极浅海步行坐底式钻井平台是一种既能在极浅海或潮间带步行,又能在深水中拖航的两栖钻井平台。它主要用于r米至零米水深的浅海或极浅海区域钻探开发工作,具有拖航、步行、沉浮和坐底作业功能。为了达到在极浅海步行的目的,它具有内、外两个船体,外体包围着内体。内、外体纵向间隙为r0米(即为步行时的步长),两侧间隙为0.3米。内、外体都是由沉垫、支撑以及甲板所组成,如图所示。沉垫为箱形浮体,漂浮时,它提供浮力,步行或坐底作业时,它提供足够大的支承面积。外体甲板为框形封闭箱形甲板,内体甲板则为单层主甲板。内、外体的沉垫与甲板间由立柱和斜撑组成的“柱林”相连接,下面将对其进行结构强度分析。
另外,在内体甲板上有四座强大的悬臂支架,在外体箱形甲板上有四条长为巧米的步行轨道,用来提升外体或顶升内体,实现内、外体交替起落以及牵引前进或后退。由于该平台具有“步行”的特殊功能,要求它选用特殊的结构型式和特殊的关键结构,承受与众不同的载荷形式。在提升外体或顶升内体时,悬臂支架、步行轨道及外体步行区结构不仅承受4600多吨平台本身重量,还要承受潮间带软土壤吸附力作用,不仅承受几千吨拉、压交变载荷,而且是移动的集中载荷。在拖航漂浮时,由于内、外体结构形式的特殊性,使其斜置在波浪上时会出现严重的总体弯曲和扭转。
所以保证拖航时的弯扭强度和步行状态的结构强度、刚度是该平台设计的关键问题。另外,为了保证步行机械和液压系统正常运行,也要求船体具有足够的强度和刚度。因此,特殊的结构形式和特殊的受力情况,对船体强度、刚度提出了一定的设计要求。但是,平台在极浅海或潮间带步行时,受到该地区海底软土壤承载能力的限制,即船体最大的压强不能超过土反力压强,设计要求为5-6吨/米。
另外还受到顶升油缸行程正、负1米的限制。这就要求对船体重量作严格的控制。显而易见,对船体结构很高的强度和刚度要求与对船体重量严格限制之间存在着尖锐的矛盾,为此,要求设计时既要满足由于各种严重受力特点对结构高强度和刚度的要求,又要使其重量最轻,以便达到不超过土反力压强的要求,这就是该平台结构设计的困难所在,为了实现船体最佳方案的设计,在参照ZC有关规范外,进行了总体和局部结构的强度和刚度计算。本研究主要介绍该平台在设计中的结构强度分析,包括步行区结构、悬臂支架等关键结构在步行状态下的强度分析以及平台在拖航漂浮状态的总强度分析。
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