專利名稱：海洋平臺破冰裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于冰區(qū)工程設(shè)施的破冰裝置，特別是關(guān)于一種海洋平臺破冰裝置。
背景技術(shù)：
在極區(qū)和亞極區(qū)的海洋中，冬季海水表面會結(jié)冰。海冰在潮汐、海流和風(fēng)的作用下在海面上漂移，這種漂移的海冰對海洋工程結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生影響。漂移的海冰作用在海上石油平臺結(jié)構(gòu)時，海冰會發(fā)生破碎，同時對海洋平臺產(chǎn)生荷載作用。在海冰較嚴(yán)重的區(qū)域，這種海冰荷載是海洋石油平臺的設(shè)計控制荷載，對結(jié)構(gòu)有著很大影響。為了降低作用在海洋平臺上的冰荷載，工程界通常采用在海洋平臺的樁腿上加裝抗冰錐體，原理是將海冰與海洋平臺樁腿的作用改變?yōu)槭购１c抗冰錐體的錐形表面發(fā)生作用，將冰板的擠壓破碎改變?yōu)閺澢茐?。目前，工程?jīng)驗表明上述措施可以降低作用在海上平臺的最大冰荷載。冰本身是一種脆性材料，其破碎行為與結(jié)構(gòu)體的接觸形式有著極其敏感的關(guān)系，若冰與豎直的平面接觸，會發(fā)生擠壓破碎；若冰與傾斜的表面接觸，破碎形式則會由擠壓破碎轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢扑?。如圖 1、圖2所示，現(xiàn)有的導(dǎo)管架海洋平臺破冰錐體I為簡單的圓錐結(jié)構(gòu)，冰板2作用在破冰錐體I的錐形表面形成徑向、環(huán)向裂紋，導(dǎo)致冰板2彎曲破壞。冰板在海洋平臺抗冰錐體前的破碎具有一定的周期性，即每次冰板破碎過程時間比較接近。這種周期性的破碎行為會在破冰錐體上施加具有一定周期性的動態(tài)荷載，現(xiàn)有工程經(jīng)驗表明，這種荷載的周期通常與海洋平臺的固有周期接近，容易導(dǎo)致海上平臺產(chǎn)生振動，長期的振動會給海洋平臺造成不良影響，導(dǎo)致海上平臺結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種具有更好的破冰效果，不僅可以降低作用在海洋平臺結(jié)構(gòu)上的冰荷載，而且能夠降低冰板引起的海洋平臺結(jié)構(gòu)振動，進(jìn)一步保證海洋平臺安全的海洋平臺破冰裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案:一種海洋平臺破冰裝置，其特征在于:它包括一正錐形支撐體、一倒錐形支撐體和若干三角棱狀突起，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的形狀、大小和結(jié)構(gòu)完全相同，所述正錐形支撐體底部與所述倒錐形支撐體頂部扣合并固定成一體，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面上對稱、間隔設(shè)置有若干三角棱狀突起，每一所述三角棱狀突起的棱角沿著錐形表面向外側(cè)伸出，每一所述三角棱狀突起的尖端部靠近所述正椎形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，遠(yuǎn)離所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，每一所述三角棱狀突起的橫向斷面面積逐漸增大。所述正錐形支撐體的錐形表面采用圓錐表面和棱錐表面中的一種。所述倒錐形支撐體的錐形表面采用圓錐表面和棱錐表面中的一種。每一所述三角棱狀突起采用鋼板焊接而成。本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本實用新型包括正錐形支撐體、倒錐形支撐體和若干三角棱狀突起，正錐形支撐體底部與倒錐形支撐體頂部扣合并固定成一體，正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面上對稱、間隔設(shè)置有若干三角棱狀突起，且每一三角棱狀突起的棱角向外側(cè)突出，當(dāng)冰板漂移過來時，首先與棱角接觸，由于集中受力，冰板內(nèi)部將發(fā)生裂紋，開始階段由于冰板只在三角棱狀突起的棱角處接觸，接觸面積小，海上平臺結(jié)構(gòu)受力也較小，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過改變現(xiàn)有抗冰錐體錐形表面的形式而改變冰的破碎方式，即:將冰板的擠壓破碎改變?yōu)閺澢茐?，進(jìn)而改變作用在海上平臺結(jié)構(gòu)上的冰載荷形式。2、本實用新型的正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面為圓錐表面，冰板與三角棱狀突起的棱角接觸內(nèi)部產(chǎn)生裂紋后，冰板將沿著正錐形支撐板或倒錐形支撐板的錐形表面向上或向下爬升，此時冰板沿著接觸階段形成的裂紋開始裂紋擴展，并發(fā)生斷裂，此過程中，由于有初始裂紋生成，冰板的裂紋容易傳播，冰板的斷裂更加容易，作用在海上平臺結(jié)構(gòu)上的冰力也進(jìn)一步減小，冰力的作用周期也會減小，因此遠(yuǎn)離海上平臺結(jié)構(gòu)額固有周期，從而降低海上平臺結(jié)構(gòu)的振動。3、本實用新型的每一三角棱狀突起的尖端部靠近正椎形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，遠(yuǎn)離正錐形支撐體和倒錐形支撐體扣合處，每一三角棱狀突起的橫向斷面面積逐漸增大，在正、倒錐形支撐體扣合處，三角棱狀突起的棱角較小，冰板作用在該位置，由于正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面可以采用圓錐表面或棱錐表面，因此冰板容易發(fā)生上爬或者下爬，有利于冰板的彎曲破碎形成。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于海洋平臺破冰過程中。

圖1是現(xiàn)有的破冰錐體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視不意圖；圖3是本實用新型的破冰裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實 施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖3所示，本實用新型的海上平臺破冰裝置包括一正錐形支撐體3、一倒錐形支撐體4和若干三角棱狀突起5。正錐形支撐體3和倒錐形支撐體4的形狀、大小和結(jié)構(gòu)完全相同，正錐形支撐體3底部與倒錐形支撐體頂部4扣合并固定成一體，正錐形支撐體3和倒錐形支撐體4的錐形表面上對稱、間隔設(shè)置若干三角棱狀突起5，每一三角棱狀突起5的棱角沿著錐形表面向外側(cè)伸出，每一三角棱狀突起5的尖端部靠近正椎形支撐體3和倒錐形支撐體4的扣合處，遠(yuǎn)離正錐形支撐體3和倒錐形支撐體4的扣合處，每一三角棱狀突起5的橫向斷面面積逐漸增大。上述實施例中，正錐形支撐體3和倒錐形支撐體4的錐形表面可以采用圓錐表面或者棱錐表面。上述各實施例中，每一三角棱狀突起5可以采用鋼板焊接加工制作而成，三角棱狀突起5的數(shù)量可以根據(jù)實際需要進(jìn)行確定，在此不作限制。使用時，將本實用新型的海上平臺破冰裝置固定焊接在海洋平臺樁腿6上，正錐形支撐體3和倒錐形支撐體4的扣合處與海水的平均水位平齊，冰板向海上平臺漂移過來時，當(dāng)海水水位在平均水位以上時，冰板作用于正錐形支撐體3，冰板首先與三角棱狀突起5的尖端部相接觸，由于冰板集中受力，冰板內(nèi)部將發(fā)生裂紋，然后冰板沿著正錐形支撐體3的錐面向上爬升，此時冰板沿著裂紋開始擴展，并發(fā)生斷裂；當(dāng)海水水位在平均水位以下時，冰板作用于倒錐形支撐體4，冰板斷裂的過程與上述過程相同。上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)和連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實用新型的保 護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1.一種海洋平臺破冰裝置，其特征在于:它包括一正錐形支撐體、一倒錐形支撐體和若干三角棱狀突起，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的形狀、大小和結(jié)構(gòu)完全相同，所述正錐形支撐體底部與所述倒錐形支撐體頂部扣合并固定成一體，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面上對稱、間隔設(shè)置有若干三角棱狀突起，每一所述三角棱狀突起的棱角沿著錐形表面向外側(cè)伸出，每一所述三角棱狀突起的尖端部靠近所述正椎形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，遠(yuǎn)離所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，每一所述三角棱狀突起的橫向斷面面積逐漸增大。
2.如權(quán)利要求1所述的海洋平臺破冰裝置，其特征在于:所述正錐形支撐體的錐形表面米用圓錐表面和棱錐表面中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的海洋平臺破冰裝置，其特征在于:所述倒錐形支撐體的錐形表面米用圓錐表面和棱錐表面中的一種。
4.如權(quán)利要求2所述的海洋平臺破冰裝置，其特征在于:所述倒錐形支撐體的錐形表面米用圓錐表面和棱錐表面中的一種。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的海洋平臺破冰裝置，其特征在于:每一所述三角棱狀突起采用鋼板焊接而成 。
專利摘要本實用新型涉及一種海洋平臺破冰裝置，其特征在于它包括一正錐形支撐體、一倒錐形支撐體和若干三角棱狀突起，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的形狀、大小和結(jié)構(gòu)完全相同，所述正錐形支撐體底部與所述倒錐形支撐體頂部扣合并固定成一體，所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的錐形表面上對稱、間隔設(shè)置有若干三角棱狀突起，每一所述三角棱狀突起的棱角沿著錐形表面向外側(cè)伸出，每一所述三角棱狀突起的尖端部靠近所述正椎形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，遠(yuǎn)離所述正錐形支撐體和倒錐形支撐體的扣合處，每一所述三角棱狀突起的橫向斷面面積逐漸增大。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于海洋平臺破冰過程中。
文檔編號E02B17/00GK203144990SQ20132000493
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者屈衍, 時忠民, 劉家悅, 畢祥軍, 劉圓, 李輝輝, 許寧 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院