减小半潜平台初始气隙的装置.pdf

本发明公开了一种减小半潜平台初始气隙的装置，包括导流筒和多层设置的环形消浪板，环形消浪板沿半潜平台的立柱轴向分层间隔排列，固定在立柱与导流筒之间，多层设置的环形消浪板外径从立柱上端至下端递减。环形消浪板和导流筒上分别设有多个圆孔，导流筒上端延伸出与半潜平台的上体下甲板固定连接的弧形外翻边，导流筒下端固定在半潜平台的下浮体上侧面上。本发明结构简单，导流筒和多层环形消浪板或多层消波环体或数列弧形消浪板能有效阻止波浪沿立柱爬升，防止越浪发生，进而减小半潜平台初始气隙。引导波浪逐级消波，直至波浪爬升角度过大而自行破碎，从而抑制半潜平台立柱波浪爬坡、遏止越浪发生。

1.  一种减小半潜平台初始气隙的装置，其特征是，包括导流筒和多层设置的环形消浪板，所述导流筒呈上大下小倒置的锥筒形，环形消浪板沿半潜平台的立柱轴向分层间隔排列，固定在立柱与导流筒之间，多层设置的环形消浪板外径从立柱上端至下端递减；环形消浪板和导流筒上分别设有多个圆孔，导流筒上端延伸出弧形外翻边，所述弧形外翻边顶部与半潜平台的上体下甲板固定连接，导流筒下端固定在半潜平台的下浮体上侧面上；在立柱与导流筒之间还设有数块均布的径向筋板。

2.  如权利要求1所述的减小半潜平台初始气隙的装置，其特征是，相邻两层环形消浪板的圆孔垂向错开设置。

3.  如权利要求1所述的减小半潜平台初始气隙的装置，其特征是，导流筒上的圆孔面积之和为导流筒表面积的0.45～0.55。

4.  一种如权利要求1所述的减小半潜平台初始气隙的装置，其特征是，包括弧形导流环和多层设置的消波环体，所述弧形导流环弧顶朝上地固定在上体下甲板与立柱上端的连接处外周，多层设置的消波环体沿立柱中部轴向分层间隔排列且与立柱固定连接，消波环体表面设有多个减轻孔，消波环体内均布多个径向支撑架；消波环体呈上小下大的锥台体，所述锥台体一侧的横截面呈三角形，多层设置的消波环体外圆直径自上而下递减。

5.  如权利要求4所述的减小半潜平台初始气隙的装置，其特征是，最下一层消波环体距水线距离A=1.8～2.2m。

6.  如权利要求4所述的减小半潜平台初始气隙的装置，其特征是，所述消波环体呈上大下小的倒锥台体，所述倒锥台体一侧的横截面呈倒三角形，多层设置的消波环体的外圆直径自上而下递增。

7.  一种如权利要求1所述的减小半潜平台初始气隙的装置，其特征是，包括弧形导流环和数列沿立柱轴向分层间隔排列且螺旋形设置的弧形消浪板，所述弧形导流环弧顶朝上地固定在上体下甲板与立柱上端的连接处外周，两列径向相邻的弧形消浪板交错设置，且螺旋方向相反；弧形消浪板内侧固定在立柱上，在弧形消浪板上下侧和立柱之间还分别设有多块筋板；弧形消浪板上设有数排径向间隔排列的消浪板减轻孔，半球形壳体上下对称分别固定在弧形消浪板两侧上。

8.  如权利要求7所述的减小半潜平台初始气隙的装置，其特征是，其中同一列弧形消浪板上下两片弧形消浪板的垂直间距B为当地海域波浪波高的0.5～0.6，弧形消波板的宽度C为立柱直径D的0.12～0.125，弧形消波板的螺旋角α=30°，弧形消波板内侧弧长为立柱周长的0.33～0.35。

9.  如权利要求7所述的减小海洋工程结构物的月池中液体晃荡的装置，其特征是，相邻两列弧形消浪板上的半球形壳体对称设置。

10.   如权利要求7所述的减小半潜平台初始气隙的装置，其特征是，弧形消波板所在立柱的同一横截面上设有4片弧形消波板。

减小半潜平台初始气隙的装置
技术领域
    本发明涉及一种半潜平台的安全装置，特别涉及一种减小波浪直接冲击半潜平台立柱的装置，属于海洋工程技术领域。
背景技术：
气隙是指半潜平台的下层甲板底部至波面间的垂直距离，平台初始气隙定义为下层甲板至静水面的垂直距离。
随着深海油气田的不断开发，对各种类型海洋平台的需求越来越大。半潜平台以其工作水深范围广、甲板面积大以及装载能力强等优点，在海洋石油勘探和开采中得到了广泛的应用。然而，由于半潜平台下浮体与甲板之间通过若干立柱支撑，易发生波浪爬坡和强非线性的撞击现象，表现为波浪沿半潜平台立柱向上爬升，其为影响气隙变化的一个重要因素。在恶劣海况下，这种波浪爬坡现象可使得波浪升至半潜平台下甲板甚至发生越浪，波浪撞击半潜平台下甲板和越浪等强非线性现象的发生都将给生产设备和人员带来不利影响，对半潜平台的安全性构成威胁。传统的设计观念是使下层甲板具有足够的高度以保证波浪达不到甲板，即增加半潜平台初始气隙，但增加半潜平台初始气隙的成本增加很多，而且甲板的高度也受到自身质量和稳定性因素的制约，不能无限制的增大。因而设计一种可以抑制平台立柱波浪爬坡，防止越浪发生，进而减小半潜平台初始气隙的装置具有十分重要的意义。
发明内容：
本发明的目的是提供一种结构紧凑、经济实用、能够有效抑制半潜平台立柱波浪爬坡、遏止越浪发生，进而减小半潜平台初始气隙的装置。
本发明通过以下技术方案予以实现：
    一种减小半潜平台初始气隙的装置，包括导流筒和多层设置的环形消浪板，所述导流筒呈上大下小倒置的锥筒形，环形消浪板沿半潜平台的立柱轴向分层间隔排列，固定在立柱与导流筒之间，多层环形消浪板外径从立柱上端至下端递减；环形消浪板和导流筒上分别设有多个圆孔，导流筒上端延伸出弧形外翻边，所述弧形外翻边顶部与半潜平台的上体下甲板固定连接，导流筒下端固定在半潜平台的下浮体上侧面上；在立柱与导流筒之间还设有数块均布的径向筋板。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
    前述的减小半潜平台初始气隙的装置，其中相邻两层环形消浪板的圆孔垂向错开设置。导流筒上的圆孔面积之和为导流筒表面积的0.45～0.55。
    一种减小半潜平台初始气隙的装置，包括弧形导流环和多层设置的消波环体，所述弧形导流环弧顶朝上地固定在上体下甲板与立柱上端的连接处，所述多层设置的消波环体沿立柱中部轴向分层间隔排列且与立柱固定连接，消波环体表面设有多个减轻孔，消波环体内均布多个径向支撑架；消波环体呈上小下大的锥台体，所述锥台体一侧的横截面呈三角形，多层设置的消波环体外圆直径自上而下递减。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
    前述的减小半潜平台初始气隙的装置，其中最下一层消波环体距水线距离A=1.8～2.2m。所述消波环体呈上大下小的倒锥台体，所述倒锥台体一侧的横截面呈倒三角形，多层消波环体的外圆直径自上而下递增。
一种减小半潜平台初始气隙的装置，包括弧形导流环和数列沿立柱轴向分层间隔排列且螺旋形设置的弧形消浪板，所述弧形导流环弧顶朝上地固定在上体下甲板与立柱上端的连接处外周，两列径向相邻的弧形消浪板交错设置，且螺旋方向相反；弧形消浪板内侧固定在立柱上，在弧形消浪板上下侧和立柱之间还分别设有多块筋板；弧形消浪板上设有数排径向间隔排列的消浪板减轻孔，半球形壳体上下对称分别固定在弧形消浪板两侧上。
    本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
前述的减小半潜平台初始气隙的装置，其中同一列弧形消浪板上下两片弧形消浪板的垂直间距B为当地海域波浪波高的0.5～0.6，弧形消波板的宽度C为立柱直径D的0.12～0.125，弧形消波板的螺旋角α=30°，弧形消波板内侧弧长为立柱周长的0.33～0.35。相邻两列弧形消浪板上的半球形壳体对称设置。弧形消波板所在立柱的同一横截面上设有4片弧形消波板。
本发明结构简单，导流筒和多层环形消浪板或多层消波环体或数列弧形消浪板能有效阻止波浪沿立柱爬升，防止越浪发生，进而减小半潜平台初始气隙。来流时，沿着导流筒或多层消波环体或数列弧形消浪板爬升的波浪由于圆孔或立柱左右两侧的弧形消波板相互交错，引导波浪逐级消波，直至波浪爬升角度过大而自行破碎。从而抑制半潜平台立柱波浪爬坡、遏止越浪发生。
    本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明：
图1为本发明实施例一的外形图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1的B-B剖视图；
图4为本发明实施例二的结构示意图；
图5为本发明实施例三的结构示意图；
图6为图4的C-C剖视图；
图7为图2的Ⅰ部放大视图；
图8为本发明实施例四的结构示意图；
图9为图8的D-D剖视3-91图；
图10为图8的E-E剖视放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
下面四个实施例均用于由上体31、立柱32、下浮体33组成的半潜平台3，本实施例上体31的尺寸为80m×70m×5m，立柱32尺寸为22m×φ15m，下浮体33尺寸为90m×15m×8m。
实施例一
如图1～图3所示，本实施例包括导流筒1和多层设置的环形消浪板2，环形消浪板2安装在半潜平台3的立柱32外。导流筒1呈上大下小倒置的锥筒形，采用多块钢板拼焊在多层设置的环形消浪板2上而成。环形消浪板2沿半潜平台3的立柱32轴向分层间隔排列，焊接固定在立柱32与导流筒1之间。多层设置的环形消浪板2外径从立柱32上端至下端递减。环形消浪板2和导流筒1上分别设有多个圆孔11，导流筒1上的圆孔面积11之和为导流筒1表面积的0.5，大大改善了本实施例的消波效果。
导流筒1上端延伸出弧形外翻边12，所述弧形外翻边12顶部与半潜平台3的上体下甲板311焊连，导流筒1下端焊在半潜平台3的下浮体33上。当波高较高的波浪达上体下甲板32下表面时，4251弧形外翻边12的导流作用，使得波浪改变流向，防止抨击甲板和越浪现象的发生，并能以浪制浪，弱化了下一波浪的作用。在立柱32与导流筒1之间还设有8块均布的径向筋板4，起到对导流筒1的加强作用。相邻两层环形消浪板2的圆孔11垂向错开设置，使得进入导流筒1内部的波浪无法沿立柱32爬升过高，
实施例二
    如图4、图6和图7所示，本实施例包括弧形导流环5和多层设置的消波环体6，弧形导流环5弧顶朝上地焊接固定在上体下甲板311与立柱32上端的连接处外周，多层设置的消波环体6沿立柱32中部轴向分层间隔排列且与立7焊接固定，消波环体6表面设有多个减轻孔61，环形消波体6内均布16个径向支撑架62；消波环体6呈上小下大的锥台体，所述锥台体一侧的横截面呈三角形，多层设置的消波环体6外圆直径至上而下递减，形成阶梯型结构，起到逐级消波作用。最下一层消波环体6距水线距离A=2m，本实施例适用于波浪强度较大的海域，多层消波环体6起到引导波浪爬升作用直至波浪爬升角度过大而自行破碎。
实施例三
    如图5所示，本实施例的消波环体6呈上大下小的锥台体，所述锥台体一侧的横截面呈倒三角形，多层设置的消波环体6的外圆直径至上而下递增，其余结构与实施例二相同，本实施例作为实施例二的补充，适用于波浪强度较小的海域。
实施例四
如图8～图10所示，本实施例包括弧形导流环5@沿立柱32轴向分层间隔排列且螺旋形设置的弧形消浪板7，弧形导流环5与实施例二、三的结构相同，弧顶朝上地固定在上体下甲板311与立柱32上端的连接处外周。两列径向相邻的弧形消浪板7交错设置，且螺旋方向相反；弧形消浪板7内侧焊接固定在立柱32上，在弧形消浪板7上下侧和立柱32之间还分别设有多块筋板71。弧形消浪板7上设有数排径向间隔排列的消浪板减轻孔72，半球形壳体73上下对称分别焊接固定在弧形消浪板7两侧上。
同一列弧形消浪板7上下两片弧形消浪板7的垂直间距B为当地海域波浪波高的0.5，弧形消波板7的宽度C为立柱32直径D的0.125，弧形消波板7的螺旋角α=30°，弧形消波板7内侧弧长为立柱32周长的0.33。
本实施例解决了立柱32迎浪和背浪的破碎难题。同时交错设置的两列相邻的弧形消浪板7起到层层消波、引导波浪走向，消减波浪对立柱32造成的扭转力及引导波浪逐渐破碎的作用，从而减少波浪对上体下甲板311的冲击。上体下甲板311下方的弧形导流环5板更是其最后一道保障，保护上体下甲板31免受波浪冲击。上下对称分别焊接固定在弧形消浪板7两侧上的半球形壳体73上更有助于消减波浪，对波浪的作用较为和缓，更安全更耐用。
    除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。