[发明专利]海洋平台防护与减振装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋平台防护与减振装置，属于海洋结构技术领域。

背景技术

我国渤海及北方海域冬季常受寒潮侵袭，每年都有结冰现象，海冰灾害频率。我国渤海己探明和开发出多个油田并建立了多座石油平台，石油开发过程中面临海冰灾害。在结冰海域，海冰对海洋结构的作用远大于波浪和风的影响。海冰在潮流与风的作用下发生漂移，会与海洋平台结构发生相互碰撞。

在冰区结构的施工和服役期间，海洋平台桩腿间的大量堵塞冰，因潮流与风力作用，与桩柱之间会发生挤压切割破碎，对海洋结构物的安全造成威胁。历史上曾发生过数起海洋结构被海冰破坏的事故：1963年库克湾两个简易平台被冰推倒；1969年“海二井”钻井平台在巨大的海冰推力下倒塌；1977年，“海四井”的烽火台也被海冰推倒；1990年1月，JZ20—2海域“渤八”和“渤十”两条钻井船受海冰影响而损坏。2000年1月，JZ20—2中南平台在海冰作用下发生剧烈的稳态振动，造成8号井排空管线疲劳断裂，天然气泄漏，平台关断停产。

由于海洋平台体积庞大，造价昂贵，一旦发生事故，经济损失巨大且修复困难，甚至危害到工作人员的生命安全。强烈的冰激振动是危害海洋平台安全的重要因素，因此对于现役的一些海洋结构，需要进行相应的改造来降低海冰对结构的影响。

对于现阶段应用比较广泛的桁架结构刚性海洋平台，为减少恶劣载荷下平台的振动，传统的方式是在设计时增加平台的刚度，用“硬碰硬”的方法抵抗载荷引起的振动。即通过进一步增加立柱间联结斜撑直径的方法增加平台的刚度来避免共振，减小平台的响应。但随着平台向深水发展，该振动控制方式表现出很大的局限性，会使结构体积进一步增大，制造、安装和运输等费用急剧增加。因此，传统的“硬碰硬”抗振方法面临着巨大的挑战。

在临冰排结构上安装破冰锥体，这虽然在很大程度上避免了直立结构上发生的稳态振动问题，但这并不意味着安装破冰锥体就可以有效地避免冰激振动。渤海多年的现场锥体结构冰激振动监测表明，安装破冰锥体后，结构在特定的冰况下同样会发生强烈的冰激振动。作用在锥体结构上的冰激励具有一定的周期性，当这个周期与平台的固有周期接近时，便会引起了平台的共振。

结构在海冰作用下发生振动，会引起结构疲劳破坏或上部设施损坏。因此如何有效地减少冰、波浪激励对结构的挤压、摩擦、振动影响，降低平台的振动响应，从根本上解决海洋平台的冰激振动问题变得十分必要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服背景技术的不足，提供一种海洋平台防护与减振装置。该装置既能不降低破冰效果，较少地降低锥体水平刚度，同时又具有较好恢复力和耗能减振性能，从而有效地减少冰、波浪激励对结构的振动影响。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种海洋平台防护与减振装置，设置于海洋平台桩腿波浪变动区，包括“剪刀型”位移放大装置，叠层橡胶支座，上部支承平台，中部支承平台，下部支承平台，限位装置，破冰锥面体，槽型连接板和螺栓；所述上部支承平台，中部支承平台，下部支承平台固定于桩腿上，所述“剪刀型”位移放大装置由两支曲杆构成，曲杆之间通过铰连接；其中一支曲杆的一端焊接于上部承平台上，另一端焊接于限位装置上，另一支曲杆的一端铰接于破冰锥面体上，另一端固定于槽型连接板中，槽型连接板采用螺栓固定于叠层橡胶支座上，叠层橡胶支座固定于中部支承平台上；限位装置固定于中部支承平台上。

本装置以中部支承平台呈轴对称，并以桩腿呈轴对称。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的优点：

本装置既能较少地降低锥体水平刚度，同时又具有较好恢复力和耗能减振性能，能够有效地减少冰、波浪激励对结构的挤压、摩擦、振动影响，降低平台的响应，从根本上解决海洋平台的冰激振动问题。本发明结构简单合理，能避免共振，具有较好的耗能减振性能。

附图说明

图1是本发明海洋平台防护与减振装置的外观示意图。

图2是本发明海洋平台防护与减振装置的结构剖视示意图。

图3是本发明锥体内部的叠层橡胶支座布置位置示意图。

图4是本发明构件连接示意图。

图5是本发明锥体内部的曲杆与叠层橡胶阻尼器连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：