一種小型海洋平臺(tái)自升式樁腿的制作方法
【專(zhuān)利摘要】目前海洋自升式平臺(tái)(指海上石油鉆井及采油平臺(tái))，一般使用“自升式樁腿”作為支撐物將該平臺(tái)固定于海底特定位置。樁腿的升降主要采用齒輪一齒條裝置。這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅體型龐大，而且成本高昂。對(duì)于大多數(shù)小型平臺(tái)船的不太實(shí)用。本專(zhuān)利的目的是：采用筒形樁腿內(nèi)部的靜水壓力或浮力，再加上卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力使其升降。這種技術(shù)簡(jiǎn)單、可靠且成本很低，用于小型海洋平臺(tái)裝置非常適合。本專(zhuān)利所述的一種小型海洋平臺(tái)自升式樁腿，由四部分構(gòu)成：其一，是套在船舶柱形管內(nèi)的鋼質(zhì)筒形樁腿，這是整個(gè)平臺(tái)船的結(jié)構(gòu)支撐物；其二，是設(shè)置在筒形樁腿內(nèi)的潛水泵―閥箱系統(tǒng)，它是由潛水泵和與閥箱系統(tǒng)組成；其三，是與筒形樁腿相連接的卷?yè)P(yáng)機(jī)升降系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)；其四，是樁腿的液壓鎖緊系統(tǒng)，可以將筒體與套筒鎖緊在一定的位置。通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)上述四大部分的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)筒形樁腿的升降。如果海底有較厚的淤泥，本專(zhuān)利在樁靴底部及四周裝置旋轉(zhuǎn)切削刀片和“脈沖高壓水”噴頭，樁靴底部及四周的旋轉(zhuǎn)切削刀片，可以將粘附的淤泥切碎，同時(shí)噴出脈沖高壓水，可將吸附住樁腿與樁靴的淤泥沖開(kāi)，然后將樁腿收回。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種小型海洋平臺(tái)自升式巧腿 1.
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001 ]本專(zhuān)利從技術(shù)角度，設(shè)及對(duì)船舶及海洋工程技術(shù)的綜合應(yīng)用，屬于船舶及海洋工 程裝備類(lèi)技術(shù)領(lǐng)域。 2.
【背景技術(shù)】
[0002] 目前海洋自升式平臺(tái)（指海上石油鉆井及采油平臺(tái)），一般使用"自升式粧腿"作為 支撐物將該平臺(tái)固定于海底特定位置?；捦鹊纳抵饕捎谬X輪一齒條裝置。從原理上，運(yùn) 是一種普通的機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)。但實(shí)際上，由于粧腿在海水中的長(zhǎng)度很長(zhǎng)(達(dá)幾十米甚至幾百 米），且平臺(tái)的重量很大(有的上萬(wàn)噸），而且要求定位準(zhǔn)確、牢固穩(wěn)定，而且要能經(jīng)受海洋巨 大風(fēng)浪的襲擊，運(yùn)種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅體型龐大，動(dòng)力強(qiáng)大、加工精密，而且成本高昂。我國(guó)的許 多自升式平臺(tái)的升降模塊，大都從國(guó)外進(jìn)口。
[0003] 有些近海工程，例如，淺海風(fēng)電機(jī)的粧基工程、風(fēng)電機(jī)的安裝工程、海岸工程建筑 物的水下打粧等工程的發(fā)展，導(dǎo)致小型平臺(tái)船應(yīng)運(yùn)而生。例如淺海鉆探、地質(zhì)采樣、W及海 上粧基的抗壓負(fù)荷試驗(yàn)及抗拉拔粧試驗(yàn)等，海上平臺(tái)船所在的海域水深并不大(例如小于 100m)，平臺(tái)船的自升重量也不太大(例如小于5000噸），此時(shí)，平臺(tái)船自升式粧腿的升降機(jī) 構(gòu)即沒(méi)有必要再采用昂貴的齒輪一齒條機(jī)構(gòu)。
[0004] 3.本專(zhuān)利的內(nèi)容：
[0005] 3.1 概述
[0006] 本專(zhuān)利的目的是：實(shí)現(xiàn)粧腿的升降不再采用機(jī)械式齒輪一齒條或蝸輪蝸桿的技 術(shù)，而是采用筒形粧腿內(nèi)部的靜水壓力或浮力，再加上卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力使其升降的原理，運(yùn)雖 然也是常規(guī)的機(jī)械技術(shù)，但更簡(jiǎn)單、更可靠、且成本很低，用于小型海洋平臺(tái)裝置非常適合。
[0007] 3.2 -種小型海洋平臺(tái)自升式粧腿專(zhuān)利的構(gòu)成
[000引本專(zhuān)利所述的一種小型海洋平臺(tái)自升式粧腿，是由4部分構(gòu)成:其一是套在船舶柱 形管內(nèi)的鋼質(zhì)筒形粧腿;其二是設(shè)置在筒形粧腿內(nèi)的潛水累一閥箱系統(tǒng)，它是由潛水累和 與閥箱系統(tǒng)組成;其=是與筒形粧腿相連接的卷?yè)P(yáng)機(jī)升降系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)；其四是粧腿的 液壓鎖緊系統(tǒng)，可W將筒體與套筒鎖緊在一定的位置。
[0009] 所謂筒形粧腿，是一根大型水密鋼管，是承受船舶重量的支撐構(gòu)件。設(shè)置在平臺(tái)的 粧腿套筒之內(nèi)。其上部，通過(guò)定滑輪、動(dòng)滑輪組和鋼纜與設(shè)置在平臺(tái)上的二組液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)相 連接，可W使粧腿在套筒內(nèi)自由上下滑動(dòng)；既可W-直下沉到海底，也可W被收到平臺(tái)內(nèi)， 也可W停留在中間位置；
[0010] 所謂潛水累一閥箱系統(tǒng)，設(shè)在粧腿內(nèi)的底部，通過(guò)閥箱中的閥口調(diào)節(jié)，當(dāng)需要將粧 腿下降到海底時(shí)，可累入海水，產(chǎn)生重力，加上筒體和粧靴及壓載物的重量，再加上一組液 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力，可W將整個(gè)粧腿降到海底；同樣，調(diào)整相應(yīng)的遙控閥件，也可W將筒體內(nèi) 的海水排出筒體外，利用筒體產(chǎn)生的浮力及另一組卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引力使粧腿上升，將其收入 平臺(tái)內(nèi)。閥箱內(nèi)設(shè)遙控閥，可W根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，控制閥件的啟閉。
[0011] 所謂卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)，是由固定在平臺(tái)甲板上的支架、液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組及連接鋼纜 組成。卷?yè)P(yáng)機(jī)座在支架的底部，與平臺(tái)甲板連接在一起。液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)和牽引鋼纜分為二組， 一組卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼纜的上端經(jīng)過(guò)定滑輪與粧腿上端連接，產(chǎn)生將粧腿向上的拉力；另一組 卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼纜的上端直接與粧腿上端連接產(chǎn)生將粧腿向下的拉力，。
[0012] 所謂粧腿鎖緊裝置，是在粧腿套筒(套筒與平臺(tái)固定）內(nèi)設(shè)置的若干組液壓油缸控 審揃伸縮銷(xiāo)。當(dāng)高壓油進(jìn)入油缸內(nèi)時(shí)，活塞銷(xiāo)即可插入到粧腿筒體預(yù)設(shè)的孔槽內(nèi)，將粧腿筒 體與套筒鎖緊，粧腿將被穩(wěn)定在平臺(tái)的一定位置。
[0013] 3.3 -種小型平臺(tái)船自升式粧腿的升降過(guò)程
[0014] 本小型平臺(tái)船自升式粧腿的升降是利用水壓力+卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其升降原 理與過(guò)程如下(參見(jiàn)附圖1):
[0015] 3.3.1粧腿的下降
[0016] 當(dāng)升降粧腿需要下降時(shí)，打開(kāi)遙控海底閥⑦，將海水放入升降腿⑤的內(nèi)部，釋放液 壓鎖緊止動(dòng)銷(xiāo)⑧，當(dāng)升降粧腿內(nèi)的海水到達(dá)船舶吃水線時(shí)，松開(kāi)升降卷?yè)P(yáng)機(jī)③的剎車(chē)裝置， 并開(kāi)啟升降卷?yè)P(yáng)機(jī)⑩，升降粧腿將在套筒(包括壓載物)重力及卷?yè)P(yáng)機(jī)⑩向下拉力的聯(lián)合作 用下、開(kāi)始下降，再開(kāi)啟潛水累壓載累⑥，海水將通過(guò)遙控海底閥⑦繼續(xù)被吸入，可使升降 粧腿一直下降到海底。此時(shí)可關(guān)閉遙控閥⑦（因粧靴處的開(kāi)口有可能被海底遮蔽），再開(kāi)啟 遙控閥⑨，將海水繼續(xù)吸入到升降粧腿內(nèi)部，直至灌滿(mǎn)升降粧腿;再關(guān)閉遙控海底閥⑨，鎖 緊液壓止動(dòng)銷(xiāo)⑧，關(guān)斷卷?yè)P(yáng)機(jī)③與⑩的開(kāi)關(guān)并鎖緊剎車(chē)裝置，即完成粧腿下降至海底的程 序。如果需要將船舶抬起，可釋放液壓鎖緊止動(dòng)銷(xiāo)⑧，且松開(kāi)升降卷?yè)P(yáng)機(jī)的剎車(chē)裝置，開(kāi)啟 卷?yè)P(yáng)機(jī)⑩，可將整個(gè)船舶吊起到吃水線W上需要的位置。
[0017] 3.3.2粧腿的上升
[0018] 當(dāng)粧腿需要上升復(fù)位時(shí)，可首先釋放液壓止動(dòng)銷(xiāo)⑧，釋放升降卷?yè)P(yáng)機(jī)③、⑩的剎 車(chē)，將船體緩緩放下，直至到正常浮態(tài)。然后開(kāi)啟海底遙控閥⑨，讓粧腿內(nèi)的海水自動(dòng)流出。 當(dāng)粧腿內(nèi)的水面與外海齊平之時(shí)，應(yīng)開(kāi)啟潛水壓載累⑥，將粧腿內(nèi)的海水全部排空，依靠水 對(duì)粧腿的浮力，并開(kāi)啟升降卷?yè)P(yáng)機(jī)③，將粧腿吊起，再鎖緊液壓止動(dòng)銷(xiāo)⑧，即可恢復(fù)至正常 的原始狀態(tài)。
[0019] 3.3.3粧靴被"吸化'或陷入渺泥之中時(shí)的自救措施。
[0020] 如果海底有較厚的渺泥，使平臺(tái)船陷入其中一定的深度，但不至于"完全沉沒(méi)"，尚 可通過(guò)自身的能力進(jìn)行自救，運(yùn)一階段是該平臺(tái)船的工作能力的限度。平臺(tái)船排水量的大 小、粧腿直徑、長(zhǎng)度、粧靴大小的選擇等，均要考慮此因素。
[0021] 本專(zhuān)利所設(shè)想的"自救"方式是在粧靴底部及四周裝置旋轉(zhuǎn)切削刀片和"脈沖高壓 噴頭，在粧靴底部及四周的旋轉(zhuǎn)切削刀片，可將粘附的渺泥切碎，同時(shí)噴出脈沖高壓水， 將吸附住粧腿與粧靴的渺泥沖開(kāi)，然后將粧腿收回。 4.【附圖說(shuō)明】：
[0022] 圖1是:一種小型海洋平臺(tái)自升式粧腿
[0023] 圖1的圖例是：
[0024] ①一一升降粧腿吊升滑輪 [00巧]②一一升降粧支架
[00%]③一-升降卷?yè)P(yáng)機(jī)(產(chǎn)生將粧腿上拉的力）
[0027] ④一升降粧腿套筒
[0028] ⑤一一升降粧腿 [00巧]⑥一一潛水壓載累
[0030] ⑦--海底遙控閥
[0031] ⑧一-液壓鎖緊止動(dòng)銷(xiāo)
[0032] ⑨--海底遙控閥
[0033] ⑩一一升降卷?yè)P(yáng)機(jī)
[0034] (產(chǎn)生將粧腿下拉的力，機(jī)座在與圖面的垂直方向，圖上未表示）
[0035] 圖2是:一種小型自升式平臺(tái)船的設(shè)計(jì)方案
[0036] 該船用于淺海的地質(zhì)勘探、海岸建筑、風(fēng)電機(jī)等粧基工程的抗拉與抗壓試驗(yàn)、風(fēng)電 機(jī)安裝等。適用水深50mW下。采用4個(gè)自升式粧腿(本發(fā)明方案）。
[0037] 圖2的圖例是：
[0038] ①一-平臺(tái)船船體
[0039] ②一-尾部360°全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器
[0040] ③--后粧腿
[0041] ④一-試驗(yàn)裝置的縱向軌道
[0042] ⑤一一抗壓(或抗拔)靜載荷試驗(yàn)裝置
[0043] ⑥一一鉆探機(jī)
[0044] ⑦--前粧腿
[0045] @--側(cè)推器
[0046] 圖3是:一種小型自升式平臺(tái)船的抗壓靜載荷試驗(yàn)裝置
[0047] (本圖是圖2的A-A-Al-Al剖面示意圖）在進(jìn)行抗壓靜載荷試驗(yàn)時(shí)，需要將船體升高 至水面W上，再吸入大量的壓載水，才能對(duì)試驗(yàn)粧施加足夠大的壓力。用本發(fā)明的方案是比 較經(jīng)濟(jì)適用的。
[004引圖3的圖例是：
[0049] ①一一平臺(tái)船船體
[0050] ③一后粧腿
[0051] ④一一試驗(yàn)裝置縱向軌道
[0052] ⑧一一試驗(yàn)裝置可升降立柱 [0化3]⑨一-試驗(yàn)裝置主梁
[0054] ⑩一傳感器
[0055] ⑩--千斤頂
[0化6] ◎.--壓力表
[0化7] ◎-一試驗(yàn)粧(最大直徑7m)
[0化引 @一一粧靴(邊緣與底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)刀片及高壓水噴頭）
[0059] 圖4是:一種小型自升式平臺(tái)船的抗拔靜載荷試驗(yàn)裝置
[0060] (本圖是圖2的A-A-Al-Al剖面示意圖）抗拔靜載荷試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)粧而言要施加與抗 壓試驗(yàn)相反的力，不需要將船體升高至水面W上，用本專(zhuān)利的方案更為簡(jiǎn)單。
[0061] 圖4的圖例是：
[0062] ?--拉筋
[0063] (其它同圖3) 5.【具體實(shí)施方式】
[0064] 下面根據(jù)船舶設(shè)計(jì)原理，給出一個(gè)使用4個(gè)粧腿的小型自升式平臺(tái)船的設(shè)計(jì)實(shí)例， 說(shuō)明本專(zhuān)利的【具體實(shí)施方式】：
[00化]5.1設(shè)計(jì)說(shuō)明
[0066] 5.1.1船型、航區(qū)及用途
[0067] 船型；本船為適應(yīng)工程施工的需要，尾部為雙尾，雙尾之間有一塊較大的開(kāi)口水 域。全船設(shè)4個(gè)圓柱形的自升式粧腿，首部為圓形。
[0068] 航區(qū)：本船作為工程船，適用于中國(guó)沿海水深50mW下的海域;作為航行船舶，可航 行(包括作業(yè))于中國(guó)沿海3類(lèi)海區(qū)。
[0069] 用途:本船主要用于對(duì)海岸工程及海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔架粧基等水工結(jié)構(gòu)物進(jìn)行 抗壓、抗拔試驗(yàn)，進(jìn)行海上地質(zhì)鉆探。在配置吊機(jī)之后，還可W進(jìn)行海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安 裝及維護(hù)。
[0070] 5.1.2船舶的主要參數(shù)：
[0073] 5.1.3粧腿（自升式）
[0071]
[0072]
[0074] 本船共設(shè)計(jì)4個(gè)自升式粧腿，其參數(shù)如下：
[0075]
[0076] 5.1.4動(dòng)力及定位系統(tǒng)
[0077] 全電力推進(jìn)。設(shè)主電站、應(yīng)急電站、尾360°全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器、首側(cè)推器。定位系統(tǒng)為 DP-2。
[007引 5.2抗壓試驗(yàn)
[0079] 5.2.1抗壓試驗(yàn)程序：
[0080] 按前述"粧腿的下降"程序，將4只粧腿均注滿(mǎn)海水，使粧腿壓向海底;先排干船舶 內(nèi)的壓載水（W減輕船舶重量）；開(kāi)啟將船舶升起的卷?yè)P(yáng)機(jī)，可將船舶升起并脫離水面，鎖緊 船舶后，再將壓載水注入，使粧腿對(duì)海底壓力增大。
[0081] 在調(diào)整好船舶位置(使抗壓試驗(yàn)的主梁呈水平狀態(tài)）W后，即可進(jìn)行抗壓靜載荷的 試驗(yàn)，設(shè)計(jì)壓力設(shè)定為3000t。
[0082] 5.2.2抗壓試驗(yàn)的主要參數(shù)：
[0083] 船舶理論最大排水量(假定上甲板被淹沒(méi)，不含粧腿）
[0084] Amax = 5136t
[0085] 船舶理論最大重量(含粧腿內(nèi)裝滿(mǎn)海水）
[0086] Wmax = 8475t
[0087] 理論最大壓力(假定水深50m，扣除粧腿浮力）
[008引 Wp 麗=6388t;
[0089] 5.3抗拔試驗(yàn)：
[0090] 5.3.1抗拔試驗(yàn)程序
[0091] 按前述"粧腿的下降"程序，將4只粧腿均注滿(mǎn)海水，使粧腿壓向海底?？拱卧囼?yàn)時(shí)， 不必將平臺(tái)船抬出水面(除非是為了減小波浪的干擾），可W在平臺(tái)船在設(shè)計(jì)排水量狀態(tài)下 進(jìn)行。
[0092] 5.3.2抗拔試驗(yàn)的主要參數(shù)：
[0093] 理論最小拔力(假定水深50m)，應(yīng)為設(shè)定的測(cè)試最大拔力加上扣除粧腿浮力后的 粧腿重量：
[0094] 設(shè)定的測(cè)試最大拔力為：
[0095] P叩 〇 = 3000t
[0096] 理論最小拔力為
[0097] Pupmin = 3000+1252 = 4252t〇
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種小型海洋平臺(tái)自升式粧腿。其特征在于，所述的小型海洋平臺(tái)自升式粧腿，是由 4個(gè)部分構(gòu)成，其一是套在船舶柱形管內(nèi)的鋼質(zhì)筒形粧腿;其二是設(shè)置在筒形粧腿內(nèi)的潛水 栗一閥箱系統(tǒng)，它是由潛水栗和與閥箱系統(tǒng)組成;其三是與筒形粧腿連接的卷?yè)P(yáng)機(jī)升降系 統(tǒng);其四是粧腿的液壓鎖緊系統(tǒng)，可以將筒體與套筒鎖緊在一定的位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型海洋平臺(tái)自升式粧腿，其特征在于，所述的筒形粧 腿，是水密型的，設(shè)置在平臺(tái)的粧腿套筒之內(nèi)，其上，通過(guò)定滑輪、動(dòng)滑輪組和鋼纜與設(shè)置在 平臺(tái)上的二組液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)相連接，可以在套筒內(nèi)自由上下滑動(dòng);可以一直下沉到海底，也可 以被收到平臺(tái)內(nèi)；3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型海洋平臺(tái)自升式粧腿，其特征在于，所述的潛水栗一閥箱 系統(tǒng)，一般設(shè)在粧腿的底部，通過(guò)閥箱中的閥門(mén)調(diào)節(jié)，當(dāng)需要將粧腿下降到海底時(shí)，可栗入 海水，產(chǎn)生重力，加上筒體和粧靴及壓載物的重量，再加上一組卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力，可以將整個(gè) 粧腿降到海底；同樣，調(diào)整相應(yīng)的遙控閥件，也可以將筒體內(nèi)的海水排出筒體外，利用筒體 產(chǎn)生的浮力及另一組卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引力將粧腿上升，收入平臺(tái)內(nèi)。遙控閥，可以根據(jù)自動(dòng)控制 系統(tǒng)的要求，控制閥件的啟閉。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型海洋平臺(tái)自升式粧腿，其特征在于，所述的卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)是 由固定在平臺(tái)甲板上的支架、二組液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組及連接鋼纜組成。卷?yè)P(yáng)機(jī)座設(shè)在支架 的底部，與平臺(tái)甲板連接在一起。牽引鋼纜也分為二組。一組卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼纜的上端經(jīng)過(guò)定 滑輪與粧腿上端連接;另一組卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼纜的上端直接與粧腿上端連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型海洋平臺(tái)自升式粧腿，其特征在于:所述的粧腿鎖緊裝置 是在粧腿套筒(套筒與平臺(tái)固定)上設(shè)置的若干組液壓油缸控制的伸縮銷(xiāo)，當(dāng)高壓油進(jìn)入油 缸內(nèi)時(shí)，活塞銷(xiāo)即可插入到粧腿筒體預(yù)設(shè)的孔槽內(nèi)，將粧腿筒體與套筒鎖緊，粧腿將被穩(wěn)定 在平臺(tái)的一定位置。
【文檔編號(hào)】E02B17/02GK205653772SQ201620260191
【公開(kāi)日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日 公開(kāi)號(hào)201620260191.X, CN 201620260191, CN 205653772 U, CN 205653772U, CN-U-205653772, CN201620260191, CN201620260191.X, CN205653772 U, CN205653772U
【發(fā)明人】周俊麟
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