海洋平臺防護與減振裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種海洋平臺防護與減振裝置，屬于海洋結構技術領域。包括“剪刀型”位移放大裝置，疊層橡膠支座，上部支承平臺，中部支承平臺，下部支承平臺，限位裝置，破冰錐面體，槽型連接板和螺栓；本裝置以中部支承平臺呈軸對稱，并以樁腿呈軸對稱。該裝置既能較少地降低錐體水平剛度，同時又具有較好恢復力和耗能減振性能，能夠有效地減少冰、波浪激勵對結構的擠壓、摩擦、振動影響，降低平臺的響應，從根本上解決海洋平臺的冰激振動問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種海洋平臺防護與減振裝置，屬于海洋結構

技術介紹
我國渤海及北方海域冬季常受寒潮侵襲，每年都有結冰現象，海冰災害頻率。我國渤海己探明和開發出多個油田并建立了多座石油平臺，石油開發過程中面臨海冰災害。在結冰海域，海冰對海洋結構的作用遠大于波浪和風的影響。海冰在潮流與風的作用下發生漂移，會與海洋平臺結構發生相互碰撞。在冰區結構的施工和服役期間，海洋平臺樁腿間的大量堵塞冰，因潮流與風力作用，與樁柱之間會發生擠壓切割破碎，對海洋結構物的安全造成威脅。歷史上曾發生過數起海洋結構被海冰破壞的事故:1963年庫克灣兩個簡易平臺被冰推倒；1969年“海二井”鉆井平臺在巨大的海冰推力下倒塌；1977年，“海四井”的烽火臺也被海冰推倒；1990年I月，JZ20—2海域“渤八”和“渤十”兩條鉆井船受海冰影響而損壞。2000年I月，JZ20 — 2中南平臺在海冰作用下發生劇烈的穩態振動，造成8號井排空管線疲勞斷裂，天然氣泄漏，平臺關斷停產。由于海洋平臺體積龐大，造價昂貴，一旦發生事故，經濟損失巨大且修復困難，甚至危害到工作人員的生命安全。強烈的冰激振動是危害海洋平臺安全的重要因素，因此對于現役的一些海洋結構，需要進行相應的改造來降低海冰對結構的影響。對于現階段應用比較廣泛的桁架結構剛性海洋平臺，為減少惡劣載荷下平臺的振動，傳統的方式是在設計時增加平臺的剛度，用“硬碰硬”的方法抵抗載荷引起的振動。即通過進一步增加立柱間聯結斜撐直徑的方法增加平臺的剛度來避免共振，減小平臺的響應。但隨著平臺向深水發展，該振動控制方式表現出很大的局限性，會使結構體積進一步增大，制造、安裝和運輸等費用急劇增加。因此，傳統的“硬碰硬”抗振方法面臨著巨大的挑戰。在臨冰排結構上安裝破冰錐體，這雖然在很大程度上避免了直立結構上發生的穩態振動問題，但這并不意味著安裝破冰錐體就可以有效地避免冰激振動。渤海多年的現場錐體結構冰激振動監測表明，安裝破冰錐體后，結構在特定的冰況下同樣會發生強烈的冰激振動。作用在錐體結構上的冰激勵具有一定的周期性，當這個周期與平臺的固有周期接近時，便會引起了平臺的共振。結構在海冰作用下發生振動，會引起結構疲勞破壞或上部設施損壞。因此如何有效地減少冰、波浪激勵對結構的擠壓、摩擦、振動影響，降低平臺的振動響應，從根本上解決海洋平臺的冰激振動問題變得十分必要。
技術實現思路
本專利技術需要解決的技術問題是克服
技術介紹
的不足，提供一種海洋平臺防護與減振裝置。該裝置既能不降低破冰效果，較少地降低錐體水平剛度，同時又具有較好恢復力和耗能減振性能，從而有效地減少冰、波浪激勵對結構的振動影響。為實現上述專利技術目的，本專利技術所采用的技術方案如下: 一種海洋平臺防護與減振裝置，設置于海洋平臺樁腿波浪變動區，包括“剪刀型”位移放大裝置，疊層橡膠支座，上部支承平臺，中部支承平臺，下部支承平臺，限位裝置，破冰錐面體，槽型連接板和螺栓；所述上部支承平臺，中部支承平臺，下部支承平臺固定于樁腿上，所述“剪刀型”位移放大裝置由兩支曲桿構成，曲桿之間通過鉸連接；其中一支曲桿的一端焊接于上部承平臺上，另一端焊接于限位裝置上，另一支曲桿的一端鉸接于破冰錐面體上，另一端固定于槽型連接板中，槽型連接板采用螺栓固定于疊層橡膠支座上，疊層橡膠支座固定于中部支承平臺上；限位裝置固定于中部支承平臺上。本裝置以中部支承平臺呈軸對稱，并以樁腿呈軸對稱。與現有技術相比，本專利技術具有如下突出的優點: 本裝置既能較少地降低錐體水平剛度，同時又具有較好恢復力和耗能減振性能，能夠有效地減少冰、波浪激勵對結構的擠壓、摩擦、振動影響，降低平臺的響應，從根本上解決海洋平臺的冰激振動問題。本專利技術結構簡單合理，能避免共振，具有較好的耗能減振性能。附圖說明圖1是本專利技術海洋平臺防護與減振裝置的外觀示意圖。圖2是本專利技術海洋平臺防護與減振裝置的結構剖視示意圖。圖3是本專利技術錐體內部的疊層橡膠支座布置位置示意圖。圖4是本專利技術構件連接示意圖。圖5是本專利技術錐體內部的曲桿與疊層橡膠阻尼器連接示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明: 參見圖1 5，一種海洋平臺防護與減振裝置，設置于海洋平臺樁腿I波浪變動區，其特征在于，包括“剪刀型”位移放大裝置2，疊層橡膠支座3，上部支承平臺4，中部支承平臺5，下部支承平臺6，限位裝置7，破冰錐面體8，槽型連接板9和螺栓10 ;所述上部支承平臺4，中部支承平臺5，下部支承平臺6固定于樁腿I上，所述“剪刀型”位移放大裝置2由兩支曲桿構成，曲桿之間通過鉸連接；其中一支曲桿的一端焊接于上部承平臺4上,另一端焊接于限位裝置7上，另一支曲桿的一端鉸接于破冰錐面體8上，另一端固定于槽型連接板9中，槽型連接板9采用螺栓10固定于疊層橡膠支座3上，疊層橡膠支座3固定于中部支承平臺5上；限位裝置7固定于中部支承平臺5上。本裝置以中部支承平臺5呈軸對稱，并以樁腿I呈軸對稱。當海冰接觸破冰錐面體8時，“剪刀型”位移放大裝置2將海冰輸入錐面體結構的能量傳遞給中部支承平臺5上的16個疊層橡膠支座3。疊層橡膠支座3通過自身產生的變形，將沖擊能量吸收耗散。破冰錐面體8的位移經過“剪刀型”位移放大裝置2將位移放大三倍。由此，疊層橡膠支座3的水平行程被放大三倍，提高了其耗能能力。海冰在作用到錐體樁腿上之前破碎，此時疊層橡膠支座3提供回復力，使破冰錐面體8回擺至平衡位置。具體過程如下: 1.圖1 5，海冰開始與破冰錐體迎冰面發生接觸后，海冰不斷被向上挑起，海冰形成受彎板。破冰錐面體8受到海冰擠壓產生變形，將冰激勵逐漸傳遞給“剪刀型”位移放大裝置2。“剪刀型”位移放大裝置2將海冰輸入錐面體結構的能量傳遞給中部支承平臺5上的16個疊層橡膠支座3。疊層橡膠支座3具有良好的滯回特性，通過自身的反復變形將海冰激勵能量轉化為熱量耗散。2.隨著海冰前緣被破冰錐面體8傾斜的迎冰面逐漸挑起，錐體在冰力的作用下發生偏移，冰力在海冰破壞之前逐漸增大，破冰錐面體8和疊層橡膠支座3的位移隨之逐漸增大。海冰因達到抗彎剛度極限而脆性折斷，冰排破壞時破冰錐面體8和疊層橡膠支座3的位移達到最大值。3.海冰彎曲破壞后，冰激勵突然卸載。在疊層橡膠支座3的彈性回復力作用下，破冰錐面體8和疊層橡膠支座3開始同時作回擺運動。當結構回擺至平衡位置時，冰力的第一次卸載過程基本完成。4.在達到平衡位置后，破冰錐面體8在系統彈性回復力的作用下繼續回擺。在結構的回擺作用下，斷裂海冰中部發生二次斷裂，結構的回擺達到最大值位移值。5.海冰前緣完全斷裂，破冰錐面體8上的冰力完全卸載，同時錐體回到靜力平衡位置。隨后，冰力開始第二次卸載，破冰錐面體8回到平衡位置。6、限位裝置7在極端冰災下，防止破冰錐面體8撞擊到海洋平臺樁腿I上。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種海洋平臺防護與減振裝置，設置于海洋平臺樁腿（1）波浪變動區，其特征在于，包括“剪刀型”位移放大裝置（2），疊層橡膠支座（3），上部支承平臺（4），中部支承平臺（5），下部支承平臺（6），限位裝置（7），破冰錐面體（8），槽型連接板（9）和螺栓（10）；所述上部支承平臺（4），中部支承平臺（5），下部支承平臺（6）固定于樁腿（1）上，所述“剪刀型”位移放大裝置（2）由兩支曲桿構成，曲桿之間通過鉸連接；其中一支曲桿的一端焊接于上部承平臺（4）上，另一端焊接于限位裝置（7）上，另一支曲桿的一端鉸接于破冰錐面體（8）上，另一端固定于槽型連接板（9）中，槽型連接板（9）采用螺栓（10）固定于疊層橡膠支座（3）上，疊層橡膠支座（3）固定于中部支承平臺（5）上；限位裝置（7）固定于中部支承平臺（5）上。

【技術特征摘要】
1.一種海洋平臺防護與減振裝置，設置于海洋平臺樁腿(I)波浪變動區，其特征在于，包括“剪刀型”位移放大裝置(2)，疊層橡膠支座(3)，上部支承平臺(4)，中部支承平臺(5)，下部支承平臺(6)，限位裝置(7)，破冰錐面體(8)，槽型連接板(9)和螺栓(10);所述上部支承平臺(4)，中部支承平臺(5)，下部支承平臺(6)固定于樁腿(I)上，所述“剪刀型”位移放大裝置(2)由兩支曲桿構成，曲桿之間通過鉸連接；其中一支...

【專利技術屬性】
技術研發人員：范道安，劉文光，何文福，劉陽，秦川，呂春財，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：發明
國別省市：