本實(shí)用新型屬于海洋石油鉆井平臺(tái)作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種海洋石油自升式平臺(tái)升降船作業(yè)過程中的樁腿外部涂層與結(jié)構(gòu)防磨及減震工具。

背景技術(shù)：

隨著海洋石油自升式圓柱形樁腿平臺(tái)的使用，升降船作業(yè)中樁腿外部涂層與結(jié)構(gòu)常常出現(xiàn)較為嚴(yán)重的磨損和變形，不僅降低了操作的連續(xù)性與平穩(wěn)性，降低作業(yè)時(shí)效，還增加了樁腿維保的成本，長時(shí)間連續(xù)操作，甚至?xí)绊懯褂冒踩浴?/p>

海底地質(zhì)情況復(fù)雜和風(fēng)浪流載荷的影響，大尺寸圓柱形樁腿在升降船過程中會(huì)出現(xiàn)橫向位移和振動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致樁腿上提、下放路徑變化，樁腿與防磨板及圍阱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)摩擦和切削。在升降船過程中，各樁腿往往會(huì)出現(xiàn)明顯的刮擦變形，樁腿外部大量涂層剝落，并在作業(yè)過程中出現(xiàn)提升力增大、噪音和震動(dòng)異常等情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種海洋石油自升式平臺(tái)圓柱形樁腿防刮擦裝置，將樁腿與防磨板之間的滑動(dòng)摩擦副轉(zhuǎn)換成滾動(dòng)摩擦副，同時(shí)在水平力作用下具備一定的位移范圍，有效降低樁腿垂向滑動(dòng)摩擦和切削的作用，不僅能夠節(jié)約樁腿涂層及結(jié)構(gòu)磨損導(dǎo)致的維保成本，還能保證升降平臺(tái)操作過程的連續(xù)性與穩(wěn)定性，其適用圓柱形樁腿或類似圓柱體結(jié)構(gòu)的直徑范圍廣，操作可實(shí)現(xiàn)快速安裝、拆卸，兼具成本經(jīng)濟(jì)性及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性有效降低樁腿垂向滑動(dòng)摩擦和切削的作用。

本實(shí)用新型通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種海洋石油自升式平臺(tái)圓柱形樁腿防刮擦裝置，該裝置徑向均勻地安裝于樁腿與圍阱結(jié)構(gòu)上部的環(huán)空間隙，其由主體結(jié)構(gòu)、滾子機(jī)構(gòu)和彈性材料層構(gòu)成；

所述主體結(jié)構(gòu)頂面為固定面，與固定面垂直的內(nèi)側(cè)面為滾子鑲嵌面，相對(duì)于滾子鑲嵌面呈銳角傾斜的外側(cè)面是彈性材料黏貼面；所述滾子鑲嵌面設(shè)置有上下間隔排布的2-5個(gè)矩形槽，每個(gè)矩形槽內(nèi)鑲嵌安裝一套所述滾子機(jī)構(gòu)，并使所述滾子機(jī)構(gòu)由所述滾子鑲嵌面向外偏移，所述滾子機(jī)構(gòu)的兩端分別由所述主體結(jié)構(gòu)的左側(cè)面和右側(cè)面所預(yù)設(shè)的圓孔伸出；所述彈性材料黏貼面的傾斜角度與圍阱結(jié)構(gòu)的上部傾斜面一致，且所述彈性材料黏貼面粘貼有彈性材料層；所述固定面端部相對(duì)于所述彈性材料黏貼面上的所述彈性材料層向外伸出且具有鉤狀結(jié)構(gòu)，用于卡扣在所述圍阱結(jié)構(gòu)頂端，且所述固定面端部設(shè)置有用于將所述主體結(jié)構(gòu)通過螺栓固定于圍阱結(jié)構(gòu)上的螺栓安裝孔。

其中，所述主體結(jié)構(gòu)是由相互平行的頂面和底面、相互平行的左側(cè)面和右側(cè)面、與頂面及底面垂直的內(nèi)側(cè)面和與內(nèi)側(cè)面呈銳角且由上至下向內(nèi)傾斜的外側(cè)面所構(gòu)成的上寬下窄的楔形實(shí)體結(jié)構(gòu)。

其中，所述彈性材料黏貼面具有間隔設(shè)置的若干凹槽。

其中，所述滾子機(jī)構(gòu)由軸承主體、軸承螺栓帽、滾針軸承、止推動(dòng)軸承、止推靜軸承圈、滾輪構(gòu)成；所述軸承主體一端設(shè)置有限位凸臺(tái)，另一端安裝所述軸承螺栓帽以將其固定于所述主體結(jié)構(gòu)；至少兩個(gè)所述滾針軸承并列安裝于所述軸承主體，并列的所述滾針軸承的兩端分別設(shè)置有一個(gè)套裝在所述軸承主體上的止推動(dòng)軸承，并列的所述滾針軸承和兩個(gè)所述止推動(dòng)軸承組成滾動(dòng)副，該滾動(dòng)副外部套裝所述滾輪，所述滾動(dòng)副和所述滾輪兩端分別由一個(gè)套裝在所述軸承主體上的所述止推靜軸承圈旋緊限位固定。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型的海洋石油自升式平臺(tái)圓柱形樁腿防刮擦裝置，有效地解決了平臺(tái)升降操作過程中圓柱形樁腿與圍阱結(jié)構(gòu)、防磨板之間的過度摩擦，及其導(dǎo)致的震動(dòng)、樁腿表面涂層及鋼材的破損問題。裝置結(jié)構(gòu)形式主要利用了類似固樁楔塊的外形，在水平力作用下存在一定的水平運(yùn)動(dòng)距離，巧妙地解決了現(xiàn)場(chǎng)樁腿和圍阱裝之間狹小空間受限問題；另外，裝置創(chuàng)新增加了滾子機(jī)構(gòu)，有效地將原樁腿與防磨板的滑動(dòng)摩擦副轉(zhuǎn)化成樁腿與本裝置之間的滾動(dòng)摩擦副，大大地降低了摩擦阻力。通過實(shí)驗(yàn)室工況模擬試驗(yàn)，采用本實(shí)用新型的樁腿防刮擦裝置，可以有效地降低垂向摩擦阻力達(dá)83.46％，不僅能夠降低平臺(tái)升降操作過程中的震動(dòng)所引起的結(jié)構(gòu)損害因素，還能夠有效地避免樁腿結(jié)構(gòu)表面涂層及鋼材的相對(duì)完好性，節(jié)約了防腐施工及樁腿填焊的工藝支出。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的海洋石油自升式平臺(tái)圓柱形樁腿防刮擦裝置的主視圖；

圖2為本實(shí)用新型的海洋石油自升式平臺(tái)圓柱形樁腿防刮擦裝置的右視圖；

圖3為本實(shí)用新型的海洋石油自升式平臺(tái)圓柱形樁腿防刮擦裝置的俯視圖；

圖4為本實(shí)用新型的裝置主體結(jié)構(gòu)的右視圖；

圖5為圖4的A-A剖面圖；

圖6為本實(shí)用新型的裝置主體結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖7為滾子機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖7的B-B剖面圖；

圖9為海洋石油自升式平臺(tái)圓柱形樁腿防刮擦裝置與圍阱結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系示意圖；

圖10為圖9的C-C剖面圖；

圖11為圖10的局部放大圖；

圖12為本實(shí)用新型的海洋石油自升式平臺(tái)圓柱形樁腿防刮擦裝置的安裝狀態(tài)主視圖；

圖13是本實(shí)用新型的海洋石油自升式平臺(tái)圓柱形樁腿防刮擦裝置的安裝狀態(tài)俯視圖。

上述圖中：1-主體結(jié)構(gòu)、2-滾子機(jī)構(gòu)、3-彈性材料層、4-樁腿、5-圍阱結(jié)構(gòu)、6-防磨板；1-1、滾子鑲嵌面，1-2、固定面，1-3、彈性材料黏貼面；2-1、軸承主體，2-2、軸承螺栓帽，2-3、滾針軸承，2-4、止推動(dòng)軸承，2-5、止推靜軸承圈。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的內(nèi)容、特點(diǎn)及效果，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

如圖1至圖3所示，本實(shí)施例提供了一種海洋石油自升式平臺(tái)圓柱形樁腿防刮擦裝置，主要由主體結(jié)構(gòu)1、滾子機(jī)構(gòu)2和彈性材料層3構(gòu)成，其需要符合自升式平臺(tái)圍阱結(jié)構(gòu)5的結(jié)構(gòu)尺寸，安裝于圍阱結(jié)構(gòu)5上應(yīng)比下部防磨板6更貼近樁腿4，起到防磨減震的目的。

如圖4至圖6所示，主體結(jié)構(gòu)1是由相互平行的頂面和底面、相互平行的左側(cè)面和右側(cè)面、與頂面(底面)垂直的內(nèi)側(cè)面和與內(nèi)側(cè)面呈銳角且由上至下向內(nèi)傾斜的外側(cè)面所構(gòu)成的上寬下窄的楔形實(shí)體結(jié)構(gòu)。其中，位于頂面的是固定面1-2，與固定面1-2垂直的內(nèi)側(cè)面是滾子鑲嵌面1-1，相對(duì)于滾子鑲嵌面1-1呈銳角傾斜的外側(cè)面是彈性材料黏貼面1-3。滾子鑲嵌面1-1設(shè)置有上下兩個(gè)矩形槽，分別用于在主體結(jié)構(gòu)1內(nèi)部鑲嵌安裝一套滾子機(jī)構(gòu)2，并使?jié)L子機(jī)構(gòu)2的滾輪2-6由滾子鑲嵌面1-1露出部分，以使?jié)L子機(jī)構(gòu)2能夠與樁腿4形成滾動(dòng)摩擦副，滾子機(jī)構(gòu)2的兩端分別由主體結(jié)構(gòu)1的左側(cè)面和右側(cè)面所預(yù)設(shè)的圓孔伸出。彈性材料黏貼面1-3具有間隔設(shè)置的若干凹槽，并黏貼有一定強(qiáng)度的彈性材料層3，設(shè)置凹槽可以增大彈性材料層3與彈性材料黏貼面1-3的接觸面積，防止彈性材料層3脫落。彈性材料黏貼面1-3的傾斜角度與圍阱結(jié)構(gòu)5的上部傾斜面一致，以使彈性材料黏貼面1-3上的彈性材料層3與圍阱結(jié)構(gòu)5緊密貼合。防刮擦裝置應(yīng)用過程中，樁腿4將會(huì)與滾子機(jī)構(gòu)2接觸，接觸所產(chǎn)生的徑向載荷會(huì)通過主體結(jié)構(gòu)1直接傳遞給圍阱結(jié)構(gòu)5，此時(shí)彈性材料層3可將金屬構(gòu)件之間的硬接觸轉(zhuǎn)變成彈性接觸，避免結(jié)構(gòu)件的傷害。固定面1-2一端相對(duì)于彈性材料黏貼面1-3上的彈性材料層3向外伸出且具有向下的鉤狀結(jié)構(gòu)，用于卡扣在圍阱結(jié)構(gòu)5頂端。同時(shí)，固定面1-2上設(shè)置有螺栓安裝孔，用于通過安裝螺栓的方式將防刮擦裝置固定于圍阱結(jié)構(gòu)5上。

如圖7和圖8所示，滾子機(jī)構(gòu)2由軸承主體2-1、軸承螺栓帽2-2、滾針軸承2-3、止推動(dòng)軸承2-4、止推靜軸承圈2-5、滾輪2-6構(gòu)成。軸承主體2-1、滾針軸承2-3、止推動(dòng)軸承2-4和止推靜軸承圈2-5的尺寸根據(jù)軸向壓力要求設(shè)計(jì)，滾針軸承2-3根據(jù)需求數(shù)量組成軸承副，滿足不同壓力要求。軸承主體2-1一端設(shè)置有限位凸臺(tái)，另一端安裝軸承螺栓帽2-2進(jìn)行固定。本實(shí)施例由三個(gè)滾針軸承2-3并列安裝于軸承主體2-1上，三個(gè)并列的滾針軸承2-3的兩端分別設(shè)置有一個(gè)套裝在軸承主體2-1上的止推動(dòng)軸承2-4，三個(gè)滾針軸承2-3和兩個(gè)止推動(dòng)軸承2-4組成一個(gè)滾動(dòng)副，該滾動(dòng)副外部套裝滾輪2-6，滾動(dòng)副和滾輪2-6兩端分別設(shè)置有一個(gè)套裝在軸承主體2-1上的止推靜軸承圈2-5。每個(gè)主體結(jié)構(gòu)1上滾子機(jī)構(gòu)2的數(shù)量根據(jù)軸向壓力合理設(shè)計(jì)，一般在2-5個(gè)范圍內(nèi)。滾子機(jī)構(gòu)2在主體結(jié)構(gòu)1上進(jìn)行裝配時(shí)，先將軸承主體2-1穿過主體結(jié)構(gòu)1左側(cè)面(或右側(cè)面)預(yù)設(shè)的圓孔，但尚不穿過右側(cè)面(或左側(cè)面)預(yù)設(shè)的圓孔，然后將一個(gè)止推靜軸承圈2-5和滾動(dòng)副依次穿過軸承主體2-1，滾輪2-6同心套于滾動(dòng)副外側(cè)，在將另一個(gè)止推靜軸承圈2-5穿過軸承主體2-1；滾針軸承2-3和止推動(dòng)軸承2-4為接觸配合，止推靜軸承圈2-5和滾動(dòng)副通過螺紋連接，滾輪2-6由兩側(cè)的止推靜軸承圈2-5旋緊限位固定，最后將軸承主體2-1穿過主體結(jié)構(gòu)1右側(cè)面(或左側(cè)面)預(yù)設(shè)的圓孔，軸承螺栓帽2-2通過螺紋連接在穿出的軸承主體2-1端部。

如圖9至圖13所示，根據(jù)平臺(tái)樁腿4結(jié)構(gòu)尺寸、上提載荷和水平載荷選擇滾子機(jī)構(gòu)2的型號(hào)、位置和組合數(shù)量。例如，“海洋石油282”平臺(tái)總長76m，3根樁腿4分立于三角，樁腿4直徑3.2m，樁腿4立于圍阱結(jié)構(gòu)5中心處，防磨板6內(nèi)徑3214mm，防磨板6厚度55mm，長150mm，距上部傾斜面距離25mm，防磨板6兩端設(shè)有10mm的倒角，共4塊成對(duì)角布置，均45度，最大水平載荷100t。根據(jù)滾子機(jī)構(gòu)2強(qiáng)度要求選用70mmK7x10x8合金鋼材質(zhì)的滾針軸承2-3，三個(gè)滾針軸承2-3組成一個(gè)滾動(dòng)軸承，與止推靜軸承2-5和止推動(dòng)軸承2-4安裝于軸向長度355mm、外徑120mm的軸承主體2-1上，組成一個(gè)滾子機(jī)構(gòu)2。主體結(jié)構(gòu)1由B型鋼加工制成，長度540mm，寬325mm，滾子鑲嵌面1-1內(nèi)安裝兩個(gè)滾子機(jī)構(gòu)2，軸心間距200mm，根據(jù)強(qiáng)度要求單塊防磨板6上安裝三個(gè)本裝置。在彈性材料黏貼面1-3上用20mm彈性材料層3粘附。將裝置安裝在圍阱結(jié)構(gòu)上部內(nèi)側(cè)5與樁腿4外側(cè)的環(huán)空間隙，且沿樁腿4圓周均勻布置，最后用螺栓將主體結(jié)構(gòu)1的固定面1-2固定于樁腿5和圍阱結(jié)構(gòu)5之間。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。