一种适用于壳体桩腿自升式海洋平台的抗冰装置的制作方法

本发明属于海洋平台的抗冰技术领域，涉及一种适用于壳体桩腿的自升式海洋平台抗冰装置。

背景技术：

寒冷地区的自升式海洋平台应用实例较少，因其在冬季会受到流动冰的作用，比如我国的渤海海域。而这种作用下会导致自升式海洋平台振动加剧，当这种作用的频谱中有接近结构自振周期时更会引起平台的稳态振动，加快平台的疲劳失效，影响平台工作人员的正常生活，因此在建造平台时应注意冰荷载的碰撞所导致的平台振动。目前，在自升式海洋平台上还没有减小海冰破坏的措施，因此，一种能够解决上述问题的自升式海洋平台抗冰装置是自升式平台抗冰方面的一种极具应用价值的技术。

技术实现要素：

针对现有的自升式海洋平台的结构，本发明的目的在于为壳体桩腿自升式海洋平台提供一种可在桩腿上移动的抗冰装置。

为了实现上述目的，本发明所提供了一种适用于壳体桩腿自升式海洋平台的抗冰装置，该装置包括抗冰锥体、至少一个齿轮箱、至少一个齿轮箱固定板、至少一个带导轨的齿条；其中，抗冰锥体为设置在桩腿外周的圆锥形抗冰结构，位于平台下甲板与桩靴之间；在平台桩靴收入处留有锥型凹槽，便于抗冰锥体和桩靴收入平台；齿轮箱通过齿轮箱固定板固定于抗冰锥体内部；桩腿外周沿轴向方向设置带导轨的齿条；齿轮箱的一侧内部设置导轨嵌入区，将齿轮箱嵌入导轨的导槽内，同时令设置于导轨嵌入区内部的齿轮与齿条相啮合，齿轮中心与齿轮箱轴连接；抗冰锥体通过齿轮运动控制装置控制齿轮与齿条的相对运动，实现抗冰锥体沿桩腿的上下运动；抗冰锥体的锥面与底面的夹角α为45°～60°，锥体底面直径d小于桩靴直径，锥体高度l小于桩靴半径×tanα。

为了起到抗冰效果，夹角α不应大于60°，为了不使锥体直径过大且起到抗冰效果，夹角α应大于45°。锥体高度l根据水位变化情况进行确定，同时为了满足锥体收入平台的要求，锥体直径d应小于桩靴直径，从而锥体高度l应当小于桩靴半径*tanα。

进一步，当带导轨的齿条为多个时，则沿桩腿外周均匀布置，与之相对应的齿轮箱也沿桩腿外周均匀布置。

进一步，上述齿轮箱中的齿轮有一个或两个以上；当为两个以上时，多个齿轮沿齿条依次排列，且同时与齿条相啮合，齿轮运动控制装置同时控制所有齿轮的同步转动。

进一步，该抗冰锥体内部还包括制动装置，实现当运动到指定位置时，对齿轮箱的制动，进而固定抗冰锥位置。

本发明的有益效果为：

1、由于在自升式海洋平台桩腿的水面附近外侧安装有专用抗冰锥，海洋平台桩腿所受到的海冰荷载由直立结构的挤压破坏转化为锥体结构的弯曲破坏，从而可以有效的减小冰力极值及结构冰激振动，保护平台的安全。

2、本发明适用于壳体桩腿，实施简单，在桩腿与抗冰锥之间设有连接和移动装置，使抗冰锥可以配合自升式海洋平台工作方式。

3、抗冰锥体可以和桩靴一同收入平台便于平台的移动工作，同时在无冰期抗冰锥体可收入平台凹槽内，使得桩腿受到的波浪力不发生变化。

附图说明

图1为本发明的抗冰锥体及齿轮齿条装置示意图；

图2为本发明的齿轮箱结构示意图；

图3为本发明的抗冰锥及平台锥型凹槽示意图；

图4为本发明抗冰锥及桩靴收入平台示意图；

图5为本发明的抗冰装置工作流程框图；

图中：1抗冰锥体；2齿轮箱；3齿轮箱固定板；4带导轨的齿条；5桩腿；6导轨嵌入区；7齿轮；8齿轮箱内部；9平台下甲板；10桩靴。

具体实施方式

本发明所提供的一种适用于壳体桩腿自升式海洋平台的抗冰装置，其中的主要装置如图1所示。

将抗冰锥的外型设计为正圆锥状，内部形状根据齿轮齿条装置的形状进行设计，并进行加强。

在桩腿与抗冰锥上设置齿轮齿条移动装置，将抗冰锥体安装于平台与桩靴之间的桩腿上。

将平台存放桩靴处上部设计为锥型凹槽，用于抗冰锥体的存放如图3所示。

自升式平台拖曳至作业区域前，将桩靴和抗冰锥体全部收入平台设计槽位处如图4所示。

平台运动至指定区域后，打开抗冰锥齿轮固定装置，将抗冰锥固定于平台甲板上，直至桩靴到达指定深度。

有冰期作业时，当甲板上升使得抗冰锥斜面位于水面线处时，将抗冰锥固定于桩腿上，可进行一定的防水处理。然后继续升起甲板至作业高度。

当水位发生改变使得锥体不位于水面线处时，调剂锥体高度使其重新处在水面线处。

作业结束后抗冰锥体随桩靴一起收入甲板凹槽内。

无冰期作业时，抗冰锥固定于平台凹槽内，随甲板一起升至作业高度工作流程见附图5。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种适用于壳体桩腿自升式海洋平台的抗冰装置，该装置是在自升式海洋平台桩腿安装一组可移动式的抗冰锥体，该抗冰装置包括安装在自升式海洋平台壳体桩腿外的正抗冰锥体，以及设置在桩腿与抗冰锥之间的连接、移动及固定装置。采用上述装置后，可以使自升式海洋平台桩腿所受到的海冰荷载由直立结构的挤压破坏转化为锥体结构的弯曲破坏，从而可以有效的减小冰力极值及结构冰激振动，保护平台的安全。同时正锥体可以和桩靴一同收入甲板平台，便于平台的移动作业。本发明适用于壳体筒型桩腿，实施简单，在桩腿与抗冰锥之间设有连接和移动装置，使抗冰锥可以配合自升式海洋平台工作方式。

技术研发人员：张大勇;王国军;岳前进;王飞;刘朝雨;于嵩松
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2017.05.26
技术公布日：2017.09.12