CN107187557B - 一种spar海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，属于海洋工程的技术领域。一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置包括开设有若干导向孔的导向框，设置于导向孔中的浮力罐，焊接于导向孔内壁上且与浮力罐对应的若干支撑装置，每一支撑装置均包括由聚甲醛塑料或聚氨酯弹性体材料制作的蜂窝形撑板和由聚氨酯弹性体材料制作的面板；本发明采用聚甲醛塑料或聚氨酯弹性体材料作为主要材料，凭借其稳定的化学性和抗疲劳性，仍能在恶劣海况下使用，同时，表面平整度高，利于生产，减少因外界因素导致的浮力罐卡塞问题，并且蜂窝状的支撑装置支撑刚度强，抗撞击能力强，还便于浮力罐的安装和后期的维护，降低安装和使用成本。

Description

一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置

技术领域

本发明涉及海洋工程的技术领域，具体是涉及一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置。

背景技术

由于SPAR(钻井)海洋平台一般采用的是顶部张紧式立管系统，其立管的一端伸入海底与海底井口连接，立管的另一端连接于平台上部的生产模块上，因此，需要在立管系统上设置一种张紧装置，为立管提供张紧力，保证立管始终保持垂直张紧状态，保证平台的正常使用。

张紧装置一般为浮力罐，浮力罐位于中央井内，内部充气，保证自身的浮力能为相应立管提供张紧力。但是，由于SPAR平台主体与浮力罐立管系统的相互运动部分解耦，使得需要平台通过导向框对浮力罐进行水平方向上的约束，此时，浮力罐在垂线上可自由移动，因此，需要在导向框和浮力罐之间设置有一定间隙，导致了导向框和浮力罐之间会因为运动不同步而出现碰撞的问题。并且两者之间的碰撞力与两者间隙的大小而正比，导致在长期使用过程中，浮力罐和导向框的强度和疲劳破坏，导致立管系统的失效和支撑结构的破坏。

但是，由于浮力罐的安装需求，太小的间隙不便于浮力罐的安装，在借助起重机对浮力罐进行吊装时，由于起重机操作误差大，且受海上环境载荷的影响也大，导致过小的间隙会影响浮力罐的安装进度，并且过小的间隙还会影响浮力罐在垂向上的自由运动，造成过大的摩擦力，不仅不利于平台的正常工作，还能缩短使用寿命。

目前，市面上已经投入使用的缓冲装置有橡胶缓冲垫、弹簧缓冲垫、金属梁式减震器以及顺应式导向架等，但在实际运用中，这些缓冲装置均存在安装困难、易变形、占用空间大、摩擦力大、抗腐蚀性能差以及耐疲劳性能差的问题，难以满足现有平台在恶劣海况下的使用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，以在浮力罐和导向框之间设置有蜂窝状弹性支撑装置，给浮力罐提供弹性支撑，既方便浮力罐的安装，又不妨碍浮力罐在垂向上的运动，同时，采用聚氨酯弹性材料和聚甲醛塑性材料的复合材料为蜂窝状弹性支撑装置的主要结构，不仅加工后表面一致性较好，便于对浮力罐的支撑，还能有较高的耐磨性和抗疲劳性，同时还能保证长期在海水中使用不易被腐蚀，防止支撑装置的失效而影响平台的正常使用。

具体技术方案如下：

一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，具有这样的特征，包括：导向框、浮力罐以及若干支撑装置，其中，

导向框包括上部支撑导向框和下部支撑导向框，且上部支撑导向框和下部支撑导向框平行设置，且上部支撑导向框和下部支撑导向框上均设置有若干导向孔；

浮力罐设置于导向孔内，且每一浮力罐的一端的外壁与上部支撑导向框配合，另一端的外壁与下部支撑导向框配合，且浮力罐与导向框的导向孔之间设置有间隙；

若干支撑装置设置于导向框和浮力罐之间，支撑装置包括框体、面板和撑板，框体固定于导向孔内，框体横截面呈“U”字形设置，且框体的开口朝向浮力罐，同时，框体内由底向开口方向设置有撑板，并于撑板背离框体的一侧设置有面板，同时，撑板呈蜂窝状设置，面板为平板，且撑板为聚甲醛塑料或聚氨酯弹性体，面板为聚氨酯弹性体材料。

上述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其中，每一导向孔内至少设置有两层支撑装置，且每层上的支撑装置在垂向上的位置保持一致。

上述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其中，每一层支撑装置均设置有至少四个支撑装置，且支撑装置绕导向孔内壁均匀布置。

上述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其中，浮力罐的外壁上沿其长度方向焊接有若干接触脚，接触脚同样均匀焊接于浮力罐的外壁上。

上述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其中，每一接触脚均与所在导向孔内的支撑装置对应，并且一接触脚对应一支撑装置。

上述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其中，每一接触脚均包括支撑板和作用板，支撑板垂直于浮力罐的外壁焊接，支撑板背离浮力罐的一侧焊接有作用板，且作用板垂直于支撑板设置。

上述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其中，作用板与面板相对设置，且两者之间设置有间隙，间隙范围为8mm～20mm。

上述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其中，作用板伸入框体的开口内，且作用板与框体之间设置有间隙。

上述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其中，浮力罐靠近下部支撑导向框的一端设置有立管。

上述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其中，上部支撑导向框和下部支撑导向框上的导向孔相对应，两者在垂向上的位置重合。

上述技术方案的积极效果是：

1、蜂窝状的弹性支撑装置强度和刚度高，抗疲劳能力强，能延长浮力罐和导向框的使用寿命；

2、蜂窝状的支撑装置，可通过自身形变实现缓冲，保护浮力罐不受损坏，同时还能便于浮力罐的安装；

3、蜂窝状的支撑装置的结构可根据实际使用需求对撑板厚度和蜂窝六角形大小进行调整，从而调整支撑装置的刚度，适应性更高；

4、采用聚氨酯弹性材料和聚甲醛塑性材料为主要材料，抗疲劳能力强，能够适应在海水中承受长期交变应力的作用，同时还具备较好的弹性和耐磨性，抗腐蚀性好，化学稳定性高，延长其使用寿命；

5、采用聚合物作为主要材料，不仅易于加工，保证其表明平整度，防止出现因热胀冷缩引起的浮力罐卡塞问题，同时，还能大幅减轻支撑装置的重量，便于安装和后期的维护及更换。

附图说明

图1为本发明的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置的实施例的结构图；

图2为本发明一较佳实施例的一视角的结构图；

图3为本发明一较佳实施例的支撑装置的横截面图。

附图中：1、导向框；11、上部导向框；12、下部导向框；13、导向孔；2、浮力罐；21、支撑板；22、作用板；3、支撑装置；31、框体；32、撑板；33、面板；4、平台船体；5、立管。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图3对本发明提供的技术方案作具体阐述，但以下内容不作为本发明的限定。

图1为本发明的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置的实施例的结构图；图2为本发明一较佳实施例的一视角的结构图；图3为本发明一较佳实施例的支撑装置的横截面图。如图1、图2以及图3所示，本实施例提供的SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置包括：导向框1、上部导向框11、下部导向框12、导向孔13、浮力罐2、支撑板21、作用板22、支撑装置3、框体31、撑板32以及面板33。

具体的，在平台的中央井内，设置有导向框1，导向框1包括上部导向框11和下部导向框12，其中，上部导向框11和下部导向框12平行设置，并于上部导向框11与下部导向框12上均开设有导向孔13，通过导向孔13与浮力罐2配合。

具体的，上部导向框11上的导向孔13和下部导向框12上的导向孔13在垂向上重合设置，保证了浮力罐2能得到上部导向框11和下部导向框12的同时作用，稳定性更高。

具体的，浮力罐2呈圆柱设置，且浮力罐2的一端设置于上部导向框11的导向孔13内，浮力罐2的另一端设置于下部导向框12的导向孔13内，且浮力罐2的外壁与导向孔13的内壁之间设置有间隙。

具体的，在每一导向孔13的内壁上，且位于导向孔13和浮力罐2之间设置有若干支撑装置3，且每一导向孔13内至少设置有两层支撑装置3，每一层支撑装置3包括至少四个支撑装置3，保证了导向框1对浮力罐2的支撑强度，安全性更高，结构更合理。

具体的，同层的若干支撑装置3绕导向孔13内壁均匀分布，保证了对浮力罐2支撑的均匀性，同时，每层的若干支撑装置3在垂向上的位置重合，能更方便浮力罐2在导向框1上的安装。

更加具体的，每一支撑装置3均包括框体31、撑板32和面板33，且框体31、撑板32以及面板33均沿浮力罐2的长度方向设置，框体31的一侧焊接于导向孔13的内壁上，框体31内设置有撑板32，撑板32背离框体31的一侧设置有面板33，且面板33与浮力罐2相对设置，面板33和浮力罐2之间设置有间隙，实现了对浮力罐2在水平方向上位移的限制。

更加具体的，以支撑装置3的横截面为例进行说明，框体31的横截面形状呈“U”字形设置，且框体31的开口朝向浮力罐2的一侧，框体31的底焊接于导向框1内壁上，在框体31的开口内，沿框体31的底向开口的方向设置有一撑板32，且撑板32厚度可根据使用需求进行选择，同时，在撑板32背离框体31的一侧设置有面板33，面板33的厚度同样可根据实际使用需求进行选择，得到不同刚度的面板33，面板33背离撑板32的一侧与浮力罐2对应，保证了在支撑装置3的作用下，浮力罐2不会发生旋转，保证了立管5的正常使用。

更加具体的，撑板32呈蜂窝状设置，且撑板32的蜂窝状的六边形大小可根据实际使用需求进行调节，增大了撑板32的支撑强度和刚度，同时，还由于自身的可收缩性，能更加方便浮力罐2的安装，并且抗疲劳性和防撞击性更好。

更加具体的，撑板32为聚甲醛塑料或聚氨酯弹性体材料制作，不仅耐疲劳性能好，能够适应在海水中承受长期交变应力的作用，耐腐蚀性强，化学性能稳定，延长浮力罐2装置的使用寿命。

更加具体的，面板33为聚氨酯弹性体材料制作，耐腐蚀性强，耐低温，化学性能稳定，能适应恶劣的海洋环境，同时其表面平整度高，不会因热胀冷缩引起的浮力罐2卡塞问题，生产过程简单，成本低。

更加具体的，浮力罐2的外壁上设置有若干接触脚，接触脚均沿浮力罐2的长度方向设置，并且每一浮力罐2上的接触脚的数量与导向孔13内的每一层的支撑装置3数量一致，实现一接触脚与一支撑装置3对应。

更加具体的，每一接触脚均包括支撑板21和作用板22，支撑板21沿浮力罐2的长度方向焊接于浮力罐2的外壁上，同时，每一支撑板21均垂直于浮力罐2的外壁设置，并且于支撑板21背离浮力罐2的一侧设置有作用板22，其中作用板22垂直于支撑板21设置，便于作用板22与支撑装置3作用。

更加具体的，支撑板21伸入对应的支撑装置3的框体31的开口内，且支撑板21与面板33平行设置，支撑板21和面板33之间设置有间隙，且间隙取值区间为8mm～20mm，既便于浮力罐2的安装，同时还能防止浮力罐2的转动，安全性更高。

作为优选的实施方式，每一导向孔13中的每一层设置有四个支撑装置3，即上部支撑导向框1或下部支撑导向框1中的每一导向孔13中均设置有八个支撑装置3，既能满足对浮力罐2的限制，还能降低成本。

本实施例提供的SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，包括开设有若干导向孔13的导向框1，设置于导向孔13中的浮力罐2，焊接于导向孔13内壁上且与浮力罐2对应的若干支撑装置3，每一支撑装置3均包括由聚甲醛塑料或聚氨酯弹性体材料制作的蜂窝形撑板32和由聚氨酯弹性体材料制作的面板33；采用聚甲醛塑料或聚氨酯弹性体材料作为主要材料，凭借其稳定的化学性和抗疲劳性，仍能在恶劣海况下使用，同时，表面平整度高，利于生产，减少因外界因素导致的浮力罐2卡塞问题，并且蜂窝状的支撑装置3支撑刚度强，抗撞击能力强，还便于浮力罐2的安装和后期的维护，降低安装和使用成本。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其特征在于，包括：导向框、浮力罐以及若干支撑装置，其中，

所述导向框包括上部支撑导向框和下部支撑导向框，且所述上部支撑导向框和所述下部支撑导向框平行设置，且所述上部支撑导向框和所述下部支撑导向框上均设置有若干导向孔；

所述浮力罐设置于所述导向孔内，且每一所述浮力罐的一端的外壁与所述上部支撑导向框配合，另一端的外壁与所述下部支撑导向框配合，且所述浮力罐与所述导向框的所述导向孔之间设置有间隙；

若干所述支撑装置设置于所述导向框和所述浮力罐之间，所述支撑装置包括框体、面板和撑板，所述框体固定于所述导向孔内，所述框体横截面呈“U”字形设置，且所述框体的开口朝向所述浮力罐，同时，所述框体内由底向开口方向设置有所述撑板，并于所述撑板背离所述框体的一侧设置有所述面板，同时，所述撑板呈蜂窝状设置，所述面板为平板，且所述撑板的材料为聚甲醛塑料或聚氨酯弹性体，所述面板为聚氨酯弹性体材料；

所述浮力罐的外壁上沿其长度方向焊接有若干接触脚，所述接触脚同样均匀焊接于所述浮力罐的外壁上；

每一所述接触脚均与所在所述导向孔内的所述支撑装置对应，并且一所述接触脚对应一所述支撑装置；

每一所述接触脚均包括支撑板和作用板，所述支撑板垂直于所述浮力罐的外壁焊接，所述支撑板背离所述浮力罐的一侧焊接有所述作用板，且所述作用板垂直于所述支撑板设置；

所述作用板与所述面板相对设置，且两者之间设置有间隙，所述间隙范围为8mm～20mm；

所述作用板伸入所述框体的开口内，且所述作用板与所述框体之间设置有间隙。

2.根据权利要求1所述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其特征在于，每一所述导向孔内至少设置有两层所述支撑装置，且每层上的所述支撑装置在垂向上的位置保持一致。

3.根据权利要求2所述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其特征在于，每层所述支撑装置均设置有至少四个所述支撑装置，且所述支撑装置绕所述导向孔内壁均匀布置。

4.根据权利要求1所述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其特征在于，所述浮力罐靠近所述下部支撑导向框的一端设置有立管。

5.根据权利要求1所述的一种SPAR海洋平台浮力罐的蜂窝状弹性支撑装置，其特征在于，所述上部支撑导向框和所述下部支撑导向框上的所述导向孔相对应，两者在垂向上的位置呈上下正对布置。

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