本發(fā)明涉及一種鋼結(jié)構(gòu)裝置，尤其涉及一種井字型海洋能發(fā)電裝置通用托架，屬于海洋平臺鋼結(jié)構(gòu)裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

海洋能發(fā)電裝置在海上作業(yè)過程中，長期受到較大的水平橫向及縱向波浪載荷和風(fēng)載荷的作用，對于發(fā)電機與海洋平臺間的固定裝置，在結(jié)構(gòu)方面容易產(chǎn)生疲勞強度破壞，在固定方面容易產(chǎn)生橫向偏移及晃動，影響發(fā)電裝置的正常作業(yè)，甚至導(dǎo)致鋼架斷裂，造成嚴(yán)重的損失；固定托架還受到發(fā)電裝置豎直向下重力的作用，容易產(chǎn)生局部強度破壞。

為解決海洋能發(fā)電裝置海上作業(yè)時的結(jié)構(gòu)強度破壞及裝置固定問題，目前已有的海洋能發(fā)電平臺大多通過導(dǎo)管架、橫縱梁等結(jié)構(gòu)直接進行固定，傳統(tǒng)的固定方式有以下幾點缺陷：1.建造工藝復(fù)雜，建造成本高。傳統(tǒng)的固定方式缺乏通用性，針對不同類型的海洋平臺及不同型號的海洋能發(fā)電裝置，都需單獨進行設(shè)計，建造工藝復(fù)雜，進而大幅提高建造成本。2.抗疲勞能力弱，使用壽命短。梁結(jié)構(gòu)大多通過焊接方式進行固定，疲勞強度劃分級別低，難以抵抗長時間波浪載荷及風(fēng)載荷產(chǎn)生的疲勞強度破壞，裝置使用壽命普遍較短；且焊接部位受到破壞時難以發(fā)現(xiàn)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)后又難以進行維修。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種井字型海洋能發(fā)電裝置通用托架，可適用于不同類型的海洋平臺及不同型號的海洋能發(fā)電裝置，發(fā)電裝置可依托托架的支撐完成垂直提升及下降運動。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：是由主體托臺、分別對稱設(shè)置在主體托臺四個側(cè)面上的一對水平栓接式橫梁、一對水平搭接式橫梁、兩對Z型搭接式縱梁組成的井字形對稱結(jié)構(gòu)，所述主體托臺是方形的，兩對Z型搭接式縱梁分別設(shè)置在主體托臺的兩個相對的側(cè)面上，一對水平栓接式橫梁和一對水平搭接式橫梁分別設(shè)置在主體托臺的另兩個相對的側(cè)面上，每個水平搭接式橫梁的末端設(shè)置與海洋平臺配合的水平托手，每個水平栓接式橫梁的末端設(shè)置豎直的梯形栓接固定面，且梯形栓接固定面通過螺栓與海洋平臺連接，每個Z型搭接式縱梁的上方的水平端部設(shè)置有與海洋平臺配合的方形搭接托手，所述主體托臺底中心設(shè)置有海洋能發(fā)電裝置安裝孔。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述主體托臺是分段式結(jié)構(gòu)，由8個多面體分段和4個長方體分段連接而成，每個多面體分段由豎直方向的四個方形的側(cè)面板、一個曲面板，一個上平面板和一個下平面板拼接而成。

2.所述Z型搭接式縱梁包括豎直段、相對設(shè)置在豎直段上下兩端的上水平段和下水平段，下水平段與主體托臺的長方體的一側(cè)面連接，上水平段設(shè)置有方形搭接托手。

3.每個水平栓接式橫梁的末端與梯形栓接固定面之間還設(shè)置有加強肋板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所涉及的通用托架在適用范圍、實用性、經(jīng)濟性、使用壽命等方面具有明顯的優(yōu)勢，突出特點如下：

1.適用范圍廣，建造工藝簡單，成本低。所述托架對于具有符合要求提升機構(gòu)的海洋能發(fā)電裝置均具有適用性，不同類型的海洋作業(yè)平臺只需按托架固定梁的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計相應(yīng)的梁結(jié)構(gòu)即可完成托架的安裝，這使得通用托架可廣泛應(yīng)用于海洋潮流能發(fā)電等清潔能源領(lǐng)域；針對不同大小的平臺結(jié)構(gòu)、發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)，可設(shè)計成不同型號尺寸的托架，建造工藝相同，批量化生產(chǎn)，大幅減少建造成本。

2.結(jié)構(gòu)強度高，使用壽命長。所述托架整體呈井字型對稱設(shè)計，使整體結(jié)構(gòu)受到的剪力、彎矩對稱均勻分布；8跟受力均勻的梁結(jié)構(gòu)同時提供支撐，梁結(jié)構(gòu)與海洋平臺間均通過螺栓、螺母完成固定連接，具有良好的抗疲勞破壞性能，能夠抵擋風(fēng)浪載荷的長時間作用，且發(fā)生松動時易于檢查維修，可進行定期緊固或更換螺栓螺母。托臺中部的圓形開孔有效避免了主體平臺中部的應(yīng)力集中，提升了局部結(jié)構(gòu)強度；搭接式固定梁與栓接式固定梁的結(jié)合使用，橫梁、縱梁的交叉布置，有效提升了托架整體的結(jié)構(gòu)強度；Z型搭接式縱梁通過Z型直角梁結(jié)構(gòu)搭接固定在平臺上，與水平梁形成高度差，可滿足平臺的特殊作業(yè)環(huán)境需求，同時有效提升了縱向穩(wěn)定性。

3.所述托架可在實現(xiàn)固定支撐的同時為海洋能發(fā)電裝置提供兩種作業(yè)狀態(tài)。發(fā)電過程時，海洋能發(fā)電裝置通過圓柱形提升柱安裝固定在托架中部主體托臺的固定孔上；裝置運輸與維護過程中，海洋能發(fā)電裝置可在所述托臺上完成向上一段距離的垂直提升，在平臺運輸過程中可減少航行阻力，方便運送，在裝置維護過程中可提升至水面上便于施工作業(yè)。

附圖說明

圖1為井字型海洋能發(fā)電裝置通用托架的軸測圖；

圖2為井字型海洋能發(fā)電裝置通用托架的俯視圖；

圖3為井字型海洋能發(fā)電裝置通用托架的仰視圖；

圖4為井字型海洋能發(fā)電裝置通用托架的正視圖；

圖5為井字型海洋能發(fā)電裝置通用托架的后視圖；

圖6為井字型海洋能發(fā)電裝置通用托架的側(cè)視圖；

圖中：海洋能發(fā)電裝置安裝孔1、水平搭接式橫梁2、水平栓接式橫梁3、Z型搭接式縱梁4、多面體托臺分段5、長方體托臺分段6、方形搭接托手7、梯形栓接固定面8、螺栓孔9、加強肋板10、加強墊板11、托臺上甲板12、托臺下底板13。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

結(jié)合圖1至圖6，本發(fā)明整體是一種井字形對稱結(jié)構(gòu)，托架整體關(guān)于中縱剖面呈對稱分布、托架整體關(guān)于中橫剖面呈對稱分布；帶有2根水平搭接式橫梁、2根水平栓接式橫梁和4根Z型搭接式縱梁，水平搭接式橫梁末端設(shè)計成水平托手，與平臺搭接固定；水平栓接式橫梁末端設(shè)計成豎直面結(jié)構(gòu)，與平臺栓接固定；Z型搭接式縱梁由所述托架向兩側(cè)延伸小段距離后，垂直向上延伸一定高度，而后水平搭接固定在平臺上。本發(fā)明與海洋能發(fā)電平臺間無焊接連接，主體托臺中部有豎直貫穿的圓柱形海洋能發(fā)電裝置安裝孔，發(fā)電裝置可沿安裝孔完成垂直提升及下降運動；主體托臺與海洋平臺間通過梁結(jié)構(gòu)完成固定，主體托架為若干分段組成的托臺，是一種通用固定托架。

主體托臺整體呈長方體結(jié)構(gòu)、由8個多面體分段和4個長方體分段組成，4個長方體托臺分段6分別位于托臺四角位置，與梁結(jié)構(gòu)連接；多面體托臺分段5由4個方形平面、2個不規(guī)則平面及1個曲面結(jié)構(gòu)組成，其中方形平面為與方形分段的接觸面，不規(guī)則平面為上下表面，且均為平整平面；8個曲面拼接成一個柱面結(jié)構(gòu)，組成海洋能發(fā)電裝置的安裝孔1，發(fā)電裝置的提升機構(gòu)需為與柱面內(nèi)徑尺寸相符的圓柱體結(jié)構(gòu)，滿足沿安裝孔內(nèi)壁面進行垂直提升及下降運動。

托臺上甲板12為平整表面，可供維修人員行走作業(yè)，同時為電力轉(zhuǎn)換所需相關(guān)設(shè)備提供布放平臺，托臺下底板13也是平整表面結(jié)構(gòu)；海洋能發(fā)電裝置在提升柱帶動下做垂直提升及下降運動時，提升柱與安裝孔交界處需安裝有緊貼托臺上下甲板的、直徑略大于安裝孔內(nèi)徑的固定提升裝置，為提升柱提供升力。

水平搭接式橫梁2由所述托架主體托臺向平臺舷側(cè)水平橫向延伸，至末端通過水平托手與舷側(cè)結(jié)構(gòu)搭接，然后通過螺栓進行固定。橫梁為由四塊鋼板組成的空心結(jié)構(gòu)，梁截面為正方形；橫梁末端為方形搭接托手7，托手水平搭接在周圍平臺結(jié)構(gòu)上，托手面板上有用于安裝螺栓的螺栓孔9，配合螺母完成裝置的固定；托手外側(cè)有加強墊板11，墊板上設(shè)有螺栓孔，用于與周圍平臺結(jié)構(gòu)栓接固定。

水平栓接式橫梁3由所述托架主體托臺向平臺中部水平橫向延伸，至末端通過垂直面與中部結(jié)構(gòu)內(nèi)壁面貼合，通過螺栓進行固定。也即所述Z型搭接式縱梁由所述托架向兩側(cè)延伸小段距離后，垂直向上延伸一定高度，而后水平搭接在周圍平臺結(jié)構(gòu)上，通過螺栓進行固定。橫梁為由四塊鋼板組成的空心結(jié)構(gòu)，梁截面為正方形；橫梁末端為豎直梯形栓接固定面8，面板截面實為梯形面削去兩角，面板與平臺中部梁緊貼，通過螺栓完成固定；梯形面板與橫梁交合處通過加強肋板10進行固定。

Z型搭接式縱梁4與主體托臺連接縱向布置，由一段L型直角梁和水平搭接托手組合成；L型直角梁由水平短梁和豎直長梁組成，豎直梁和水平梁長度比為1.6，梁截面均為正方形；Z型梁末端為方形搭接托手7，托手水平搭接在周圍平臺結(jié)構(gòu)上，托手面板上有用于安裝螺栓的螺栓孔9，配合螺母完成裝置的固定。

綜上，本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)呈對稱分布的井字型，主體托臺由若干分段組合而成，與海洋能發(fā)電平臺間通過八根梁結(jié)構(gòu)進行固定；所有梁結(jié)構(gòu)均通過螺栓、螺母與海洋能發(fā)電平臺完成連接固定，無需進行焊接；托臺中部設(shè)置用于海洋能發(fā)電裝置的安裝孔，發(fā)電裝置可沿安裝孔完成垂直提升及下降運動。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計精巧，能廣泛適用于不同類型的海洋能發(fā)電平臺及不同型號的海洋能發(fā)電裝置；托架建造工藝簡單，適合批量化生產(chǎn)，能夠滿足我國海上海洋能發(fā)電平臺使用的需求。本發(fā)明的托架能滿足不同類型的海洋能發(fā)電平臺的使用要求；所述托架能為不同型號的海洋能發(fā)電裝置提供固定支撐，前提條件為發(fā)電裝置的提升機構(gòu)為規(guī)范尺寸的圓柱形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的托臺的所有梁結(jié)構(gòu)均通過螺栓、螺母與海洋平臺完成固定連接，無需進行焊接。