本發明專利技術涉及一種海洋平臺破冰裝置，其特征在于：它包括一正錐形支撐體、一倒錐形支撐體和若干三角棱狀突起，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的形狀、大小和結構完全相同，所述正錐形支撐體底部與所述倒錐形支撐體頂部扣合并固定成一體，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面上對稱、間隔設置有若干三角棱狀突起，每一所述三角棱狀突起的棱角沿著錐形表面向外側伸出，每一所述三角棱狀突起的尖端部靠近所述正椎形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，遠離所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，每一所述三角棱狀突起的橫向斷面面積逐漸增大。本發明專利技術可以廣泛應用于海洋平臺破冰過程中。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于冰區工程設施的破冰裝置，特別是關于一種海洋平臺破冰裝置。
技術介紹
在極區和亞極區的海洋中，冬季海水表面會結冰。海冰在潮汐、海流和風的作用下在海面上漂移，這種漂移的海冰對海洋工程結構會產生影響。漂移的海冰作用在海上石油平臺結構時，海冰會發生破碎，同時對海洋平臺產生荷載作用。在海冰較嚴重的區域，這種海冰荷載是海洋石油平臺的設計控制荷載，對結構有著很大影響。為了降低作用在海洋平臺上的冰荷載，工程界通常采用在海洋平臺的樁腿上加裝抗冰錐體，原理是將海冰與海洋平臺樁腿的作用改變為使海冰與抗冰錐體的錐形表面發生作用，將冰板的擠壓破碎改變為彎曲破壞。目前，工程經驗表明上述措施可以降低作用在海上平臺的最大冰荷載。冰本身是一種脆性材料，其破碎行為與結構體的接觸形式有著極其敏感的關系，若冰與豎直的平面接觸，會發生擠壓破碎；若冰與傾斜的表面接觸，破碎形式則會由擠壓破碎轉變為彎曲破碎。如圖1、圖2所示，現有的導管架海洋平臺破冰錐體I為簡單的圓錐結構，冰板2作用在破冰錐體I的錐形表面形成徑向、環向裂紋，導致冰板2彎曲破壞。冰板在海洋平臺抗冰錐體前的破碎具有一定的周期性，即每次冰板破碎過程時間比較接近。這種周期性的破碎行為會在破冰錐體上施加具有一定周期性的動態荷載，現有工程經驗表明，這種荷載的周期通常與海洋平臺的固有周期接近，容易導致海上平臺產生振動，長期的振動會給海洋平臺造成不良影響，導致海上平臺結構的疲勞損傷。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種具有更好的破冰效果，不僅可以降低作用在海洋平臺結構上的冰荷載，而且能夠降低冰板引起的海洋平臺結構振動，進一步保證海洋平臺安全的海洋平臺破冰裝置。為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案一種海洋平臺破冰裝置，其特征在于它包括一正錐形支撐體、一倒錐形支撐體和若干三角棱狀突起，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的形狀、大小和結構完全相同，所述正錐形支撐體底部與所述倒錐形支撐體頂部扣合并固定成一體，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面上對稱、間隔設置有若干三角棱狀突起，每一所述三角棱狀突起的棱角沿著錐形表面向外側伸出，每一所述三角棱狀突起的尖端部靠近所述正椎形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，遠離所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，每一所述三角棱狀突起的橫向斷面面積逐漸增大。所述正錐形支撐體的錐形表面采用圓錐表面和棱錐表面中的一種。所述倒錐形支撐體的錐形表面采用圓錐表面和棱錐表面中的一種。每一所述三角棱狀突起采用鋼板焊接而成。本專利技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點1、本專利技術包括正錐形支撐體、倒錐形支撐體和若干三角棱狀突起，正錐形支撐體底部與倒錐形支撐體頂部扣合并固定成一體，正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面上對稱、間隔設置有若干三角棱狀突起，且每一三角棱狀突起的棱角向外側突出，當冰板漂移過來時，首先與棱角接觸，由于集中受力，冰板內部將發生裂紋，開始階段由于冰板只在三角棱狀突起的棱角處接觸，接觸面積小，海上平臺結構受力也較小，與現有技術相比，通過改變現有抗冰錐體錐形表面的形式而改變冰的破碎方式，即將冰板的擠壓破碎改變為彎曲破壞，進而改變作用在海上平臺結構上的冰載荷形式。2、本專利技術的正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面為圓錐表面，冰板與三角棱狀突起的棱角接觸內部產生裂紋后，冰板將沿著正錐形支撐板或倒錐形支撐板的錐形表面向上或向下爬升，此時冰板沿著接觸階段形成的裂紋開始裂紋擴展，并發生斷裂，此過程中，由于有初始裂紋生成，冰板的裂紋容易傳播，冰板的斷裂更加容易，作用在海上平臺結構上的冰力也進一步減小，冰力的作用周期也會減小，因此遠離海上平臺結構額固有周期，從而降低海上平臺結構的振動。3、本專利技術的每一三角棱狀突起的尖端部靠近正椎形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，遠離正錐形支撐體和倒錐形支撐體扣合處，每一三角棱狀突起的橫向斷面面積逐漸增大，在正、倒錐形支撐體扣合處，三角棱狀突起的棱角較小，冰板作用在該位置，由于正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面可以采用圓錐表面或棱錐表面，因此冰板容易發生上爬或者下爬，有利于冰板的彎曲破碎形成。本專利技術可以廣泛應用于海洋平臺破冰過程中。附圖說明圖1是現有的破冰錐體結構示意圖；圖2是圖1的俯視不意圖；圖3是本專利技術的破冰裝置結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細的描述。如圖3所示，本專利技術的海上平臺破冰裝置包括一正錐形支撐體3、一倒錐形支撐體4和若干三角棱狀突起5。正錐形支撐體3和倒錐形支撐體4的形狀、大小和結構完全相同，正錐形支撐體3底部與倒錐形支撐體頂部4扣合并固定成一體，正錐形支撐體3和倒錐形支撐體4的錐形表面上對稱、間隔設置若干三角棱狀突起5，每一三角棱狀突起5的棱角沿著錐形表面向外側伸出，每一三角棱狀突起5的尖端部靠近正椎形支撐體3和倒錐形支撐體4的扣合處，遠離正錐形支撐體3和倒錐形支撐體4的扣合處，每一三角棱狀突起5的橫向斷面面積逐漸增大。上述實施例中，正錐形支撐體3和倒錐形支撐體4的錐形表面可以采用圓錐表面或者棱錐表面。上述各實施例中，每一三角棱狀突起5可以采用鋼板焊接加工制作而成，三角棱狀突起5的數量可以根據實際需要進行確定，在此不作限制。使用時，將本專利技術的海上平臺破冰裝置固定焊接在海洋平臺樁腿6上，正錐形支撐體3和倒錐形支撐體4的扣合處與海水的平均水位平齊，冰板向海上平臺漂移過來時，當海水水位在平均水位以上時，冰板作用于正錐形支撐體3，冰板首先與三角棱狀突起5的尖端部相接觸，由于冰板集中受力，冰板內部將發生裂紋，然后冰板沿著正錐形支撐體3的錐面向上爬升，此時冰板沿著裂紋開始擴展，并發生斷裂；當海水水位在平均水位以下時，冰板作用于倒錐形支撐體4，冰板斷裂的過程與上述過程相同。上述各實施例僅用于說明本專利技術，其中各部件的結構和連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本專利技術技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本專利技術的保護范圍之外。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種海洋平臺破冰裝置，其特征在于：它包括一正錐形支撐體、一倒錐形支撐體和若干三角棱狀突起，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的形狀、大小和結構完全相同，所述正錐形支撐體底部與所述倒錐形支撐體頂部扣合并固定成一體，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面上對稱、間隔設置有若干三角棱狀突起，每一所述三角棱狀突起的棱角沿著錐形表面向外側伸出，每一所述三角棱狀突起的尖端部靠近所述正椎形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，遠離所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，每一所述三角棱狀突起的橫向斷面面積逐漸增大。
【技術特征摘要】
1.一種海洋平臺破冰裝置，其特征在于:它包括一正錐形支撐體、一倒錐形支撐體和若干三角棱狀突起，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的形狀、大小和結構完全相同，所述正錐形支撐體底部與所述倒錐形支撐體頂部扣合并固定成一體，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面上對稱、間隔設置有若干三角棱狀突起，每一所述三角棱狀突起的棱角沿著錐形表面向外側伸出，每一所述三角棱狀突起的尖端部靠近所述正椎形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，遠離所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，每一所述三角棱狀突起...
【專利技術屬性】
技術研發人員：屈衍，時忠民，劉家悅，畢祥軍，劉圓，李輝輝，許寧，
申請(專利權)人：中國海洋石油總公司，中海油研究總院，
類型：發明
國別省市：
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