CN112301961A - 一种海洋平台桩腿的保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋工程技术领域，涉及一种海洋平台桩腿的保护装置。本发明包括壳体，壳体上设有浮体，壳体上设有两个活塞筒支架，每个活塞筒支架上设有活塞筒，活塞筒上设有活塞杆，活塞杆上设有第二复位弹簧，活塞杆经连杆设有支撑架，支撑架具有支撑架外壳，每个支撑架的左右两端分别设有第二铰接轴，每根第二铰接轴均铰接有连杆架，位于同侧的两个连杆架经第三铰接轴铰接在一起。本发明的优点是：浮冰或者海上漂浮物撞击桩腿时，有效减少对桩腿的冲击，提高桩腿的安全。

Description

一种海洋平台桩腿的保护装置

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，涉及一种海洋平台桩腿的保护装置。

背景技术

海洋平台，为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物。其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。固定式平台的下部由桩、扩大基脚或其他构造直接支撑并固着于海底，按支撑情况分为桩基式和重力式两种。活动式平台浮于水中或支撑于海底，能从一井位移至另一井位，按支撑情况可分为着底式和浮动式两类。目前在用的大多数平台都设有桩腿，海洋平台桩腿的坚固与否直接关系着平台的安全。桩腿除了受到波浪的影响外，高纬度地区的浮冰或者海上漂浮物对桩腿撞击具有非常大的危害。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种海洋平台桩腿的保护装置，本发明所要解决的技术问题是：高纬度地区的浮冰或者海上漂浮物撞击桩腿时，如何减少对桩腿的冲击，提高桩腿的安全。

本发明通过下列技术方案来实现：一种海洋平台桩腿的保护装置，包括：

两个半壳体，两个所述半壳体脱卸式连接形成圆管形的壳体，所述壳体中部具有通道，所述壳体上设置有浮体；

两个支撑架，两个所述支撑架各经伸缩件分别与两个半壳体连接，所述伸缩件包括活塞筒和活塞杆，每个所述半壳体外壁上水平固设有活塞筒支架，所述活塞筒固设在活塞筒支架上，所述活塞杆滑动设置在活塞筒轴向上，所述活塞杆外端伸出活塞筒外，所述活塞杆内端伸入活塞筒内；所述活塞杆外端与支撑架内侧面之间设置有连杆，所述连杆一端经第一铰接轴铰接在支撑架内侧面上，所述连杆另一端铰接在活塞杆外端上；所述活塞杆内端固设有活塞，所述活塞滑动设置在活塞筒内壁上；所述活塞杆上套设有第二复位弹簧，所述第二复位弹簧一端抵压在活塞筒外壁上，另一端抵压在连杆的端部上；所述支撑架具有支撑架外壳，所述支撑架外壳内设置有密度小于水密度的填充料；每个所述支撑架的两侧边沿分别竖直设置有第二铰接轴，每根所述第二铰接轴均铰接有连杆架，位于同侧的两个连杆架经第三铰接轴铰接在一起。

在上述的一种海洋平台桩腿的保护装置中，所述支撑架的横截面呈圆弧形，并且圆弧形向外弓起。

在上述的一种海洋平台桩腿的保护装置中，所述连杆架包括第一丁形架和第二丁形架，所述第一丁形架与第二铰接轴铰接，所述第二丁形架上固设有套管，所述套管套设在第三铰接轴上，所述第一丁形架和第二丁形架相对侧壁上固设有若干根横杆。

在上述的一种海洋平台桩腿的保护装置中，所述半壳体的内壁上设置有橡胶层。

在上述的一种海洋平台桩腿的保护装置中，围绕所述支撑架的外侧边沿固设有固定框，所述固定框与支撑架外侧面形成有容纳腔，所述容纳腔内设置有防撞板，所述防撞板边沿和固定框之间设置有若干根螺杆，若干根所述螺杆下端均固设在支撑架外侧面上，所述防撞板边沿上固设有若干个导向套，若干个所述导向套各与一螺杆对应，所述导向套套设在相对应的螺杆上，所述导向套与支撑架外侧面之间设置有弹性件；所述防撞板的横截面呈圆弧形，所述防撞板上开设有若干个通孔，每根所述螺杆上螺纹连接有螺纹套，并且所述螺纹套位于导向套的外侧。

在上述的一种海洋平台桩腿的保护装置中，所述活塞筒底部上分别设置有进水管和排水管，所述进水管和排水管上分别设置有进水单向阀和排水单向阀，所述进水管连接外界海水和活塞筒内部；所述排水管一端连通活塞筒内部，另一端连接有水管，所述水管上设置有开口朝向桩腿的喷嘴，所述水管经水管支架固设在半壳体上。

在上述的一种海洋平台桩腿的保护装置中，弹性件为第一复位弹簧，所述第一复位弹簧套设在螺杆上，所述第一复位弹簧一端抵压在支撑架外侧面上，另一端抵压在导向套上。

在上述的一种海洋平台桩腿的保护装置中，所述水管由两根半圆形的管道经法兰连接形成，所述水管环绕壳体内壁设置。

在上述的一种海洋平台桩腿的保护装置中，所述浮体经连接绳连接在壳体上。

与现有技术相比，本装置具有以下优点：

1、当浮冰或者海上漂浮物撞击支撑架后，产生的冲击力带动连杆绕着活塞杆的自由端转动，连杆架绕着第三铰接轴转动，使支撑架向左或者向右偏移，偏转冲击力的方向，从而引导浮冰或者海上漂浮物向桩腿的左侧或者右侧移动，避免直接撞击桩腿；在支撑架的位置偏移后，浮冰或者海上漂浮物对支撑架的冲击，使支撑架围绕桩腿转动，将部分冲击能量转变为支撑架转动的动能，有效减少对桩腿的冲击。

冲击力经连杆传递到活塞杆上，使活塞杆缩进活塞筒内，压缩第二复位弹簧，从而吸收部分冲击能量，起到缓冲作用。在浮冰或者海上漂浮物偏离桩腿过程中，第二复位弹簧逐渐复原，使活塞杆和连杆推动支撑架向外移动，支撑架向外推动浮冰或者海上漂浮物，起到加速浮冰或者海上漂浮物远离桩腿的作用，防止浮冰或者海上漂浮物滞留在桩腿附近，避免二次冲击。

当浮冰或者海上漂浮物撞击连接架后，该连接架经第二铰接轴带动相应的支撑架，使连杆绕着活塞杆的自由端转动，支撑架向左或者向右偏移，该连接架的位置偏移，引导浮冰或者海上漂浮物向桩腿的左侧或者右侧移动，避免直接撞击桩腿，减少对桩腿的冲击。

本装置将浮冰或者海上漂浮物撞击的能量转变为本装置形变、转动的能量，起到缓冲作用；同时，引导浮冰或者海上漂浮物向桩腿的左侧或者右侧移动，远离桩腿，从而避免浮冰或者海上漂浮物与桩腿的直接接触，大大减小浮冰或者海上漂浮物对桩腿的破坏，有效提高桩腿的安全。

2、本装置受到浮冰或者海上漂浮物撞击后，橡胶层的一侧靠近并接触桩腿，橡胶层被挤压后发生形变，从而起到进一步地缓冲作用。并且由浮冰或者海上漂浮物撞击对本装置产生的转动，此时，橡胶层与桩腿发生摩擦，将附着在桩腿上的附着物刮落，起到清除桩腿上附着物的作用。

3、在浮冰或者海上漂浮物撞击支撑架过程中，首先挤压防撞板，使防撞板向容纳腔底部靠近，防撞板与容纳腔底部之间的水从通孔以及防撞板与固定框之间的缝隙中排出，并喷向浮冰或海水漂浮物，从而有助于将浮冰或者海上漂浮物推离支撑架，加快浮冰或者海上漂浮物远离桩腿。该结构进一步吸收浮冰或者海上漂浮物撞击形成的能量，减小对桩腿的损害。

4、活塞杆缩进活塞筒内时，活塞杆带动活塞滑动，将活塞筒内的水通过排水管和排水单向阀排进水管内。水管内的水通过喷嘴排出并冲刷桩腿，从而进一步清除桩腿上的附着物。该结构不仅用吸收来的冲击能量来清洗桩腿上的附着物，还使浮冰或者海上漂浮物对桩腿的冲击减小。

附图说明

图1是本发明的结构剖视图。

图2是图1中A-A处的结构剖视图。

图3是图1中B-B处的结构剖视图。

图4是图2中C-C处的结构剖视图。

图5是本发明的工作状态的结构示意图。

图中，1、壳体；11、半壳体；12、螺栓；13、通道；14、橡胶层；2、支撑架；21、支撑架外壳；22、填充料；23、第一铰接轴；24、连杆；25、固定框；26、容纳腔；27、螺杆；271、螺纹套；28、第二铰接轴；3、浮体；31、连接绳；4、防撞板；41、导向套；42、通孔；43、第一复位弹簧；5、连杆架；51、套管；52、横杆；53、第一丁形架；54、第二丁形架；6、第三铰接轴；7、活塞筒；71、活塞杆；72、活塞；73、进水管；731、进水单向阀；74、排水管；741、排水单向阀；75、第二复位弹簧；76、活塞筒支架；8、水管；81、喷嘴；82、水管支架；9、桩腿。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

参照图1至图4，一种海洋平台桩腿的保护装置，包括：

两个半壳体11，半壳体11的横截面呈半圆弧形，每个半壳体11两端的外侧边沿上均固设有凸边，两个所述半壳体11拼合形成圆管形的壳体1时，一个半壳体11上的凸边与另一半壳体11上的凸边一一对应，此时，相对应的两个凸边通过螺栓12固定在一起；所述壳体1中部具有通道13，所述壳体1上设置有浮体3；

两个支撑架2，两个所述支撑架2各经伸缩件分别与两个半壳体11连接，所述伸缩件包括活塞筒7和活塞杆71，所述半壳体11外壁上固设有活塞筒支架76，所述活塞筒7固设在活塞筒支架76上，所述活塞杆71滑动设置在活塞筒7轴向上，所述活塞杆71外端伸出活塞筒7外，所述活塞杆71内端伸入活塞筒7内；所述活塞杆71外端与支撑架2内侧面之间设置有连杆24，所述连杆24一端经第一铰接轴23铰接在支撑架2内侧面上，所述连杆24另一端铰接在活塞杆71外端上；所述活塞杆71内端固设有活塞72，所述活塞72滑动设置在活塞筒7内壁上；所述活塞杆71上套设有第二复位弹簧75；所述第二复位弹簧75一端抵压在活塞筒7外壁上，另一端抵压在连杆24的端部上；所述支撑架2具有支撑架外壳21，所述支撑架外壳21内设置有密度小于水密度的填充料22；每个所述支撑架2的左右两端分别竖直设置有第二铰接轴28，每根所述第二铰接轴28均铰接有连杆架5，位于同侧的两个连杆架5经第三铰接轴6铰接在一起。

先将两个半壳体11围绕桩腿9设置并通过螺栓12固定在一起，使桩腿9位于通道13中。浮体3带动壳体1漂浮在海面上。随着浮体3的上下浮动，壳体1也上下浮动，从而使本装置始终在水面附近保护桩腿9。

浮冰或者海上漂浮物冲向桩腿9时，浮冰或者海上漂浮物首先撞击一支撑架2或连接架5。

参照图5，当浮冰或者海上漂浮物撞击支撑架2后，产生的冲击力带动连杆24绕着活塞杆71的自由端转动，连杆架5绕着第三铰接轴6转动，使支撑架2向左或者向右偏移，偏转冲击力的方向，从而引导浮冰或者海上漂浮物向桩腿9的左侧或者右侧移动，避免直接撞击桩腿9；在支撑架2的位置偏移后，浮冰或者海上漂浮物对支撑架2的冲击，使支撑架2围绕桩腿9转动，将部分冲击能量转变为支撑架2转动的动能，有效减少对桩腿9的冲击。

冲击力经连杆24传递到活塞杆71上，使活塞杆71缩进活塞筒7内，压缩第二复位弹簧75，从而吸收部分冲击能量，起到缓冲作用。在浮冰或者海上漂浮物偏离桩腿9过程中，第二复位弹簧75逐渐复原，使活塞杆71和连杆24推动支撑架2向外移动，支撑架2向外推动浮冰或者海上漂浮物，起到加速浮冰或者海上漂浮物远离桩腿9的作用，防止浮冰或者海上漂浮物滞留在桩腿9附近，避免二次冲击。

当浮冰或者海上漂浮物撞击连接架5后，该连接架5经第二铰接轴28带动相应的支撑架2，使连杆24绕着活塞杆71的自由端转动，支撑架2向左或者向右偏移，该连接架5的位置偏移，引导浮冰或者海上漂浮物向桩腿9的左侧或者右侧移动，避免直接撞击桩腿9，减少对桩腿9的冲击。

上述过程中，本装置将浮冰或者海上漂浮物撞击的能量转变为本装置形变、转动的能量，起到缓冲作用；同时，引导浮冰或者海上漂浮物向桩腿9的左侧或者右侧移动，远离桩腿9，从而避免浮冰或者海上漂浮物与桩腿9的直接接触，大大减小浮冰或者海上漂浮物对桩腿9的破坏，有效提高桩腿9的安全。填充料22的设置有助于降低支撑板2的重量，使两个支撑板2和四个连杆架5的重力等于两个支撑板2和四个连杆架5产生的浮力，进而有助于两个支撑板2和四个连杆架5稳定地悬浮在海水中。

进一步地，填充料22为EPO泡沫塑料。

EPO泡沫塑料易于从市场上获取，并且价格低廉；同时，EPO泡沫塑料质量轻、密度远远小于水密度，大大减小支撑架2的重力。另外，EPO泡沫塑料可以吸收浮冰或者海上漂浮物撞击形成的一部分能量，进一步提高缓冲效果。

具体来说，所述支撑架2的横截面呈圆弧形，并且圆弧形向外弓起。

当浮冰或者海上漂浮物撞击支撑板2后，浮冰或者海上漂浮物沿着支撑板2的圆弧形外壁运动，远离桩腿9。该结构起到导向作用，进一步提高桩腿9的安全。

具体来说，所述连杆架5包括第一丁形架53和第二丁形架54，所述第一丁形架53与第二铰接轴28铰接，所述第二丁形架54上固设有套管51，所述套管51套设在第三铰接轴6上，所述第一丁形架53和第二丁形架54相对侧壁上固设有两根横杆52，并且两根横杆52分别位于第一丁形架53和第二丁形架54上下两侧。两根横杆52之间的距离等于支撑板2上下两侧之间的距离。

第一丁形架53、第二丁形架54和两根横杆52的设置有助于提高连杆架5的结构强度；并且两根横杆52的设置增大连杆架5拦截浮冰或者海上漂浮物的面积，进一步提高桩腿9的安全。套管51的设置有助于第二丁形架54绕着第三铰接轴6转动并且便于第二丁形架54安装在第三铰接轴6上。

另外，海水易于通过连杆架5流进两个支撑架2之间，海水冲击两个支撑架2的圆弧形内侧面，使两个支撑架2向外移动，有助于提高支撑架2恢复原状。

进一步地，每根所述横杆52均呈圆弧形，并且圆弧形向外弓起。

浮冰或者海上漂浮物撞击连杆架5后，浮冰或者海上漂浮物沿着圆弧形的横杆52运动，远离桩腿9，进一步提高桩腿9的安全。

具体来说，所述半壳体11的内壁上设置有橡胶层14。

本装置受到浮冰或者海上漂浮物撞击后，橡胶层14的一侧靠近并接触桩腿9，橡胶层14被挤压后发生形变，从而起到进一步地缓冲作用。并且由浮冰或者海上漂浮物撞击对本装置产生的扭矩作用而带动本装置转动，此时，橡胶层14与桩腿9发生摩擦，将附着在桩腿9上的附着物刮落，起到清除桩腿9附着物的作用。

具体来说，围绕所述支撑架2的外侧边沿固设有固定框25，所述固定框25与支撑架2外侧面形成有容纳腔26，所述容纳腔26内设置有防撞板4，所述防撞板4边沿和固定框25之间设置有若干根螺杆27，若干根所述螺杆27下端均固设在支撑架2外侧面上，所述防撞板4边沿上固设有若干个导向套41，若干个所述导向套41各与一螺杆27对应，所述导向套41套设在相对应的螺杆27上，所述导向套41与支撑架2外侧面之间设置有弹性件；所述防撞板4的横截面呈圆弧形，所述防撞板4上开设有若干个通孔42，每根所述螺杆27上螺纹连接有螺纹套271，并且所述螺纹套271位于导向套41的外侧。

在浮冰或者海上漂浮物撞击支撑架2过程中，首先挤压防撞板4，使防撞板4向容纳腔26底部靠近，防撞板4与容纳腔26底部之间的水从通孔42以及防撞板4与固定框25之间的缝隙中排出，并喷向浮冰或海水漂浮物。

该结构进一步吸收浮冰或者海上漂浮物撞击形成的能量，减小对桩腿9的损害；从通孔42以及防撞板4与固定框25之间的缝隙中排出的水流有助于将浮冰或者海上漂浮物推离支撑架2，加快浮冰或者海上漂浮物远离桩腿9。

具体来说，所述活塞筒7底部上分别设置有进水管73和排水管74，所述进水管73和排水管74上分别设置有进水单向阀731和排水单向阀741，所述进水管73连接外界海水和活塞筒7内部；所述排水管74一端连通活塞筒7内部，另一端连接有水管8，所述水管8上设置有开口朝向桩腿的喷嘴81，所述水管8经水管支架82固设在半壳体11上。

浮冰或者海上漂浮物撞击桩腿9后，活塞杆71缩进活塞筒7内时，吸收部分冲击能量，活塞杆71带动活塞72滑动，将活塞筒7内的水通过排水管74和排水单向阀741排进水管8内。水管8内的水通过喷嘴81排出并冲刷桩腿9，从而进一步清除桩腿9上的附着物。该结构不仅用吸收来的冲击能量来清洗桩腿9上的附着物，还使浮冰或者海上漂浮物对桩腿的冲击减小。

该结构不仅进一步起到缓冲作用，也有效提高本装置清除桩腿9上附着物的工作效率。

具体来说，弹性件为第一复位弹簧43，所述第一复位弹簧43套设在螺杆27上，所述第一复位弹簧43一端抵压在支撑架2外侧面上，另一端抵压在导向套41上。

第一复位弹簧43的设置有助于防撞板4复位。

具体来说，所述水管8由两根半圆形的管道经法兰连接形成，所述水管8环绕壳体1内壁设置。

该结构便于水管8安装在桩腿9周围，同时也有效提高水管8和喷嘴81清除桩腿9上附着物的工作效率。

具体来说，所述浮体3经连接绳31连接在壳体1上。

在潮汐间，浮体3随水位上升而向上移动，浮体3通过连接绳31带动壳体1向上运动，使壳体1、两个支撑架2和四个连杆架5始终在靠近水面的海水中悬浮，起到保护桩腿9的作用。水位下降后，壳体1在自身重力下向下移动然后经连接绳31悬浮在海水中。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种海洋平台桩腿的保护装置，其特征在于，包括：

两个半壳体(11)，两个所述半壳体(11)脱卸式连接形成圆管形的壳体(1)，所述壳体(1)中部具有通道(13)，所述壳体(1)上设置有浮体(3)；

两个支撑架(2)，两个所述支撑架(2)各经伸缩件分别与两个半壳体(11)连接，所述伸缩件包括活塞筒(7)和活塞杆(71)，所述半壳体(11)外壁上固设有活塞筒支架(76)，所述活塞筒(7)固设在活塞筒支架(76)上，所述活塞杆(71)滑动设置在活塞筒(7)轴向上，所述活塞杆(71)外端伸出活塞筒(7)外，所述活塞杆(71)内端伸入活塞筒(7)内；所述活塞杆(71)外端与支撑架(2)内侧面之间设置有连杆(24)，所述连杆(24)一端经第一铰接轴(23)铰接在支撑架(2)内侧面上，所述连杆(24)另一端铰接在活塞杆(71)外端上；所述活塞杆(71)内端固设有活塞(72)，所述活塞(72)滑动设置在活塞筒(7)内壁上；所述活塞杆(71)上套设有第二复位弹簧(75)；所述第二复位弹簧(75)一端抵压在活塞筒(7)外壁上，另一端抵压在连杆(24)的端部上；所述支撑架(2)具有支撑架外壳(21)，所述支撑架外壳(21)内设置有密度小于水密度的填充料(22)；每个所述支撑架(2)的左右两端分别竖直设置有第二铰接轴(28)，每根所述第二铰接轴(28)均铰接有连杆架(5)，位于同侧的两个连杆架(5)经第三铰接轴(6)铰接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种海洋平台桩腿的保护装置，其特征在于，所述支撑架(2)的横截面呈圆弧形，并且圆弧形向外弓起。

3.根据权利要求2所述的一种海洋平台桩腿的保护装置，其特征在于，所述连杆架(5)包括第一丁形架(53)和第二丁形架(54)，所述第一丁形架(53)与第二铰接轴(28)铰接，所述第二丁形架(54)上固设有套管(51)，所述套管(51)套设在第三铰接轴(6)上，所述第一丁形架(53)和第二丁形架(54)相对侧壁上固设有若干根横杆(52)。

4.根据权利要求3所述的一种海洋平台桩腿的保护装置，其特征在于，所述半壳体(11)的内壁上设置有橡胶层(14)。

5.根据权利要求1所述的一种海洋平台桩腿的保护装置，其特征在于，围绕所述支撑架(2)的外侧边沿固设有固定框(25)，所述固定框(25)与支撑架(2)外侧面形成有容纳腔(26)，所述容纳腔(26)内设置有防撞板(4)，所述防撞板(4)边沿和固定框(25)之间设置有若干根螺杆(27)，若干根所述螺杆(27)下端均固设在支撑架(2)外侧面上，所述防撞板(4)边沿上固设有若干个导向套(41)，若干个所述导向套(41)各与一螺杆(27)对应，所述导向套(41)套设在相对应的螺杆(27)上，所述导向套(41)与支撑架(2)外侧面之间设置有弹性件；所述防撞板(4)的横截面呈圆弧形，所述防撞板(4)上开设有若干个通孔(42)，每根所述螺杆(27)上螺纹连接有螺纹套(271)，并且所述螺纹套(271)位于导向套(41)的外侧。

6.根据权利要求5所述的一种海洋平台桩腿的保护装置，其特征在于，所述活塞筒(7)底部上分别设置有进水管(73)和排水管(74)，所述进水管(73)和排水管(74)上分别设置有进水单向阀(731)和排水单向阀(741)，所述进水管(73)连接外界海水和活塞筒(7)内部；所述排水管(74)一端连通活塞筒(7)内部，另一端连接有水管(8)，所述水管(8)上设置有开口朝向桩腿的喷嘴(81)，所述水管(8)经水管支架(82)固设在半壳体(11)上。

7.根据权利要求6所述的一种海洋平台桩腿的保护装置，其特征在于，弹性件为第一复位弹簧(43)，所述第一复位弹簧(43)套设在螺杆(27)上，所述第一复位弹簧(43)一端抵压在支撑架(2)外侧面上，另一端抵压在导向套(41)上。

8.根据权利要求7所述的一种海洋平台桩腿的保护装置，其特征在于，所述水管(8)由两根半圆形的管道经法兰连接形成，所述水管(8)环绕壳体(1)内壁设置。

9.根据权利要求1所述的一种海洋平台桩腿的保护装置，其特征在于，所述浮体(3)经连接绳(31)连接在壳体(1)上。

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