[发明专利]一种改进涡激运动性能的半潜平台主体构造

说明书

技术领域

本发明属于船舶及海洋工程领域，涉及一种半潜式钻井或采油生产平台等各类海洋工程装置，尤其涉及改进涡激运动性能的半潜式平台。

背景技术

半潜式平台是一种典型的多立柱式浮体结构，图1为传统的深吃水半潜式平台1的水下形式，由上部甲板、立柱11、下浮体或者若干横撑组成，柱体的数目通常为4个，柱体的横剖面形状多为带倒圆的方形。

在一定的雷诺数范围内，水流与半潜式平台相互作用时，在立柱的后方将产生漩涡交替脱落的现象。漩涡脱落将使柱体后方压力降低，产生沿流向的拖曳力，使平台沿流向运动；同时，由于漩涡脱落是在主体两侧交替进行，产生脉动压力，即垂直于流向的周期性振荡的升力，这种周期性激励的作用将引起涡激运动(VIM)现象。

对于传统的深吃水半潜式平台而言，由于吃水较大，沿立柱下游脱落的漩涡引起的脉动压力较大，有效激励较长，从而平台具有较为明显的涡激运动。

半潜式平台的涡激运动所呈现出的这种周期性谐振效应将产生多方面的影响，其一：大大降低系泊和立管系统的疲劳寿命；其二：增加平台所受的拖曳载荷，从而使平台偏移更远，系泊缆上的张力增大，影响系泊系统的定位能力。因此，涡激运动特性的研究已成为深吃水半潜式平台设计过程中的一项关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种改进涡激运动性能的半潜平台构造。

具体技术方案如下：

一种改进涡激运动性能的半潜平台主体构造，所述半潜平台包括下浮体及设于下浮体上的4根立柱，所述立柱的横截面形状为梯形，所述立柱横截面的短底边朝向平台内、长底边朝向平台外，所述4根立柱中两两相邻的立柱呈“八”字对称排列。

优选的，所述立柱的横截面包括边角具有尖角、倒圆或者倒角。

优选的，所述立柱的竖立方式包括其中心轴在高度方向垂直或向平台中心倾斜。

优选的，其应用范围覆盖各种采用系泊、动力定位的海洋平台。

相对于现有技术，本发明的平台构造能够有效抑制平台涡激运动，改善平台相关水动力性能，降低涡激运动对系泊和立管系统产生的疲劳损伤，降低涡激运动对动力定位推进器功率的额外消耗。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为传统半潜式平台水下部分的俯视结构示意图；

图2a为本发明的实施例的水下部分的俯视的结构示意图；

图2b为图2a中A部的放大示意图；

图2c为本发明的实施例的立柱横截面边角呈倒角的结构示意图；

图3a为本发明的实施例的垂直的立柱的结构示意图；

图3b为本发明的实施例的倾斜的立柱的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。

如图2a、2b和图3a、3b中所示，一种改进涡激运动性能的半潜平台2主体构造，由上部模块，四根立柱21以及下浮体组成。水下部分包括立柱21和下浮体，平台的立柱21顶端与上甲板连接，底端与下浮体连接。4根立柱21排列呈环形。

如图2a和2b中所示，在本发明的实施例中，立柱21具有特殊的横剖面形状，横截面的形状为大体上呈梯形，诸如梯形这种“非中心对称形状”可一定程度上改变立柱周围的水流流动特征，打乱了立柱21上漩涡脱落点的涡脱频率和相位的一致性，从而降低涡激运动的幅值。并结合如图2c中所示，梯形的四个角可以为尖角、倒圆、倒角或切角。

同时，如图2a和2b中所示，在本发明的实施例中，立柱21的排列方式为呈“八”字对称排列，即以其横截面的短底边朝平台内、长底边朝平台外。在水流与平台的相互作用过程中，立柱这种“八”字对称的排列方式可以破坏各立柱之间漩涡泄放的同步性，对改进平台的涡激运动性能有利。

如图3a、3b中所示，在本发明的实施例中，立柱21在高度方向可以垂直，也可以向平台中心倾斜。