单点卸油系统的张紧式锚腿浮筒的制作方法

本发明涉及海洋石油卸油管道系泊技术领域，尤其涉及单点卸油系统的张紧式锚腿浮筒。

背景技术：

单点卸油系统是目前常用的海洋石油运输的卸油方法，它替代了传统的码头卸油方式，其优点是：可以建设在任何需要的离岸位置，不受航道和水深限制。其缺点是：由于浮筒的尺寸较小，在海洋环境载荷作用下其运动往往造成浮筒下端的输油软管在运动过程中产生较大的曲率，特别是在潮差较大的海域，其最大动态曲率大于1.2，而目前的软管技术只能做到0.5的许用曲率，从而导致软管过度损伤，大大降低了软管的使用周期，工程上不得不采用频繁(周期约一年)更换软管的方法来保持系统的正常作业。

由于要保证输油软管在极端高水位和最大波高条件下，其长度满足要求。因此，才极端低水位和最大波高的条件下，当浮筒处于波谷时，输油软管呈灯笼状，其曲率为最大静态曲率。在潮差较大的海域，最大静态曲率已达到或接近软管的许用曲率，因此，浮筒的水动力性能就成为软管的动态曲率能否满足要求的关键。目前，浮筒有两种形式的结构—圆筒形和方形，两种结构均采用悬链式锚腿系泊，由于浮筒尺寸较小、吃水较浅(约2米)，在风、浪、流的作用下运动幅度较大，因此，必须采用较长的锚链来满足悬链式系泊系统的要求，即锚不受垂向力的作用，其锚固点与浮筒的水平距离远远大于常用悬链式系泊系统的3倍水深，超过了5倍水深。

由于浮筒顶部并不装备重型设备，起重量主要是浮筒结构的重量，因此，在浅吃水条件下，浮筒的稳性就可以得到满足。此外，受水下软管曲率的限制，目前的浮筒结构也不能通过增加吃水来降低水动力响应。更重要的是，由于单点卸油系统通常建在深水小于50米的离岸位置，无法采用海洋石油平台中的Spar平台和海上风电场基础结构的深吃水概念—重心低于浮心。所以目前的单点浮筒仍采用圆筒或方向结构，始终没有解决软管早期损坏的问题。

现有单点卸油系统输油软管在大多数设计工况条件下，动态曲率式中大于软管的许用曲率，从而造成软管的早期破坏，导致软管的更换周期大大缩短，国内仅有的几个单点卸油系统每年都需要更换软管。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的不足，提供单点卸油系统的张紧式锚腿浮筒。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：单点卸油系统的张紧式锚腿浮筒，包括悬链式锚腿浮筒，所述悬链式锚腿浮筒包括浮力系泊部分，结构和其特征在于，所述浮力系泊部分呈圆柱形，所述浮力系泊部分的底部有阻尼压载部分，所述阻尼压载部分包括安装在浮力系泊部分底部中心处的环形筒，所述环形筒的内腔形成压载舱用以对浮筒形成压载作用以区域稳定状态。

进一步，所述环形筒中心通孔处的下端设有垂荡板，所述垂荡板的边缘与所述环形筒的内壁密封固定连接。

进一步，所述垂荡板的底部设有若干均匀排布的通孔。

进一步，所述垂荡板上的通孔开孔率为20～30％。

进一步，所述环形筒的高度为水下系泊软管的接口高度与软管最小弯曲半径之和，取值为3.5～4.5m。

本发明的优点：

1.增大了结构吃水和湿表面面积，从而增大了结构的附加质量和附加阻尼；

2.降低了结构重心、增大了重心与浮心的距离，从而提高了回复力矩；

3.采用了张紧式系泊系统，提高了系泊刚度来进一步降低浮筒的动态响应。

附图说明

图1本发明整体结构示意图。

图2本发明系泊状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明基于传统的单点卸油系统的张紧式锚腿浮筒，其包括悬链式锚腿浮筒1，所述悬链式锚腿浮筒1包括浮力系泊部分11，通过浮力系泊部11分能够保证本发明的停留在水面之上，且能够对输油软管进行系泊作业，所述浮力系泊部分11呈圆柱形，浮力系泊部分11的底部有阻尼压载部分12，所述阻尼压载部分12包括安装在浮力系泊部分11底部中心处的环形筒121，所述环形筒的内腔形成压载舱用以对浮筒形成压载作用以区域稳定状态。

本发明还充分利用了垂荡板技术，在阻尼压载部分12的内腔龙骨处，即环形筒121中心通孔下端设有垂荡板122，垂荡板122的边缘与所述环形筒121的内壁密封固定连接。不同于Spar平台垂荡板或深吃水半潜式平台垂荡板的是：本发明的垂荡板122采用半封闭垂荡板，垂荡板122的边缘与环形筒121的内壁连接，而在垂荡122板的底部设有若干均匀排布的通孔123。由于垂荡板122的半封闭作用，使得环形筒121与垂荡板122形成的腔内的水体与外部海水不能够自由的交换。因此，垂荡板122具有双重的垂荡阻尼作用，一是腔内的水体与外部海水交换产生的阻尼作用；二是，腔内水体与外部海水交换受阻时对内腔顶部产生的阻力作用。此外，垂荡板122由其特定的位置和特性，使得环形筒121的腔内水体随浮筒的运动也具有纵(横)荡阻尼的作用。

为了达到上述阻尼效果，垂荡板122上的通孔开孔率为20～30％，由于本发明定义的垂荡板122的作用和原理不同于现有的垂荡板技术，因此，开孔率对阻尼效果的影响也随之而不同。

关于阻尼压载部分12的高度取值，理论上越大越好。但由于存在于水下软管碰撞的问题，因此，应根据水下软管的弯曲性能来确定，应取水下软管的接口高度与软管最小弯曲半径之和，目前，常用单点浮筒的软管接口高度为2米，软管的最小弯曲半径为2米，因此，阻尼压载部分12的高度为4米。

为进一步降低浮筒的水动力响应，本发明采用了张紧式系泊系统，该系泊系统不仅具有水平面内的约束作用，而且具有垂直方向的系泊作用。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。