[發明專利]沙漏型海洋工程浮式結構物

有效

• 申請號: 201210391074.3
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN103085947B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 黃一;王文華;姚宇鑫;劉剛;張琦;李紅霞;陳景杰;翟剛軍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B63B35/44
• 分類號: B63B35/44
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司21212
• 代理人: 李馨,李洪福

技術領域

本發明涉及專利分類號B63船舶或其他水上船只；與船有關的設備B63B船舶或其他水上船只；船用設備B63B35/00適合于專門用途的船舶或類似的浮動結構B63B35/44浮式建筑物，水上艙庫，水上鉆井平臺或水上車間，例如載有油水分離設備的。

背景技術

在海洋工程領域，無論是從淺水域油氣開采的經濟性，還是從深水和超深水域油田開發的必要性考慮，均需要使用相應規模的浮式結構物。此外，隨著呈現多功能一體化和向深海發展的趨勢，浮式結構物不僅需要具有足夠艙容和甲板面積來承載開采和生產所必需的油氣和設備，而且需要具有良好的運動性能以承受深海惡劣的風浪流等環境載荷的聯合作用。現有的浮式結構物主要包括以下幾種：

半潛式浮式結構物是大部分浮體沉沒于水中的一種多體小水線面的移動式平臺，由平臺本體、立柱和下體或浮箱組成。其優勢是，系泊之后能夠基本保持穩定位置并且在環境載荷作用下具有較小的運動幅值。但是，半潛式浮式結構物承載能力有限且艙容空間較小，這限制了大規模油氣的儲存和必需設備的安裝。即使采用配置油罐的方法，又會占用大量甲板面積并引起負載分布不均等問題。因此，傳統半潛式浮式結構物難以實現大規模油氣開采、儲存、生產、加工和外輸一體化。

SPAR單柱型浮式結構大部分都是浮筒。主體是單圓柱結構，垂直懸浮于水中，特別適宜于深水作業。這種類型的結構可以用以深水油氣開發并且運動穩定、安全性良好。然而，其缺點是深吃水受海流影響較大、拖運比較困難、并且容納設備和儲存油氣的體積和甲板面積很小，這些缺點都不同程度地限制了此類結構多功能一體化的開展。

傳統船型FPSO一般是通過舊油船改造而成，或者是遵循標準船舶理念設計和建造的駁船型浮式生產儲油單元。目前技術較為成熟，可以用以大規模油氣的開采，儲存和生產。但是，這種船型浮體的水動力性能存在如下局限和不足：傳統船型FPSO的垂蕩自然周期很難遠離波能集中區域，垂蕩運動幅度較大。此外，船型FPSO對波浪的作用方向非常敏感，橫向迎浪面積過大，因此橫搖運動性能較差。這些都會嚴重影響FPSO各種設備與儀器的正常工作、生產原油的質量和人員的舒適性等。雖然配置內轉塔和流體接頭的單點系泊系統能夠使傳統船型FPSO具有360o全方位自由旋轉的風向標效應，但是船型FPSO較為劇烈的首搖運動不僅會影響到許多作業的正常進行，而且還會嚴重磨損內轉塔和流體接頭，使其需要經常維修和保養。因此，內轉塔和流體接頭自身昂貴的價格，以及潛在停工期的存在，都會大幅度增加生產成本。

圓筒型FPSO主體為系泊于海底的浮式圓柱型結構。此類結構具有大規模儲存和生產油氣的能力、對風浪流的方向性不敏感、并且首搖運動幅值較小。但是，同時其性能存在缺點：浮體垂蕩運動幅度較大，容易引發渦激振動，甲板面積較小，居住和工作空間太近，不利于危險區與非危險區分離等。

發明內容

針對以上問題，本發明提出了一種沙漏型海洋工程浮式結構物，具有一個為圓臺或棱臺的上部結構體和一個為正圓臺或正棱臺的下部結構體；組合狀態下，所述上部結構體面積較小的底面與所述下部結構體面積較小的底面固定連接，形成連接面；所述上部結構體與下部結構體的軸位于同一直線上，上部結構物面積較大的底為浮式結構物的上甲板，下部結構物面積較大的底為浮式結構物處于水下的下底板；所述連接面為浮式結構物的滿載水線面，結構物的主體與沙漏形狀相似，以滿載水線面為沙漏中間水平橫截面，向上、下部結構體分別具有外擴傾角；結構體的不同水平橫截面沿各方向的特征尺度相近，所述不同橫截面為圓形或正多邊形。所述下部結構物的外表面連接有增加浮體縱/橫搖和垂蕩阻尼的環形側板。

所述上部結構體的內部具有與其高度一致的中央艙I，在中央艙I的周邊設有多個環繞該中央艙的水密艙，所述多個水密艙分別固定連接上部結構體外殼的內壁與中央艙I的外壁；下部結構體的內部具有與其高度一致的中央艙II，在中央艙II的四周設有多個環繞該中央艙的水密艙，所述多個水密艙分別固定連接下部結構體外殼的內壁與中央艙II的外壁。

所述相連通的中央艙I和中央艙II形成與海水相連通的月池。

多個設置于結構物主體外部的支撐柱，支撐柱的兩端分別與所述上部結構體和下部結構體固定連接。

所述每根支撐柱與結構物的軸位于同一平面。

所述每根支撐柱的長度一致，所述多根支撐柱位于上結構體固定端位于同一平面上，多跟支撐柱位于下結構體的固定端位于同一平面上；相鄰的兩根支撐柱構成一等腰三角形。