CN105151236B - 浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置及其工作方法，属于海上运输和海洋工程装备技术领域。该装置主要包括柱腿浮力墩、半潜塔、承重甲板箱、滑道、支墩、稳定翼、连接构件和半潜塔控制台。该装置的承重甲板箱上面布置四个半潜塔，下面布置四个柱腿浮力墩，通过连接构件将承重甲板箱、柱腿浮力墩和半潜塔连接在一起；同时，通过半潜塔内的半潜塔控制台控制柱腿浮力墩内的空气阀、排水阀及外接充气阀，可以完成平台潜浮及充气过程，再通过相关的拖航设备，便能够实现陆海双向运输、海上半潜与托举作业、海上工程施工和救助等功能。该平台结构形式新颖，布置科学，易用性与多功能性结合，装置结构的轻量化在工程应用中将带来经济效益最大化。

Description

浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置及其工作方法，属于海上运输和海洋工程装备技术领域。

背景技术

随着海上开采及各类科研项目的发展，包括陆海连接运输、海上装备的安装施工和救助作业在内的多种问题急需得到解决。

在此背景下，本发明研制了一种浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置。本平台相比于常规半潜驳船等运输装置，具有相同承载力结构自重较轻的优势；同时，其主体结构位于水面以上，相比于大水线面运载装置能保证在风浪中承受较小的弯矩，提升平台稳性及结构可靠性；其特殊剖面设计下的浮力墩则设计保证了拖航阻力较小，回转性较好，同时能够通过调整剖面尺寸匹配各种体积和重量搭配下的运载任务；浮力墩上稳定翼设计则保证了拖航稳性；水上结构轻盈，受风面积小，保证了风力载荷较小的同时减小平台钢料重量，降低造价；简单的空气阀和排水阀设备设计使得平台上浮及下沉操作容易；浮力墩上四个半潜塔使得整体结构连续性较强的同时增加了平台初稳性；本平台只需在相应码头补充压缩空气源即可完成各类运载任务，是一种可靠、经济、高效的运载平台。

发明内容

为了克服特种平台或设备的运载问题，本发明提供了一种浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置，该平台充分考虑陆海连接运输、海上装备的安装施工和救助作业问题，以及技术与经济性的综合平衡，而且具有结构简单新颖，抗风浪流能力强，潜浮过程操作简单，便于维护等优点，极具商业化价值。

本发明采用的技术方案是：一种浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置,它包括滑道、支墩和半潜塔控制台，它还包括承重甲板箱、柱腿浮力墩、半潜塔和连接构件，所述承重甲板箱采用箱型结构或开式板架结构，所述箱型结构包含顶面板、底面板和四周围板，在承重甲板箱内部布置多组交叉肋板，所述交叉肋板上开有减轻孔，交叉肋板交叉处与顶面板和底面板之间设有通气孔，所述顶面板上设有通水孔及支墩，所述支墩布置在交叉肋板的交叉点处；所述开式板架结构采用栅格桁架支撑并连接顶面板，所述顶面板上设有通水孔及支墩，所述支墩布置在栅格桁架的栅格交叉点处；所述柱腿浮力墩布置在承重甲板箱的下面，柱腿浮力墩截面为翼形或梭形浮箱，其内侧连接稳定翼，其内设置排水阀及空气阀，所述稳定翼为翼形剖面；所述半潜塔布置在承重甲板箱的上面，其上布置有外接充气阀、舱门和人梯，内部设有安全甲板，所述人梯连接半潜塔上的舱门及安全甲板的通路，所述安全甲板上布置了半潜塔控制台和气瓶，所述半潜塔控制台控制排水阀、空气阀和外接充气阀，所述气瓶通过压缩空气管道连接空气阀和外接充气阀；所述连接构件为刚性管截面结构或柔性拉索结构。

所述刚性管截面结构为圆管或方管截面形式，刚性连接承重甲板箱及半潜塔。

所述柔性拉索结构为柔性拉索形式，连接承重甲板箱的顶面板、半潜塔和柱腿浮力墩。

所述的浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的工作方法：

（a）第一种承载过程：首先利用拖轮将平台或承载结构物拖至作业地点，半潜塔控制台控制排水阀和空气阀开启，平台下沉至一定吃水，半潜塔控制台控制排水阀和空气阀关闭，再将平台拖至承载结构物的正下方或将承载结构物拖至平台的正上方，半潜塔控制台控制排水阀和空气阀开启，将气瓶内预存的压缩空气利用压缩空气管道打入空气阀，压载水排出，平台上浮，承载结构物落于滑道上，半潜塔控制台控制排水阀和空气阀关闭，支墩调整高度，承载结构物落于支墩上；

（b）第二种承载过程：首先将平台停靠在码头旁，半潜塔控制台控制排水阀和空气阀开启，平台调节到与码头滑道相同的高度，半潜塔控制台控制排水阀和空气阀关闭，再将承载结构物通过码头滑道滑入滑道上，半潜塔控制台控制排水阀和空气阀开启，将气瓶内预存的压缩空气利用压缩空气管道打入空气阀，压载水排出，平台上浮，承载结构物落于滑道上，半潜塔控制台控制排水阀和空气阀关闭，支墩调整高度，承载结构物落于支墩上；

（c）充气过程：通过半潜塔控制台打开外接充气阀，通过岸边压缩气源对气瓶充气；或通过工程船的充气管道对气瓶进行充气。

本发明的有益效果是：这种适用于运载特种结构的浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置，主要包括柱腿浮力墩、半潜塔、承重甲板箱、滑道、支墩、稳定翼、连接构件和半潜塔控制台。该平台装置属于一种可潜浮式的海上运载装备，通过潜浮控制构件人为地调整柱腿浮力墩内的压载水量来适应下沉工况、抬升运载工况和与岸边轨道对接工况等，设备简单，操作容易。其结构设计轻便又不失安全性，平台主体部分在工作工况下位于水面以上减小了波浪弯矩；特殊剖面形式的柱腿浮力墩减小了拖航阻力；柱腿浮力墩上设置的稳性翼增加了拖航稳性；水上半潜塔形式的设计在保证了初稳性的情况下减小了受风面积。平台特殊塔柱式结构相比于传统运载驳船保证了其能承载较大体积的轻质海上结构，经济高效，工程应用性强。

附图说明

图1是浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的第一方案正视图。

图2是浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的第一方案俯视图。

图3是浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的第一方案左视图。

图4是图1中的A-A剖视图，即柱腿浮力墩的第一剖面形式图。

图5是柱腿浮力墩的第二剖面形式图。

图6是图4中的B-B剖视图。

图7是图1中的C-C剖视图。

图8是图6中的D-D剖面图。

图9是图6中的E-E剖面图。

图10是图1中的F-F剖面图，即连接构件的第一剖面形式图。

图11是连接构件的第二剖面形式图。

图12是图3中的G-G剖面图。

图13是图3中的H-H剖面图。

图14是浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的第二方案正视图。

图15是浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的第二方案左视图。

图16是浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的第一承载工作状态图。

图17是浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的第二承载工作状态图。

图18是浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的充气状态示意图。

图19是浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的作业流程图。

图中：1、承重甲板箱，1a、支墩，1b、通水孔，1c、交叉肋板，1d、栅格桁架，1e、顶面板，1f、底面板，1g、四周围板，1h、减轻孔，1i、通气孔，2、柱腿浮力墩，2a、排水阀，2b、稳定翼，2c、空气阀，3、滑道，4、半潜塔，4a、舱门，4b、人梯，4c、安全甲板，4d、半潜塔控制台，4e、气瓶，4f、压缩空气管道，4g、外接充气阀，5、连接构件，6、承载结构物，7、连至拖轮的缆绳，8、码头，8a、码头滑道，9、工程船，9a、充气管道。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。

图1、2、3示出了浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置第一方案图。该平台装置主要包括柱腿浮力墩2、半潜塔4、承重甲板箱1、滑道3、支墩1a、稳定翼2b、连接构件5和半潜塔控制台4d。承重甲板箱1为箱型结构，使用交叉肋板1c作为支撑顶面板1e、底面板1f和四周围板1g的骨架，在具体工况下，其成为承载结构物6的主要载体，其甲板的顶面板1e设有支墩1a、滑道3及通水孔1b，底面板1f也设有通水孔1b，具体工作时可利用滑道3作为临时承重构件，之后支墩1a顶起承受重量，提升运载稳定性；桁架式的连接构件5采用圆管结构，连接了承重甲板箱1及半潜塔4，质量较轻而且在保证了强度性能的情况下使得整体结构连续性提高；柱腿浮力墩2和半潜塔4以承重甲板箱1为中心呈四周对称分布，用于为平台整体提供浮力使之完成各类工况，柱腿浮力墩2的截面形式有利于减小拖航阻力，半潜塔4外布置有外接充气阀4g用于连接外接充气气源，塔整体可以保证平台的浮性和初稳性。

图4、5、6示出了柱腿浮力墩2的具体形式，柱腿浮力墩2为翼形或梭形，图4展示了翼形剖面，图5展示了其中的梭形剖面，其上设置了排水阀2a、空气阀2c和稳定翼2b，空气阀2c布置于柱腿浮力墩2的上部，用于将压缩空气打入使得墩内压载水排出，平台上浮；排水阀2a和空气阀2c可由半潜塔控制台4d控制；稳定翼2b为翼形，利用拖航过程中产生的升力使得平台拖航稳性得以保证。

图7、8、9示出了承重甲板箱1的内部结构，为了保证内部水流通畅，承重甲板箱1的上下表面布置了多个排水孔1b，同时，交叉肋板1c上设置了减轻孔1h和通气孔1i，整体结构较为轻盈又不失结构安全性，其中，减轻孔1h内布置有压缩空气管道（4f），用于将压缩空气从半潜塔4连接至柱腿浮力墩2。

图10、11示出了连接构件5的剖面图，图10展示了圆管形式的剖面，图11展示了方管形式的剖面。

图12、13示出了半潜塔4的剖面图，其内部设有在任何工况下都高于水面的安全甲板4c，安全甲板4c上布置有半潜塔控制台4d和气瓶4e，安全甲板4c下布置有压缩空气管道4f，用于连接气瓶4e，而半潜塔4的底部和顶部都设有舱门4a用于人员进入塔内维修检查，而人梯4b则是用于连接半潜塔各个可以达到的地方，半潜塔4使得平台的初稳性和强度连续性都得以保证。

图14、15示出了浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置第二方案图。承重甲板箱1采用栅格桁架1d支撑顶面板1e的形式，更大程度减轻了重量；连接构件5采用柔性拉索构件，为了防止单层甲板产生中拱或中垂现象，柔性拉索分别连接顶面板1e、半潜塔4和柱腿浮力墩2，整体组合使得结构更加轻盈，承载能力有所提升。

图16示出了浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置承载时的第一工作状态图，半潜塔控制台4d控制排水阀2a和空气阀2c关闭，再通过连至拖轮的缆绳7将平台拖至承载结构物6的正下方或将承载结构物6拖至平台的正上方，半潜塔控制台4d控制排水阀2a和空气阀2c开启，将气瓶4e预存的压缩空气利用压缩空气管道4f打入空气阀2c，压载水排出，平台上浮，承载结构物6落于滑道3上，半潜塔控制台4d控制排水阀2a和空气阀2c关闭，支墩1a调整高度，承载结构物6落于支墩1a上。

图17示出了浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置承载时的第二工作状态图，首先将平台停靠在码头8旁，半潜塔控制台4d控制排水阀2a和空气阀2c开启，平台调节到与码头滑道8a相同的高度，半潜塔控制台4d控制排水阀2a和空气阀2c关闭，再将承载结构物6通过码头滑道8a滑入滑道3上，半潜塔控制台4d控制排水阀2a和空气阀2c开启，将气瓶4e预存的压缩空气利用压缩空气管道4f打入空气阀2c，压载水排出，平台上浮，承载结构物6落于滑道3上，半潜塔控制台4d控制排水阀2a和空气阀2c关闭，支墩1a调整高度，承载结构物6落于支墩1a上。

图18示出了浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的充气状态示意图，通过半潜塔控制台4d打开外接充气阀4g，通过岸边压缩气源对气瓶4e充气；也可以通过工程船9的充气管道9a对气瓶4e进行临时充气。

图19示出了浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的作业流程图。

Claims (4)

1.一种浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置,它包括滑道（3）、支墩（1a）和半潜塔控制台（4d），其特征是：它还包括承重甲板箱（1）、柱腿浮力墩（2）、半潜塔（4）和连接构件（5），所述承重甲板箱（1）采用箱型结构或开式板架结构，所述箱型结构包含顶面板（1e）、底面板（1f）和四周围板（1g），在承重甲板箱（1）内部布置多组交叉肋板（1c），所述交叉肋板（1c）上开有减轻孔（1h），交叉肋板（1c）交叉处与顶面板（1e）和底面板（1f）之间设有通气孔（1i），所述顶面板（1e)上设有通水孔（1b）及支墩（1a），所述支墩（1a）布置在交叉肋板（1c）的交叉点处；所述开式板架结构采用栅格桁架（1d）支撑并连接顶面板（1e)，所述顶面板（1e)上设有通水孔（1b）及支墩（1a），所述支墩（1a）布置在栅格桁架（1d）的栅格交叉点处；所述柱腿浮力墩（2）布置在承重甲板箱（1）的下面，柱腿浮力墩（2）截面为翼形或梭形浮箱，其内侧连接稳定翼（2b），其内设置排水阀（2a）及空气阀（2c），所述稳定翼（2b）为翼形剖面；所述半潜塔（4）布置在承重甲板箱（1）的上面，其上布置有外接充气阀（4g）、舱门（4a）和人梯（4b），内部设有安全甲板（4c)，所述人梯（4b）连接半潜塔（4）上的舱门（4a)及安全甲板（4c）的通路，所述安全甲板（4c)上布置了半潜塔控制台（4d）和气瓶（4e），所述半潜塔控制台（4d）控制排水阀（2a）、空气阀（2c）和外接充气阀（4g），所述气瓶（4e）通过压缩空气管道（4f）连接空气阀（2c）和外接充气阀（4g）；所述连接构件（5）为刚性管截面结构或柔性拉索结构。

2.根据权利要求1所述的浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置，其特征是：所述刚性管截面结构为圆管或方管截面形式，刚性连接承重甲板箱（1）及半潜塔（4）。

3.根据权利要求1所述的浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置，其特征是：所述柔性拉索结构为柔性拉索形式，连接承重甲板箱（1）的顶面板（1e)、半潜塔（4）和柱腿浮力墩（2）。

4.根据权利要求1所述的浮墩及塔式潜浮移动运载平台装置的工作方法，其特征是：

（a）第一种承载过程：首先利用拖轮将平台或承载结构物（6）拖至作业地点，半潜塔控制台（4d）控制排水阀（2a）和空气阀（2c）开启，平台下沉至一定吃水，半潜塔控制台（4d）控制排水阀（2a）和空气阀（2c）关闭，再将平台拖至承载结构物（6）的正下方或将承载结构物（6）拖至平台的正上方，半潜塔控制台（4d）控制排水阀（2a）和空气阀（2c）开启，将气瓶（4e）内预存的压缩空气利用压缩空气管道（4f）打入空气阀（2c），压载水排出，平台上浮，承载结构物（6）落于滑道（3）上，半潜塔控制台（4d）控制排水阀（2a）和空气阀（2c）关闭，支墩（1a）调整高度，承载结构物（6）落于支墩（1a）上；

（b）第二种承载过程：首先将平台停靠在码头（8）旁，半潜塔控制台（4d）控制排水阀（2a）和空气阀（2c）开启，平台调节到与码头滑道（8a）相同的高度，半潜塔控制台（4d）控制排水阀（2a）和空气阀（2c）关闭，再将承载结构物（6）通过码头滑道（8a）滑入滑道（3）上，半潜塔控制台（4d）控制排水阀（2a）和空气阀（2c）开启，将气瓶（4e）内预存的压缩空气利用压缩空气管道（4f）打入空气阀（2c），压载水排出，平台上浮，承载结构物（6）落于滑道（3）上，半潜塔控制台（4d）控制排水阀（2a）和空气阀（2c）关闭，支墩（1a）调整高度，承载结构物（6）落于支墩（1a）上；

（c）充气过程：通过半潜塔控制台（4d）打开外接充气阀（4g），通过岸边压缩气源对气瓶（4e）充气；或通过工程船（9）的充气管道（9a）对气瓶（4e）进行充气。