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CN112319718A - 一种非对称半潜式拆解平台 - Google Patents

一种非对称半潜式拆解平台 Download PDF

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CN112319718A
CN112319718A CN202011401076.7A CN202011401076A CN112319718A CN 112319718 A CN112319718 A CN 112319718A CN 202011401076 A CN202011401076 A CN 202011401076A CN 112319718 A CN112319718 A CN 112319718A
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CN
China
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吴海建
张建
唐文献
陈文科
陈伶翔
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China Merchants Marine Equipment Research Institute Co ltd
Jiangsu University of Science and Technology
China Merchants Heavy Industry Jiangsu Co Ltd
China Merchants Heavy Industry Shenzhen Co Ltd
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China Merchants Marine Equipment Research Institute Co ltd
Jiangsu University of Science and Technology
China Merchants Heavy Industry Jiangsu Co Ltd
China Merchants Heavy Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种非对称半潜式拆解平台，包括上船体、浮箱和立柱，立柱用于连接上船体和浮箱，浮箱包括大浮箱与小浮箱，立柱包括大立柱和小立柱；大浮箱与两根大立柱对应连接，小浮箱与两根小立柱对应连接；上船体顶部表面设为平台作业甲板，平台作业甲板上设有吊机，上船体侧面安装有停机坪，上船体内设有平台生活区。本发明的立柱、吊机底座、吊机安装舱壁以及浮箱表面均设计为正高斯曲面，且吊机底座、安装舱壁与立柱设计为三段交接弧面设计，实现复合传力，有效提升浮箱浮力，平台船体承载能力、作业能力以及安全性；采用浮箱及立柱非对称布置，利用杠杆原理，提升拆解平台吊装作业过程中的压载效率、吊装能力以及稳定性。

Description

一种非对称半潜式拆解平台
技术领域
本发明涉及海洋工程装备技术领域，尤其涉及一种非对称半潜式拆解平台。
背景技术
随着海洋环境保护的提倡，海上油气开采行业法规的出台，国内外许多4000吨以上的老旧海上平台需要进行拆解回收，市场空间非常广阔。半潜式起重拆解平台作为专业拆解装备，需具备优于常规起重平台的作业范围、最大承载以及作业效率，我国尚无海上平台的专业拆解平台。
半潜式平台通常由上船体平台与由两个浮箱与立柱构成的下船体构成，上船体甲板上设置用于作业的起重机等设备。常规半潜式起重平台，下船体两浮箱采用对称布置，作业用起重机同样对称布置于平台艉部。若起吊能力较大的平台采用对称布置浮箱和立柱，起重机的自重容易会造成平台稳定性降低。为解决上述问题，目前已有一些半潜式平台采用浮箱非对称设计，两浮箱体积不等，大型起重机均安装于大浮箱一侧，在吊装作业过程中，利用船体的非对称形式进行压载调配，以保证船体的稳定性，提升平台起吊能力。
海上油气平台拆解，不仅需对拆解的大型构件进行起重吊装作业，还需进行运输回收，拆解平台除了具有吊装能力以外，还需要提升平台的承载能力及运输容量。
发明内容
为解决上述缺陷，本发明的目的是在于提供一种基于浮箱非对称布置的、吊装能力强、承载力强、运输容量大的半潜式起重拆解平台。
为实现上述目的，本发明提供一种非对称半潜式拆解平台，包括上船体、浮箱和立柱，所述立柱用于连接上船体和浮箱，所述浮箱包括两个体积不等的大浮箱与小浮箱，所述立柱包括位于上船体底部下方一侧的两根大立柱和位于上船体底部下方另一侧的两根小立柱；所述大浮箱与两根大立柱对应连接，所述小浮箱与两根小立柱对应连接；所述上船体顶部表面设为平台作业甲板，所述平台作业甲板上设有多台吊机。
进一步地，所述上船体侧面安装有用于直升机起降的两座停机坪。
进一步地，所述上船体内部设有平台生活区。
进一步地，所述大立柱与小立柱分别通过过渡弧面与上船体底部相连。
进一步地，所述过渡弧面侧向轮廓的曲线方程为抛物线中的一段，所述抛物线方程为：
Figure 267620DEST_PATH_IMAGE001
。
进一步地，所述大浮箱底部位置安装有四台螺旋桨推进器，所述小浮箱底部位置安装有两台螺旋桨推进器。
进一步地，所述吊机包括两座重型海上吊机和两座小型吊机，两座所述重型海上吊机的安装位置分别与两根大立柱同轴心设置，所述上船体内有两个弧面舱壁，所述弧面舱壁的两端分别连接重型海上吊机与大立柱。
进一步地，所述大立柱的表面侧向轮廓、小立柱表面侧向轮廓、弧面舱壁以及重型海上吊机的底座曲面轮廓均为弧形轮廓，所述弧形轮廓的曲线方程为
Figure 388023DEST_PATH_IMAGE002
，
其中a、b分别为形状参数，所述弧形轮廓的曲线形状由参数a、b的比值
Figure 902181DEST_PATH_IMAGE003
共同决定；
所述弧形轮廓曲线方程的长轴为
Figure 828549DEST_PATH_IMAGE004
，短轴为
Figure 49446DEST_PATH_IMAGE005
，其中：
Figure 403067DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 76624DEST_PATH_IMAGE007
。
进一步地，所述大浮箱和小浮箱的表面横向轮廓的曲线方程分别为
Figure 806683DEST_PATH_IMAGE008
，
其中a、b分别为形状参数，所述横向轮廓的曲线形状由参数a、b的比值
Figure 678824DEST_PATH_IMAGE009
共同决定；
所述横向轮廓的曲线方程的长轴为
Figure 78713DEST_PATH_IMAGE004
，短轴为
Figure 567463DEST_PATH_IMAGE005
，其中：
Figure 835633DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 576929DEST_PATH_IMAGE007
。
进一步地，所述大浮箱和小浮箱的横截面轮廓的曲线方程分别为
Figure 741194DEST_PATH_IMAGE010
，
其中a、b分别为形状参数，所述弧形轮廓的曲线形状由参数a、b的比值
Figure 389344DEST_PATH_IMAGE009
共同决定，其第一曲率半径为R 1 ，第二曲率半径为R 2 ；
所述弧形轮廓曲线方程的长轴为
Figure 195626DEST_PATH_IMAGE004
，短轴为
Figure 245622DEST_PATH_IMAGE005
，其中：
Figure 111947DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 247393DEST_PATH_IMAGE007
。
本发明的有益效果：由于立柱、吊机底座、吊机安装舱壁以及浮箱表面均设计为正高斯曲面，且吊机底座、安装舱壁与立柱设计为三段交接弧面设计，实现复合传力，有效提升浮箱浮力，平台船体承载能力、作业能力以及安全性；采用浮箱及立柱非对称布置，利用杠杆原理，提供一种大、小浮箱非对称设计方法，从而提升拆解平台吊装作业过程中的压载效率、吊装能力以及稳定性；隐藏式生活区的设计，不仅可以改善船员居住环境，同时显著增大开敞甲板作业面积。
附图说明
图1为本发明中非对称半潜式拆解平台的立体结构示意图。
图2为图1中所示平台左舷侧视图。
图3为图1中所示平台船艉侧视图。
图4为图1中所示平台右舷侧视图。
图5为图1中所示平台顶部视图。
图6为立柱、浮箱、重型吊机底座及弧形连接舱壁的弧形轮廓曲线示意图。
图7为立柱及弧形连接舱壁的轮廓曲线。
图8为重型吊机底座的轮廓曲线。
图9为大浮箱表面横向轮廓曲线。
图10为小浮箱表面横向轮廓曲线。
图11为平台吊装作业示意图。
其中：1、上船体，2、立柱，3、浮箱，11、平台作业甲板，12、重型海上吊机，13、弧面舱壁，14、停机坪，15、平台生活区，16、小型吊机，121、底座曲面轮廓，21、大立柱，22、小立柱，211、表面侧向轮廓Ⅰ，212、过渡弧面Ⅰ，221、表面侧向轮廓Ⅱ，222、过渡弧面Ⅱ，31、大浮箱，32、小浮箱，33、螺旋桨推进器。
具体实施方式
下面结合附图，通过示例性的实施例对本发明进行具体描述，详细描述本发明的具体实施方式。
如图1-5所示，一种非对称半潜式拆解平台，用于安装所述平台作业装备。包括上船体1、浮箱3和立柱2，立柱2用于连接上船体1和浮箱3。其中，上船体1作为作业场所，立柱2用于连接上船体1和浮箱3，立柱2起到支撑上船体1的作用，浮箱3用于提供浮力及航行动力。
上船体1顶部表面设为平台作业甲板11，平台作业甲板11上设有多台吊机，上船体1侧面安装有用于直升机起降的两座停机坪14，上船体1内部设有平台生活区15。图2中左侧为船体艉部，右侧为船体艏部，平台生活区15设置于上船体1内部，位于船体艏部作业甲板11之下，将生活区隐藏设置于船体内部，显著增加了平台作业甲板11的作业面积，提高了平台作业容量，同时因为平台生活区15位于非作业区域，对船员的生活条件也有明显改善。如图5所示，作业平台11上，两台海上重型吊机12均安装于船体右舷，小型吊机分别安装于船体左右舷中部位置，两座直升机停机坪14分别安装于上船体1左舷。
浮箱3包括两个体积不等、所处位置高度一致的大浮箱31与小浮箱32。立柱2包括位于平台右舷的两根大立柱21，和位于平台左舷的两根小立柱22，大立柱21和小立柱22高度一致，体积不等。大浮箱31与两根大立柱21对应连接，小浮箱32与两根小立柱22对应连接。大立柱21通过过渡弧面Ⅰ212与上船体1底部相连。小立柱22通过过渡弧面Ⅱ222与上船体1底部相连。连接处设置有凸缘结构用以加强。
大立柱21的过渡弧面Ⅰ212以及小立柱22的过渡弧面Ⅱ222的侧向轮廓曲线方程为抛物线中的一段，该抛物线方程为：
Figure 857366DEST_PATH_IMAGE001
。
大浮箱31底部位置安装有四台螺旋桨推进器33，小浮箱32底部位置安装有两台螺旋桨推进器33，用于给平台提供航行动力。
上船体1内部通过隔板设置有不同体积、不同用途的舱室，如压载舱，生活舱，动力舱等。
吊机包括两座重型海上吊机12和两座小型吊机16，两座重型海上吊机12的安装位置分别与两根大立柱21同轴心设置，上船体1内有两个弧面舱壁13，弧面舱壁13的两端分别连接重型海上吊机12与大立柱21，起到连接与支撑的作用。
大立柱21的表面侧向轮廓Ⅰ211、小立柱22的表面侧向轮廓Ⅱ221、用于连接大立柱21与重型吊机12底座的弧面舱壁13以及重型海上吊机12的底座曲面轮廓121均为弧形轮廓的弧形曲线。
如图6所示，该弧形轮廓的弧形曲线方程为：
该弧形轮廓方程为
Figure 761868DEST_PATH_IMAGE011
。
该弧形轮廓方程变形后为：
Figure 64673DEST_PATH_IMAGE012
。
其中a、b分别为形状参数，曲线轮廓形状由参数a、b的比值
Figure 421836DEST_PATH_IMAGE003
共同决定，其第一曲率半径为R 1 ，第二曲率半径为R 2 。
弧形轮廓曲线长轴为
Figure 507604DEST_PATH_IMAGE004
，短轴为
Figure 594509DEST_PATH_IMAGE005
，其中：
Figure 68215DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 912675DEST_PATH_IMAGE007
。
如图7所示，为大立柱21的表面侧向轮廓Ⅰ211、小立柱22的表面侧向轮廓Ⅱ221以及用于连接大立柱21与重型海上吊机12底座的弧面舱壁13的曲线方程，其中=0.45，则曲线对应方程即为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，
其对应长轴
Figure 268045DEST_PATH_IMAGE004
、短轴
Figure 271773DEST_PATH_IMAGE005
分别为：
Figure 791747DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 248137DEST_PATH_IMAGE015
，
如图7中所示，截取从-x 1至x 1的曲线，即图中黑色加粗的一段曲线，作为大立柱21的表面侧向轮廓Ⅰ211、小立柱22的表面侧向轮廓Ⅱ221及连接大立柱21与重型海上吊机12底座的弧面舱壁13。
将大立柱21、小立柱22、弧面舱壁13以及重型海上吊机12底座设置于同一轴线位置，且三者表面均采用弧面设计，可以在轴向形成复合传力，极大的增强了大立柱21、小立柱22的承载能力，提升了重型海上吊机12的工作稳定性，从而显著提高拆解平台的吊重能力。
如图8所示，图中曲线为重型海上吊机12的底座曲面轮廓121的曲线方程，其中
Figure 878969DEST_PATH_IMAGE003
=0.45则曲线对应方程即为：
Figure 471625DEST_PATH_IMAGE016
，
其对应长轴
Figure 162500DEST_PATH_IMAGE004
、短轴
Figure 106185DEST_PATH_IMAGE005
分别为：
Figure 540709DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 253450DEST_PATH_IMAGE018
，
如图8中所示，截取从x 2至x 1的曲线段，即图中黑色加粗的一段曲线，作为重型海上吊机12的底座曲面轮廓121。
如图9所示，图中曲线为大浮箱31表面横向轮廓312的曲线方程，其中
Figure 646385DEST_PATH_IMAGE003
=0.63，则曲线对应方程即为：
Figure 952733DEST_PATH_IMAGE019
，
其对应长轴
Figure 50002DEST_PATH_IMAGE004
、短轴
Figure 758195DEST_PATH_IMAGE005
分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 59382DEST_PATH_IMAGE021
，
如图9中所示，曲线关于x轴对称，形成封闭曲线，截取出从-x 1至x 1，且位于r<0区域的曲线段，即图中细线部分的一段曲线，将其去除，剩下部分曲线作为所述大浮箱31的表面横向轮廓312。
如图10所示，图中曲线为小浮箱32表面横向轮廓322的曲线方程，其中
Figure 977659DEST_PATH_IMAGE003
=0.35，则曲线对应方程即为：
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，
其对应长轴
Figure 488406DEST_PATH_IMAGE004
、短轴
Figure 910160DEST_PATH_IMAGE005
分别为：
Figure 113739DEST_PATH_IMAGE023
，
Figure 925838DEST_PATH_IMAGE024
，
如图10中所示，曲线关于x轴对称，形成封闭曲线，截取出从-x 1至x 1，且位于r<0区域的曲线段，即图中细线部分的一段曲线，将其去除，剩下部分曲线作为所述小浮箱32的表面横向轮廓322。将大、小浮箱31、32表面横向轮廓设计为上述曲线，有效提高增加大、小浮箱的体积，提升其浮力，从而有助于提高平台的最大吊重重量。
所述拆解平台为非对称式结构设计，根据“杠杆原理”可对所述平台大、小浮箱的设计提出相应的设计方法：
如图11所示，在吊装过程中，重型吊机12吊装质量为m的重物悬于平台右舷外，平台质心位于O点处，F 1 和F 2 分别为大浮箱31、小浮箱32所受浮力。利用“杠杆原理”，以大浮箱31为支点，为保证船体平衡，需确保支点两侧即大浮箱31两侧受力平衡，两侧竖直方向合力
Figure 630488DEST_PATH_IMAGE025
及合力矩
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为0：
Figure 578853DEST_PATH_IMAGE027
Figure DEST_PATH_IMAGE028
由以上两式可推出F 1 与F 2 的关系：
Figure 484492DEST_PATH_IMAGE029
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 721569DEST_PATH_IMAGE031
，V 1 、V 2 分别为大浮箱31、小浮箱32的体积，且由于两浮箱长度相同，由此可得出：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
其中S 1 、S 2 分别为大浮箱31、小浮箱32的横截面面积。根据图9、图10所示的大、小浮箱31、32的横截面轮廓曲线，可以分别得出：
大浮箱31的横截面轮廓曲线方程为
Figure 370857DEST_PATH_IMAGE033
，
小浮箱32的横截面轮廓曲线方程为
Figure DEST_PATH_IMAGE034
。
在大、小浮箱31、32非对称布置的设计中，可根据以上三式确定大、小浮箱所受浮力关系及浮箱横截面轮廓曲线的形状参数，从而保证平台在作业工况下的整体稳定性。

Claims (10)

1.一种非对称半潜式拆解平台，包括上船体、浮箱和立柱，所述立柱用于连接上船体和浮箱，其特征在于：所述浮箱包括两个体积不等的大浮箱与小浮箱，所述立柱包括位于上船体底部下方一侧的两根大立柱和位于上船体底部下方另一侧的两根小立柱；所述大浮箱与两根大立柱对应连接，所述小浮箱与两根小立柱对应连接；所述上船体顶部表面设为平台作业甲板，所述平台作业甲板上设有多台吊机。
2.根据权利要求1所述的非对称半潜式拆解平台，其特征在于：所述上船体侧面安装有用于直升机起降的两座停机坪。
3.根据权利要求1所述的非对称半潜式拆解平台，其特征在于：所述上船体内部设有平台生活区。
4.根据权利要求1所述的非对称半潜式拆解平台，其特征在于：所述大立柱与小立柱分别通过过渡弧面与上船体底部相连。
5.根据权利要求4所述的非对称半潜式拆解平台，其特征在于：所述过渡弧面侧向轮廓的曲线方程为抛物线中的一段，所述抛物线方程为：
Figure 640819DEST_PATH_IMAGE001
。
6.根据权利要求1所述的非对称半潜式拆解平台，其特征在于：所述大浮箱底部位置安装有四台螺旋桨推进器，所述小浮箱底部位置安装有两台螺旋桨推进器。
7.根据权利要求1所述的非对称半潜式拆解平台，其特征在于：所述吊机包括两座重型海上吊机和两座小型吊机，两座所述重型海上吊机的安装位置分别与两根大立柱同轴心设置，所述上船体内有两个弧面舱壁，所述弧面舱壁的两端分别连接重型海上吊机与大立柱。
8.根据权利要求1或7所述的非对称半潜式拆解平台，其特征在于：所述大立柱的表面侧向轮廓、小立柱表面侧向轮廓、弧面舱壁以及重型海上吊机的底座曲面轮廓均为弧形轮廓，所述弧形轮廓的曲线方程为
Figure 993434DEST_PATH_IMAGE002
，
其中a、b分别为形状参数，所述弧形轮廓的曲线形状由参数a、b的比值
Figure 569210DEST_PATH_IMAGE003
共同决定；
所述弧形轮廓曲线方程的长轴为
Figure 471307DEST_PATH_IMAGE004
，短轴为
Figure 499437DEST_PATH_IMAGE005
，其中：
Figure 323036DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 711292DEST_PATH_IMAGE007
。
9.根据权利要求1所述的非对称半潜式拆解平台，其特征在于：所述大浮箱和小浮箱的表面横向轮廓的曲线方程分别为
Figure 671158DEST_PATH_IMAGE008
，
其中a、b分别为形状参数，所述横向轮廓的曲线形状由参数a、b的比值
Figure 604610DEST_PATH_IMAGE009
共同决定；
所述横向轮廓的曲线方程的长轴为
Figure 181085DEST_PATH_IMAGE010
，短轴为
Figure 126694DEST_PATH_IMAGE011
，其中：
Figure 488536DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 373316DEST_PATH_IMAGE013
。
10.根据权利要求1所述的非对称半潜式拆解平台，其特征在于：所述大浮箱和小浮箱的横截面轮廓的曲线方程分别为
Figure 187819DEST_PATH_IMAGE015
，
其中a、b分别为形状参数，所述弧形轮廓的曲线形状由参数a、b的比值
Figure 652298DEST_PATH_IMAGE016
共同决定，其第一曲率半径为R 1 ，第二曲率半径为R 2 ；
所述弧形轮廓曲线方程的长轴为
Figure 586756DEST_PATH_IMAGE010
，短轴为
Figure 376858DEST_PATH_IMAGE011
，其中：
Figure 662346DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 943898DEST_PATH_IMAGE013
。
CN202011401076.7A 2020-12-04 2020-12-04 一种非对称半潜式拆解平台 Active CN112319718B (zh)

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