一种海上作业防倾覆装置的制作方法

本发明涉及海上作业设备技术领域，更具体的，尤其是涉及一种海上作业防倾覆装置。

背景技术：

海洋资源丰富，但随着人类对水资源的开发，水资源尤其是海洋开发的深度不断增加，水资源的开发由浅水开发发展至深水开发。半潜式等水上平台在深水资源开发中起到了抵抗风浪、装载承重等重要作用。水上悬浮平台在水面工作时会经常受到大风等恶劣环境的干扰，会导致水面悬浮平台发生倾覆，为了防止海上作业平台装置倾覆失效，安装一防倾覆组件以解决水上平台发生倾覆的问题。

现有专利号为(cn109484575a)的发明提供一种半潜式平台悬链式系泊系统及其安装方法，该系统，包括：半潜式平台，所述半潜式平台上设置有至少一个复合系泊缆，所述复合系泊缆底部设置有用于作为系泊基础的拖曳嵌埋式锚；所述复合系泊缆为呈悬链线状的三段式复合系泊缆，包括上端锚链、中段聚酯缆和底端锚链。本发明所述的半潜式平台悬链式系泊系统及其安装方法，复合系泊缆中的聚酯缆段自重较小，水中接近自浮，可以减轻系泊系统重量，提高系泊水平回复力，提高平台的有效载荷，锚泊性能优于传统系泊缆，更能适应海洋平台的深海锚泊。

基于上述现有技术，本发明人发现，上述半潜式平台悬链式系泊系统在风浪条件下不能主动调整重心。为了避免装置因处于恶劣环境下而发生倾覆，在水下增设一组采用不倒翁原理设计的防倾覆机构，该防倾覆机构能够在与风浪接触运动造成倾斜后产生反向作用力，快速调整装置的重心，使整个海上作业平台能够保持稳定，防倾覆机构由铁链连接到固定爪锚上以固定防倾覆装置的位置，解决了海上作业平台在大风浪环境下的安全问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种海上作业防倾覆装置，解决水上作业平台在恶劣天气下容易发生倾覆所存在的安全问题。

为达到上述技术目的，本发明采用的技术方案是：一种海上作业防倾覆装置，包括水面悬浮平台、防倾覆机构、下浮体和固定机构，所述水面悬浮平台通过连接杆与防倾覆机构相连且设置在防倾覆机构上方，所述下浮体安装在防倾覆机构底部，所述防倾覆机构底部与固定机构连接。

优选地，所述水面悬浮平台由连接支撑机构和悬浮机构组成，所述悬浮机构设置在连接支撑机构下方。

优选地，所述悬浮机构包括悬浮筒，所述悬浮筒上开有凹槽，所述凹槽内设有连接箍。

优选地，所述连接支撑机构包括悬浮板、上层纵向连接管和下层横向连接管，所述悬浮板横向架设在上层纵向连接管上端，所述上层纵向连接管与下层横向连接管互相垂直设置，所述上层纵向连接管的端部与下层横向连接管的端部相接形成支撑框架，所述下层横向连接管的伸出端通过嵌入悬浮筒上的凹槽内的连接箍与悬浮筒固定连接。

优选地，所述悬浮机构的数量至少为4个，所述悬浮机构对称设置在连接支撑机构的四角位置。

优选地，所述防倾覆机构包括平衡机构、万向转动机构和底座支架，所述平衡机构安装在万向转动机构内，所述万向转动机构设置在底座支架上。

优选地，所述底座支架包括底板和安装支架，所述安装支架对称设置在底板两侧，在安装支架内侧设有转动连轴，在底板外边缘设有连接扣环。

优选地，所述万向转动机构通过转动连轴可转动安装在安装支架之间，所述万向转动机构内壁对称设有万向转动轴，所述万向转动机构包括上部万向转动圆环和下部万向转动圆环。

优选地，所述平衡机构包括平衡球、内凹圆盘和平衡球罩，在所述内凹圆盘中间设有内凹弧面，所述内凹圆盘为两边厚中间薄的结构，所述平衡球罩设置在内凹圆盘上方，所述平衡球设在平衡球罩内，所述平衡球底部放置在内凹圆盘的内凹弧面上，所述平衡球罩通过万向转动轴可转动安装在上部万向转动圆环内，所述内凹圆盘通过万向转动轴可转动安装在下部万向转动圆环。

优选地，所述固定机构为固定爪锚，固定爪锚包括锚杆和锚杆下侧的锚爪，所述锚爪的数量至少为四个，所述固定爪锚通过与锚杆组合的连接链条连接至底座支架的底板的连接扣环上，实现固定爪锚与底座支架的组合连接。

与现有技术相比，本发明的增益效果是：

1、本发明为一种海上作业防倾覆装置，本发明克服了传统海上作业装置在遇台风等恶劣天气容易发生倾覆的缺点，本发明利用不倒翁原理的防倾覆机构及多爪固定机构的结合，保证海上作业装置在恶劣天气下也不会因为水对水面悬浮平台冲击较大而发生倾覆。

2、本发明为一种海上作业防倾覆装置，利用不倒翁原理的防倾覆机构来使整个装置的重心降低，可以提高装置的稳定性，当装置上部发生倾斜时，会拉动内凹圆盘一端抬起，内凹圆盘抬起过程中与平衡球罩相接触，推动平衡球罩绕转轴旋转，平衡球罩另一侧会推动平衡球向内凹圆盘抬起侧运动，此时防倾覆机构重心发生偏移，在防倾覆机构的重力矩的作用下，避免海上作业装置发生倾覆。由于水面风浪等的影响，水面悬浮平台上的连接杆连接到内凹圆盘上，由于防倾覆机构的重力作用保证整个装置不发生倾覆。

3、本发明使用固定铁爪锚来提高整个装置的稳定性，当装置遭遇较大的浪时，因为受力较大，防倾覆机构水平受力较大不足以保证装置的平稳性，通过在防倾覆机构底部连接固定铁爪锚上，海上作业防倾覆装置所受的水平方向拉力通过连接铁链条传递到固定铁爪锚上，保证防倾覆机构不会发生移动，保证了海上作业防倾覆装置在遇大浪时也不发生倾覆。

附图说明

图1为本发明一种海上作业防倾覆装置的示意图。

图2为本发明防倾覆件的结构示意图。

图3为本发明防倾覆件的前视剖面图。

图4为本发明防倾覆件的左视剖面图。

图5为本发明防倾覆件的俯视图。

图6为本发明固定铁锚的结构示意图。

图7为本发明下浮体的结构示意图。

附图标记说明：

1-水面悬浮平台，2-防倾覆机构，3-下浮体，4-固定机构，5-连接杆，6-上层纵向连接管，7-下层横向连接管，8-悬浮筒，9-凹槽，10-平衡球，11-内凹圆盘，12-平衡球罩，13-万向转动机构，14-底座支架，15-底板，16-安装支架，17-转动连轴，18-万向转动轴，19-内凹弧面，20-锚杆，21-锚爪，22-悬浮板，23-连接箍，24-连接链条，25-上部万向转动圆环，26-下部万向转动圆环，27-连接扣环。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

为了使审查委员能对本发明之目的、特征及功能有更进一步了解，以下结合具体实施例及附图对本发明进一步说明：

请参阅图1-7所示，本发明是一种海上作业防倾覆装置，其特征在于，包括水面悬浮平台1、防倾覆机构2、下浮体3和固定机构4，所述水面悬浮平台1通过连接杆5与防倾覆机构2相连且设置在防倾覆机构2上方，所述下浮体3安装在防倾覆机构2底部，所述防倾覆机构2底部与固定机构4连接。

如图1所示，优选地，所述水面悬浮平台1由连接支撑机构和悬浮机构组成，所述悬浮机构设置在连接支撑机构下方，通过悬浮机构能够给连接支撑机构提供足够的浮力，由连接支撑机构与悬浮机构组合形成水面悬浮平台1，作为海上作业防倾覆装置的架设基础。

进一步地，如图1所示，所述悬浮机构包括悬浮筒8，所述悬浮筒8上开有凹槽9，所述凹槽9内设有连接箍23。

进一步地，如图1所示，所述连接支撑机构包括悬浮板22、上层纵向连接管6和下层横向连接管7，所述悬浮板22横向架设在上层纵向连接管6上端，所述上层纵向连接管6与下层横向连接管7互相垂直设置，所述上层纵向连接管6的端部与下层横向连接管7的端部相接形成支撑框架，所述下层横向连接管7的伸出端通过嵌入悬浮筒8上的凹槽9内的连接箍23与悬浮筒8固定连接。

进一步地，所述悬浮机构的数量至少为4个，所述悬浮机构对称设置在连接支撑机构的四角位置。

如图2-5所示，优选地，所述防倾覆机构2包括平衡机构、万向转动机构和底座支架14，所述平衡机构安装在万向转动机构内，所述万向转动机构设置在底座支架14上，防倾覆机构2是利用不倒翁原理的防倾覆装置，由自身重力产生的重力矩促使装置保持平衡。

进一步地，所述底座支架14包括底板15和安装支架16，所述安装支架16对称设置在底板15两侧，在安装支架16内侧设有转动连轴17，在底板15外边缘设有连接扣环27。

进一步地，所述万向转动机构13通过转动连轴17可转动安装在安装支架16之间，所述万向转动机构内壁对称设有万向转动轴18，所述万向转动机构13包括上部万向转动圆环25和下部万向转动圆环26。

进一步地，所述平衡机构包括平衡球10、内凹圆盘11和平衡球罩12，在所述内凹圆盘11中间设有内凹弧面19，所述内凹圆盘11为两边厚中间薄的结构，所述平衡球罩12设置在内凹圆盘11上方，所述平衡球10被罩设在平衡球罩12内，所述平衡球10底部放置在内凹圆盘11的内凹弧面19上，所述平衡球罩12通过万向转动轴18可转动安装在上部万向转动圆环25内，所述内凹圆盘11通过万向转动轴18可转动安装在下部万向转动圆环26。

如图6所示，优选地，所述固定机构4为固定爪锚，固定爪锚包括锚杆20和锚杆20下侧的锚爪21，所述锚爪21的数量至少为四个，所述固定爪锚通过与锚杆20组合的连接链条24连接至底座支架14的底板15的连接扣环27上，实现固定爪锚与底座支架14的组合连接，通过固定爪锚能够分别给防倾覆机构2提供足够的拉力防止防倾覆机构2在水下发生移动。

实施例：

如图1所示，使用的时候通过水面悬浮平台1的浮力使得本发明的海上作业防倾覆装置能够漂浮在海上，水面悬浮平台1整体结构稳定，耐冲击强度高，不易遭到破坏，将水面悬浮平台1通过连接杆5与防倾覆机构2相连且设置在防倾覆机构2上方，防倾覆机构2悬浮设置在水面下，配合安装在防倾覆机构2底部的下浮体3，由下浮体3产生的浮力进一步保持防倾覆机构2在水面的平稳度，优选地，下浮体3为圆柱形浮体，圆柱形浮体的直径为4m，厚度为50cm，下浮体3产生的浮力为64t。所述防倾覆机构2底部与固定机构4连接，通过固定机构4提高防倾覆机构2整体的稳定性，防倾覆机构2的重力保证其不会倾覆，而且将防倾覆机构2底部用连接链条24与固定机构4相连，4个固定机构4能够分别提供四个方向的拉力防止防倾覆机构2在水下发生移动。

水面悬浮平台1由连接支撑机构和至少4个悬浮机构组成，所述悬浮机构设置在连接支撑机构下方，所述悬浮机构对称设置在连接支撑机构的四角位置，通过悬浮机构能够给连接支撑机构提供足够的浮力，由连接支撑机构与悬浮机构组合形成水面悬浮平台1，作为海上作业防倾覆装置的架设基础。

连接支撑机构包括悬浮板22、上层纵向连接管6和下层横向连接管7，所述上层纵向连接管6和下层横向连接管7为钢管，所述连接支撑机构由多组平铺的悬浮板22、2组上层纵向连接管6和2组下层横向连接管7组成，采用的悬浮板22的长度为300cm，宽度为25cm，高度为8cm，下层横向连接管7的长度为3m，半径为25mm，所述悬浮机构包括悬浮筒8，悬浮筒8的长度为80cm，宽度为50cm，高度为40cm，所述悬浮筒8上开有凹槽9，凹槽9宽度为20mm，深度为10mm，所述上层纵向连接管6与下层横向连接管7互相垂直设置，所述上层纵向连接管6的端部与下层横向连接管7的端部相接形成支撑框架，所述下层横向连接管7的伸出端通过嵌入悬浮筒8上的凹槽9内的连接箍23与悬浮筒8固定连接，将4个悬浮筒8对称设置在连接支撑机构的四角位置，水面悬浮平台1靠悬浮筒8提供浮力，上层纵向连接管6和下层横向连接管7层叠构成水面悬浮平台1的基本外形并保证其刚性，再与下方设置的悬浮筒8配合构成完整的水面悬浮平台1。

如图1所示，所述水面悬浮平台1通过连接杆5连接到防倾覆机构2的内凹圆盘11上，由于防倾覆机构2的重力作用保证整个装置不发生倾覆。

如图2-5所示，万向转动机构13通过转动连轴17安装在底座支架14内，万向转动机构13通过圆环实现机构的万向转动，其包括上部万向转动圆环25和下部万向转动圆环26，将平衡球10罩设在平衡球罩12内，平衡球罩12的内侧壁与平衡球10之间留有间隙，平衡球10可在平衡球罩12内转动，平衡球罩12的内侧壁可全方位推动平衡球10，平衡球10底部放置在内凹圆盘11的内凹弧面19上，平衡球10可以在内凹弧面19上滚动，内凹圆盘11为两边厚中间薄的圆盘，内凹圆盘11为半径为150cm圆盘，内凹圆盘11通过万向转动轴18安装在万向转动机构13的下部万向转动圆环26，平衡球罩12通过万向转动轴18安装在万向转动机构13的上部万向转动圆环25，万向转动机构13通过与转动连轴17、万向转动轴18的配合使得安装在其内部的内凹圆盘11和平衡球罩12形成万向节结构，整个防倾覆机构2可以向任意方向转动，形成不倒翁原理，当水面悬浮平台1受冲击倾斜时，水面悬浮平台1会带动连接杆5倾斜转动，连接杆5的倾斜转动导致内凹圆盘11绕万向转动轴18转动，当内凹圆盘11旋转至与底板15接触即可停止转动，平衡球10可随平衡球罩12的转动而在内凹圆盘11上滚动，平衡球罩12转动使其运动方向的另一侧内壁与平衡球10接触而推动平衡球10向抬起方向滚动，因此防倾覆机构2重心偏向抬起一侧，由于重力距的作用，防倾覆机构2会有恢复平衡的趋势，从而避免海上作业平台发生倾覆，起防倾覆作用。

在本实施例中，采用的平衡球10为半径为75cm的铁球，铁球质量为13.7t，平衡球10的质量能够抵抗较大风浪的冲击。

本发明通过底座支架14底部连接的4个固定爪锚，固定爪锚沉放与海底表面上，采用的固定爪锚带有4个锚爪21，固定爪锚与上端防倾覆机构2底部的连接扣环27通过连接链条24实现连接组合，当装置遭遇较大的浪时，因为受力较大，防倾覆机构水平受力较大不足以保证装置的平稳性，通过在防倾覆机构底部连接固定铁爪锚上，海上作业防倾覆装置所受的水平方向拉力通过连接铁链条传递到固定铁爪锚上，保证防倾覆机构不会发生移动，保证了海上作业防倾覆装置在遇大浪时也不发生倾覆，保证其位置的固定。

本发明为一种海上作业防倾覆装置，利用不倒翁原理的防倾覆机构来使整个装置的重心降低，可以提高装置的稳定性，当装置上部发生倾斜时，会拉动内凹圆盘11一端抬起，内凹圆盘11抬起过程中与平衡球罩12相接触，推动平衡球罩12绕万向转动轴18旋转，平衡球罩12另一侧会推动罩设在内部的平衡球10向内凹圆盘11抬起侧运动，此时防倾覆机构2重心发生偏移，在防倾覆机构2的重力矩的作用下，避免海上作业平台发生倾覆。

由于水面风浪等的影响，水面悬浮平台1上的连接杆5连接到内凹圆盘11上，由于防倾覆机构2的重力作用保证整个海上作业平台不发生倾覆。

当漂浮在水面的水面悬浮平台1受到台风等影响发生移动时，由连接链条24拉动防倾覆机构2不发生大幅度倾斜，外力对装置产生的力矩和重力相对于支撑点产生的力矩方向相反，由于防倾覆机构2重力作用以及配合万向转动机构13的作用，产生的重力矩阻碍装置倾斜，防止装置发生倾覆，防倾覆机构2的底座支架14底部的连接扣环27通过与连接链条24连接的固定爪锚的的牵引能够有效阻止整个装置在海浪的作用力下发生过大的位移，也提高了其抗倾覆性能。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。