Морская полупогружная платформа Советский патент 1989 года по МПК B63B35/44 

1

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

Цель изобретения - повышение устойчивости путем уменьшения действующих гидроаэродинамических нагрузок за 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.З - сечение Б-Б на фиг.2; на фкг.4 - узел I на фиг.15 периферийная щель с механическим устройством поворота и прилипания струи, т,е. с козырьком; на фиг,5 - то же, периферийная щель с гидродинамическим поворотным устройством,, т.е. без козырька.

Морская полупогружная платформа 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 центральной зоной 4 и периферийной зоной 6 устроены периферийные щели 7. Надводная палуба 1 и подводная часть 2 выполнены в виде несимметричных гидро0

аэродинамических профилей с выпуклыми нижними поверхностями.

Вертикальные каналы 5 и щели 7 выполнены расширяющимися в одном из направлений по вертикали с конфузо- ром 8, вблизи одной из 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

5

0

5

0

варианте используются механический способ поворота струи, т.е. над горловиной 10 к поверхности 9 центральной зоны 4 без 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 заканчивающуюся уступом 17 на боковой поверхности подводной плавучей части 2.

По второму варианту в устройстве поворота и прилипания струи, где pea- лизуется только гидродинамический поворот, козырек 14 отсутствует. Гидродинамический поворот струи, выходящей из горловины 10 (фиг.5) осуществляется за счет того, что стенка горлови- 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- верхностью 16 по радиусу R, который выбирается из соотношения R 3-7H (Н - ширина горловины 10, щели 7, фиг.5). Острая кромка 19 уступа 18 должна быть заглублена относительно поверхностей 9 и 16 на величину R

Платформа работает следующим образом.

При эксплуатации платформа находится под воздействием течений воды и ветра. Благодаря тому, что надводная палуба 1 и подводная плавучая часть 2 выполнены в виде гидроаэродинамических профилей с выпуклыми нижними поверхностями, их гидроаэро- динамическое сопротивление при воздействии течений и ветра уменьшится. При обтекании таких элементов на их выпуклых поверхностях создается пониженное давление, которое обуславлива- ет создание силы, направленной вниз, притапливающей платформу. Так как при этом расстояние между центром тяжести и центром приложения гидроаэродинамических сил увеличивается, устойчивость платформы повышается. В случае набегания длинных волн (а именно они представляют наибольшую опасность для платформы) при прохождении гребня волны вектор осреднен- ного волнового потока близок к горизонтальному направлению. Это является аналогичным воздействию течений воды, что также способствует увеличению расстояния между центром тяжес- ти и центром приложения гидроаэродинамических сил, а следовательно, повышает устойчивость платформы.

В условиях волнения под действием возмущающих сил возникают колебания 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 массой 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. Кроме того, в условиях вертикальной и боковой 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 10, 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 при- меняемого 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 зоны 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

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 жидкости9 создает гидрореактивную компенсирующую силу, направленную в противоположном направлении вертикальной качки платформы. Кроме этого,, в силу созданного 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 10 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, попадая 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 разрежение в пристенной области выпуклой криволинейной поверхности 16 увеличение притока масс жидкости в пристенную струю 20 из окружающей среды, тем самым увеличиваются образованные таким поворотом струи 20 компенсирующая гидрореактивная сила струи и сила, образованная за счет разрежения потока у поверхности 16.

Формула изобретения

1. Морская полупогружная платформа, содержащая надводную часть, сое-

диненную посредством колонны с подводно й 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, отличающаяся тем, что, с целью

5 повышения устойчивости путем уменьшения действующих гидроаэродинамических нагрузок за счет создания компенсирующих гидроаэродинамических сил, надводная и подводная плавучая части

0 выполнены в виде несимметричных относительно хорды гидроаэродинамических профилей с выпуклыми нижними поверхностями, при этом в подводной плавучей части выполнены расположенные на

5 одинаковом расстоянии от центра пери- ферийные щели с горловинами и устройствами поворота и прилипания струй.

0

5

0

2. Платформа по п.1, о а ю щ а я с я тем, что

т л и 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, отличающаяся 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 - чающая ся 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 зазо- 5 ра над верхней поверхностью периферийной зоны подводной части.

5.Платформа по пп.1-3, о т л и- чающая ся там, что каждое устройство поворота и прилипания струй,

5

0

в

13

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.

Фиг. 2

/8.9

юФиг.з

К

tf-ЈN

Фиг.Ъ