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極淺海步行坐底式鉆井平臺是一種既能在極淺海或潮間帶步行，又能在深水中拖航的兩棲鉆井平臺。它主要用于r米至零米水深的淺�；驑O淺海區(qū)域鉆探開發(fā)工作，具有拖航、步行、沉浮和坐底作業(yè)功能。為了達(dá)到在極淺海步行的目的，它具有內(nèi)、外兩個船體，外體包圍著內(nèi)體。內(nèi)、外體縱向間隙為r0米(即為步行時的步長)，兩側(cè)間隙為0.3米。內(nèi)、外體都是由沉墊、支撐以及甲板所組成，如圖所示。沉墊為箱形浮體，漂浮時，它提供浮力，步行或坐底作業(yè)時，它提供足夠大的支承面積。外體甲板為框形封閉箱形甲板，內(nèi)體甲板則為單層主甲板。內(nèi)、外體的沉墊與甲板間由立柱和斜撐組成的“柱林”相連接，下面將對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析。
另外，在內(nèi)體甲板上有四座強(qiáng)大的懸臂支架，在外體箱形甲板上有四條長為巧米的步行軌道，用來提升外體或頂升內(nèi)體，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外體交替起落以及牽引前進(jìn)或后退。由于該平臺具有“步行”的特殊功能，要求它選用特殊的結(jié)構(gòu)型式和特殊的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，承受與眾不同的載荷形式。在提升外體或頂升內(nèi)體時，懸臂支架、步行軌道及外體步行區(qū)結(jié)構(gòu)不僅承受4600多噸平臺本身重量，還要承受潮間帶軟土壤吸附力作用，不僅承受幾千噸拉、壓交變載荷，而且是移動的集中載荷。在拖航漂浮時，由于內(nèi)、外體結(jié)構(gòu)形式的特殊性，使其斜置在波浪上時會出現(xiàn)嚴(yán)重的總體彎曲和扭轉(zhuǎn)。
所以保證拖航時的彎扭強(qiáng)度和步行狀態(tài)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度是該平臺設(shè)計的關(guān)鍵問題。另外，為了保證步行機(jī)械和液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行，也要求船體具有足夠的強(qiáng)度和剛度。因此，特殊的結(jié)構(gòu)形式和特殊的受力情況，對船體強(qiáng)度、剛度提出了一定的設(shè)計要求。但是，平臺在極淺�；虺遍g帶步行時，受到該地區(qū)海底軟土壤承載能力的限制，即船體最大的壓強(qiáng)不能超過土反力壓強(qiáng)，設(shè)計要求為5-6噸/米。
另外還受到頂升油缸行程正、負(fù)1米的限制。這就要求對船體重量作嚴(yán)格的控制。顯而易見，對船體結(jié)構(gòu)很高的強(qiáng)度和剛度要求與對船體重量嚴(yán)格限制之間存在著尖銳的矛盾，為此，要求設(shè)計時既要滿足由于各種嚴(yán)重受力特點(diǎn)對結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度和剛度的要求，又要使其重量最輕，以便達(dá)到不超過土反力壓強(qiáng)的要求，這就是該平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計的困難所在，為了實(shí)現(xiàn)船體最佳方案的設(shè)計，在參照ZC有關(guān)規(guī)范外，進(jìn)行了總體和局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度計算。本研究主要介紹該平臺在設(shè)計中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，包括步行區(qū)結(jié)構(gòu)、懸臂支架等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在步行狀態(tài)下的強(qiáng)度分析以及平臺在拖航漂浮狀態(tài)的總強(qiáng)度分析。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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