CN113602437B - 分体式大型海上作业平台结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分体式大型海上作业平台结构，包括设置于一船体的甲板上的两承载区和两非承载区；承载区和非承载区沿船体的长度方向交错设置并相连；承载区包括一第一工作平面、多个第一竖直支撑件、多个水平支撑件和多个斜撑；第一竖直支撑件垂直于甲板并支撑于第一工作平面的底部，水平支撑件和斜撑连接于第一竖直支撑件之间；非承载区包括一第二工作平面和多个第二竖直支撑件，第二竖直支撑件垂直于甲板并支撑于第二工作平面的底部；第一工作平面、第二工作平面和塔楼的顶面平齐。本发明的一种分体式大型海上作业平台结构，可以快速改造、有效避免新增平台受全船总纵强度因素影响，同时还可以缩短建造周期、有效降低成本。

Description

分体式大型海上作业平台结构

技术领域

本发明涉及海上作业平台领域，尤其涉及一种分体式大型海上作业平台结构。

背景技术

随着海上风电市场的火爆，对风电安装船的需求越来越多，同时对风电安装船作业平台面积要求也越来越大。新建船舶周期长，不能快速反应市场。因而，越来越多的船东倾向用现有驳船或类似船型进行快速改造，进而满足风电安装船的使用要求。考虑风电安装船作业要求，通常要求设置一层距基线相对较高作业平台。兼顾风机设备运输或海上平台组装要求，新增作业平台面积通常需求较大。

常规改造新增平台基于作业面积要求以及新增结构重量(主要考虑改造成本)等因素考虑，通常做成上部为连续单层钢制甲板结构，其下方由主支撑和斜撑组成的桁架结构作为作业平台的有效支撑。

由于作业平台很长甚至延续整个船长，作业平台及桁架结构设计时除需要考虑作业平台承受的甲板载荷外，还需要总纵强度对整个平台影响，桁架结构受力分析较为复杂，平台板厚受总纵强度应力影响也无法进一步优化，平台重量较重，建造成本较高。

基于此，需要提供一种更为简单可行，且可降低建造成本的结构形式。

目前风电安装船除了需要考虑风机设备等运输外，还需要考虑安装作业要求；风机安装作业主要以漂浮和下潜两种工况为主，其中大部分风机安装船均需满足下潜作业要求。

鉴于市场需求以及新造船舶周期长的特点，大部分船东主要以旧船改造为主。市场上具备改造条件的船型主要以驳船、半潜船、下水工作船等为主，此为船型主要特征，主船体为相对方正的钢制结构，首尾端通常设置提供下潜作业浮力的塔楼结构。改造过程中仅需增设置一层与塔楼结构近似等高的作业平台并用桁架结构作为有效支撑，即可满足风电安装船作业要求。

常规改造即在原船塔楼结构间增设连续平台结构，作业平台与原船四处塔楼连接并作为其端部支撑；作业平台由其下方主支撑与斜撑(钢管或工字钢)组成的桁架系统结构作为支撑；平台甲板上方布置风电安装船主、辅吊以及工装件。作业平台及桁架系统设计除考虑平台上方固定载荷外，还需考虑总纵强度对作业平台影响，其受力分析较为复杂，非承载区域同时也需考虑总纵强度的影响。

目前作业平台结构及桁架系统设计主要存在以下缺点：

1)新增连续作业平台受全船总纵强度影响，新增作业平台构件选取规格均偏大，整体设计重量偏大，建造成本较高。

2)新增作业平台与桁架系统与原船塔楼结构相连后，原船结构涉及改造区域大，施工难度大。

3)全部采用斜撑作为整体桁架系统对于非承载区设计冗余度过大，且导致施工量大。

4)对于较大桁架平台，其端部垂直支撑与主船体连接处受船体梁变形影响，通常受力较大，容易发生裂纹。

5)常规改造设计施工复杂，改造周期长。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种分体式大型海上作业平台结构，可以快速改造、有效避免新增平台受全船总纵强度因素影响，同时还可以缩短建造周期、有效降低成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种分体式大型海上作业平台结构，包括设置于一船体的甲板上的两承载区和两非承载区，所述甲板的两端的两侧分别设置有塔楼，所述两承载区和所述非承载区与所述塔楼分离；所述承载区和所述非承载区沿所述船体的长度方向交错设置并相连；所述承载区包括一第一工作平面、多个第一竖直支撑件、多个水平支撑件和多个斜撑；所述第一竖直支撑件垂直于所述甲板并支撑于所述第一工作平面的底部，所述水平支撑件和所述斜撑连接于所述第一竖直支撑件之间；所述非承载区包括一第二工作平面和多个第二竖直支撑件，所述第二竖直支撑件垂直于所述甲板并支撑于所述第二工作平面的底部；所述第一工作平面、所述第二工作平面和所述塔楼的顶面平齐。

优选地，所述第一工作平面和所述第二工作平面之间通过一弹性连接结构相连。

优选地，所述弹性连接结构包括一面板和形成于所述面板并沿所述船体的宽度方向设置的一凹槽。

优选地，所述凹槽呈开口向上的Ω型、π型或Σ型。

优选地，所述第一竖直支撑件和所述第二竖直支撑件的底端分别通过一滑动连接结构可滑动地连接于所述甲板上。

优选地，所述滑动连接结构包括一底座顶板、两底座侧板、两底座侧板面板、一桁架节点底板和多个侧板肋板；所述底座顶板和所述底座侧板连接于所述甲板上，所述底座侧板连接于所述底座顶板的两侧且沿所述船体宽度方向设置；两所述底座侧板面板分别连接于两所述底座侧板的顶部；所述桁架节点底板连接于所述第一竖直支撑件或所述第二竖直支撑件的底部且放置于所述底座顶板上；所述底座侧板面板对所述桁架节点底板在竖直方向限位，两所述底座侧板对所述桁架节点底板在水平方向限位；所述侧板肋板沿所述底座侧板长度方向间隔设置并连接于所述底座侧板、所述底座侧板面板和所述甲板之间。

优选地，所述底座顶板与所述桁架节点底板之间设置有防磨材料层或润滑材料层。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

1、分体式作业平台桁架结构形式可以根据平台载荷或业主要求的不同灵活拆分，设计时仅需考虑局部载荷即可，设计简单。

2、桁架系统根据平台载荷或业主要求的不同，仅在承载区设置水平支撑件和斜撑的支撑结构，各区域独立设计，方便优化结构设计，有效控制重量、降低建造成本。

3、第一工作平面和所述第二工作平面间的弹性连接结构，既保证了作业平台整体性，方便作业人员操作与走动，同时有效避免新增作业平台收到全船总纵强度因素影响，优化了结构设计。

4、桁架端部主支撑与主船体滑动式连接方式可以消除该处应力集中问题，有效解决该处容易发生裂纹问题。

5、本分体式作业平台结构建造简单，可大大缩短建造周期，快速反应市场需要，同时有效降低业主建造成本。

附图说明

图1为本发明实施例的分体式大型海上作业平台结构的俯视图；

图2为本发明实施例的分体式大型海上作业平台结构的结构示意图；

图3为本发明实施例的弹性连接结构的结构示意图；

图4为本发明实施例的滑动连接结构的正视图；

图5为本发明实施例的滑动连接结构的侧视图。

具体实施方式

下面根据附图图1～图5，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1～图5，本发明实施例的一种分体式大型海上作业平台结构，包括设置于一船体的甲板1上的两承载区2和两非承载区3，甲板1的两端的两侧分别设置有塔楼4，两承载区2和非承载区3与塔楼4分离；承载区2和非承载区3沿船体的长度方向交错设置并相连；承载区2包括一第一工作平面21、多个第一竖直支撑件22、多个水平支撑件23和多个斜撑24；第一竖直支撑件22垂直于甲板1并支撑于第一工作平面21的底部，水平支撑件23和斜撑24连接于第一竖直支撑件22之间；非承载区3包括一第二工作平面31和多个第二竖直支撑件32，第二竖直支撑件32垂直于甲板1并支撑于第二工作平面31的底部；第一工作平面21、第二工作平面31和塔楼4的顶面平齐。

承载区2和非承载区3与原船的塔楼4相交处不连接，第一工作平面21和第二工作平面31的端部分别设置第一竖直支撑件22和第二竖直支撑件32。第一工作平面21和第二工作平面31与原船的塔楼4间隙可依据业主要求而定，对于间隙较大时，可适当布置花钢板便于人员走动。

作业平台支撑桁架根据不同区域载荷要求，对于承载区2设置水平支撑件23和斜撑24，保证该区域作业平台强度与刚度；对于非承载区3载荷要求很低时可不设置相应水平支撑件23和斜撑24，若业主对该区域由较大载荷要求时可适当考虑增加水平支撑件23和斜撑24。

第一工作平面21和第二工作平面31之间通过一弹性连接结构5相连。

弹性连接结构5包括一面板51和形成于面板51并沿船体的宽度方向设置的一凹槽52。凹槽52呈开口向上的Ω型、π型或Σ型。

弹性连接结构5的采用，既可以避免雨水、油渍以及小零件等跌落平台，又可以避免整个作业平台收到全船总纵强度因素影响。

本实施例中，凹槽52呈开口向上的Ω型，凹槽52的内径约为2～3倍的平台间隙，为保证人员施工安全作业平台间距不宜过大，若特别要求间距较大时可适当铺设花钢板。

第一竖直支撑件22和第二竖直支撑件32的底端分别通过一滑动连接结构6可滑动地连接于甲板1上；可以有效避免该处由于主船体变形引起应力过大，进而发生裂纹的问题。

滑动连接结构6包括一底座顶板61、两底座侧板62、两底座侧板面板63、一桁架节点底板64和多个侧板肋板65；底座顶板61和底座侧板62连接于甲板1上，底座侧板62连接于底座顶板61的两侧且沿船体宽度方向设置；两底座侧板面板63分别连接于两底座侧板62的顶部；桁架节点底板64连接于第一竖直支撑件22或第二竖直支撑件32的底部且放置于底座顶板61上；底座侧板面板63对桁架节点底板64在竖直方向限位，两底座侧板62对桁架节点底板64在水平方向限位；侧板肋板65沿底座侧板62长度方向间隔设置并连接于底座侧板62、底座侧板面板63和甲板1之间。

底座顶板61与桁架节点底板64之间设置有防磨材料层或润滑材料层。

滑动连接结构6主要是通过桁架节点底部与原船主船体间不焊接，仅仅约束横向限位，保持该节点纵向可以滑动的方式消除应力集中。

基于此，为保证该区域强度在该处设置局部底座，底座形式如图4和图5所示。底座侧板62设置侧板面板以便限制桁架受主船体变形发生过大的垂向变形；底座侧板62设置若干肘板保证底座横向强度；桁架节点底板64与底座顶板61间有防磨材料层或润滑材料层，二者间保持不焊接，可以保证相对有限的滑动。

在其他实施例中，第一竖直支撑件22和第二竖直支撑件32的底端也可以采用螺栓连接等方式替代。

本发明实施例的一种分体式大型海上作业平台结构，其主要具备以下创新点：

1)根据作业平台载荷分布新增平台采用分体式设计，平台间断处采用弹性连接结构5避免整个新增作业平台受全船总纵强度因素影响。

2)新增作业平台与原船的塔楼4除采用间断式，避免结构相连后该区域原船结构的额外加强，大大减少改造施工量。

3)由于整个作业平台采用分体式，对于非承载区3域取消水平支撑件23和斜撑24，既可以减少施工量同时也降低了建造成本。

4)对于桁架端部主支撑与主船体连接部分采用滑动连接结构6，有效避免常规设计缺陷。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种分体式大型海上作业平台结构，其特征在于，包括设置于一船体的甲板上的两承载区和两非承载区，所述甲板的两端的两侧分别设置有塔楼，所述两承载区和所述非承载区与所述塔楼分离；所述承载区和所述非承载区沿所述船体的长度方向交错设置并相连；所述承载区包括一第一工作平面、多个第一竖直支撑件、多个水平支撑件和多个斜撑；所述第一竖直支撑件垂直于所述甲板并支撑于所述第一工作平面的底部，所述水平支撑件和所述斜撑连接于所述第一竖直支撑件之间；所述非承载区包括一第二工作平面和多个第二竖直支撑件，所述第二竖直支撑件垂直于所述甲板并支撑于所述第二工作平面的底部；所述第一工作平面、所述第二工作平面和所述塔楼的顶面平齐。

2.根据权利要求1所述的分体式大型海上作业平台结构，其特征在于，所述第一工作平面和所述第二工作平面之间通过一弹性连接结构相连。

3.根据权利要求2所述的分体式大型海上作业平台结构，其特征在于，所述弹性连接结构包括一面板和形成于所述面板并沿所述船体的宽度方向设置的一凹槽。

4.根据权利要求3所述的分体式大型海上作业平台结构，其特征在于，所述凹槽呈开口向上的Ω型、π型或Σ型。

5.根据权利要求2～4任一项所述的分体式大型海上作业平台结构，其特征在于，所述第一竖直支撑件和所述第二竖直支撑件的底端分别通过一滑动连接结构可滑动地连接于所述甲板上。

6.根据权利要求5所述的分体式大型海上作业平台结构，其特征在于，所述滑动连接结构包括一底座顶板、两底座侧板、两底座侧板面板、一桁架节点底板和多个侧板肋板；所述底座顶板和所述底座侧板连接于所述甲板上，所述底座侧板连接于所述底座顶板的两侧且沿所述船体宽度方向设置；两所述底座侧板面板分别连接于两所述底座侧板的顶部；所述桁架节点底板连接于所述第一竖直支撑件或所述第二竖直支撑件的底部且放置于所述底座顶板上；所述底座侧板面板对所述桁架节点底板在竖直方向限位，两所述底座侧板对所述桁架节点底板在水平方向限位；所述侧板肋板沿所述底座侧板长度方向间隔设置并连接于所述底座侧板、所述底座侧板面板和所述甲板之间。

7.根据权利要求6所述的分体式大型海上作业平台结构，其特征在于，所述底座顶板与所述桁架节点底板之间设置有防磨材料层或润滑材料层。