CN112046708B

CN112046708B - 一种防超静定托举装置及海上平台托举方法

Info

Publication number: CN112046708B
Application number: CN202010973858.1A
Authority: CN
Inventors: 肖文生; 樊良欢; 李长江; 赵海洋; 杨文�
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2040-09-16
Also published as: CN112046708A

Abstract

本发明公开了一种防超静定托举装置及海上平台托举方法，解决各个举升臂与平台之间形成的一个静不定问题，能够保证举升臂对平台始终处于托举状态，其中防超静定托举装置包括举升臂和铰接于举升臂前端的伸缩单元，伸缩单元用于连接海上平台；举升臂的后端固定连接漂浮于水面的浮体；举升臂设有多个，多个举升臂中至少有一个举升臂用于海上平台的第一侧，以及至少有一个举升臂用于支撑海上平台的第二侧。

Description

一种防超静定托举装置及海上平台托举方法

技术领域

本发明属于海上平台技术领域，具体的，涉及一种防超静定托举装置及海上平台托举方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

超大型海上平台一体化拆解技术，是将海上平台通过两边各四个举升臂整体抬升的技术。现有的设计结构当中的举升臂在抬升平台时，举升臂与平台之间只有简单的接触。

发明人认为，这样虽然可以提高平台的拆解效率，举升臂只需定位好平台桩腿的位置就可以做抬升，但是拆解的安全性得不到保障。由于海洋平台是一个刚性体，两侧四个举升臂在做抬升时，由于海浪作用，支撑举升臂上升的浮箱会随波浪上下浮动，即使加上波浪补偿，也不能保证每个举升臂都承载。而举升臂的结构都是经过优化得到的，每个臂都有承载限额，假如其中某个臂不受力，其他臂的承载就会超限，会导致举升臂结构失效，举升臂与平台之间形成的一个静不定问题，易发生事故。在实验当中也确实论证了这一点，模拟海洋平台很容易发生倾斜。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种防超静定托举装置及海上平台托举方法，解决各个举升臂与平台之间形成的一个静不定问题，能够保证举升臂对平台始终处于托举状态。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的技术方案提供了一种用于海上平台的防超静定托举装置，其特征在于，包括举升臂和铰接于举升臂前端的伸缩单元，伸缩单元用于连接海上平台；举升臂的后端固定连接漂浮于水面的浮体；举升臂设有多个，多个举升臂中至少有一个举升臂用于海上平台的第一侧，以及至少有一个举升臂用于支撑海上平台的第二侧。

第二方面，本发明的技术方案还提供了一种用于海上平台托举方法，当传感器检测到海上平台与举升臂之间分离趋势，调节伸缩件或者调节浮体，保证举升臂与平台之间始终有一定的压力；当波浪补偿到位时，伸缩件恢复最初始状态。

上述本发明的技术方案的有益效果如下：

1)本发明中，在举升臂与海上平台之间加装一个伸缩单元，可以有效地解决超静定问题同时也起到一定的升沉补偿作用，保证了拆解作业的安全性。

2)本发明中，使用的伸缩单元包括液压缸或者缓冲器，其均具有可控性，配合于本申请中的传感器，可以实时控制的举升臂与海上平台之间的伸缩单元的狂态，保证举升臂与海上平台的接触。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的使用液压缸作为伸缩单元时的示意图，

图2是本发明根据一个或多个实施方式的使用缓冲器作为伸缩单元时的示意图。

图中：1、海上平台，2、液压缸，3、举升臂，4、缓冲器，5、万向轴。

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，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在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种多臂托举防超静定装置，保证举升臂对平台始终处于托举状态，相当于解决各个举升臂与平台之间形成的一个静不定问题。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实施例公开了一种用于海上平台的多臂托举防超静定装置，包括第一半潜船、第二半潜船、第一举升部、第二举升部、液压缸2和压力传感器，第一举升部的后端连接于第一半潜船，第二举升部的后端连接于第二半潜船；第一举升部的前端和第二举升部的前端均用于搭接海上平台1位于海面的平台结构，第一举升部的前端连接有液压缸2和压力传感器，第二举升部的前端连接有液压缸2和压力传感器，第一举升部的前端和第二举升部的前端均通液压缸2连搭接位于海面的平台结构，液压缸2和压力传感器均连接控制器，根据压力传感器的数据，控制器控制液压缸2运动以保持平台结构和举升部之间连接的稳定性。

具体的，液压缸2上端通过球铰连接平台，液压缸2下端通过铰接连接举升臂3。液压缸2与平台之间再加一个压力传感器。在初始阶段或者平衡阶段，液压缸2不作用，举升臂3与平台之间相当于普通铰接，活塞杆到底，当其中一个臂由于波浪作用下降时，平台与举升臂3开始分离，压力传感器显示两者之间的压力减小，液压缸2开始作用液压缸2下端增压，保证举升臂3与平台之间始终有一定的压力，当波浪补偿到位时，液压缸2下端泄压，恢复最初始状态。

本实施例中控制器，可以采用单片机或PLC。

更为具体的，本实施例中的液压缸2，还连接液压工作站，本实施例中，控制器控制液压工作站中的液压泵，进而控制液压缸2的伸缩。

可以理解的是，液压工作站可以同时独立控制多个液压缸2的运行。

本实施例中，液压缸2上端为的伸缩端，液压缸2下端为固定端。

在其他实施例中，液压缸2还可以被替换为气压缸或其他满足使用条件的伸缩单元，如电动推杆。

第一举升部包括若干个平行排列第一举升臂3，第二举升部包括若干个平行排列的第二举升臂3；第一举升臂3与第二举升臂3带。

所述第一半潜船、第二半潜船上安装有DP系统，第一半潜船、第二半潜船分别定位于海上结构物两侧。

所述DP(动态定位)系统定位及起升臂的补偿功能共同实现在举升之前，海上结构物相对于海上结构物静止。

所述一体化拆装系统还包括第三半潜船，第一半潜船和第二半潜船上的举升臂3同时动作将海上结构物卸载到第三半潜船上。

所述第一半潜船、第二半潜船安装有若干可控的舱体，舱体的吃水量由气动泵控制。

本实施例中，在第一举升部和第二举升部的举升臂3上，均通过所述的液压缸2连接并支撑海上平台1。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于，要保证举升臂3的多个支撑点要始终保持在一个平面内，因此当支撑点不在同一平面时，海上平台1由其中的三个支撑点支撑，这样会导致受力的三个支撑点受力过大，而不受力的支撑臂不起任何作用，这时就需要一个能使得不受力的平台的部位下沉，因此本实施例中，在每个举升臂3的末端还设有一个缓冲器4，以替代实施例1中的液压缸2，每个举升臂3的末端还设有姿态传感器；姿态传感器连接控制器。

本实施例中的缓冲器4为油压缓冲器4、弹簧缓冲器4、聚氨酯缓冲器4中一种或几种。

可以理解的是，当采用弹簧缓冲器4时，具体安装方式为，举升臂3的末端顶侧安装万向轴5，万向轴5顶端安装的弹簧缓冲器4，弹簧缓冲器4的杆件穿过海上平台1的一部分。

实施例3

本发明的一种典型的实施方式中，本实施例公开了一种实施例1所述的多臂托举防超静定装置的使用方法，也即一种海上平台托举方法，在初始状态(海面平静的状态)，液压缸2不作用，举升臂3与平台之间相当于普通铰接，液压缸2的活塞杆此时运动到液压缸2缸体的底部。

当任意一个举升部中的一个臂由于波浪作用下降时，平台与举升臂3开始分离，压力传感器显示两者之间的压力减小，液压缸2在液压工作站的推动下开始作用，液压缸2下端增压，保证举升臂3与平台之间始终有一定的压力，当波浪补偿到位时，液压缸2下端泄压，恢复最初始状态。

可以理解的是，在整个过程中，压力传感器的检测作用是十分重要的，本实施例中的压力传感器采用的现有的扩散硅压力变送器，其防水性能较好，有利于系统的稳定性。

实施例4

本发明的一种典型的实施方式中，本实施例公开了一种实施例2所述的多臂托举防超静定装置的使用方法，也即一种海上平台托举方法，在初始状态(海面平静的状态)，当海上平台1与举升臂3即将分开的时候，通过缓冲器4可以保证多个举升臂3同时接触海上平台1。

当海上平台1发生倾斜，姿态传感器可以及时读出海上平台1的倾斜角度，从而控制半潜船作出升沉补偿，使得海上平台1始终处于一个相对安全的倾斜角度，避免角度过大而倾倒。

实施例5

本发明的一种典型的实施方式中，本实施例还公开了一种实施例1所述的多臂托举防超静定装置在海上平台拆解过程中的应用，对海上结构物拆解时，第一半潜船、第二半潜船从海上结构物两侧靠近海上结构物，通过半潜船自带的DP系统，定位两条半潜船相对于海上结构物的位置；

第一举升部、第二举升部通过到达海上结构物的举升点，并停止；

第一半潜船、第二半潜船排载，将海上结构物5％的载荷转移到举升臂3及半潜船上，在抬升前，第一举升臂3、第二举升臂3锁止；

第一举升部和第二举升部同时动作，快速将海上结构物举起；

第一半潜船、第二半潜船承载海上结构物，同步运动，离开海上结构物的支持位置，第三半潜船移动至第一半潜船和第二半潜船之间，准备装载已经拆解的海上结构物，第一半潜船和第二半潜船上的举升臂3同时动作将海上结构物卸载到半潜船Ⅲ上，半潜船Ⅲ将装载海上结构物，运回码头，滑移上岸。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于海上平台的防超静定托举装置，其特征在于，包括举升臂和铰接于举升臂前端的伸缩单元，伸缩单元用于连接海上平台；举升臂的后端固定连接漂浮于水面的浮体；举升臂设有多个，多个举升臂中至少有一个举升臂用于海上平台的第一侧，以及至少有一个举升臂用于支撑海上平台的第二侧;

所述伸缩单元包括液压缸或缓冲器；当伸缩单元为液压缸时，所述举升臂的末端还设有压力传感器，所述压力传感器安装于液压缸与海上平台之间以测量海上平台与举升臂之间的压力；

当压力传感器检测到海上平台与举升臂之间分离趋势，调节伸缩单元或者调节浮体，保证举升臂与平台之间始终有一定的压力；当波浪补偿到位时，伸缩单元恢复最初始状态；

当伸缩单元为缓冲器时，海上平台上还安装有姿态传感器，所述姿态传感器和缓冲器均连接控制器。

2.如权利要求1所述的一种用于海上平台的防超静定托举装置，其特征在于，所述液压缸连接液压泵，液压泵和所述压力传感器均连接控制器。

3.如权利要求1所述的一种用于海上平台的防超静定托举装置，其特征在于，所述缓冲器为油压缓冲器、弹簧缓冲器、聚氨酯缓冲器中一种或几种。

4.如权利要求1所述的一种用于海上平台的防超静定托举装置，其特征在于，多个位于海上平台第一侧的举升臂构成第一举升部，多个位于海上平台第二侧的举升臂构成第二举升部，第一举升部和第二举升部的前端连接的。

5.如权利要求1所述的一种用于海上平台的防超静定托举装置，其特征在于，所述浮体为半潜船或浮箱。

6.如权利要求5所述的一种用于海上平台的防超静定托举装置，其特征在于，所述半潜船安装有若干舱体，舱体连通气动泵，舱体的吃水量由气动泵控制。

7.一种海上平台拆装系统，其特征在于，包括防超静定托举装置和用于运输拆解部件的运输船；防超静定托举装置为如权利要求1~6任意一项所述的防超静定托举装置。