CN104029799A - 箱式下浮体多立柱型半潜式平台 - Google Patents

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陆晔
叶永林
顾学康
田超
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Abstract

本发明涉及一种箱式下浮体多立柱型半潜式平台，包括下浮体，所述下浮体上部通过多根立柱连接上平台，所述下浮体与上平台平行，所述上平台的下表面平行于水面，所述上平台的上表面布置有上层建筑，位于上平台的甲板上设置有直升机起降区，平台上还配备有锚泊***。本发明结构紧凑、合理，制作与安装方便，通过采用下浮体箱式贯通、多立柱型半潜浮式平台，下浮体为箱型体，通过多根立柱与上平台连接，适应深远海环境，并适用于尺寸较大的平台。

Description

箱式下浮体多立柱型半潜式平台
技术领域
本发明涉及海洋平台设计技术领域，尤其是一种适应深远海、离岛海港、离岛空港、海上可重构的超大型箱式下浮体多立柱型半潜式平台。
背景技术
现有技术中的半潜式平台，均采用水下浮体为沉箱式或者为下体式。沉箱式是将几根立柱布置在同一个圆周上，每一根立柱下方设一个下体；下体式是两根鱼雷形的下体分列左右，每根下体上的立柱数可以有2~4根。半潜式平台由于下浮体浸没在水中，其横摇与纵摇的幅值都很小，但是垂荡运动比较大。
现有半潜式平台有向深海发展和功能多样化的趋势，要满足丰富的功能扩展并抵抗深远海恶劣的风浪条件势必要增大尺寸，一旦平台的主尺度过大，达到数百米时，增加立柱之间的距离会严重削弱整个平台的结构承载能力，如果增加立柱的截面尺寸或者立柱的数量来提高结构强度，除了会耗费更多的材料和资金，不仅增大的立柱面积会遭受更严重的波浪载荷，而且增大的水线面会降低其波浪中的耐波性，最终影响平台的使用性能。另外，由于海洋中风向的随机性和波浪的不确定性，立柱面受波浪力不均匀，一旦某个立柱因疲劳失效、或者偶然事件失稳受损，将造成不可估量的损失。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，从而增大了整个平台的浮力，提高使用稳定性，可靠性。
本发明所采用的技术方案如下：
一种箱式下浮体多立柱型半潜式平台，包括下浮体，所述下浮体上部通过多根立柱连接上平台，所述下浮体与上平台平行，所述上平台的下表面平行于水面，所述上平台的上表面布置有上层建筑，位于上平台的甲板上设置有直升机起降区，平台上还配备有锚泊***。
作为上述技术方案的进一步改进：
多根立柱的高度一致，所述立柱的截面形状为圆形、椭圆形、矩形或者多边形立体结构，从平台中心向外，立柱的截面面积逐渐增大；
所述立柱采用矩形阵列或者环形阵列形式布置；
位于上平台的左舷或右舷处设置有吊机；
所述锚泊***的结构为：所述上平台甲板左舷艏部、左舷艉部、右舷艏部、右舷艉部的四组锚机，每组锚机配备有两根锚链；
所述下浮体为箱型水密结构，所述下浮体的长度与上平台的长度一致；
所述下浮体的水平截面为矩形、多边形、圆形或者椭圆形结构，所述下浮体的艏艉面设置有坡度；
所述下浮体内设置有大量舱室；
所述上平台为长方体结构；
所述上平台为生产生活区、餐饮区、物资储存区和机械设备区。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明结构紧凑、合理，制作与安装方便，通过采用下浮体箱式贯通、多立柱型半潜浮式平台，下浮体为箱型体，通过多根立柱与上平台连接，适应深远海环境，并适用于尺寸较大的平台。
（2）本发明具有较大的浮力。根据浮力理论可知，浮体的浮力与排水体积成正比。相对于传统的半潜式平台，本发明的下浮体结构为大尺度箱型体，显著增加排水体积，从而增大了整个平台的浮力。
（3）本发明具有较好的稳性。本发明在平台浮态调整时，下浮体能提供较大的恢复力矩。依据浮体的稳性理论，在同样主尺度的情况下，本平台相对于传统半潜平台有着更大的横（纵）稳心半径，因此本发明的平台具有良好的稳性，能够在深水恶劣环境条件下作业。
（4）本发明具有较小的运动。基于浮体在波浪上运动的受力分析可知，浮体垂荡方向的恢复力刚度与下浮体水平截面面积成正比。相对于传统半潜平台的下浮体，本发明的箱型下浮体具有较大的水平截面面积，可以提供较大阻尼，使得平台在波浪中的垂向升沉运动较小，因此能够较好的抑制平台的垂荡运动。另外，整个平台的水线面面积小，只有立柱在水线面处，并且波浪方向随机性产生的作用于立柱上的波浪载荷分布均匀，整个平台在波浪中运动较小。
（5）本发明具有较好的结构力学性能。本发明的立柱将及下浮体上平台结构组成为一个整体结构，可以有效传递由于波浪和平台不平衡装载所造成的各立柱之间的相互作用力，多根立柱提供了足够大的连接强度与刚度。立柱在水线以上一定高度可设仰角线型，以阻止波浪爬升；根据平台稳性和可变载荷需要，当立柱水平截面积太大时，可以通过增加立柱数量以减小水平截面尺寸；多根立柱水平截面尺寸小使得平台的水线面积小，在波浪中运动较小，有效抵抗作用于平台的环境载荷，不存在如传统半潜式平台管状横撑的薄弱结构，提高了平台适应恶劣海洋环境的能力。
（6）本发明具有较好的可重构性。本发明的上平台，艏艉设有连接器接头，便于多个平台在海上艏艉相连拼装成可重构的超大型半潜式平台，发挥海空港的作用。
（7）本发明平台运动性能优良，具有无条件稳定性，适应作业水深范围广，整体结构强度好，可应用于深远海、离岛海港、离岛空港、海上浮动基地。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为本发明水线以下的俯视图。
其中：1、上层建筑；2、上平台；3、立柱；4、下浮体；5、锚机；6、锚链；7、吊机。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2和图3所示，本实施例的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，包括下浮体4，下浮体4上部通过多根立柱3连接上平台2，下浮体4与上平台2平行，上平台2的下表面平行于水面，上平台2的上表面布置有上层建筑1，位于上平台2的甲板上设置有直升机起降区，平台上还配备有锚泊***。
多根立柱3的高度一致，立柱3的截面形状为圆形、椭圆形、矩形或者多边形立体结构，从平台中心向外，立柱3的截面面积逐渐增大。可以提高整个平台的各向刚度，在平台纵向和横向对称轴上的立柱适当增大截面面积，提高整个平台的抗弯强度。
根据下浮体4的截面型式立柱3采用矩形阵列或者环形阵列形式布置。燃料、淡水、电力管线、输送泵等可以通过立柱3传输至下浮体4。
位于上平台2的左舷或右舷处设置有吊机7。
锚泊***的结构为：上平台2甲板左舷艏部、左舷艉部、右舷艏部、右舷艉部的四组锚机5，每组锚机5配备有两根锚链6。系泊缆采用传统八点锚链方式、锚链-缆-锚链组合方式或全尼龙缆方式。
下浮体4为箱型水密结构，具有较大浮力和储备空间，设置多道水密隔板满足抗沉性要求；下浮体4的长度与上平台2的长度一致。增加平台纵向强度与刚度。
下浮体4的水平截面为矩形、多边形、圆形或者椭圆形结构，下浮体4的艏艉面设置有坡度，以减小在拖航时的阻力和使用中的波浪激励力。
下浮体4内设置有大量舱室。可以储存燃料、淡水等物资。
上平台2为长方体结构。
上平台2为生产生活区、餐饮区、物资储存区和机械设备区。
本发明所述的平台可以采用多个平台模块艏艉相连，在海上拼装成超大型浮动机场、空港等，各平台模块尺寸主尺度一样，功能不同，可分别布置生产生活区、活动区，布置飞机停放区等。
本发明所述的下浮体4为水、燃料、物资等储备区及调整平衡姿态压载区，立柱3为通道及过渡区，上平台2为生产生活区、仓储区。
当平台长度大于300米时，等间隔阵列布置20~30个立柱3。采用等间隔阵列布置方式保证了平台在波浪中受力均匀，结构稳定。考虑减小波浪阻力和方便施工工艺，立柱3根据下浮体4的截面型式可以采用矩形阵列或环形阵列布置，阵列分布的多根立柱3分摊承受上平台2与下浮体4之间结构载荷，可以提高整个平台的强度，减小平台结构变形。
当平台长度为100米~300米时，等间隔阵列布置12~20个立柱3。
当平台长度小于100米时，等间隔阵列布置6~12个立柱3。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种箱式下浮体多立柱型半潜式平台，其特征在于：包括下浮体（4），所述下浮体（4）上部通过多根立柱（3）连接上平台（2），所述下浮体（4）与上平台（2）平行，所述上平台（2）的下表面平行于水面，所述上平台（2）的上表面布置有上层建筑（1），位于上平台（2）的甲板上设置有直升机起降区，平台上还配备有锚泊***。
2.如权利要求1所述的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，其特征在于：多根立柱（3）的高度一致，所述立柱（3）的截面形状为圆形、椭圆形、矩形或者多边形立体结构，从平台中心向外，立柱（3）的截面面积逐渐增大。
3.如权利要求1所述的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，其特征在于：所述立柱（3）采用矩形阵列或者环形阵列形式布置。
4.如权利要求1所述的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，其特征在于：位于上平台（2）的左舷或右舷处设置有吊机（7）。
5.如权利要求1所述的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，其特征在于：所述锚泊***的结构为：所述上平台（2）甲板左舷艏部、左舷艉部、右舷艏部、右舷艉部的四组锚机（5），每组锚机（5）配备有两根锚链（6）。
6.如权利要求1所述的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，其特征在于：所述下浮体（4）为箱型水密结构，所述下浮体（4）的长度与上平台（2）的长度一致。
7.如权利要求1所述的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，其特征在于：所述下浮体（4）的水平截面为矩形、多边形、圆形或者椭圆形结构，所述下浮体（4）的艏艉面设置有坡度。
8.如权利要求1所述的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，其特征在于：所述下浮体（4）内设置有大量舱室。
9.如权利要求1所述的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，其特征在于：所述上平台（2）为长方体结构。
10.如权利要求1所述的箱式下浮体多立柱型半潜式平台，其特征在于：所述上平台（2）为生产生活区、餐饮区、物资储存区和机械设备区。
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