CN110696984A - 一种浮式海上加油站平台及其稳定方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海上加油技术领域，尤其为一种浮式海上加油站平台及其稳定方法，包括上浮体和下浮体，所述上浮体和下浮体固定连接，所述上浮体上固定安装有多个支架，所述支架上固定安装有浮筒，所述浮筒上设有防撞转轮，所述浮筒的底部设有螺旋桨，所述下浮体的底部固定安装有多个系舶绳，所述浮筒上开设有第一腔体，所述第一腔体内对称固定安装有两个滑动杆。本发明稳定性强，可以依托油田海域，依靠海洋平台开采原油，进行原油细处理、分离后储存和需求化转运，实现海上油气资源的高效利用和处理，缓解采油平台储油压力，使其不因油气资源不及时转运而停止作业，进而提高海上油气开发的效率，缓解海洋平台对油船的依赖和需求，推动海上加油市场体系进一步完善和高效，缓解船舶续航对较大油舱的需求，降低船舶建造成本，提高运输效率，经济效益更高。

Description

一种浮式海上加油站平台及其稳定方法

技术领域

本发明涉及海上加油技术领域，尤其涉及一种浮式海上加油站平台及其稳定方法。

背景技术

海洋工程一般指人类为开发和利用海洋资源，建设的各种工程设施及海上运输设施。海洋工程是人类开发利用海洋资源过程中产生的一种特殊工程技术。由于海洋资源与陆地的禀赋、环境差异巨大，开发利用难度较大，因此海洋工程就成为实现海洋资源开发与利用的必要手段和关键技术。同时海洋工程也是维护国家的海洋主权与获得应有的海洋权益的重要保障，其中，海上加油为大型船舶加油和卸油提供便利。

但是，现有技术中，海上加油是利用加油船供给，该加油船模式存在一定的问题，诸如船型小，船龄老，加油服务效率低，此外，在加油船激烈的竞争环境中，为了追求利益最大化，小型加油船供油操作不规范，加油过程中防污染措施不到位，易造成空气与海水污染，更有甚者直接将油污和生活污水排放入海，为此，提出一种浮式海上加油站平台及其稳定方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种浮式海上加油站平台及其稳定方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种浮式海上加油站平台，包括上浮体和下浮体，所述上浮体和下浮体固定连接，所述上浮体上固定安装有多个支架，所述支架上固定安装有浮筒，所述浮筒上设有防撞转轮，所述浮筒的底部设有螺旋桨，所述下浮体的底部固定安装有多个系舶绳，所述浮筒上开设有第一腔体，所述第一腔体内对称固定安装有两个滑动杆，两个滑动杆上滑动安装有同一个滑动板，所述第一腔体的内壁上开设有水孔，所述浮筒上开设有第二腔体，所述第二腔体内固定安装有真空泵，所述真空泵与第一腔体相连通，所述浮筒的底部转动安装有支撑杆，所述支撑杆上固定套设有第一齿轮，所述浮筒上固定安装有防水电机一，所述防水电机一的输出轴上固定安装有第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述支撑杆的底端固定安装有安装块，所述安装块上开设有铰接槽，所述铰接槽内转动安装有转轴，所述安装块上固定安装有防水电机二，所述转轴的一端延伸至铰接槽外并与防水电机二的输出轴固定连接，所述转轴上固定安装有固定杆，且固定杆与铰接槽的内壁转动连接，所述固定杆的底端固定安装有防水电机三，所述防水电机三的输出轴与螺旋桨固定连接。

优选的，所述真空泵上固定安装有管道，所述管道的顶端延伸至第二腔体外。

优选的，所述滑动板上对称开设有两个滑动孔，滑动孔内固定安装有密封圈，所述密封圈的内壁与滑动杆滑动密封连接。

优选的，所述滑动板上固定安装有密封垫，所述密封垫与第一腔体的内壁滑动密封连接。

优选的，所述浮筒的底部开设有转动槽，所述支撑杆上固定套设有第一轴承，所述第一轴承的外圈与转动槽的内壁固定连接。

优选的，所述铰接槽远离防水电机二的一侧内壁上开设有凹槽，所述转轴上固定套设有第二轴承，所述第二轴承的外圈与凹槽的内壁固定连接。

优选的，所述铰接槽靠近防水电机二的一侧内壁上开设有通孔，所述转轴上固定套设有第三轴承，所述第三轴承的外圈与通孔的内壁固定连接。

本发明还提供一种浮式海上加油站平台的稳定方法，包括以下步骤：

S1：建立几何，由于浮体以及流场都呈现对称性，所以建立半几何体即可，根据模型尺寸1：100放大；

S2：建立网格，采用重叠网格生成方式，主体流域采用切割体网格生成器与表面重构进行网格自动生成，网格类型为六面体，为增加计算速度，基础尺寸增加至5m；

S3：设置物理模型，由于是海面上一个浮体，即存在空气于水流两个流场，所以采用欧拉多相流进行模拟两种不同流场进行分离流与互动作用,并且采用隐式不定常模型；

S4：设置初始条件和边界条件，将进口面设置为速度进口，体积分数复合空气与水，都采用场函数，速度也为场函数Velocity of五阶VOF波，浮体设置为壁面，对称面设置为对称平面，压力出口面设置为压力出口，体积分数复合空气与水，都采用场函数，压力也为场函数Hydrostatic Pressure of五阶 VOF波；

S5：分别对未加浮筒和加浮筒的结果分析计算，掌握X轴平移及X轴旋转数据，制成图表，得出结论。

优选的，所述S2中，为了增加计算精度，将在浮体附近以及水表面附近增加网格密度，所以在水面处与浮体区分别新增两个体，由于水面趋向于一个面体，所以在其z轴方向采用绝对尺寸为2.5m。

优选的，所述S3中，考虑到现实意义存在重力、波浪与流，所以增加重力以及VOF波,流采用K-Epsilon湍流。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明稳定性强，可以依托油田海域，依靠海洋平台开采原油，进行原油细处理、分离后储存和需求化转运，实现海上油气资源的高效利用和处理，缓解采油平台储油压力，使其不因油气资源不及时转运而停止作业，进而提高海上油气开发的效率，经济效益更高。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中浮筒的剖视结构示意图；

图3为本发明中螺旋桨的剖视结构示意图；

图4为本发明中正面波的波段图；

图5为本发明中侧面波的波段图；

图6为本发明中X轴旋转幅度折线图；

图7为本发明中X轴旋转周期折线图；

图中：1、上浮体；2、下浮体；3、支架；4、浮筒；5、防撞转轮；6、螺旋桨；7、系舶绳；8、第一腔体；9、滑动杆；10、滑动板；11、水孔；12、第二腔体；13、真空泵；14、支撑杆；15、第一齿轮；16、防水电机一；17、第二齿轮；18、安装块；19、铰接槽；20、转轴；21、防水电机二；22、固定杆； 23、防水电机三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参照图1-7，本发明提供一种技术方案：一种浮式海上加油站平台，包括包括上浮体1和下浮体2，所述上浮体1和下浮体2固定连接，所述上浮体1 上固定安装有多个支架3，所述支架3上固定安装有浮筒4，所述浮筒4上设有防撞转轮5，所述浮筒4的底部设有螺旋桨6，所述下浮体2的底部固定安装有多个系舶绳7，所述浮筒4上开设有第一腔体8，所述第一腔体8内对称固定安装有两个滑动杆9，两个滑动杆9上滑动安装有同一个滑动板10，所述第一腔体8的内壁上开设有水孔11，所述浮筒4上开设有第二腔体12，所述第二腔体 12内固定安装有真空泵13，所述真空泵13与第一腔体8相连通，所述浮筒4 的底部转动安装有支撑杆14，所述支撑杆14上固定套设有第一齿轮15，所述浮筒4上固定安装有防水电机一16，所述防水电机一16的输出轴上固定安装有第二齿轮17，所述第二齿轮17与第一齿轮15啮合，所述支撑杆14的底端固定安装有安装块18，所述安装块18上开设有铰接槽19，所述铰接槽19内转动安装有转轴20，所述安装块18上固定安装有防水电机二21，所述转轴20的一端延伸至铰接槽19外并与防水电机二21的输出轴固定连接，所述转轴20上固定安装有固定杆22，且固定杆22与铰接槽19的内壁转动连接，所述固定杆 22的底端固定安装有防水电机三23，所述防水电机三23的输出轴与螺旋桨6 固定连接。

所述真空泵13上固定安装有管道，所述管道的顶端延伸至第二腔体12外。

所述滑动板10上对称开设有两个滑动孔，滑动孔内固定安装有密封圈，所述密封圈的内壁与滑动杆9滑动密封连接。

所述滑动板10上固定安装有密封垫，所述密封垫与第一腔体8的内壁滑动密封连接。

所述浮筒4的底部开设有转动槽，所述支撑杆14上固定套设有第一轴承，所述第一轴承的外圈与转动槽的内壁固定连接。

所述铰接槽19远离防水电机二21的一侧内壁上开设有凹槽，所述转轴20 上固定套设有第二轴承，所述第二轴承的外圈与凹槽的内壁固定连接。

所述铰接槽19靠近防水电机二21的一侧内壁上开设有通孔，所述转轴20 上固定套设有第三轴承，所述第三轴承的外圈与通孔的内壁固定连接。

本发明还提供一种浮式海上加油站平台的稳定方法，包括以下步骤：

S1：建立几何，由于浮体以及流场都呈现对称性，所以建立半几何体即可，根据模型尺寸1：100放大；

S2：建立网格，采用重叠网格生成方式，主体流域采用切割体网格生成器与表面重构进行网格自动生成，网格类型为六面体，为增加计算速度，基础尺寸增加至5m；

S3：设置物理模型,由于是海面上一个浮体，即存在空气于水流两个流场，所以采用欧拉多相流进行模拟两种不同流场进行分离流与互动作用,并且采用隐式不定常模型；

S4：设置初始条件和边界条件，将进口面设置为速度进口，体积分数复合空气与水，都采用场函数，速度也为场函数Velocity of五阶VOF波，浮体设置为壁面，对称面设置为对称平面，压力出口面设置为压力出口，体积分数复合空气与水，都采用场函数，压力也为场函数Hydrostatic Pressure of五阶 VOF波；

S5：分别对未加浮筒和加浮筒的结果分析计算，掌握X轴平移及X轴旋转数据，制成图表，得出结论，通过图4、图5和图6可以显然看出侧面流向时，浮体沉浮范围小，但更快进入非稳定状态；正面流向时，浮体沉浮范围较大，但前期更趋向稳定状态；而未加周围浮筒结构，受正面流时，沉浮范围明显高于前两者，且两种方向及两种浮体的平均周期相差不大在2s范围内，所以，综上考虑，增加了周围浮体系统，使其在小范围内垂直震荡，大大的提高了浮体的垂荡稳性，通过图6和图7可以明显看两种流向的横摇图都不大，在3°范围内，但正面波横摇角度开始就趋于稳定2.5°附近，侧面波横摇角度开始较大，但能稳定下降至稳定区0.5°附近，正面波周期较长，但两者周期时间相差不大，而且都较长，趋于稳定。所以综上其横摇纵摇稳定性在增加浮筒时可以很好的提高稳性。

所述S2中，为了增加计算精度，将在浮体附近以及水表面附近增加网格密度，所以在水面处与浮体区分别新增两个体，由于水面趋向于一个面体，所以在其z轴方向采用绝对尺寸为2.5m。

所述S3中，考虑到现实意义存在重力、波浪与流，所以增加重力以及VOF 波,流采用K-Epsilon湍流。

本实施例中，下浮体2主要用于储油，主体大部分位于海面下以起到降低重心提高稳性，上浮体1高于水面部分为炼油加工设施，主体上部表面可以另设上层建筑，用于海上加油站的运行和人员的居住,；

使用时，通过系舶绳7将上浮体1和下浮体2进行固定，该装置预压时，海水通过水孔11进入腔体8内，推动滑动板10在第一腔体8内向上运动，使海水位于第一腔体8内，增加该装置自身重量，从而压实基础，预压结束后启动真空泵13，正空泵13将气体注入第一腔体8内，在气压的作用下，带动滑动板10向下运动，将海水由水孔11排出；

螺旋桨6可以使该装置运动，同时，可以抵抗外界侵扰，同时，螺旋桨6 可以任意角度调节，调节时，启动防水电机一16，防水电机一16带动第二齿轮17转动，第二齿轮17带动第一齿轮15转动，第一齿轮15带动支撑杆14转动，支撑杆14带动安装块18转动，启动防水电机二21，防水电机二21带动转轴20转动，转轴20带动固定杆22转动，通过防水电机一16和防水电机二 21共同作用，可以对螺旋桨6进行任意角度调节，可以使该装置朝任意方向运动，同时，能够抵抗各个方向的侵扰；

防撞转轮5可以有效使正面冲撞倾斜，以减小正应力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浮式海上加油站平台，包括上浮体(1)和下浮体(2)，其特征在于：所述上浮体(1)和下浮体(2)固定连接，所述上浮体(1)上固定安装有多个支架(3)，所述支架(3)上固定安装有浮筒(4)，所述浮筒(4)上设有防撞转轮(5)，所述浮筒(4)的底部设有螺旋桨(6)，所述下浮体(2)的底部固定安装有多个系舶绳(7)，所述浮筒(4)上开设有第一腔体(8)，所述第一腔体(8)内对称固定安装有两个滑动杆(9)，两个滑动杆(9)上滑动安装有同一个滑动板(10)，所述第一腔体(8)的内壁上开设有水孔(11)，所述浮筒(4)上开设有第二腔体(12)，所述第二腔体(12)内固定安装有真空泵(13)，所述真空泵(13)与第一腔体(8)相连通，所述浮筒(4)的底部转动安装有支撑杆(14)，所述支撑杆(14)上固定套设有第一齿轮(15)，所述浮筒(4)上固定安装有防水电机一(16)，所述防水电机一(16)的输出轴上固定安装有第二齿轮(17)，所述第二齿轮(17)与第一齿轮(15)啮合，所述支撑杆(14)的底端固定安装有安装块(18)，所述安装块(18)上开设有铰接槽(19)，所述铰接槽(19)内转动安装有转轴(20)，所述安装块(18)上固定安装有防水电机二(21)，所述转轴(20)的一端延伸至铰接槽(19)外并与防水电机二(21)的输出轴固定连接，所述转轴(20)上固定安装有固定杆(22)，且固定杆(22)与铰接槽(19)的内壁转动连接，所述固定杆(22)的底端固定安装有防水电机三(23)，所述防水电机三(23)的输出轴与螺旋桨(6)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种浮式海上加油站平台，其特征在于：所述真空泵(13)上固定安装有管道，所述管道的顶端延伸至第二腔体(12)外。

3.根据权利要求1所述的一种浮式海上加油站平台，其特征在于：所述滑动板(10)上对称开设有两个滑动孔，滑动孔内固定安装有密封圈，所述密封圈的内壁与滑动杆(9)滑动密封连接。

4.根据权利要求1所述的一种浮式海上加油站平台，其特征在于：所述滑动板(10)上固定安装有密封垫，所述密封垫与第一腔体(8)的内壁滑动密封连接。

5.根据权利要求1所述的一种浮式海上加油站平台，其特征在于：所述浮筒(4)的底部开设有转动槽，所述支撑杆(14)上固定套设有第一轴承，所述第一轴承的外圈与转动槽的内壁固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种浮式海上加油站平台，其特征在于：所述铰接槽(19)远离防水电机二(21)的一侧内壁上开设有凹槽，所述转轴(20)上固定套设有第二轴承，所述第二轴承的外圈与凹槽的内壁固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种浮式海上加油站平台，其特征在于：所述铰接槽(19)靠近防水电机二(21)的一侧内壁上开设有通孔，所述转轴(20)上固定套设有第三轴承，所述第三轴承的外圈与通孔的内壁固定连接。

8.一种浮式海上加油站平台的稳定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立几何，由于浮体以及流场都呈现对称性，所以建立半几何体即可，根据模型尺寸1：100放大；

S2：建立网格，采用重叠网格生成方式，主体流域采用切割体网格生成器与表面重构进行网格自动生成，网格类型为六面体，为增加计算速度，基础尺寸增加至5m；

S3：设置物理模型,由于是海面上一个浮体，即存在空气于水流两个流场，所以采用欧拉多相流进行模拟两种不同流场进行分离流与互动作用,并且采用隐式不定常模型；

S4：设置初始条件和边界条件，将进口面设置为速度进口，体积分数复合空气与水，都采用场函数，速度也为场函数Velocity of五阶VOF波，浮体设置为壁面，对称面设置为对称平面，压力出口面设置为压力出口，体积分数复合空气与水，都采用场函数，压力也为场函数Hydrostatic Pressure of五阶VOF波；

S5：分别对未加浮筒和加浮筒的结果分析计算，掌握X轴平移及X轴旋转数据，制成图表，得出结论。

9.根据权利要求8所述的一种浮式海上加油站平台的稳定方法，其特征在于：所述S2中，为了增加计算精度，将在浮体附近以及水表面附近增加网格密度，所以在水面处与浮体区分别新增两个体，由于水面趋向于一个面体，所以在其z轴方向采用绝对尺寸为2.5m。

10.根据权利要求8所述的一种浮式海上加油站平台的稳定方法，其特征在于：所述S3中，考虑到现实意义存在重力、波浪与流，所以增加重力以及VOF波,流采用K-Epsilon湍流。

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