[实用新型]海洋结构物水下竖向对接缓冲缓降装置

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程领域，特别是一种用于海洋结构物水下竖向对接过程中的防撞缓降装置。

背景技术

海洋结构物在海上竖向对接时，由于海面上风和波浪的影响，对接的过程中，海上结构物上下两分体均存在不可避免地振荡；又因海上结构物的体积、重量巨大，这种振荡导致海上结构物对接过程中产生巨大的碰撞力，从而对海上结构物造成损坏。为避免这种情况的发生，海上结构物两分体间对接碰撞过程必须保持平稳，这就需要一套专用的对接缓冲装置来缓解对接过程中的冲击。

常规的海上防撞装置主要是采用弹性体吸收撞击能量，但这些弹性防撞构件在完成对接后无法拆除，破坏结构的刚性连接。海上还有浮装法安装大型上部构件，中间采用的是沙箱缓冲，安装完成后将沙子放出实现上下结构物的刚性接触，缓冲吸能能力较低，且需要事后人工干预。海上还有风电安装用的缓降装置（风力发电机海上安装软着陆系统，ZL200910050458.7），采用了气液蓄能器，比较适合于水上安装，用于水下安装则存在不便。

发明内容

本发明目的是提供一种用于海洋结构物水下竖向对接缓冲缓降装置，解决现有技术中海洋结构物对接过程中的剧烈碰撞问题，使对接体之间实现平稳对接。

本发明通过以下技术方案实现：

海洋结构物水下竖向对接缓冲缓降装置，包括配合对接头、对接缓冲杆组件、围压缓冲缸组件，其特征是：对接缓冲杆组件中的杆体采用中空结构，其一端连接缓冲对接头，另一端连接活塞；围压缓冲缸组件中的缓冲缸一端设有与杆体滑动配合的通孔，另一端为封闭结构；对接缓冲杆组件中的活塞与围压缓冲缸组件中的缓冲缸形成滑动配合。

上述方案中还包括：在围压缓冲缸组件中的缓冲缸封闭结构端设有加深槽，沿加深槽周向分布有多个连通缓冲缸内外的通孔；在缓冲缸内部装入一个或若干个围压缓冲件；所述的围压缓冲件为浮力大于自身重量的气囊和/或弹性体。

设置在缓冲缸封闭结构端的通孔包括至少一个进水孔和数个排水孔，在进水孔内设置单向阀。

配合对接头与缓冲对接头对接配合方式为公头、母头配合，且不限于接触面完全吻合；活塞和缓冲缸封闭结构端对接配合方式为公头、母头配合，且不限于接触面完全吻合；公头和母头包括弧面或锥面、斜面方式。

缓冲缸与活塞的滑动接触面设有防腐涂层，其间采用间隙配合或无间隙配合。

本发明的工作原理如下：

当连接围压缓冲缸组件的拟对接分体沉入海中时，海水通过通孔进入缓冲缸腔内，对接缓冲杆组件在重力和浮力联合作用下逐步探出直至达到活塞杆最大行程位置处，此后便可进行海上结构物的分体对接。海上结构物的两个分体对接时，配合对接头与缓冲对接头发生碰撞，对接缓冲杆组件回缩，使缓冲缸腔内水压力上升，围压缓冲件在周围水压力作用下收缩，吸收能量，产生缓冲效果，当围压缓冲件采用不同材质高弹固体材料和不同充气压力的气囊组合时，将相应于不同的回缩量-受力特性曲线；同时，缸内海水通过通孔（或缓冲缸与活塞的配合间隙）缓慢流出，释放少量压力。碰撞时间很短，碰撞结束后，围压缓冲件膨胀，对接缓冲杆组件在缓冲缸腔内压力及其自身重力、浮力共同作用下产生复位动作或趋势，维持与配合对接头的接触。在风浪作用下对接中的海洋构筑物的两个分体间相对运动引起配合对接头与缓冲对接头间受力变化，围压缓冲件随之胀缩并持续产生补偿作用，上下两分体通过本发明的装置维持接触。持续下放对接中的上部分体，该分体重量通过对接缓冲杆组件逐步施加到缓冲缸内的液体及围压缓冲件上，引发通海孔持续泄流，直至上部分体缓降座落在下部分体上，缓冲缸腔内压力稍后也达到与外部水压平衡，而围压缓冲件的弹性也不再对两对接分体产生作用力。海上结构物两分体至此完成对接。缓冲对接头和配合对接头可以通过公头、母头型结构设计实现自动对中，也可保障水下对接的准确性。

本发明也可以用于对接面在水面以上的场合，如采用浮装法安装固定导管架平台的上部甲板组块，此时仅要求缓冲缸及围压缓冲件没在水中而缓冲对接头露出水面。

本发明具有如下优点：

（1）针对海上结构物水下竖向对接的特点设计，结构简单，易与待对接海洋结构物相配并实现自动对正。

（2）利用环境水体作为压力传递的介质，不仅无需严格控制缓冲缸密封性能，还从根本上消除了传统气液蓄能式缓冲装置可能产生的渗油污染。

（3）围压缓冲件在周围液体均匀压力作用下胀缩，不直接受到碰撞，不易受损，选材方便，使用寿命长。