一种能够有效缓解冰排撞击的装配式韧性消能结构

摘要

本发明公开了一种能够有效缓解冰排撞击的装配式韧性消能结构，包括连接柱，所述连接柱为连接海洋结构物与海床的支柱，其下端嵌入海床内，上端延伸到海面上并连接海洋结构物，所述连接柱中在海床平面上的部分可转动地套设有下套环，所述下套环外壁沿其其中一个径向连接有消能组件；所述连接柱在海平面的位置中可转动地套设有上套环，所述上套环外壁沿其其中一个径向连接有破冰组件，且所述破冰组件与所述消能组件方向相反。与现有技术相比，本发明的连接柱受到冰排撞击时能够通过缓冲消能保持良好的稳定性，并且冰排撞击时首先撞击破冰锤而能够将冰排破开，破冰锤能够反复敲击残留的冰排使其变为小冰块而流走。

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋工程结构技术领域，具体是一种能够有效缓解冰排撞击的装配式韧性消能结构。

背景技术

海洋结构物是指海上钻井平台、海上风机发电机、海底输油管线、海上大型储油罐等大型结构物，其需要通过支撑柱与海床进行固定安装。在冬季海洋结冰并且融化后，冰排随着洋流运动会与海洋结构物的支撑柱发生碰撞，可能会导致结构发生破坏。并且，若大块冰排不能随洋流流走，会逐步堆积其他的冰排而对海洋结构物的支撑柱照成风大力度的撞击和持续的压力。

因此，有必要提供一种能够有效缓解冰排撞击的装配式韧性消能结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种能够有效缓解冰排撞击的装配式韧性消能结构，包括连接柱，所述连接柱为连接海洋结构物与海床的支柱，其下端嵌入海床内，上端延伸到海面上并连接海洋结构物，所述连接柱中在海床平面上的部分可转动地套设有下套环，所述下套环外壁沿其其中一个径向连接有消能组件；

所述连接柱在海平面的位置中可转动地套设有上套环，所述上套环外壁沿其其中一个径向连接有破冰组件，且所述破冰组件与所述消能组件方向相反。

进一步的，作为优选，所述上套环与下套环间的连接柱中还可转动地且可滑动地套设有中套环，所述中套环与下套环间连接有导流叶片，所述导流叶片与消能组件的中心在同一垂直平面中。

进一步的，作为优选，所述导流叶片为两端分别与中套环和下套环固定连接，中心远离连接柱的月牙形，且所述导流叶片的横截面为靠近连接柱一侧窄而远离连接柱的一侧宽的扇形。

进一步的，作为优选，所述中套环与上套环间通过伸缩连杆连接，且使得所述破冰组件与导流叶片的朝向相反。

进一步的，作为优选，所述上套环、中套环、下套环各通过聚四氟乙烯垫圈与连接柱可转动地连接，并且所述中套环和下套环的上下面对应的连接柱中固定有限位环以限制其上下位置。

进一步的，作为优选，所述上套环中固定有浮筒。

进一步的，作为优选，所述消能组件包括固定块，所述固定块固定连接在下套环的外壁，所述固定块下方远离下套环的一侧铰接有转杆；

所述固定块在转杆上方的位置固定有多片压板弹簧，所述压板弹簧为弧形钢板，且每片所述压板弹簧相互紧密贴合栓接在一起；

所述转杆末端套设在压板弹簧中，且所述转杆末端还铰接有阻尼杆，所述阻尼杆的另一端铰接在固定块上方。

进一步的，作为优选，所述转杆的末端可转动地连接有支撑片，所述支撑片与压板弹簧相互垂直且分布在其两侧，所述支撑片为分布在海床平面上的弧形板。

进一步的，作为优选，所述破冰组件包括连接板，所述连接板固定连接在上套环的外壁，所述连接板中铰接有有两根短杆和一根长杆组成的横置的“Y”型连接杆，所述连接杆下方的短杆几哦啊姐在连接板中，所述连接板长杆末端固定连接有破冰锤，所述破冰锤的边缘有锋利的刃；

所述连接杆下方还铰接有拉杆，所述拉杆通过转动套环与连接板可转动且可滑动地连接，所述拉杆下方通过拉绳连接有沉入到海水中的配重块。

进一步的，作为优选，所述拉杆外围套设有固定在连接板与连接杆间的支撑弹簧，所述连接杆上方的短杆铰接有缓冲器，所述缓冲器的另一端与上套环铰接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，当连接柱受冲击力而发生倾斜时，转杆与固定块间发生相对转动，而压板弹簧在其二者间起到弹性支撑的作用，同时阻尼杆压缩变形而起到缓冲消能作用，从而使连接柱保持良好的稳定性。

本发明中，由于浮筒的作用使上套环和其上的破冰组件总是漂浮在海平面中，当冰排顺着洋流漂流撞击连接柱时，由于导流叶片的导向作用，破冰组件朝向冰排飘来方向而消能组件朝向冰排飘来反向，冰排撞击时首先撞击破冰锤而能够将冰排破开。

本发明中，随着海浪的作用使浮筒上下浮动时，由于配重块的惯性和支撑弹簧的弹性，使破冰锤反复上下转动而敲击残留的冰排使其变为小冰块而流走，能够防止冰排堆积成大冰排难以与连接柱分离，而对连接柱产生持续的推力和更大力度的撞击。

附图说明

图1为一种能够有效缓解冰排撞击的装配式韧性消能结构的结构示意图；

图2为消能组件的结构示意图；

图3为的破冰组件结构示意图；

图中：1、连接柱；2、下套环；3、消能组件；4、中套环；5、导流叶片；6、上套环；7、破冰组件；8、配重块；9、伸缩连杆；10、浮筒；31、固定块；32、转杆；33、压板弹簧；34、支撑片；35、阻尼杆；71、连接板；72、连接杆；73、破冰锤；74、拉杆；75、支撑弹簧；76、缓冲器。

具体实施方式

请参阅图1，本发明实施例中，一种能够有效缓解冰排撞击的装配式韧性消能结构，包括连接柱1，所述连接柱1为连接海洋结构物与海床的支柱，其下端嵌入海床内，上端延伸到海面上并连接海洋结构物，其中，所述连接柱1中在海床平面上的部分可转动地套设有下套环2，所述下套环2外壁沿其其中一个径向连接有消能组件3；

所述连接柱1在海平面的位置中可转动地套设有上套环6，所述上套环6外壁沿其其中一个径向连接有破冰组件7，且所述破冰组件7与所述消能组件3方向相反。

本实施例中，所述上套环6与下套环2间的连接柱1中还可转动地且可滑动地套设有中套环4，所述中套环4与下套环2间连接有导流叶片5，所述导流叶片5与消能组件3的中心在同一垂直平面中。

本实施例中，所述导流叶片5为两端分别与中套环4和下套环2固定连接，中心远离连接柱1的月牙形，且所述导流叶片5的横截面为靠近连接柱1一侧窄而远离连接柱1的一侧宽的扇形，使海水从其两侧流过时，使其总是朝向洋流的方向，并使得消能组件3也总是朝向洋流的方向。

本实施例中，所述中套环4与上套环6间通过伸缩连杆9连接，且使得所述破冰组件7与导流叶片5的朝向相反，从而使破冰组件7总是朝向洋流的反方向。

本实施例中，所述上套环6、中套环4、下套环2各通过聚四氟乙烯垫圈与连接柱1可转动地连接，由于聚四氟乙烯有自润滑效果和良好的抗腐蚀性能，使其能够与连接柱1顺畅地转动，并且所述中套环4和下套环2的上下面对应的连接柱1中固定有限位环以限制其上下位置。

本实施例中，所述上套环6中固定有浮筒10，使得所述上套环6总是在海平面上漂浮。

请参阅图2，本实施例中，所述消能组件3包括固定块31，所述固定块31固定连接在下套环2的外壁，所述固定块31下方远离下套环2的一侧铰接有转杆32；

所述固定块31在转杆32上方的位置固定有多片压板弹簧33，所述压板弹簧33为弧形钢板，且每片所述压板弹簧33相互紧密贴合栓接在一起；

所述转杆32末端套设在压板弹簧33中，且所述转杆32末端还铰接有阻尼杆35，所述阻尼杆35的另一端铰接在固定块31上方；

当连接柱1受冲击力而发生倾斜时，转杆32与固定块31间发生相对转动，而压板弹簧33在其二者间起到弹性支撑的作用，同时阻尼杆35压缩变形而起到缓冲消能作用，从而使连接柱1保持良好的稳定性。

本实施例中，所述转杆32的末端可转动地连接有支撑片34，所述支撑片34与压板弹簧33相互垂直且分布在其两侧，所述支撑片34为分布在海床平面上的弧形板，能够将压板弹簧33和转杆32上的压力均布到海床片面中，以减小其对海床平面的压强。

请参阅图3，本实施例中，所述破冰组件7包括连接板71，所述连接板71固定连接在上套环6的外壁，所述连接板71中铰接有有两根短杆和一根长杆组成的横置的“Y”型连接杆72，所述连接杆72下方的短杆几哦啊姐在连接板71中，所述连接板71长杆末端固定连接有破冰锤73，所述破冰锤73的边缘有锋利的刃；

所述连接杆72下方还铰接有拉杆74，所述拉杆74通过转动套环与连接板71可转动且可滑动地连接，所述拉杆74下方通过拉绳连接有沉入到海水中的配重块8。

本实施例中，所述拉杆74外围套设有固定在连接板71与连接杆72间的支撑弹簧75，所述连接杆72上方的短杆铰接有缓冲器76，所述缓冲器76的另一端与上套环6铰接。

也就是说，由于浮筒10的作用使上套环6和其上的破冰组件7总是漂浮在海平面中，当冰排顺着洋流漂流撞击连接柱1时，由于导流叶片5的导向作用，破冰组件7朝向冰排飘来方向而消能组件3朝向冰排飘来反向，冰排撞击时首先撞击破冰锤73而能够将冰排破开，并且通过缓冲器76减小破冰锤73的冲击力，而连接柱1倾斜时底部中压板弹簧33起到弹性支撑的作用，同时阻尼杆35压缩变形而起到缓冲消能作用，从而使连接柱1保持良好的稳定性；

并且，随着海浪的作用使浮筒10上下浮动时，由于配重块8的惯性和支撑弹簧75的弹性，使破冰锤73反复上下转动而敲击残留的冰排使其变为小冰块而流走，能够防止冰排堆积成大冰排难以与连接柱1分离，而对连接柱1产生持续的推力和更大力度的撞击。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。