一種海洋平臺消浪破冰結構制造技術

本發明專利技術涉及一種海洋平臺消浪破冰結構，其特征在于：它包括一上錐環、一中錐環和一下錐環，所述上錐環、中錐環和下錐環從上到下依次套設在海洋平臺的樁腿上，所述上錐環和下錐環分別與所述樁腿焊接固定，所述中錐環內部通過間隔設置的若干支撐橫梁與所述樁腿焊接固定，所述中錐環頂部通過周向間隔設置的若干上傾斜角棱體與所述上錐環底部固定連接，所述中錐環底部通過周向間隔設置的若干下傾斜角棱體與所述下錐環頂部固定連接；每一所述上傾斜角棱體和每一下傾斜角棱體的棱角均向外側設置，且所述上傾斜角棱體與所述下傾斜角棱體關于所述中錐環對稱。本發明專利技術制造、安裝難度均不大，可以廣泛應用于海洋平臺破冰過程中，尤其適用于樁腿直徑較大，受波浪荷載影響較大的海洋平臺結構。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于冰區海洋工程設施的破冰結構，特別是關于一種安裝在海洋平臺樁腿上的海洋平臺消浪破冰結構。
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，對海洋平臺結構有著很大影響。為了降低作用在海洋平臺上的冰荷載，目前工程界采用在海洋平臺的樁腿上加裝破冰錐體的措施，工程經驗表明這一措施可以降低作用在海上平臺上的最大冰荷載。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上形成徑向、環向裂紋，導致冰板2彎曲破壞。冰本身是一種脆性材料，其破碎行為與海洋平臺結構的接觸形式有著極其敏感的關系，若冰與豎直面接觸，會發生擠壓破碎；若冰與傾斜面接觸，其破碎形式則會由擠壓破碎轉變為彎曲破碎。破冰錐體帶來的問題是:由于冰破碎具有一定的周期性，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，這種荷載的周期通常與海洋平臺的固有周期接近，容易導致海洋平臺振動，長期的振動會給海洋平臺造成不良影響，導致海洋平臺結構的疲勞損傷，而且由于將海洋平臺樁腿與冰作用位置改成了錐體結構，導致冰與海洋平臺結構接觸寬度增大，最大冰力也相應的有所增大。此外，由于破冰錐體增大了海洋平臺結構水線面的位置，導致波浪作用在樁腿的作用力明顯增大，不利于海上平臺結構的安全。
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破冰和消浪效果都比較好的海洋平臺消浪破冰結構，不僅可以降低作用在海洋平臺結構上的冰荷載，能夠降低冰板引起的海洋平臺結構振動，而且不會增加作用在海洋平臺樁腿上的波浪載荷，進一步保證海洋平臺的安全。為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案:一種海洋平臺消浪破冰結構，其特征在于:它包括一上錐環、一中錐環和一下錐環，所述上錐環、中錐環和下錐環從上到下依次套設在海洋平臺的樁腿上，所述上錐環和下錐環分別與所述樁腿焊接固定，所述中錐環內部通過間隔設置的若干支撐橫梁與所述樁腿焊接固定，所述中錐環頂部通過周向間隔設置的若干上傾斜角棱體與所述上錐環底部固定連接，所述中錐環底部通過周向間隔設置的若干下傾斜角棱體與所述下錐環頂部固定連接；每一所述上傾斜角棱體和每一下傾斜角棱體的棱角均向外側設置，且所述上傾斜角棱體與所述下傾斜角棱體關于所述中錐環對稱。所述上錐環和下錐環的大小、形狀和結構完全相同。每一所述上傾斜角棱體和每一下傾斜角棱體采用三角形截面梁和矩形截面梁中的一種。每一所述上傾斜角棱體和每一下傾斜角棱體與水平方向的夾角為45度 60度。所述中錐環的直徑根據所述上傾斜角棱體和下傾斜角棱體與水平方向的夾角進行確定。本專利技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點:1、本專利技術包括上錐環、中錐環和下錐環，上錐環、中錐環和下錐環從上到下依次套設在海洋平臺的樁腿上，上錐環和下錐環分別與樁腿焊接固定，中錐環與上錐環和下錐環之間分別周向間隔設置若干傾斜角棱體，當冰板過來時，首先與上傾斜角棱體或下傾斜角棱體的棱角接觸，冰板集中受力內部發生裂紋，由于冰板僅僅與上傾斜角棱體或下傾斜角棱體的棱角接觸，接觸面積較小，海洋平臺結構受力較小，有效保證了海洋平臺的安全。2、本專利技術由于采用上傾斜角棱體或下傾斜角棱體分別將上錐環、下錐環與中錐環連接，因此冰板與棱角接觸產生裂紋后，冰板將沿著上傾斜角棱體或下傾斜角棱體爬升，同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，在此過程中，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，冰力的作用周期會減小，因此冰力的作用周期遠離結構固有周期，降低了海洋平臺結構的振動，進一步減小海洋平臺結構的疲勞損傷。3、本專利技術由于上傾斜角棱體或下傾斜角棱體間隔設置，則上傾斜角棱體或下傾斜角棱體與樁腿之間為中空，當處于結冰季時，破碎后的冰會進入中空位置，形成冰的堆積，使后續冰不與樁腿直接發生作用，間接降低海洋平臺的冰荷載。4、當處于無冰季時，由于本專利技術上傾斜角棱體或下傾斜角棱體間隔設置，波浪作用在海洋平臺時，可以通過上傾斜角棱體或下傾斜角棱體對波浪形成破碎作用，破碎后的波浪再與樁腿發生作用，因此不增加對海洋平臺結構上的波浪荷載，有利于無冰季節海洋平臺的安全。5、本專利技術的中錐環內部通過間隔設置的若干支撐橫梁與樁腿焊接固定，因此使整個海洋平臺在破冰過程中具有足夠的強度，不容易被冰破壞。綜上所述，本專利技術制造、安裝難度均不大，可以廣泛應用于海洋平臺破冰過程中，尤其適用于樁腿直徑較大，受波浪荷載影響較大的海洋平臺結構。附圖說明圖1是現有的破冰錐體結構示意圖；圖2是圖1的俯視示意圖；圖3是本專利技術的結構示意圖。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，本專利技術的海洋平臺消浪破冰結構包括一上錐環3、一中錐環4和一下錐環5，上錐環3、中錐環4和下錐環5從上到下依次套設在海洋平臺的樁腿6上，上錐環3和下錐環5分別與樁腿6的柱面焊接固定，中錐環4頂部通過周向間隔設置的若干上傾斜角棱體7與上錐環3底部固定連接，中錐環4底部通過周向間隔設置的若干下傾斜角棱體8與下錐環5頂部固定連接；每一上傾斜角棱體7和每一下傾斜角棱體8的棱角均向外側設置，且上傾斜角棱體7與下傾斜角棱體8關于中錐環4對稱設置。為了保證中錐環4的強度，中錐環4內部通過間隔設置的若干支撐橫梁9與樁腿6的柱面焊接固定。上述實施例中，上錐環3和下錐環5的大小、形狀和結構完全相同，均可以采用鋼板焊接或者鑄件焊接而成。上述各實施例中，每一上傾斜角棱體7和每一下傾斜角棱體8均可以采用三角形截面梁或矩形截面梁，若采用三角截面梁需保證三角截面梁的棱角向外側設置；若采用矩形截面梁需保證矩形截面梁的其中一棱角向外側設置。每一上傾斜角棱體7和每一下傾斜角棱體8的傾斜角度可以根據實際需要進行確定，本專利技術每一上傾斜角棱體7和每一下傾斜角棱體7與水平方向的夾角為45度 60度，另外上傾斜角棱體7和下傾斜角棱體8的數量可以根據實際需要進行確定，在此不作限定。上述各實施例中，中錐環4可以采用鋼板焊接或者鑄件焊接而成，中錐環4的直徑可以根據上傾斜角棱體7和下傾斜角棱體8的傾斜角度進行確定。上述各實施例中，每一支撐橫梁9可以采用鑄件或者鋼板焊接而成，支撐橫梁9的截面形式可以采用矩形或圓形等易于加工的形狀，在此不作限定，支撐橫梁9的數量可以根據實際需要進行確定，在此不作限定。使用本專利技術時，當海水處于無冰季，波浪作用在海洋平臺的樁腿6時，若干上傾斜角棱體7和下傾斜角棱體8會對波浪進行破碎，破碎后的波浪再與樁腿6發生作用，不會增加海洋平臺結構的波浪載荷；當海水處于結冰季，通常中錐環4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，冰板作用于若干上傾斜角棱體7，冰板首先與上傾斜角棱體7的棱角相接觸，由于冰板集中受力，冰板內部將發生裂紋，然后冰板沿著上傾斜角棱體7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，冰板作用于下傾斜角棱體8，由于冰板集中受力，冰板內部將發生裂紋，然后冰板沿著下傾本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種海洋平臺消浪破冰結構，其特征在于：它包括一上錐環、一中錐環和一下錐環，所述上錐環、中錐環和下錐環從上到下依次套設在海洋平臺的樁腿上，所述上錐環和下錐環分別與所述樁腿焊接固定，所述中錐環內部通過間隔設置的若干支撐橫梁與所述樁腿焊接固定，所述中錐環頂部通過周向間隔設置的若干上傾斜角棱體與所述上錐環底部固定連接，所述中錐環底部通過周向間隔設置的若干下傾斜角棱體與所述下錐環頂部固定連接；每一所述上傾斜角棱體和每一下傾斜角棱體的棱角均向外側設置，且所述上傾斜角棱體與所述下傾斜角棱體關于所述中錐環對稱。

【技術特征摘要】
1.一種海洋平臺消浪破冰結構，其特征在于:它包括一上錐環、一中錐環和一下錐環，所述上錐環、中錐環和下錐環從上到下依次套設在海洋平臺的樁腿上，所述上錐環和下錐環分別與所述樁腿焊接固定，所述中錐環內部通過間隔設置的若干支撐橫梁與所述樁腿焊接固定，所述中錐環頂部通過周向間隔設置的若干上傾斜角棱體與所述上錐環底部固定連接，所述中錐環底部通過周向間隔設置的若干下傾斜角棱體與所述下錐環頂部固定連接；每一所述上傾斜角棱體和每一下傾斜角棱體的棱角均向外側設置，且所述上傾斜角棱體與所述下傾斜角棱體關于所述中錐環對稱。2.按權利要求1所述的一種海洋平臺消浪破冰結構，其特征在于:所述上錐環和下錐...

【專利技術屬性】
技術研發人員：屈衍，時忠民，岳前進，劉家悅，畢祥軍，劉圓，李輝輝，
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：