本发明涉及海洋工程设备领域，具体涉及一种半潜式起重平台的快速压载系统及其压载方法。
背景技术：
随着我国经济持续高速增长，油气资源供应不足将成为阻碍经济发展的主要矛盾，为提高油气资源的占有量，海洋油气的开发已经成为我国实现能源可持续发展的战略重点。
目前半潜式海洋平台的压载系统还主要是传统的泵压载系统。泵压载系统对于重型起重平台来说，其快速反应性能较差，效率较低，甚至影响到工程施工的工期，一般需要3~4个小时。
传统的压载系统包括压载泵、系统管路及各种阀门。压载舱的进水或者排水需要用压载泵来排进或者排出，在压载水排进或排出的过程中都需要泵来工作完成，消耗电能，效率也受到泵排量的制约。从而使起重平台在重型起重过程中，压载系统不能及时的快速维持平台的平衡，影响作业效率，安全性能低。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明在于提供一种半潜式起重平台的压载系统及其压载方法，以解决现有技术中半潜式起重平台起吊过程中压载系统反应迟缓等问题。
针对上述技术问题，本发明提出一种半潜式起重平台的压载系统，包括多个压载舱和压载管路。多个压载舱设于左右舷的立柱内，所述多个压载舱在立柱的高度上分布；压载管路设于立柱和横撑内，分别连通左右舷的各个压载舱；在左右舷不同高度的所述压载舱之间，能够通过所述压载管路且依靠重力实现由高位压载舱向低位压载舱的压载水的转移。
在优选方案中，所述压载管路包括主管路和分管路，所述分管路设于立柱内；所述主管路通过所述分管路与各个压载舱连通；其中，所述主管路的管径大于所述分管路的管径。
在优选方案中，所述主管路部分设置于立柱内且位于立柱的内侧；所述压载舱位于立柱的外侧。
在优选方案中，与每个所述压载舱连通的压载管路上均设有调拨遥控阀，以导通或截止所述压载管路。
在优选方案中，还包括分别连接各个所述压载舱与舷外的进压载舱管路和排舷外管路，以使所述压载舱与舷外进行海水交换。
在优选方案中，所述半潜式起重平台的左右舷两侧的立柱有两对，两对立柱分列于所述半潜式起重平台的艏部和艉部，艏部的两个立柱之间的压载舱相连通，艉部的两个立柱之间的压载舱相连通；所述每个立柱沿高度方向设有四个压载舱。
在优选方案中，所述高位压载舱位于平台的操作吃水线以上，所述低位压载舱位于平台的操作吃水线以下。
本发明还提供一种半潜式起重平台的压载方法，该方法利用权利要求1至7任意一项所述的压载系统进行压载，该压载方法包括如下步骤：
预先将左右舷两侧的立柱内的高位压载舱注水，低位压载舱保持空舱状态；
在平台一侧具有向下的倾覆力矩时，将平台该侧立柱高位压载舱内的压载水依靠重力排出，并向平台另一侧立柱的低位压载舱内注水，以使平台恢复平衡状态；
在平台一侧具有向上的倾覆力矩时，向平台该侧立柱的低位压载舱注水，并将平台另一侧立柱高位压载舱的压载水排出，以使平台恢复平衡状态。
在优选方案中，在将平台一侧立柱高位压载舱内的压载水依靠重力排出，并向平台另一侧立柱的低位压载舱内注水的过程中，将该高位压载舱内的压载水依靠重力通过压载管路注入该低位压载舱内。
在优选方案中，在将平台一侧立柱高位压载舱内的压载水依靠重力排出，并向平台另一侧立柱的低位压载舱内注水的过程中，还调节压载水排出及注水的速度。
在优选方案中，在将平台一侧立柱高位压载舱内的压载水依靠重力排出，并向平台另一侧立柱的低位压载舱内注水的过程中，将该高位压载舱内的压载水依靠重力排至舷外，该低位压载舱从舷外进水。
在优选方案中，所述预先将左右舷两侧的立柱内的高位压载舱注水，低位压载舱保持空舱状态步骤中，还包括将平台调节到工作吃水线。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的半潜式起重平台的压载系统及其压载方法，采用在左右舷立柱的不同高度的压载舱之间，通过压载管路仅依靠重力作用直接实现压载水的转移，不需要经过压载泵的工作，提高压载系统的快速反应能力。
附图说明
图1是本实施例半潜式起重平台的结构示意图。
图2是本实施例半潜式起重平台的俯视剖面示意图。
图3是图2中b-b视图。
图4是图2中c-c视图。
图5是图2中d-d视图。
图6是图2中e-e视图。
图7是本实施例半潜式起重平台的压载方法的步骤流程图。
附图标记说明如下：11、浮筒；12、横撑；13、立柱；14、甲板盒；15、重型吊机；22、压载管路；221、主管路；222、分管路；23、排舷外管路；31、调拨遥控阀；32、通海阀。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图6所示，一实施方式的半潜式起重平台包括浮筒11、横撑12、立柱13、甲板盒14和设于甲板盒14上的重型吊机15。其中，立柱13有两对，设于半潜式起重平台的左右舷两侧，且两对立柱13分列于半潜式起重平台的艏部和艉部。
本实施例的压载系统设置于该半潜式起重平台上，其包括：设于左右舷的立柱13内的多个压载舱、压载管路22和排舷外管路23。
如图5和图6所示，每个立柱13内在高度上分布有四个压载舱，艏部的两个立柱13之间的压载舱通过压载管路22相连通，艉部的两个立柱13之间的压载舱通过压载管路22相连通。左舷艏部立柱13的压载舱自下而上为pf1、pf2、pf3和pf4；左舷艉部立柱13的压载舱自下而上为pa1、pa2、pa3和pa4；右舷艏部立柱13的压载舱自下而上为sf1、sf2、sf3和sf4；右舷艉部立柱13的压载舱自下而上为sa1、sa2、sa3和sa4。每个立柱13位于上层的两个压载舱pf3、pf4、pa3、pa4、sf3、sf4、sa3和sa4为高位压载舱，位于下层的两个压载舱pf1、pf2、pa1、pa2、sf1、sf2、sa1和sa2为低位压载舱。该高位压载舱位于平台的操作吃水线a以上，低位压载舱212位于平台的操作吃水线a以下。
压载管路22设于立柱13和横撑12内，分别连通左右舷的各个压载舱。在左右舷不同高度的压载舱之间，能够通过压载管路22且依靠重力实现由高位压载舱向低位压载舱的压载水的转移。
进一步地，压载管路22包括主管路221和分管路222，主管路221设于横撑12和立柱13内，分管路222设于立柱13内。主管路221通过分管路222与各个压载舱连通；其中，主管路221的管径大于分管路222的管径。较优地，主管路221在立柱13内位于立柱13的内侧（即面向另一立柱13的一侧），压载舱位于立柱13的外侧（即面向平台外部海域的一侧）；立柱13的内侧为防撞区，避免了管路的破损。
在本实施例中，压载管路22的主管路221和分管路222可以是圆管或方管，管路尺寸大于800mm，可以随船体的建造一起施工，不需要再额外进行压载管路22的布置施工，节省了后续管路安装的工序。
与每个压载舱连通的压载管路22上均设有调拨遥控阀31，以导通或截止压载管路22。进一步地，调拨遥控阀31设在压载管路22的分管路222上。
本实施例的压载系统还包括分别连接各个压载舱21与舷外的进压载舱管路（图中未示出）和排舷外管路23，以使压载舱与舷外进行海水交换。排舷外管路23上设有通海阀32。
在其他实施例中，半潜式起重平台还可以是包括三对立柱的结构，除了艏部和艉部的立柱设置压载舱，还可以在中间的立柱设置压载舱，此处不作限定。
参阅图7，并结合图1至图6所示，一实施方式的半潜式起重平台的压载方法，该压载方法包括如下步骤：
s100，预先将左右舷两侧的立柱13内的高位压载舱pf3、pf4、pa3、pa4、sf3、sf4、sa3和sa4注水，低位压载舱pf1、pf2、pa1、pa2、sf1、sf2、sa1和sa2保持空舱状态。
进一步地，将平台调节到工作吃水线。
s200，在平台一侧具有向下的倾覆力矩时，将平台该侧立柱13高位压载舱内的压载水依靠重力排出，并向平台另一侧立柱13的低位压载舱内注水，以使平台恢复平衡状态。
s300，在平台一侧具有向上的倾覆力矩时，向平台该侧立柱13的低位压载舱注水，并将平台另一侧立柱13高位压载舱的压载水排出，以使平台恢复平衡状态。
进一步地，在步骤s200和s300过程中，将该高位压载舱内的压载水依靠重力通过压载管路22注入该低位压载舱内。较优地，调节压载水排出及注水的速度，以使平台平稳恢复至平衡状态。
需要说明的是，在步骤s200和s300的顺序可根据具体的作业来确定，此处不予限定。
在其他实施例中，还可以是将该高位压载舱内的压载水依靠重力排至舷外，该低位压载舱从舷外进水。较优地，压载舱通过设置的通海阀32控制压载水排出舷外或从舷外进水。
接下来，以起重平台起重作业为例，进一步说明该压载方法。
当重型起重作业时，起重重物的重量一般超过160t。预先在高位压载舱pa3、pa4、pf3、pf4、sf3、sf4、sa3和sa4中注满压载水，调节平台到工作吃水线状态。
在提升重物过程中，重型吊机15所在的左舷（定义重型吊机15设在左舷）将会下沉倾斜，此时平台左舷具有向下的倾覆力矩。按照上述步骤s200，为了维持平台的平衡，打开调拨遥控阀31，使平台左舷立柱中压载舱pa3、pa4以及pf3、pf4内的压载水通过压载管路22注入右舷立柱中压载舱sa1、sa2和sf1、sf2中，实现把压载水从左舷快速调拨到右舷，实现平台的快速调平，且没有经过压载泵的作用。
当重型吊机15卸载重物，放下货物时，左舷就会上升，再次造成平台的倾斜，即此时平台左舷具有向上的倾覆力矩。此时，按照上述步骤s300，打开调拨遥控阀31，使平台右舷立柱中压载舱sa3、sa4以及sf3、sf4内的压载水通过压载管路22注入右舷立柱中压载舱pa1、pa2和pf1、pf2中，实现左右舷的平衡。
压载调节过程的快慢可通过调拨遥控阀31控制，以便平衡重物产生的不同力矩。当整个起重过程完成后，再使用压载泵把低位压载舱内的压载水排掉。这个压载过程保证了重型起吊过程中的压载系统快速反应能力，保证了起重作业的安全性。该压载方法的压载水的调拨只是平台内部的海水从一舷靠重力调拨到另一舷，没有与舷外海水进行交换，没有额外能量消耗。
在其他实施例中，也可以在起吊作业中，打开通海阀32。使高位压载舱pa3、pa4、pf3、pf4通过排舷外管路23排水到舷外，使低位压载舱sa1、sa2、sf1、sf2从舷外进水。下放重物过程中，就使sa3、sa4、sf3、sf4通过排舷外管路23排压载水到舷外，使pa1、pa2、pf1、pf2从舷外进水。该进水或排水也都是依靠重力，从而也实现压载系统的快速响应。
上述两种压载方法既可以实现压载水的船体内调拨，也可以实现与舷外海水的交换，且实现了压载水的重力式调拨，调拨速度快，可使起吊过程控制在一小时内完成。两种操作方式可选，增加了压载系统操作的灵活性。同时，压载水从一舷调拨到另一舷；或者一舷排水，另一舷进水，相比同侧进水和排水，产生的平衡力矩更大。
虽然已参照以上典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。