CN108396721A - 一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置，属于海洋平台抗冰技术领域。整个装置安装在桩靴和平台甲板之间，包括外部锥体、升降装置、锁紧装置和升降架；外部锥体，升降装置，锁紧装置均安装固定在升降架上，升降架套合在桩腿上；该装置利用了原有的升降系统，可以沿着桩腿进行升降，进而平台处于冰期时，可以使外部锥体处于冰面附近，达到最好的抗冰效果；平台处于非冰期时，该装置可以收回甲板内部，减少波浪力的影响；当平台需要移动作业时，该装置可以同桩靴一起收入甲板。

Description

一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置
技术领域
本发明属于海洋平台抗冰技术领域，特别涉及一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置。
背景技术
随着在低寒，高纬度地区海洋油气田开发工程的展开，海洋平台冰载荷和冰激振动问题日益明显。为了解决低寒，高纬度地区特别是我国渤海湾重冰地区冰灾的威胁，研究人员在该地区导管架平台腿柱上的潮差段安装正倒锥组合体的抗冰装置，该装置可有效减少冰载荷和冰激振动。但是这种抗冰装置大多是固定式的，固定式抗冰装置不能随着海平面潮汐的变化而移动，很多情况下不能起到很好的抗冰效果，而且对于自升式海洋平台特别是应用较广的桁架桩腿自升式海洋平台抗冰装置的研究与设计尚处空白。因此，一种能够解决上述问题的抗冰装置的设计很有必要。
发明内容
针对自升式海洋平台抗冰装置应用较少以及传统抗冰装置不能够随海平面潮汐的变化而移动的问题，本发明提出了一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置，安装在桩靴和平台甲板之间；包括外部锥体、升降装置、锁紧装置和升降架，其特征在于：外部锥体、升降装置和锁紧装置均安装固定在升降架上，升降架套合在桩腿上；桩腿为三角桁架式，包括弦杆，撑杆和齿条；升降装置为整个抗冰装置提供动力，控制抗冰装置的上升和下降；锁紧装置的作用是锁紧整个抗冰装置，使其固定在桩腿上指定位置。
所述外部锥体，由三个相同的半包锥组成，半包锥安装在升降架的一个角上，三个半包锥将升降架完全覆盖住；半包锥与升降架采用多个高强度螺栓连接，可以拆卸，方便升降装置和锁紧装置后期的维护；半包锥为密封结构，其与升降架贴合面及两个端面均有密封隔板，密封隔板与锥壳板焊接；每个半包锥锥壳内部设有多道肘板，半包锥对称面处设有加强肋，肘板和加强肋起加强外部锥体强度的作用，肘板两端分别与加强肋及密封隔板焊接。
所述升降装置，每条桩腿上共有6套升降单元，其中每条弦杆上各有两套；一套升降单元包括一个液压马达，一套齿轮减速器和一个小齿轮；动力元件为液压马达，输出的动力经齿轮减速器后驱动小齿轮旋转，小齿轮与弦杆上的齿条啮合，进而驱动整个装置的升降。
所述锁紧装置，共有三组，其中每条弦杆上各一组；一组锁紧装置包括两套纵向锁紧装置、两套横向锁紧装置和两个齿形楔块,均以桩腿齿条为中心左右对称布置；纵向和横向锁紧装置安装在升降架上，均包括液压马达和螺旋升降机；动力元件为液压马达，液压马达驱动螺旋升降机，螺旋升降机驱动齿形楔块纵向和横向移动。
所述升降架，包括基板、连接板和导向槽，升降架整体为三角形框架结构，套合在桩腿上；基板位于三个角上，安放有升降装置及锁紧装置；连接板开有螺孔，可以与外部锥体连接；升降架与弦杆齿条接触部位设有上下导向槽，用来限制升降架水平方向的位移和旋转，保证小齿轮与齿条可靠地啮合。
为了起到良好的抗冰效果，外部锥体锥面与水平面夹角在45°和60°之间；为了便于移动作业，整个抗冰装置可以随桩靴一同收入平台，为了满足此要求，外部锥体外接圆直径应小于桩靴直径，且锥体高度不宜过高。
本发明的有益效果是：
1、在自升式海洋平台桁架桩腿上安放抗冰装置，可以有效地减少冰载荷和冰激振动。
2、该抗冰装置利用自升式海洋平台原有升降装置，可以沿着桩腿进行升降，使外部锥体可以在冰期始终位于冰面附近，达到最好的抗冰效果。
3、海洋平台在非冰期工作时，该装置可以收入平台甲板，减小波浪力的影响，同时可以与桩靴一同收入甲板，便于平台移动作业。
附图说明
图1是自升式平台抗冰装置整体示意图；
图2是半包锥结构示意图；
图3是升降架(安放有升降装置及锁紧装置)示意图；
图4是锁紧装置示意图。
图例说明：1-外部锥体，2-螺栓，3-弦杆，4-升降架，5-撑杆，6-齿条，7-小齿轮，8-螺旋升降机，9-纵向锁紧装置，10-横向锁紧装置，11-齿形楔块，12-锁紧装置驱动系统(包括液压马达)，13-升降装置驱动系统(包括液压马达和齿轮减速器)；
1.1-加强肋，1.2-肘板，1.3-锥壳板，1.4-密封隔板；
4.1-导向槽，4.2-基板，4.3-连接板；
4.3.1-螺孔；
8.1-蜗轮螺母，8.2-丝杠推杆，8.3-蜗杆；
11.1-T形槽。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的实施例进一步说明，以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
请参阅图1-图4，一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置，安装在桩靴和平台甲板之间；包括外部锥体1、升降装置、锁紧装置和升降架4，其特征在于：外部锥体1、升降装置和锁紧装置均安装固定在升降架4上，升降架4套合在桩腿上；桩腿为三角桁架式，包括弦杆3，撑杆5和齿条6；升降装置为整个抗冰装置提供动力，控制抗冰装置的上升和下降；锁紧装置的作用是锁紧整个抗冰装置，使其固定在桩腿上指定位置。
进一步，所述外部锥体，由三个相同的半包锥组成，半包锥结构如图2所示，半包锥安装在升降架4的一个角上，三个半包锥将升降架4完全覆盖住。
进一步，所述升降装置，每条桩腿上共有6套升降单元，其中每条弦杆3上各有两套；一套升降单元包括一个液压马达，一套齿轮减速器和一个小齿轮7；动力元件为液压马达，输出的动力经齿轮减速器后驱动小齿轮7旋转，小齿轮7与弦杆3上的齿条6啮合，进而驱动整个装置的升降。
进一步，所述锁紧装置，共有三组，其中每条弦杆3上各一组；一组升降装置包括两套纵向锁紧装置9、两套横向锁紧装置10和两个齿形楔块11，均以桩腿齿条6为中心左右对称；纵向锁紧装置9和横向锁紧装置10安装在升降架4上，均包括液压马达和螺旋升降机8；动力元件为液压马达，液压马达驱动螺旋升降机8，螺旋升降机8驱动齿形楔块11纵向和横向移动；当破冰装置需要固定在工作位时，纵向锁紧装置9控制齿形楔块11的齿对准齿条6的槽，以便横向锁紧装置10控制齿形楔块11水平移动进而卡紧齿条6，这样抗冰装置就固定在了桩腿工作位上。
所述螺旋升降机8，包括蜗杆8.3、蜗轮螺母8.1和丝杠推杆8.2，液压马达输出的动力依次经蜗杆8.3、蜗轮螺母8.1和丝杠推杆8.2后，将液压马达的旋转运动转化为丝杠推杆8.2的移动，控制液压马达的正反转可以控制丝杠推杆8.2的伸缩。
所述齿形楔块11，其侧面和上下两面开有T形槽11.1，螺旋升降机8的丝杠推杆头嵌合在T形槽11.1内，且丝杠推杆头与T形槽11.1内壁留有一定的间隙，通过丝杠推杆8.2的伸缩，齿形楔块11可以方便地上下和左右移动。
所述升降架4，包括基板4.2、连接板4.3和导向槽4.1，升降架4整体为三角形框架结构，套合在桩腿上；基板4.2位于三个角上，安放有升降装置及锁紧装置；连接板4.3开有螺孔4.3.1，可以与外部锥体1连接；升降架4与齿条6接触部位设有上下导向槽4.1，用来限制升降架4水平方向的位移和旋转，保证小齿轮7与齿条6可靠地啮合。
非冰期时，整个抗冰装置可收入甲板，减小波浪力的影响；平台需要移动作业时，抗冰装置可以同桩靴一起收入甲板。

Claims (6)

1.一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置，其特征在于：该装置安装在桩靴和平台甲板之间，包括外部锥体、升降装置、锁紧装置和升降架；外部锥体、升降装置和锁紧装置均安装固定在升降架上，升降架套合在桩腿上；升降装置驱动抗冰装置的上升和下降；锁紧装置使抗冰装置固定在桩腿上指定位置；非冰期时，整个抗冰装置可收入甲板；平台需要移动作业时，抗冰装置可以同桩靴一起收入甲板。
2.根据权利要求1所述的一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置，其特征在于：所述外部锥体由三个相同的半包锥组成，半包锥安装在升降架的一个角上，三个半包锥将升降架完全覆盖住；半包锥与升降架采用多个高强度螺栓连接；外部锥体外接圆直径小于桩靴直径。
3.根据权利要求1所述的一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置，其特征在于：所述升降装置，每条桩腿上共有6套升降单元，其中每条弦杆上各有两套；一套升降单元包括一个液压马达，一套齿轮减速器和一个小齿轮；液压马达输出的动力经齿轮减速器后驱动小齿轮旋转，小齿轮与弦杆上的齿条啮合。
4.根据权利要求1所述的一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置，其特征在于：所述锁紧装置，共有三组，其中每条弦杆上各一组；一组升降装置包括纵向锁紧装置、横向锁紧装置和齿形楔块；纵向和横向锁紧装置均包括液压马达和螺旋升降机；液压马达驱动螺旋升降机，螺旋升降机驱动齿形楔块纵向和横向移动。
5.根据权利要求4所述的一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置，其特征在于：所述齿形楔块，其侧面和上下两面开有T形槽，螺旋升降机的丝杠推杆头嵌合在T形槽内，且丝杠推杆头与T形槽内壁留有一定的间隙。
6.根据权利要求1所述的一种适用于桁架桩腿自升式海洋平台的可升降式抗冰装置，其特征在于：所述升降架，包括基板、连接板和导向槽，升降架整体为三角形框架结构；基板位于三个角上，安放有升降装置及锁紧装置；连接板开有螺孔，可以与外部锥体连接；升降架与齿条接触部位设有上下导向槽，保证小齿轮与齿条可靠地啮合。
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