结构部件上的海洋生长物、为了这个目的，读者请看图7，在这个实施例中，浮动盘13相对于水下物件上下运动，同时带动一个驱动轴14一起运动，然后再带动一对连接臂杆15，它铰接于驱动轴14的下端16上，在连接臂杆15的下端是一个滑动部件16A，它被连接在相隔一定距离的一对海洋生长物清除环上，在图2到图6中已有详细描述。

当浮动盘13相对于一个水中构件向上运动时，它牵引驱动轴14，驱动轴14又依次带动一对连接臂杆15向上运动。由此要使得两臂杆之间的夹角θ变小，结果相隔一定距离的潜水环就能沿着水平部件往复运动。当浮动盘13在海面向下运动时，则会出现有相反的作用。该环与我们以前描述的潜水环，在结构上是相似的。支架15和环之间采用了销和滑动连接件来连接，以便在所有支架的夹角内，垂直力都能转换成水平力。驱动轴14的深度可以随要清洁的水下部件的长度和深度而变化。最好用钢管制造驱动轴14，并在驱动轴内装填漂浮性材料。浮动盘13在驱动轴14上的位置也可以变化以适应被清洁部件的所需清除的深度。尽管任何形状的浮动盘13都能给装置提供足够的浮力，但最好的一种是圆盘形的，因为在海洋冲力的作用下、圆形盘旋转的倾向最小，由此可以获得最大的提升力。要限制在自然力如波浪、浪涛、潮汐和水流流动作用下装置的横向运动，以保证作用在浮动盘13上的垂直力都能转换成有用的、能清洁部件的水平力。这一点可以通过把驱动轴固定在海上石油钻塔或其他海上平台上的一个合适位置来实现。

以上描述的海洋生长物清除装置还适用于由海洋表面剧烈而无休止的运动为动力，沿部件活动。这种海洋表面的运动包括波浪、浪涛、潮汐和水流流动，一旦安装上这种装置，海洋污垢和生长物将通过刮除和摩擦作用很快地被清除，在部件表面得到所谓“一流的”或较高的“瑞典级”的清洁表面。

这种海洋生长物清除装置，可以使用各种各样的材料来制造，从象钢、铝等金属到如塑料或木材等非金属材料，其必要的性能是：

耐用，廉价，重量轻，耐摩擦，耐腐蚀。

本发明，还包括如图8和图9所示的海洋污垢和海洋生长物的防护装置。

这种装置适合于安装在已清洁过的部件周围，尽管它的运行原理与清除装置相同，但是它不需要具有抵抗冲击荷载的强度和硬度，这种冲击荷载是随海面一起上下运动时与海洋生长物猛烈撞击而产生的，然而在它的工作寿命期间，它应当能承受台风和波浪、汹涌的海面的袭击。可以通过把防护装置牢固地固定在已清洁过的部件上，以使冲击荷载减少到最小程度。

大体上，本发明的海洋生长物、防护装置由相隔一定距离的、具有多根杆件铰接或可变形连接的“环”17和18所组成，其中滚刷19与连接盘18A和铰接连接头15A交替排列、形成了一个多连接杆的、可变形的环。这里，滚刷19代替了海洋生长物清除装置中的清洁杆、可变形的圈或环17是通过若干根连接杆或连杆4（见图1）以一定的间距连接起来的，而连接杆4与环17之间又是通过连接杆刷19A连接的。此外，每一根连接杆上还带有一个刷洗用的圆盘刷20。滚刷19和圆盘刷20上的硬毛可以是金属的、塑料的或有机材料的。无论是滚筒刷还是圆盘刷都可以在装置的部件上自由转动。在连接盘18A上还可以安装径向导流叶片（图中来表示）以促进或便于环17、18围绕支柱或要清洗的部件转动。示意图11表示如何将硬毛倾斜地安装在盘上以产生垂直运动，这样，圆盘随水流动力即可以转动和移动。

具有正浮力的圆盘刷20，当它承受横向流体荷载时，会向下运动，反方向的也是一样。这种密集排列的刷子可以很好地保护已清洁的表面，同时防止海洋生长物的再滋长。

图10表示的是一种安装在水平部件四周的、多根连杆的、可变形的海洋生长物防护器的环或圈。由于这种防护装置的移动和转动都是由水流动力来带动的，使得部件上的所有部分都能被刷子刷到。与安装在垂直部件上的那些防护装置不同，在水平部件上要用单件的硬毛刷子环以防止海洋污垢的再滋长。每一个这样的环都是由铰接连接件将支撑板或平板20A和滚刷19连接成的。

此装置在部件表面的连续的刷洗动作，防止了污浊有机物的再滋长，从而使得水下部件上没有海洋生长物和其它污垢，在整个构件的工作寿命期间，定期更换滚筒和圆盘的费用，与传统的定期清洗费用相比是微不足道的。

选择在海水中即耐磨损又耐损耗的材料时，重要的因素包括：

-所有因为与构件接触而易于磨损的零件应当容易更换;

-所有的横载面应该合适，以便在受到流体荷载时，能获得最低的阻力和最小的阻力系数;

-应当用已知的方法在构件上安装一惯性元件，以彻底避免海洋生长物防护装置对海上平台或潜在水下的水平部件的撞击。

在一个未用图表示的变换中，通过在环上安装叶片或叶扇，海洋生长物防护器的环尤其适用于水下的水平放置和倾斜放置的结构部件（包括很深的部件）。这种叶片可以铰接地、安装在环上，并且通常是经向方向的，因为防护器的环在发生移动或转动运动时、最初都是由水流动力驱动的，所以，叶片起到了增加环对水平水流冲力的敏感性的作用。

当保护装置的环安装在深处的、倾斜放置的结构部件上时、这种叶片的形状构造应当满足这样的条件，在水平水流冲力作用下、环向下运动，当这种冲力撤去或至少是改变方向时，大部分塑料环的固有浮力使环沿着部件更加向上运动。

本发明的海洋生长物清除装置的安装和回收、可以通过采用一种特制的平台或潜水员来完成，这取决于结构部件在水下的位置。

本发明主要适用于浅水石油钻井平台，因为最初的动力来源于潮汐、波浪风和水流流动。本发明很可能还适用于流体负荷小、污垢稠密度和大小的综合情况-特别是硬的生长物如

荷介、蠔、管道蠕虫和/或帽贝-构成最大的倾覆力矩。于是在这样的场合防止海洋生长物的需要是更为重要。

本专业的技术人员从上述可很容易地领会到，在不离开上述构思和范畴的情况下、本发明将会有变换形式和改动。

Claims (12)

1、一种用于清除海上水工结构物上海洋生长物的装置，该装置(1)被安装在所述结构的支撑部件的四周，或者从部件上刮除海洋生长物，或者防止它在部件上的再滋长，其特征在于上述装置(1)利用以波浪、浪涛、潮汐和水流流动的海洋动力来驱动。

2、一种如权利要求1所述的装置，它包含浮动环（2）和至少是一个潜水环（3），借助于连杆（4）以一定间距连接在一起，上述环（2）和（3）被安装在要清除海洋生长物的所述水下部件的周围。

3、一种如权利要求2所述的装置，其中上述浮动环（2）包括多个连接在一起的清除杆（6），以便借助于铰接部件（7）组成一个可变形的清除环，每一个清除环（6）上安装有一个清除部件（9），该清除部件（9）上嵌有一个非金属的滚珠（10），每一个上述清除环（6）上还安装有一个或一个以上的可拆卸的浮动块（8），该浮动块要有足够的体积以带动装置一起运动，上述清除部件（9），通过随着上述海洋动力所产生的连续的撞击动作，从而清除所述水下部件上的海洋生长物。

4、一种如权利要求2或3所述的装置，其中每一个潜在水中的环（3）包括多个连接在一起的清除环（6），以便借助于相同数目的刮刀（11）组成一个可变形的清除环，上述每一个清除环（6）上还安装有一个金属丝刷（2），所说的刮刀（11）和金属丝刷（12）都安装在所述潜在水中的部件上。

5、一种如权利要求2所述的装置，其中上述每一个连杆（4），将多个刮刀（11）安装在所述潜在水中的部件上。

6、一种如权利要求1所述的装置、包括一个浮动盘（13）和一个从属的驱动轴（14）在驱动轴（14）的下端安装有一对连接臂杆（15），该连接杆（15）能以驱动轴（14）为中心转动，以改变两杆之间的夹角，每一个连接臂杆（15）的另一端可转动地安装着一个滑动元件（16A），将相距一定间隔的一对清除环（3）可转动地安装在滑动部件（16A）上，然后将其安装在水下构件的周围，就可以清除水平放置的水下部件上的海洋生长物。

7、一种如权利要求2所述的装置、其中在上述连杆（4）中装填有漂浮性的材料。

8、一种如权利要求6所述的装置，其中在上述驱动轴（14）中装填有漂浮性的材料。

9、一种如权利要求1所述的装置、它至少包括两个带有刷子的环（17、18），这两个环借助于管式连杆（4）以一定的间距连接在一起，上述环（17、18）被安装在潜水部件的四周，以防止海洋有机体污垢的再滋长。

10、一种如权利要求9所述的装置，其中每一个带有刷子的环（17、18）包括多个连接在一起的滚刷（19），以便组成一个防止海洋生长物再滋长的防护环，上述滚刷（19）与它的硬毛可以围绕所联结的主轴自由转动，上述部件适于安装在所述的潜水部件上。

11、一种如权利要求9或10所述的装置、进一步包括多个圆盘刷（20），上述每个圆盘刷（20）安装在上述管式连杆上，并可转动，上述圆盘刷（20）的硬毛适于安装在上述潜水部件上。

12、一种如权利要求1所述的装置、包括一个潜在水中的海洋生长物防护环，该环安装在一个水平放置的潜水部件周围、以阻止海洋生长物的滋长，上述防护环包括多个可转动地连接在一起的滚刷（19），以组成一个可变形的防止海洋生长物再滋长的环，还有多个可在水平平面转动的圆盘刷（20），上述滚刷（19）和上述圆盘刷（20）的硬毛适于安装在上述水平放置的潜水部件上。

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