一種半潛式類鉆井平臺的海洋浮體設施的制作方法

本發明涉及海洋浮體設施，尤其涉及一種半潛式類鉆井平臺的海洋浮體設施。

背景技術：

海洋浮體設施的結構有多種，其中一種為類似于半潛式鉆井平臺的結構（以下稱為半潛式類鉆井平臺的海洋浮體設施）。半潛式鉆井平臺又稱立柱穩定式鉆井平臺。大部分浮體沒于水面下的一種小水線面的移動式鉆井平臺，是從座底式鉆井平臺演變而來的。在中國專利申請號為2008100561551的專利文件中即公開了一種現有的鉆井平臺。鉆井平臺由平臺本體（又稱甲板）、立柱和浮體組成。平臺上設有鉆井機械設備、器材和生活艙室等，供鉆井工作用。平臺本體高出水面一定高度，以免波浪的沖擊。浮體提供主要浮力，沉沒于水下以減小波浪的擾動力。平臺本體與浮體之間連接的立柱，具有小水線面的剖面。

現有的半潛式類鉆井平臺的海洋浮體設施存在以下不足：由于甲板距離水面的距離較近，在風浪大時水容易大量進入到甲板上；進行發電時是通過內燃機（多為柴油機）活塞推動曲柄，把氣缸的直線運動轉化為曲柄的旋轉運動，曲柄旋轉去驅動發電機，該發電方式的缺點是：燃料點火時，活塞轉到頂點附件，曲軸在頂點附件承擔氣缸的最高壓力，摩擦損耗很大，總效率下降很明顯。

技術實現要素：

本發明的第一個發明目的旨在提供一種能夠有效防止水浪將水輸送到甲板上的半潛式類鉆井平臺的海洋浮體設施，解決了現有的半潛式類鉆井平臺的海洋浮體設施所存在的水浪容易打到甲板上而導致甲板大量進水的問題。

本發明的第二個目的旨在進一步提供一種不需要曲軸驅動進行發電的半潛式類鉆井平臺的海洋浮體設施，解決了現有的鉆井平臺通過發動機驅動曲柄發電所存在的問題。

以上技術問題是通過下列技術方案解決的：一種半潛式類鉆井平臺的海洋浮體設施，包括兩個橫撐連接在一起的浮體，所述浮體上設有立柱，所述立柱上支撐有甲板，其特征在于，所述甲板的前后左右都設有擋浪板，所述擋浪板包括水平段和遠離甲板一側的表面朝向水面傾斜的傾斜段，所述水平段的一端同所述甲板鉸接在一起、另一端同所述傾斜段連接在一起，所述擋浪板和甲板之間設有使擋浪板復位的復位彈簧，所述擋浪板朝向水面的一側和甲板之間設有阻止水經擋浪板與甲板的連接處進入到甲板上的防水布，所述浮體有至少三個沿水平方分布的浮箱構成，浮箱為流線型結構，浮箱的兩端設有船錨。初始狀態時，使擋浪板中的水平段處于基板水平的狀態，當水浪沖向甲板時，在傾斜段的反射作用下，海浪一方面產生轉向而遠離甲板，同時對擋浪板產生的沖擊力使得擋浪板向上轉動而抬高，海浪越大則沖擊力越大，擋浪板被抬得越高，從而使得擋讓板的高度能夠隨著浪高的增大而增大、對大小浪都能夠進行有效阻擋。復位彈簧能夠驅動擋浪板復位，同時能夠提高傾斜段反彈海浪的效果。沒有復位彈簧則擋浪板會快速向上轉動而在極短的時間內失去對海浪的阻擋作用。設置防水布，能夠進一步降低進入甲板的水量。浮箱的流線結構同現有的潛水艇的外殼的線性。使用時，先將浮箱一端的船錨拋入水中，使得浮箱順洋流排列。然后拋入另一端的船錨，實現浮體的固定，使得固定本發明時方便，不容易隨著洋流移動。移動時的阻力較小。

作為優選，所述復位彈簧同所述甲板和擋浪板之間都通過固定螺栓配合螺母進行連接，所述螺母包括環形螺母本體和設置在螺母本體內周面上的內螺紋，所述螺母本體的內周面上設有沿螺母的一端延伸至另一端的通槽，所述通槽將所述內螺紋沿螺母本體的周向斷開，所述螺母本體設有穿過所述通槽的一側側壁后螺紋連接在通槽的另一側側壁上的通槽槽寬調節螺釘。螺栓配合螺母連接，安裝拆卸方便。本技術方案中的螺母使用時，在螺母鎖緊后再鎖緊通槽槽寬調節螺釘而使得通槽寬度縮小，縮小的結果為使得內螺紋的更緊地抱緊在固定螺栓上，從而使得螺母和固定螺栓之間不容易產生松動。需要轉動螺母時則松開通槽槽寬調節螺釘。

作為優選，所述通槽有兩條。鎖緊效果要且度螺紋的破壞效果小。

作為優選，所述兩條通槽沿螺母本體的周向均勻分布。能夠有效防止螺母產生局部脆弱現象。

作為優選，螺母本體的外周面上設有助力槽。驅動螺母轉動時方便。

本發明還包括發電系統，所述發電系統包括發電機、驅動發電機的輪機系統和四個驅動輪機系統的四沖程的發動機氣缸，四個所述發動機氣缸的缸體通過氣缸架連接在一起，所述氣缸的缸體穿設在第一溫差發電管的高溫端內，所述氣缸架設有滑槽和連接在滑槽內的滑輪，所述四個發動機氣缸中的兩個發動機氣缸的活塞在做功沖程驅動所述滑輪向一側滑動、另外兩個發動機氣缸的活塞在做功沖程驅動所述滑輪向另一側滑動，所述輪機系統包括驅動所述發電機發電的水輪機和驅動水輪機旋轉的循環液流機構，所述循環液流機構包括液壓活塞和穩定流向水輪機的液流壓力的多級限壓機構，所述液壓活塞同所述滑輪連接在一起。流體輪機由于不是熱機，不受卡諾極限的限制，且管道中的流體輪機也不受貝茲極限的限制，由于避免了在曲軸頂點發力的難題，其流體動能到旋轉機械能的轉換效率極高，輕易達92%，甚至達98%。現代的水電站，其流體動能-旋轉動能的轉換效率，基本上都是百分之九十幾。也即，曲軸造成的效率損耗，在流體輪機上基本不存在。從而客服了曲軸驅動的不足。通過設置第一溫差發電管且通過第一溫差發電管的高溫端去吸收發動機氣缸的熱量進行發電，實現發動機氣缸冷卻的同時實現了將熱能回收為電能以便進行利用。而現有的發動機氣缸的熱量都是額外地耗費能量去處理且熱量為浪費了的（多為水冷）。設計多級限壓機構能夠使得流經水輪機的水壓的穩定性好。實現了第二個發明目的。

作為優先，所述循環液流機構還包括外儲液箱、升壓箱和位于外儲液箱內的內儲液箱，所述內儲液箱內設有缸體段，所述液壓活塞同所述缸體段密封滑動連接在一起，所述液壓活塞將所述內儲液箱分隔為兩個液壓腔，所述液壓腔通過朝向液壓腔內開啟的第一單向閥同所述外儲液箱連通，所述液壓腔通過朝向升壓箱內開啟的第二單向閥同所述升壓箱連通，所述多級限壓機構設置在所述升壓箱上，所述升壓箱設有同所述外儲液箱連通的回流通道，所述水輪機設置在所述回流通道內。

作為優先，所述發電機連接在所述外儲液箱的外部，所述發電機的轉軸伸入所述外儲液箱內后同所述水輪機的轉軸連接在一起，所述外儲液箱內密封連接有彈性密封套設在所述發電機的轉軸上的錐形密封套。進行密封裝配時方便。由于密封套為彈性結構，產生磨損后能夠在彈力的作用下進行補償，故不容易產生密封不良現象。

作為優先，所述發電機、錐形密封套和外儲液箱的箱壁之間形成密封腔，所述密封腔設有同彈性氣囊連接在一起的氣道。安裝時先使氣囊壓扁，然后進行裝配，裝配好后松開氣囊，氣囊產生吸氣作用從而使得密封腔內產生負壓，從而起到提高密封效果的作用。

作為優先，所述多級限壓機構包括至少兩個限壓儲能缸，所述限壓儲能缸包括設有進液口的儲能缸缸體、位于儲能缸缸體內的儲能缸活塞和驅動活塞朝向進液口移動的儲能彈簧，所述儲能缸缸體的側壁上還設有泄流口，所述儲能缸活塞設有朝向進液口所在側開啟的第三單向閥，所有的限壓儲能缸通過一個限壓儲能缸的進液口同另一個限壓儲能缸的泄壓口連接在一起的方式串聯連接在一起，第一個限壓儲能缸的進液口同升壓箱連通。當升壓箱內的壓力升高時，驅動第一個限壓儲能缸內的儲能彈簧壓縮儲能且實現限壓，當壓力上升到第一個限壓儲能缸的進液口同液流口連通時，液體經液流口流向第二個限壓儲能缸的進液口，第二個限壓儲能缸進行同上述第一個限壓儲能缸的儲能限壓過程，以此類推，直到壓力穩定在只能夠使第一個限壓儲能缸的儲能缸活塞同液流口對齊的位置。當壓力下降時則各級限壓儲能缸中的彈簧釋放能量且使限壓儲能缸缸體內的液體回流到升壓箱內。本技術方案限壓效果好，且進行限壓時能夠進能量進行儲存使得在壓力降低時進行釋放而維持壓力穩定。

作為優先，所述泄壓口設有一個出口端、至少兩個沿儲能缸缸體深度方向分布的進口端和將所有的進口端同出口端連通沿儲能缸缸體深度方向延伸的圓柱形連通段，所述連通段內可轉動地密封連接有同所述出口端連通的調壓管，所述調壓管同每一個所述進口端等高的部位都設有連通孔，所述連通孔沿所述調壓管的周向錯開。能夠通過使不同的液流口同連通孔對齊來調整所需要限壓的壓力大小。

作為優先，所述缸體段設有同液壓活塞配合的內表面層，所述內表面層同第二溫差發電管的高溫端連接在一起。能夠對缸體段進行降溫、避免液壓活塞連續運動導致溫升過高而損壞。同時該產生的熱量能夠轉化為電能進行利用。

作為優選，所述浮體還設有動力機構，所述動力機構包括螺旋槳和驅動螺旋槳的馬達。不需要外力拖拉，也能夠實現移動。

本發明具有下述優點：能夠有效防止水浪涌到甲板上；發電系統實現了將氣缸的機械運動能量轉為為電能；實現了無曲軸對旋轉發電機的驅動而實現發電；發動機氣缸工作時的溫度上升能夠轉換為電能進行利用；循環液流機構的壓力穩定性好。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的結構示意圖。

圖2為圖1的A處的局部放大示意圖。

圖3為螺母的軸向示意圖。

圖4為浮體的俯視示意圖。

圖5為實施例二中的發電系統的放大示意圖。

圖6為多級限壓機構的放大的示意圖。

圖7為限壓儲能缸的放大示意圖。

圖8為圖5的C處的局部放大示意圖。

圖中：發動機氣缸1、發動機氣缸的缸體11、發動機氣缸的活塞12、發電機2、發電機的轉軸21、輪機系統3、循環液流機構31、外儲液箱311、氣道3111、補液腔3113、升壓箱312、回流通道3121、內儲液箱313、缸體段3131、液壓活塞3132、內表面層3133、液壓腔3134、第二溫差發電管314、連桿315、第一單向閥316、第二單向閥317、密封套318、密封腔319、氣囊310、水輪機32、動力機構4、螺旋槳41、馬達42、氣缸架5、第一溫差發電管51、滑槽52、滑輪53、甲板6、船錨61、浮體62、浮箱621、橫桿622、立柱63、擋浪板64、水平段641、傾斜段642、鉸軸643/發電系統65、拉索66、防水布67、復位彈簧68、連接套681、固定螺栓69、連接耳60、螺母7、螺母本體71、內螺紋72、通槽73、通槽的一側側壁731、通槽的另一側側壁732、通槽槽寬調節螺釘74、助力槽75、多級限壓機構9、第一個限壓儲能缸91-1、第二個限壓儲能缸91-2、進液口911、儲能缸缸體912、儲能缸活塞913、儲能彈簧914、泄流口915、出口端9151、進口端9152、連通段9153、調壓管916、連通孔9161、第三單向閥917。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明。

參見圖1，一種半潛式類鉆井平臺的海洋浮體設施，包括浮體62。浮體62有若干個浮箱621構成。浮箱621為流線結構，具體為采用現有潛艇的外殼結構。浮箱621的兩端都設有船錨61。浮箱621上設有立柱63。立柱63上支撐有甲板6。浮體62還設有動力機構4。動力機構4包括螺旋槳41和驅動螺旋槳的馬達42。甲板6的前后左右都設有擋浪板64。擋浪板64包括水平段641和傾斜段642。水平段641的一端通過鉸軸643同甲板6鉸接在一起、另一端同傾斜段642一體形成連接在一起。擋浪板64還通過拉索66同甲板6連接在一起。擋浪板64在重力的作用下為產生向下轉動的力矩，該力矩使得拉索66張緊，拉索66張緊時水平段641處于水平狀態、傾斜段642遠離甲板一側的表面朝向水面傾斜。擋浪板64和甲板6之間還設有防水布67。防水布67位于擋浪板64朝向水面的一側。防水布67的作用為阻止水經擋浪板與甲板的連接處進入到甲板上。防水布67為褶皺結構，使得合攏時外觀體積較小。擋浪板64和甲板6之間設有使擋浪板復位的復位彈簧68。

參見圖2，復位彈簧68的兩端都設有連接套681。固定螺栓69同時穿過連接套681和連接耳60后同螺母7螺紋連接在一起而將復位彈簧同連接耳固定在一起。位于復位彈簧68兩端的連接耳分別連接具體為焊接在甲板6和擋浪板64上而實現復位彈簧68的固定。復位彈簧68為螺旋壓縮彈簧。

參見圖3，螺母7包括環形螺母本體71和設置在螺母本體內周面上的內螺紋72。螺母本體71的內周面上設有兩條通槽73。通槽73從沿螺母7的軸向一端延伸至另一端。通槽73將內螺紋72沿螺母本體71的周向斷開。螺母本體71設有穿過通槽的一側側壁731后螺紋連接在通槽的另一側側壁732上的通槽槽寬調節螺釘74。兩條通槽73沿螺母本體71的周向均勻分布。螺母本體71的外周面上設有助力槽75。

參見圖1，當水浪沖向甲板6時，在傾斜段642的反射作用下，海浪一方面產生轉向而遠離甲板，同時對擋浪板64產生的沖擊力使得擋浪板向上轉動而抬高，海浪越大則沖擊力越大，擋浪板被抬得越高，從而使得擋讓板的高度能夠隨著浪高的增大而增大、對大小浪都能夠進行有效阻擋。復位彈簧68儲能去驅動擋浪板復位，同時能夠提高傾斜段反彈海浪的效果。

參見圖4，浮箱621有4個。浮箱621沿水平方向分布。相鄰的浮箱621通過橫桿622連接在一起。

實施例二，同實施例一的不同之處為：

參見圖5，甲板6上設有發電系統65。發電系統65包括發動機氣缸1、發電機2和輪機系統3。發動機氣缸1有四個且為四沖程氣缸。四個發動機氣缸1通過氣缸架5連接在一起。發動機氣缸的缸體11穿設在第一溫差發電管51的高溫端內，根據4個發動機氣缸的布局，可以通過一個第一溫差發電管51的高溫端同時套住4個發動機氣缸的缸體，也可以設置四個第一溫差發電管使四個第一溫差發電管的高溫端一一對應地套在4個發動機氣缸的缸體上。第一溫差發電管51的電源輸出端通過充電器給蓄電池充電供給船照明用。氣缸架5設有滑槽52和連接在滑槽內的滑輪53。四個發動機氣缸1中的兩個發動機氣缸的活塞12在做功沖程驅動滑輪53向左側滑動、另外兩個氣缸的活塞在做功沖程驅動滑輪53向右側滑動，具體為：四個發動機氣缸在做功、排氣、進氣、壓縮四個沖程，四個發動機氣缸1之間位項相差90度，工作狀態在四缸之間循環輪轉，從而推動滑輪53沿滑槽52做直線往復運動。

輪機系統3包括循環液流機構31和水輪機32。循環液流機構31包括外儲液箱311、升壓箱312和位于外儲液箱內的內儲液箱313和多級限壓機構9。升壓箱312和內儲液箱313都位于外儲液箱311內。內儲液箱313內設有缸體段3131。缸體段3131設有同液壓活塞3132密封滑動連接在一起的內表面層3133。內表面層3133同第二溫差發電管314的高溫端連接在一起。第二溫差發電管314的電源輸出端通過充電器給蓄電池充電供給船照明用。液壓活塞3132通過連桿315同滑輪53連接在一起。液壓活塞3132將內儲液箱313分隔為兩個液壓腔3134。液壓腔3134通過朝向液壓腔內開啟的第一單向閥316同外儲液箱311連通。液壓腔3134通過朝向升壓箱內開啟的第二單向閥317同升壓箱312連通。多級限壓機構9設置在升壓箱312上。升壓箱312設有同外儲液箱311連通的回流通道3121。水輪機32設置在回流通道3121內。發電機2固定在外儲液箱31的外部。發電機的轉軸21伸進外儲液箱311后同水輪機的轉軸321連接在一起，具體為花鍵連接。外出液箱311同補液腔3113連通。

多級限壓機構9包括至少兩個限壓儲能缸9本實施例中為兩個限壓儲能缸，兩個限壓儲能缸為第一個限壓儲能缸91-1和第二個限壓儲能缸91-2。限壓儲能缸包括設有進液口911的儲能缸缸體912、位于儲能缸缸體內的儲能缸活塞913和驅動活塞朝向進液口移動的儲能彈簧914。第一個限壓儲能缸91-1的進液口同升壓箱312連通。

參見圖6，儲能缸缸體912的側壁上還設有泄流口915。泄壓口泄流口915設有出口端9151、進口端9152和圓柱形連通段9153。進口端9152有6個。6個進口端9152沿儲能缸缸體912深度方向分布。連通段9153為沿儲能缸缸體912深度方向延伸的圓柱形。連通段9153將所有的進口端9152同出口端9151連通。連通段9153內可轉動地密封連接有同出口端9151連通的調壓管916。儲能缸活塞913設有朝向進液口側開啟的第三單向閥917。第二個限壓儲能缸91-2的進液口同第一個限壓儲能缸91-1的泄壓口的出口端9151連接在一起而實現串聯連接在一起。

參見圖7，調壓管916設有6個同每一個所述進口端等高的部位都設有連通孔9161。6個連通孔9161同6個進口端9152一一對應地等高。6個連通孔9161沿調壓管916的周向錯開。

參見圖5到圖7，進行限壓的過程為，首先進行壓力設定，具體設定過程為：根據需要限壓到的壓力（即壓強）要求，轉到調壓管916到同所需要的壓力對應的進口端9152等高的連通孔9161同該進口端9152對齊，使得該進口端9152同出口端9151連通（沒有同連通孔9161對齊的進口端9152則不被調壓管916封堵住）。壓力=彈簧同對應進口端9152對齊時的彈力除以限壓缸活塞的面積。

限壓的過程為：當升壓箱312內的壓力升高時，驅動第一個限壓儲能缸內的儲能彈簧壓縮儲能且實現限壓，當壓力上升到第一個限壓儲能缸的儲能缸活塞移同出口端連通的進口端同進液口連通時，液體經液流口流向第二個限壓儲能缸的進口端，第二個限壓儲能缸進行同第一個限壓儲能缸的儲能限壓過程，以此類推，直到壓力穩定在只能夠使第一個限壓儲能缸的儲能缸活塞同可以溢流的液流口進口端對齊的位置，從而實現限壓。當壓力下降時則各級限壓儲能缸中的彈簧釋放能量且使限壓儲能缸缸體內的液體回流到升壓箱內。

參見圖8，外儲液箱311內密封連接有錐形密封套318。密封套318位彈性橡膠套。密封套318彈性密封套設在發電機的轉軸21上。發電機2、錐形密封套318和外儲液箱311的箱壁之間形成密封腔319。密封腔319設有同彈性氣囊310連接在一起的氣道3111。

通過密封套318對發電機的轉軸進行密封的過程為。裝配過程中按壓住氣囊310使氣囊容積縮小，然后將發電機的轉軸伸入密封套318同水輪機的轉軸321連接在一起，使得密封套318密封套設在發電機的轉軸上，且使形成密封腔319，然后松開氣囊310，氣囊在自身彈力的作用下撐開，撐開結果為在密封腔內產生負壓，從而使得密封套318更加可靠地密封在發電機的轉軸上。

參見圖5，本發明發電的過程為，四個發動機氣缸驅動滑輪做左右方向的往復直線運動，滑輪驅動液壓活塞做左右方向的往復直線運動，活塞做直線往復運動時驅動液體以外儲液箱→內儲液箱→升壓箱→外儲液箱之間進行單向循環，從而驅動水輪機32旋轉，水輪機驅動發電機發電。