一种海洋平台桩腿保护结构的制作方法

1.本发明涉及海洋工程技术领域，具体是涉及一种海洋平台桩腿保护结构。


背景技术：

2.海洋平台为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物，按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。固定式平台的下部由桩、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为桩基式和重力式两种。活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，按支承情况可分为着底式和浮动式两类。近年来正在研究新颖的半固定式海洋平台，它既能固定在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类，其中，对于设在海岸线上的固定式海洋平台而言，海面上的漂浮重物会随着海岸线的浪潮反复排击平台桩腿，从而导致平台桩腿在漂浮重物长期的击打下受损，再加上长期浸泡于海水内，平台桩腿会出现裂纹甚至断裂的情况，进而会威胁到人们的生命和财产安全，传统的桩腿防护装置，多采用在桩腿外周固定若干个缓冲物，通过缓冲物来削弱漂浮重物的撞击力，但是位于海岸线上的漂浮重物是随着浪潮的前进和后退对平台桩腿进行往复的击打，传统的防护装置并不能够改变漂浮重物的运动方向，从而传统的防护装置还是会不断的受到撞击，进而会出现防护装置受击次数过多而受损，所以针对上述的问题有必要提供一种海洋平台桩腿保护结构来解决。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种海洋平台桩腿保护结构。
4.为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：一种海洋平台桩腿保护结构，包括：
5.行走套筒，呈圆柱状，活动套设于平台桩腿上，行走套筒的底部设有用于行走套筒浮于水面的浮体；
6.若干个弧形防撞板，呈圆形阵列分布于行走套筒的外周，若干个弧形防撞板组成环绕平台桩腿一周的圆形防护圈，每个弧形防撞板均通若干组呈矩阵分布的弹性连接件与行走套筒连接，每组弹性连接件均通过其弹性来削弱对应的弧形防撞板被撞击后产生的冲击力，并以此弹性使得每个弧形防撞板在被撞击后产生一段可复位的横向位移；
7.若干组成对分布的滚轮，每组滚轮均转动设于每个弧形防撞板上，每个滚轮的上方均设有用于驱动自身旋转的扇叶，每组滚轮均用于通过自身的旋转改变撞击物的方向；
8.若干组受力喷水组件，每组受力喷水组件均包括固定管和活塞，固定管呈水平与行走套筒相连，固定管的下方连接有用于将海水抽入固定管内的抽水管，固定管的上方连接有分流喷水管，活塞与对应的弧形防撞板相连，在弧形防撞板受撞击位移后对应的活塞向固定管内运动并挤压海水，使得海水从分流喷水管喷出驱动两个扇叶带动两个滚轮同向旋转，在弧形防撞板复位后，对应的活塞向固定管外运动，并使得抽水管产生负压吸力将海水抽入固定管内。
9.进一步的，行走套筒每端的周壁上均开设有若干个沿其圆周方向均匀分布的一号竖直通槽，每个一号竖直通槽内均轴接有一个供行走套筒在平台桩腿上沿竖直方向滑动的导向轮，行走套筒的外壁上固定连接有四组呈矩阵分布且用于支撑对应的弹性连接件的竖直支撑臂，浮体固定设于行走套筒底端的外缘处。
10.进一步的，浮体包括环形浮板和若干个气囊，环形浮板同轴固定设于行走套筒的底端，若干个气囊沿环形浮板的圆周方向均匀的固定设于环形浮板底部的外缘处。
11.进一步的，每组弹性连接件均包括：
12.柱状外壳，呈水平固定设于对应的竖直支撑臂上，柱状外壳朝外的一端为开口结构；
13.圆形盖板，同轴固定设于柱状外壳一端的开口上，圆形盖板的中心处开设有一个通孔；
14.顶柱，与圆形盖板共轴线，顶柱的一端与对应的弧形防撞板朝向行走套筒的一侧固连，顶柱的另一端水平穿过通孔，并伸入柱状外壳内；
15.限位圆板，同轴固定设于顶柱伸入柱状外壳内的一端的端部，限位圆板的直径大于通孔的直径；
16.弹簧，呈水平固定设于柱状外壳内，弹簧的两端分别与柱状外壳的内壁以及限位圆板相抵触。
17.进一步的，每个弧形防撞板上均开设有两个呈对称状态的二号竖直通槽，每个滚轮均呈竖直转动设于对应的二号竖直通槽内，每个滚轮的一端均同轴成型有一个供滚轮转动的竖直转轴，每个扇叶均固定设于位于滚轮上端的竖直转轴上。
18.进一步的，每个扇叶均包括固定套和若干个呈竖直的击水板，固定套同轴套设于位于滚轮上端的竖直转轴上，若干个击水板呈圆形阵列固定设于固定套上。
19.进一步的，每个固定管均为一端呈开口的半封闭结构，每个固定管为封闭的一端均与行走套筒的外壁相固连，每个固定管的轴向均与对应的顶柱的轴向一致，每个活塞的帽端均从对应的固定管的具有开口的一端伸入固定管内，并且每个活塞帽端的周壁上均固定设有一圈与对应的固定管的内壁相贴合的橡胶套层，每个活塞的另一端均与对应的弧形防撞板朝向行走套筒的一侧固连，每个抽水管均呈竖直与对应的固定管相连通，并且每个抽水管的上端均设有防止对应的活塞挤压海水时，海水从抽水管漏出的单向阀，每个分流喷水管均包括呈竖直的通水管和两个呈水平的喷水弯管，通水管的下端与对应的固定管相连通，通水管的上端为封闭结构，每个喷水弯管的一端均呈水平与通水管相连通，每个喷水弯管的另一端均呈水平且对准其中一个击水板。
20.进一步的，每个抽水管的上端均具有一个断层，每个单向阀均设于对应的抽水管的断层上，每个单向阀均包括：
21.连接管，呈竖直固定设于对应的抽水管的断层上，使得抽水管连为一体；
22.圆形顶板，同轴固定设于连接管的顶端，圆形顶板的外缘处开设有若干个通水缺口；
23.圆形底板，同轴固定设于连接管的底端，圆形底板的中心处开设有一个通水孔；
24.活动阀芯，呈圆盘状，同轴活动设于圆形顶板与圆形底板之间，活动阀芯的直径大于通水孔的孔径，且活动阀芯的直径小于圆形顶板的直径。
25.进一步的，每个滚轮的周壁上均成型有一圈防滑凸层。
26.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：相比传统的桩腿防护装置而言，本装置通过若干个环绕于桩腿外周的弧形防撞板形成第一道防护线，并通过若干个弹性连接件的弹性来削弱漂浮重物的撞击力，在漂浮重物撞击的同时，通过弧形防撞板的运动来驱动受力喷水组件中的活塞进行位移，以此挤压固定管内的海水，使海水从分流喷水管喷射而出，并通过喷出的水击打用于驱动滚轮的扇叶，从而设于驱动弧形防撞板上的两个滚轮会同向旋转，使漂浮物重物受到一个偏向力，进而漂浮重物在受到偏向力会改变撞击方向，防止整个保护装置被漂浮重物反复撞击而受损。
附图说明
27.图1是实施例的立体结构示意图；
28.图2是图1所指a1的局部放大示意图；
29.图3是图1所指a2的局部放大示意图；
30.图4是实施例的俯视图；
31.图5是图4沿a-a线的剖视图；
32.图6是图5所指a3的局部放大示意图；
33.图7是图5所指a4的局部放大示意图；
34.图8是图4沿b-b线的剖视图；
35.图9是图8所指a5的局部放大示意图；
36.图10是实施例的弹性连接件的立体结构分解图；
37.图11是实施例的受力喷水组件的立体结构示意图；
38.图12是实施例的单向阀与抽水管的立体结构分解图。
39.图中标号为：1、行走套筒；2、弧形防撞板；3、滚轮；4、固定管；5、活塞；6、抽水管；7、一号竖直通槽；8、导向轮；9、竖直支撑臂；10、环形浮板；11、气囊；12、柱状外壳；13、圆形盖板；14、顶柱；15、限位圆板；16、弹簧；17、二号竖直通槽；18、竖直转轴；19、固定套；20、击水板；21、橡胶套层；22、单向阀；23、通水管；24、喷水弯管；25、通孔；26、连接管；27、圆形顶板；28、通水缺口；29、圆形底板；30、通水孔；31、活动阀芯；32、防滑凸层。
具体实施方式
40.为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
41.参考图1至图12所示的一种海洋平台桩腿保护结构，包括：
42.行走套筒1，呈圆柱状，活动套设于平台桩腿上，行走套筒1的底部设有用于行走套筒1浮于水面的浮体；
43.若干个弧形防撞板2，呈圆形阵列分布于行走套筒1的外周，若干个弧形防撞板2组成环绕平台桩腿一周的圆形防护圈，每个弧形防撞板2均通若干组呈矩阵分布的弹性连接件与行走套筒1连接，每组弹性连接件均通过其弹性来削弱对应的弧形防撞板2被撞击后产生的冲击力，并以此弹性使得每个弧形防撞板2在被撞击后产生一段可复位的横向位移；
44.若干组成对分布的滚轮3，每组滚轮3均转动设于每个弧形防撞板2上，每个滚轮3
的上方均设有用于驱动自身旋转的扇叶，每组滚轮3均用于通过自身的旋转改变撞击物的方向；
45.若干组受力喷水组件，每组受力喷水组件均包括固定管4和活塞5，固定管4呈水平与行走套筒1相连，固定管4的下方连接有用于将海水抽入固定管4内的抽水管6，固定管4的上方连接有分流喷水管，活塞5与对应的弧形防撞板2相连，在弧形防撞板2受撞击位移后对应的活塞5向固定管4内运动并挤压海水，使得海水从分流喷水管喷出驱动两个扇叶带动两个滚轮3同向旋转，在弧形防撞板2复位后，对应的活塞5向固定管4外运动，并使得抽水管6产生负压吸力将海水抽入固定管4内。
46.参考图1和图2所示，行走套筒1每端的周壁上均开设有若干个沿其圆周方向均匀分布的一号竖直通槽7，每个一号竖直通槽7内均轴接有一个供行走套筒1在平台桩腿上沿竖直方向滑动的导向轮8，行走套筒1的外壁上固定连接有四组呈矩阵分布且用于支撑对应的弹性连接件的竖直支撑臂9，浮体固定设于行走套筒1底端的外缘处。
47.每个竖直支撑臂9均用于与对应的弹性连接件的固定，并对弹性连接件起到支撑作用，当弧形防撞板2受击后，弹性连接件会利用其内的弹性将大部分冲击力削弱，但是还有小部分冲击力通过弹性连接件传递于对应的竖直支撑臂9上，所以加工竖直支撑臂9时，采用高强度防水钢板作为原料，并辅以加强筋板加固竖直支撑臂9的强度，竖直支撑臂9与行走套筒1的连接可通过焊接进行固定，并在焊接处连接辅助筋板(未在图中示出)防止焊接处的断裂；
48.浮体用于将整个行走套筒1浮于水面，从而当海面水位上升或者下降时，行走套筒1能够通过若干个导向轮8在平台桩腿上随水位的变化而上下移动，进而确保了每个弧形防撞板2均能够始终位于海面之上，对海面的漂浮物起阻挡的作用。
49.参考图5所示，浮体包括环形浮板10和若干个气囊11，环形浮板10同轴固定设于行走套筒1的底端，若干个气囊11沿环形浮板10的圆周方向均匀的固定设于环形浮板10底部的外缘处。
50.环形浮板10用于增大整个行走套筒1与海面的接触面积，若干个气囊11则用于加环形浮板10所受的浮力，防止环形浮板10提供的浮力不足以支撑整个装置的重量。
51.参考图8至图10所示，每组弹性连接件均包括：
52.柱状外壳12，呈水平固定设于对应的竖直支撑臂9上，柱状外壳12朝外的一端为开口结构；
53.圆形盖板13，同轴固定设于柱状外壳12一端的开口上，圆形盖板13的中心处开设有一个通孔25；
54.顶柱14，与圆形盖板13共轴线，顶柱14的一端与对应的弧形防撞板2朝向行走套筒1的一侧固连，顶柱14的另一端水平穿过通孔25，并伸入柱状外壳12内；
55.限位圆板15，同轴固定设于顶柱14伸入柱状外壳12内的一端的端部，限位圆板15的直径大于通孔25的直径；
56.弹簧16，呈水平固定设于柱状外壳12内，弹簧16的两端分别与柱状外壳12的内壁以及限位圆板15相抵触。
57.当弧形防撞板2被径直而来的漂浮物撞击时，整个弧形防撞板2受力朝向行走套筒1水平位移，此时与弧形防撞板2相连的顶柱14会被推动朝向柱状外壳12内水平位移，并且
与顶住相连的限位圆板15则会抵触压缩弹簧16，通过弹簧16的弹性来对冲击力进行缓冲，在弹簧16被压缩的过程中，活塞5向固定管4内运动对固定管4内的海水进行挤压，使得分流喷水管喷水，并作用于对应的扇叶上，从而对应的两个滚轮3会同向旋转使得漂浮物受到一个与漂浮物运动方向相垂直的变向力，同时由于漂浮物为漂浮不定的状态，那么在第一次撞击弧形防撞板2后，弹簧16在被压缩后会立即反弹，漂浮物在变向的同时被弧形防撞板2弹开，以此使得漂浮物与当前的弧形防撞板2错位，最终漂浮物会绕过整个保护装置继续随海流飘向远处。
58.参考图1和图3所示，每个弧形防撞板2上均开设有两个呈对称状态的二号竖直通槽17，每个滚轮3均呈竖直转动设于对应的二号竖直通槽17内，每个滚轮3的一端均同轴成型有一个供滚轮3转动的竖直转轴18，每个扇叶均固定设于位于滚轮3上端的竖直转轴18上。
59.弧形防撞板2在加工时，应采用高强度的防水加厚板，加厚板不仅能够提高弧形防撞板2的强度，同时也便于每个滚轮3的转动安装，每个滚轮3在安装后，其外圈应凸出于对应的弧形防撞板2的内外两侧，从而当漂浮物撞击弧形防撞板2时，首先会接触滚轮3，若漂浮物的运动方向为径直朝向弧形防撞板2，那么通过每组弹性连接件进行冲击力的缓冲，若漂浮物的运动方向为斜向，那么漂浮物在接触滚轮3后会通过滚轮3自身的转动(此时活塞5不运动)，使漂浮物偏移，最终绕过整个保护装置，同时在弧形防撞板2未设有滚轮3的位置，可焊接若干个可以防水的弹性钢环，通过此弹性钢环防止不同方向而来的漂浮物的撞击，当漂浮物撞击弹性钢环后会立即被反弹，从而后续漂浮物再次运动时，漂浮物的运动方向会偏移，并通过滚轮3自身的转动，最终使漂浮物绕过整个保护装置。
60.参考图3所示，每个扇叶均包括固定套19和若干个呈竖直的击水板20，固定套19同轴套设于位于滚轮3上端的竖直转轴18上，若干个击水板20呈圆形阵列固定设于固定套19上。
61.呈竖直的击水板20在被对应的分流喷水管喷出的水击打后，会旋转并带动固定套19驱动对应的竖直转轴18转动，从而与竖直转轴18相连的滚轮3会被带动旋转，进而实现滚轮3通过主动转动来改变漂浮物的方向。
62.参考图4至图7所示，每个固定管4均为一端呈开口的半封闭结构，每个固定管4为封闭的一端均与行走套筒1的外壁相固连，每个固定管4的轴向均与对应的顶柱14的轴向一致，每个活塞5的帽端均从对应的固定管4的具有开口的一端伸入固定管4内，并且每个活塞5帽端的周壁上均固定设有一圈与对应的固定管4的内壁相贴合的橡胶套层21，每个活塞5的另一端均与对应的弧形防撞板2朝向行走套筒1的一侧固连，每个抽水管6均呈竖直与对应的固定管4相连通，并且每个抽水管6的上端均设有防止对应的活塞5挤压海水时，海水从抽水管6漏出的单向阀22，每个分流喷水管均包括呈竖直的通水管23和两个呈水平的喷水弯管24，通水管23的下端与对应的固定管4相连通，通水管23的上端为封闭结构，每个喷水弯管24的一端均呈水平与通水管23相连通，每个喷水弯管24的另一端均呈水平且对准其中一个击水板20。
63.当漂浮物径直撞击弧形防撞板2时，与弧形防撞板2相连的活塞5会被推动朝固定管4内运动，此时单向阀22关闭，位于固定管4内的海水会径直向上流入通水管23后，再分别从两个喷水弯管24喷出，此时喷出的水会击打逐渐靠近的击水板20，最终通过若干个击水
板20的旋转来驱动整个滚轮3的转动，由于需要确保两个滚轮3的转向一致，那么在加工两个喷水弯管24时，两个喷水弯管24与通水管23相连的一端的长度应为一长一短，当弧形防撞板2再被弹簧16的弹力复位后，活塞5此时向固定管4外运动，由于设于活塞5帽端的橡胶套层21始终贴合于固定管4的内壁运动，那么在活塞5向外运动时，会产生负压吸力，此时单向阀22打开，那么通过活塞5运动产生的负压吸力将海水抽入通水管23，并最终流入固定管4内，类似于用针管进行抽水，在加工抽水管6时，应使抽水管6的直径相对较小，用于增大负压吸力，确保海水能够被抽取上来，同时在安装抽水管6时，为了避让下方的浮板，可通过在抽水管6的底端连接一个伸入海水内的软管(未在图中示出)来抽取海水。
64.参考图11和图12所示，每个抽水管6的上端均具有一个断层，每个单向阀22均设于对应的抽水管6的断层上，每个单向阀22均包括：
65.连接管26，呈竖直固定设于对应的抽水管6的断层上，使得抽水管6连为一体；
66.圆形顶板27，同轴固定设于连接管26的顶端，圆形顶板27的外缘处开设有若干个通水缺口28；
67.圆形底板29，同轴固定设于连接管26的底端，圆形底板29的中心处开设有一个通水孔30；
68.活动阀芯31，呈圆盘状，同轴活动设于圆形顶板27与圆形底板29之间，活动阀芯31的直径大于通水孔30的孔径，且活动阀芯31的直径小于圆形顶板27的直径。
69.当活塞5向固定管4内运动时，活塞5的帽端挤压固定管4内的海水，此时通向抽水管6的海水会将活动阀芯31向下抵压，那么活动阀芯31会将圆形底板29上的通水孔30覆盖，此时部分海水会通过圆形顶板27的通水缺口28暂存于连接管26内但不会继续向下流，剩余的大部分海水会径直向上流入通水管23，并分别从两个喷水弯管24喷出，当活塞5向固定管4外运动时，活塞5的帽端会抽取固定管4内的空气，此时活动阀芯31由于负压吸力径直向上运动，此时通水孔30打开，海水通过抽水管6向上涌入连接管26内并通过圆形顶板27的通水缺口28流向固定管4内，当弧形防撞板2未受力时，也就是活塞5不运动时，通过活动阀芯31的自身的重力以及固定管4内海水向下的压力，活动阀芯31会向下将圆形底板29的通水孔30封堵，由于在第一次弧形防撞板2径直受击时，需要确保固定管4内存有海水，那么在整个装置安装完毕后，可以采用手动驱动弧形防撞板2进行位移，以此通过活塞5运动将海水抽入固定管4内。
70.参考图3所示，每个滚轮3的周壁上均成型有一圈防滑凸层32。
71.防滑凸层32用于防止滚轮3接触漂浮物后由于海水的湿润发生打滑的情况出现，而导致滚轮3的转动带动不了漂浮物进行偏移。
72.工作原理：
73.本装置特别适用于设于海岸线上的海洋平台，设于海岸线上的海洋平台会持续受到海浪的冲刷，那么位于此海面上的漂浮物会以一个往复的运动来不断撞击平台桩腿，当此漂浮物第一次径直撞击其中一个弧形防撞板2时，漂浮物会首先接触滚轮3，同时弧形防撞板2向内水平位移，并通过顶柱14带动限位圆板15压缩弹簧16，此过程中活塞5向内挤压固定管4内的海水(默认此前已经通过手动往复推动弧形防撞板2，通过活塞5的运动进行抽水，固定管4内注满海水)，海水在固定管4内会分别朝上和朝下流，朝下流的海水抵压单向阀22内的活动阀芯31，使得活动阀芯31将对应的通水孔30封闭，朝上流的海水会通过通水
管23分别从两个喷水弯管24喷出，从而喷出的海水会击打对应的击水板20，进而整个扇叶会旋转带动对应的滚轮3进行旋转，此时两个滚轮3同向旋转，那么漂浮物会被两个同向旋转的滚轮3带动偏向，此后弧形防撞板2又会通过弹簧16的复位弹力进行复位运动，若此时漂浮物成功被滚轮3带动偏向，那么此漂浮物会绕过呈圆形防护圈的若干个弧形防撞板2，若此时漂浮物未被成功带动偏向，那么漂浮物被海浪带动会进行第二次撞击，通过漂浮物的不断撞击，使得对应弧形防撞板2不断带动活塞5进行运动，从而固定管4内又会注满海水，进而通过两个滚轮3的再次转动来带动漂浮物偏向，直至漂浮物成功偏向，通过上述的描述即可防止设于海岸线上的平台桩腿受到漂浮物随海浪的往复击打而损坏。
74.以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。