CN109070971A - 半潜船上的超椭圆立柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半潜船(200)。该半潜船(200)包括平台(210)、支撑所述平台的至少四个立柱(220)、第一浮筒(230)、第二浮筒(230)、第一支架(240)和第二支架(240)。每个立柱(220)均包括外蒙皮、内蒙皮和彼此间隔开并将所述内蒙皮连接到所述外蒙皮的多个加强板,从而形成双蒙皮布置。所述第一浮筒(230)能连接到第一对立柱(220)并且所述第二浮筒(230)能连接到第二对立柱(220)。所述第一支架(240)能连接到两对立柱(220)中的每对的第一者,并且所述第二支架(240)连接两对立柱(220)中的每对的第二者。

Description

半潜船上的超椭圆立柱

技术领域

本发明涉及一种半潜船。特别地,本发明涉及一种在半潜船的平台和浮筒之间具有特定支撑结构的半潜船。

背景技术

图1图示了典型的半潜船100,其包括用于工作空间的平台110,平台110由四个或更多个立柱120支撑,立柱120又由两个或更多个浮筒130支撑。浮筒130被浸没在水里,提供大部分浮力。提供支架140,以连接一对立柱120,从而在平台110、立柱120和浮筒130之间形成环。

根据船舶的功能和位移大小,图1中示出的传统的双浮筒半体结构形式要么使用许多支架来形成桁架结构以抵抗浮筒和立柱上的波浪载荷,要么使用带有梁腋的大立柱来固定平台箱以抵抗波浪载荷。虽然使用许多支架来形成桁架结构能实现薄的平台箱,但是这样的支架连接件受到很大的压力,成为关键的疲劳点。此外,使用大立柱需要大的平台箱和梁腋来抵抗作用在浮筒和立柱上的波浪载荷。因此,这种传统的双浮筒半结构形式存在局限性。由此,本领域技术人员正在努力提供用于支撑平台的改进结构格式并且正在努力改进船舶的流体动力性能和功能空间。

发明内容

上述和其他问题被解决,并且在本领域通过根据本发明的半潜船取得了进步。根据本发明的半潜船的第一优点在于,所述半潜船包括双蒙皮立柱,其改进了运行期间的水流阻力载荷(current drag load)。还改善了动态定位能力。根据本发明的半潜船的第二优点在于,所述双蒙皮立柱需要的制造材料较少。这进一步降低了制造成本。此外,减轻了立柱的重量。根据本发明的半潜船的第三优点在于,内部空间具备功能性并且产生了储存空间。

根据本发明的实施方式,按照以下方式配置半潜船。该半潜船包括平台、支撑所述平台的至少四个立柱、第一浮筒、第二浮筒、第一支架和第二支架。每个立柱均包括外蒙皮、内蒙皮和将所述内蒙皮连接到所述外蒙皮的多个加强板,从而形成双蒙皮布置。所述第一浮筒能连接到第一对立柱并且所述第二浮筒能连接到第二对立柱。所述第一支架能连接到两对立柱中的每对的第一者,并且所述第二支架连接两对立柱中的每对的第二者。

根据本发明的实施方式,所述外蒙皮在所述立柱的上部处的周长大于所述外蒙皮在所述立柱的下部处的周长。此外,所述外蒙皮在所述立柱的所述下部处的周长符合依照以下表达式的超椭圆函数:

其中a不等于b并且r等于4。

根据本发明的一个实施方式,所述内蒙皮的周长在所述立柱的上部和下部上始终相同。特别地,所述内蒙皮的周边呈八角形的形状。

根据本发明的一个实施方式,所述立柱中的每者均进一步包括位于所述立柱的所述下部的底部处的实体块。所述实体块在实体块的顶表面处具有用于支撑相应的第一支架和第二支架的凹口。此外,所述凹口符合所述第一支架和第二支架的表面。

根据本发明的一个实施方式,所述多个加强板彼此均匀地间隔开。

附图说明

根据本发明的以上及其他的特征和优点在以下详细描述中描述并且在附图中示出:

图1图示了已知半潜船的立体图;

图2图示了根据本发明的一个实施方式的半潜船的立体图;

图3图示了从根据本发明的一个实施方式的半潜船的立柱观察的侧视图;

图4图示了已知半潜船和根据本发明的一个实施方式的半潜船的阻力载荷分析;

图5图示了已知半潜船和根据本发明的一个实施方式的半潜船的另一阻力载荷分析;

图6图示了根据本发明的一个实施方式的立柱的下部和上部的剖视图;

图7图示了根据本发明的一个实施方式的立柱的一部分的立体图;

图8图示了已知半潜船的立柱和平台之间的布置的平面图;以及

图9图示了已知半潜船的立柱和平台(带有梁腋结构)之间的布置的侧视图。

具体实施方式

本发明涉及一种半潜船。特别地,本发明涉及一种在半潜船的平台和浮筒之间具有特定支撑结构的半潜船。

图2示出了半潜船200的立体图。类似于已知半潜船100,半潜船200还包括平台210、立柱220、浮筒230和支架240。水位260图示了半潜船200在运输(即移向新的位置)时的水位。水位270图示了半潜水器在运行(即锚定在一个位置)时的水位。在使用时,浮筒230被部分地浸没在水下,支架240高于运输期间的水位260。这确保支架240在运输期间不受到阻力。这对于视觉检查也是有利的。

平台210提供能进行海上活动的顶表面。平台210由立柱220支撑。特别地,立柱220连接到平台210的底表面。尽管图2示出了平台210是四边形的,但是本领域技术人员将认识到,能在不脱离本发明的情况下实施其他形状。图8图示了立柱和平台的共同布置的平面图,其中每个立柱的一部分延伸到平台210的区域之外。在这样的布置中,平台210的完全支撑将不会由立柱220提供,因为每个立柱仅有一部分支撑平台210。因此,需要梁腋结构910将立柱结合到平台的底表面,如图9所示,图9是立柱和平台的布置的侧视图。不同地,如图2所示,半潜船200的四个立柱220设置在平台210的区域内并靠近或处于平台210的角部。这确保平台210完全由立柱220支撑。因此,不需要额外的梁腋结构。尽管图2图示了立柱220布置在平台210的角部处,但是本领域技术人员将认识到,在不脱离本发明的情况下,立柱220不需要精确地位于平台210的角部处。

尽管在如图2所示的半潜船200中仅图示了四个立柱220(一个看不见),但是本领域技术人员将认识到,可以根据平台210的尺寸来提供其他数量的立柱220,而立柱220的确切数量留给本领域技术人员。

浮筒230容纳多个压载舱以控制浮筒230的浮力。通过控制压载舱,半潜船200能相对于水位保持在一定水平处。基本上,通过控制压载舱使浮筒230保持在一定水平的浮力下,使得平台210在水上方。特别地,当半潜船200运行时,浮筒230的浮力保持在水位270附近,而当半潜船200在运输时,浮筒230的浮力保持在水位260处。本领域技术人员将认识到,水位260和水位270是出于说明性目的。换句话说,水位260和水位270意味着在运行和运输时水位的粗略指导。

图3图示了一个立柱220的侧视图301、侧视图301的X-X之间的第一剖视图302和Y-Y之间的第二剖视图303。每个立柱220均包括内蒙皮320、外蒙皮310和位于内蒙皮和外蒙皮之间的多个加强板330。立柱220进一步包括上部221和下部222。上部221和下部222可以一体制造以获得更好的结构稳定性。或者,上部221和下部222可以单独制造并通过焊接接合在一起。

加强板330设置在内蒙皮320和外蒙皮310之间,以将内蒙皮320结合到外蒙皮310。此外,加强板330竖直布置,在立柱220的顶部和底部之间延伸。在内蒙皮320和外蒙皮310之间的加强板330的这种双蒙皮布置在内蒙皮320和外蒙皮310内产生空隙,因此减少了所需材料的量。不可避免地,立柱的质量大大降低,并且制造立柱的材料的成本也降低。此外,产生的空隙增加了半潜船200的浮力。此外,空隙也能用于储存,从而在内蒙皮内形成功能空间。本领域技术人员将认识到,在不脱离本发明的情况下,加强板330可以用钢筋代替。此外,可以提供额外的加强板或加强杆以互锁竖直布置的加强板330,从而加强立柱220。

外蒙皮310的形状基于超椭圆函数,其能通过以下表达式参数化地描述:

其中a不等于b并且r等于4。

在图4和图5中示出了常规半潜船和根据本发明的半潜船200的水流阻力载荷的分析。图4图示了朝向半潜船的前部移动的流。图4的左侧示出了常规半潜船的水流阻力载荷,而图4的右侧示出了半潜船200的水流阻力载荷。在这种情况下,注意到半潜船200与常规半潜船相比,水流阻力载荷减少约18%。图5图示了朝向半潜船的侧面移动的水流。图5的左侧示出了常规半潜船的水流阻力载荷,而图5的右侧示出了半潜船200的水流阻力载荷。在这种情况下,注意到半潜船200与常规半潜船相比,水流阻力载荷减少约5%。这种水流阻力负荷的减少可能归因于外蒙皮310在立柱220的下部222处的形状,其提供比常规半潜船更好的流体动力学性能。

剖视图302图示了沿着立柱220的X-X截取的下部222的剖视图,而剖视图303图示了沿着立柱220的Y-Y截取的上部221的剖视图。如图所示,内蒙皮320在立柱的上部和下部中的周长是相同的,而外蒙皮310在立柱的上部221处的周长大于外蒙皮310在立柱的下部222处的周长。特别地,外蒙皮310在立柱的上部221的顶部处的周长是具有圆形顶点的四边形。外蒙皮310的上部221处的较大周长允许与平台210更好地连接。尽管图3示出了下部222处的内蒙皮320和外蒙皮310二者的形状符合上述超椭圆函数,但是本领域技术人员将认识到,只要立柱220的下部222中的外蒙皮310符合上述超椭圆函数,就可以在不脱离本发明的情况下实现其他形状。图6图示了立柱220的另一种配置,其中附图标记601示出了立柱220的下部222的剖视图,附图标记602示出了立柱220的上部221的剖视图。特别地,内蒙皮320的横截面是八角形。内蒙皮内的空隙能用作储存空间。因此,内蒙皮的形状是留给本领域技术人员的设计选择。

图7图示了立柱220的一部分的立体图,其中支架240的一端连接到立柱220的下部的邻近底部。由于立柱220的双蒙皮布置本质上是中空的,块结构710设置在立柱220的下部222的底部。凹口720延伸实体块710的顶部的长度,并且根据支架240的表面成形,使得支架240搁置在凹口720上。这提供了更好的结构支撑以承受作用在支架240上的变形引起的力。

以上是根据本发明的半潜船的示例性实施方式的描述。可以预见的是,本领域技术人员可以并且将基于本公开内容来设计替代结构或组件,其违反所附权利要求中阐述的本发明。

Claims (8)

1.一种半潜船,该半潜船包括:
平台;
支撑所述平台的第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱,所述立柱中的每者均包括外蒙皮、内蒙皮和将所述内蒙皮连接到所述外蒙皮的多个加强板;
第一浮筒和第二浮筒,其中所述第一浮筒能连接到所述第一立柱和第二立柱并且所述第二浮筒能连接到所述第三立柱和第四立柱;
连接所述第一立柱和所述第三立柱的第一支架;以及
连接所述第二立柱和所述第四立柱的第二支架。
2.根据权利要求1所述的半潜船,其中,所述外蒙皮在所述立柱的上部处的周长大于所述外蒙皮在所述立柱的下部处的周长。
3.根据权利要求2所述的半潜船,其中,所述外蒙皮在所述立柱的所述下部处的周长符合依照以下表达式的超椭圆函数:
其中a不等于b并且r等于4。
4.根据权利要求1所述的半潜船,其中,所述内蒙皮的周长在所述立柱的上部和下部上始终相同。
5.根据权利要求4所述的半潜船,其中,所述内蒙皮的周边呈八角形的形状。
6.根据权利要求1所述的半潜船,其中,所述立柱中的每者均进一步包括位于所述立柱的所述下部的底部处的块结构,所述块结构在实体块的顶表面处具有用于支撑相应的第一支架和第二支架的凹口。
7.根据权利要求6所述的半潜船,其中,所述凹口符合所述第一支架和第二支架的表面。
8.根据权利要求1所述的半潜船,其中,所述多个加强板彼此均匀地间隔开。
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