一种带有破冰锥体的重力式抗冰机构

1.本实用新型涉及一种运用在海洋平台设施的抗冰结构，具体涉及一种带有破冰锥体的重力式抗冰机构。


背景技术：

2.渤海为季节性结冰海域，受西伯利亚南下冷空气的影响，每年的11月份到翌年的2、3月份都有冰冻发生，海冰在潮汐、海流和风的作用下漂移，这种漂移的海冰对海洋工程结构会产生影响，近年来，为了适应船舶大型化和码头专业化的需求，港口工程建设逐渐向离岸、无掩护的外海水域发展，外海工程建设条件一般较差：水深、浪高、流急，地质条件复杂等，这些因素给码头结构选型、设计以及施工等带来了很大挑战。在北方冰冻区港口，开敞、无掩护水域的码头设计，往往冰荷载是其结构计算的主要控制因素。
3.为了降低作用在海洋平台上的冰荷载，目前工程界采用在海洋平台的桩腿上加装破冰构件的措施，工程经验表明这一措施可以降低作用在海上平台上的最大冰荷载，如中国专利cn 106120832 a公开了一种具有抗冰结构的海上大直径桩基础；中国专利cn 110241846 a公开了一种套设于钢管桩外侧连续起伏的锥壳板套筒；中国专利cn 103088799a公开了一种适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置，上述几个装置主要为运用在海洋平台的桩式基础的抗冰结构，对于重力墩式结构则难以采用。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提供一种带有破冰锥体的重力式抗冰机构，在重力墩式结构的圆形沉箱顶部设置圆形锥体，利用海水平面上的锥体对漂浮的冰或波浪进行破碎，达到降低冰荷载和消浪的目的。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种重力墩、圆锥体、圆柱体；所述重力墩顶部形成有所述圆锥体，所述圆锥体顶部形成有所述圆柱体，所述圆柱体外侧设置有垂直平台，所述垂直平台内侧与所述圆锥体和所述圆柱体连接为一体。
6.作为带有破冰锥体的重力式抗冰机构的优选方案，所述垂直平台顶部齐平于所述圆柱体顶部端面，垂直平台底部与所述重力墩顶部连接，所述垂直平台底部端面延伸出所述重力墩顶部边缘。
7.作为带有破冰锥体的重力式抗冰机构的优选方案，所述圆锥体锥面与水平方向夹角小于60度。
8.作为带有破冰锥体的重力式抗冰机构的优选方案，所述圆锥体沿锥面包裹有钢板。
9.作为带有破冰锥体的重力式抗冰机构的优选方案，所述重力墩结构为圆形沉箱。
10.一种带有破冰锥体的重力式抗冰机构，包括重力墩、圆锥体、柱体；所述重力墩顶部形成有所述圆锥体，所述圆锥体顶部形成有所述柱体。
11.作为带有破冰锥体的重力式抗冰机构的优选方案，所述柱体上端直径大于下端直
径。
12.本实用新型的有益效果是：设有重力墩、圆锥体、圆柱体；在有靠船需求的海洋平台或码头，重力墩顶部形成有圆锥体，圆锥体顶部形成有圆柱体，圆柱体外侧设置有垂直平台，垂直平台内侧与圆锥体和圆柱体连接为一体；在无靠船需求的海洋平台或码头，重力墩顶部形成有圆锥体，圆锥体顶部形成有柱体。本实用新型在重力墩式结构的圆形沉箱顶部设置圆锥体，利用海水平面上的锥体对漂浮的冰或波浪进行破碎，解决了重力墩式结构支撑的海洋平台难以设置抗冰结构的问题，达到了提高海洋平台稳定性、保护海洋平台设施、降低冰荷载、消浪目的。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
14.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
15.图1为本实用新型实施例1中提供的带有破冰锥体的重力式抗冰机构的结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例1中提供的带有破冰锥体的重力式抗冰机构的俯视图；
17.图3为本实用新型实施例2中提供的带有破冰锥体的重力式抗冰机构的结构示意图。
18.图中，1、重力墩；2、圆锥体；3、圆柱体；4、垂直平台；5、钢板；6、柱体。
具体实施方式
19.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。
21.参见图1、2、3，实施例1请参阅图1、2，提供一种带有破冰锥体的重力式抗冰机构，包括重力墩1、圆锥体2、圆柱体3；所述重力墩1顶部形成有所述圆锥体2，所述圆锥体2顶部形成有所述圆柱体3，所述圆柱体3外侧设置有垂直平台4，所述垂直平台4内侧与所述圆锥体2和所述圆柱体3连接为一体。
22.本实施例中，所述垂直平台4顶部齐平于所述圆柱体3顶部端面，垂直平台4底部与所述重力墩1顶部连接，所述垂直平台4底部端面延伸出所述重力墩1顶部边缘。圆柱体3顶部用于支撑海洋平台，在圆锥体2和圆柱体3同侧设置垂直平台4用以满足海洋平台或码头需要靠船的需求。
23.本实施例中，所述圆锥体2锥面与水平方向夹角小于60度。将圆锥体2底部设置于海平面以下，锥面设置于海平面以上，圆锥体2的锥面倾斜角度小于60度，使得漂浮至海洋平台的海冰与圆锥体2接触后，将海冰的挤压破坏转变为弯曲破坏，由于海冰弯曲破碎强度远低于其抗压强度，因此可大幅降低结构所承受的冰荷载，经物理模型试验验证，该锥面结构破冰作用显著，较常规结构，水平冰荷载减少了60％以上；海冰接触锥面后，海冰本身发生弯折、爬升与破断，达到破冰的目的，避免了大量流冰在结构物前堆积；另外圆锥体2的设计，缩小了与波浪的接触面积，能够显著降低波浪作用力，达到了消浪的目的，经物理模型试验验证，波浪水平力较规范计算值减少了50％以上。
24.本实施例中，所述圆锥体2沿锥面包裹有钢板5。海冰、波浪与圆锥体2的锥面经常发生碰撞和摩擦，为保护锥面，延长圆锥体2的使用寿命，特在圆锥体2锥面外侧包裹有钢板5。
25.本实施例中，所述重力墩1结构为圆形沉箱。以重力墩1结构式的圆形沉箱作为整体结构的支撑基础，为圆锥体2起到抗冰和消浪作用提供可靠支撑。
26.实施例2请参见图3，本实施例与实施例1的区别在于，在无需船舶停靠的海洋平台或码头，在圆锥体2顶部单设置有柱体6，圆锥体2和柱体6外侧未设置垂直平台4，降低了结构难度，且柱体6上端部直径大于下端部直径，柱体6下端部直径缩小的目的式降低与海冰或波浪的接触面积。
27.本实用新型设有重力墩1、圆锥体2、圆柱体3；在在有靠船需求的海洋平台或码头，所述重力墩1顶部形成有所述圆锥体2，圆锥体2顶部形成有圆柱体3，圆柱体3外侧设置有垂直平台4，垂直平台4内侧与圆锥体2和圆柱体3连接为一体；在无靠船需求的海洋平台或码头，重力墩1顶部形成有圆锥体2，圆锥体2顶部形成有柱体6。在重力墩1的顶部设置有圆锥体2、圆柱体3、垂直平台4，利用圆锥体2的锥面进行破冰和消浪，圆柱体3顶部用于直接支撑平台设施，垂直平台4用于满足船舶的停靠。沿圆柱体3锥面包裹钢板5，利用钢板5对锥面起到保护作用，延长圆锥体2的使用寿命。本实用新型在重力墩式结构的圆形沉箱顶部设置圆形锥体，利用海水平面上的锥体对漂浮的冰或波浪进行破碎，解决了重力墩式结构支撑的海洋平台难以设置抗冰结构的问题，达到了提高海洋平台稳定性、保护海洋平台设施、降低冰荷载、消浪目的。
28.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
29.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。