海水提升泵塔及海上平台的制作方法

本发明涉及船舶与海洋工程装备技术领域，尤其涉及一种海水提升泵塔及海上平台。

背景技术：

自升式平台作业时，平台船体需提升至离开海平面，平台船体与海平面之间具有一定的气隙。海水提升泵塔的作用是当平台船体悬置海平面之上时，将潜水泵放至海平面以下，使潜水泵能正常工作抽出海水，为自升式平台消防、压载、生产、设备冷却、生活等提供海水。

目前，海水提升泵塔按升降方式主要分为起重机升降式、液压插销升降式及齿轮齿条升降式。现有海水提升泵塔具有以下缺点：一方面，上述几种方式均为整体升降式，泵塔为整体高耸结构，高度通常大于20米，升起时占用甲板上方空间，影响其他作业；另一方面，因泵塔升降，需在高度方向设置多个出水口及阀门，需随着泵塔的升降更换出水口；又一方面，每套泵塔只能安装两台潜水泵，两台潜水泵无法满足整船的用水需求，因此，整船需配备多套海水提升泵塔；再一方面，齿轮齿条及液压插销升降装置设备成本高，且对加工及装配要求较为严格。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种空间占用小且操作方便的海水提升泵塔及海上平台。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，提供一种海水提升泵塔，该海水提升泵塔包括固定塔身、多个可伸缩式扬水管、多个水泵以及驱动组件；所述固定塔身具有多个扬水管以及连接固定各所述扬水管的固定件；各所述可伸缩式扬水管包括至少一个套管，所述套管可伸缩活动地套接在对应的所述杨水管，以及/或者，所述套管之间可伸缩活动地相互套接，以此可伸缩地连通在所述扬水管与所述水泵之间；所述水泵可相对远离或接近于所述固定塔身，所述水泵在远离所述固定塔身的位置进入水面以下；通过所述驱动组件驱动所述水泵相对远离或接近于所述固定塔身，借此所述水泵切换为入水位置或出水位置。

根据本发明的一实施方式，多个所述可伸缩式扬水管与所述水泵连接的活动端还包括多个连接件，多个所述连接件固定连接多个可伸缩式扬水管的活动端；所述驱动组件包括绞车以及拉绳，绞车设于一水上平台上；拉绳连接于所述绞车与所述连接件之间，使所述绞车通过拉绳带动所述水泵上升或下降。

根据本发明的一实施方式，所述驱动组件还包括拉力传感器，拉力传感器连接于所述拉绳与所述连接件之间，用于测量所述拉绳的拉力。

根据本发明的一实施方式，所述固定塔身还包括出水阀门，出水阀门设于所述扬水管的远离所述水泵的一端。

根据本发明的一实施方式，所述可伸缩式扬水管包括两个套管，从外到内依次为：第一套管以及第二套管，所述第一套管套设于所述扬水管内。

根据本发明的一实施方式，所述扬水管包括外管体以及止降法兰，止降法兰设于所述外管体的下端，其内径小于所述外管体的内径；

所述第一套管包括第一管体、第一配合法兰以及第一止降法兰，第一配合法兰设于所述第一管体的上端，其外径小于所述外管体的内径且大于所述止降法兰的内径，所述第一配合法兰与所述止降法兰配合防止所述第一套管脱出所述扬水管；第一止降法兰设于所述第一管体的下端，其内径小于所述第一管体的内径；

所述第二套管包括第二管体以及第二配合法兰，第二配合法兰设于所述第二管体的上端，其外径小于所述第一管体的内径且大于所述第一止降法兰的内径，所述第二配合法兰与所述第一止降法兰配合防止所述第二套管脱出所述第一套管。

根据本发明的一实施方式，所述第一套管还包括第一止升法兰，第一止升法兰设于所述第一管体的下端部的外壁，与所述扬水管的下端面配合防止所述第一套管全部嵌入所述扬水管内；

所述第二套管还包括第二止升法兰，第二止升法兰设于所述第二管体的下端部的外壁，与所述第一套管的下端面配合防止所述第二套管全部嵌入所述第一套管内。

根据本发明的一实施方式，所述可伸缩式扬水管还包括第一接触传感器以及第二接触传感器；第一接触传感器设于所述扬水管的下端面或第一止升法兰的上表面；第二接触传感器设于所述第一套管的下端面或第二止升法兰的上表面。

根据本发明的一实施方式，所述可伸缩式扬水管还包括第一密封圈以及第二密封圈，第一密封圈设于所述扬水管与所述第一套管之间；第二密封圈设于所述第一套管与所述第二套管之间。

根据本发明实施例的另一方面，提供一种海上平台，配置一个围阱，以将所述固定塔身固定于围阱内，围阱连通上甲板与平台底部。

由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：

本发明的海水提升泵塔，包括固定塔身、多个可伸缩式扬水管、多个水泵以及驱动组件；固定塔身具有多个扬水管，可伸缩式扬水管可伸缩地连通在扬水管与水泵之间，，驱动组件驱动水泵可相对远离或接近于固定塔身，借此水泵切换为入水位置或出水位置。一方面，多个扬水管为固定设置，通过驱动组件驱动可伸缩式扬水管的伸缩带动水泵的运动，因此，无需在高度方向设置多个出水口，成本低，且不需随着泵塔的升降更换出水口连接，操作方便。

另一方面，海水提升泵塔设置为多段可伸缩结构，工作时可伸缩式扬水管向下伸展使水泵伸入海水中，不工作时可伸缩式扬水管向上缩回至固定塔身使水泵脱离海水，无需占用甲板上方空间，不影响其他作业，且所受风载较小。又一方面，设置有多个扬水管以及多个水泵，只需一台该海水提升泵塔即可满足整船的用水需求。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明海水提升泵塔一实施方式的结构示意图；

图2是图1中的海水提升泵塔工作状态下的结构示意图；

图3是图2的俯视示意图；

图4是图2中的H所指部分的局部放大示意图；

图5是图2中的I所指部分的局部放大示意图。

图中主要元件附图标记说明如下：

1、扬水管；11、外管体；12、止降法兰；

2、第一套管；21、第一管体；22、第一配合法兰；23、第一止降法兰；24、第一止升法兰；

3、第二套管；31、第二管体；32、第二配合法兰；33、第二止升法兰；34、水泵连接法兰；

4、水泵；41、水泵法兰；

51、固定杆；52、第一连接杆；53、第二连接杆；

61、连接弯管；62、出水阀门；

71、第一密封圈；72、第二密封圈；

81、绞车；82、拉绳；83、转向滑轮；84、拉力传感器；

91、第一接触传感器；92、第二接触传感器；

10、船体围阱；

111、固定板；112、连接板；113、连接耳。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

参照图1、图2以及图3所示的本发明海水提升泵塔一实施方式的结构示意图。如图所示，该海水提升泵塔主要包括固定塔身、多个可伸缩式扬水管、多个水泵4以及驱动组件；所述固定塔身具有多个扬水管1以及连接固定各所述扬水管1的固定件；各所述可伸缩式扬水管包括至少一个套管，套管可伸缩活动地套接在对应的所述杨水管，以及/或者，套管之间可伸缩活动地相互套接，以此可伸缩地连通在扬水管1与所述水泵4之间；多个可伸缩式扬水管与水泵连接的活动端包括多个连接件，通过这些连接件可固定连接于多个可伸缩式扬水管，实现活动端的固定；所述活动端可相对远离或接近于所述固定塔身，所述水泵4在所述活动端远离所述固定塔身的位置进入水面以下；通过所述驱动组件驱动所述活动端相对远离或接近于所述固定塔身，借此所述水泵4切换为入水位置或出水位置。

在本示例实施方式中，平台船体可以设置有船体围阱10，固定塔身固定于船体围阱10内。船体围阱10属于现有技术；船体围阱10为可容纳海水泵塔的圆筒形结构，为了满足强度需求，船体围阱10可以采用由钢板和型钢组成的中空立方体形框架结构，船体围阱10的四周采用型钢进行加固。

在本示例实施方式中，固定塔身可以包括四个扬水管1以及连接固定各扬水管1的固定件等等。固定件可以包括连接各扬水管1与船体围阱10的多个固定杆51，以及连接相邻两个扬水管1的多个第一连接杆52 和多个第二连接杆53。多个固定杆51为相互平行设置，固定杆51的一端固定于扬水管1，另一端固定于形成船体围阱10的钢板。多个第一连接杆52为相互平行设置，多个第二连接杆53与第一连接杆52交叉设置，与第一连接杆52基本形成三角形，整体形成桁架结构，桁架结构更利于各扬水管1的稳定性。固定件的结构不限于上述描述，例如，固定件还可以包括多个连接板，四个扬水管1焊接在连接板上，连接板又焊接在形成船体围阱10的钢板。扬水管1的个数也可以设置为三个、五个或更多个，具体的数量可以根据整船的用水需求确定。

扬水管1的上端高于船体甲板，扬水管1的下端高于船体底板，扬水管1的下端与船体底板之间的距离空间内可以用于容纳缩回后的多个可伸缩式扬水管的端部、连接件以及水泵4。扬水管1的上端连接有连接弯管61，连接弯管61的远离水泵4的一端设置有出水阀门62。当然，在本发明的其他示例实施方式中，也可以直接在扬水管1的远离水泵4 的一端设置出水阀门62。均属于本发明的保护范围。

在本示例实施方式中，可伸缩式扬水管可以设置为四根，每根可伸缩式扬水管的结构可以是相同的；水泵4也可以设置为四个。可伸缩式扬水管连接在扬水管1与水泵4之间，水泵4与可伸缩式扬水管的一端通过连接件固定。可伸缩式扬水管以及水泵4的个数也可以设置为三个、五个或更多个，具体的数量可以根据整船的用水需求确定，且可伸缩式扬水管以及水泵4的个数与扬水管1的个数可以是相同的。

在本示例实施方式中，每组可伸缩式扬水管包括两个套管，从外到内依次为：第一套管2以及第二套管3，即第二套管3套设于第一套管2 内；第一套管2又套设于扬水管1内。第一套管2可以伸出扬水管1或缩回在扬水管1内，第二套管3可以伸出第一套管2或缩回在第一套管 2内；第一套管2以及第二套管3可采用喷涂特殊涂层等现有常规技术手段防止海洋生物附着。以可伸缩式扬水管的全部伸出状态，可驱动活动端连接件以及水泵4进入水面以下，可伸缩式扬水管缩回状态，可以驱动连接件以及水泵4升至水面以上。

参照图4以及图5所示的局部放大示意图。

具体而言，扬水管1可以包括外管体11以及止降法兰12等等，外管体11可以设置为截面为圆形的管状，止降法兰12可以设于外管体11 的下端，止降法兰12的内径小于外管体11顶端凸环的内径，止降法兰 12的外径大于外管体11的外径，止降法兰12可以设置为与外管体11 相适配的圆环状。当然，外管体11也可以设置为截面为方形、椭圆形的管状，止降法兰12也可以设置为与外管体11相适配的方形、椭圆形的环状。

具体而言，第一套管2可以包括第一管体21、第一配合法兰22以及第一止降法兰23等等。第一管体21可以设置为截面为圆形的管状，第一管体21的外径小于或等于止降法兰12的内径，使第一管体21可以在扬水管1内自由伸缩。第一配合法兰22可以设于第一管体21的上端，第一配合法兰22的外径小于外管体11的内径且大于止降法兰12的内径，使第一配合法兰22可以与止降法兰12配合防止第一套管2脱出扬水管1。第一止降法兰23可以设于第一管体21的下端，第一止降法兰 23的内径小于所述第一管体21的内径。当然，第一管体21也可以设置为截面为方形、椭圆形的管状，第一止降法兰23以及第一配合法兰22 也可以设置为与第一管体21相适配的方形、椭圆形的环状。

具体而言，第二套管3可以包括第二管体31以及第二配合法兰32 等等。第二管体31可以设置为截面为圆形的管状，第二管体31的外径小于或等于第一止降法兰23的内径，使第二管体31可以在第一管体21 内自由伸缩。第二配合法兰32可以设于第二管体31的上端，第二配合法兰32的外径小于第一管体21的内径且大于第一止降法兰23的内径，使第二配合法兰32与第一止降法兰23配合防止第二套管3脱出所述第一套管2。当然，第二管体31也可以设置为截面为方形、椭圆形的管状，第一止降法兰23以及第二配合法兰32也可以设置为与第二管体31相适配的方形、椭圆形的环状。

第一套管2还可以包括第一止升法兰24，第一止升法兰24可以设于第一管体21的下端部的外壁，第一止升法兰24与扬水管1的下端面配合防止第一套管2全部嵌入扬水管1内。在本示例实施方式中，第一止升法兰24在第一套管2上的高度高于第一止降法兰23在第一套管2 上的高度；由于止降法兰12设于外管体11的下端，第一止升法兰24的外径大于止降法兰12的内径，因此，第一止升法兰24与止降法兰12 配合防止第一套管2全部嵌入扬水管1内。

第二套管3还可以包括第二止升法兰33，第二止升法兰33可以设于第二管体31的下端部的外壁，第二止升法兰33与第一套管2的下端面配合防止第二套管3全部嵌入所述第一套管2内。在本示例实施方式中，第二止升法兰33没有设置在第二套管3的最下端；由于第一止降法兰23设于外管体11的下端，第二止升法兰33的外径大于第一止降法兰 23的内径，因此，第二止升法兰33与第一止降法兰23配合防止第二套管3全部嵌入第一套管2内。

可伸缩式扬水管还可以包括第一接触传感器91以及第二接触传感器92等等。在本示例实施方式中，第一接触传感器91设于第一止升法兰24的上表面，在第一套管2上升到位后，第一止升法兰24的上表面会与扬水管1的止降法兰12下端面贴合，从而触发第一接触传感器91。第二接触传感器92设于第二止升法兰33的上表面，在第二套管3上升到位后，第二止升法兰33的上表面会与第一套管2的第一止降法兰23 下端面贴合，从而触发第二接触传感器92。通过第一接触传感器91以及第二接触传感器92，可以感测得知可伸缩式扬水管已经缩回到位，从而控制驱动组件停止驱动，避免在可伸缩式扬水管已经缩回到位后，驱动组件仍然进行驱动，而导致的驱动组件的过载，以及由于过载导致的对可伸缩式扬水管的损伤。当然，本领域技术人员可以理解的是，第一接触传感器91可以设于扬水管1的下端面或止降法兰12的下端面，第二接触传感器92可以设于第一套管2的下端面或第一止降法兰23的下端面。

可伸缩式扬水管还可以包括第一密封圈71以及第二密封圈72等等，第一密封圈71可以设于扬水管1与第一套管2之间，第二密封圈72可以设于第一套管2与第二套管3之间。在本示例实施方式中，第一密封圈71可以位于止降法兰12之上，在可伸缩式扬水管伸展开时，第一密封圈71位于止降法兰12与第一配合法兰22之间；第二密封圈72可以位于第一止降法兰23之上，在可伸缩式扬水管神展开时，第二密封圈 72位于第一止降法兰23与第二配合法兰32之间。在水泵4、可伸缩式扬水管的重力作用下将第一密封圈71以及第二密封圈72压缩，有利于密封效果，避免漏水。

在本示例实施方式中，在第二管体31的与水泵4连接的一端设置有水泵连接法兰34，具体为在第二管体31的下端设置有水泵连接法兰34。在水泵4上设置有水泵法兰41，通过螺钉可以将水泵法兰41与水泵连接法兰34连接，从而将水泵4连通至第二管体31的下端。

在第二管体31的与水泵4连接的活动端，还可以设置有连接件，连接件包括连接于四个第二管体31之间的多个连接板112，以及在其中一个连接板112上设置的连接耳113，连接耳113连接于驱动组件，以此，驱动组件可带动活动端可相对远离或接近于固定塔身。

在本示例实施方式中，在四个水泵4之间还可以连接有多个固定板 111，通过多个固定板111将四个水泵4底端固定连接，固定板111末端可呈抱箍形状，可利用螺栓包紧连接于水泵4。通过多个固定板111将四个水泵4固定连接在一起形成一个水泵群体，会增加强度。

在本示例实施方式中，驱动组件可以包括绞车81以及拉绳82等等；绞车81设于船体甲板上，拉绳82连接于绞车81与活动端的连接耳113 之间，在固定塔身的固定件上还可设置有转向滑轮83，拉绳82绕过转向滑轮83，使拉绳82的转向为垂直向下的状态，避免拉绳82与船体围阱10的摩擦而导致的拉绳82断裂。绞车81可以通过拉绳82带动活动端上升或下降，借此水泵4切换为入水位置或出水位置。当然，绞车81 设于任一水上平台上。驱动组件也可以是卷扬机以及钢丝绳等等。

在本示例实施方式中，驱动组件还可以包括拉力传感器84，拉力传感器84连接于拉绳82与活动端之间，即拉力传感器84连接于拉绳82 与连接耳113之间，通过拉力传感器84可以测量拉绳82的拉力。

下面对本发明的海水提升泵塔的工作过程进行详细说明。

绞车81将拉绳82逐渐放松，可伸缩式扬水管在重力作用下向下伸出，此时，拉力传感器84测量的拉绳82所承受的拉力大约为可伸缩式扬水管的重力、连接件的重力以及水泵4的重力之和，在水泵4接触水面时，由于水的浮力的作用，拉力传感器84测量的拉绳82所承受的拉力会有所缩小，而且在以后水泵4下降的过程，拉绳82所承受的拉力由于浮力的作用会逐渐减小；当可伸缩式扬水管伸展到位后，可伸缩式扬水管的重力、连接件的重力以及水泵4的重力均会由止降法兰12与第一配合法兰22以及第一止降法兰23与第二配合法兰32承受，拉绳82的拉力会减小至零，拉力传感器84测量到拉力为零时，控制绞车81停止驱动，水泵4开始进行抽水工作。

水泵4的抽水工作完成后，绞车81将拉绳82拉紧，可伸缩式扬水管在拉绳82拉力的作用下进行回缩，此时，拉力传感器84测量的拉绳 82所承受的拉力大约为可伸缩式扬水管的重力、连接件的重力以及水泵 4的重力之和。当可伸缩式扬水管回缩到位后，第一止升法兰24的上表面与止降法兰12下表面贴合，阻止第一套管2继续回缩，第一接触传感器91感测到接触信号；第二止升法兰33的上表面与第一止降法兰23 下表面贴合，阻止第二套管3继续回缩，第二接触传感器92感测到接触信号；当第一接触传感器91与第二接触传感器92均返回信号时，控制绞车81停止驱动，完成一次抽水工作的全部流程。

本发明的海水提升泵塔，包括固定塔身、多个可伸缩式扬水管、活动端、多个水泵4以及驱动组件；固定塔身具有多个扬水管1，可伸缩式扬水管可伸缩地连通在扬水管1与水泵4之间，活动端包括连接件，通过连接件固定水泵4与可伸缩式扬水管的一端，驱动组件驱动活动端可相对远离或接近于固定塔身，借此水泵4切换为入水位置或出水位置。一方面，多个扬水管1为固定设置，通过驱动组件驱动可伸缩式扬水管的伸缩带动活动端以及水泵4的运动，因此，无需在高度方向设置多个出水口，成本低，且不需随着泵塔的升降更换出水口连接，操作方便；另一方面，海水提升泵塔设置为多段可伸缩结构，工作时可伸缩式扬水管向下伸展使水泵4伸入海水中，不工作时可伸缩式扬水管向上缩回至固定塔身使水泵4脱离海水，无需占用甲板上方空间，不影响其他作业，且所受风载较小。又一方面，设置有多个扬水管1以及多个水泵4，只需一台该海水提升泵塔即可满足整船的用水需求。再一方面，该海水提升泵塔的伸缩通过绞车81实现，设备成本低，且对海水提升泵塔加工及装配要求相对较低。

上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”等也作具有类似含义。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

本说明书中，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。