大型海上平臺系泊纜間拉力協調組件及使用方法

1.本發明涉及海上平臺系泊系統領域，尤其涉及一種大型海上平臺系泊纜間拉力協調組件及使用方法。


背景技術：

2.浮式海洋工程結構如海上平臺等已經在海洋工程領域得到了廣泛的應用，可是受到臺風等海上嚴峻環境的影響，海上平臺破壞事故時有發生。而且隨著海洋浮式結構物體量越來越大，對其系泊系統的剛度及性能的要求也越來越高。系泊系統用于限制浮式平臺隨海浪運動，實現海洋工程結構的定位，是保障海上平臺安全的關鍵因素之一。
3.在長期、復雜的海洋動力環境條件下，系泊系統拉力超過設計閾值是造成海上平臺傾覆的主要原因之一。在臺風等特殊的環境下，海上復雜的風浪條件可能會使系泊力集中在部分系泊纜上，致使該系泊纜或其對應的海底錨泊結構發生破壞，繼而發生的連鎖反應可能會引發海上平臺傾覆定等嚴重災害。
4.為了提高系泊纜在不同海上惡劣環境和深水大型浮式平臺上的安全性，就需解決風浪條件下各系泊纜間拉力不均勻的問題。


技術實現要素：

5.本發明的目的是針對以上不足之處，提供了一種應力分散式的大型海上平臺系泊纜間拉力協調組件及使用方法。
6.本發明解決技術問題所采用的方案是，一種大型海上平臺系泊纜間拉力協調組件，包括至少兩個彼此連通的自協調組件；所述自協調組件包括筒型構件、活動構件，所述筒型構件固定安裝在海上平臺上或者與海上平臺端的系泊纜相連；所述活動構件包括設置在筒型構件內的主軸、活塞，活塞固定安裝在主軸上，主軸下端貫穿筒型構件下端，主軸與筒型構件下端之間設置有密封件，主軸下端與海底端的系泊纜相連接，活塞周側與筒型構件內壁密封，活塞下表面、主軸外周與筒型構件內壁之間圍成壓力腔，壓力腔內填充承壓流體，筒型構件下部設有連通壓力腔的流體通道，各個自協調組件的筒型構件上的流體通道經高壓管相連通。
7.進一步的，所述壓力腔內設置有壓力囊，承壓流體設置在壓力囊內，流體通道連通壓力囊，壓力囊外表面貼合壓力腔內壁。
8.進一步的，所述主軸下端安裝有用于連接系泊纜的連接件。
9.進一步的，所述連接件為錨環，錨環上部與主軸焊接。
10.進一步的，所述連接件為吊鉤，吊鉤上部與主軸焊接或經螺栓錨固安裝在主軸下部。
11.進一步的，所述流體通道設置在筒型構件下部周側或底部。
12.進一步的，所述筒型構件上端開口、下端封閉。
13.進一步的，所述筒型構件上端經蓋板封閉，所述蓋板上安裝有錨固螺栓。
14.一種大型海上平臺系泊纜間拉力協調組件的使用方法，包括以下步驟：步驟一：在設計位置安裝海底錨泊結構，將自協調組件中的筒型構件固定在海上平臺上或者與海上平臺端的系泊纜相連，將海底錨泊結構的一根系泊纜與自協調組件中主軸的下端相連；步驟二：重復步驟一的操作，完成多根系泊纜及其相應自協調組件的安裝；步驟三：通過高壓管將各個自協調組件的壓力腔連通；步驟四：向壓力腔中注入承壓流體，使活塞處于筒型構件的中間位置。
15.當海上平臺在風浪等環境載荷作用下發生遠離錨點的運動時，部分系泊纜承受拉力或者沖擊荷載，當某一根系泊纜所受拉力大于其他系泊纜時，主軸會帶動活塞向下運動，通過發生一定位移的方式降低該系泊纜的拉力；與此同時，承壓流體被壓入其他拉力協調組件的壓力腔中，從而使活塞帶動主軸向上運動，通過發生反向位移的形式增加相應系泊纜的拉力；通過承壓流體的實時流動，可以實現各系泊纜間拉力協調，充分利用每一根系泊纜的承載力，并可有效地降低沖擊載荷，防止部分系泊纜過載破壞。
16.與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：結構簡單，設計合理，能夠自動協調不同系泊纜之間的拉力，當某一根受力過大時，自動將力分配給其他系泊纜，防止系泊纜連鎖性破壞事故的發生，降低系泊系統的破壞風險。
附圖說明
17.下面結合附圖對本發明專利進一步說明。
18.圖1為本協調構件用于海上平臺的總體示意圖。
19.圖2為協調構件第一種實施形式的結構示意圖。
20.圖3為協調構件第一種實施形式內設置壓力囊的示意圖。
21.圖4為協調構件的第二種實施形式的結構示意圖。
22.圖5為協調構件第二種實施形式內設置壓力囊的示意圖。
23.圖中：1-浮式海上平臺、2-自協調組件、3-系泊纜、4-錨泊結構、21-筒型構件、22-主軸、23-活塞、24-連接件、25-高壓管、26-承壓流體、27-壓力腔、28-錨固螺栓、29-壓力囊。
具體實施方式
24.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
25.如圖1-5所示，一種大型海上平臺系泊纜間拉力協調組件，包括至少兩個彼此連通的自協調組件2；所述自協調組件包括筒型構件21、活動構件，所述筒型構件固定安裝在海上平臺上1或者與海上平臺端的系泊纜相連；所述活動構件包括設置在筒型構件內的主軸22、活塞23，活塞固定安裝在主軸上，主軸下端貫穿筒型構件下端，主軸與筒型構件下端之間設置有密封件，密封件為橡膠環，主軸下端與海底端的系泊纜3相連接，活塞周側與筒型構件內壁密封，活塞下表面、主軸外周與筒型構件內壁之間圍成壓力腔27，壓力腔內填充承壓流體26，筒型構件下部設有連通壓力腔的流體通道，各個自協調組件的筒型構件上的流體通道經高壓管25相連通；當主軸承受的下端系泊纜拉力不等于其他系泊纜拉力時，會帶動活塞
運動。
26.在本實施例中，所述壓力腔內設置有壓力囊29，壓力囊為外形與筒形構件和活塞形成腔體相對應的環柱狀囊體，具有良好的彈性變形性能，環柱狀囊體的外徑與筒形構架的內徑相匹配，環柱狀囊體的內徑與主軸的外徑相匹配，壓力囊用于容納承壓流體，在其受壓時防止承壓流體滲漏到外界；承壓流體設置在壓力囊內，流體通道連通壓力囊，壓力囊在連接流體通道處有開口，壓力囊外表面貼合壓力腔內壁。
27.在本實施例中，所述主軸下端安裝有用于連接系泊纜的連接件24。
28.在本實施例中，所述連接件為錨環，錨環上部與主軸焊接，系泊纜系泊在錨環上將系泊纜上所受拉力傳遞到協調組件。
29.在本實施例中，所述連接件為吊鉤，吊鉤上部與主軸焊接或經螺栓錨固安裝在主軸下部，系泊纜系泊在掛鉤上將系泊纜上所受拉力傳遞到協調組件。
30.在本實施例中，所述流體通道設置在筒型構件下部周側或底部。
31.在本實施例中，所述筒型構件上端開口、下端封閉。
32.在本實施例中，所述筒型構件上端經蓋板封閉，所述蓋板上安裝有錨固螺栓28。
33.一種大型海上平臺系泊纜間拉力協調組件的使用方法，包括以下步驟：步驟一：在設計位置安裝海底錨泊結構，將自協調組件中的筒型構件固定在海上平臺上或者與海上平臺端的系泊纜相連，將海底錨泊結構的一根系泊纜與自協調組件中主軸的下端相連；步驟二：重復步驟一的操作，完成多根系泊纜及其相應自協調組件的安裝；步驟三：通過高壓管將各個自協調組件的壓力腔連通；步驟四：向壓力腔中注入承壓流體，使活塞處于筒型構件的中間位置。
34.當海上平臺在風浪等環境載荷作用下發生遠離錨點的運動時，部分系泊纜可能會承受過大的拉力或者沖擊荷載，導致相應系泊纜或與其對應的海底錨泊結構發生極限破壞，繼而引發的連鎖反應可能會引發海上平臺傾覆等嚴重災害。
35.安裝本協調構件后，當海上平臺在風浪等環境載荷作用下發生遠離錨點的運動時，部分系泊纜承受拉力或者沖擊荷載，當某一根系泊纜所受拉力大于其他系泊纜時，主軸會帶動活塞向下運動，通過發生一定位移的方式降低該系泊纜的拉力；與此同時，承壓流體被壓入其他拉力協調組件的壓力腔中，從而使活塞帶動主軸向上運動，通過發生反向位移的形式增加相應系泊纜的拉力；通過承壓流體的實時流動，可以實現各系泊纜間拉力協調，充分利用每一根系泊纜的承載力，并可有效地降低沖擊載荷，防止部分系泊纜過載破壞。
36.本專利如果公開或涉及了互相固定連接的零部件或結構件，那么，除另有聲明外，固定連接可以理解為：能夠拆卸地固定連接( 例如使用螺栓或螺釘連接)，也可以理解為：不可拆卸的固定連接(例如鉚接、焊接)，當然，互相固定連接也可以為一體式結構( 例如使用鑄造工藝一體成形制造出來) 所取代(明顯無法采用一體成形工藝除外)。
37.在本專利的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利的限制。
38.上列較佳實施例，對本發明的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應
理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。