专利名称：一种海洋平台破冰装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于冰区工程设施的破冰装置，特别是关于一种海洋平台破冰装置。
背景技术：
在极区和亚极区的海洋中，冬季海水表面会结冰。海冰在潮汐、海流和风的作用下在海面上漂移，这种漂移的海冰对海洋工程结构会产生影响。漂移的海冰作用在海上石油平台结构时，海冰会发生破碎，同时对海洋平台产生荷载作用。在海冰较严重的区域，这种海冰荷载是海洋石油平台的设计控制荷载，对结构有着很大影响。为了降低作用在海洋平台上的冰荷载，工程界通常采用在海洋平台的桩腿上加装抗冰锥体，原理是将海冰与海洋平台桩腿的作用改变为使海冰与抗冰锥体的锥形表面发生作用，将冰板的挤压破碎改变为弯曲破坏。目前，工程经验表明上述措施可以降低作用在海上平台的最大冰荷载。冰本身是一种脆性材料，其破碎行为与结构体的接触形式有着极其敏感的关系，若冰与竖直的平面接触，会发生挤压破碎；若冰与倾斜的表面接触，破碎形式则会由挤压破碎转变为弯曲破碎。如图1、图2所示，现有的导管架海洋平台破冰锥体I为简单的圆锥结构，冰板2作用在破冰锥体I的锥形表面形成径向、环向裂纹，导致冰板2弯曲破坏。冰板在海洋平台抗冰锥体前的破碎具有一定的周期性，即每次冰板破碎过程时间比较接近。这种周期性的破碎行为会在破冰锥体上施加具有一定周期性的动态荷载，现有工程经验表明，这种荷载的周期通常与海洋平台的固有周期接近，容易导致海上平台产生振动，长期的振动会给海洋平台造成不良影响，导致海上平台结构的疲劳损伤。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种具有更好的破冰效果，不仅可以降低作用在海洋平台结构上的冰荷载，而且能够降低冰板引起的海洋平台结构振动，进一步保证海洋平台安全的海洋平台破冰装置。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种海洋平台破冰装置，其特征在于它包括一正锥形支撑体、一倒锥形支撑体和若干三角棱状突起，所述正锥形支撑体和倒锥形支撑体的形状、大小和结构完全相同，所述正锥形支撑体底部与所述倒锥形支撑体顶部扣合并固定成一体，所述正锥形支撑体和倒锥形支撑体的锥形表面上对称、间隔设置有若干三角棱状突起，每一所述三角棱状突起的棱角沿着锥形表面向外侧伸出，每一所述三角棱状突起的尖端部靠近所述正椎形支撑体和倒锥形支撑体的扣合处，远离所述正锥形支撑体和倒锥形支撑体的扣合处，每一所述三角棱状突起的横向断面面积逐渐增大。所述正锥形支撑体的锥形表面采用圆锥表面和棱锥表面中的一种。所述倒锥形支撑体的锥形表面采用圆锥表面和棱锥表面中的一种。每一所述三角棱状突起采用钢板焊接而成。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明包括正锥形支撑体、倒锥形支撑体和若干三角棱状突起，正锥形支撑体底部与倒锥形支撑体顶部扣合并固定成一体，正锥形支撑体和倒锥形支撑体的锥形表面上对称、间隔设置有若干三角棱状突起，且每一三角棱状突起的棱角向外侧突出，当冰板漂移过来时，首先与棱角接触，由于集中受力，冰板内部将发生裂纹，开始阶段由于冰板只在三角棱状突起的棱角处接触，接触面积小，海上平台结构受力也较小，与现有技术相比，通过改变现有抗冰锥体锥形表面的形式而改变冰的破碎方式，即将冰板的挤压破碎改变为弯曲破坏，进而改变作用在海上平台结构上的冰载荷形式。2、本发明的正锥形支撑体和倒锥形支撑体的锥形表面为圆锥表面，冰板与三角棱状突起的棱角接触内部产生裂纹后，冰板将沿着正锥形支撑板或倒锥形支撑板的锥形表面向上或向下爬升，此时冰板沿着接触阶段形成的裂纹开始裂纹扩展，并发生断裂，此过程中，由于有初始裂纹生成，冰板的裂纹容易传播，冰板的断裂更加容易，作用在海上平台结构上的冰力也进一步减小，冰力的作用周期也会减小，因此远离海上平台结构额固有周期，从而降低海上平台结构的振动。3、本发明的每一三角棱状突起的尖端部靠近正椎形支撑体和倒锥形支撑体的扣合处，远离正锥形支撑体和倒锥形支撑体扣合处，每一三角棱状突起的横向断面面积逐渐增大，在正、倒锥形支撑体扣合处，三角棱状突起的棱角较小，冰板作用在该位置，由于正锥形支撑体和倒锥形支撑体的锥形表面可以采用圆锥表面或棱锥表面，因此冰板容易发生上爬或者下爬，有利于冰板的弯曲破碎形成。本发明可以广泛应用于海洋平台破冰过程中。
图1是现有的破冰锥体结构示意图；图2是图1的俯视不意图；图3是本发明的破冰装置结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图3所示，本发明的海上平台破冰装置包括一正锥形支撑体3、一倒锥形支撑体4和若干三角棱状突起5。正锥形支撑体3和倒锥形支撑体4的形状、大小和结构完全相同，正锥形支撑体3底部与倒锥形支撑体顶部4扣合并固定成一体，正锥形支撑体3和倒锥形支撑体4的锥形表面上对称、间隔设置若干三角棱状突起5，每一三角棱状突起5的棱角沿着锥形表面向外侧伸出，每一三角棱状突起5的尖端部靠近正椎形支撑体3和倒锥形支撑体4的扣合处，远离正锥形支撑体3和倒锥形支撑体4的扣合处，每一三角棱状突起5的横向断面面积逐渐增大。上述实施例中，正锥形支撑体3和倒锥形支撑体4的锥形表面可以采用圆锥表面或者棱锥表面。上述各实施例中，每一三角棱状突起5可以采用钢板焊接加工制作而成，三角棱状突起5的数量可以根据实际需要进行确定，在此不作限制。使用时，将本发明的海上平台破冰装置固定焊接在海洋平台桩腿6上，正锥形支撑体3和倒锥形支撑体4的扣合处与海水的平均水位平齐，冰板向海上平台漂移过来时，当海水水位在平均水位以上时，冰板作用于正锥形支撑体3，冰板首先与三角棱状突起5的尖端部相接触，由于冰板集中受力，冰板内部将发生裂纹，然后冰板沿着正锥形支撑体3的锥面向上爬升，此时冰板沿着裂纹开始扩展，并发生断裂；当海水水位在平均水位以下时，冰板作用于倒锥形支撑体4，冰板断裂的过程与上述过程相同。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种海洋平台破冰装置，其特征在于:它包括一正锥形支撑体、一倒锥形支撑体和若干三角棱状突起，所述正锥形支撑体和倒锥形支撑体的形状、大小和结构完全相同，所述正锥形支撑体底部与所述倒锥形支撑体顶部扣合并固定成一体，所述正锥形支撑体和倒锥形支撑体的锥形表面上对称、间隔设置有若干三角棱状突起，每一所述三角棱状突起的棱角沿着锥形表面向外侧伸出，每一所述三角棱状突起的尖端部靠近所述正椎形支撑体和倒锥形支撑体的扣合处，远离所述正锥形支撑体和倒锥形支撑体的扣合处，每一所述三角棱状突起的横向断面面积逐渐增大。
2.如权利要求1所述的一种海洋平台破冰装置，其特征在于:所述正锥形支撑体的锥形表面米用圆锥表面和棱锥表面中的一种。
3.如权利要求1所述的一种海洋平台破冰装置，其特征在于:所述倒锥形支撑体的锥形表面米用圆锥表面和棱锥表面中的一种。
4.如权利要求2所述的一种海洋平台破冰装置，其特征在于:所述倒锥形支撑体的锥形表面米用圆锥表面和棱锥表面中的一种。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种海洋平台破冰装置，其特征在于:每一所述三角棱状突起采用钢板焊 接而成。
全文摘要
本发明涉及一种海洋平台破冰装置，其特征在于它包括一正锥形支撑体、一倒锥形支撑体和若干三角棱状突起，所述正锥形支撑体和倒锥形支撑体的形状、大小和结构完全相同，所述正锥形支撑体底部与所述倒锥形支撑体顶部扣合并固定成一体，所述正锥形支撑体和倒锥形支撑体的锥形表面上对称、间隔设置有若干三角棱状突起，每一所述三角棱状突起的棱角沿着锥形表面向外侧伸出，每一所述三角棱状突起的尖端部靠近所述正椎形支撑体和倒锥形支撑体的扣合处，远离所述正锥形支撑体和倒锥形支撑体的扣合处，每一所述三角棱状突起的横向断面面积逐渐增大。本发明可以广泛应用于海洋平台破冰过程中。
文档编号E02B15/02GK103074876SQ201310003568
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者屈衍, 时忠民, 刘家悦, 毕祥军, 刘圆, 李辉辉, 许宁 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院