CN114408095A - 大型海上平台系泊缆间拉力协调组件及使用方法 - Google Patents

大型海上平台系泊缆间拉力协调组件及使用方法 Download PDF

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Abstract

一种大型海上平台系泊缆间拉力协调组件及使用方法，包括至少两个彼此连通的自协调组件；自协调组件包括筒型构件、活动构件，筒型构件固定安装在海上平台上或者与海上平台端的系泊缆相连；活动构件包括设置在筒型构件内的主轴、活塞，活塞固定安装在主轴上，主轴下端贯穿筒型构件下端，主轴下端与海底端的系泊缆相连接，活塞周侧与筒型构件内壁密封，活塞下表面、主轴外周与筒型构件内壁之间围成压力腔，压力腔内填充承压流体，筒型构件下部设有连通压力腔的流体通道，各个自协调组件的筒型构件上的流体通道经高压管相连通，本协调构件能够自动协调不同系泊缆之间的拉力，当某一根受力过大时，自动将力分配给其他系泊缆。

Description

大型海上平台系泊缆间拉力协调组件及使用方法
技术领域
本发明涉及海上平台系泊系统领域，尤其涉及一种大型海上平台系泊缆间拉力协调组件及使用方法。
背景技术
浮式海洋工程结构如海上平台等已经在海洋工程领域得到了广泛的应用，可是受到台风等海上严峻环境的影响，海上平台破坏事故时有发生。而且随着海洋浮式结构物体量越来越大，对其系泊系统的刚度及性能的要求也越来越高。系泊系统用于限制浮式平台随海浪运动，实现海洋工程结构的定位，是保障海上平台安全的关键因素之一。
在长期、复杂的海洋动力环境条件下，系泊系统拉力超过设计阈值是造成海上平台倾覆的主要原因之一。在台风等特殊的环境下，海上复杂的风浪条件可能会使系泊力集中在部分系泊缆上，致使该系泊缆或其对应的海底锚泊结构发生破坏，继而发生的连锁反应可能会引发海上平台倾覆定等严重灾害。
为了提高系泊缆在不同海上恶劣环境和深水大型浮式平台上的安全性，就需解决风浪条件下各系泊缆间拉力不均匀的问题。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种应力分散式的大型海上平台系泊缆间拉力协调组件及使用方法。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，包括至少两个彼此连通的自协调组件；
所述自协调组件包括筒型构件、活动构件，所述筒型构件固定安装在海上平台上或者与海上平台端的系泊缆相连；所述活动构件包括设置在筒型构件内的主轴、活塞，活塞固定安装在主轴上，主轴下端贯穿筒型构件下端，主轴与筒型构件下端之间设置有密封件，主轴下端与海底端的系泊缆相连接，活塞周侧与筒型构件内壁密封，活塞下表面、主轴外周与筒型构件内壁之间围成压力腔，压力腔内填充承压流体，筒型构件下部设有连通压力腔的流体通道，各个自协调组件的筒型构件上的流体通道经高压管相连通。
进一步的，所述压力腔内设置有压力囊，承压流体设置在压力囊内，流体通道连通压力囊，压力囊外表面贴合压力腔内壁。
进一步的，所述主轴下端安装有用于连接系泊缆的连接件。
进一步的，所述连接件为锚环，锚环上部与主轴焊接。
进一步的，所述连接件为吊钩，吊钩上部与主轴焊接或经螺栓锚固安装在主轴下部。
进一步的，所述流体通道设置在筒型构件下部周侧或底部。
进一步的，所述筒型构件上端开口、下端封闭。
进一步的，所述筒型构件上端经盖板封闭，所述盖板上安装有锚固螺栓。
一种大型海上平台系泊缆间拉力协调组件的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：在设计位置安装海底锚泊结构，将自协调组件中的筒型构件固定在海上平台上或者与海上平台端的系泊缆相连，将海底锚泊结构的一根系泊缆与自协调组件中主轴的下端相连；
步骤二：重复步骤一的操作，完成多根系泊缆及其相应自协调组件的安装；
步骤三：通过高压管将各个自协调组件的压力腔连通；
步骤四：向压力腔中注入承压流体，使活塞处于筒型构件的中间位置。
当海上平台在风浪等环境载荷作用下发生远离锚点的运动时，部分系泊缆承受拉力或者冲击荷载，当某一根系泊缆所受拉力大于其他系泊缆时，主轴会带动活塞向下运动，通过发生一定位移的方式降低该系泊缆的拉力；与此同时，承压流体被压入其他拉力协调组件的压力腔中，从而使活塞带动主轴向上运动，通过发生反向位移的形式增加相应系泊缆的拉力；通过承压流体的实时流动，可以实现各系泊缆间拉力协调，充分利用每一根系泊缆的承载力，并可有效地降低冲击载荷，防止部分系泊缆过载破坏。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，能够自动协调不同系泊缆之间的拉力，当某一根受力过大时，自动将力分配给其他系泊缆，防止系泊缆连锁性破坏事故的发生，降低系泊系统的破坏风险。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本协调构件用于海上平台的总体示意图。
图2为协调构件第一种实施形式的结构示意图。
图3为协调构件第一种实施形式内设置压力囊的示意图。
图4为协调构件的第二种实施形式的结构示意图。
图5为协调构件第二种实施形式内设置压力囊的示意图。
图中：1-浮式海上平台、2-自协调组件、3-系泊缆、4-锚泊结构、21-筒型构件、22-主轴、23-活塞、24-连接件、25-高压管、26-承压流体、27-压力腔、28-锚固螺栓、29-压力囊。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-5所示，一种大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，包括至少两个彼此连通的自协调组件2；
所述自协调组件包括筒型构件21、活动构件，所述筒型构件固定安装在海上平台上1或者与海上平台端的系泊缆相连；所述活动构件包括设置在筒型构件内的主轴22、活塞23，活塞固定安装在主轴上，主轴下端贯穿筒型构件下端，主轴与筒型构件下端之间设置有密封件，密封件为橡胶环，主轴下端与海底端的系泊缆3相连接，活塞周侧与筒型构件内壁密封，活塞下表面、主轴外周与筒型构件内壁之间围成压力腔27，压力腔内填充承压流体26，筒型构件下部设有连通压力腔的流体通道，各个自协调组件的筒型构件上的流体通道经高压管25相连通；当主轴承受的下端系泊缆拉力不等于其他系泊缆拉力时，会带动活塞运动。
在本实施例中，所述压力腔内设置有压力囊29，压力囊为外形与筒形构件和活塞形成腔体相对应的环柱状囊体，具有良好的弹性变形性能，环柱状囊体的外径与筒形构架的内径相匹配，环柱状囊体的内径与主轴的外径相匹配，压力囊用于容纳承压流体，在其受压时防止承压流体渗漏到外界；承压流体设置在压力囊内，流体通道连通压力囊，压力囊在连接流体通道处有开口，压力囊外表面贴合压力腔内壁。
在本实施例中，所述主轴下端安装有用于连接系泊缆的连接件24。
在本实施例中，所述连接件为锚环，锚环上部与主轴焊接，系泊缆系泊在锚环上将系泊缆上所受拉力传递到协调组件。
在本实施例中，所述连接件为吊钩，吊钩上部与主轴焊接或经螺栓锚固安装在主轴下部，系泊缆系泊在挂钩上将系泊缆上所受拉力传递到协调组件。
在本实施例中，所述流体通道设置在筒型构件下部周侧或底部。
在本实施例中，所述筒型构件上端开口、下端封闭。
在本实施例中，所述筒型构件上端经盖板封闭，所述盖板上安装有锚固螺栓28。
一种大型海上平台系泊缆间拉力协调组件的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：在设计位置安装海底锚泊结构，将自协调组件中的筒型构件固定在海上平台上或者与海上平台端的系泊缆相连，将海底锚泊结构的一根系泊缆与自协调组件中主轴的下端相连；
步骤二：重复步骤一的操作，完成多根系泊缆及其相应自协调组件的安装；
步骤三：通过高压管将各个自协调组件的压力腔连通；
步骤四：向压力腔中注入承压流体，使活塞处于筒型构件的中间位置。
当海上平台在风浪等环境载荷作用下发生远离锚点的运动时，部分系泊缆可能会承受过大的拉力或者冲击荷载，导致相应系泊缆或与其对应的海底锚泊结构发生极限破坏，继而引发的连锁反应可能会引发海上平台倾覆等严重灾害。
安装本协调构件后，当海上平台在风浪等环境载荷作用下发生远离锚点的运动时，部分系泊缆承受拉力或者冲击荷载，当某一根系泊缆所受拉力大于其他系泊缆时，主轴会带动活塞向下运动，通过发生一定位移的方式降低该系泊缆的拉力；与此同时，承压流体被压入其他拉力协调组件的压力腔中，从而使活塞带动主轴向上运动，通过发生反向位移的形式增加相应系泊缆的拉力；通过承压流体的实时流动，可以实现各系泊缆间拉力协调，充分利用每一根系泊缆的承载力，并可有效地降低冲击载荷，防止部分系泊缆过载破坏。
本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“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专利，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专利的限制。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，其特征在于：包括至少两个彼此连通的自协调组件；
所述自协调组件包括筒型构件、活动构件，所述筒型构件固定安装在海上平台上或者与海上平台端的系泊缆相连；所述活动构件包括设置在筒型构件内的主轴、活塞，活塞固定安装在主轴上，主轴下端贯穿筒型构件下端，主轴与筒型构件下端之间设置有密封件，主轴下端与海底端的系泊缆相连接，活塞周侧与筒型构件内壁密封，活塞下表面、主轴外周与筒型构件内壁之间围成压力腔，压力腔内填充承压流体，筒型构件下部设有连通压力腔的流体通道，各个自协调组件的筒型构件上的流体通道经高压管相连通。
2.根据权利要求1所述的大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，其特征在于：所述压力腔内设置有压力囊，承压流体设置在压力囊内，流体通道连通压力囊，压力囊外表面贴合压力腔内壁。
3.根据权利要求1所述的大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，其特征在于：所述主轴下端安装有用于连接系泊缆的连接件。
4.根据权利要求3所述的大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，其特征在于：所述连接件为锚环，锚环上部与主轴焊接。
5.根据权利要求3所述的大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，其特征在于： 所述连接件为吊钩，吊钩上部与主轴焊接或经螺栓锚固安装在主轴下部。
6.根据权利要求1所述的大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，其特征在于：所述流体通道设置在筒型构件下部周侧或底部。
7.根据权利要求1所述的大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，其特征在于：所述筒型构件上端开口、下端封闭。
8.根据权利要求7所述的大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，其特征在于：所述筒型构件上端经盖板封闭，所述盖板上安装有锚固螺栓。
9.一种大型海上平台系泊缆间拉力协调组件的使用方法，采用如权利要求1所述的大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在设计位置安装海底锚泊结构，将自协调组件中的筒型构件固定在海上平台上或者与海上平台端的系泊缆相连，将海底锚泊结构的一根系泊缆与自协调组件中主轴的下端相连；
步骤二：重复步骤一的操作，完成多根系泊缆及其相应自协调组件的安装；
步骤三：通过高压管将各个自协调组件的压力腔连通；
步骤四：向压力腔中注入承压流体，使活塞处于筒型构件的中间位置。
10.根据权利要求9述的大型海上平台系泊缆间拉力协调组件，其特征在于：当海上平台在风浪等环境载荷作用下发生远离锚点的运动时，部分系泊缆承受拉力或者冲击荷载，当某一根系泊缆所受拉力大于其他系泊缆时，主轴会带动活塞向下运动，通过发生一定位移的方式降低该系泊缆的拉力；与此同时，承压流体被压入其他拉力协调组件的压力腔中，从而使活塞带动主轴向上运动，通过发生反向位移的形式增加相应系泊缆的拉力；通过承压流体的实时流动，可以实现各系泊缆间拉力协调，充分利用每一根系泊缆的承载力，并可有效地降低冲击载荷，防止部分系泊缆过载破坏。
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