一种自升式钻井平台悬臂梁称重的方法
【专利摘要】一种自升式钻井平台悬臂梁称重的方法，通过在码头上设置两个称重点，设计出专用的称重支承底座，靠码头的地基承受悬臂梁大部分的重量，从而使主甲板所承受的载荷减小，进而将悬臂梁整体一次性的进行称重，而不需对主甲板下结构进行加强，避免了大量的结构加强工作及油漆破坏，且能够对悬臂梁精准、安全地称重。
【专利说明】一种自升式钻井平台悬臂梁称重的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋工程钻井平台建造【技术领域】，具体涉及一种自升式钻井平台悬臂梁称重的方法。
【背景技术】
[0002]对悬臂梁进行称重的目的是为了确定其重量、重心，进而作为钻井平台倾斜试验的配重块使用。配重块的重量、重心的准确性，将直接影响到倾斜试验的成败，因此需采取可靠的称重方法以得到悬臂梁准确的重量、重心参数。
[0003]称重操作需在悬臂梁于主甲板上制作、安装完毕后，在悬臂梁左右侧轨道下方设置若干个液压千斤顶，其上配合称重传感器，利用千斤顶将悬臂梁顶升至悬空状态，然后通过计算每个称重传感器的读数，得到悬臂梁的重量、重心。由于钻井平台的主甲板设计承载能力较低，而悬臂梁的总重量约1700吨，且称重点的数量不宜超过6个，否则误差偏大，所以主甲板的设计载荷无法满足称重需求。为解决这一问题，国内外普遍采取的称重方法有两种:
[0004]方法一:将悬臂梁向左侧滑移，使左侧轨道处于船体的纵舱壁结构之上，然后在左、右侧轨道下的主甲板上各设置3个称重点。其缺点是:此方法需在右侧轨道下的主甲板下方做大量的结构加强，将主甲板与船底结构连成一体，以防止主甲板受损。如此将会产生额外工作量、材料损耗和油漆破坏。
[0005]方法二:先将悬臂梁向左侧滑移，使左侧轨道处于船体的纵舱壁结构之上，在左侧轨道下的主甲板上设置3个称重点，称出左侧的重量；然后将悬臂梁向右侧滑移，使右侧轨道处于船体的纵舱壁结构之上，在右侧轨道下的主甲板上设置3个称重点，称出右侧的重量，再汇总计算出悬臂梁的重量、重心。其缺点是:此方法将称重分两次进行，未能整体一次性完成，称重过程受环境条件影响较大，例如，风速的影响将会导致计算结果出现较大的偏差。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术方案的缺点，本发明的目的在于提供一种更好的自升式钻井平台悬臂梁称重的方法，通过在码头上设置两个称重点，靠码头地基承受悬臂梁大部分的重量，使主甲板所承受的载荷减小，从而将悬臂梁整体一次性的称重，既不需要对主甲板下结构进行加强，省时省料，节约成本，又避免了称重过程受环境的影响，极大地降低了误差，从而实现精准称重。
[0007]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0008]一种自升式钻井平台悬臂梁称重的方法，包括以下步骤:
[0009]I)平台在码头旁插桩时，使艉封板朝向码头，且需保证艉封板与码头边沿的距离小于悬臂梁I的最大滑移长度；
[0010]2)通过划线在码头门机轨道上确定两个称重点的位置A和D，分别处于悬臂梁两条纵向轨道的下方，并设置三层箱梁结构3，以充分分散码头的荷载；同时在悬臂梁轨道下的主甲板5的横舱壁结构处设置四个称重点的位置B、C、E、F ;
[0011]3)测量船体艉封板距码头门机轨道的实际距离，作为悬臂梁I滑移出来的长度值；
[0012]4)通过统计结构和设备明细，计算出悬臂梁I的理论重量、重心值，再利用空间平行力系平衡的原理，估算出每个称重点所承受的载荷；
[0013]5)根据各称重点的预计承载状况选择相应的液压千斤顶9及称重传感器10，保证其工作范围大于所预计的承载；
[0014]6)查询码头地基数据，确认其承载能力，再根据力与压强的关系:
[0015]F = P.S
[0016]F—力，P—压强，S—受力面积
[0017]计算确定出每个称重点所需的支承面积，从而设计制作满足要求的箱梁结构；
[0018]7)在码头称重装置2和主甲板称重装置4上放置液压千斤顶9和称重传感器10，所述的主甲板称重装置4包括第一支撑柱8，第一支撑柱8的底部放置在船体结构6上的第一箱梁7上，第一支撑柱8的顶部放置有液压千斤顶9 ；
[0019]8)滑移悬臂梁I至设定位置，顶升液压千斤顶9，顶升过程中需监测各点传感器的读数，当各点读数接近预计载荷时，调整各点的顶升力，以达到预定载荷，当悬臂梁I完全悬空而仅由6个测力液压千斤顶9支撑时，迅速同时读取六个称重传感器10的读数；
[0020]9)重复顶升三次，读取三次测量值，取其平均值，作为悬臂梁I重量、重心的计算依据。
[0021]所述的码头称重装置2的支承底座包括码头面上铺设两条第二长箱梁11，在第二长箱梁11上堆叠两层第三小箱梁13，第三小箱梁13顶面焊接一根第二主支撑柱15，斜撑管12、横撑14和第二主支撑柱15连接以进行扶强以增加稳性，第二长箱梁11、第三小箱梁13之间利用码板进行固定，斜撑管12焊接在第二长箱梁11上。
[0022]所述每个称重点所受载荷的估算方法为:
[0023]已知悬臂梁的理论重量G和重心位置及各称重点的位置，因悬臂梁的称重点左右对称布置，简化成平面力系进行分析，其中FA是称重点A和D的合力、FB是称重点B和E的合力、FC是称重点C和F的合力，
[0024]先假设C点不受力，根据力矩平衡条件:
[0025]G.LA = FB.(LA+LB)
[0026]G.LB = FA.(LA+LB)
[0027]其中:LA是A点到理论重量G的力矩，LB是B到理论重量G的力矩，
[0028]算出A和B点的支撑力:FA和FB ；
[0029]再加入C点的支撑力FC，分担FB的受力，从而得到受力分析结果:FB’和FC ；
[0030]将各简化合力FA、FB’和FC —分为二，即得到称重点A、B、C、D、E、F的最终预计承载状况。
[0031]本发明的优点:通过在码头上设置两个称重点，靠码头地基承受悬臂梁大部分的重量，使主甲板所承受的载荷减小，从而将悬臂梁整体一次性的进行称重，而不需对主甲板下结构进行加强。【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为称重点布置示意图，图Ι-a主船体俯视图，图l_b悬臂梁轨道俯视图。
[0033]图2为码头称重点示意图。
[0034]图3为主甲板称重点示意图。
[0035]图4为码头称重装置2的支承底座结构示意图。
[0036]图5为悬臂梁I平面力系进行分析示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图对本发明做详细描述。
[0038]一种自升式钻井平台悬臂梁称重的方法，包括以下步骤:
[0039]I)平台在码头旁插桩时，使艉封板朝向码头，且需保证艉封板与码头边沿的距离小于悬臂梁I的最大滑移长度；
[0040]2)通过划线在码头门机轨道上确定两个称重点的位置A和D，分别处于悬臂梁两条纵向轨道的下方，并设置三层箱梁结构3，以充分分散码头的荷载；同时在悬臂梁轨道下的主甲板5的横舱壁结构处设置四个称重点的位置B、C、E、F，如图1所示；
[0041]3)测量船体艉封板距码头门机轨道的实际距离，作为悬臂梁I滑移出来的长度值；
[0042]4)通过统计结构和设备明细，计算出悬臂梁I的理论重量、重心值，再利用空间平行力系平衡的原理，估算出每个称重点所承受的载荷；
[0043]5)根据各称重点的预计承载状况选择相应的液压千斤顶9及称重传感器10，保证其工作范围大于所预计的承载；
[0044]6)查询码头地基数据，确认其承载能力，再根据力与压强的关系:
[0045]F = P.S
[0046]F—力，P—压强，S—受力面积
[0047]计算确定出每个称重点所需的支承面积，从而设计制作满足要求的箱梁结构；
[0048]7)在码头称重装置2和主甲板称重装置4上放置液压千斤顶9和称重传感器10，如图2、图3所示，所述的主甲板称重装置4包括第一支撑柱8，第一支撑柱8的底部放置在船体结构6上的第一箱梁7上，第一支撑柱8的顶部放置有液压千斤顶9 ；
[0049]8)滑移悬臂梁I至设定位置，顶升液压千斤顶9，顶升过程中需监测各点传感器的读数，当各点读数接近预计载荷时，调整各点的顶升力，以达到预定载荷，当悬臂梁I完全悬空而仅由6个测力液压千斤顶9支撑时，迅速同时读取六个称重传感器10的读数；
[0050]9)重复顶升三次，读取三次测量值，取其平均值，作为悬臂梁I重量、重心的计算依据。
[0051]参照图4，所述的码头称重装置2的支承底座包括码头面上铺设两条第二长箱梁11，在第二长箱梁11上堆叠两层第三小箱梁13，第三小箱梁13顶面焊接一根第二主支撑柱15，斜撑管12、横撑14和第二主支撑柱15连接以进行扶强以增加稳性，第二长箱梁11、第三小箱梁13之间利用码板进行固定，斜撑管12焊接在第二长箱梁11上。
[0052]所述每个称重点所受载荷的估算方法为:[0053]已知悬臂梁的理论重量G和重心位置及各称重点的位置，因悬臂梁的称重点左右对称布置，简化成平面力系进行分析，如图5所示，其中FA是称重点A和D的合力、FB是称重点B和E的合力、FC是称重点C和F的合力，
[0054]先假设C点不受力，根据力矩平衡条件:
[0055]G.LA = FB.(LA+LB)
[0056]G.LB = FA.(LA+LB)
[0057]其中:LA是A点到理论重量G的力矩，LB是B到理论重量G的力矩，
[0058]算出A和B点的支撑力:FA和FB ；
[0059]再加入C点的支撑力FC，分担FB的受力，从而得到受力分析结果:FB’和FC ；
[0060]将各简化合力FA、FB’和FC —分为二，即得到称重点A、B、C、D、E、F的最终预计承载状况。
【权利要求】
1.一种自升式钻井平台悬臂梁称重的方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)平台在码头旁插桩时，使艉封板朝向码头，且需保证艉封板与码头边沿的距离小于悬臂梁(I)的最大滑移长度； 2)通过划线在码头门机轨道上确定两个称重点的位置A和D，分别处于悬臂梁两条纵向轨道的下方，并设置三层箱梁结构(3)，以充分分散码头的荷载；同时在悬臂梁轨道下的主甲板(5)的横舱壁结构处设置四个称重点的位置B、C、E、F ; 3)测量船体艉封板距码头门机轨道的实际距离，作为悬臂梁(I)滑移出来的长度值； 4)通过统计结构和设备明细，计算出悬臂梁(I)的理论重量、重心值，再利用空间平行力系平衡的原理，估算出每个称重点所承受的载荷； 5)根据各称重点的预计承载状况选择相应的液压千斤顶(9)及称重传感器(10)，保证其工作范围大于所预计的承载； 6)查询码头地基数据，确认其承载能力，再根据力与压强的关系:
F = P.S F—力，P—压强，S—受力面积 计算确定出每个称重点 所需的支承面积，从而设计制作满足要求的箱梁结构； 7)在码头称重装置(2)和主甲板称重装置(4)上放置液压千斤顶(9)和称重传感器(10)，所述的主甲板称重装置(4)包括第一支撑柱(8)，第一支撑柱(8)的底部放置在船体结构(6)上的第一箱梁(7)上，第一支撑柱(8)的顶部放置有液压千斤顶(9)； 8)滑移悬臂梁(I)至设定位置，顶升液压千斤顶(9)，顶升过程中需监测各点传感器的读数，当各点读数接近预计载荷时，调整各点的顶升力，以达到预定载荷，当悬臂梁(I)完全悬空而仅由6个测力液压千斤顶(9)支撑时，迅速同时读取六个称重传感器(10)的读数； 9)重复顶升三次，读取三次测量值，取其平均值，作为悬臂梁(I)重量、重心的计算依据。
2.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台悬臂梁称重的方法，其特征在于:所述的码头称重装置(2)的支承底座包括码头面上铺设两条第二长箱梁(11)，在第二长箱梁(11)上堆叠两层第三小箱梁(13)，第三小箱梁(13)顶面焊接一根第二主支撑柱(15)，斜撑管(12)、横撑(14)和第二主支撑柱(15)连接以进行扶强以增加稳性，第二长箱梁(11)、第三小箱梁(13)之间利用码板进行固定，斜撑管(12)焊接在第二长箱梁(11)上。
3.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台悬臂梁称重的方法，其特征在于:所述每个称重点所受载荷的估算方法为: 已知悬臂梁的理论重量G和重心位置及各称重点的位置，因悬臂梁的称重点左右对称布置，简化成平面力系进行分析，其中FA是称重点A和D的合力、FB是称重点B和E的合力、FC是称重点C和F的合力， 先假设C点不受力，根据力矩平衡条件:
G.LA = FB.(LA+LB)
G.LB = FA.(LA+LB) 其中:LA是A点到理论重量G的力矩，LB是B到理论重量G的力矩， 算出A和B点的支撑力:FA和FB ； 再加入C点的支撑力FC，分担FB的受力，从而得到受力分析结果:FB’和FC ；将各简化合力FA、FB’和FC — 分为二，即得到称重点A、B、C、D、E、F的最终预计承载状况。
【文档编号】G01G19/00GK103697979SQ201410007773
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】刘建成, 谭柱荣, 张卫, 代文涛 申请人:招商局重工（江苏）有限公司