海洋平台、连接肘板及其设计方法技术

本发明专利技术提出一种海洋平台、连接肘板及其设计方法，连接肘板连接于海洋平台的立柱与甲板盒之间，连接肘板由与甲板盒固定的第一边、与立柱固定的第二边以及弧型边围合而成，第一边与第二边垂直连接，第一边长度大于第二边，弧型边包括第一弧型段以及第二弧型段；第一弧型段具有第一端与第二端，第一端连接于第二边，第一弧型段的对应圆半径大于第二边的长度，且第一弧型段在其与第二边交点处的切线，与第二边倾斜设置；第二弧型段具有第一端与第二端，第一端连接于第一边，第二端连接于第一弧型段的第二端，第一弧型段的对应圆的半径大于或等于第二弧型段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海上半潜式平台的连接结构，尤其涉及一种海洋平台、连接肘板及其设计方法。
技术介绍
现有半潜式平台主要包括浮筒、固定在浮筒上方的立柱以及固定在立柱上方的甲板盒。由于这种半潜式平台具有较佳的运动性能，浮筒的甲板可变载荷较大，被广泛应用于海洋油气资源的钻探与开采工程中。目前，现有的半潜式平台通常将立柱直接焊接于甲板盒上。这种连接方式会导致立柱与浮筒或甲板盒的连接节点处产生严重的应力集中现象，同时导致立柱与浮筒或甲板盒的连接节点处产生疲劳失效的问题，进而导致立柱与甲板盒的连接节点处的疲劳寿命较短，降低了整个半潜式平台结构的可靠性与安全性。对于上述问题，目前常见的改进方法为在立柱与甲板盒的矩形截面的直角位置处设置连接结构。对于超深水半潜式钻井平台，为了满足这种平台的功能性要求，需要设计出更大的平台主尺度。但是随着平台主尺度增大，平台结构会承受更大的荷载，上述问题会更加严重。为了有效降低应力水平，满足材料的屈服和疲劳强度要求，通常增加在所述矩形截面的直角位置处设置的加强结构的厚度一般不宜超过80mm厚度。并且，根据DNV船级社规范标准常规要求，设计温度-20℃，在结构特殊区域内，F级别的钢材最大使用板厚为80mm,当超过80mm，要求进行CTOD试验即裂纹尖端张开位移试验，即测量裂纹体承受张开型载荷后，原始裂纹尖端处张开的两表面的相对距离。CTOD值反映了裂纹尖端的材料抵抗开裂的能力，其值越大，表示裂纹尖端处材料的抗开裂性能越好，韧性越好。然而，CTOD试验需要具有专业资质的实验室完成，且试验条件苛刻，试验温度要在-20℃下进行，试样尺寸大，试验成功率较低，且试验费用高、周期长。因此，提供一种能够满足结构厚度限制的连接结构，以改善钻井平台连接节点处的应力集中现象，已成为本领域内亟待解决的一大技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种连接肘板，以解决现有连接结构为改善应力集中现象而导致的厚度较大的技术问题。本专利技术的另一目的在于提供一种海洋平台。本专利技术的再一目的在于提供一种连接肘板的设计方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提出一种连接肘板，用于连接于海洋平台的立柱与甲板盒之间，所述连接肘板由与所述甲板盒固定的第一边、与所述立柱固定的第二边以及弧型边围合而成，其中，所述第一边长度大于第二边，所述弧型边包括第一弧型段以及第二弧型段；所述第一弧型段具有第一端与第二端，所述第一端连接于所述第二边，所述第一弧型段的对应圆半径大于所述第二边的长度，且所述第一弧型段在其与所述第二边交点处的切线，与所述第二边倾斜设置；所述第二弧型段具有第一端与第二端，所述第一端连接于所述第一边，所述第二端连接于所述第一弧型段的第二端，所述第一弧型段的对应圆的半径大于或等于所述第二弧型段。根据本专利技术一实施方式，所述第一弧型段的对应圆和所述第一边的交点，与所述第一边和第二边的交点之间的距离，等于所述第二边的长度，所述第一弧型段的对应圆的半径大于所述第二弧型段。根据另一实施方式，所述第二弧型段在其第一端处与所述第一边相切。根据另一实施方式，所述弧型边还包括第一切线段；所述第一切线段连接于所述第一弧型段与所述第二弧型段之间，其所在直线为所述第二弧型段的对应圆与所述第一弧型段的对应圆的公切线。根据另一实施方式，所述第二弧型段在其与所述第一边交点处的切线，与所述第一边具有一第一夹角。根据另一实施方式，所述第一夹角小于或等于15°。根据另一实施方式，所述弧型边还包括第三弧型段；所述第三弧型段具有第一端与第二端，所述第一端连接于所述第二边，所述第二端连接于所述第一弧型段的第一端，所述第一弧型段的对应圆的半径大于所述第三弧型段。根据另一实施方式，所述弧型边还包括第二切线段；所述第二切线段连接于所述第一弧型段与所述第三弧型段之间，其所在直线为所述第三弧型段的对应圆与所述第一弧型段的对应圆的公切线。根据另一实施方式，所述第三弧型段在其与所述第二边交点处的切线，与所述第二边具有一第二夹角。根据另一实施方式，所述第二夹角小于或等于15°。根据另一实施方式，所述弧型边与所述甲板盒以及所述立柱连接的两个趾端处，分别设置有切割余量部。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案还包括：提出一种海洋平台，包括甲板盒以及立柱，其中，所述海洋平台还包括所述的连接肘板，所述连接肘板连接于所述立柱与所述甲板盒之间。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案还包括：提出一种连接肘板的设计方法，所述连接肘板用于连接于海洋平台的立柱与甲板盒之间，所述连接肘板由与所述甲板盒固定的第一边、与所述立柱固定的第二边以及弧型边围合而成，其中，所述连接肘板的设计方法包括以下步骤：设计第一边与第二边，设计所述第一边长度大于第二边，并分别确定两者的长度，以满足结构应力分布条件；以及设计弧型边，根据所述第一边与所述第二边的长度，将所述弧型边分为第一弧型段以及第二弧型段，所述第一弧型段连接于所述第二边，所述第二弧型段连接于第一边，并分别确定所述第一弧型段以及第二弧型段的对应圆半径，以满足结构应力分布条件。根据另一实施方式，还包括以下步骤：设计第一弧型段及第二弧型段倾斜角度，以所述第一弧型段与所述第二边的连接点为切点作所述第一弧型段的对应圆的切线，以所述第二弧型段与所述第一边的连接点为切点作所述第三弧型段的对应圆的切线，确定所述第一弧型段的切线与所述第二边的夹角，并确定所述第二弧型段的切线与所述第一边的夹角。根据另一实施方式，还包括以下步骤：设计第一切线段，将所述弧型边进一步划分出第一切线段，所述第一切线段连接于所述第一弧型段与所述第二弧型段之间，所述第一切线段为所述第二弧型段与所述第一弧型段的公切线，以满足结构应力分布条件。根据另一实施方式，还包括以下步骤：设计第三弧型段，将所述弧型边进一步划分出第三弧型段，所述第三弧型段连接于所述第一弧型段与所述第二边之间，并确定所述第三弧型段的对应圆半径。根据另一实施方式，还包括以下步骤：设计第三弧型段倾斜角度，以所述第三弧型段与所述第二边的连接点为切点作所述第三弧型段的对应圆的切线，确定所述第三弧型段的切线与所述第二边的夹角。根据另一实施方式，还包括以下步骤：设计第二切线段，将所述弧型边进一步划分出第二切线段，所述第二切线段连接于所述第一弧型段与所述第三弧型段之间，所述第二切线段为所述第一弧型段与所述第三弧型段的公切线，以满足结构应力分布条件。根据另一实施方式，还包括以下步骤：设计切割余量部，于所述弧型边与所述甲板盒以及所述立柱连接的两个趾端处分别设置切割余量部，以满足焊接及无损探伤要求。由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出的连接肘板及其设计方法，改善了结构的受力，使结构的应力分布更加合理。该连接肘板连接于半潜平台的立柱与甲板盒之间时，由于非等臂的两连接边及弧型边的设计，使该连接位置的屈服强度和屈曲强度得到显著提升，且在缓解疲劳强度问题的同时，有效的降低结构板厚，使其满足了规范要求，避免了高难度的CTOD试验，降低平台重量，节省项目费用、缩短项目周期的同时，大大降低了项目的风险，避免了由于试验失败导致项目无法进行的后果。附图说明图1是本专利技术提出的连接肘板一实施方式安装于半潜平台的甲板盒与立柱之间的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接肘板(2)，用于连接于海洋平台的立柱(3)与甲板盒(1)之间，所述连接肘板(2)由与所述甲板盒(1)固定的第一边(21)、与所述立柱(3)固定的第二边(22)以及弧型边围合而成，其特征在于，所述第一边(21)长度大于第二边(22)，所述弧型边包括：第一弧型段(231)，具有第一端与第二端，所述第一端连接于所述第二边(22)，所述第一弧型段(231)的对应圆半径大于所述第二边(22)的长度，且所述第一弧型段(231)在其与所述第二边(22)交点处的切线，与所述第二边(22)倾斜设置；以及第二弧型段(232)，具有第一端与第二端，所述第一端连接于所述第一边(21)，所述第二端连接于所述第一弧型段(231)的第二端，所述第一弧型段(231)的对应圆的半径大于或等于所述第二弧型段(232)。

【技术特征摘要】
1.一种连接肘板(2)，用于连接于海洋平台的立柱(3)与甲板盒(1)之间，所述连接肘板(2)由与所述甲板盒(1)固定的第一边(21)、与所述立柱(3)固定的第二边(22)以及弧型边围合而成，其特征在于，所述第一边(21)长度大于第二边(22)，所述弧型边包括：第一弧型段(231)，具有第一端与第二端，所述第一端连接于所述第二边(22)，所述第一弧型段(231)的对应圆半径大于所述第二边(22)的长度，且所述第一弧型段(231)在其与所述第二边(22)交点处的切线，与所述第二边(22)倾斜设置；以及第二弧型段(232)，具有第一端与第二端，所述第一端连接于所述第一边(21)，所述第二端连接于所述第一弧型段(231)的第二端，所述第一弧型段(231)的对应圆的半径大于或等于所述第二弧型段(232)。2.根据权利要求1所述的连接肘板(2)，其特征在于，所述第一弧型段(231)的对应圆和所述第一边(21)的交点，与所述第一边(21)和第二边(22)的交点之间的距离，等于所述第二边(22)的长度，所述第一弧型段(231)的对应圆的半径大于所述第二弧型段(232)。3.根据权利要求2所述的连接肘板(2)，其特征在于，所述第二弧型段(232)在其第一端处与所述第一边(21)相切。4.根据权利要求1所述的连接肘板(2)，其特征在于，所述弧型边还包括：第一切线段，连接于所述第一弧型段(231)与所述第二弧型段(232)之间，其所在直线为所述第二弧型段(232)的对应圆与所述第一弧型段(231)的对应圆的公切线。5.根据权利要求1所述的连接肘板(2)，其特征在于，所述第二弧型段(232)在其与所述第一边(21)交点处的切线，与所述第一边(21)具有一第一夹角。6.根据权利要求5所述的连接肘板(2)，其特征在于，所述第一夹角小于或等于15°。7.根据权利要求1所述的连接肘板(2)，其特征在于，所述弧型边还包括：第三弧型段(233)，具有第一端与第二端，所述第一端连接于所述第二边(22)，所述第二端连接于所述第一弧型段(231)的第一端，所述第一弧型段(231)
\t的对应圆的半径大于所述第三弧型段(233)。8.根据权利要求7所述的连接肘板(2)，其特征在于，所述弧型边还包括：第二切线段(234)，连接于所述第一弧型段(231)与所述第三弧型段(233)之间，其所在直线为所述第三弧型段(233)的对应圆与所述第一弧型段(231)的对应圆的公切线。9.根据权利要求7所述的连接肘板(2)，其特征在于，所述第三弧型段(233)在其与所述第二边(22)交点处的切线，与所述第二边(22)具有一第二夹角(α)。10.根据权利要求9所述的连接肘板(2)，其特征在于，所述第二夹角(α)小于或等于15°。11.根据权利要求1所述的连接肘板(2)，其特征在于，所述弧型边与所述甲板盒(1)以及所述立柱(3)连接的两个趾端处，分别设置有切割余量部(24)。12.一种海洋平台，包括甲板盒(1)以及立柱(3)，其特征在于，所述海洋平台还包括如权利要求1～11中任一项所述的连接肘板(2)，所述连接肘...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德江，李磊，孙立强，张国栋，符洋，傅强，郭勤静，李浩杰，王洪庆，
申请(专利权)人：烟台中集来福士海洋工程有限公司，中集海洋工程研究院有限公司，中国国际海运集装箱集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37