一种组合型立柱深吃水浮式平台制造技术

本实用新型专利技术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，本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种组合型立柱深吃水浮式平台
本技术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。
技术介绍
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。授权技术专利(公告号CN103221302B)提供了一种立柱具有扩大底座的浮式平台方案，已公开的技术专利(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。
技术实现思路
本技术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。本技术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。本技术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，使得本技术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，本技术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。所述的上层建筑为框架式建筑，便于拆装。与现有技术相比，本技术的有益效果体现在：相较于传统的单一截面立柱浮式平台，本技术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。附图说明图1为实施例1中同型立柱并列排列型深吃水浮式平台三维示意图；图2为实施例1中浮箱的俯视结构示意图；图3为实施例2中同型立柱交错排列型深吃水浮式平台三维示意图；图4为实施例2中浮箱的俯视结构示意图；图5为实施例2与两种现有浮式平台的涡激运动性能的数值模拟结果对比图。其中，1为方形截面立柱，2为圆形截面立柱，3为浮箱，4为上层建筑。具体实施方式下面对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1一种组合型立柱深吃水浮式平台，其结构如图1所示，包括：四个子浮箱31，长度和高度均相同，截面均为相同的四边形，首尾相连围成口字框型的浮箱3；四个立柱，包括方形截面立柱1和圆形截面立柱2，高度相同，分别位于口字框型的浮箱3的四角上方，连接浮箱3与上层建筑4。方形截面立柱1边长与圆形截面立柱2的直径一致，圆形截面立柱2所在位置的子浮箱31的顶角为圆角，圆角直径与圆形截面立柱2直径一致。在本实例中，方形截面立柱1及圆形截面立柱2采用同型立柱并列排列，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1和一个圆形截面立柱2，如图2所示。框架式的上层建筑4，由四个立柱支撑，位于立柱上方。实施例2本实施例的两根方形截面立柱1及圆形截面立柱2采用同型立柱交错排列，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，如图3和4所示。对本实施例的组合型立柱深吃水浮式平台与四圆柱浮式平台及四方柱浮式平台的涡激运动性能，采用计算流体力学方法进行三维数值模拟，其结果对比如图5所示，结果显示：使用本实施例的组合型立柱平台在不同来流角度下涡激运动幅值均比较小，涡激运动的最大幅值小于四圆柱平台和四立柱平台的最大幅值。本技术不仅局限于并列排列和交错排列这两种立柱布置方式，也可以对此进行适当的衍化和调整，比如也可采用三个圆形截面立柱和一个方形界面立柱的组合型式，或者是三个方形截面立柱和一个圆形截面立柱进行组合。在实际应用中，可以对方形立柱采用适当的圆角。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种组合型立柱深吃水浮式平台，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的一种组合型立柱深吃水浮式平台，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇雨丰，田辰玲，肖龙飞，刘明月，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：上海,31