CN112918627A - 双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海上平台拆除领域，特别是一种双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置。对接耦合机构设置在移动机构上，对接耦合机构包括外套筒、对接耦合器、水平方向缓冲橡胶、竖直方向缓冲橡胶和导向件，对接耦合器、水平方向缓冲橡胶、竖直方向缓冲橡胶和导向件设置在外套筒内，外套筒的顶部固定有顶盖，外套筒的底部与移动机构连接，对接耦合器位于导向件的上方，对接耦合器的顶部表面设有凹槽，对接耦合器的环形外侧面设有数层凹槽，水平方向缓冲橡胶设置在凹槽内。通过对海洋平台拆解插尖处的准确定位和对接，尽可能减少并降低此过程的碰撞载荷，同时还可以缓冲和吸收产生的碰撞载荷，进而达到提高平台拆除过程安全性以及拆除效率和质量的目的。

Description

双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置
技术领域
本发明涉及海上平台拆除领域，特别是一种双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置。
背景技术
海洋平台是海洋油气资源开发的关键装备，它一般由上部组块和水下支撑结构组成。其中，上部组块用于搭载完成油气观测、采集、开发以及生产等方面的基础设备和设施，水下支撑结构起到支撑上部组块的作用。随着海洋平台服役年限的增长，平台结构老化不可避免，从而有可能引起平台倒塌和倾覆等安全事故，平台倒塌导致油气资源泄露，造成较大的经济损失和环境污染，因此拆除已服役一定年限的老龄化平台势在必行。海洋平台的拆除包括上部组块拆除以及支撑结构拆除两个步骤，其中，上部组块的拆除是完成海洋平台拆除的关键步骤和环节，同时也是一项高危作业，需重点予以解决。
吊装法和双船法是完成上部组块拆除的主要技术方法和手段。吊装法采用起重船，基于吊装技术完成平台上部组块拆除，该技术对于小型海洋平台上部组块的拆除是一种经济、有效且安全的方法和手段。但对大型海洋平台，需在分解为若干组块的基础上，再实施分块吊装，致使拆除过程周期长且成本高。双船法是应对万吨级别上部组块的一种新型且直接的拆除方法，随着技术的发展，现已得到工程界的广泛认可，并取得一定程度的应用，逐步成为大型/超大型平台上部组块拆除的重要手段。
利用双船法实现拆除的一般过程为：1)采用两艘驳船，行驶至上部组块下方的对接位置，并调整至合适的横倾角；2)调节压载系统或托举系统，完成对接，并将海洋平台上部组块逐步托起，完成载荷由导管架向驳船的转移；3)两艘驳船承载上部组块，将其移至运输船对接位置，再次调节压载系统或托举系统，实现载荷由驳船向运输船的转移；4)运输船将拆除后的上部组块运载至陆地，供后期完成拆解。
对于海洋平台上部组块的拆除，驳船与上部组块的对接是该过程的重中之重，这主要是因为海洋平台服役在复杂海洋环境中，其承受的风浪流载荷呈现出随机多变的特点，致使对接时接触点无论是载荷形式，还是大小和方向均非常复杂，且存在较强的刚性碰撞，极易引发安全事故。现有的对接缓冲装置，其在实施过程中主要依靠驳船的压载系统，结合锚链或动力定位的方式，不断调整驳船位置，逐步使得缓冲装置能够对准插针，从而完成对接。然而，为了稳固起见，大部分驳船需要安装多个对接缓冲装置，这更是极大增加了对接的难度，令对接过程效率低、耗时长。因此，设计有效的缓冲装置，吸收拆除过程对接时大部分的碰撞载荷，是保证海上平台上部组块拆除安全的关键技术手段和方法途径。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置，通过对海洋平台拆解插尖处的准确定位和对接，尽可能减少并降低此过程的碰撞载荷，同时还可以缓冲和吸收产生的碰撞载荷，进而达到提高平台拆除过程安全性以及拆除效率和质量的目的。
本发明的技术方案是：一种双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置，其中，包括移动机构和对接耦合机构，对接耦合机构设置在移动机构上；
所述对接耦合机构包括外套筒、对接耦合器、水平方向缓冲橡胶、竖直方向缓冲橡胶和导向件，对接耦合器、水平方向缓冲橡胶、竖直方向缓冲橡胶和导向件设置在外套筒内，外套筒的顶部固定有顶盖，外套筒的底部与移动机构连接，对接耦合器位于导向件的上方，对接耦合器的顶部表面设有凹槽，对接耦合器的环形外侧面设有数层凹槽，水平方向缓冲橡胶设置在凹槽内；
所述导向件包括导向柱和与导向柱底部固定连接的法兰盘，导向柱的顶端滑动插入对接耦合器的底部盲孔内，导向柱的顶端与对接耦合器的接触处设有缓冲橡胶，法兰盘对的下方与外套筒的底部表面之间设有沙子；
所述法兰盘和对接耦合器之间的环形间隙内设有竖直方向缓冲橡胶，竖直方向缓冲橡胶的中心设有中心孔，导向柱滑动穿过中心孔。
本发明中，所述移动机构包括由上至下依次设置的竖直方向移动部件、左右方向移动部件和前后方向移动部件；
所述前后方向移动部件包括导轨运动件、滚珠丝杠螺母副Ⅰ、导轨承导件和支撑板，左右方向移动部件设置在支撑板上，支撑板的底部设有数个导轨运动件，导轨运动件与其下方的导轨承导件滑动连接，支撑板的底部还设有滚珠丝杠螺母副Ⅰ；
所述左右方向移动部件包括滚珠丝杠螺母副Ⅱ和支撑平台，竖直方向移动部件设置在支撑平台上，支撑平台的底部与滚珠丝杠螺母副Ⅱ连接；
所述竖直方向移动部件包括数个液压缸，液压缸固定在支撑平台的顶部表面，液压缸的顶部与对接耦合机构连接。
所述滚珠丝杠螺母副Ⅰ、滚珠丝杠螺母副Ⅱ分别与伺服电机连接，通过伺服电机滚带动珠丝杠螺母副Ⅰ和滚珠丝杠螺母副Ⅱ转动。
所述对接耦合器底部圆盘的直径大于其顶部直径，对接耦合器底部圆盘的直径小于外套筒的内径。
本发明的有益效果是：
(1)通过水平方向缓冲橡胶、竖直方向缓冲橡胶和沙子，能够吸收来自竖直和水平方向的碰撞载荷，提高了该装置的安全性；
(2)通过移动部件，使该缓冲装置能够在一定的三维空间范围进行移动，以快速和准确地完成面向海洋平台插尖的对接任务。
综上所述，该装置在保障缓冲效果的前提下，可在驳船固定后，通过调整水平、竖直和前后方向的位移，快速准确地完成对接任务，具有效率高、精确度高以及稳定好等优点。
附图说明
图1是本发明的剖视结构示意图；
图2是对接耦合器的结构示意图；
图3是导向柱的结构示意图；
图4是竖向方向缓冲橡胶的结构示意图。
图中：1左右方向移动部件；2导轨运动件；3支撑平台；4外套筒；5对接耦合器；501底部盲孔；6水平方向缓冲橡胶；7缓冲橡胶；8导向件；801导向柱；802法兰盘；9竖直方向缓冲橡胶；901中心孔；10顶盖；11沙子；12液压缸；13滚珠丝杠螺母副；14导轨承导件；15伺服电机。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
如图1所示，本发明所述的双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置包括移动机构和对接耦合机构，对接耦合机构设置在移动机构上。移动机构包括由上至下依次设置的竖直方向移动部件、左右方向移动部件1和前后方向移动部件。前后方向移动部件包括导轨运动件2、滚珠丝杠螺母副Ⅰ13、导轨承导件14和支撑板，左右方向移动部件1设置在支撑板上。支撑板的底部设有数个导轨运动件2，导轨运动件2与其下方的导轨承导件14滑动连接，支撑板的底部还设有滚珠丝杠螺母副Ⅰ13，滚珠丝杠螺母副Ⅰ13转动过程中，带动支撑板和左右方向移动部件1前后往复运动。支撑板前后运动过程中，导轨运动件2和导轨承导件14起到了支撑和导向的作用。
左右方向移动部件1包括滚珠丝杠螺母副Ⅱ、伺服电机15和支撑平台3，竖直方向移动部件设置在支撑平台3上。滚珠丝杠螺母副Ⅱ的端部与伺服电机15连接，支撑平台3的底部与滚珠丝杠螺母副Ⅱ连接。伺服电机15带动滚珠丝杠螺母副Ⅱ中的丝杠转动，丝杠转动过程中，带动支撑平台3和竖直方向移动部件左右往复运动。
竖直方向移动部件包括数个液压缸11，液压缸11固定在支撑平台3的顶部表面，液压缸11的顶部与对接耦合机构连接。液压缸11动作过程中，带动对接耦合机构上下往复移动。综上所述，通过移动机构，实现了对接耦合机构的上下运动、前后运动和左右运动。
对接耦合机构包括外套筒4、对接耦合器5、水平方向缓冲橡胶6、竖直方向缓冲橡胶9和导向件8，对接耦合器5、水平方向缓冲橡胶6、竖直方向缓冲橡胶9和导向件8设置在外套筒4内，外套筒4的顶部固定有顶盖10，通过顶盖10将对接耦合器5、水平方向缓冲橡胶6、竖直方向缓冲橡胶9和导向件8限位在外套筒4内，外套筒4的底部与液压缸12固定连接。对接耦合器5位于导向件8的上方。对接耦合器5的顶部表面设有凹槽，用于实现与插尖的对接，凹槽呈半圆形，主要是为了降低对接耦合器和插尖接触过程中的碰撞载荷。对接耦合器5的环形外侧面设有数层凹槽，水平方向缓冲橡胶6设置在凹槽内，通过水平方向缓冲橡胶6吸收水平方向的碰撞载荷。对接耦合器5底部圆盘的直径大于其顶部直径，以便于增大对接耦合器5与其下方的竖直方向缓冲橡胶9之间的接触面积。对接耦合器5底部圆盘的直径小于外套筒4的内径，防止对接耦合器5与外套筒4的内壁之间产生刚性碰撞。
如图2和图4所示，导向件8包括导向柱801和与导向柱801底部固定连接的法兰盘802，导向柱801的顶端插入对接耦合器5的底部盲孔501内，且导向柱801可以在底部盲孔501内上下滑动。导向柱801的顶端与对接耦合器5的接触处设有缓冲橡胶7，通过缓冲橡胶7，可以避免碰撞载荷传递至导向件8。工作过程中，对接耦合器5在导向柱801的导向作用下，可以在竖直方向进行小范围的运动，因此导向件8对对接耦合器5起到了支撑导向的作用。
法兰盘802对的下方与外套筒4的底部表面之间设有沙子11，考虑到竖直方向载荷较大，通过增添沙子以进行二次缓冲，提高整个装置的安全性。
法兰盘802和对接耦合器5之间的环形间隙内设有竖直方向缓冲橡胶9，如图3所示，竖直方向缓冲橡胶9的中心设有中心孔901，导向柱801滑动穿过中心孔901。通过竖直方向缓冲橡胶9，吸收竖直方向的碰撞载荷。本实施例中，竖直方向缓冲橡胶9采用多层结构，以应对竖直方向载荷较大的实际情况。
使用时，将该缓冲装置固定在驳船的一侧，根据上部组块的重量和大小布置3-6个左。在完成驳船与组块对接时，首先，可通过锚链或动力方式完成驳船定位；然后，通过控制缓冲装置的移动部件，以对接耦合机构左右运动、上下运动和前后运动，使对接耦合器5顶部的凹槽和上部组块插尖实现配合。该装置中，可在插尖或对接耦合器5上安装距离传感器，根据距离传感器感应到的数据完成对移动部件的控制。另外，本实施例中虽然提出利用控制伺服电机的方式完成移动部件的移动，以实现对接耦合机构和上部组块插尖的对接，在实际使用时，也可采用人工操作的方式，调整移动部件各个运动轴的具体位置，以实现对接。
以上对本发明所提供的双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置，其特征在于：包括移动机构和对接耦合机构，对接耦合机构设置在移动机构上；
所述对接耦合机构包括外套筒(4)、对接耦合器(5)、水平方向缓冲橡胶(6)、竖直方向缓冲橡胶(9)和导向件(8)，对接耦合器(5)、水平方向缓冲橡胶(6)、竖直方向缓冲橡胶(9)和导向件(8)设置在外套筒(4)内，外套筒(4)的顶部固定有顶盖(10)，外套筒(4)的底部与移动机构连接，对接耦合器(5)位于导向件(8)的上方，对接耦合器(5)的顶部表面设有凹槽，对接耦合器(5)的环形外侧面设有数层凹槽，水平方向缓冲橡胶(6)设置在凹槽内；
所述导向件(8)包括导向柱(801)和与导向柱(801)底部固定连接的法兰盘(802)，导向柱(801)的顶端滑动插入对接耦合器(5)的底部盲孔(501)内，导向柱(801)的顶端与对接耦合器(5)的接触处设有缓冲橡胶(7)，法兰盘(802)对的下方与外套筒(4)的底部表面之间设有沙子(11)；
所述法兰盘(802)和对接耦合器(5)之间的环形间隙内设有竖直方向缓冲橡胶(9)，竖直方向缓冲橡胶(9)的中心设有中心孔(901)，导向柱(801)滑动穿过中心孔(901)。
2.根据权利要求1所述的双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置，其特征在于：所述移动机构包括由上至下依次设置的竖直方向移动部件、左右方向移动部件(1)和前后方向移动部件；
所述前后方向移动部件包括导轨运动件(2)、滚珠丝杠螺母副Ⅰ(13)、导轨承导件(14)和支撑板，左右方向移动部件(1)设置在支撑板上，支撑板的底部设有数个导轨运动件(2)，导轨运动件(2)与其下方的导轨承导件(14)滑动连接，支撑板的底部还设有滚珠丝杠螺母副Ⅰ(13)；
所述左右方向移动部件(1)包括滚珠丝杠螺母副Ⅱ和支撑平台(3)，竖直方向移动部件设置在支撑平台(3)上，支撑平台(3)的底部与滚珠丝杠螺母副Ⅱ连接；
所述竖直方向移动部件包括数个液压缸(11)，液压缸(11)固定在支撑平台(3)的顶部表面，液压缸(11)的顶部与对接耦合机构连接。
3.根据权利要求1所述的双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置，其特征在于：所述滚珠丝杠螺母副Ⅰ(13)、滚珠丝杠螺母副Ⅱ分别与伺服电机(15)连接。
4.根据权利要求1所述的双船法拆除海上平台上部组块的缓冲装置，其特征在于：所述对接耦合器(5)底部圆盘的直径大于其顶部直径，对接耦合器(5)底部圆盘的直径小于外套筒(4)的内径。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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