CN111498027B - 一种用于极地的浮力破冰装置及其作业方法 - Google Patents
一种用于极地的浮力破冰装置及其作业方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于极地的浮力破冰装置及其作业方法。所述浮力破冰装置包括两个形状和大小均一致的浮筒,浮筒的顶部为锥形;浮筒包括两个独立的舱室,上部为封闭的空腔,下部为压载腔;空腔内的抽水泵的两端分别连接抽水管和排水管,抽水管延伸至压载舱的内部,排水管穿过空腔的侧壁与外界相通;空腔内设有通气管,通气管的一端延伸至压载舱的内部,另一端穿过空腔的侧壁与外界相通;压载舱的底部设有进水阀;当压载舱内充满海水后,浮筒的浮力大于其重量;两个浮筒的底部通过系泊缆连接,滑轮套设于系泊缆上,滑轮固定于海底;两个浮筒通过金属梁铰接。本发明浮力破冰装置位于水下,采用浮力破冰,运营成本低,可在同一地点长期破冰。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于极地的浮力破冰装置及其作业方法,属于海洋工程技术领域。
背景技术
北极地区海底蕴含丰富的油气资源,油气开发活动面临的主要挑战来自于浮冰。在浮式钻井平台或生产平台作业时,大体积的海冰将对平台局部结构造成强度破坏,并造成平台大范围偏移,危及系泊与立管系统;同时浮冰还会阻塞航道,使常规运输船舶、工程船无法接近平台。浮冰的存在严重影响了油气田开发进程,浮式钻井平台通常只能在夏季进行钻井作业,而开发模式也主要采用固定式平台或人工岛方式,造成开发成本高昂。
目前在冰区的抗冰作业往往采用破冰船等专业装备,也有采用拖轮拉拽浮冰的方式,但都无法在固定位置长期破冰,且各类船舶动复原成本高昂,为此业界需要开发一种结构简单、维护方便的破冰装置,可安装在浮式平台周围,提供稳定的破冰作业。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于极地的浮力破冰装置及其作业方法,通过浮力破冰装置中两个浮筒的交替上浮,实现破冰。
本发明所提供的用于极地的浮力破冰装置,包括两个形状和大小均一致的浮筒,所述浮筒的顶部为锥形;
所述浮筒包括两个独立的舱室,上部为封闭的空腔,下部为压载腔;
所述空腔内设有一抽水泵,所述抽水泵的两端分别连接抽水管和排水管,所述抽水管延伸至所述压载舱的内部,所述排水管穿过所述空腔的侧壁与外界相通;
所述空腔内设有一通气管,所述通气管的一端延伸至所述压载舱的内部,另一端穿过所述空腔的侧壁与外界相通;
所述压载舱的底部设有进水阀;当所述压载舱内充满海水后,所述浮筒的浮力大于其重量;
两个浮筒的底部通过一系泊缆连接,一滑轮套设于所述系泊缆上,所述滑轮通过吸力桩基础固定于海底;
两个浮筒通过一金属梁铰接。
上述的浮力破冰装置中,所述浮筒的横截面为圆形或多边形。
上述的浮力破冰装置中,所述空腔和所述压载舱之间设置水密舱壁;
所述抽水泵设于所述水密舱壁上。
上述的浮力破冰装置中,所述空腔的顶部设有防撞结构。
上述的浮力破冰装置中,所述金属梁的两端铰接于所述浮筒的侧壁上。
上述的浮力破冰装置中,所述系泊缆的两端为钢丝绳,中部为锚链。
所述浮力破冰装置作业时,按照下述步骤进行:
所述浮力破冰装置中的两个所述浮筒分别记为浮筒A和浮筒B;
启动所述浮筒A内的所述抽水泵,进行排水作业,则所述浮筒A开始上浮,并通过所述系泊缆将所述浮筒B拉入水下,所述抽水泵继续排水作业,所述浮筒A继续上浮;然后关闭所述抽水泵,打开所述浮筒A底部的所述进水阀,则所述浮筒A开始下沉,所述浮筒B开始上浮,通过所述浮筒的锥形顶部顶破上方浮冰;当所述浮筒B内的所述通气管位于水面以上时,启动所述浮筒B内的所述抽水泵进行排水作业,如此交替作业,完成破冰过程。
采用交流电驱动所述抽水泵;
电缆从所述压载舱的底部穿过所述压载舱给所述抽水泵供电。
本发明用于极地的浮力破冰装置具有如下有益效果:
(1)结构简单,安装方便。
(2)装置位于水下,采用浮力破冰,运营成本低,可在同一地点长期破冰。
(3)可根据海冰情况选择破冰频率。
附图说明
图1是本发明浮力破冰装置的整体结构示意图。
图2是本发明浮力破冰装置中浮筒未破冰状态的示意图。
图3是本发明浮力破冰装置中一侧浮筒上浮、另一侧浮筒下沉时的示意图。
图4是本发明浮力破冰装置中另一侧浮筒破冰时的示意图。
图中各标记如下:
1封闭空舱;2压载舱;3排水管;4抽水泵;5进水阀;6抽水管;7防撞结构;8通气管;9铰接点;10金属梁;11系泊缆;12滑轮;13吸力桩基础;14电缆通道;15柔性电缆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明,但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示,为本发明提供的用于极地的浮力破冰装置的整体结构示意图,包括两个形状和大小均一致的浮筒,浮筒的横截面为圆形,顶部为锥形,并设有防撞结构7。每个浮筒包括两个独立的舱室,上部为封闭空腔1,下部为压载腔2,两者通过水密舱壁隔开。封闭空腔1内抽水泵4,抽水泵4的两端分别连接抽水管6和排水管3,抽水管6延伸至压载舱2的内部,排水管3穿过封闭空腔1的侧壁与外界相通,从而将压载舱2内的海水排出。封闭空腔1内设有一个通气管8,通气管8的一端延伸至压载舱2的内部,另一端穿过封闭空腔1的侧壁与外界相通,从而实现压载舱2与外部的连通。压载舱2的底部设有进水阀5;当压载舱2内充满海水后,浮筒的仍浮力大于其重量,以保证浮筒的上浮状态。两个浮筒的侧壁上设有铰接点9,采用一根金属梁10连接两个铰接点9。两个浮筒的底部连接有系泊缆11,系泊缆11的两端为钢丝绳,中部为锚链,系泊缆11穿过一个采用吸力桩基础固定的滑轮12。
本发明浮力破冰装置中浮筒未破冰状态的示意图如图2所示。
采用本发明浮力破冰装置进行破冰作业时,按照下述步骤进行:
步骤1:开始破冰时,关闭左侧浮筒内的进水阀5,抽水泵4开始抽取压载舱2内的海水,并由排水管3排出,由于通气管8开口位于水面以上,此时空气逐渐进入压载舱2内,则左侧浮筒的重量减小,在浮力的作用下开始上浮,如图3所示。
步骤2:左侧浮筒通过系泊缆11将右侧浮筒拉至水面以下,抽水泵4继续排水作业,左侧浮筒继续上浮,如图3所示。
步骤3:打开左侧浮筒下方的进水阀5,左侧浮筒内的压载舱2内入水,开始下沉,右侧浮筒在浮力的作用下上浮,利用顶部防撞结构7破冰。当通气管8位于水面以上后,启动抽水泵5进行排水作业。
之后交替进行,完成破冰过程。
Claims (7)
1.一种浮力破冰装置的作业方法,包括如下步骤:
所述浮力破冰装置包括两个形状和大小均一致的浮筒,所述浮筒的顶部为锥形;
所述浮筒包括两个独立的舱室,上部为封闭的空腔,下部为压载舱;
所述空腔内设有一抽水泵,所述抽水泵的两端分别连接抽水管和排水管,所述抽水管延伸至所述压载舱的内部,所述排水管穿过所述空腔的侧壁与外界相通;
所述空腔内设有一通气管,所述通气管的一端延伸至所述压载舱的内部,另一端穿过所述空腔的侧壁与外界相通;
所述压载舱的底部设有进水阀;当所述压载舱内充满海水后,所述浮筒的浮力大于其重量;
两个浮筒的底部通过一系泊缆连接,一滑轮套设于所述系泊缆上,所述滑轮通过吸力桩基础固定于海底;
两个浮筒通过一金属梁铰接;
所述浮力破冰装置中的两个所述浮筒分别记为浮筒A和浮筒B;
启动所述浮筒A内的所述抽水泵,进行排水作业,则所述浮筒A开始上浮,并通过所述系泊缆将所述浮筒B拉入水下,所述抽水泵继续排水作业,所述浮筒A继续上浮;然后关闭所述抽水泵,打开所述浮筒A底部的所述进水阀,则所述浮筒A开始下沉,所述浮筒B开始上浮,通过所述浮筒B的锥形顶部顶破上方浮冰;当所述浮筒B内的所述通气管位于水面以上时,启动所述浮筒B内的所述抽水泵进行排水作业,如此交替作业,完成破冰过程。
2.根据权利要求1所述的作业方法,其特征在于:采用交流电驱动所述抽水泵;
电缆从所述压载舱的底部穿过所述压载舱给所述抽水泵供电。
3.根据权利要求1或2所述的作业方法,其特征在于:所述浮筒的横截面为圆形或多边形。
4.根据权利要求1或2所述的作业方法,其特征在于:所述空腔和所述压载舱之间设置水密舱壁;
所述抽水泵设于所述水密舱壁上。
5.根据权利要求1或2所述的作业方法,其特征在于:所述空腔的顶部设有防撞结构。
6.根据权利要求1或2所述的作业方法,其特征在于:所述金属梁的两端铰接于所述浮筒的侧壁上。
7.根据权利要求1或2所述的作业方法,其特征在于:所述系泊缆的两端为钢丝绳,中部为锚链。
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