Морская полупогружная платформа

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к морской полупогружной платформе. Цель изобретения - повышение устойчивости путем уменьшения действующих гидроаэродинамических нагрузок благодаря созданию компенсирующих гидроаэродинамических сил.Морская полупогружная платформа содержит надводную палубу 1, соединенную посредством колонны 3 с подводной плавучей частью 2, в которой выполнены вертикальные сквозные каналы. Надводная палуба и подводная плавучая часть выполнены в виде несимметричных относительно хорды гидроаэродинамических профилей с выпуклыми нижними поверхностями, вертикальные сквозные каналы подводной плавучей части выполнены в виде кольцевых либо линейных щелей или отверстий, расширяющихся в одном из направлений, по вертикали, и вблизи верхней 9 или нижней поверхности подводной плавучей части имеет горловины, оборудованные устройствами поворота и прилипания струй, при этом периферийные щели расположены на одинаковом расстоянии от контура подводной плавучей части, имеют одинаковое расположение в них горловин и оборудованы устройствами поворота струй. В условиях волнения под действием возмущающих сил возникают колебания платформы. Выполнение сквозных каналов, расширяющимися в одном из направлений и имеющих горловины, обеспечивает интенсивную турбулизацию жидкости, примыкающей к подводной плавучей части 2, и тем самым способствует рассеиванию энергии колебаний платформы. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1477625 А1 (51) 4 В 63 В 35/44 о .Е:.О,,„-,, .,п

ПА7Е,"7:,.

< si,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 1 !

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 41856 14/27-11 (22) 03.11. 86 (46) 07.05.89. Бюл. У 17 (71) Институт гидромеханики АН УССР и Полтавский инженерно-строительный институт (72) А.И.Цыганюк, В.А.Горбань и С.М.Сребнюк (53) 629.12:532,5.042:627.32.002.54 (088.8) (54) МОРСКАЯ ПОЛУПОГРУЖНАЯ ПЛАТФОРМА. (57) Изобретение относится к судостроению, в частности к морской полупогружной платформе. Цель изобретения — повьппение устойчивости путем уменьшения действующих гидроаэродинамических нагрузок благодаря созданию компенсирующих гидроаэродинамических сил. Морская полупогружная платформа содержит надводную палубу 1, соедиI

147762 ненную посредством колонны 3 с под водной плавучей частью 2, в котороЯ выполнены вертикальные сквозные каналы, Надводная палуба и подводная плавучая часть выполнены в виде несимметричных относительно хорды гидроаэродинамических профилей с выпуклыми нижними поверхностями, вертикальные сквозные каналы подводной плавучей части выполнены в виде кольцевых либо линейных щелей или отверстий, расширяющихся в одном из направлений, по вертикали, и вблизи верхней 9 или нижней поверхности подводной плавучей части имеют гррловины, оборудованные устройствами поворота и прилипания струй, при этом периферийные щели расположены на одинаковом расстоянии от контура подводной плавучей части, имеют одинаковое расположение в них горловин и оборудованы устройствами поворота струй ° В условиях волнения под действием возмущающих сил возникают колебания платформы. Выполнение сквозных каналов расширяющимися в одном из направлений и имеющими горловины обеспечивает интенсивную турбулиэацию жидкости, примыкающей к подводной плавучей части 2 и тем самым способствует рассеиванию энергии колебаний платформы.

4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к конструкции морской полупогружной платформы.

Цель изобретения — повышение устойчивости путем уменьшения действую- 5 щих гидроаэродинамических нагрузок

l эа счет создания компенсирующих гидроаэродинамических сил.

На фиг.1 схематически изображена морская полупогружная платформа, вид сбоку; на фиг.2 — сечение А-А на фиг,1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 — узел I на фиг.1, периферийная щель с механическим устройством поворота и прилипания струи, 15 т,е. с козырьком; на фиг,5 — то же, периферийная щель,с гидродинамическим поворотным устройством, т,е. беэ козырька.

Морская полупогружная платформа

20 состоит из надводной палубы 1 с закрепленным на ней технологическим оборудованием, жилыми и эксплуатационными помещениями и подводной плавучей частью 2, соединенными между собой посредством по крайней мере одной колонны 3.

В теле центральной зоны 4 подводной плавучей части 2 выполнены вертикальные каналы 5, а между централь. ЗО ной зоной 4 и периферийной зоной 6 устроены периферийные щели 7. Надводная палуба 1 и подводная часть 2 выполнены в виде несимметричных гидроаэродинамических профилей с выпуклыми нижними поверхностями.

Вертикальные каналы 5 и щели 7 выполнены расширяющимися в одном из направлений по вертикали с конфуэором 8, вблизи одной иэ горизонтальных поверхностей 9 имеют горловины 10 и оборудованы устройствами поворота и прилипания струй. Устройства поворота и прилипания струй вертикальных каналов центральной зоны 4 подводной плавучей части 2 имеют козырек 11 тарельчатого вида, установленный с зазором 12 над горловиной 10 параллельно горизонтальной плоскости °

Периферийные щели 7 расположены на одинаковом расстоянии от контура

13 подводной плавучей части 2. Щели

7 могут быть оборудованы устройствами поворота и прилипания струй. У них горловины 10 ориентированы в одном направлении относительно поверхности. Эти устройства могут быть выполнены в двух вариантах, В первом варианте используются механический способ поворота струи, т.е. над горловиной 10 к поверхности 9 центральной эоны 4 беэ зазора крепится козырек 14, который установлен с зазором

15 над верхней поверхностью 16 периферийной зоны 6, Поверхность 16 представляет собой выпуклую криволинейную полосу, плавно сопряженную со стенкой горловины 10 и заканчивающую1477625 ся уступом 17 на боковой поверхности подводной плавучей части 2.

Пс второму варианту в устройстве поворота и прилипания струи, где реализуется только гидродинамический поворот, козырек, 14 отсутствует. Гидродинамический поворот струи, выходящей ! из горловины 10 (фиг.5) осуществляется за счет того, что стенка горлови- 10 ны 10 щели 7 со стороны центральной зоны 4 сопрягается с горизонтальной поверхностью уступа 18 по острой кромке 19. Противоположная стенка горловины 10 плавно сопрягается с по- 15 верхностью 16 по радиусу R, который выбирается иэ соотношения R = 3-7Н (Н вЂ” ширина горловины 10, щели 7, фиг.5). Острая кромка 19 уступа 18 должна быть заглублена относительно 20 поверхностей 9 и 16 на величину Ri

Платформа работает следующим образом.

При эксплуатации платформа находится под воздействием течений воды 25 и ветра. Благодаря тому, что надводная палуба 1 и подводная плавучая часть 2 выполнены в виде гидроаэродинамических профилей с выпуклыми нижними поверхностями, их гидроаэро-, 30 динамическое сопротивление при воздействии течений и ветра уменьшится.

При обтекании таких элементов на их выпуклых поверхностях создается пониженное давление, которое обуславлива- З ет создание силы, направленной вниз, притапливающей платформу. Так как при этом расстояние между центром тяжести и центром приложения гидроаэродинамических сил увеличивается, 4р устойчивость платформы повышается.

В случае набегания длинных волн (а именно они представляют наибольшую опасность для платформы) при прохождении гребня волны вектор осреднен- 45 ного волнового потока близок к горизонтальному направлению. Это является аналогичным воздействию течений воды, что также способствует увеличению расстояния между центром тяжес- gp ти и центром приложения гидроаэродинамических сил, а следовательно, повышает устойчивость платформы.

В условиях волнения под действием возмущающих сил возникают колебания

55 платформы. При вертикальных и боковых колебаниях происходит обтекание подводной плавучей части 2 под некоторым углом атаки. Демпфирование вертикальных колебаний платформы обеспечивается значительным сопротивлением и присоединенной массон плавучей части 2. Выполнение вертикальных щелей

7 и каналов 5 в теле плавучей части

2 предотвращает образование крупных слабо затухающих вихрей, обуславливающих дополнительные нестационарные нагрузки на платформу, Выполнение сквозных каналов 5 и 7 расширяющимися в одном из направлений и имеющими горловины 10 обеспечивает интенсивную турбулизацию жидкости, примыкающей к подводной плавучей части 2 и тем самым способствует рассеиванию энергии колебаний платформы. Крометого, вусловиях вертикальной и боковой

4 качки платформы в условиях волнения жидкость перетекает через вертикальные каналы. При этом подводная плавучая часть 2 благодаря наличию расширяющихся каналов 5 и щелей 7 как бы врезается в толщу окружающей воды.

Вода, протекая через конфузор 8, попадает в горловину )0, где благодаря наличию тарельчатого козырька 11 поворачивается и в виде струи выходит через зазор 12 и распространяется по поверхности 9, создается пониженное давление, которое создает силу, направленную противоположно движению платформы. Наличие каналов 5 с различной ориентацией горловины 10 позволяет демпфировать колебания платформы в ту и другую сторону.

При течении воды в периферийной щели 7 (фиг.4 и 5) поворот и прилипание струи жидкости происходит следующим образом. В первом варианте применяемого устройства поворота и прилипания струй (механический поворот фиг.4) вода, проходя через конфузор

8; попадает в горловину 10 щели 7, а дальше — на поворотное устройство, выполненное в виде козырька 14, который с верхней поверхностью 16 периферийной эоны 6 образует зазор 15. Поток жидкости, взаимодействуя с поверхностью 16, которая представляет собой выпуклую криволинейную полосу, плавно сопряженную с одной стенкой горловины 10, и внутренней поверхностью козырька 14, поворачивается на угол 90, формируется в плоскую струю, которая, выходя из зазора 15, направляется по касательной линии к

5 147 поверхности 16 периферийной зоны 6.

В силу реализации на криволинейной поверхности эффекта Коанда плоская струя, вышедшая из зазора 15, прилипая к поверхности 16; движется вдоль нее, копируя ее профиль вплоть до ус- тупа 17 ° Срываясь с острой кромки уступа 17, направленная поверхностью

16 струя 20, взаимодействуя с окружающей средой жидкости, создает гидрореактивную компенсирующую силу, направленную в противоположном направлении вертикальной качки платформы, Кроме этого„ в силу созданноro разрежения давления в пристенном потоке при движении прилипшей криволинейной струи 20 вдоль поверхности 16 создается дополнительная сила, аналогичная той, которая возникает на поверхности 9 при работе поворотных устройств тарельчатого типа, установленных над горловинами IO вертикальных каналов 5, устанавливаемых в центральной зоне 4 подводной плавучей части 2.

В варианте использования гидродинамического поворота потока (фиг.5) горловина 10 щели 7 является соплом, а его выходной срез проходит через острую кромку 19 уступа 18 и является параллельным горизонтальной поверхности 9. При этом жидкость, IIDIIG дая в щель 7 через конфузор 8, проходит в горловину 10, формируется в струю 20, которая в силу реализации эффекта Коанда, отрываясь с острой . кромки 19,. прилипает к поверхности

16 и движется вдоль нее вплоть до острой кромки уступа 17, с которой срывается и движется в направлении, совпадающем с основным вертикальным передвижением подводной плавучей части 2, вызванным волнением окружающей платформу жидкой среды. В результате такой работы устройства поворота и прилипания струй осуществляется гидродинамический поворот струи 20 на угол до 180, что создает большее о разрежение в пристенной области выпуклой криволинейной поверхности 16, увеличение притока масс жидкости в пристенную струю 20 иэ окружающей среды, тем самым увеличиваются образованные таким поворотом струи 20 компенсирующая гидрореактивная сила струи и сила, образованная за счет разрежения потока у поверхности 16.

7625

Формула изобретения

15 надводная и подводная плавучая части

25 ферийные щели с горловинами и устройствами поворота и прилипания струй.

2. Платформа по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что каждое устройство поворота и прилипания струй, расположенное в соответствующем из вертикальных каналов, включает в себя козырек, установленный с зазором над горловиной канала параллельно соответствующей поверхности подводной плавучей части.

3. Платформа по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что верхняя поверхность периферийной зоны подводной плавучей части выполнена криволинейной, плавно сопряженной одним концом с горловинами периферийных щелей, а другим концом сопряженной с боковой поверхностью подводной части посредством уступа.

4. Платформа по пп.1-3, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что каждое устройство поворота и прилипания струй, расположенное в соответствующей из периферийных щелей, включает в себя козырек, консольно прикрепленный к верхней поверхности подводной части и установленный с образованием зазо55

1 ° Морская полупогружная платформа, содержащая надводную часть, соединенную посредством колонны с подводной плавучей частью, в которой выполнены вертикальные сквозные каналы с горловинами, расположенными вблизи верхней или нижней поверхности подводной части, а также расположенные в этих каналах устройства поворота и прилипания струй, о т л ичающая с я тем, что, с целью повышения устойчивости путем уменьшения действующих гидроаэродинамических нагрузок за счет создания компенсирующих гидроаэродинамических сил, выполнены в виде несимметричных относительно хорды гидроаэродинамических профилей с выпуклыми нижними поверхностями, при этом в подводной плавучей части выполнены расположенные на одинаковом расстоянии от центра перира над верхней поверхностью периферийной зоны подводной части.

S Платформа по пп,1-3, о т л ич а ю щ а я с я там, что каждое устройство поворота и прилипания струй, 7 1477625 расположенное в соответствующей из кромку с одной стороны канала щели, периферийных щелей, включает в себя другая сторона которого плавно сопрявыполненный в горловине этой щели со гается с верхней поверхностью перифестороны центральной эоны подводной рийной зоны подводной части по дуге

5 части уступ, нижняя горизонтальная окружности с радиусом, равным глубиповерхность которого образует острую не этого уступа. !

18

Фиг. 5