CN105730608B - 可调式减缓月池中液体晃荡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式减缓月池中液体晃荡装置，包括固定在月池一端横向壁板下部的阻流块和设置在阻流块顶部外角的消波机构，其中，阻流块上开有多个圆孔。消波机构包括多个可拆卸阻流板和中心轴管，可拆卸阻流板底部间隔嵌装在中心轴管中，中心轴管中部固定在阻流块的上平板和垂直板的交接处。可拆卸阻流板底部圆柱嵌入可拆卸阻流板安装段中，定位半圆柱固定在定位段中，定位半圆柱两端端面分别抵靠可拆卸阻流板底部下部端面上。本发明另外方案的消波机构包括消波板、支撑轴、两个支撑轴筒以及开孔水管或消波机构为单独的开孔水管。本发明结构简单，月池中液体晃荡的减缓效果显著，消波效果明显，维修方便，大大提高了工作效率。

Description

可调式减缓月池中液体晃荡装置

技术领域

本发明涉及一种减小海洋工程结构物摇荡的装置，特别涉及一种减小钻井船或钻井平台月池中液体晃荡的装置，属于船舶与海洋工程技术领域。

背景技术

随着陆地资源日益消耗殆尽，海洋成为人类资源的另一供给站，尤以海洋石油为重点开采对象，且逐渐由浅海转向深海。用于开采海洋能源的各类深海钻井的海洋工程结构不断涌现，其中深海钻井船凭借其钻探水域深，灵活性好等优势脱颖而出。钻井海洋工程结构为保证钻井工作时稳定，多在海洋工程结构中心前后设置从上甲板直通底部的垂直通孔（月池），由于月池直接连通海洋，其内部海水受外部海洋环境影响较大。在风浪流的作用下，月池中海水严重晃荡，运动激烈，对月池内壁以及甲板造成冲击，久而久之，对海洋工程结构造成冲击破坏；同时加剧海洋工程结构各自由度的摇荡运动，使得工作以及休息环境变得恶劣，降低工作效率。而月池内的海水晃荡程度与月池的形状以及内部结构关系很大。形状及结构适宜的月池可以有效抑制月池内海水爬升，从而避免海水对月池壁以及下甲板造成严重冲击。减缓结构物的摇荡，以及海水对甲板的冲击，月池结构还会影响船舶推进效率。现有的月池减晃措施在月池形式有所做改变，如将矩形月池角部倒成三角形或圆角，这样的结构能提高月池的强度，但是不会抑制月池内的波浪的爬升，也不会阻止月池内流体的前后相遇造成共振，同时浪费了很多的月池空间。因而设计合理的月池形状以及结构，对海洋结构的设计制造、油气的开采具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、能有效抑制月池内海水的运动、使得漩涡形成最小化、避免甲板溢流、遏止海水对海洋工程结构的冲击，进而减小海洋工程结构物的摇荡的可调式减缓月池中液体晃荡装置。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种可调式减缓月池中液体晃荡装置，包括固定在月池一端的横向壁板下部的阻流块和设置在阻流块顶部外角的消波机构，所述阻流块为呈长方体形的壳体结构，壳体内设有支撑壳体的水平筋板及垂直筋板；所述消波机构包括多个可拆卸阻流板和中心轴管，所述可拆卸阻流板底部间隔嵌装在中心轴管中，中心轴管中部固定在阻流块的上平板和垂直板交接处，中心轴管两端分别固定在月池两侧的纵向壁板上；所述可拆卸阻流板底部为圆柱形，所述圆柱形上侧向上延伸出弯曲的流线体；中心轴管轴向间隔设置多个可拆卸阻流板安装段，两个可拆卸阻流板安装段之间通过定位段间隔；可拆卸阻流板底部圆柱嵌入可拆卸阻流板安装段中，定位半圆柱固定在定位段中，定位半圆柱两端端面分别抵靠在对应的可拆卸阻流板底部圆柱的端面上。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

进一步的，所述可拆卸阻流板采用硬橡胶制成。所述中心轴管内径与可拆卸阻流板底部圆柱外径相配，所述可拆卸阻流板安装段上侧开有宽度大于流线体根部宽度的流线体槽，定位段上侧槽口内宽小于或等于中心轴管内径；可拆卸阻流板底部圆柱嵌入可拆卸阻流板安装段中，可拆卸阻流板上部的流线体倾斜伸出流线体槽。

进一步的，在阻流块的上平板和垂直板上分别开有多个圆孔，所述圆孔面积之和占上平板面积和垂直板面积之和的30%。

一种可调式减缓月池中液体晃荡装置，包括固定在一端的月池横向壁板下的阻流块和设置在上部一角的消波机构，所述消波机构横置在月池中，包括消波板、支撑轴、两个支撑轴筒和两个支撑座，所述消波板一侧与支撑轴中部固定连接，支撑轴两端分别与支撑轴筒铰接，支撑轴筒一端分别固定在月池两侧的纵向壁板上；消波板两端分别抵靠在其下侧的支撑座上，所述支撑座分别固定在月池两侧的纵向壁板上；消波板与水平线夹角α为28°～32°。

进一步的，所述消波板上开有多个消波板圆孔，所述消波板圆孔面积之和占消波板面积的30%，支撑轴线位于海洋结构物设计水线上侧的距离b=0.9～1.1m，支撑轴线与月池的对侧横向壁板的距离e=1/4月池长度L，消波机构宽度f=1/20月池长度L。

一种可调式减缓月池中液体晃荡装置，包括固定在月池横向壁板下部的阻流块和横置在月池上侧的开孔水管，所述开孔水管上侧设有进水端，下侧间隔设置多个垂直向下的水嘴；开孔水管轴线距阻流块对侧横向壁板的距离n=1/3的月池长度L。

一种可调式减缓月池中液体晃荡装置，包括固定在月池的横向壁板下部的阻流块、设置在上部一角的消波机构和横置在月池上侧的开孔水管，所述消波机构横置在月池中，包括消波板、支撑轴、两个支撑轴筒和两个支撑座；所述开孔水管位于消波机构的上侧，开孔水管轴线距阻流块对侧横向壁板的距离n=1/3的月池3长度L。

本发明结构简单，月池中液体晃荡的减缓效果显著。间隔且彼此独立设置的可拆卸阻流板在水流作用下，会随水流绕中心轴管轴线进行摆动，从而消减波浪能量，减少水流晃荡。在阻流块的上平板和垂直板上分别开出的多个圆孔减少了阻流块受力面，从而延长了阻流块的使用寿命，同时阻流块内的水流会与外界水流相互交换，减晃效果亦更明显。消波板、支撑轴和支撑轴筒等组成消波机构设置在前后反射水流交汇处，水流前后晃荡时消波板的摆动实时消减波浪，也有助于减少交汇时水流飞溅，大大提高减晃消波效果，同时被动式消波也更环保。不会妨碍月池内的生产作业活动。横置在月池上侧的开孔水管自上而下的水流不断造成月池内的波浪破碎，消波效果明显。本发明维修方便，大大提高了工作效率。

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为本发明实施例一的结构示意图；

图2为图1的放大俯视图；

图3为图1的A-A剖视图；

图4为图3的B向放大视图；

图5为图4中的C-C剖视图；

图6为本发明实施例二的结构示意图；

图7为本发明实施例三的结构示意图；

图8为图7的D向视图；

图9为本发明实施例四的结构示意图；

图10为图9的E-E剖视放大图；

图11为本发明实施例五的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和五个实施例对本发明作进一步说明。实施例一、二用于波浪小的海域，实施例三、四用于波浪稍大的海域，实施例五用于波浪很大的海域。

下面五个实施例均用于甲板长为190m，宽度为32m，型深为17m；月池3为矩形，其长度L=29m，月池宽M=10m的钻井船。试验得知，在月池左端c月池3（约占月池长度L的1/2）月池3兴波较大，月池右端d区域兴波较小。

实施例一

如图1～图5所示，本实施例包括固定在月池3右端的横向壁板32下部的阻流块1和设置在阻流块1上部外角的消波机构2，阻流块1为呈长方体形的壳体结构，壳体内设有支撑壳体的水平筋板11及垂直筋板12，提高阻流块1的强度。消波机构2包括多个可拆卸阻流板21和中心轴管22，可拆卸阻流板21底部间隔嵌装在中心轴管22中，中心轴管22中部固定在阻流块1的水平板13和垂直板14的交接处、中心轴管22两端分别焊接固定在月池3两侧的纵向壁板31上。可拆卸阻流板21底部为圆柱形，所述圆柱形上侧向上延伸出弯曲的流线体211。中心轴管22轴向间隔设置多个可拆卸阻流板安装段221，两个可拆卸阻流板安装段221之间通过定位段222间隔；可拆卸阻流板底部圆柱212嵌入可拆卸阻流板安装段221中，定位半圆柱23固定在定位段222中。中心轴管22内径与可拆卸阻流板底部圆柱212的外径相配，可拆卸阻流板安装段221上侧开有宽度大于流线体211根部宽度的流线体槽223，定位段222上侧槽口内宽小于或等于中心轴管22内径；前述有关特征均为了便于装入可拆卸阻流板21。

安装时，先将可拆卸阻流板底部圆柱212嵌入定位段222中，再将可拆卸阻流板21左移至可拆卸阻流板安装段221中，可拆卸阻流板底部圆柱212嵌入可拆卸阻流板安装段221中，其上部的流线体211倾斜伸出流线体槽223。然后将定位半圆柱23用两个螺钉24固定在定位段222中，定位半圆柱23两端端面分别抵靠在对应的可拆卸阻流板底部圆柱212的端面上。硬橡胶制成的可拆卸阻流板21无法脱离中心轴管22，只能少量转动。在水流的冲击下，流线体211产生弯曲变形；无水流冲击时，流线体211复位。

实施例二

如图6所示，本实施例的消波机构2结构与实施例一基本相同，所不同的是：在阻流块1的上平板13和垂直板14上分别开有多个圆孔131，所述圆孔131面积之和占上平板13面积和垂直板14面积之和的30%。开孔的目的是使阻流块1内流体形成相对独立而又联通的空间，该空间内的流体有助于减小月池3内流体晃荡，同时有助于减小流体对阻流块1的冲击作用。

实施例三

如图7和图8所示，本实施例的阻流块1结构与实施例二相同，消波机构2不同于实施例一和实施例二，其包括消波板201、支撑轴202、两个支撑轴筒203和两个支撑座204，消波板201左侧与支撑轴202中部焊连，支撑轴202两端分别与支撑轴筒203铰接，支撑轴筒203一端分别焊接固定在月池3两侧的纵向壁板31上。消波板201两端分别抵靠在其下侧的支撑座204上，支撑座204呈Π形，分别焊接固定在月池3两侧的纵向壁板31上。消波板201与水平线夹角α为28°～32°，本实施例为30°。月池2内流体晃荡集中在前部，因此在这一区域设置消波机构2进行减晃，效果明显。消波板圆孔205面积之和占消波板201面积的30%，支撑轴线位于海洋结构物设计水线上侧的距离b=0.9～1.1m，支撑轴线与月池一侧横向壁板的距离e=1/4月池长度L，消波机构宽度f=1/20月池长度L。

实施例四

如图9和图10所示，本实施例阻流块1结构与实施例一相同，所不同的是，在月池3上侧横置一根开孔水管4，所述开孔水管4上侧设有进水端41，下侧间隔设置多个垂直向下的水嘴42。开孔水管4轴线距阻流块1的对侧横向壁板33的距离n=2/3的月池3长度L。开孔水管4的位置一方面此处避免与钻井管路碰撞；另一方面此处是前波向后传递的区域，在此消波有很好的消波效果。当月池3内波浪共振强烈时，c区域波浪会向持续向后传递，此时水管4通水，水流自小孔流下，破坏月池2内的共振波浪，起到良好的消波效果。

实施例五

如图11所示，本实施例是实施例三和实施例四的结合，消波机构2的结构与实施例三相同，开孔水管4的位置向月池3左端的对侧横向壁板33方向移动，至消波结构2中心正上方，开孔水管4轴线距阻流块1对侧横向壁板33的距离n=1/3的月池3长度L。面对大波浪共振冲刷时，开孔水管4落下的水流辅助消减波浪。从而取得良好的消波效果。

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 (7)

1.一种可调式减缓月池中液体晃荡装置，其特征是，包括固定在月池一端的横向壁板下部的阻流块和设置在阻流块顶部外角的消波机构，所述阻流块为呈长方体形的壳体结构，壳体内设有支撑壳体的水平筋板及垂直筋板；所述消波机构包括多个可拆卸阻流板和中心轴管，所述可拆卸阻流板底部间隔嵌装在中心轴管中，中心轴管中部固定在阻流块的上平板和垂直板交接处，中心轴管两端分别固定在月池两侧的纵向壁板上；所述可拆卸阻流板底部为圆柱形，所述圆柱形上侧向上延伸出弯曲的流线体；中心轴管轴向间隔设置多个可拆卸阻流板安装段，两个可拆卸阻流板安装段之间通过定位段间隔；可拆卸阻流板底部圆柱嵌入可拆卸阻流板安装段中，定位半圆柱固定在定位段中，定位半圆柱两端端面分别抵靠在对应的可拆卸阻流板底部圆柱的端面上。

2.如权利要求1所述的可调式减缓月池中液体晃荡装置，其特征是，所述可拆卸阻流板采用硬橡胶制成。

3.如权利要求1所述的可调式减缓月池中液体晃荡装置，其特征是，所述中心轴管内径与可拆卸阻流板底部圆柱外径相配，所述可拆卸阻流板安装段上侧开有宽度大于流线体根部宽度的流线体槽，定位段上侧槽口内宽小于或等于中心轴管内径；可拆卸阻流板底部圆柱嵌入可拆卸阻流板安装段中，可拆卸阻流板上部的流线体倾斜伸出流线体槽。

4.如权利要求1所述的可调式减缓月池中液体晃荡装置，其特征是，在阻流块的上平板和垂直板上分别开有多个圆孔，所述圆孔面积之和占上平板面积和垂直板面积之和的30％。

5.如权利要求1所述的可调式减缓月池中液体晃荡装置，其特征是，所述消波机构横置在月池中，包括消波板、支撑轴、两个支撑轴筒和两个支撑座，所述消波板一侧与支撑轴中部固定连接，支撑轴两端分别与支撑轴筒铰接，支撑轴筒一端分别固定在月池两侧的纵向壁板上；消波板两端分别抵靠在其下侧的支撑座上，所述支撑座分别固定在月池两侧的纵向壁板上；消波板与水平线夹角α为28°～32°。

6.如权利要求5所述的可调式减缓月池中液体晃荡装置，其特征是，所述消波板上开有多个消波板圆孔，所述消波板圆孔面积之和占消波板面积的30％，支撑轴线位于海洋结构物设计水线上侧的距离b＝0.9～1.1m，支撑轴线与月池的对侧横向壁板的距离e＝1/4的月池长度L，消波机构宽度f＝1/20的月池长度L。

7.如权利要求1所述的可调式减缓月池中液体晃荡装置，其特征是，还包括横置在月池上侧的开孔水管，所述开孔水管上侧设有进水端，下侧间隔设置多个垂直向下的水嘴；开孔水管轴线距阻流块对侧横向壁板的距离n＝2/3的月池长度L。