一种减小海工结构水动力荷载和运动响应的装置的制作方法

本发明涉及涉及海洋工程领域，尤其涉及一种减小海工结构水动力荷载和运动响应的装置。

背景技术：

因煤、石油和天然气等化石能源的逐渐消耗，环境污染问题日益突出，海洋能源作为一种清洁的可再生能源，其开发和利用逐渐受到各国的重视。其中，海洋工程结构物为人类开发各类海洋资源提供了可靠的工作面，但其生存和运营常常面临着各种恶劣的海洋环境载荷，在影响结构物的生存和正常运营方面，波浪载荷占据了主要地位。海洋工程结构，如各类固定式、移动式海洋平台、海上风电机组、海上浮式结构、跨海桥梁等，其在静水面上下一定范围内都会受到波浪激振力的作用。各类海洋工程结构物的安全稳定和工作性能取决于它们在波浪激振力下的动力响应和运动响应。目前对于海洋工程结构物方面的研究集中于对结构动力和运动响应的研究，平台的疲劳破坏研究，立管涡激振动研究，锚泊系统响应分析研究等方面。

其中对于各类浮式海洋结构而言，在波浪激振力作用下结构的动力和运动响应是目前的研究重点。例如对于传统的半潜式平台，波浪激励的横荡和纵荡响应小，但是垂荡响应大，一种改善大幅垂荡响应的方法是降低平台重心，增加平台吃水，而这种方法将导致深吃水的柱状结构易引发涡激振动。如何在不增加吃水的情况下减小波浪激振力从而减小平台动力响应，这一课题具有重大的科研和工程意义。

将透空板用于减少波浪力最早始于对防波堤的研究，最简单的透空防波堤是邱大洪等^[1]提出的单一薄板式结构防波堤，王国玉等^[2]对开孔倾斜平板的消波效果进行研究，结果发现对于短周期的入射波浪，可衰减50％以上的波浪能量，唐琰林^[3]等对双层水平板型透空式防波堤消波性能进行研究，发现此型式防波堤有较佳的消波效果，且使波浪能量的损失程度较大，众多研究表明透空板对于波浪能量的耗散具有显著效果。

技术实现要素：

本发明的目的是为了高海上平台的在常规海况下和极端海况下的生存能力而提供一种减小海工结构水动力荷载和运动响应的方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种减小海工结构水动力荷载和运动响应的装置，包括平台立柱、透空板和阻尼器，所述透空板铰接在平台立柱上，所述阻尼器一端与透空板连接，另一端与平台立柱连接。

本发明还包括这样一些特征：

1.所述透空板布置在平台立柱的开敞水域侧，呈矩形排列；

2.所述透空板伸出宽度为平台立柱尺寸宽度的1/3。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过透空板可以将水质点的动能转换为湍动能，进而起到耗散波能的作用，而连接透空板的阻尼器可以吸收透空板的动能。总之该装置可以减小入射波浪能动能，减小作用在浮体上的波浪激振力，进而提高海洋平台生存能力。

附图说明

图1是本发明的单元结构示意图；

图2是本发明的单元结构右视图；

图3是本发明的单元结构主视图；

图4是本发明的单元结构俯视图；

图5是本发明的实际工程应用示意图。

其中：1为平台立柱、2为阻尼器、3为铰、4为透空板

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

一种减小海工结构水动力荷载和运动响应的装置，该将透空板和阻尼器同时应用于浮式海工平台，利用透空板和阻尼器耗散波能的优点，达到抑制平台运动响应的目的。透空板位于水面以下部位，通过破坏波浪水质点的竖向运动轨迹，将水质点的动能转换为湍动能，进而起到耗散波能的作用，而阻尼器则吸收由于透空板运动产生的动能，二者共同耗散波能，进而达到减小结构水动力荷载和运动响应的目的。该方法可适用于任何具有立柱结构的海洋平台上。主要包括透空板4、阻尼器2和平台立柱1。透空板4布置于平台立柱湿表面的侧方，透空板4与平台立柱1采用铰接的方式连接，在波浪的作用下透空板4围绕铰3转动，阻尼器2一端与透空板4连接，一端连接于平台立柱1上；透空板4布置于平台立柱1的开敞水域侧，呈矩形排列，保证能够最大限度耗散波能，且与平台立柱1以铰接方式连接，提高透空板4的生存能力；阻尼器2可吸收透空板的动能，进一步耗散波浪能量，减小作用在浮体上的波浪激振力，进而提高其稳定性；透空板4和阻尼器2连接于平台立柱1，省去了建造装置基础的费用，且体量较小，不占用过多空间资源，对海洋平台影响较小。

该耗能装置宜布置在海洋平台工作常水位附近，基于波能分布集中于水体表层的特点，装置可最大程度衰减外海传来的波浪。具体安装位置视工程实际情况而定，可灵活变动。

阻尼器2与透空板4的连接位置宜设在靠近板边缘的合理位置，使得拉压阻尼器2的伸缩速率相对较大，进而增加其对透空板4动能的吸收。阻尼器的类型可以是液压阻尼器也可以是其他类型阻尼器。

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。

技术特征：

1.一种减小海工结构水动力荷载和运动响应的装置，其特征是，包括平台立柱、透空板和阻尼器，所述透空板铰接在平台立柱上，所述阻尼器一端与透空板连接，另一端与平台立柱连接。

2.根据权利要求1所述的减小海工结构水动力荷载和运动响应的装置，其特征是，所述透空板布置在平台立柱的开敞水域侧，呈矩形排列。

3.根据权利要求1或2所述的减小海工结构水动力荷载和运动响应的装置，其特征是，所述透空板伸出宽度为平台立柱尺寸宽度的1/3。

技术总结
本发明提供一种减小海工结构水动力荷载和运动响应的装置，包括平台立柱、透空板和阻尼器，所述透空板铰接在平台立柱上，所述阻尼器一端与透空板连接，另一端与平台立柱连接，所述透空板布置在平台立柱的开敞水域侧，呈矩形排列，所述透空板伸出宽度为平台立柱尺寸宽度的1/3，本发明通过透空板可以将水质点的动能转换为湍动能，进而起到耗散波能的作用，而连接透空板的阻尼器可以吸收透空板的动能。总之该装置可以减小入射波浪能动能，减小作用在浮体上的波浪激振力，进而提高海洋平台生存能力。

技术研发人员：赵玄烈;李明伟;耿敬;薛蓉;张洋;周加春;张立东;李扬
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2019.09.18
技术公布日：2019.12.06