专利名称：一种海洋波浪载荷的测量方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋波浪载荷的测量方法和装置。
背景技术：
海洋波浪作用在海洋平台导管架上的载荷是设计海洋平台的重要参数之一。为了获取海洋波浪载荷的数据，人们采用各种测量手段进行测量，目前海洋波浪载荷的测量方法主要分为测压和测力两种；其中，测压是通过对压力再积分得到海洋波浪载荷的，而测力则是一种直接测量方法。
目前普遍使用的测量海洋波浪载荷的测力方法都是天平测力方法，在这种天平测力方法中，首先由敏感元件通过波浪承载元件检测海洋波浪的作用力，然后将检测到的数据传递给相应的处理装置进行处理，最后输出所需的海洋波浪载荷数据。现有的天平测力方法，由于其感受波浪载荷的敏感元件同波浪承载元件(如圆筒)设计成整体，因而为了保证敏感元件能完全感受海洋波浪的载荷，而不受支撑连接波浪承载元件结构的干扰，但是天平测力结构中波浪承载元件与海洋平台导管架腿柱之间的连接部件结构十分复杂；另外，整个天平在实际使用之前就已经同海洋平台导管架腿柱连接在一起共同进行测量前的调试标定，这样在海洋平台安装施工时很容易对天平敏感元件造成损伤而影响测量参数的可靠性。因此现有天平测力方法存在测量部件结构复杂、设备安装要求高、工作可靠性低等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种方便可靠的在海洋平台导管架上测量海洋波浪载荷的测量方法。
本发明的另一个目的是提供一种本发明测量方法中所用的海洋波浪载荷的测量装置。
为实现上述目的，本发明采取技术方案一种海洋波浪载荷的测量方法，包括下列步骤(1)在海洋平台导管架水线附近位置套装一个刚性圆筒，该刚性圆筒以悬挂方式吊装在海洋平台导管架腿柱上，其水平方向要求没有约束力；(2)在刚性圆筒与导管架腿柱之间，沿其轴向设置至少两组测力传感器，每个测力传感器组包含有至少三个测力传感器，所述至少三个测力传感器位于同一断面上，并且沿周向均布，相临的两测力传感器组之间间隔适当距离；(3)在刚性圆筒和导管架腿柱之间填充满添加有触媒的橡胶，然后静置熟化；(4)通过所述测力传感器检测海洋波浪对刚性圆筒的作用力；(5)所述测力传感器将检测到的数据传递给数据处理装置进行处理。
上述的方法中，所述各测力传感器组中的各测力传感器的周向位置相同。所述刚性圆筒通过钢丝或钢筋连接装置吊装在所述海洋平台导管架腿柱上；所述刚性圆筒在自由状态下与海洋平台导管架腿柱同轴，刚性圆筒的长度不小于其直径的两倍，所述钢筋或钢丝的悬吊长度不小于1m。此外，所述触媒为二丁基二月桂酸锡或二丁基锡硅酸酯，添加量为1～2％；所述橡胶为甲基硅橡胶。
本发明所提供的海洋波浪载荷的测量装置，它包括有一刚性圆筒，其通过连接装置套装在海洋平台导管架腿柱的外圆上；至少两组测力传感器，其设置在所述刚性圆筒与导管架腿柱之间，每个测力传感器组包含有至少三个测力传感器，所述至少三个测力传感器位于同一断面上，并且沿周向均布，相临的两测力传感器组之间具有间隔距离；在刚性圆筒和导管架腿柱之间填充满添加有触媒的橡胶，并使之静置熟化。
在实际操作中，所述连接装置包括有设置在所述海洋平台导管架腿柱的外圆的吊点，所述吊点的数量至少为三个，并且沿周向均布；设置在所述刚性圆筒内圆的连接点，连接点的数量和位置与所述吊点的数量和位置对应；所述吊点和连接点之间设置连接有钢丝或钢筋。
上述的装置中，所述各测力传感器组中的各测力传感器的周向位置相同；所述刚性圆筒在自由状态下与海洋平台导管架腿柱同轴，刚性圆筒的长度不小于其直径的两倍，所述钢筋或钢丝的悬吊长度不小于1m。此外，所述触媒为二丁基二月桂酸锡或二丁基锡硅酸酯，添加量为1～2％；所述橡胶为甲基硅橡胶。
本发明由于采取以上设计，其具有以下优点由于本发明只采用钢筋或钢丝等具有一定柔性的连接就将圆筒与导管架腿柱沿轴向位置固定，同时沿径向位置又没有约束，因此本发明的结构特别简单可靠；由于本发明的敏感元件采用的是市场上能够采购到的测力传感器，这样不仅性能可靠而且更换方便，相对目前已经使用的测力方法而言，本发明的测力方法是“模块式”结构方式，所以对海洋平台安装施工要求就不高。此外，本发明在刚性圆筒和导管架腿柱之间填充上甲基硅橡胶，不仅可以防止海洋生物在刚性圆筒和导管架腿柱之间生长，而且还具有防水的功能，以保护传感器不被海水腐蚀，同时也不影响传感器的测量。
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视示意图。
图3为本发明中测力传感器的放大示意图。
具体实施例方式
本发明所提供的海洋波浪载荷的测量方法，包括下列步骤(1)在海洋平台导管架水线附近适当位置套装一个刚性圆筒，该刚性圆筒以悬挂方式吊装在海洋平台导管架腿柱上，其水平方向要求没有约束力；(2)在刚性圆筒与导管架腿柱之间，沿其轴向设置至少两组测力传感器，每个测力传感器组包含有至少三个测力传感器，所述至少三个测力传感器位于同一断面上，并且沿周向均布，相临的两测力传感器组之间间隔适当距离；(3)在刚性圆筒和导管架腿柱之间填充满添加有触媒的橡胶，然后静置熟化；(4)通过所述测力传感器检测海洋波浪对刚性圆筒的作用力；(5)所述测力传感器将检测到的数据传递给数据处理装置进行处理。
本发明还提供了一种应用本发明的方法中的海洋波浪载荷的测量装置，如图1、图2、图3所示，其主要包括有一刚性圆筒2，其通过连接装置套装在海洋平台导管架腿柱1的外圆上；至少两组测力传感器3，其设置在刚性圆筒2与导管架腿柱1之间，每个测力传感器组包含有至少三个测力传感器3，所述至少三个测力传感器3位于同一断面上，并且沿周向均布，相临的两测力传感器组之间间隔适当距离；在刚性圆筒2和导管架腿柱1之间填充满添加有触媒的橡胶10，并使之静置熟化。
在本实施例中，刚性圆筒2由金属制成，其上、下缘内表面上均分别设置有一组测力传感器3，且每组包含有四个测力传感器3，测力传感器3通过其安装孔9和螺钉4与刚性圆筒2相固定，上、下缘处各测力传感器3周向位置相同，并且均沿其周向均布。
上述实施例中所提及的连接装置，其主要包括有设置在海洋平台导管架腿柱1的外圆的吊点5，吊点5的数量至少为三个，并且沿周向均布，在本实施例中吊点5的数量具体为四个；设置在刚性圆筒2内圆的连接点7，连接点7的数量和位置与所述吊点5的数量和位置对应，即本实施例中，连接点7的数量也为四个，且其周向位置与吊点5相同；吊点5和连接点7之间设置连接有钢筋6，通过吊点5和连接点7设置的钢筋6，使刚性圆筒2悬挂套装在海洋平台导管架腿柱1上，同时测力传感器的触点8靠压在导管架腿柱1的外表面上，当然钢筋6也可以钢丝是或其他可以实现悬挂套装的材料。
上述所提及的触媒可以为二丁基二月桂酸锡或二丁基锡硅酸酯，添加量为1～2％；而橡胶可以为甲基硅橡胶。具体来讲，在本实施例中，在刚性圆筒2和导管架腿柱1之间填充满添加有1.5％二丁基二月桂酸锡的牌号为QD-231的甲基硅橡胶10，然后静置熟化。
上述实施例中，刚性圆筒2在自由状态下与海洋平台导管架腿柱1同轴。为了保证刚性圆筒2横向无约束力，钢筋6的悬挂长度应较长；为了使圆筒2具有适当的刚性，其要具有一定的厚度；同时为了使刚性圆筒2能够准确地反映海洋波浪的作用力，刚性圆筒2应具有一定的长度。本实施例中海洋平台导管架腿柱1直径1.5m-3m，刚性圆筒2的厚度为10mm-80mm，其长度不小于其直径的两倍，钢筋6的长度不小于1m。
为了便于安装，可将刚性圆筒2设计成拼装式结构，即整个刚性圆筒2由两块以上的弧形板拼接而成。此外，甲基硅橡胶10的牌号也可以选择QD-232或QD-234。
工作时，测力传感器3对海洋波浪施加在刚性圆筒2上的作用力进行检测后，将检测到的数据传递给数据处理装置(图中未示出)，数据处理装置为传统数据处理装置，可以在市场直接购得，在此不做过多的赘述。数据处理装置进行相应的数据处理后输出所需的海洋波浪载荷的数据。因刚性圆筒2具有适当的刚性和长度，同时其横向无约束力，因此测力传感器3通过刚性圆筒2检测到的数据真实地反映了海洋波浪的实际作用力，克服现有技术测量可靠性低的缺陷，此外，由于在刚性圆筒2和导管架腿柱1之间填充有甲基硅橡胶10，而传感器3完全埋在甲基硅橡胶10中，因此不仅可以防止海洋生物在刚性圆筒2和导管架腿柱1之间生长，而且还具有防水的功能，以保护传感器3不被海水腐蚀，同时也不影响传感器3的数据测量。
权利要求
1.一种海洋波浪载荷的测量方法，包括下列步骤(1)在海洋平台导管架水线附近位置套装一个刚性圆筒，该刚性圆筒以悬挂方式吊装在海洋平台导管架腿柱上，其水平方向没有约束力；(2)在刚性圆筒与导管架腿柱之间，沿其轴向设置至少两组测力传感器，每个测力传感器组包含有至少三个测力传感器，所述至少三个测力传感器位于同一断面上，并且沿周向均布，相临的两测力传感器组之间间隔适当距离；(3)在刚性圆筒和导管架腿柱之间填充满添加有触媒的橡胶，然后静置熟化；(4)通过所述测力传感器检测海洋波浪对刚性圆筒的作用力；(5)所述测力传感器将检测到的数据传递给数据处理装置进行处理。
2.根据权利要求1所述的海洋波浪载荷的测量方法，其特征在于所述各测力传感器组中的各测力传感器的周向位置相同。
3.根据权利要求1所述的海洋波浪载荷的测量方法，其特征在于所述刚性圆筒通过钢丝或钢筋连接装置吊装在所述海洋平台导管架腿柱上；所述刚性圆筒在自由状态下与海洋平台导管架腿柱同轴，刚性圆筒的长度不小于其直径的两倍，所述钢筋或钢丝的悬吊长度不小于1m。
4.根据权利要求2所述的海洋波浪载荷的测量方法，其特征在于所述刚性圆筒通过钢丝或钢筋连接装置吊装在所述海洋平台导管架腿柱上；所述刚性圆筒在自由状态下与海洋平台导管架腿柱同轴，刚性圆筒的长度不小于其直径的两倍，所述钢筋或钢丝的悬吊长度不小于1m。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的海洋波浪载荷的测量方法，其特征在于所述触媒为二丁基二月桂酸锡或二丁基锡硅酸酯，添加量为1～2％；所述橡胶为甲基硅橡胶。
6.一种海洋波浪载荷的测量装置，其特征在于，它包括有一刚性圆筒，其通过连接装置套装在海洋平台导管架腿柱的外圆上；至少两组测力传感器，其设置在所述刚性圆筒与导管架腿柱之间，每个测力传感器组包含有至少三个测力传感器，所述至少三个测力传感器位于同一断面上，并且沿周向均布，相临的两测力传感器组之间具有间隔距离；在刚性圆筒和导管架腿柱之间填充满添加有触媒的橡胶，并使之静置熟化。
7.根据权利要求6所述的海洋波浪载荷的测量装置，其特征在于所述连接装置包括有设置在所述海洋平台导管架腿柱的外圆的吊点，所述吊点的数量至少为三个，并且沿周向均布；设置在所述刚性圆筒内圆的连接点，连接点的数量和位置与所述吊点的数量和位置对应；所述吊点和连接点之间设置连接有钢丝或钢筋。
8.根据权利要求6所述的海洋波浪载荷的测量装置，其特征在于所述各测力传感器组中的各测力传感器的周向位置相同；所述刚性圆筒在自由状态下与海洋平台导管架腿柱同轴，刚性圆筒的长度不小于其直径的两倍。
9.根据权利要求7所述的海洋波浪载荷的测量装置，其特征在于所述各测力传感器组中的各测力传感器的周向位置相同；所述刚性圆筒在自由状态下与海洋平台导管架腿柱同轴，刚性圆筒的长度不小于其直径的两倍，所述钢筋或钢丝的悬吊长度不小于1m。
10.根据权利要求6或7或8或9所述的海洋波浪载荷的测量方法，其特征在于所述触媒为二丁基二月桂酸锡或二丁基锡硅酸酯，添加量为1～2％；所述橡胶为甲基硅橡胶。
全文摘要
本发明公开了一种海洋波浪载荷的测量方法，包括下列步骤在海洋平台导管架水线附近位置以悬挂方式套装一刚性圆筒；在刚性圆筒与导管架腿柱之间，沿其轴向间隔适当距离设置有至少两组测力传感器；在刚性圆筒和导管架腿柱之间填充满添加有触媒的甲基硅橡胶；测力传感器检测海洋波浪对刚性圆筒的作用力。本发明还公开了一种海洋波浪载荷的测量装置，包括刚性圆筒、测力传感器和若干连接装置。本发明只采用钢筋或钢丝等具有一定柔性的连接将圆筒与导管架腿柱沿轴向位置固定，因此其结构简单可靠；在刚性圆筒和导管架腿柱之间填充上甲基硅橡胶，可以防止海洋生物在刚性圆筒和导管架之间生长，保护传感器不被海水腐蚀，同时也不影响传感器的测量。
文档编号G01L5/00GK1737497SQ20051009367
公开日2006年2月22日 申请日期2005年9月1日 优先权日2005年9月1日
发明者时忠民, 丁桦, 李岐, 杨兵 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油研究中心