本發(fā)明涉及適用于超深水鉆井平臺(tái)的組合式浮箱防撞裝置，屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人類對(duì)油氣資源開發(fā)利用的不斷深化，油氣勘探開發(fā)從陸地成功轉(zhuǎn)入沿海并走向深海。當(dāng)現(xiàn)有的石油儲(chǔ)量開采比例不斷增加，勘探新的石油資源就迫在眉睫。而超深水鉆井平臺(tái)，其作為深海石油開采的主要生產(chǎn)設(shè)施，便擔(dān)負(fù)起了這一重任。

海洋平臺(tái)作為海洋石油資源開發(fā)的基礎(chǔ)性設(shè)施，長(zhǎng)期處于復(fù)雜惡劣的海洋環(huán)境。除去正常的工作載荷和環(huán)境載荷之外，海洋平臺(tái)還時(shí)常受到偶然性載荷如船舶碰撞等荷載的作用。在此狀態(tài)下，隨之而來的災(zāi)難性事故將有可能發(fā)生，這些事故給海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)、生命財(cái)產(chǎn)及環(huán)境污染將造成難以估量的嚴(yán)重后果。因此，海洋結(jié)構(gòu)物從出現(xiàn)至今，其安全性一直是人們極其關(guān)注的重要議題，而結(jié)構(gòu)在事故狀態(tài)下的強(qiáng)度決定了超深水鉆井平臺(tái)在發(fā)生意外或事故時(shí)的生存能力，也是代表結(jié)構(gòu)安全性的重要指標(biāo)之一。多功能式海洋供應(yīng)船與海洋平臺(tái)的近靠作業(yè)是海洋工程中常見的操作模式，在作業(yè)工程中，由于人為操作不當(dāng)?shù)仍?，供?yīng)船就有可能以一定速度撞向海洋平臺(tái)。顯然，超深水鉆井平臺(tái)處于作業(yè)工況時(shí)，位于平臺(tái)吃水附近的立柱便是首當(dāng)其沖的關(guān)鍵部位。當(dāng)供應(yīng)船撞擊力達(dá)到一定值時(shí)就會(huì)使平臺(tái)立柱出現(xiàn)破口從而引發(fā)災(zāi)難性后果，輕則損失數(shù)萬元，重則人員傷亡、損失以數(shù)百萬、數(shù)千萬甚至數(shù)十億美元計(jì)，大量的間接損失更是難以預(yù)估。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段就應(yīng)將這些事故考慮在內(nèi)以盡可能減少這些事故帶來的不利影響。同時(shí)，對(duì)于已交付運(yùn)營(yíng)的海洋平臺(tái)也很有必要考慮這種偶然性事故并作出相應(yīng)的預(yù)防措施。

為滿足超深水鉆井平臺(tái)安全可靠的進(jìn)行石油勘探作業(yè)的需要，有必要在超大型平臺(tái)立柱易受撞擊區(qū)域加裝一種吸能效果明顯的、經(jīng)濟(jì)新型的、易組裝拆卸的、防撞可靠的浮式防撞裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種適用于超深水鉆井平臺(tái)的組合式浮箱防撞裝置，具有吸能效果明顯、經(jīng)濟(jì)新型、易組裝拆卸、易后期檢修維護(hù)、防撞可靠等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種適用于超深水鉆井平臺(tái)的組合式浮箱防撞裝置，包括防撞裝置和浮筒型平臺(tái)，防撞裝置和浮筒型平臺(tái)通過連接件連接形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)狀結(jié)構(gòu)套在超深水鉆井平臺(tái)的立柱上，所述防撞裝置包含防撞浮箱，所述防撞浮箱上安裝有吸能組件。

作為優(yōu)選，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)為四邊形結(jié)構(gòu)，防撞浮箱包含立柱正向受撞當(dāng)面的第一防撞浮箱單元、立柱斜向受撞當(dāng)面的第二防撞浮箱單元和與浮筒型平臺(tái)相鄰的第三防撞浮箱單元，所述第一防撞浮箱單元位于第二防撞浮箱單元與第三防撞浮箱單元之間，第三防撞浮箱單元與浮筒型平臺(tái)連接。

作為優(yōu)選，所述第一防撞浮箱單元、第二防撞浮箱單元和第三防撞浮箱單元內(nèi)均通過隔板分隔為若干個(gè)艙體，艙體內(nèi)填充有橡膠?；蛱樟?，在防撞浮箱的外側(cè)和內(nèi)側(cè)均布置有高吸能復(fù)合材料，在內(nèi)側(cè)的高吸能復(fù)合材料上布置有柔性高吸能元件。

作為優(yōu)選，所述高吸能復(fù)合材料為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

作為優(yōu)選，所述柔性高吸能元件為阻尼件或碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

作為優(yōu)選，所述浮筒型平臺(tái)包含浮筒型平臺(tái)甲板、浮筒和桿架，所述浮筒型平臺(tái)甲板上通過桿架安裝有浮筒，浮筒的端部安裝有垂向艙壁，垂向艙壁通過連接件與防撞裝置連接。

作為優(yōu)選，所述浮筒型平臺(tái)包含若干個(gè)浮球，浮球之間通過連接繩連接，浮球通過連接繩與防撞浮箱連接。

作為優(yōu)選，所述防撞浮箱的的下端寬、上端窄，防撞浮箱的橫截面為直角梯形狀。

作為優(yōu)選，所述第一防撞浮箱單元、第二防撞浮箱單元與第三防撞浮箱單元的兩端均設(shè)有卡榫或卡槽，第一防撞浮箱單元與第二防撞浮箱單元和第三防撞浮箱單元通過卡榫與卡槽連接

在本發(fā)明中，所述超深水鉆井平臺(tái)立柱受撞當(dāng)面指的是立柱外側(cè)，受撞背面指的是立柱內(nèi)側(cè)即位于超深水鉆井平臺(tái)上船體與橫撐之間。通過統(tǒng)計(jì)以往船舶與超深水鉆井平臺(tái)碰撞事故發(fā)生的區(qū)域發(fā)現(xiàn)，平臺(tái)作業(yè)工況下受船舶的撞擊部位的基本都為立柱外側(cè)，因此立柱外側(cè)是防撞設(shè)計(jì)重點(diǎn)關(guān)注部位，需要設(shè)置相應(yīng)的防撞裝置。而立柱受撞背面發(fā)生船舶碰撞事故幾乎沒有，因此沒有安裝防撞浮箱的必要性，且該部位處于上船體和橫撐之間，若安裝與立柱外側(cè)相同的大型的防撞浮箱，在海上與受撞當(dāng)面的防撞浮箱進(jìn)行安裝合攏時(shí)也將會(huì)有很多限制，使得安裝難度大。為確保防撞浮箱與立柱受撞當(dāng)面處在一定的相對(duì)位置，本發(fā)明提出在超深水鉆井平臺(tái)立柱受撞背面設(shè)置浮筒型平臺(tái)或其他小型浮式結(jié)構(gòu)物并與防撞浮箱柔性連接，以一定位置環(huán)繞在立柱周圍。

在本發(fā)明中，所述防撞浮箱為密壁式浮箱可自行浮在水面上，其與立柱受撞當(dāng)面的外板相對(duì)，由多個(gè)防撞單元、連接各防撞單元的連接組件和填充在浮箱內(nèi)部的填充材料組成，所述防撞單元，其立體結(jié)構(gòu)與立柱相對(duì)的面為直壁式，外側(cè)為有一定斜度的，呈直角梯形“上部小，下部大”，避免了船舶撞擊直壁式壁面并有效分散船舶撞擊合力。防撞單元之間設(shè)有可相互嚙合的卡口，卡口附近有加固浮箱單元連接的連接耳板，頂部一定位置設(shè)有調(diào)節(jié)浮箱吃水的配重區(qū)域、檢修口和為第二層隔艙填充緩沖吸能材料的灌注孔，所述配重區(qū)域?yàn)榕渲貕K布置區(qū)域，所述配重塊可選用水箱或鐵塊等。防撞單元內(nèi)外側(cè)粘接有一定厚度的復(fù)合材料，內(nèi)部設(shè)為兩層，由中間平臺(tái)和艙壁分設(shè)多個(gè)隔艙，從下往上數(shù)，第二層隔艙間留有與檢修口相通的檢修通道及為一層隔艙填充緩沖吸能材料的灌注孔。所述卡口為完全貫穿浮箱單元的卡榫或卡槽，材料為船用鋼或玻璃鋼，其截面形狀為外窄內(nèi)寬，組合截面上為上大下小。組裝時(shí)首先固定較大的浮箱單元，而后將較小的浮箱單元豎向插入與之匹配的浮箱單元端面上對(duì)應(yīng)位置的卡槽，使相鄰浮箱單元自動(dòng)鎖緊并連成繞超深水鉆井平臺(tái)立柱受撞當(dāng)面的整體結(jié)構(gòu)，從而保證防撞浮箱單元既可分箱預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)快速組裝及撞壞后拆分維修更換，又可使防撞浮箱結(jié)構(gòu)單元互為依托并傳遞部分撞擊力。

在本發(fā)明中，所述防撞浮箱吸能組件分為多道吸能組件，沿浮箱外側(cè)至內(nèi)側(cè)看，包括布置在防撞單元內(nèi)外側(cè)一定厚度的高吸能復(fù)合材料、填充在浮箱內(nèi)部的填充材料和設(shè)置在浮箱內(nèi)側(cè)片狀的柔性高吸能元件。所述外側(cè)的高吸能復(fù)合材料為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(cfrp)或玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(gfrp)，其作為防撞的第一道防線，厚度參數(shù)應(yīng)根據(jù)碰撞能量耗散計(jì)算法加以確定，浮箱外側(cè)針對(duì)以往防撞浮箱外側(cè)多為剛度較大的金屬結(jié)構(gòu)，既降低了船舶撞擊部位的結(jié)構(gòu)損傷又可吸收部分撞擊能。所述填充材料為回收的橡膠?；蛱樟５饶Σ料禂?shù)較大，吸能效果明顯的輕質(zhì)材料，其作為防撞的第二道防線，為主要撞擊能吸收源，吸收大部分撞擊能，使船舶的撞擊速度大幅下降。所述浮箱外側(cè)一定厚度的高吸能復(fù)合材料與外側(cè)材料相同，其作為防撞的第三道防線與受撞當(dāng)面相對(duì)，為直壁式結(jié)構(gòu)，對(duì)立柱受撞當(dāng)面起重要保護(hù)作用。所述布置在防撞浮箱內(nèi)側(cè)壁面上的片狀柔性高吸能件為彈性較大的阻尼件或與防撞浮箱內(nèi)外側(cè)相同高吸能復(fù)合材料，在船舶較大撞擊力撞擊后，首先與平臺(tái)立柱外板接觸，減緩防撞浮箱與平臺(tái)立柱直接撞擊。

在本發(fā)明中，所述浮筒型平臺(tái)，整體高度不超過3米，包含多個(gè)平臺(tái)單元，由細(xì)長(zhǎng)型圓柱式浮筒、桿架和平臺(tái)甲板組成。所述圓柱式浮筒，設(shè)有三排，間距不小于浮筒直徑；所述桿架由桿件組成，相互交錯(cuò)，形成三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)并與浮筒剛性連接，各浮筒經(jīng)桿架相互固定形成一個(gè)穩(wěn)定的剛性結(jié)構(gòu)；所述平臺(tái)甲板為輕質(zhì)甲板，其內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有橡膠塊，有效減緩由于風(fēng)浪作用導(dǎo)致平臺(tái)甲板與平臺(tái)立柱的直接撞擊。各平臺(tái)單元之間通過浮筒以法蘭式螺栓連接或鉚接連為一體后通過柔性連接組件與防撞浮箱柔性連接，保持兩者有一定約束，確保防撞浮箱處于超深水鉆井平臺(tái)立柱受撞當(dāng)面一定位置。

由于防撞浮箱內(nèi)側(cè)和浮筒型平臺(tái)甲板構(gòu)成的截面內(nèi)輪廓與立柱截面外輪廓相似均為倒圓方形，其繞立柱水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將有所限制，不可能發(fā)生防撞浮箱旋轉(zhuǎn)到超深水鉆井平臺(tái)立柱受撞背面位置。同時(shí)，防撞浮箱與浮筒型平臺(tái)這種連接方式，對(duì)于撞擊船斜向撞擊立柱情況將有很好的保護(hù)作用，在通過本身的變形吸收碰撞的能量,同時(shí)能達(dá)到在碰撞過程中撥動(dòng)船首方向的目的,將碰撞過程中的能量讓船舶帶走,從而使立柱吸收的能量得到大大減小，實(shí)現(xiàn)對(duì)立柱的有效防護(hù)作用。

在本發(fā)明中，位于立柱受撞背面處也可設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)易的浮球模塊，浮球模塊由若干浮球、浮球連接件及與防撞浮箱連接的連接件，這種方案將更能降低浮式防撞裝置的建造成本及安裝難度，可作為快速防護(hù)立柱的優(yōu)選方案。

在本發(fā)明中，所述連接組件，包括使各浮箱單元加固連接的連接耳板和螺栓組件、使各浮筒型平臺(tái)單元連為一體法蘭式螺栓連接或鉚接及使防撞浮箱和浮筒型平臺(tái)連接的柔性連接組件。所述連接耳板與浮箱單元連為一體，所述柔性連接組件為纜索或具有伸縮性的阻尼連接器。

防撞浮箱的工作原理主要是通過自身吸能組件的變形來吸收撞擊能的，假定船舶正向撞擊平臺(tái)立柱，此時(shí)由于防撞浮箱的存在，船舶將首先與立柱正向受撞當(dāng)面的防撞浮箱單元外側(cè)相撞，由于浮箱的壁面為斜面，有效減少了垂直立柱外板的撞擊力。且高消能復(fù)合材料構(gòu)成的浮箱外側(cè)將產(chǎn)生變形以吸收部分撞擊能，若撞擊船此時(shí)依然具有一定撞擊速度，浮箱外側(cè)將發(fā)生較大彈性變形，使得隔艙內(nèi)部的填充材料將受到擠壓，從而產(chǎn)生填充材料的相互位移，撞擊能將轉(zhuǎn)化填充物的彈性勢(shì)能和摩擦能得以損耗，與此同時(shí)，受撞浮箱單元也將卡口端面向相鄰浮箱單元傳遞部分撞擊能；當(dāng)浮箱內(nèi)側(cè)與立柱外板受撞當(dāng)面接觸后，高消能復(fù)合材料構(gòu)成的浮箱內(nèi)側(cè)和內(nèi)側(cè)壁面上柔性高吸能件在撞擊船與立柱的相互“夾擊”下，也會(huì)產(chǎn)生較大彈性變形，吸收殘余的撞擊能，有效阻止撞擊船通過撞擊防撞浮箱間接傳遞大幅值的撞擊接觸力。

有益效果：本發(fā)明的適用于超深水鉆井平臺(tái)的組合式浮箱防撞裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、由于防撞裝置的主體是防撞浮箱單元，其橫剖截面形狀為直角梯形，降低了船舶撞擊后傳遞的正向撞擊力。自身可以提供足夠的浮力，不需要額外提供動(dòng)力使其固定在立柱受撞當(dāng)面位置，也不需要對(duì)超深水鉆井平臺(tái)立柱加裝任何輔助結(jié)構(gòu)以配合防撞裝置的安裝固定，體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)新型，適用性好的優(yōu)勢(shì)；

2、本發(fā)明的防撞浮箱單元外殼采用了強(qiáng)耐腐蝕、力學(xué)特性優(yōu)越的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，可適應(yīng)深海海域的惡劣環(huán)境，其與立柱外板保留一定的間隙，實(shí)現(xiàn)與平臺(tái)豎直方向上的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，各防撞單元之間的連接方式簡(jiǎn)單，安裝拆卸簡(jiǎn)易可行，在抵御供應(yīng)船嚴(yán)重撞擊破損后，只需更換破損浮箱單元，減小了后期維護(hù)費(fèi)用；

3、安裝后若超深水鉆井平臺(tái)供應(yīng)船正對(duì)立柱撞擊，由于防撞浮箱單元為外側(cè)為彈性復(fù)合材料，具有較大的變形能力，可在一定程度上保護(hù)供應(yīng)船，使其避免發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)損傷。由于防撞浮箱由外至內(nèi)具有多道減緩撞擊破壞的防線，內(nèi)外側(cè)為具有較大變形能力的彈性復(fù)合材料，內(nèi)部設(shè)有摩擦系數(shù)較大的填充體，可將撞擊力有效分散，與立柱受撞當(dāng)面相對(duì)位置還設(shè)置了直壁式柔性高吸能件，實(shí)現(xiàn)防撞浮箱逐級(jí)吸能的特點(diǎn)；

4、本發(fā)明防撞浮箱單元內(nèi)的艙壁及中間甲板具有較大的剛度，可保證浮箱內(nèi)部隔艙不發(fā)生較大變形，從而進(jìn)一步限制防撞浮箱單元的整體變形；填充材料體主要為砂橡膠粒、陶粒等顆粒材料，撞擊時(shí)通過摩擦消耗大量能量，防撞浮箱防撞可靠性進(jìn)一步提高；

5、位于立柱受撞背面設(shè)置的浮筒型平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，建造成本低廉，安裝簡(jiǎn)便，與防撞浮箱通過柔性連接組件連接，由于防撞浮箱內(nèi)側(cè)和浮筒型平臺(tái)甲板構(gòu)成的截面內(nèi)輪廓與立柱截面外輪廓相似均為倒圓方形，其繞立柱水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將有所限制，確保了防撞浮箱繞立柱的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在一定的范圍內(nèi)，不可能發(fā)生防撞浮箱旋轉(zhuǎn)到超深水鉆井平臺(tái)立柱受撞背面位置。同時(shí)，防撞浮箱與浮筒型平臺(tái)這種連接方式，對(duì)于撞擊船斜向撞擊立柱情況將有很好的保護(hù)作用，在通過本身的變形吸收碰撞的能量以外,還能達(dá)到在碰撞過程中撥動(dòng)船首方向的目的,將碰撞過程中的能量讓船舶帶走,從而使立柱吸收的能量得到大大減小，實(shí)現(xiàn)對(duì)立柱的有效防護(hù)作用。

附圖說明

圖1為浮式防撞裝置安裝于超深水鉆井平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)三維視圖；

圖2為浮式防撞裝置安裝于超深水鉆井平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)俯視圖(隱去上船體及立柱上端部分)；

圖3為浮式防撞裝置的整體結(jié)構(gòu)三維視圖；

圖4為圖3浮式防撞裝置的整體結(jié)構(gòu)倒置三維視圖；

圖5為浮式防撞裝置主視圖；

圖6為圖5的a-a剖視圖；

圖7為處于立柱正向受撞當(dāng)面單個(gè)防撞浮箱單元俯視圖；

圖8為圖7的b-b剖視圖；

圖9為處于立柱正向受撞背面單個(gè)浮筒性平臺(tái)單元的長(zhǎng)度方向剖視圖；

圖10為處于立柱正向受撞背面單個(gè)浮筒性平臺(tái)單元的寬度方向剖視圖；

圖11為立柱受撞背面位浮球連接的水平剖視圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖11所示，本發(fā)明是一種適用于第七代超深水鉆井平臺(tái)的大型浮式防撞裝置，其主要包括了與超深水鉆井平臺(tái)立柱受撞當(dāng)面相對(duì)的由多個(gè)防撞單元嵌套組成的防撞浮箱2、布置在防撞浮箱內(nèi)外的吸能組件5、與受撞背面相對(duì)的浮筒型平臺(tái)3和連接組件4組成。如圖1所示，超深水鉆井平臺(tái)1在作業(yè)工況時(shí)，超深水鉆井平臺(tái)浮箱12和橫撐14均處于深吃水處，無船舶撞擊可能，位于水線面附近的立柱11受撞當(dāng)面位于超深水鉆井平臺(tái)1外側(cè)，是船舶撞擊事故發(fā)生的關(guān)鍵部位，需要設(shè)置相應(yīng)的防撞裝置以防護(hù)立柱避免船舶直接撞擊。而立柱11的受撞背面處于超深水鉆井平臺(tái)1的內(nèi)側(cè)，幾乎不會(huì)發(fā)生船舶撞擊事故，因此沒有安裝防撞浮箱2的必要，且該部位處于上船體13和橫撐14之間，若安裝與立柱外側(cè)相同的大型的防撞浮箱2，在海上與受撞當(dāng)面安裝連接時(shí)，上船體13將有一定的高度限制，對(duì)于后期的安裝將帶來一定的危險(xiǎn)性。為了確保防撞浮箱2與立柱11受撞當(dāng)面處在一定的相對(duì)位置，本發(fā)明提出在超深水鉆井平臺(tái)立柱11受撞背面設(shè)置浮筒型平臺(tái)3或其他小型浮式結(jié)構(gòu)物如浮球模塊7并與防撞浮箱2柔性連接，組成一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，以一定位置環(huán)繞在立柱11的周圍。

大型浮式防撞裝置的主要安裝流程：

首先按照發(fā)明要求安裝一定的建造工藝完成防撞浮箱單元的建造工作，在碼頭或船上完成各防撞浮箱單元的嵌套拼接如先確定第二防撞浮箱單元22和與浮筒型平臺(tái)相鄰的第三防撞浮箱單元23的位置，然后分別將相鄰兩個(gè)立柱的第一防撞浮箱單元21通過端面的防撞浮箱單元卡口41處的卡榫與相應(yīng)的卡槽自上而下完成嵌套，最后將固接在防撞浮箱單元頂層甲板和底部的的連接耳板通過螺栓連接進(jìn)行加固，完成防撞浮箱2的連接工作；關(guān)于浮筒型平臺(tái)3的連接，首先在工廠內(nèi)完成浮筒型平臺(tái)單元的建造工作，平臺(tái)甲板31與浮筒32通過桿架33以焊接方式完成固接工作，然后在碼頭或船上通過浮筒32完成各單元的拼接工作；接著利用起重裝置將連接好的防撞浮箱2安放的指定位置，利用推拉裝置將連接好的浮筒型平臺(tái)移至立柱11受撞背面，最后通過防撞浮箱與浮筒型平臺(tái)連接的連接口44和浮筒型平臺(tái)與防撞浮箱連接的連接口45防撞浮箱與浮筒型平臺(tái)柔性連接件43完成防撞浮箱2與浮筒型平臺(tái)3的連接工作，安裝后的效果如圖1至圖3所示。

當(dāng)平臺(tái)需要移動(dòng)作業(yè)位置或返港檢修時(shí)，可通過拆除防撞浮箱與浮筒型單元連接件，快速將防撞裝置拆卸使其與平臺(tái)立柱分離，避免對(duì)平臺(tái)產(chǎn)生額外水阻力影響平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度。

如圖3至圖11所示，所述防撞浮箱2為密壁式浮箱，確保其可自行浮在水面上，其與立柱受撞當(dāng)面的立柱外板相對(duì)，由多個(gè)防撞浮箱單元、連接各防撞單元的連接組件和填充在浮箱內(nèi)部的填充材料53組成，所述防撞單元，其立體結(jié)構(gòu)與立柱相對(duì)的面為直壁式，外側(cè)為有一定斜度的，呈直角梯形“上部小，下部大”，避免了船舶撞擊直壁式壁面并有效分散船舶撞擊合力。防撞單元之間設(shè)有貫穿整個(gè)單元的可相互嚙合的卡口，卡口附近有加固單元間連接的連接耳板42，頂部一定位置設(shè)有調(diào)節(jié)浮箱吃水的配重區(qū)域及檢修口6和為第二層隔艙填充緩沖吸能材料的灌注孔，所述配重區(qū)域?yàn)榕渲貕K布置區(qū)域，所述配重塊可選用水箱或鐵塊等。防撞單元內(nèi)外側(cè)附有一定厚度的復(fù)合材料，內(nèi)部設(shè)為兩層，由中間平臺(tái)和艙壁分設(shè)多個(gè)隔艙，從下往上數(shù)，第二層隔艙間留有與檢修口相通的檢修通道及為一層隔艙填充緩沖吸能材料53的灌注孔。所述卡口41為完全貫穿的卡榫或卡槽，材料為船用鋼或玻璃鋼，其截面形狀為外窄內(nèi)寬，組合截面上為上大下小。組裝時(shí)首先固定較大的浮箱單元，而后將較小的浮箱單元豎向插入與之匹配的浮箱單元端面上對(duì)應(yīng)位置的卡槽，使相鄰浮箱單元自動(dòng)鎖緊并連成繞超深水鉆井平臺(tái)立柱受撞當(dāng)面的整體結(jié)構(gòu)，從而保證防撞浮箱單元既可分箱預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)快速組裝及撞壞后拆分維修更換，又可使防撞浮箱結(jié)構(gòu)單元互為依托整體受力和變形。

在本發(fā)明中，所述第一防撞浮箱單元21、第二防撞浮箱單元22和第三防撞浮箱單元23內(nèi)均通過隔54板分隔為若干個(gè)艙體，艙體內(nèi)填充有橡膠?；蛱樟?，在防撞浮箱2的外側(cè)和內(nèi)側(cè)均布置有高吸能復(fù)合材料，在內(nèi)側(cè)的高吸能復(fù)合材料上布置有柔性高吸能元件

在本發(fā)明中，所述防撞浮箱吸能組件5分為多道吸能組件，沿浮箱外側(cè)至內(nèi)側(cè)看，包括布置在防撞單元內(nèi)外側(cè)一定厚度的高吸能復(fù)合材料51、填充在浮箱內(nèi)部的填充材料53和設(shè)置在浮箱內(nèi)側(cè)片狀的柔性高吸能元件52。所述外側(cè)的高吸能復(fù)合材料51為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(cfrp)或玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(gfrp)，其作為防撞的第一道防線，厚度參數(shù)應(yīng)根據(jù)碰撞能量耗散計(jì)算法加以確定，浮箱外側(cè)針對(duì)以往防撞浮箱外側(cè)多為剛度較大的金屬結(jié)構(gòu)，既降低了船舶撞擊部位的結(jié)構(gòu)損傷又可吸收部分撞擊能。所述填充材料53為回收的橡膠?；蛱樟５饶Σ料禂?shù)較大，吸能效果明顯的輕質(zhì)材料，其作為防撞的第二道防線，為主要撞擊能吸收源，吸收大部分撞擊能，使船舶的撞擊速度大幅下降。所述浮箱外側(cè)一定厚度的高吸能復(fù)合材料51與外側(cè)材料相同，其作為防撞的第三道防線與受撞當(dāng)面相對(duì)，為直壁式結(jié)構(gòu)，對(duì)立柱受撞當(dāng)面起重要保護(hù)作用。所述布置在防撞浮箱內(nèi)側(cè)壁面上的片狀柔性高吸能件52為彈性較大的阻尼件或與防撞浮箱2內(nèi)外側(cè)相同高吸能復(fù)合材料，在船舶較大撞擊力撞擊后，首先與平臺(tái)立柱11外板接觸，減緩防撞浮箱2與平臺(tái)立柱11直接撞擊。

在本發(fā)明中，所述浮筒型平臺(tái)3，整體高度不超過3米，包含多個(gè)平臺(tái)單元，由細(xì)長(zhǎng)型圓柱式浮筒32、桿架33和平臺(tái)甲板31組成。所述圓柱式浮筒32，設(shè)有三排，間距不小于浮筒直徑；所述桿架33由輕質(zhì)桿件組成，相互交錯(cuò)，形成三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)并與浮筒32剛性連接；所述平臺(tái)甲板31為輕質(zhì)甲板，其內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有橡膠塊，有效減緩由于風(fēng)浪作用導(dǎo)致平臺(tái)甲板31與平臺(tái)立柱11的直接撞擊作用。各浮筒32經(jīng)桿架33相互固定形成一個(gè)穩(wěn)定的剛性結(jié)構(gòu)，各平臺(tái)單元之間通過浮筒32以法蘭式螺栓連接或鉚接連為一體后通過柔性連接組件43與防撞浮箱柔性連接，保持兩者有一定約束，確保防撞浮箱2處于超深水鉆井平臺(tái)立柱11受撞當(dāng)面一定位置。由于防撞浮箱2內(nèi)側(cè)和浮筒型平臺(tái)甲板31構(gòu)成的截面形狀與立柱截面形狀相似均為倒圓正方形，其繞立柱水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有一定的限制作用，不可能發(fā)生防撞浮箱2完全旋轉(zhuǎn)到超深水鉆井平臺(tái)立柱11受撞背面位置。

在本發(fā)明中，位于立柱受撞背面處也可設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)易的浮球模塊7，浮球模塊由若干浮球71、浮球連接件72及與防撞浮箱連接的連接件73，這種方案將更加降低浮式防撞裝置的建造成本及安裝難度，可作為快速防護(hù)立柱的優(yōu)選方案。

在本發(fā)明中，所述連接組件4，包括使各浮箱單元加固連接的連接耳板42和螺栓組件、使各浮筒型平臺(tái)單元連為一體法蘭式螺栓連接或鉚接34及使防撞浮箱2和浮筒型平臺(tái)3連接的柔性連接組件43。所述連接耳板42與浮箱單元連為一體，所述柔性連接組件43為纜索或具有伸縮性的阻尼連接器。

防撞浮箱2的工作原理主要是通過自身吸能組件的變形來吸收撞擊能的，假定船舶正向撞擊平臺(tái)立柱11，此時(shí)由于防撞浮箱2的存在，船舶將首先與立柱正向受撞當(dāng)面的防撞浮箱單元21外側(cè)相撞，由于浮箱的壁面為斜面，有效減少了垂直立柱外板的撞擊力。且高消能復(fù)合材料構(gòu)成的浮箱外側(cè)將產(chǎn)生變形以吸收部分撞擊能，若撞擊船此時(shí)依然具有一定撞擊速度，浮箱外側(cè)將發(fā)生較大彈性變形，使得隔艙內(nèi)部的填充材料將受到擠壓，從而產(chǎn)生填充材料的相互位移，撞擊能將轉(zhuǎn)化填充物的彈性勢(shì)能和摩擦能得以損耗，與此同時(shí)，受撞浮箱單元也將卡口端面向相鄰浮箱單元傳遞部分撞擊能；當(dāng)浮箱內(nèi)側(cè)與立柱外板受撞當(dāng)面接觸后，高消能復(fù)合材料構(gòu)成的浮箱內(nèi)側(cè)和內(nèi)側(cè)壁面上柔性高吸能件在撞擊船與立柱的相互“夾擊”下，也會(huì)產(chǎn)生較大彈性變形，吸收殘余的撞擊能，有效阻止撞擊船通過撞擊防撞浮箱間接傳遞大幅值的撞擊接觸力，避免撞擊船和超深水鉆井平臺(tái)立柱接觸部位產(chǎn)生破壞性的結(jié)構(gòu)損傷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該防撞浮箱2主要采用復(fù)合材料作為受力載體，并在浮箱內(nèi)部隔艙內(nèi)增設(shè)以填充材料作為緩沖層，且在浮箱內(nèi)側(cè)設(shè)置了兩道高消能復(fù)合材料，大大延長(zhǎng)了撞擊時(shí)間及降低最終傳遞至平臺(tái)立柱的撞擊能，起到了減緩碰撞事故下平臺(tái)立柱11和撞擊船的結(jié)構(gòu)損傷，真正實(shí)現(xiàn)了浮式防撞裝置吸能效果明顯的、經(jīng)濟(jì)新型的、易組裝拆卸的和防撞可靠設(shè)計(jì)目標(biāo)。

需要指出的是，本發(fā)明根據(jù)不同的超深水鉆井平臺(tái)樁腿結(jié)構(gòu)形式可有不同的結(jié)構(gòu)形式，但基本的設(shè)計(jì)原理一致。附圖反映的是超深水鉆井平臺(tái)最常見的方形樁腿的結(jié)構(gòu)示意圖，對(duì)于圓柱形樁腿只需將防撞浮箱與浮筒型平臺(tái)的外觀形狀做相應(yīng)調(diào)整即可。另外，根據(jù)實(shí)際情況，若確有必要對(duì)立柱內(nèi)側(cè)進(jìn)行防撞設(shè)計(jì)，則只需在立柱內(nèi)側(cè)加裝與立柱外側(cè)相同的防撞浮箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)立柱全方位防護(hù)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。