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(tái)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(guò)程中,長(zhǎng)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(duì)于發(fā)電機(jī)與海洋平臺(tái)間的固定裝置,在結(jié)構(gòu)方面容易產(chǎn)生疲勞強(qiáng)度破壞,在固定方面容易產(chǎn)生橫向偏移及晃動(dòng),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(qiáng)度破壞。
為解決海洋能發(fā)電裝置海上作業(yè)時(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞及裝置固定問(wèn)題,目前已有的海洋能發(fā)電平臺(tái)大多通過(guò)導(dǎo)管架、橫縱梁等結(jié)構(gòu)直接進(jìn)行固定,傳統(tǒng)的固定方式有以下幾點(diǎn)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(duì)不同類型的海洋平臺(tái)及不同型號(hào)的海洋能發(fā)電裝置,都需單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì),建造工藝復(fù)雜,進(jìn)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(guò)焊接方式進(jìn)行固定,疲勞強(qiáng)度劃分級(jí)別低,難以抵抗長(zhǎng)時(shí)間波浪載荷及風(fēng)載荷產(chǎn)生的疲勞強(qiáng)度破壞,裝置使用壽命普遍較短;且焊接部位受到破壞時(shí)難以發(fā)現(xiàn),一經(jīng)發(fā)現(xiàn)后又難以進(jìn)行維修。
技術(shù)實(shí)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(tái)及不同型號(hào)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(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:是由主體托臺(tái)、分別對(duì)稱設(shè)置在主體托臺(tái)四個(gè)側(cè)面上的一對(duì)水平栓接式橫梁、一對(duì)水平搭接式橫梁、兩對(duì)Z型搭接式縱梁組成的井字形對(duì)稱結(jié)構(gòu),所述主體托臺(tái)是方形的,兩對(duì)Z型搭接式縱梁分別設(shè)置在主體托臺(tái)的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上,一對(duì)水平栓接式橫梁和一對(duì)水平搭接式橫梁分別設(shè)置在主體托臺(tái)的另兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上,每個(gè)水平搭接式橫梁的末端設(shè)置與海洋平臺(tái)配合的水平托手,每個(gè)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(guò)螺栓與海洋平臺(tái)連接,每個(gè)Z型搭接式縱梁的上方的水平端部設(shè)置有與海洋平臺(tái)配合的方形搭接托手,所述主體托臺(tái)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(tái)是分段式結(jié)構(gòu),由8個(gè)多面體分段和4個(gè)長(zhǎng)方體分段連接而成,每個(gè)多面體分段由豎直方向的四個(gè)方形的側(cè)面板、一個(gè)曲面板,一個(gè)上平面板和一個(gè)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(duì)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(tái)的長(zhǎng)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(gè)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(qiáng)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(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、使用壽命等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì),突出特點(diǎn)如下:
1.適用范圍廣,建造工藝簡(jiǎn)單,成本低。所述托架對(duì)于具有符合要求提升機(jī)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(tái)只需按托架固定梁的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)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(duì)不同大小的平臺(tái)結(jié)構(gòu)、發(fā)電裝置結(jié)構(gòu),可設(shè)計(jì)成不同型號(hào)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(qiáng)度高,使用壽命長(zhǎng)。所述托架整體呈井字型對(duì)稱設(shè)計(jì),使整體結(jié)構(gòu)受到的剪力、彎矩對(duì)稱均勻分布;8跟受力均勻的梁結(jié)構(gòu)同時(shí)提供支撐,梁結(jié)構(gòu)與海洋平臺(tái)間均通過(guò)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(zhǎng)時(shí)間作用,且發(fā)生松動(dòng)時(shí)易于檢查維修,可進(jìn)行定期緊固或更換螺栓螺母。托臺(tái)中部的圓形開孔有效避免了主體平臺(tái)中部的應(yīng)力集中,提升了局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(qiáng)度;Z型搭接式縱梁通過(guò)Z型直角梁結(jié)構(gòu)搭接固定在平臺(tái)上,與水平梁形成高度差,可滿足平臺(tái)的特殊作業(yè)環(huán)境需求,同時(shí)有效提升了縱向穩(wěn)定性。
3.所述托架可在實(shí)現(xiàn)固定支撐的同時(shí)為海洋能發(fā)電裝置提供兩種作業(yè)狀態(tài)。發(fā)電過(guò)程時(shí),海洋能發(fā)電裝置通過(guò)圓柱形提升柱安裝固定在托架中部主體托臺(tái)的固定孔上;裝置運(yùn)輸與維護(hù)過(guò)程中,海洋能發(fā)電裝置可在所述托臺(tái)上完成向上一段距離的垂直提升,在平臺(tái)運(yùn)輸過(guò)程中可減少航行阻力,方便運(yùn)送,在裝置維護(hù)過(guò)程中可提升至水面上便于施工作業(yè)。
附圖說(shuō)明
圖1為井字型海洋能發(fā)電裝置通用托架的軸測(cè)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(tái)分段5、長(zhǎng)方體托臺(tái)分段6、方形搭接托手7、梯形栓接固定面8、螺栓孔9、加強(qiáng)肋板10、加強(qiáng)墊板11、托臺(tái)上甲板12、托臺(tái)下底板13。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
結(jié)合圖1至圖6,本發(fā)明整體是一種井字形對(duì)稱結(jié)構(gòu),托架整體關(guān)于中縱剖面呈對(duì)稱分布、托架整體關(guān)于中橫剖面呈對(duì)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(jì)成水平托手,與平臺(tái)搭接固定;水平栓接式橫梁末端設(shè)計(jì)成豎直面結(jié)構(gòu),與平臺(tái)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(tái)上。本發(fā)明與海洋能發(fā)電平臺(tái)間無(wú)焊接連接,主體托臺(tái)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(yùn)動(dòng);主體托臺(tái)與海洋平臺(tái)間通過(guò)梁結(jié)構(gòu)完成固定,主體托架為若干分段組成的托臺(tái),是一種通用固定托架。
主體托臺(tái)整體呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)、由8個(gè)多面體分段和4個(gè)長(zhǎng)方體分段組成,4個(gè)長(zhǎng)方體托臺(tái)分段6分別位于托臺(tái)四角位置,與梁結(jié)構(gòu)連接;多面體托臺(tái)分段5由4個(gè)方形平面、2個(gè)不規(guī)則平面及1個(gè)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(gè)曲面拼接成一個(gè)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(jī)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(jìn)行垂直提升及下降運(yùn)動(dòng)。
托臺(tái)上甲板12為平整表面,可供維修人員行走作業(yè),同時(shí)為電力轉(zhuǎn)換所需相關(guān)設(shè)備提供布放平臺(tái),托臺(tái)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(dòng)下做垂直提升及下降運(yùn)動(dòng)時(shí),提升柱與安裝孔交界處需安裝有緊貼托臺(tái)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(tái)向平臺(tái)舷側(cè)水平橫向延伸,至末端通過(guò)水平托手與舷側(cè)結(jié)構(gòu)搭接,然后通過(guò)螺栓進(jìn)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(tái)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(qiáng)墊板11,墊板上設(shè)有螺栓孔,用于與周圍平臺(tái)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(tái)向平臺(tái)中部水平橫向延伸,至末端通過(guò)垂直面與中部結(jié)構(gòu)內(nèi)壁面貼合,通過(guò)螺栓進(jìn)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(tái)結(jié)構(gòu)上,通過(guò)螺栓進(jìn)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(shí)為梯形面削去兩角,面板與平臺(tái)中部梁緊貼,通過(guò)螺栓完成固定;梯形面板與橫梁交合處通過(guò)加強(qiáng)肋板10進(jìn)行固定。
Z型搭接式縱梁4與主體托臺(tái)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(zhǎng)梁組成,豎直梁和水平梁長(zhǎng)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(tái)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(duì)稱分布的井字型,主體托臺(tái)由若干分段組合而成,與海洋能發(fā)電平臺(tái)間通過(guò)八根梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定;所有梁結(jié)構(gòu)均通過(guò)螺栓、螺母與海洋能發(fā)電平臺(tái)完成連接固定,無(wú)需進(jìn)行焊接;托臺(tái)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(yùn)動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)精巧,能廣泛適用于不同類型的海洋能發(fā)電平臺(tái)及不同型號(hào)的海洋能發(fā)電裝置;托架建造工藝簡(jiǎn)單,適合批量化生產(chǎn),能夠滿足我國(guó)海上海洋能發(fā)電平臺(tái)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(tái)的使用要求;所述托架能為不同型號(hào)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(jī)構(gòu)為規(guī)范尺寸的圓柱形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的托臺(tái)的所有梁結(jié)構(gòu)均通過(guò)螺栓、螺母與海洋平臺(tái)完成固定連接,無(wú)需進(jìn)行焊接。