CN104314062A - 海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置。它包括相连接的上部围堰框和下部围堰框组成的围堰框，上部围堰框垂直设置且设于平台的上部组块的周围，下部围堰框倾斜设置且设于上部组块的下部；分体式抗冰锥包括至少两部分锥体，分体式抗冰锥套设于平台的桩腿上，且与桩腿之间设有间隙；分体式抗冰锥的上端部与下部围堰框相连接；液压系统设于上部组块上，且液压系统的液压缸与围堰框相连接；自锁体能实现围堰框与上部组块之间的锁紧。本发明具有以下优点：围堰框能够实现核岛防撞和支持船等靠平台的需要；分体式抗冰锥用来减小冰体对平台的撞击并可以实现自由升降功能，满足海上核电平台组块或沉箱高度调整的需要。

Description

海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置
技术领域
本发明涉及一种海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置，属于海洋工程技术领域。
背景技术
为了解决渤海和黄海北部等低寒、重冰海域出现的漂冰、结冰、溜冰等对海上平台结构物因碰撞而造成的破坏，以及冰激振动导致平台结构物的过疲劳损害和振动，目前国内外已先后研究、设计、制造出多种形式的抗冰锥体，如固定式单腿抗冰锥体、固定式四腿抗冰锥体和固定式六腿抗冰锥体等，其目的都是为了减小冰体对平台的撞击，利用抗冰锥体分解或分散溜冰、漂流冰对平台的冲击作用。但是，所设计的各类抗冰锥体都是固定式的，是以海平面平均值位置为依据而在导管架桩柱上设置固定式抗冰锥体，这些形式的抗冰锥体均不能适应可移动式海上平台的抗冰需求，可移动平台，包括海上核电平台的上部组块或者下部沉箱沿桩腿移动时，势必要经过桩腿上的潮差段，此时如果仍然采用常规固定式的抗冰锥体，将会影响到组块或沉箱高度的调整。为此，为适应于海上核电平台组块或沉箱高度调整的需要，需要开发一种可升降的抗冰装置。
海上核电平台的选址布置在通航海域或者紧邻通航海域时，核电平台及其配套设施与通航环境必然存在相互影响，一旦核岛或沉箱发生撞船事故，将直接影响核电系统的正常运行，对核电平台的安全运行构成直接威胁。尽管随着科技发展和船舶制造水平、安全监督管理水平等的进步，但与此同时，通航海域上船舶大型化、快速化的趋势明显，逐渐增加的船舶使得其撞击核电平台核岛的概率增大。为此，需要开发一种可以防止核岛撞击的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置；该抗冰装置包括液压机构、围堰框和自动锁紧的特殊结构，能够实现抗冰锥上下升降和核岛防撞的需要。
本发明提供的海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置，它包括围堰框、分体式抗冰锥、液压系统和自锁体；
所述围堰框包括相连接的上部围堰框和下部围堰框，所述上部围堰框垂直设置且设于海上核电平台的上部组块的周围，所述下部围堰框倾斜设置且设于海上核电平台的上部组块的下部；
所述分体式抗冰锥包括至少两部分锥体，所述分体式抗冰锥套设于海上核电平台的桩腿上，且与所述桩腿之间设有间隙；所述分体式抗冰锥的上端部与所述下部围堰框相连接；
所述液压系统设于海上核电平台的上部组块上，且所述液压系统的液压缸与所述围堰框相连接，用于控制所述分体式抗冰锥沿所述桩腿上下移动；
所述自锁体能实现所述围堰框与海上核电平台的上部组块之间的锁紧。
上述的围堰式液压防撞抗冰装置，所述上部围堰框包括主围堰框和副围堰框；
所述主围堰框和所述副围堰框均包括两条平行设置的主管和设置于所述主管之间的若干翼管，所述翼管等间距排列；
所述主围堰框的主管上设有凹槽，所述副围堰框的主管嵌于所述凹槽内，且能沿所述凹槽移动，能够沿组块侧面进行推拉运动，方便与支持船等停靠平台时让出空间；
所述主围堰框的主管上设置有连接座，所述连接座分布于所述自锁体和所述支撑体之间，用于连接所述自锁体和所述支撑体，所述连接座的宽度要大于相邻两个翼管之间的宽度；
所述围堰框可为钢框构造，能够实现核岛防撞和支持船等靠平台的需要，并最大程度降低撞击对平台造成的损害。
上述的围堰式液压防撞抗冰装置，所述分体式抗冰锥包括两部分锥体，一部分锥体由两个半圆台体A的大口径端面连接而成，两个所述半圆台体A的小口径端面均焊接于一半圆筒体A上，所述半圆筒体A的上端高出上部所述半圆台体A的小口径端面，所述半圆筒体A下端与下部所述半圆台体A的小口径端面相平；
另一部分锥体由两个四分之一圆台体B的大口径端面连接而成，两个所述四分之一圆台体B的小口径端面均焊接于一四分之一圆筒体B上，所述四分之一圆筒体B的上端高出上部所述四分之一圆台体B的小口径端面，所述四分之一圆筒B的下端与下部所述四分之一圆台体B的小口径端面相平；
所述半圆台体A和所述四分之一圆台体B内均焊接有相同直径垂向布置的筒形环板和上下水平布置的圆板，设置以增强抗冰锥的强度和刚度；
所述分体式抗冰锥用来减小冰体对平台的撞击和冰激振动，能自由升降，满足所述海上平台或沉箱高度调整的需要。
上述的围堰式液压防撞抗冰装置，所述两部分锥体的锥面锥度和高度相等。
上述的围堰式液压防撞抗冰装置，所述圆台体A与所述圆台体B的两个端面的直径均相等。
上述的围堰式液压防撞抗冰装置，所述液压系统包括主油泵、电动机、若干个所述液压缸和多路换向阀；
所述电动机驱动所述主油泵通过所述多路换向阀向所述液压缸供油，所述液压缸采用活塞式油缸，通过两端进出油口的通油或回油实现双向运动，以驱动所述分体式抗冰锥的上下移动。
上述的围堰式液压防撞抗冰装置，所述自锁体包括围堰支座、组块支座、锁销、锁筒、锁芯和锁扣，所述自锁体设于海上核电平台的上部组块的上部；
所述自锁体作为抗冰装置作业中所述围堰框旋转的节点，能够实现所述围堰框和分体式抗冰锥安装就位时与海上核电平台的上部组块之间的自动锁紧；
所述围堰支座和所述组块支座的顶端面与所述组块的顶端面齐平设置，所述围堰支座沿所述围堰框的水平方向等间距布置，两个所述组块支座为一组，每组所述组块支座沿所述组块的水平方向等间距设置，且所述围堰支座与所述组块支座为交替设置。
上述的围堰式液压防撞抗冰装置，所述锁筒的内环面直径与所述锁销的外径相等；
所述锁筒的外环面与所述组块支座的孔眼之间为过盈配合；
所述锁销的外环面与所述围堰支座的孔眼之间采用过盈配合；
所述锁销的外环面与所述锁筒之间采用间隙配合；
所述锁芯的顶部设有与所述锁扣相配合的圆锥面，所述锁芯的中部柱体与所述锁扣之间形成移动副。
上述的围堰式液压防撞抗冰装置，所述围堰式液压防撞抗冰装置还包括支撑体；
所述支撑体包括围堰支托、组块支托、销筒、支撑销和销盖；
所述围堰支托和所述组块支托的底端面与组块底端相平齐；所述围堰支托沿所述围堰框水平方向等间距布置，两个所述组块支托为一组，且所述围堰支托和所述组块支托为交替设置；
所述围堰支托设有中心孔眼，所述中心孔眼的直径与所述支撑销的外径相等；
所述组块支托中心孔眼的直径与所述销筒的外径相等；
所述销筒的外环面与所述组块支托的孔眼之间为过盈配合；
所述支撑销的外环面与所述围堰支托的孔眼之间为过盈配合；
所述支撑销的外环面与所述销筒之间采用间隙配合；
所述支撑销的顶部设有与所述销盖相连接的内螺纹，所述销盖的设置以避免所述支撑销轴向发生脱落；
所述支撑体设于海上核电平台的上部组块的下部，与所述自锁体相配合共同实现所述围堰框与海上核电平台的上部组块间的联接并支撑所述围堰框的重量。
本发明围堰式液压防撞抗冰装置中，所述围堰支座、所述组块支座、所述围堰支托和所述组块支托的结构和尺寸均相同，结构均为类三角形；所述围堰支座和所述组块支座的类三角形结构的中部加工有圆形孔眼；
所述锁筒和所述销筒的结构均相同。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)围堰框能够实现核岛防撞和支持船等靠平台的需要，并最大程度降低撞击对平台造成的损害；
(2)分体式抗冰锥用来减小冰体对平台的撞击并可以实现自由升降功能，满足海上核电平台组块或沉箱高度调整的需要；
(3)液压系统用来提供动力完成围堰式液压防撞抗冰装置的安装和拆卸；
(4)自锁体保证围堰框和分体式抗冰锥安装就位时实现自动锁紧，并与支撑体自锁体共同实现围堰框与海上核电平台的上部组块间的联接并支撑围堰框的重量。
附图说明
图1为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置的结构示意图。
图2为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置的侧面结构示意图。
图3为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置中围堰框的结构示意图。
图4为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置中液压系统的结构示意图。
图5为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置中分体式抗冰装置的结构示意图。
图6为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置中自锁体和支撑体的结构示意图。
图7为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置使用时各部件结构示意图，其中图7(1)为围堰式液压防撞抗冰装置使用时分体式抗冰锥开启的示意图，图7(2)为分体式抗冰锥开启时的俯视图，图7(3)为分体式抗冰锥开启时自锁体和支撑体的示意图。
图中标记如下：
1液压系统，2围堰框，3自锁体，4支撑体，5分体式抗冰锥，6上部围堰框，7连接座，8主围堰框，9副围堰框，10下部围堰框，11活塞杆，12出油口，13缸筒，14进油口，15多路换向阀，16半圆台体，17四分之一圆台体，18围堰支座，19组块支座，20锁筒，21锁芯，22弹簧，23锁销，24支撑销，25销筒，26组块支托，27围堰支托，28销盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置的结构示意图，如图2所示，为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置的侧面结构示意图，该围堰式液压防撞抗冰装置包括围堰框2、分体式抗冰锥5、液压系统1和自锁体3。围堰框2包括相连接的上部围堰框6和下部围堰框10，上部围堰框6垂直设置且设于海上核电平台的上部组块的周围，下部围堰框10倾斜设置且设于海上核电平台的上部组块的下部，围堰框2可为钢框构造，能够实现核岛防撞和支持船等靠平台的需要，并最大程度降低撞击对平台造成的损害。分体式抗冰锥5包括两部分锥体，分体式抗冰锥5套设于海上核电平台的桩腿上，且与桩腿之间设有间隙；分体式抗冰锥5的上端部与下部围堰框10相连接。液压系统1设于海上核电平台的上部组块上，且液压系统1的液压缸与围堰框2相连接，用于控制分体式抗冰锥5沿桩腿上下移动，为抗冰装置的作业提供动力。自锁体3能实现围堰框2与海上核电平台的上部组块之间的锁紧。支撑体4设于上部组块的下部，与自锁体3相配合实现对围堰框2与海上核电平台的上部组块之间的联接和重量支撑。
如图3所示，为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置中围堰框的结构示意图，上部组块的周围4个面设置围堰框2，用来实现防护功能。围堰框2包括上部围堰框6和下部围堰框10，上部围堰框6包括主围堰框8和副围堰框9，主围堰框8和副围堰框9均包括两条平行设置的主管和设置于主管之间的若干等间距排列的翼管；下部围堰框10通过主围堰框8下部焊接于上部围堰框6的底部。主围堰框8的主管上设有凹槽，副围堰框9的主管嵌于凹槽内，且能沿凹槽移动，能够沿组块侧面进行推拉运动，方便与支持船等停靠平台时让出空间。主围堰框8的主管上设置有宽度要大于相邻两个翼管之间的宽度的连接座7，连接座7分布于自锁体3和支撑体4之间，连接座7用以实现围堰框2与液压系统1间的连接。
如图4所示，为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置中液压系统的结构示意图，液压系统1包括主油泵(图中未示)、电动机(图中未示)、8个活塞式油缸(图中未示)和多路换向阀15。活塞式油缸的缸筒13通过轴销与上部组块固定连接，活塞式油缸的活塞杆11与围堰框2的上部围堰框6进行固定。液压系统1中电动机为主油泵提供动力；活塞式油缸由主油泵提供液压油，上部组块周围的四个面均设置2个活塞式油缸；主油泵的液压油由多路换向阀15控制液压缸两端的出油口12和进油口14分别进行通油和回油，实现围堰框2的伸长或收缩的同步运动，完成抗冰装置的安装和拆卸。
如图5所示，为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置中分体式抗冰锥的结构示意图，分体式抗冰锥5用来减小冰体对平台的撞击和冰激振动，能自由升降，满足海上平台或沉箱高度调整的需要。它包括两部分高度相等的锥体，一部分锥体由两个半圆台体A16的大口径端面连接而成，两个半圆台体A16的小口径端面均焊接于一半圆筒体A上，半圆筒体A的上端高出上部半圆台体A16的小口径端面，半圆筒体A下端与锥体下部半圆台体A16的小口径端面相平；另一部分锥体由两个四分之一圆台体B17(与圆台体A的两个端面的直径均相等)的大口径端面连接而成，两个四分之一圆台体B17的小口径端面均焊接于一四分之一圆筒体B上，四分之一圆筒体B的上端高出上部四分之一圆台体B17的小口径端面，四分之一圆筒B的下端与下部四分之一圆台体B17的小口径端面相平；半圆台体A和四分之一圆台体B17内均焊接有相同直径垂向布置的筒形环板和上下水平布置的圆板，以增强抗冰锥的强度和刚度。
如图6所示，为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置中自锁体和支撑体的结构示意图，自锁体3与支撑体4的分别设置于海上核电平台上部组块的上部和下部，并且垂直位置相同。
在自锁体3中，围堰支座18(类三角形结构的中部加工有圆形孔眼)和组块支座19(类三角形结构的中部加工有圆形孔眼)的顶端面与组块的顶端面齐平设置，围堰支座18沿围堰框2的水平方向等间距布置，两个组块支座19为一组，每组组块支座19沿组块的水平方向等间距设置，且围堰支座18与组块支座19为交替设置；锁筒20的内环面直径与锁销23的外径相等；锁筒20的外环面与组块支座19的孔眼之间为过盈配合；锁销23的外环面与围堰支座18的孔眼之间采用过盈配合；锁销23的外环面与锁筒20之间采用间隙配合；锁销23锁芯孔内放置的锁芯21结合弹簧22的伸缩共同完成抗冰装置的自动锁紧，锁芯21的顶部设有与锁扣相配合的圆锥面，圆锥面的中部柱体与锁扣之间形成移动副。
在支撑体4中，围堰支托27和组块支托26的底端面与组块底端相平齐；围堰支托27沿围堰框水平方向等间距布置，两个组块支托26为一组，且围堰支托27和组块支托26为交替设置；围堰支托26的设有中心孔眼，中心孔眼的直径与支撑销24的外径相等；锁筒25的外环面与组块支托26的孔眼之间为过盈配合；支撑销24的外环面与围堰支托27的孔眼之间为过盈配合；支撑销24的外环面与销筒25之间采用间隙配合；支撑销24的顶部设有与销盖28相连接的内螺纹，销盖28的设置以避免支撑销轴向发生脱落。
在上述的自锁体3和支撑体4中，围堰支座18、组块支座19、围堰支托27和组块支托26的结构和尺寸均相同，结构均为类三角形。
本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置的使用时各部件的配合如下：
如图7所示，为本发明海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置使用时各部件结构示意图。装置安装作业时，如图7(1)所示，围堰框2通过自锁体3与海上核电平台的上部组块进行连接，液压系统1通过连接座7与围堰框2进行联接，开启液压系统1，液压油经多路换向阀15统一分配后由液压缸进油口14进入缸筒13，活塞杆11底部在压力作用下逐渐伸长，进而带动围堰框2和分体式抗冰锥5朝向与桩腿轴线重合的方向合拢。如图7(2)所示，为分体式抗冰锥开启时的俯视图。如图7(3)所示，自锁体3开启，锁芯21在弹簧22伸长作用下插入锁筒20的锁扣内，液压系统1停止供油，最后支撑体4中插入支撑销24并盖上销盖28，分体式抗冰锥5定位于桩腿上。
在图7中，海上核电平台组块或沉箱高度调整时，无需安装或拆卸围堰式液压防撞抗冰装置，只需保证分体式抗冰锥5沿桩腿轴向上下升降即可。

Claims (9)

1.一种海上核电平台用围堰式液压防撞抗冰装置，其特征在于：它包括围堰框、分体式抗冰锥、液压系统和自锁体；
所述围堰框包括相连接的上部围堰框和下部围堰框，所述上部围堰框垂直设置且设于海上核电平台的上部组块的周围，所述下部围堰框倾斜设置且设于海上核电平台的上部组块的下部；
所述分体式抗冰锥包括至少两部分锥体，所述分体式抗冰锥套设于海上核电平台的桩腿上，且与所述桩腿之间设有间隙；所述分体式抗冰锥的上端部与所述下部围堰框相连接；
所述液压系统设于海上核电平台的上部组块上，且所述液压系统的液压缸与所述围堰框相连接，用于控制所述分体式抗冰锥沿所述桩腿上下移动；
所述自锁体能实现所述围堰框与海上核电平台的上部组块之间的锁紧。
2.根据权利要求1所述的围堰式液压防撞抗冰装置，其特征在于：所述上部围堰框包括主围堰框和副围堰框；
所述主围堰框和所述副围堰框均包括两条平行设置的主管和设置于所述主管之间的若干翼管；
所述主围堰框的主管上设有凹槽，所述副围堰框的主管嵌于所述凹槽内，且能沿所述凹槽移动。
3.根据权利要求1或2所述的围堰式液压防撞抗冰装置，其特征在于：所述分体式抗冰锥包括两部分锥体，一部分锥体由两个半圆台体A的大口径端面连接而成，另一部分锥体由两个四分之一圆台体B的大口径端面连接而成。
4.根据权利要求3所述的围堰式液压防撞抗冰装置，其特征在于：所述两部分锥体的锥面锥度和高度均相等。
5.根据权利要求3或4所述的围堰式液压防撞抗冰装置，其特征在于：所述圆台体A与所述圆台体B的两个端面的直径均相等。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的围堰式液压防撞抗冰装置，其特征在于：所述液压系统包括主油泵、电动机、若干个所述液压缸和多路换向阀；
所述电动机驱动所述主油泵通过所述多路换向阀向所述液压缸供油，以驱动所述分体式抗冰锥的上下移动。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的围堰式液压防撞抗冰装置，其特征在于：所述自锁体包括围堰支座、组块支座、锁销、锁筒、锁芯和锁扣，所述自锁体设于海上核电平台的上部组块的上部；
所述围堰支座和所述组块支座的顶端面与所述组块的顶端面齐平设置，所述围堰支座沿所述围堰框的水平方向等间距布置，两个所述组块支座为一组，每组所述组块支座沿所述组块的水平方向等间距设置，且所述围堰支座与所述组块支座为交替设置。
8.根据权利要求7所述的围堰式液压防撞抗冰装置，其特征在于：所述锁筒的内环面直径与所述锁销的外径相等；
所述锁筒的外环面与所述组块支座的孔眼之间为过盈配合；
所述锁销的外环面与所述围堰支座的孔眼之间采用过盈配合；
所述锁销的外环面与所述锁筒之间采用间隙配合；
所述锁芯的顶部设有与所述锁扣相配合的圆锥面，所述锁芯的中部柱体与所述锁扣之间形成移动副。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的围堰式液压防撞抗冰装置，其特征在于：所述围堰式液压防撞抗冰装置还包括支撑体；
所述支撑体设于海上核电平台的上部组块的下部，与所述自锁体相配合实现所述围堰框与海上核电平台的上部组块间的联接并支撑所述围堰框的重量。
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