[发明专利]一种直筒式浮式平台的减动结构

说明书

本发明涉及一种直筒式浮式平台的减动结构，其为环绕在平台的筒体底部外周边的环形结构，两者之间设置或不设置环形径向间隙；减动结构通过水平顶板、水平底板、外环立板和内环立板连接形成箱体，箱体被分为多个水密舱；每个水密舱对应的水平顶板和/或水平底板上设有可开启和关闭的阻尼孔，通过水平顶板和水平底板上阻尼孔的开启和关闭，舱内充满通海的水体、或者形成密闭的浮舱、或者形成密闭的气浮舱，以适应不同工况下的要求；水平顶板和水平底板中的至少一个从交接处延伸凸出，分别形成顶外边锋和底外边锋；顶外边锋和/或底外边锋上开设或不开设阻尼孔。本发明既增加了附连水的质量，又加大了运动、尤其是垂荡运动的阻尼，最终改善了平台的运动性能。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，特别涉及一种直筒式浮式平台的减动结构。

背景技术

直筒式浮式平台的底部阻尼结构或阻尼板(减动结构)，为环形结构，环绕设置在直筒式浮式平台的浮筒或浮筒下部延伸筒体的底部外周边。有些直筒式浮式平台，如SEVAN的圆筒形FPSO，为了安装系泊腿的导缆器(通常为3组)，将环形减动结构局部设置断口，成为断续的环形结构。减动结构功能在于增加直筒式浮式平台结构附连水质量、从而加大平台的固有周期，以及增大平台运动的粘性阻尼，最终减小平台的运动响应、改善平台的运动性能。因此，称之为“减动结构”。总之，减动结构是直筒式浮式平台十分重要的结构部件。根据环形减动结构的径向截面的结构形式的不同，现行减动结构可分为3类：第一类以SEVAN现行圆筒形浮式平台为代表，其减动结构为高度比较小的密闭箱形结构、作为平台海水压载舱的一个组成部分。第二类为本发明人提出的开放式板结构的U形和倒U形结构。第三类为本发明人提出的高度较高的密闭箱形结构，其顶板和底板上设置可开/闭的阻尼孔。平台在漂浮和湿拖状态，阻尼孔关闭，减动结构成为密闭的浮舱，或者顶部阻尼孔关闭、底部阻尼孔打开形成气浮舱，二者均可为平台的漂浮和湿拖提供浮力和稳性。平台在在位状态，阻尼孔打开，内部充满通海的水体，形成结构内附连水、但不增加平台的排水量(参见国际申请号PCT/CN2017/085052)。由于垂荡运动性能是直筒式浮式平台必须特别予以关注的重点，从垂荡运动附连水质量和粘性阻尼的大小的角度比较，上述3类减动结构的性能最差的是第一类，特别是，由于安装导缆器的断口，减动结构不仅整体性受到破坏，而且由于水平投影面积减小，造成垂荡运动的附连水质量相应减小；其次为第二类；最优的是第三类。但是，所述第三类在如何增加粘性阻尼方面也存在不足，仍然有很大的改进空间。其中，一个常规认知难以解释的实例是，本发明人经反复分析计算和实验研究发现，为了增加减动结构内部的附连水，在减动结构外径不变的条件下，需要适度加大密闭箱形结构的高度，但是平台垂荡粘性阻尼却因箱形结构高度增加而减小。如何能够既适度加大密闭箱形结构的高度，又增加粘性阻尼？还有什么措施可以增加粘性阻尼？因为粘性阻尼对于有效降低圆筒形浮式平台在百年一遇环境条件下的运动响应，改善平台运动性能，具有十分重要的意义。

鉴此，本申请发明人基于深入研究的结果，对上述第三类减动结构加以改进和优化，提出了“边锋结构”这一新概念，借助边锋结构效应明显增加平台的粘性阻尼，也有利于加大结构外的附连水质量，同时，采用导缆器凹槽取代断口，形成了新的减动结构形式，最终克服现有减动结构缺点，进一步改善了平台运动性能。

发明内容

本发明公开了一种直筒式浮式平台的减动结构，其为环绕设置在直筒式浮式平台的浮筒或浮筒下部延伸筒体(合称“筒体”)的底部外周边的环形结构，二者之间设置或不设置环形径向间隙。所述环形结构的径向垂直截面为矩形或梯形箱体，箱体由水平顶板、水平底板、外环立板和内环立板水密连接而成，所述箱体被多个径向垂直隔板分为多个水密舱；所述水平顶板和水平底板之中的至少一个从其与外环立板交接处(即“外侧箱角线”)向外凸出、形成外边锋。类似地，对于设置环形径向间隙的减动结构，还可设置内边锋。为了在浮式平台筒体的下部安装系泊腿的导缆器，同时又不破坏减动结构的完整性，在减动结构的内侧设置导缆器凹槽；所述U形导缆器凹槽开设后必须保证而不得破坏其所在的水密舱的水密性。