CN111485539B - 一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，属于海洋能源技术领域，包括桩柱、下平台和上平台，下平台包括多空间三棱腔体底板和环向固结的弧形板，上平台包括平板和平板上表面并排安装的防护栏、风力发电装置、太阳能发电装置、生活模块、作业平台、飞机起落平台及信号塔，桩柱的桩基可相对圆柱体腔室上下移动，下平台内腔下表面装有双向螺杆自锁装置。解决了运输及安装时负载过大的问题，可实现平台水平调节，并解决了平台负载长期施加在齿轮齿条机构对其及电机产生破坏的情况，降低了电机数量、成本、选型及安装空间要求，空间利用率高、占地面积小、工作水深大、移动灵活平稳、安全性高且可适应不同海洋地质，建造成本低。

Description

一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置

技术领域

本发明属于海洋能源技术领域，具体涉及一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置。

背景技术

世界经济的高速发展带来了能源的大量消耗，石油天然气仍是当前的主要能源。而今陆上石油资源紧缺问题日趋突出，导致世界油气储量锐减。为满足日益增长的能源需求，世界先进国家都将油气资源开发的重点投向了深海，深海石油平台己经成为国际海洋工程研发的热点，主要呈现二大发展趋势：一是向水、超深水发展；二是向大型化发展。而中国是海洋大国，浩瀚的海域蕴藏着丰富的油气资源，我国的海洋油气资源量约占世界油气总资源量的25-30%。随着陆上常规油气资源日趋减少，我国将海洋油气资源、致密油气资源和页岩石油气资源作为下一步的接替能源。其中海洋油气将逐步成为油气勘探、开发的主力资源，我国海洋油气产量目前己经超过1亿吨。

随着海洋油气资源的勘探、开采和利用日趋增多，也对海洋油气平台需求和要求不断增加，海洋油气平台作业的安全可靠、全天候的工作能力和长时间的自持能力。现今海洋石油平台，通常可以分为桩基式导管架平台、固定重力式平台、顺应式平台、坐底式钻进平台以及张力腿平台等，结构难以适应不同地质需求。

专利CN105421323B中提出一种海洋平台升降系统及海洋平台，包括海洋平台本体、桩腿、以及升降系统，升降系统包括沿桩腿的轴线设置在桩腿上的齿条、以及设置在海洋平台本体上分别与齿条啮合的不同相位角多个爬升小齿轮。每个齿轮由一个电机带动，造成负载变大，成本过高，且多电机带动齿轮啮合也难以满足各齿轮同步运转，造成齿轮、齿条或电机卡位损坏，平台长期施力于齿轮齿条啮合部，也容易产生疲劳损坏。

针对上述问题本项目提出一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，将在发展海洋油气产业方面发挥着基础性作用，对于拓展我国海洋油气发展空间具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，利用下平台内腔下表面的浮体浮力解决了海洋油气开采结构平台的运输及安装时升降机构负载过大的问题，大大降低传动电机数量、成本、选型及安装空间要求，运动平稳、同步性高；且可实现升降平台的下放到位及水平调节，避免倾斜产生的应力集中对结构造成的破坏，适应不同海洋地质；并采用自锁性能好的双向螺杆自锁装置解决了平台负载长期施加在齿轮齿条机构对其及电机产生破坏的情况，可快速锁紧、安全性高。整体空间利用率高、占地面积小、工作水深大、结构稳定、水平可调、移动灵活且可适应不同海洋地质，建造成本较低。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，包括同时贯穿下平台和上平台的桩柱，下平台位于上平台下方即靠近海面线位置，二者均与桩柱的圆柱体腔室固接；下平台包括上下表面平行的三棱柱体空腔底板，腔体内可划分为多个独立空间，底板绕周向环面固结有弧形板；上平台包括上下表面平行的多边形或圆形的平板；下平台与上平台的平板相邻面不重合且均平行于海面线；桩柱垂直于海面线且沿下平台的各角各布置一个，桩柱还包括位于圆柱体腔室内腔且可相对圆柱体腔室移动的同轴设置的桩基；下平台内腔下表面固结有双向螺杆自锁装置，双向螺杆自锁装置为对称机构，其锁紧状态下的两压板组成的轴心线与桩柱的桩基轴心线同轴。桩柱的圆柱体腔室同时贯穿并固接下平台和上平台，两平台平行，可根据需要调整上下平台高度，在不增大海洋油气开采结构的体型下提供大量多功能化空间，减少风浪载荷影响及海洋占用面积；下平台包括上下表面平行的三棱柱体空腔底板，腔体内可划分为多个独立空间，且底板绕周向环面固结有弧形板，弧形板可减少风浪影响，底板可作为机械结构安装空间及储藏空间，提高空间利用率及利用面积，且密封腔室设计有助于保护核心结构不受海面恶劣环境影响；上平台的平板面积可大于下平台面积，方便靠岸的同时提供更多空间；桩柱沿下平台各角垂直布置，桩柱还包括位于圆柱体腔室内且可相对圆柱体腔室移动的同轴设置的桩基，各桩柱的桩基可独立运动，调整平台达到水平状态，避免应力集中对结构产生破坏，适应不同海洋地质；下平台内腔下表面固结有对称的双向螺杆自锁装置，可锁紧桩基外环面，将施加在齿轮齿条机构上的载荷转移至整个桩基，结构更加稳定，避免平台负载对齿轮齿条机构及其电机产生破坏。

作为优选，弧形板为内凹弧形板，大口端高于底板上表面，小口端与底板下表面平齐。弧形板为大口端在上的内凹弧形板，其曲线凹度有利于分散减少风浪对下平台的冲击及避免溢出至平台。大口端高于底板上表面，小口端与底板下表面平齐，充分利用底板高度减少挡风面积，并可作为护栏保护人员及财产安全。

作为优选，桩基截面为中空的圆环面，沿外圆周向均布有若干平行于轴心线的齿条，齿条为斜齿齿条，不凸出于桩基外环面。桩基采用中空结构，在不影响强度的情况下大大减少负载有助于减小电机和减速机选型，进一步减小对安装空间的要求和减少电机和减速机负载。且齿条为内凹设置，使桩基外圆环面可进行导向作用，避免传动卡滞。

作为优选，圆柱体腔室上端面密封，下端面含一与桩基外环面等径的孔位；位于底板内腔的圆柱体腔室内腔壁上安装有与齿条数量相同的齿轮传动装置；圆柱体腔室在靠近底板上表面处且位于齿轮传动装置上方位置有一内径与桩基外径等径的圆柱形导向部。圆柱体腔室下端面孔位和圆柱形导向部共同组成导向部，防止桩基传动过程中发生倾斜，始终保持桩基与平台垂直。圆柱形导向部也可作为桩基上表面的运动限位，防止桩基脱离圆柱体腔室。

作为优选，齿轮传动装置包括与圆柱体腔室内腔壁连接的若干齿轮，各齿轮的轴心等距设置，且轴心连线平行于桩基轴心线，各齿轮在偏心位置均固结有连接轴；各连接轴由同一长条形连杆连接，各齿轮、各齿轮对应的连接轴和连杆共同组成平行四边形连杆机构，由同一个带有减速机的电机驱动，各齿轮与齿条啮合，齿轮为斜齿齿轮。由同一电机带动连杆驱动齿轮齿条运动，如采用三个齿轮则传动电机数量减少三分之二，且同步性好、有助于避免齿轮齿条卡滞及失效，且斜齿轮齿条机构传动更加平稳、重合度大、可实现连续啮合。

作为优选，双向螺杆自锁装置包括方形体状的固定块和在桩基的两侧相对分布的双向螺杆传动机构；双向螺杆传动机构是由两旋向相反长度相同的螺旋段和与每个螺旋段对应的螺母组成的螺杆螺母机构，螺杆螺母机构两端通过安装座与底板内腔下表面连接，且通过固定于安装座上的电机驱动；螺杆螺母机构的各螺母在靠近桩基的一侧分别固接有销轴二；固定块邻近底板内腔下表面的一侧与底板内腔下表面固接，固定块靠近桩基的一侧固接有两个与桩基轴线平行、对称分布的销轴一；相邻的销轴一与销轴二分别与小于二分之一圆的拱桥形压板两端转动连接，压板与销轴一连接端为圆柱副连接，另一端开有与销轴二连接的腰型槽，形成移动副连接；两压板内壁周向均固结有等厚的柔性条状橡胶以形成橡胶圈，橡胶圈对应周向弧长小于压板内壁弧长，所述两压板可绕所述销轴一相对以转动形成与所述桩基同轴的状态。双向螺杆自锁装置运动锁紧桩基外环面，将施加在齿轮齿条机构上的载荷转移至整个桩基，结构更加稳定，避免平台负载对齿轮齿条机构及其电机产生破坏，双向螺杆自锁装置结构简单、自适应性好、环向均匀受力抱紧桩基外环面，受力面积大、摩擦大，且可进行自锁，避免松懈或负载作用于电机，快速锁紧、安全性高。

作为优选，双向螺杆自锁装置锁紧状态下螺母相向运动，压板上的橡胶圈在螺母带动下抱紧桩基外环面，松开状态时螺母反向运动，压板上的橡胶圈在螺母带动下脱离桩基外环面，双向螺杆自锁装置与桩基数量相同；双向螺杆自锁装置上表面低于圆柱体腔室下表面。当拖航时，桩基回收至圆柱体腔室内，到位后锁紧双向螺杆自锁装置，便于运输；当桩基下放过程中，双向螺杆自锁装置为松开状态；当桩基下放到位后，双向螺杆自锁装置运动锁紧桩基外环面将施加在齿轮齿条机构上的载荷转移至整个桩基上，保证结构稳定。

作为优选，各个桩基均可相对其对应的圆柱体腔室独立正反向运动进行高度调节，桩基下表面连接有外径大于桩基外径的瓶形柱础，瓶形柱础下表面安装有压力传感器；下平台内腔的上或下表面安装有倾角传感器。各桩柱的桩基可独立运动，调整平台达到水平状态，避免应力集中对结构产生破坏，适应不同海洋地质；当柱础下放到位，压力传感器反馈停止下放，此时双向螺杆自锁装置运动锁紧桩基外环面，倾角传感器用于检测平台是否水平并反馈信息驱动齿轮齿条机构进行调平。

作为优选，安装时，下平台的其中一角朝向潮汐涌动方向；下平台下表面连接有若干浮体，在拖航和安装时，浮体提供浮力托起下平台漂浮于海平面上；在安装后取掉浮体。安装后，海洋油气开采结构下平台的其中一角朝向潮汐涌动方向，且下平台高于海面线，不受普通浪流影响，当潮汐到来或风暴较小时，潮流及风暴通过弧形板及下平台的角度影响分散减弱并返潮于海，减少对下平台的冲击及避免溢出至平台。当检测到大风暴潮来临时，可避难于上平台。

作为优选，平板上表面外环围有防护栏，且平板上表面还并排安装有风力发电装置、太阳能发电装置、生活模块、作业平台、飞机起落平台及信号塔。使海洋油气开采结构平台多功能化、为海上人员提供便利、满足长期生活需求，采用风力发电装置和太阳能发电装置组合发电，减少对气候的依赖，可保证对平台所有电力设备提供长期持久续航，不用通过海底预埋电缆远程供电，减少施工难度和成本。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：采用同时贯穿并固结在多个桩柱的圆柱体腔室上的上下双层平台结构，下平台为多个独立空间组成的三棱柱体空腔底板，底板绕周向环面固结有弧形板；上平台包括平板和平板上表面的防护栏、风力发电装置、太阳能发电装置、生活模块、作业平台、飞机起落平台及信号塔；桩柱的桩基可相对圆柱体腔室同轴上下移动；下平台内腔下表面固结有双向螺杆自锁装置，可抱紧桩基外环面。本发明通过利用浮体浮力解决了海洋油气开采结构平台的运输及安装时升降机构负载过大的问题，相对传统齿轮齿条机构，本发明将平台负载施加于浮体，齿轮齿条仅承载各对应桩基和柱础载荷，使传动电机数量至少减少二分之一，而中空桩基结构强度高、负载小，可减少电机负载、选型及对安装空间的要求，且由同一电机驱动齿轮齿条运动，同步性高、避免卡滞及失效，斜齿传动更加平稳、重合度大、可实现连续啮合。各桩基可独立正反向运动，在倾角和压力传感器反馈下确保桩基下放到位及平台水平，双向螺杆自锁装置将施加在传动机构的载荷转移至整个桩基上，保证结构稳定，避免平台负载长期施加在齿轮齿条上对其及电机产生破坏，同时避免倾斜造成应力集中问题，可适应不同海洋地质。该双向螺杆自锁装置结构简单、自适应性好、受力面积大、摩擦大，且可进行自锁，避免松懈产生的安全事故或负载对电机的破坏，可快速锁紧、安全性高。在安装平稳后取掉浮体保证下平台下表面高于海平面，使其不受普通浪流影响的同时减少浪流对浮体冲击带动桩柱受力过大的情况，且下平台一角位置朝向潮汐涌动方向，当潮汐到来或风暴较小时，潮流及风暴通过弧形板及下平台的角度影响分散减弱并返潮于海，减少对下平台的冲击及避免溢出至平台；当检测到大风暴潮来临时，可避难于上平台，整体空间利用率高、占地面积小、工作水深大、结构稳定、水平可调、移动灵活且可适应不同海洋地质，建造成本低、使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的桩基截面图；

图4为本发明的齿轮齿条机构剖面图；

图5为本发明的双向螺杆传动机构松开状态图；

图6为本发明的双向螺杆传动机构锁紧状态图。

附图标记说明：桩柱1；下平台2；上平台3；桩基11；腔室12；柱础13；底板21；弧形板22；齿轮传动装置23；双向螺杆自锁装置24；浮体25；齿条111；齿轮231；连接轴232；连杆233；固定块241；销轴一242；压板243；橡胶圈244；销轴二245；双向螺杆传动机构246；螺杆螺母机构2461；安装座2462；电机2463；防护栏32；风力发电装置33；太阳能发电装置34；生活模块35；作业平台36；飞机起落平台37；信号塔38。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

如图1-6所示，一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，包括同时贯穿下平台2和上平台3的桩柱1，下平台2位于上平台3下方即靠近海面线位置，二者均与桩柱1的圆柱体腔室12固接；下平台2包括上下表面平行的三棱柱体空腔底板21，腔体内可划分为多个独立空间，底板21绕周向环面固结有弧形板22；上平台3包括上下表面平行的三角形平板31；下平台2与上平台3的平板31相邻面不重合且均平行于海面线；桩柱1垂直于海面线且沿下平台2的各角共布置三个，桩柱1还包括位于圆柱体腔室12内腔且可相对圆柱体腔室12移动的同轴设置的桩基11；下平台2内腔下表面固结有双向螺杆自锁装置24，双向螺杆自锁装置24为对称机构，其锁紧状态下的两压板243组成的轴心线与桩柱1的桩基11轴心线同轴。桩柱1的圆柱体腔室12同时贯穿并固接下平台2和上平台3，两平台平行，可根据需要调整上下平台高度，在不增大海洋油气开采结构的体型下提供大量多功能化空间，减少风浪载荷影响及海洋占用面积；下平台2包括上下表面平行的三棱柱体空腔底板21，腔体内可划分为多个独立空间，且底板21绕周向环面固结有弧形板22，弧形板22可减少风浪影响，底板21可作为机械结构安装空间及储藏空间，提高空间利用率及利用面积，且密封腔室设计有助于保护核心结构不受海面恶劣环境影响；上平台3的平板31面积可大于或等于下平台2面积，方便靠岸的同时提供更多空间；桩柱1沿下平台2各角垂直布置，桩柱1还包括位于圆柱体腔室12内且可相对圆柱体腔室12移动的同轴设置的桩基11，各桩柱1的桩基11可独立运动，调整平台达到水平状态，避免应力集中对结构产生破坏，适应不同海洋地质；下平台2内腔下表面固结有对称的双向螺杆自锁装置24，可锁紧桩基11外环面，将施加在齿轮齿条机构上的载荷转移至整个桩基11，结构更加稳定，避免平台负载对齿轮齿条机构及其电机产生破坏。

弧形板22为内凹弧形板，大口端高于底板21上表面，小口端与底板21下表面平齐。弧形板22为大口端在上的内凹弧形板，其曲线凹度有利于分散减少风浪对下平台2的冲击及避免溢出至平台。大口端高于底板21上表面，小口端与底板21下表面平齐，充分利用底板21高度减少挡风面积，并可作为护栏保护人员及财产安全。

桩基11截面为中空的圆环面，沿外圆周向均布有三个平行于轴心线的齿条111，齿条111为斜齿齿条，不凸出于桩基11外环面。桩基11采用中空结构，在不影响强度的情况下大大减少负载有助于减小电机和减速机选型，进一步减小对安装空间的要求和减少负载。且齿条111为内凹设置，使桩基11外圆环面可进行导向作用，避免传动卡滞。

圆柱体腔室12上端面密封，下端面含一与桩基11外环面等径的孔位；位于底板21内腔的圆柱体腔室12内腔壁上安装有与齿条111数量相同的齿轮传动装置23；圆柱体腔室12在靠近底板21上表面处且位于齿轮传动装置23上方位置有一内径与桩基11外径等径的圆柱形导向部。圆柱体腔室12下端面孔位和圆柱形导向部共同组成导向部，防止桩基11传动过程中发生倾斜，始终保持桩基11与平台垂直。圆柱形导向部也可作为桩基11上表面的运动限位，防止桩基11脱离圆柱体腔室12。

齿轮传动装置23包括与圆柱体腔室12内腔壁连接的三个齿轮231，各齿轮231的轴心等距设置，且轴心连线平行于桩基11轴心线，各齿轮231在偏心位置均固结有连接轴232；各连接轴232由同一长条形连杆233连接，各齿轮231、各齿轮231对应的连接轴232和连杆233共同组成平行四边形连杆机构，由同一个带有减速机的电机驱动，各齿轮231与齿条111啮合，齿轮231为斜齿齿轮。由同一电机带动连杆驱动齿轮齿条运动，可使传动电机数量减少三分之二，且同步性好、有助于避免齿轮齿条卡滞及失效，且斜齿轮齿条机构传动更加平稳、重合度大、可实现连续啮合。

双向螺杆自锁装置24包括方形体状的固定块241和在桩基11的两侧相对分布的双向螺杆传动机构246；双向螺杆传动机构246是由两旋向相反长度相同的螺旋段和与每个螺旋段对应的螺母组成的螺杆螺母机构2461，螺杆螺母机构2461两端通过安装座2462与底板21内腔下表面连接，且通过固定于安装座2462上的电机2463驱动；螺杆螺母机构2461的各螺母在靠近桩基11的一侧分别固接有销轴二245；固定块241邻近底板21内腔下表面的一侧与底板21内腔下表面固接，固定块241靠近桩基11的一侧固接有两个与桩基11轴线平行、对称分布的销轴一242；相邻的销轴一242与销轴二245分别与小于二分之一圆的拱桥形压板243两端转动连接，压板243与销轴一242连接端为圆柱副连接，另一端开有与销轴二245连接的腰型槽，形成移动副连接；两压板243内壁周向均固结有等厚的柔性条状橡胶以形成橡胶圈244，橡胶圈244对应周向弧长小于压板243内壁弧长，所述两压板243可绕所述销轴一242相对以转动形成与所述桩基11同轴的状态。双向螺杆自锁装置24运动锁紧桩基11外环面，将施加在齿轮齿条机构上的载荷转移至整个桩基11，结构更加稳定，避免平台负载对齿轮齿条机构及其电机产生破坏，双向螺杆自锁装置24适应性好、环向均匀受力抱紧桩基11外环面，受力面积大、摩擦大，且可进行自锁，避免松懈或负载作用于电机，快速锁紧、安全性高。

双向螺杆自锁装置24锁紧状态下螺母相向运动，压板243上的橡胶圈244在螺母带动下抱紧桩基11外环面，松开状态时螺母反向运动，压板243上的橡胶圈244在螺母带动下脱离桩基11外环面，双向螺杆自锁装置24与桩基11数量相同；双向螺杆自锁装置24上表面低于圆柱体腔室12下表面。当拖航时，桩基11回收至圆柱体腔室12内，到位后锁紧双向螺杆自锁装置24，便于运输；当桩基11下放过程中，双向螺杆自锁装置24为松开状态；当桩基11下放到位后，双向螺杆自锁装置24运动锁紧桩基11外环面将施加在齿轮齿条机构上的载荷转移至整个桩基11上，保证结构稳定。

各个桩基11均可相对其对应的圆柱体腔室12独立正反向运动进行高度调节，桩基11下表面连接有外径大于桩基11外径的瓶形柱础13，瓶形柱础13下表面安装有压力传感器；下平台内腔的上或下表面安装有倾角传感器。各桩柱1的桩基11可独立运动，调整平台达到水平状态，避免应力集中对结构产生破坏，适应不同海洋地质；当柱础13下放到位，压力传感器反馈停止下放，此时双向螺杆自锁装置24运动锁紧桩基11外环面；倾角传感器用于检测平台是否水平并反馈信息驱动齿轮齿条机构进行调平。

安装时，下平台2的其中一角朝向潮汐涌动方向；下平台2下表面连接有若干浮体25，在拖航和安装时，浮体25提供浮力托起下平台2漂浮于海平面上；在安装后取掉浮体25。安装后，海洋油气开采结构下平台2的其中一角朝向潮汐涌动方向，且下平台2高于海面线，不受普通浪流影响，当潮汐到来或风暴较小时，潮流及风暴通过弧形板22及下平台2的角度影响分散减弱并返潮于海，减少对下平台2的冲击及避免溢出至平台。当检测到大风暴潮来临时，可避难于上平台3。

平板31上表面外环围有防护栏32，且平板31上表面还并排安装有风力发电装置33、太阳能发电装置34、生活模块35、作业平台36、飞机起落平台37及信号塔38。使海洋油气开采结构平台多功能化、为海上人员提供便利、满足长期生活需求，采用风力发电装置33和太阳能发电装置34组合发电，减少对气候的依赖，可保证对平台所有电力设备提供长期持久续航，不用通过海底预埋电缆远程供电，减少施工难度和成本。

实施例2：

本发明的一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置实际使用时，在拖航状态时，桩基11完全回收至圆柱体腔室12内后锁紧双向螺杆自锁装置24，并将若干浮体25与下平台2下表面连接，提供浮力、便于运输。在运动到指定海域进行安装时，在安装过程中双向螺杆自锁装置24为松开状态，此时桩基11可在各齿轮齿条的带动下下放，各桩基11可相对圆柱体腔室12独立正反向运动，在倾角传感器和压力传感器感应到下放到位及驱动齿轮齿条运动调整平台达到水平状态后，双向螺杆自锁装置24运动锁紧桩基11外环面将施加在齿轮齿条机构上的载荷转移至整个桩基11上，保证结构稳定，避免平台负载长期施加在齿轮齿条机构上对其及电机产生破坏，同时避免倾斜产生的应力集中对结构造成的破坏，可适应不同海洋地质；在安装时，浮体25提供浮力托起平台漂浮于海平面上，此时齿轮齿条传动载荷仅为各对应桩基11和柱础13的重量，不再将平台载荷施加于齿轮齿条机构，所采用的传动电机数量至少减少二分之一，而桩基11采用中空结构，在不影响强度的情况下大大减少负载有助于减小电机和减速机选型，进一步减小对安装空间的要求和减少负载，且斜齿轮齿条机构传动更加平稳、重合度大、可实现连续啮合，由同一电机带动连杆驱动齿轮齿条运动，避免卡滞及失效。在安装平稳后，取掉浮体25，可减少浪流对浮体25的冲击带动桩柱1受力过大，且保证下平台下表面高于海平面；此时平台负载在双向螺杆自锁装置24的作用下施加给桩基11至海底，结构更加稳定，避免平台负载对传动机构产生破坏；采用双向螺杆自锁装置24适应性好，环向均匀受力抱紧桩基11外环面，受力面积大、摩擦大，且可进行自锁，避免松懈产生的安全事故或负载对电机的破坏，可快速锁紧、安全性高。安装后，海洋油气开采结构下平台2的其中一角位置朝向潮汐涌动方向，且下平台2高于海面线，不受普通浪流影响，当潮汐到来或风暴较小时，潮流及风暴通过弧形板22及三角形下平台2的角度影响分散减弱并返潮于海，减少对下平台2的冲击及避免溢出至平台。当检测到大风暴潮来临时，可避难于上平台3。整体空间利用率高、占地面积小、结构稳定、水平可调、建造成本低且适应不同海洋地质。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，其特征在于：包括同时贯穿下平台（2）和上平台（3）的桩柱（1），所述下平台（2）位于所述上平台（3）下方即靠近海面线位置，二者均与所述桩柱（1）的圆柱体腔室（12）固接；所述下平台（2）包括上下表面平行的三棱柱体空腔底板（21），腔体内可划分为多个独立空间，所述底板（21）绕周向环面固结有弧形板（22）；所述上平台（3）包括上下表面平行的多边形或圆形的平板（31）；所述下平台（2）与所述上平台（3）的平板（31）相邻面不重合且均平行于海面线；所述桩柱（1）垂直于海面线且沿所述下平台（2）的各角各布置一个，所述桩柱（1）还包括位于所述圆柱体腔室（12）内腔且可相对所述圆柱体腔室（12）移动的同轴设置的桩基（11）；所述下平台（2）内腔下表面固结有双向螺杆自锁装置（24），所述双向螺杆自锁装置（24）为对称机构，其锁紧状态下的两压板（243）组成的轴心线与所述桩柱（1）的桩基（11）轴心线同轴；

所述双向螺杆自锁装置（24）包括方形体状的固定块（241）和在所述桩基（11）的两侧相对分布的双向螺杆传动机构（246）；所述双向螺杆传动机构（246）是由两旋向相反长度相同的螺旋段和与每个螺旋段对应的螺母组成的螺杆螺母机构（2461），所述螺杆螺母机构（2461）两端通过安装座（2462）与所述底板（21）内腔下表面连接，且通过固定于所述安装座（2462）上的电机（2463）驱动；所述螺杆螺母机构（2461）的各螺母在靠近所述桩基（11）的一侧分别固接有销轴二（245）；所述固定块（241）邻近所述底板（21）内腔下表面的一侧与所述底板（21）内腔下表面固接，所述固定块（241）靠近所述桩基（11）的一侧固接有两个与所述桩基（11）轴线平行、对称分布的销轴一（242）；相邻的所述销轴一（242）与销轴二（245）分别与小于二分之一圆的拱桥形压板（243）两端转动连接，所述压板（243）与所述销轴一（242）连接端为圆柱副连接，另一端开有与销轴二（245）连接的腰型槽，形成移动副连接；所述两压板（243）内壁周向均固结有等厚的柔性条状橡胶以形成橡胶圈（244），所述橡胶圈（244）对应弧长小于压板（243）内壁弧长，所述两压板（243）可绕销轴一（242）相对以转动形成与所述桩基（11）同轴的状态；

所述双向螺杆自锁装置（24）锁紧状态时螺母相向运动，所述压板（243）上的橡胶圈（244）在螺母带动下抱紧所述桩基（11）外环面，松开状态时螺母反向运动，所述压板（243）上的橡胶圈（244）在螺母带动下脱离所述桩基（11）外环面，所述双向螺杆自锁装置（24）与所述桩基（11）数量相同；所述双向螺杆自锁装置（24）上表面低于所述圆柱体腔室（12）下表面；

所述各个桩基（11）均可相对其对应的圆柱体腔室（12）独立正反向运动进行高度调节，所述桩基（11）下表面连接有外径大于所述桩基（11）外径的瓶形柱础（13），所述瓶形柱础（13）下表面安装有压力传感器；所述下平台（2）内腔的上或下表面安装有倾角传感器。

2.根据权利要求1所述的一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，其特征在于：所述弧形板（22）为内凹弧形板，大口端高于所述底板（21）上表面，小口端与所述底板（21）下表面平齐。

3.根据权利要求1所述的一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，其特征在于：所述桩基（11）截面为中空的圆环面，沿外圆周向均布有若干平行于其轴心线的齿条（111），所述齿条（111）为斜齿齿条，不凸出于所述桩基（11）外环面。

4.根据权利要求3所述的一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，其特征在于：所述圆柱体腔室（12）上端面密封，下端面含一与所述桩基（11）外环面等径的孔位；位于所述底板（21）内腔的所述圆柱体腔室（12）内腔壁上安装有与所述齿条（111）数量相同的齿轮传动装置（23）；所述圆柱体腔室（12）在靠近所述底板（21）上表面处且位于齿轮传动装置（23）上方位置有一内径与所述桩基（11）外径等径的圆柱形导向部。

5.根据权利要求4所述的一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，其特征在于：所述齿轮传动装置（23）包括与所述圆柱体腔室（12）内腔壁连接的若干齿轮（231），所述各齿轮（231）的轴心等距设置，且轴心连线平行于所述桩基（11）轴心线，所述各齿轮（231）在偏心位置均固结有连接轴（232）；所述各连接轴（232）由同一长条形连杆（233）连接，所述各齿轮（231）、各齿轮（231）对应的连接轴（232）和连杆（233）共同组成平行四边形连杆机构，由同一个带有减速机的电机驱动，所述各齿轮（231）与所述齿条（111）啮合，所述齿轮（231）为斜齿齿轮。

6.根据权利要求1所述的一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，其特征在于：安装时，所述下平台（2）的其中一角朝向潮汐涌动方向；所述下平台（2）下表面连接有若干浮体（25），在拖航和安装时，所述浮体（25）提供浮力托起所述下平台（2）漂浮于海平面上，在安装后取掉所述浮体（25）。

7.根据权利要求1所述的一种自升齿轮齿条式海洋油气开采结构装置，其特征在于：所述平板（31）上表面外环围有防护栏（32），且所述平板（31）上表面还并排安装有风力发电装置（33）、太阳能发电装置（34）、生活模块（35）、作业平台（36）、飞机起落平台（37）及信号塔（38）。

Images