立方体海洋冲击吸收结构制造技术

一种用于保护海洋设施免受由海洋船舰的偶然冲击的破坏性力的牺牲的冲击吸收和能量耗散结构从多个不昂贵的钢管或管状构件构建，其件通过焊接永久地固定在一起，以形成塑性可变形材料的开口三维立方体框架。形成该结构的一个或更多管状构件可选地用水、硬的泡沫材料和／或木材元件填充，这在包含管遭受变形冲击的情况下将提供附加的能量耗散能力。填充物孔口、排出孔口、压力释放塞和阀能够可选地提供在一个或更多管状构件上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及接附到海洋设施的保护结构，海洋设施例如船鸡、码头、 离岸气和油钻井平台和装载站，以吸收来自大船舰的潜在损坏的冲击 力。
技术介绍
在意外的损失动力的情况下，或在暴风雨或其他不利天气条件下， 大的海洋船舰，例如货船和原油运输船，以及^务和供应驳船和船，能 够造成对海洋设施的显著的沖击损害。已经提出多种牺牲的冲击吸收构架，以用于这些海洋和离岸环境。例如USP 4,398,848披露一种开口管 状构架的海洋栅栏，其由可变形的撞击吸收构件支撑。然而，开口网络 管状框架构架是不同直径的金属管，包括那些相对小的且具有小的冲击 能量耗散能力的金属管。框架不意味着是组合结构的主要能量吸收元 件。似乎没有任何启示形成栅栏的管用任何材料填充，或者为了保护 支撑设施免受船舰的冲击，管状栅栏构架将破坏性地变形。相反，具有 内部联接隔膜和外部套环的 一 连串伸缩圆柱充当轴向枢转的撞击吸收 器组件。在一个位置处沿水平延伸的管状栅栏的沖击传输给所有的吸收 元件以耗散力。USP 4,398,848中披露的结构具有有限的吸收足够严重以 破坏性地使框架变形的冲击的能力。实际上，如果框架构件变形，撞击 吸收构件可能失效。现有技术已经建议用于在海洋环境中吸收冲击能量以保护结构设 施的多种其他结构。披露了不同的形状、构造和构架的结构，以想要使 用弹性的和弹性可变形的元件吸收冲击力。在一些结构中，联接元件永 久地变形或折断，它们必须被更换以用最小的更换代价将剩余结构恢复 使用。在其他结构中，弹性元件在正常服务期间接收且吸收或耗散重复 的冲击。例如，Marshall等的USP 5,480,265披露了 一种管状结构，其 依靠顺性的结构组件的弹性响应，结构组件吸收冲击动能且然后恢复至ij 它的原始构造。尽管该结构可以起吸收有限数量的能量的作用，且可能 将偶尔的沖击偏转，这样的单元在较大的冲击力下可能塌陷，吸收少的 船舰的动能，剩余的过多的能量传递到下面的海洋结构，引起永久的损害。因此，本专利技术的目的在于提供牺牲的冲击吸收结构和用于它的构架 的方法，其能够固定到海洋设施以保护它们免受由于大船舰的冲击引起 的损害。本专利技术的另一目的在于提供用于海洋环境的保护结构，其贯穿它的 构架元件将遭受塑性变形，以在由海洋船舰冲击的情况下提供最大的能 量吸收。本专利技术的进一步的目的在于提供冲击吸收结构，其为可靠的、设计 上相对简单的、构建经济的且容易安装的。
技术实现思路
本专利技术提供上述目的和其他优势，其中，从多个具有一致的截面构 造的管状构件构建一种新的冲击吸收栅栏结构，以提供三维立方体结 构。在优选实施例中，构架的单独的单元包括形成开口立方体框架的管状构件。构架的大体模式和结构的使用在2003年2月10日提交的共同 悬而未决的申请系列号10/361,335中详细描述，该申请的整个4皮露以参 考的方式引入。如以下进一步详细阐述的，已经发现管的截面尺寸、长度和壁厚 之间的特定关系在优化该结构的能量吸收能力方面是重要的。本专利技术涉及一种改进的三维牺牲海洋冲击能量吸收结构，其包括以 特别构造焊接在 一起的十二个管，以形成以特定定向定位在海洋设施上 的开口立方体单才各。当被靠近的船、油轮或其他海洋船舰挤压时，从接 触表面延伸的水平管轴向变形，而在垂直冲击平面中形成阵列的管侧向 变形。能量在正交于冲击平面的管的塑性屈曲中和在形成冲击平面的垂 直平面和平行后平面的管的塑性变平中都被吸收。相对较短的八个管状元件接合到定向为其轴线平行于立方体结构 的开面单元的剩余四个较长的元件。在优选实施例中，四个4支长的元件 定向为它们的纵向轴线正交于所保护的海洋设施的外部垂直表面。以下 术语用于描述本专利技术及其使用方法。四个较长的管称为法向管。 一般地，四个法向管从海洋设施支撑结 构水平地延伸而去。远离海洋设施安装的单元的面称为接触或冲击表面的平面。相对较长的法向管优选地在它们的端处焊接到较短的管以形成单 元的角部。用该构架，施加到外部沖击或接触平面的力必须通过这四个 法向管或通过这四个法向管连通。尽管这是优选的定向，当用平行于设 施壁的较长构件接附时，立方体结构也充当牺牲的能量吸收结构。在当前优选实施例中，管状构件从软钢制作且焊接在一起。为了在 海洋环境中提供对生锈和/或腐蚀的抵抗，管可以电镀或涂覆其他保护材料，例如用于井套管和其他地下装备的类型的聚合材料。在特别优选的实施例中，管状构件为圆形截面。碳钢管是可容易得 到的且便宜的。也可以使用商业上可得到的其他形状，例如正方形和直 线管道。然而，当在破坏性的冲击下塑性变形时，圆管在最大化能量吸 收能力方面提供优势。圆截面在冲击期间也提供更稳定的结构且对载荷 力的方向更不專丈感。管道可以具有/人大约6英寸到15英寸或14cm到30cm的外径，且 具有/人大约0.125英寸到0.5英寸或3mm到13mm的壁厚。管道可以乂人 碳钢或类似材料制作。管道应当为能够切割且容易焊接的材料以利于可 变形栅栏的组装。在一个优选实施例中，由构成组装结构的管的内部限定的内部空间 互相连接，即一个管的内部空间与其接合到的一些或所有管的内部空间 流体连通。该构造的内部流体连通通过在管组装之前或在管组装期间在 管中切割开口提供。一个或更多管可选地用冲击吸收i某介填充。填充物媒介可以为硬的 聚合泡沫材料，例如聚氨酯甲醛泡沫或其他这种材料。 一个或更多管也 可以用水填充且管提供有压力释放孔，压力释放孔由塞封闭，当增加的 冲击压力传输通过基本不可压缩的水时，塞破裂或从它们的配件释放。 压力释放孔的数量和尺寸被预先确定以优化由该结构提供的能量耗散。 该结构的不同构件可以没有、具有一个或多个变动尺寸和压力释放值的 孔，从而它们在结构框架的冲击和破坏性的、能量耗散挤压后在不同时 刻开始排出水。空管的壁也可以提供有一个或更多孔，以允许水从填充 有水的相邻管通过。牺牲的沖击吸收结构的淹没的元件可以提供有小的开口孔口 ，以允 许安装在待保护的设施上之后淹没的一个或更多的管用水填充。破裂塞 和/或大的压力释放孔口可选地如上文所述地提供。为了用可膨胀的硬泡沫组合物或用水填充管，在管中合适的位置处 提供一个或更多的填充物孔口。在管的内部不彼此互连和流体连通的实 施例中，选定的管可以基于预定方向的可能最大沖击而填充。例如，当 入坞或停泊平台典型地被从 一 个方向的驳船或服务船靠近时，可以计算 冲击区和可能的力矢量，且从该信息确定传输到且通过冲击吸收结构的 相应的力矢量。因而，当最大的冲击力矢量正交于所保护的设施时，平 行于该矢量的管用补充的能量吸收媒介填充，当包含管被挤压或另外塑 性变形时，其用于进一步耗散冲击能量。管也可以用诸如木材的固体材料填充。木材可以以新的或用过的打 桩、铁路枕木或木料的形式，或甚至在组装之前稳固地装填到一个或更 多管内的较小的废料或碎片，但如果包含管变形，其将随抵抗压缩。硬 的泡沫和松散的木材填充物材料的组合可以采用以最小化成本。本专利技术的改进的结构能够使用本领域中已知的常规方法和硬件接 附到离岸或其他海洋设施。接附的手段包括焊接到离岸钻井平台的钢支 撑腿、栓紧的支架组件、钢缆等。附图说明本专利技术将在以下进一步描述且参考附图，其中 图1是根据本专利技术构建的冲击吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种牺牲的冲击吸收结构，其用于安装在海洋设施上以保护设施免受由海洋船舰的偶然冲击的破坏性力，该结构包括：　多个管状构件，其永久地固定在一起以形成开口的三维的大致立方体框架，管状构件由塑性可变形材料构建。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AA阿尔加姆迪，AM拉万，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：SA[沙特阿拉伯]