[发明专利]一种组合型立柱深吃水浮式平台在审
申请号: | 201810271832.5 | 申请日: | 2018-03-29 |
公开(公告)号: | CN108341028A | 公开(公告)日: | 2018-07-31 |
发明(设计)人: | 寇雨丰;田辰玲;肖龙飞;刘明月 | 申请(专利权)人: | 上海交通大学 |
主分类号: | B63B35/44 | 分类号: | B63B35/44 |
代理公司: | 上海科盛知识产权代理有限公司 31225 | 代理人: | 赵志远 |
地址: | 200240 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 立柱 浮箱 固定设置 方形截面 浮式平台 圆形截面 口字框 深吃水 组合型 立管系统 疲劳损伤 使用寿命 涡激运动 减小 响应 | ||
本发明涉及一种组合型立柱深吃水浮式平台,包括底部的浮箱、固定设置在浮箱上的立柱以及固定设置在立柱顶端的上层建筑,所述的浮箱为口字框型浮箱,所述立柱包括两根方形截面立柱和两根圆形截面立柱,四根立柱固定设置在口字框型浮箱的四个角上。与现有技术相比,本发明同时采用了方形截面立柱和圆形截面立柱,可降低不同来流角度下的涡激运动响应,以此可以减小锚泊和立管系统的疲劳损伤,延长平台的使用寿命。
技术领域
本发明涉及深吃水浮式平台的系统和方法,具体涉及一种组合型立柱深吃水浮式平台。
背景技术
浮式平台作为一种可靠经济的海洋工程装备,在深海油气开发领域应用甚广。深吃水浮式平台由于其立柱浸没深度的增加和迎流面积的增大,会受到更大的沿流向的阻力作用和垂直于流向的脉动升力作用,因此深吃水浮式平台的涡激运动在海洋工程领域中一直备受关注。浮式平台的涡激运动会影响正常的平台作业,以及锚链和钢悬链立管的疲劳寿命,加剧系泊和立管系统的疲劳破坏,严重影响平台的使用寿命。四立柱浮式平台具有多立柱、多浮箱的水下结构型式,周围流场和涡激运动特性更复杂,主要表现在两个方面。一方面,由于吃水比更小,流场三维特性更显著,涡激运动响应受结构几何外形的影响更大;另一方面,每个立柱均会发生泄涡且各自尾流场互相干扰,流场更为紊乱,受立柱尺寸、形状、间距和来流角度等的影响很大。对于浮式平台而言,立柱的截面型式一般为圆形和方形。授权发明专利(公告号CN103221302B)提供了一种立柱具有扩大底座的浮式平台方案,已公开的发明专利(公开号CN105329415A)提供了一种立柱具有特殊截面型式的浮式平台方案,但是该方案提高了生产制造的难度,还提高了推广应用的风险。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于抑制涡激运动响应的组合型立柱深吃水浮式平台。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种组合型立柱深吃水浮式平台,包括底部的浮箱、固定设置在浮箱上的立柱以及固定设置在立柱顶端的上层建筑,所述的浮箱为口字框型浮箱,所述立柱包括两根方形截面立柱和两根圆形截面立柱,四根立柱固定设置在口字框型浮箱的四个角上。在0°来流角度下,四圆柱浮式平台的横向涡激运动幅值达到最大。在45°来流角度下,四方柱浮式平台的横向涡激运动幅值达到最大。不同型式立柱在来流情况下的泄涡形式不同,并且立柱间泄涡的相互影响机理不同,直接导致平台在不同来流角度下所受到的流体作用力不同,因此传统的单一类型立柱浮式平台在不同的来流角度下表现的涡激运动特性完全不同,在一些来流角度下涡激运动幅度非常大,对平台系泊系统及立管等使用寿命非常不利。本发明采用方形截面立柱和圆形截面立柱的组合设计,利用方形截面立柱和圆形截面立柱在不同方向来流下的泄涡型式不同,以及立柱泄涡之间的相互影响,使得本发明在不同的来流角度下所受到的流体作用力均相对较小。因此,与传统的单一类型立柱平台相比,本发明在不同来流角度下涡激运动幅值总体较小,其涡激运动的最大幅值大大降低。
所述的浮箱包括四个长度、宽度和高度均相同且首尾相接的子浮箱,其中两个子浮箱的垂向投影为矩形,另外两个子浮箱的垂向投影中有一个圆角,其他为直角。
一种优选的方式如下:两个所述的圆形截面立柱固定设置在口字框型浮箱的一对对角上,且和两个具有圆角垂向投影的子浮箱的圆弧形边缘齐平,另外两个所述方形截面立柱固定设置在口字框型浮箱的另外一对对角上,且和浮箱的直角边缘齐平。即任意一个立柱邻近的两个立柱必然都是另一种类型的立柱,此时,口字框型浮箱的两个对角为直角,另两个对角为圆弧形。
另一种优选的方式如下:两个所述的圆形截面立柱固定设置在口字框型浮箱的两个相邻角上,且和两个具有圆角垂向投影的子浮箱的圆弧形边缘齐平,另外两个所述方形截面立柱固定设置在口字框型浮箱的另外两个相邻角上,且和浮箱的直角边缘齐平,即任意一个立柱邻近的两个立柱必然为一个方形截面立柱和一个圆形截面立柱,此时,口字框型浮箱相邻的两个角为直角,另外两个相邻的两个角为圆弧形。
所述的方形截面立柱的边长与圆形截面立柱的直径等长。
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