[发明专利]半潜式钻井平台泥浆泵基座的设计方法

摘要

本发明公开了一种半潜式钻井平台泥浆泵基座的设计方法，包括如下步骤：初步设定；初步设计；型材选用和结构力学计算；建立结构模型；确定载荷；运行分析；详细节点设计和加强。本发明可以提高设计人员的工作效率，减少错误的发生及尽量控制重量和材料损耗。本发明中的设备基座设计应基于设备重量及底脚形式，结合布置要求，工作环境及使用需求和规范要求选择合适的型材规格与加强形式。总之，基座设计看似简单，却涉及到方方面面的影响因素，设计者应根据设计规范及实际情况合理选择，最大限度的优化结构及控制重量。 1

主权项

1.一种半潜式钻井平台泥浆泵基座的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤(1)初步设定；

步骤(2)初步设计；

步骤(3)型材选用和结构力学计算；

步骤(4)建立结构模型：

基座支撑结构主要为梁系结构，所以用操作比较简单的3D‑BEAM软件进行计算即可，先根据初步设计的蓝图建立3D‑BEAM的力学模型，建模计算时应注意边界条件的选取，模型包括四周的强结构舱壁及大梁，型材与舱壁连接处为刚性固定，型材与大梁连接处选为铰支；

(5)确定载荷；

(6)运行分析：

计算结果应满足相关设计规范的要求，考虑材料系数，载荷系数，在此基础上不超过材料的屈服极限及变形要求即为满足要求，载荷系数在施加载荷时已经考虑，故许用应力为：

σ≤F_y/γ_M＝355/1.15＝309MPa

本计算模型最后结果显示136号梁承受最大的应力，值为小于许用应力309MPa，变形值也满足规范的要求，因此结构强度满足要求；

(7)详细节点设计和加强：

考虑到本基座结构主要由14个螺栓与设备相连，故螺栓位置为主要支撑点，本基座结构在每个螺栓两侧各增加一组肘板以提供支撑；

按照规范要求，肘板厚度应不小于T型材腹板厚度，此处厚度选为18mm，同时，为保证结构连续性，甲板反底也要增加结构以支撑肘板，选用150x12的扁钢；

根据实际结构情况，个别位置增加扁钢焊接较困难，所以在结构强度满足的前提下将此位置肘板改为非落地式；

最后确定焊接及螺栓连接形式，关于材质及材料规格，设备信息，油漆，焊接及螺栓的详细信息需注明；

最终确定所有节点的加强及连接形式，这样基座结构就全部确定下来了，至此就完成了全部详细设计任务。

2.根据权利要求1所述的半潜式钻井平台泥浆泵基座的设计方法，其特征在于：所述步骤(1)初步设定：该平台有四个泥浆泵，每台重46.2吨，泵底脚距离甲板250mm，需要做钢结构以支撑该泵，考虑到结构的对称性，只需校核其中两个泥浆泵即可；该钻井平台入籍DNV船级社。

3.根据权利要求1所述的半潜式钻井平台泥浆泵基座的设计方法，其特征在于：所述步骤(2)初步设计：根据基座高度要求，选用T型材作为基座主体结构，每个泵由2组共14个螺栓与基座相连。

4.根据权利要求1所述的半潜式钻井平台泥浆泵基座的设计方法，其特征在于：所述步骤(3)型材选用和结构力学计算：选用T250x350x18x22的T型钢，材质为NV 36的高强钢，屈服强度355MPa，梁的规格确定以后，为保证结构连续性，甲板反底也要有对应结构以支撑T型材，选用与甲板反底筋相同的HP 220x10的球扁钢,材质同样为NV 36的高强钢。

5.根据权利要求1所述的半潜式钻井平台泥浆泵基座的设计方法，其特征在于：所述步骤(5)确定载荷：每个泥浆泵重量为46.2吨，由两根T型钢支撑，将设备重量简化为线性载荷，最终通过T型钢传递到甲板反底的球扁钢，通过比较T型钢与球扁钢的剖面模数得知T型钢的剖面模数较球扁钢为大，只需校核甲板反底结构即可；按照规范要求还要考虑环境载荷，垂向加速度定为3.2m/s²，计算载荷值、载荷系数。