抗外力强稳定性高的海上平台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种抗外力强稳定性高的海上平台，属于海上平台的改进技术。可用于采油、采气、采矿及其它各种民用和军用的海上可移动建筑物。该平台结构包括支撑结构和其上的平台构成，其特征在于支撑结构由下至上依次为张力腿、下部桁架、浮筒和上部导管架。所述的张力腿为垂直式或斜拉式，所述的浮筒为单筒或多筒，所述的上部导管架为固定式或自升式结构。本实用新型专利技术的优点是最大限度地减少了平台所受的水平环境荷载，尤其是风、波、潮、流、冰的作用力，从而增强平台的稳定和安全可靠性，并且制造成本相对较低。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种抗外力强、稳定性高的新型海上平台，属于海上平台的改进技术。可用于采油、采气、采矿及其它各种民用和军用的海上(或其它深水中的)可移动建筑物。
技术介绍
浅海采油可采用自升式或导管架式等各种着底平台。但当水深达到一定深度后，着底平台已不能满足要求。所以人们提出了张力腿式及SPAR式等各种深水作业平台。如图1、2所示，现有张力腿式及SPAR式平台支撑结构由下到上依次为张力腿段、桁架段及浮筒段。其中浮筒视平台大小及工作要求可采用单浮筒或两个以上的多浮筒。张力腿的侧面还可以采用斜向拉链结构。桁架段的作用是使系统的浮心上移而重心下移以保持稳定。上述的平台支撑结构由于浮筒位于海面处，且浮筒的直径较大，因此整个支腿受风、波、潮、流、冰的水平向作用力较大，致使整个平台的稳定性较差。不仅如此，浮筒所受浮力还会由于涨潮和落潮而变化较大，致使张力腿的张力产生较大的周期性变化，给海上作业带来较大困难，并威胁套管的强度和稳定性。故此如何减少平台所受水平力和竖向浮力的变化范围对延长平台寿命、改善其稳定性非常重要。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种抗外力强稳定性高的海上平台。该海上平台具有抗外力强稳定性高的特点。本技术是通过下述方案加以实现的，一种抗外力强稳定性高的海上平台。该平台结构包括支撑结构和其上的平台构成。其特征在于支撑结构由下至上依次为张力腿、下部桁架、浮筒和上部导管架。上述的张力腿为垂直式或斜拉式；上述的浮筒为单筒或多筒；上述的导管架为固定式或自升式结构。本技术的优点之一是最大限度地减少了平台所受的水平环境荷载，尤其是风、波、潮、流、冰的作用力，从而增强平台的稳定和安全可靠性，并且制造成本相对较低。由于波浪力的强度随着深度的增加按指数方式衰减，所以本专利的主导思想是尽量减少结构上部迎波面面积，而将大迎波面的浮体尽量下移。本专利技术的另一个优点是浮筒产生的浮力不受由潮汐等因素引起的海平面升降的影响，从而大大减少了张力腿拉力的变化幅度，因此更保证了平台的稳定性，使立管竖向位移更小，也可减少张力腿材料的用量和技术要求。本专利技术适用于单筒浮体和多筒浮体平台，是对现有张力腿式(TLP)和SPAR式平台及以其概念为基础发展出的平台的改进。附图说明图1为现有单柱浮筒平台结构示意图；图2为现有多柱浮筒平台结构示意图；图3为本技术所提出的改进单柱浮筒平台结构示意图；图4为本技术所提出的改进多柱浮筒平台结构示意图；图5为本技术所提出的自升式单柱浮筒平台结构示意图；图6为本技术所提出的自升式多柱浮筒平台结构示意图。图中1——平台上部结构，2——海平面，3——浮筒，4——下部桁架，5——竖向张力腿，6——斜向拉链，7——海底，8——波浪力沿深度分布规律，9——上部导管架或自升式结构。具体实施方式本技术的权利主张包括对任何基于张力腿平台或SPAR平台原理的下列改进形式即将大体积(大迎波面)的浮筒下移，并用任何形式的小迎波面的支撑结构将浮筒与上部平台连接。浮筒方式包括单柱式浮筒和两个以上的多柱式浮筒。可仅采用竖向张力腿，也可再配予斜向拉链。平台的尺寸和工作水深可任意变化，下面仅结合两个例子(但不限于此)阐述本专利技术的优势。例一为单柱浮筒平台，其工作水深为500米，平台上部尺寸为20×20米，重8000KN，重心处于水面以上5米处。当采用以前的形式设计平台时，浮筒长35米，直径10米，厚0.1米，重8576KN。如不考虑浮筒内充填水，浮桶重心位于水面以下12.5米处，浮力为23562KN，浮心位于水面以下15米处。下部桁架高50米，重5400KN，设计重心位于浮筒底部以下40米，浮力为692.3KN，重心与浮心重合。此时，上部平台—浮筒—桁架系统重心位于水面以下20.26米，浮心位于水面以下16.57米，浮心处于重心以上，系统处于稳定状态。浮筒和下部桁架共用钢材1397.6吨。当采用本技术的形式设计平台时，设计上部导管架高15米，重600KN，重心位于水面以下2.5米，浮心位于水面以下5米，浮力为500KN。浮筒长30米，直径10米，厚0.1米，重7351KN。如不考虑浮筒内充填水，浮桶重心位于水面以下25米处，浮力为23562KN，浮心位于水面以下25米处。下部桁架高50米，重6025KN，重心位于浮筒底部以下40米，浮力为772.4KN，重心与浮心重合。此时，整个平台—浮筒—桁架系统重心位于水面以下28.54米，浮心位于水面以下26.31米，浮心处于重心以上，系统处于稳定状态。上部导管架、浮筒和下部桁架共用钢材仍1397.6吨。本例中，与以前设计方式相比较，采用本技术设计的平台稳定性似乎相对较弱。但由于平台所受水平向荷载大大减小了，所以其稳定性实际上反而得到了增强。当然，如需要再增强平台的稳定性，可很容易地用增大或下移下部桁架的重量(从而使平台整体重心下移)的方法来实现。由于本新型平台所受竖向浮力荷载的变化量大大减少了，从而使得对立管和张力腿的设计要求大大降低，从而可大大减少成本。而导管架和桁架的设计与建造技术已非常成熟，所以对成本的影响非常有限。例二为四柱浮筒平台，其工作水深为500米，平台上部尺寸为40×40米，重20000KN，重心处于水面以上10米处。当采用以前的形式设计平台时，每个浮筒长40米，直径10米，厚0.1米，重9802KN。如不考虑浮筒内充填水，浮桶重心位于水面以下10米处，浮力为23562×4KN，浮心位于水面以下15米处。下部桁架高50米，重21600KN，重心位于浮筒底部以下40米，浮力为2767KN，浮心与重心重合。此时，上部平台—浮筒—桁架系统重心位于水面以下21.09米，浮心位于水面以下16.57米，浮心处于重心以上，系统处于稳定状态。浮筒和下部桁架共用钢材6080.8吨。当采用本技术的形式设计平台时，上部导管架长20米，重3000KN，重心位于水面以下3米，浮心位于水面以下7米，浮力为2000KN。每个浮筒高30米，直径10米，厚0.1米，重7351KN。如不考虑浮筒内充填水，浮桶重心位于水面以下25米处，浮力为23562×4KN，浮心位于水面以下25米处。下部桁架长50米，重28404KN，重心位于浮筒底部以下40米，浮力为3641.5KN，浮心与重心重合。此时，系统重心位于水面以下34.85米，浮心位于水面以下26.64米，浮心处于重心以上，系统处于稳定状态。上部导管架、浮筒和下部桁架共用钢材仍6080.8吨。与以前设计方式相比较，在同样水平荷载作用下本例中新型平台的稳定性已得到了加强，再加上平台所受水平向荷载大大减小了，所以其稳定性将更为增强。同时，由于本新型平台所受竖向浮力荷载的变化量大大减少了，从而使得对立管和张力腿的要求有所降低，也可大大减少成本。而导管架和桁架的设计与建造技术也已非常成熟，所以对成本的影响非常有限。权利要求1.一种抗外力强稳定性高的海上平台，该平台结构包括支撑结构和其上的平台构成，其特征在于支撑结构由下至上依次为张力腿、下部桁架、浮筒和上部导管架。2.按权利要求1所述的海上平台，其特征在于张力腿为垂直式或斜拉式。3.按权利要求1所述的海上平台，其特征在于浮筒为单筒或多筒。4.按权利要求1所述的海上平台，其特征在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗外力强稳定性高的海上平台，该平台结构包括支撑结构和其上的平台构成，其特征在于支撑结构由下至上依次为张力腿、下部桁架、浮筒和上部导管架。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于国友，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]