【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋工程半潜平台，具体涉及一种用于高海况高航速半潜平台的横撑结构。
技术介绍
1、随着深海油气采矿的需求日益增加以及人类对深远海环境探索的渴望不断膨胀，各类可用于深海恶劣环境的海洋结构物的设计也显得更为重要。随着海洋工程结构物的尺寸不断变大，以及设计要求的极端海洋环境条件的恶劣程度的进一步提高，海洋结构物自身强度所面临的挑战也呈几何形式增加。
2、半潜平台是一种在半沉潜状态下从海底抽取原油或天然气的设备。它具有抗风浪性好的优点，是目前海上钻井应用较广泛的一种石油钻井平台。半潜式平台多为综合处理平台，其上部为工作甲板，下部为浮筒结构，用支撑立柱连接，通常，半潜平台的横撑结构起着连接平台下浮体和立柱的作用，主要用于抵抗在波浪中运动时产生的横向分离力。半潜平台的横撑结构通常为圆形筒体或者腰圆形筒体。其横截面在整个长度范围内通常不变。每两个立柱之间通常是一根或者两根横撑，根据实际需求选用。
3、随着海洋平台尺寸的增加以及所面临的环境恶劣程度的提高，结构的波浪载荷水平有显著提高，从而使平台整体产生更大的变形，从而导致横撑随之有大变形的存在，而等截面的横撑结构仅适用于承担平台下浮体间的分离载荷，在平台整体扭转变形较大时，由于变形不协调，导致本不应承受大扭转和剪切应力的横撑端部出现应力集中现象，引起整个结构的损坏。如图1所示为常规等截面横撑结构在大变形时的应力分布情况，可以明显看出，应力分布集中在两端，而横撑中间部位应力水平较低。
4、因此，上述技术中存在半潜平台在尺度较大且航行作业环境恶劣时
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是现有的大尺度半潜平台的横撑结构面对复杂环境时，由于自身的变形不协调，容易出现应力集中现象，从而导致整体损坏的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，包括多个竖直设置的立柱，还包括横撑，所述横撑为由两端至中部直径递减的阶梯状轴，所述横撑两端水平连接在两根立柱之间，所述横撑与立柱连接处设有连接肘板，所述横撑内部设有十字形隔板，所述横撑内壁上均匀设置多个加强环筋。
3、通过采用上述技术方案，通过调整横撑的截面形式，结合位于横撑内部的十字形隔板和加强环筋，使横撑的变形由集中在横撑端部变为沿着整个横撑分布，在整体变形量一定的情况下，使变形沿着整根横撑均匀分布，从而减小应力集中，增加整体强度。
4、可选的，所述横撑包括横撑内插段、横撑端部外板、横撑过渡段外板和横撑中部外板，所述横撑内插段位于横撑两端，且插入立柱中固定，所述横撑端部外板与横撑内插段相邻，所述横撑中部外板位于横撑中间部位，所述横撑过渡段外板位于横撑端部外板与横撑中部外板之间。
5、可选的，所述横撑内插段与横撑端部外板直径相同，所述横撑中部外板直径小于横撑端部外板直径，所述横撑过渡段外板为圆台状，其直径较大的一端与横撑端部外板连接，直径较小的一端与横撑中部外板连接，且所述横撑过渡段外板的斜率不小于1：4，保证过渡平稳，不产生应力突变。
6、可选的，所述十字形隔板包括第一加强筋、横撑内水平隔板和横撑内垂直隔板，所述第一加强筋设在横撑中部外板中心处，所述第一加强筋沿横撑长度方向设置且与加强环筋焊接，所述横撑内水平隔板和横撑内垂直隔板交叉连接，且连接在第一加强筋的两端，所述横撑内水平隔板和横撑内垂直隔板上设有第二加强筋，所述第二加强筋与加强环筋连接。
7、可选的，所述十字形隔板两端贯通到立柱中并与立柱内部的支撑舱壁连接。
8、可选的，与第一加强筋连接的加强环筋为环形，所述第一加强筋在与加强环筋焊接处断开，与加强环筋形成交叉结构。
9、可选的，与第二加强筋连接的加强环筋为板加筋结构，其中板与第二加强筋焊接，且第二加强筋在焊接处设有圆弧，所述加强筋的筋连接在板与横撑内壁之间。
10、可选的，所述连接肘板连接在横撑端部外板与立柱之间，所述连接肘板包括第一肘板和第二肘板，所述第一肘板位于横撑外侧，所述第二肘板位于相邻的两个横撑内侧。
11、可选的，所述第一肘板为直角三角形肘板，且与立柱和横撑连接处设有倒圆和软趾，所述第一肘板两条直角边端点连线与横撑端部外板之间的夹角不大于45°，所述第二肘板与第一肘板结构相同。
12、可选的，所述第二肘板为月牙状肘板，所述第二肘板设在两个横撑之间，且连接两个横撑的横撑端部外板，所述第二肘板两个趾端与横撑端部外板的夹角不大于45°。
13、综上所述，本专利技术至少具有以下一种有益效果：
14、1、本专利技术通过横撑端部肘板、横撑截面形式、横撑内部的十字隔板、横撑板和隔板的板厚、加强筋五个方面调整横撑截面的刚度，使横撑的变形由集中在横撑端部改为沿着整个横撑长度方向均匀分布，减小了高航速高海况时横撑端部的应力集中现象，在平台总变形量不变的前提下，使各段应力水平平均分布，增强了横撑的整体强度。
15、2、本专利技术将横撑结构内的十字形隔板延伸至立柱中，不仅可以提高结构屈曲性能，也可以用来调整截面的刚度。
16、3、本专利技术横撑结构的截面在中部较小且为圆形截面，有利于降低航行和作业时的砰击载荷和阻力，提高平台整体的快速性。
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1.一种用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，包括多个竖直设置的立柱(3)，其特征在于，还包括横撑(1)，所述横撑(1)为由两端至中部直径递减的阶梯状轴，所述横撑(1)两端水平连接在两根立柱(3)之间，所述横撑(1)与立柱(3)连接处设有连接肘板，所述横撑(1)内部设有十字形隔板，所述横撑(1)内壁上均匀设置多个加强环筋(18)。
2.根据权利要求1所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，所述横撑(1)包括横撑内插段(19)、横撑端部外板(11)、横撑过渡段外板(12)和横撑中部外板(13)，所述横撑内插段(19)位于横撑(1)两端，且插入立柱(3)中固定，所述横撑端部外板(11)与横撑内插段(19)相邻，所述横撑中部外板(13)位于横撑(1)中间部位，所述横撑过渡段外板(12)位于横撑端部外板(11)与横撑中部外板(13)之间。
3.根据权利要求2所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，所述横撑内插段(19)与横撑端部外板(11)直径相同，所述横撑中部外板(13)直径小于横撑端部外板(11)直径，所述横撑过渡段外板(12)为圆台
4.根据权利要求2所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，所述十字形隔板包括第一加强筋(10)、横撑内水平隔板(16)和横撑内垂直隔板(17)，所述第一加强筋(10)设在横撑中部外板(13)中心处，所述第一加强筋(10)沿横撑(1)长度方向设置且与加强环筋(18)焊接，所述横撑内水平隔板(16)和横撑内垂直隔板(17)交叉连接，且连接在第一加强筋(10)的两端，所述横撑内水平隔板(16)和横撑内垂直隔板(17)上设有第二加强筋(7)，所述第二加强筋(7)与加强环筋(18)连接。
5.根据权利要求4所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，所述十字形隔板两端贯通到立柱(3)中并与立柱(3)内部的支撑舱壁连接。
6.根据权利要求4所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，与第一加强筋(10)连接的加强环筋(18)为环形，所述第一加强筋(10)在与加强环筋(18)焊接处断开，与加强环筋(18)形成交叉结构。
7.根据权利要求4所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，与第二加强筋(7)连接的加强环筋(18)为板加筋结构，其中板与第二加强筋(7)焊接，且第二加强筋(7)在焊接处设有圆弧，所述加强环筋(18)的筋连接在板与横撑(1)内壁之间。
8.根据权利要求2所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，所述连接肘板连接在横撑端部外板(11)与立柱(3)之间，所述连接肘板包括第一肘板(14)和第二肘板(15)，所述第一肘板(14)位于横撑(1)外侧，所述第二肘板(15)位于相邻的两个横撑(1)内侧。
9.根据权利要求8所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，所述第一肘板(14)为直角三角形肘板，且与立柱(3)和横撑(1)连接处设有倒圆和软趾，所述第一肘板(14)两条直角边端点连线与横撑端部外板(11)之间的夹角不大于45°，所述第二肘板(15)与第一肘板(14)结构相同。
10.根据权利要求9所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，所述第二肘板(15)为月牙状肘板，所述第二肘板(15)设在两个横撑(1)之间，且连接两个横撑(1)的横撑端部外板(11)，所述第二肘板(15)两个趾端与横撑端部外板(11)的夹角不大于45°。
...【技术特征摘要】
1.一种用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，包括多个竖直设置的立柱(3)，其特征在于，还包括横撑(1)，所述横撑(1)为由两端至中部直径递减的阶梯状轴，所述横撑(1)两端水平连接在两根立柱(3)之间，所述横撑(1)与立柱(3)连接处设有连接肘板，所述横撑(1)内部设有十字形隔板，所述横撑(1)内壁上均匀设置多个加强环筋(18)。
2.根据权利要求1所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，所述横撑(1)包括横撑内插段(19)、横撑端部外板(11)、横撑过渡段外板(12)和横撑中部外板(13)，所述横撑内插段(19)位于横撑(1)两端，且插入立柱(3)中固定，所述横撑端部外板(11)与横撑内插段(19)相邻，所述横撑中部外板(13)位于横撑(1)中间部位，所述横撑过渡段外板(12)位于横撑端部外板(11)与横撑中部外板(13)之间。
3.根据权利要求2所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，所述横撑内插段(19)与横撑端部外板(11)直径相同，所述横撑中部外板(13)直径小于横撑端部外板(11)直径，所述横撑过渡段外板(12)为圆台状，其直径较大的一端与横撑端部外板(11)连接，直径较小的一端与横撑中部外板(13)连接，且所述横撑过渡段外板(12)的斜率不小于1：4。
4.根据权利要求2所述的用于高海况高航速半潜平台的横撑结构，其特征在于，所述十字形隔板包括第一加强筋(10)、横撑内水平隔板(16)和横撑内垂直隔板(17)，所述第一加强筋(10)设在横撑中部外板(13)中心处，所述第一加强筋(10)沿横撑(1)长度方向设置且与加强环筋(18)焊接，所述横撑内水平隔板(16)和横撑内垂直隔板(17)交叉连接，且连接在第一加强筋(10)的两端，所述横撑内水平隔板(16)和横撑内垂直隔板(17)...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢昊，杨玥，迟少艳，周书敏，康哲，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七○八研究所，
类型：发明
国别省市：
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