CN109808850A - 一种半潜式海洋工程平台立柱与甲板盒的连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半潜式海洋工程平台立柱与甲板盒的连接结构，此方案摒弃了传统半潜平台的撑杆结构，采用过渡曲面连结甲板盒与立柱，增强了结构的连续性，使平台具有高度完整性，过渡曲面结构由多个分段结构外板拼接而成，外板形式简洁，便于装配与生产，本方案结构形式更加简单、美观，更有效地将载荷进行再分布，不仅可以有效地抵抗平台的横向挤压、横向分离、斜向扭转，也避免了因撑杆引起的局部应力集中与失稳，大大降低了节点疲劳破坏风险，降低了对钢材的规格要求，减轻了平台总体重量。

Description

一种半潜式海洋工程平台立柱与甲板盒的连接结构

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，尤其涉及一种半潜式海洋工程平台立柱与甲板盒的连接结构。

技术背景

半潜式海洋平台是人类探索深海的利器，是各国争相研发的前沿海洋工程技术，拥有广阔的前景与市场，传统的半潜式海洋平台体积庞大，结构复杂，主要由三大部分组成：上层平台（甲板盒）、下浮体、立柱和撑管，撑管节点设计非常复杂，与甲板盒、下浮体、立柱连结在一起，形成一个钢架结构，用以约束立柱、下浮体的相对位移，即抵抗平台的横向挤压与横向分离。

然而通过实践发现，撑管与其它结构的连结节点容易出现应力集中，而且撑管结构本身也容易失稳，严重影响了平台的疲劳寿命，因此对于传统半潜平台这种结构形式的改进，减少应力集中，延长疲劳寿命是一个值得研究的方向。

发明内容

本发明为了克服传统半潜式海洋工程平台撑管结构复杂、撑管与结构连接节点应力集中等缺点，提供了一种新的立柱与甲板盒过渡连结方式。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种半潜式海洋工程平台立柱与甲板盒的连接结构，立柱与甲板盒通过过渡曲面结构连接，过渡曲面结构由五个分段结构外板拼接而成，五个分段结构外板构成过渡曲面结构的分段结构，过渡曲面结构的分段结构外板由单向曲面板材与双向曲面板材拼接而成，分段结构分为两个部分，其中一部分含三个分段结构外板，分别为分段一、分段二和分段三，与甲板盒平底连结，这部分分段结构外板向甲板盒中心逐渐走平，完成曲面到平面的过渡；另外一部分含两个分段结构外板，分别为分段四和分段五，与立柱连结，分段结构的内侧外板逐渐向甲板盒中心斜升，水线面逐渐扩大。

作为优选，所述与立柱连结的分段结构在转角处为1-5列外轮廓为扇形圆环的双向曲面板材拼接而成，在其它位置为展开图为矩形的单向曲面板材拼接而成，板材一到两排规整排列，垂直向上弯曲，曲率向上由0逐渐变大。

作为优选，所述与甲板盒平底连结的三个分段中的两个分段在船长与船宽方向完成曲面向平面的过渡，这两个分段的外板主要由一到两排展开图为矩形的单向曲面板材及一到两排平面板材拼接而成，仅在与其它分段的连结处有少量的双向曲面板材，曲面板的曲率向上逐渐减小直至0；另一个分段的外板则由2~5排外形为扇形圆环的双向曲面板材及平面板材拼接而成，双向曲面板材逐列拼成一个大的扇形圆环，完成转角处的三向过渡。

作为优选，所述五个分段结构外板的单向曲面板材与双向曲面板材规整并板。

本发明设计的连接结构，立柱与甲板盒通过过渡曲面结构光顺连结，立柱与甲板盒整体结构具有高度完整性，过渡曲面结构亦能起到抵抗平台横向挤压与横向分离的作用，因此立柱之间无需撑杆结构，避免了因撑杆引起的连结部位应力集中与撑杆本身的失稳，且平台无撑杆结构，免除了局部加强，过渡曲面结构更有效地将载荷进行再分布，因此所述立柱与甲板盒可以采用较传统平台小的板厚与型材规格，立柱与甲板盒总重量较传统平台轻2%~15%；所述五个分段结构外板的单向曲面与双向曲面板材规整并板，便于板材之间的光顺对接，便于单个曲面板材的预制；相对于传统的带有撑杆结构的平台，本方案结构形式更加简单、美观，更有效地将载荷进行再分布，不仅可以同样有效地抵抗平台的横向挤压、横向分离、斜向扭转等工况，而且避免了局部应力集中，避免了撑杆失稳，大大降低了节点疲劳破坏风险，降低了钢材的规格要求，减轻了平台总体重量，减少了建造费用并延长了平台的疲劳寿命。

附图说明

图1为本发明应用的半潜式海洋工程平台侧视图；

图2为本发明应用的半潜式海洋工程平台艉视图；

图3为本发明应用的所述半潜式海洋工程平台俯视图；

图4为某型传统结构形式带撑杆的半潜平台艏视图；

图5为本发明过渡曲面结构的结构示意图。

图中：1、下浮体；2、立柱；3、甲板盒；4、过渡曲面结构；5、撑杆；6、单向曲面板材；7、双向曲面板材；8、平面板材；9、分段一；10、分段二；11、分段三；12、分段四；13、分段五。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参展图1至图5所示，一种半潜式海洋工程平台立柱与甲板盒的连接结构，立柱2与甲板盒3通过过渡曲面结构4连接，过渡曲面结构4由五个分段结构外板拼接而成，五个分段结构外板构成过渡曲面结构4的分段结构，过渡曲面结构4的分段结构外板由单向曲面板材6与双向曲面板材7拼接而成，分段结构分为两个部分，其中一部分含三个分段结构外板，分别为分段一9、分段二10和分段三11，与甲板盒3平底连结，这部分分段结构外板向甲板盒3中心逐渐走平，完成曲面到平面的过渡；另外一部分含两个分段结构外板，分别为分段四12和分段五13，与立柱2连结，分段结构的内侧外板逐渐向甲板盒3中心斜升，水线面逐渐扩大。

作为优选，所述与立柱2连结的分段结构在转角处为1-5列外轮廓为扇形圆环的双向曲面板材7拼接而成，在其它位置为展开图为矩形的单向曲面板材6拼接而成，板材一到两排规整排列，垂直向上弯曲，曲率向上由0逐渐变大。

作为优选，所述与甲板盒3平底连结的三个分段中的两个分段在船长与船宽方向完成曲面向平面的过渡，这两个分段的外板主要由一到两排展开图为矩形的单向曲面板材6及一到两排平面板材8拼接而成，仅在与其它分段的连结处有少量的双向曲面板材7，曲面板的曲率向上逐渐减小直至0；另一个分段的外板则由2~5排外形为扇形圆环的双向曲面板材7及平面板材8拼接而成，双向曲面板材7逐列拼成一个大的扇形圆环，完成转角处的三向过渡。

作为优选，所述五个分段结构外板的单向曲面板材6与双向曲面板材7规整并板。

本发明设计的连接结构，立柱与甲板盒通过过渡曲面结构光顺连结，立柱与甲板盒整体结构具有高度完整性，过渡曲面结构亦能起到抵抗平台横向挤压与横向分离的作用，因此立柱之间无需撑杆结构，避免了因撑杆引起的连结部位应力集中与撑杆本身的失稳，且平台无撑杆结构，免除了局部加强，过渡曲面结构更有效地将载荷进行再分布，因此所述立柱与甲板盒可以采用较传统平台小的板厚与型材规格，立柱与甲板盒总重量较传统平台轻2%~15%；所述五个分段结构外板的单向曲面与双向曲面板材规整并板，便于板材之间的光顺对接，便于单个曲面板材的预制；相对于传统的带有撑杆结构的平台，本方案结构形式更加简单、美观，更有效地将载荷进行再分布，不仅可以同样有效地抵抗平台的横向挤压、横向分离、斜向扭转等工况，而且避免了局部应力集中，避免了撑杆失稳，大大降低了节点疲劳破坏风险，降低了钢材的规格要求，减轻了平台总体重量，减少了建造费用并延长了平台的疲劳寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种半潜式海洋工程平台立柱与甲板盒的连接结构，其特征在于，立柱与甲板盒通过过渡曲面结构连接，过渡曲面结构由五个分段结构外板拼接而成，五个分段结构外板构成过渡曲面结构的分段结构，过渡曲面结构的分段结构外板由单向曲面板材与双向曲面板材拼接而成，分段结构分为两个部分，其中一部分含三个分段结构外板，分别为分段一、分段二和分段三，与甲板盒平底连结，这部分分段结构外板向甲板盒中心逐渐走平，完成曲面到平面的过渡；另外一部分含两个分段结构外板，分别为分段四和分段五，与立柱连结，分段结构的内侧外板逐渐向甲板盒中心斜升，水线面逐渐扩大。

2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：所述与立柱连结的分段结构在转角处为1-5列外轮廓为扇形圆环的双向曲面板材拼接而成，在其它位置为展开图为矩形的单向曲面板材拼接而成，板材一到两排规整排列，垂直向上弯曲，曲率向上由0逐渐变大。

3.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：所述与甲板盒平底连结的三个分段中的两个分段在船长与船宽方向完成曲面向平面的过渡，这两个分段的外板主要由一到两排展开图为矩形的单向曲面板材及一到两排平面板材拼接而成，仅在与其它分段的连结处有少量的双向曲面板材，曲面板的曲率向上逐渐减小直至0；另一个分段的外板则由2~5排外形为扇形圆环的双向曲面板材及平面板材拼接而成，双向曲面板材逐列拼成一个大的扇形圆环，完成转角处的三向过渡。

4.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：所述五个分段结构外板的单向曲面板材与双向曲面板材规整并板。