CN112793738B - 一种具有横纵荡板结构的spar平台 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种具有横纵荡板结构的SPAR平台，包括SPAR平台本体、支撑组件、横纵荡板组，横纵荡板组包括多个横纵荡板，多个横纵荡板周向设置于SPAR平台本体外侧，支撑组件包括第一连接杆、第二连接杆，每个横纵荡板均通过第一连接杆与SPAR平台本体固定连接，相邻的两个横纵荡板通过第二连接杆固定连接。本发明创造所述的一种具有横纵荡板结构的SPAR平台解决了现有的SPAR平台纵荡及横荡方向运动响应较大的问题,一定程度上保证了作业的安全。

Description

一种具有横纵荡板结构的SPAR平台
技术领域
本发明创造属于海洋工程领域，尤其是涉及一种具有横纵荡板结构的SPAR平台。
背景技术
在现有技术中为了抑制浮式海洋平台在工作时受风、浪、流等因素共同作用的影响所引起的大幅垂荡运动，有些SPAR平台为改善其垂荡方向运动响应的性能采用垂荡板结构以达到抑制垂荡运动响应的效果，但这种结构只能有效减少海洋平台垂荡方向的运动响应。当波浪、水流作用时，SPAR平台在波浪作用下沿波浪方向(纵荡方向)会发生大幅慢漂运动，而水流经过SPAR平台会在其柱体后方形成周期性脱落的涡街从而引发海洋平台在垂直水流方向(横荡方向)周期性的涡激运动(Vortex-induced motion,VIM)。现有技术中没有相关改善海洋平台纵荡及横荡方向运动响应性能的措施，导致平台在波浪水流作用下生产存在一定的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明创提出一种具有横纵荡板结构的SPAR平台以解决现有的SPAR平台纵荡及横荡方向运动响应性能较差的问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种具有横纵荡板结构的SPAR平台，包括SPAR平台本体、支撑组件、横纵荡板组，横纵荡板组包括多个横纵荡板，多个横纵荡板周向设置于SPAR平台本体外侧，支撑组件包括第一连接杆、第二连接杆，每个横纵荡板均通过第一连接杆与SPAR平台本体固定连接，周向相邻的两个横纵荡板通过第二连接杆固定连接。
进一步的，横纵荡板为弧形板，横纵荡板的凹陷侧朝向SPAR平台本体设置。
进一步的，横纵荡板组有多个，多个横纵荡板组同轴心设置，多个横纵荡板组设置于同一平面上，多个横纵荡板组均设置于SPAR平台本体的吃水线下部。多个横纵荡板组之间均通过第一连接杆固定连接。
进一步的，多个横纵荡板组所包括的横纵荡板数量相同，多个横纵荡板在横、纵两个方向上阵列设置。
进一步的，处于同一径向方向上的两个相邻横纵荡板之间均固定有两个第一连接杆。
进一步的，固定于两个相邻横纵荡板之间的两个第一连接杆垂直设置。
进一步的，与SPAR平台本体相邻的横纵荡板均通过多个第一连接杆与SPAR平台本体固定连接。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明创造提出的一种具有横纵荡板结构的SPAR平台，通过多个横纵荡板组同心圆设置，有效增加SPAR平台本身横纵荡运动阻尼，抑制SPAR平台在波浪作用下的纵荡运动和水流作用下的VIM运动的剧烈程度，明显改善SPAR平台纵荡和横荡运动性能，大大增加SPAR平台的稳定性，能有效抑制SPAR平台涡激运动所引起的横向运动响应，对海洋工程结构设计具有重要的借鉴意义。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的一种具有横纵荡板结构的SPAR平台示意图；
图2为本发明创造实施例所述的一种具有横纵荡板结构的SPAR平台俯视示意图；
图3为本发明创造实施例所述的一种具有横纵荡板结构的SPAR平台正视示意图；
图4为本发明创造实施例所述的第一种双色波工况作用时有/无横纵荡板结构的SPAR平台纵荡运动响应时程曲线示意图；
图5为本发明创造实施例所述的第二种双色波工况作用时有/无横纵荡板结构的SPAR平台纵荡运动响应时程曲线示意图；
图6为本发明创造实施例所述的第一种水流工况作用时有/无横纵荡板结构的SPAR平台横荡运动响应时程曲线示意图；
图7为本发明创造实施例所述的第二种水流工况作用时有/无横纵荡板结构的SPAR平台横荡运动响应时程曲线示意图。
附图标记说明：
1-SPAR平台本体；2-支撑组件；3-横纵荡板组；4-第一连接杆；5-第二连接杆；6-横纵荡板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1至图3所示，一种具有横纵荡板结构的SPAR平台，包括SPAR平台本体1、支撑组件2、横纵荡板组3，横纵荡板组3包括多个横纵荡板6，多个横纵荡板6周向设置于SPAR平台本体1外侧，支撑组件2包括第一连接杆4、第二连接杆5，每个横纵荡板6均通过第一连接杆4与SPAR平台本体1固定连接，周向相邻的两个横纵荡板6通过第二连接杆5固定连接。
如图1至图3所示，横纵荡板6为弧形板，横纵荡板6的凹陷侧朝向SPAR平台本体1设置。
如图1至图3所示，横纵荡板组3有多个，多个横纵荡板组3同轴心设置，多个横纵荡板组3设置于同一平面上，多个横纵荡板组3均设置于SPAR平台本体1的吃水线下部。多个横纵荡板组3之间均通过第一连接杆4固定连接。
如图1至图3所示，多个横纵荡板组3所包括的横纵荡板6数量相同，多个横纵荡板6在横、纵两个方向上阵列设置。
如图1至图3所示，处于同一径向方向上的两个相邻横纵荡板6之间均固定有两个第一连接杆4。
如图1至图3所示，固定于两个相邻横纵荡板6之间的第一连接杆4与横纵荡板6垂直设置。
如图1至图3所示，与SPAR平台本体1相邻的横纵荡板6均通过多个第一连接杆4与SPAR平台本体1固定连接。
如图1至图3所示，从内向外依次设置SPAR平台、支撑组件以及横纵荡板6。SPAR平台下部结构采用直立式大圆筒，支撑组件采用弧形及直线型两种，均为两端固接，直线型的第一连接杆一端固接在SPAR平台下部结构直立式大圆筒吃水线下部分柱体上，另一端固接在横纵荡板6上；弧形的第二连接杆两端固接在两个周向相邻的横纵荡板6边界中心位置。横纵荡板6采用圆弧型板结构，圆弧弧度与SPAR平台下部结构直立式大圆筒弧度相同，其弧长取SPAR平台下部结构直立式大圆筒周长的1/8，一圆周设四个横纵荡板6。横纵荡板6具体尺寸、间距及层数可由如下方法确定：
1)数值模拟SPAR平台加上横纵荡板6之后在流体中的运动。
2)在满足运动响应性能要求的情况下，最终确定纵荡板的高h、厚s、间距d以及层数n。
计算条件：SPAR平台下部结构直立大圆柱半径R＝20.0m，吃水T＝50.0m，计算水深200.0m。平台的系泊刚度采取520KN/m。横纵荡板6高h＝20.0m，厚s＝5.0m，长l＝23.56m，角度为45°，与圆柱间距d＝10.0m，数量为1层。
大海中实际海浪是不规则波，由多个规则波组成的，而双色波是最简单的不规则波，由两个规则波组成。
如图4所示，双色波作用时有/无横纵荡板6结构的SPAR平台纵荡运动响应时程曲线(波浪参数：ω1＝0.70rad/s,A1＝4.0m；ω2＝0.64rad/s,A2＝4.0m)；
如图5所示，双色波作用时有/无横纵荡板6结构的SPAR平台纵荡运动响应时程曲线(波浪参数：ω1＝0.70rad/s,A1＝4.8m；ω2＝0.64rad/s,A2＝3.2m)；
如图6所示，水流流速0.4m/s时有/无横纵荡板6结构的SPAR平台纵荡运动响应时程曲线；
如图7所示，水流流速0.6m/s时有/无横纵荡板6结构的SPAR平台纵荡运动响应时程曲线。
如图4、图5所示，通过数值模拟计算，发现本发明增加了横纵荡板结构之后，在双色波作用下SPAR平台的纵荡运动响应减少了10％左右。如图6、图7所示，根据水流作用时有/无横纵荡板6结构的SPAR平台横荡运动响应时程曲线可知，横纵荡板6明显改善了SPAR平台横荡运动性能，能有效抑制SPAR平台涡激运动所引起的横向运动响应，减少50％以上，说明本发明能有效增加SPAR平台本身横纵荡运动阻尼，抑制SPAR平台在波浪作用下的纵荡运动和水流作用下的VIM运动的剧烈程度，改善SPAR平台纵荡和横荡运动性能，大大增加SPAR平台的稳定性。
一种具有横纵荡板结构的SPAR平台通过多个横纵荡板组3同心圆设置，有效增加SPAR平台本身横纵荡运动阻尼，抑制SPAR平台在波浪作用下的纵荡运动和水流作用下的VIM运动的剧烈程度，明显改善SPAR平台纵荡和横荡运动性能，大大增加SPAR平台的稳定性。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有横纵荡板结构的SPAR平台，其特征在于：包括SPAR平台本体(1)、支撑组件(2)、横纵荡板组(3)，横纵荡板组(3)包括多个横纵荡板(6)，多个横纵荡板(6)周向设置于SPAR平台本体(1)外侧，支撑组件(2)包括第一连接杆(4)、第二连接杆(5)，每个横纵荡板(6)均通过第一连接杆(4)与SPAR平台本体(1)固定连接，周向相邻的两个横纵荡板(6)通过第二连接杆(5)固定连接；
横纵荡板组(3)有多个，多个横纵荡板组(3)同轴心设置，多个横纵荡板组(3)设置于同一平面上，多个横纵荡板组(3)均设置于SPAR平台本体(1)的吃水线下部，多个横纵荡板组(3)之间均通过第一连接杆(4)固定连接；
通过多个横纵荡板组同心圆设置，有效增加SPAR平台本身横纵荡运动阻尼，抑制SPAR平台在波浪作用下的纵荡运动和水流作用下的VIM运动的剧烈程度，改善 SPAR平台纵荡和横荡运动性能，增加SPAR平台的稳定性，有效抑制 SPAR平台涡激运动所引起的横向运动响应。
2.根据权利要求1所述的一种具有横纵荡板结构的SPAR平台，其特征在于：横纵荡板(6)为弧形板，横纵荡板(6)的凹陷侧朝向SPAR平台本体(1)设置。
3.根据权利要求1所述的一种具有横纵荡板结构的SPAR平台，其特征在于：多个横纵荡板组(3)所包括的横纵荡板数量相同，多个横纵荡板(6)在横、纵两个方向上阵列设置。
4.根据权利要求1所述的一种具有横纵荡板结构的SPAR平台，其特征在于：处于同一径向方向上的两个相邻横纵荡板(6)之间均固定有两个第一连接杆(4)。
5.根据权利要求4所述的一种具有横纵荡板结构的SPAR平台，其特征在于：固定于同一径向方向上的两个相邻横纵荡板(6)之间的两个第一连接杆(4)与横纵荡板(6)垂直设置。
6.根据权利要求1所述的一种具有横纵荡板结构的SPAR平台，其特征在于：与SPAR平台本体(1)相邻的横纵荡板(6)均通过多个第一连接杆(4)与SPAR平台本体(1)固定连接。
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