一种抗倾覆自升式平台的制作方法

本发明涉及海洋工程技术领域，特别涉及一种抗倾覆自升式平台。

背景技术：

自升式平台是一种配备多种功能的海洋工程设备，具有强大的海上油气生产开发和支持能力，可以兼顾近海施工、海上风电安装、桥梁架设、水工作业、岛礁建设等工程应用。自升式平台包括船体、多个桩腿以及与多个桩腿一一对应的升降装置。多个桩腿分布在在船体的边缘，升降装置设置在对应的桩腿和船体之间，船体或桩腿在升降装置的作用下实现自由升降。作业时桩腿下伸到海底，站立在海床上，利用桩腿托起船体，并使船体底部离开海面一定的距离。

自升式平台站立的稳定性会直接影响到平台的作业性能和作业安全。自升式平台站立的稳定性包括抗倾覆稳定性，即工程机械在自重和外载荷作用下抵抗倾覆的能力。例如，渤海曾经出现由于平台的抗倾覆稳定性较差而导致平台被冰推倒的严重事故。因此，在平台设计时必须考虑平台的抗倾覆稳定性。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在环境恶劣水域工作的自升式平台，对平台的抗倾覆稳定性要求一般较高，其设计时通常需要大幅度增加平台的主尺度和重量中的至少一个，以增大平台的抗倾覆稳定性，满足平台的要求。但是较大的主尺寸和重量会超出平台的使用需求，增加平台的建造成本，造成设计上的浪费。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种抗倾覆自升式平台，能够解决现有技术较大的主尺寸和重量会超出平台的使用需求，增加平台的建造成本，造成设计上的浪费的问题。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种抗倾覆自升式平台，所述抗倾覆自升式平台包括船体、多个桩腿以及与各个所述桩腿一一对应的倾斜升降装置；所述船体上设有与各个所述倾斜升降装置一一对应的条形通孔，各个所述条形通孔的设置方向与所述船体的垂直方向一致，各个所述条形通孔的长度方向与所述船体的长度方向一致；各个所述条形通孔内设有所述条形通孔对应的倾斜升降装置；所述倾斜升降装置包括升降机构和连接机构，所述连接机构分别与所述船体以及与所述连接机构属于同一个所述倾斜升降装置的升降机构连接；靠近所述船体的头部的升降机构作上升运动的方向与从所述船体的头部朝向所述船体的尾部的方向之间的夹角为锐角，靠近所述船体的尾部的升降机构作上升运动的方向与从所述船体的尾部朝向所述船体的头部的方向之间的夹角为锐角；所述升降机构内设有所述升降机构所属的倾斜升降装置对应的桩腿，所述桩腿的延伸方向与所述升降机构的运动方向一致。

在本发明实施例一种可能的实现方式中，所述连接机构固定安装在所述升降机构的外壁上；所述条形通孔的内侧壁上设有滑槽，所述连接机构可移动地安装在所述滑槽内。

可选地，所述连接机构包括支撑体、伸缩结构和锁定板；所述支撑体的第一表面固定安装在所述升降机构的外壁上，所述支撑体的第二表面和所述锁定板的第一表面平行设置，所述支撑体的第二表面为与所述支撑体的第一表面相反的表面，所述伸缩结构卡设在所述支撑体的第二表面和所述锁定板的第一表面之间；所述锁定板的第二表面和所述滑槽的底面平行设置，且所述锁定板的第二表面和所述滑槽的底面之间的摩擦力大于设定值，所述锁定板的第二表面为与所述锁定板的第一表面相反的表面。

优选地，所述伸缩结构为伸缩缸体或者齿轮齿条结构。

进一步地，所述锁定板的第二表面和所述滑槽的底面上均间隔设有若干凸起。

进一步地，所述支撑体包括支撑轴和轴承，所述支撑轴的第一端固定安装在所述升降机构的外壁上，所述支撑轴的第二端与所述伸缩结构固定连接，所述轴承套设在所述支撑轴外。

进一步地，所述支撑体上设有自润滑结构。

进一步地，所述倾斜升降装置还包括驱动机构，所述驱动机构为伸缩结构，所述驱动结构卡设在所述条形通孔的内侧壁和所述升降机构之间。

在本发明实施例另一种可能的实现方式中，所述连接机构为伸缩缸体，所述连接机构的第一端与所述船体固定连接，所述连接机构的第二端与所述升降机构固定连接。

在本发明实施例又一种可能的实现方式中，所述连接机构为升降机构，所述连接机构固定安装在所述船体上，所述升降机构可移动地安装在所述连接机构内。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过改变升降机构的运动方向，将靠近船体的头部的升降机构作上升运动的方向与从船体的头部朝向船体的尾部的方向之间的夹角从直角变为锐角，同时将靠近船体的尾部的升降机构作上升运动的方向与从船体的尾部向船体的头部的方向之间的夹角从直角变为锐角，使得桩腿位于船体上方的部分向靠近船体的中垂线的方向延伸，桩腿位于船体下方的部分向远离船体的中垂线的方向延伸，各个桩腿在入泥位置相互之间的距离大于在船体位置相互之间的距离。与现有距离相同的自升式平台相比，在船体的主尺度和重量不变的情况下，增大了各个桩腿在入泥位置相互之间的距离，相应增大了自升式平台的抗倾覆力臂，进而增大了自升式平台的抗倾覆力矩，最终提高了自升式平台的抗倾覆能力，从而避免通过增加平台的主尺度和重量提高自升式平台的抗倾覆能力。在满足平台抗倾覆要求的情况下，可以大大减少平台的建造成本和设计上的浪费，特别适用于对平台抗倾覆能力要求较高的工作在环境恶劣水域的自升式平台。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种抗倾覆自升式平台的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的倾斜升降装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种连接机构的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的支撑体的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的倾斜升降机构的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种连接机构的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的又一种连接机构的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种抗倾覆自升式平台。图1为本发明实施例提供的一种抗倾覆自升式平台的结构示意图。参见图1，该抗倾覆自升式平台包括船体10、多个桩腿20以及与各个桩腿20一一对应的倾斜升降装置30。船体10上设有与各个倾斜升降装置30一一对应的条形通孔11，各个条形通孔11的设置方向与船体10的垂直方向一致，各个条形通孔11的长度方向与船体10的长度方向一致。各个条形通孔11内设有条形通孔11对应的倾斜升降装置30。

其中，船体10的垂直方向是指从船体10的上部朝向船体10的下部的方向，或者从船体10的下部朝向船体10的上部的方向。船体10的长度方向是指从船体10的头部朝向船体10的尾部的方向，或者从船体10的尾部朝向船体10的头部的方向。

图2为本发明实施例提供的倾斜升降装置的结构示意图。参见图2，倾斜升降装置30包括升降结构31和连接机构32，连接机构32分别与船体10以及与连接机构32属于同一个倾斜升降装置30的升降机构31连接。

如图1所示，靠近船体10的头部的升降机构31作上升运动的方向与从船体10的头部朝向船体10的尾部的方向之间的夹角α为锐角，靠近船体10的尾部的升降机构31作上升运动的方向与从船体10的尾部朝向船体10的头部的方向β之间的夹角为锐角。升降机构31内设有升降机构31所属的倾斜升降装置30对应的桩腿20，桩腿20的延伸方向与升降机构31的运动方向一致。

其中，升降机构31作上升运动是指升降机构31按照从船体10的下部朝向船体10的上部的方向运动。相应地，升降机构31作下降运动是指升降机构31按照从船体10的上部朝向船体10的下部的方向运动。

本发明实施例通过改变升降机构的运动方向，将靠近船体的头部的升降机构作上升运动的方向与从船体的头部朝向船体的尾部的方向之间的夹角从直角变为锐角，同时将靠近船体的尾部的升降机构作上升运动的方向与从船体的尾部向船体的头部的方向之间的夹角从直角变为锐角，使得桩腿位于船体上方的部分向靠近船体的中垂线的方向延伸，桩腿位于船体下方的部分向远离船体的中垂线的方向延伸，各个桩腿在入泥位置相互之间的距离大于在船体位置相互之间的距离。与现有距离相同的自升式平台相比，在船体的主尺度和重量不变的情况下，增大了各个桩腿在入泥位置相互之间的距离，相应增大了自升式平台的抗倾覆力臂，进而增大了自升式平台的抗倾覆力矩，最终提高了自升式平台的抗倾覆能力，从而避免通过增加平台的主尺度和重量提高自升式平台的抗倾覆能力。在满足平台抗倾覆要求的情况下，可以大大减少平台的建造成本和设计上的浪费，特别适用于对平台抗倾覆能力要求较高的工作在环境恶劣水域的自升式平台。

下面结合图1简单介绍一下本发明实施例提供的抗倾覆自升式平台的工作过程。

抗倾覆自升式平台初始处于漂浮状态，升降结构31进行升降动作，将桩腿20下放到海底。由于靠近船体10的头部的升降机构31作上升运动的方向与从船体10的头部朝向船体10的尾部的方向之间的夹角为锐角，靠近船体10的尾部的升降机构31作上升运动的方向与从船体10的尾部向船体10的头部的方向之间的夹角为锐角，即升降机构31向靠近船体10的中垂线的方向上升。相应地，升降机构31向远离船体10的中垂线的方向下降。由于桩腿20的延伸方向与升降机构31的运动方向一致，因此桩腿20位于船体10下方的部分向远离船体10的中垂线的方向延伸，桩腿20底部之间的距离越来越大。

当桩腿20触底后，升降机构31停止动作进行平台压桩，压桩完成后，升降机构31继续动作，将船体10上升到海平面上。如前所述，升降机构31向靠近船体10的中垂线的方向上升，因此桩腿20位于船体10上方的部分向靠近船体10的中垂线的方向延伸。在船体10上升的过程中，桩腿20在船体10中的部分之间的距离越来越小。但是桩腿20设置在船体10上的条形通孔11内，因此并不会对船体10的上升造成影响。

在本实施例中，如图1所示，船体10可以为长方体，船体10上设有四个条形通孔11，四个条形通孔11分别靠近长方体的四个顶点设置。相应地，四个桩腿40分别设置在四个条形通孔10中。通过采用四个桩腿分布在船体的四个顶点支撑船体，平台的稳定性较好。在实际应用中，船体10也可以为其它结构，如圆柱体、三棱柱等。

桩腿20可以为圆柱体。在实际应用中，桩腿20也可以其它机构，如桁架结构、三棱柱、长方体等。

升降机构31可以为液压插销式升降装置，也可以为齿轮齿条式升降装置。

具体地，当升降机构为液压插销式升降装置时，升降机构可以包括上环梁、下环梁、上插销、下插销、上插销油缸、下插销油缸和提升油缸。上环梁和下环梁套设在桩腿外。上插销油缸的无杆端固定安装在上环梁上，上插销油缸的有杆端与上插销固定连接。下插销油缸的无杆端固定安装在下环梁上，下插销油缸的有杆端与下插销油缸固定连接。提升油缸的有杆端与上环梁固定连接，提升油缸的无杆端固定安装在在下环梁上。桩腿上设有供上插销和下插销插入的插销孔。通过将上插销和下插销交替插入插销孔中，并在每次交替之后改变提升油缸的伸缩状态实现升降。

当升降机构为齿轮齿条式升降装置时，升降机构可以包括固桩架、马达、爬升齿轮和齿条。马达和爬升齿轮均安装在固桩架内，爬升齿轮同轴安装在马达的输出轴上。齿条沿桩腿的轴向设置在桩腿上，爬升齿轮与齿条啮合。马达驱动爬升齿轮相对齿条移动，从而实现升降。

可选地，如图1所示，各个桩腿20的底部可以设置桩靴21，桩靴21的外边缘凸出于对应的桩腿20的边缘。通过增设桩靴增大与海床之间的接触面积，增加桩腿设置在海底的牢固性，提高平台的稳定性。

在本实施例的一种实现方式中，如图2所示，连接机构32可以固定安装在升降机构31的外壁上。条形通孔11的内侧壁上可以设有滑槽12，连接机构32可移动地安装在滑槽12内。

通过在船体内设置滑槽，升降机构通过连接机构可以在滑槽内移动，解决升平台过程中升降机构沿桩腿的延伸方向动作需要相对船体水平移动的问题。

结合抗倾覆自升式平台的工作过程：在桩腿20下降的过程中，船体10漂浮在海平面上保持不动，桩腿20下降，升降机构31保持不动，连接机构32保持不动。在船体10上升的过程中，桩腿20保持不动，升降机构31沿桩腿20的延伸方向上升，连接机构32随之动作，竖直方向的运动驱动船体10上升，水平方向运动驱动连接机构32相对船体10运动，在滑槽12内发生水平位移。

可选地，如图2所示，连接机构32的数量可以为两个，两个连接机构32对称分布在升降机构31上，从而提高了升降机构与船体之间连接的稳定性。

可选地，如图2所示，滑槽12的侧壁上可以设有支撑衬板13，支撑衬板13与连接机构32滑动配合。通过在滑槽和连接机构之间增设支撑衬板，可以对滑槽进行保护，避免滑槽直接与连接机构接触而在相对滑动的过程中磨损。

优选地，支撑衬板13可以采用耐磨金属材料形成，提高了支撑衬板的可靠性。

进一步地，如图2所示，支撑衬板13与船体10之间可以设有加强筋板14，加强筋板14的延伸方向与船体10的垂直方向一致。通过加强筋板为支撑衬板提供支撑，增强整体结构的强度。

可选地，参见图2，连接机构32可以包括支撑体321、伸缩结构322和锁定板323。支撑体321的第一表面固定安装在升降机构31的外壁上，支撑体321的第二表面和锁定板323的第一表面平行设置，支撑体321的第二表面为与支撑体321的第一表面相反的表面，伸缩结构322卡设在支撑体321的第二表面和锁定板323的第一表面之间。锁定板323的第二表面和滑槽12的底面平行设置，且锁定板323的第二表面和滑槽12的底面之间的摩擦力大于设定值，锁定板323的第二表面为与锁定板323的第一表面相反的表面。

通过在支撑体和滑槽之间设置伸缩结构和锁定板，可以在桩腿下降的过程中，伸缩结构将锁定板与滑槽接触，利用两者之间的摩擦力较大，从而避免升降机构滑动，保证桩腿下降的稳定性。同时在平台上升的过程中，伸缩结构将锁定板与滑槽分离，不会影响到升降机构滑动，使升降机构可以沿桩腿的延伸方向顺利上升，从而实现平台上升。

优选地，伸缩结构322可以为伸缩缸体或者齿轮齿条结构，实现简单方便。具体地，伸缩缸体可以为伸缩油缸，也可以为伸缩气缸。在具体实现中，伸缩结构的数量可以为一个，也可以为多个。

图3为本发明实施例提供的一种连接机构的结构示意图，参见图3，在具体实现时，当伸缩结构322为伸缩缸体时，伸缩缸体的无杆端固定安装在支撑体321上，伸缩缸体的有杆端与锁定板323固定连接。通过伸缩缸体内活塞杆的伸缩，实现锁定板与滑槽的接触和分离。

当伸缩结构为齿轮齿条结构时，齿条设置在支撑体和滑槽的底面之间，齿轮可转动地安装在锁定板上，齿轮与齿条啮合。通过齿轮在齿条上的移动，实现锁定板与滑槽的接触和分离。

优选地，如图3所示，锁定板323的第二表面和滑槽12的底面上均可以间隔设有若干凸起100。

通过增设凸起增大锁定板和滑槽之间的摩擦力，加强锁紧效果。

具体地，凸起100可以呈锯齿状，锁紧效果好。

在具体实现时，也可以直接选择摩擦力大的材料形成锁定板和滑槽的底面，以使锁定板和滑槽之间的摩擦力达到要求。

图4为本发明实施例提供的支撑体的结构示意图。参见图4，优选地，支撑体321可以包括支撑轴321a和轴承321b，支撑轴321a的第一端固定安装在升降机构31的外壁上，支撑轴321a的第二端与伸缩结构322固定连接，轴承321b套设在支撑轴321a外。

采用滚动代替滑动，大大减小支撑体和滑槽之间的摩擦力，减小两者在摩擦过程中受到的磨损。

更优选地，轴承321b可以为滚柱轴承，可以有效释放压力，增强使用寿命。

进一步地，支撑体321上可以设有自润滑结构。

利用自润滑结构，减小支撑体和滑槽之间的摩擦，减小两者在摩擦过程中受到的磨损。

在具体实现时，自润滑结构可以采用自润滑材料形成，也可以在支撑体321的表面上设置若干凹槽，将自润滑材料设置在凹槽内。

图5为本发明实施例提供的倾斜升降机构的结构示意图。参见图5，倾斜升降装置30还可以包括驱动机构33，驱动机构33为伸缩结构，驱动结构33卡设在条形通孔11的内侧壁和升降机构31之间。

通过增设驱动机构以在升平台的过程中，控制升降机构的滑动速度与升降机构的升降速度之间的比例保持恒定，使平台平稳上升。

具体地，驱动机构22可以与伸缩结构322相同，在此不再赘述。

图6为本发明实施例提供的另一种连接机构的结构示意图，参见图6，连接机构32可以为伸缩缸体，连接机构32的第一端与船体10固定连接，连接机构32的第二端与升降机构31固定连接。

直接采用伸缩缸体在桩腿触底之后，直接将平台竖直上升，实现简单方便。

图7为本发明实施例提供的又一种连接机构的结构示意图。参见图7，连接机构32可以为升降机构，连接机构32固定安装在船体10上，升降机构31可移动地安装在连接机构32内。

设置两级升降机构，内部的升降机构实现桩腿的倾斜下降，外部的升降机构实现平台的竖直上升，实现比较简单。而且平台的上升距离较长。

具体地，连接机构32可以与升降机构31相同，在此不再赘述。

在实际应用中，本实施例中的固定连接可以采用焊接形成，也可以通过螺栓形成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。