[实用新型]一种桁架式桩腿可升降式钻井平台模型实验装置

说明书

本实用新型涉及的是一种桁架式桩腿可升降式钻井平台模型实验装置，它的桩腿固定在平台上，升降传动与锁紧机构成对固定在船体上桩腿孔处，升降传动与锁紧机构包括支撑架，支撑架上端有齿轮槽，销轴两端固定在齿轮槽的槽壁上，传动齿轮安装在销轴上，支撑架还伸缩式安装锁紧齿块，锁紧齿块与传动齿轮均沿支撑架垂向安装；桩腿的弦管由厚壁半圆管焊接在双面齿条两侧构成，桩腿穿过桩腿孔，一对升降传动与锁紧机构位于弦管两侧，且弦管的双面齿条两侧均与相应的传动齿轮啮合；悬臂梁一端固定在船体上，悬臂梁伸出船体的部分设置多个限位块，加载附件设置于悬臂梁的限位块处。本实用新型解决了海洋钻井平台结构有限元模型准确性难以验证问题。

技术领域

本实用新型涉及海洋工程领域用钻井平台的实验装置，特别是涉及一种桁架式桩腿可升降式钻井平台模型实验装置。

背景技术

随着陆地油气资源的逐渐枯竭，开采重心逐渐由陆地转移至海洋。海洋环境复杂、恶劣，严重影响海洋钻井平台的作业安全。自升式钻井平台是目前国内外应用最广泛的移动式海洋钻井平台，但大部分已接近或超期服役，其中桁架式桩腿自升式钻井平台占有较大比重，尤其体现在深水钻井。其一旦损伤将会导致严重后果。为保障钻井平台工作安全性，针对其开展损伤检测、健康监测与安全评价研究显得尤为重要。目前国内外针对该类平台的损伤检测与安全评价主要集中在水下外观检测及无损探伤等方面，成本昂贵。而基于振动测试与有限元分析相结合的损伤检测与安全评价技术因低成本、易实现等优点逐渐成为研究热点。但该方法分析结果严重依赖于有限元模型的准确性，并且影响有限元模型准确性的因素除结构自身外，还与桩腿与船体约束条件、桩腿与土壤之间的边界条件、钻井工况载荷等因素有关。为了解决该问题，就需要利用振动测试及分析数据对有限元模型进行修正。而该项工作如果在实际海洋钻井平台进行，成本高昂，难以进行结构损伤模拟。因此，本领域亟待设计一种可在实验室条件下进行前述实验的装置，能够从桩腿结构力学性能、桩腿与船体约束原理方面与原型保持一致，从而降低实验成本，消除因模拟损伤导致的安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种桁架式桩腿可升降式钻井平台模型实验装置,这种桁架式桩腿可升降式钻井平台模型实验装置解决无法在实际平台上开展模拟损伤的问题,能够与实际钻井平台桩腿力学性能、桩腿与船体约束原理保持一致，降低实验成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种桁架式桩腿可升降式钻井平台模型实验装置包括桩腿、船体、升降传动与锁紧机构、悬臂梁、加载附件、平台；桩腿固定在平台上，船体上设置有桩腿孔，升降传动与锁紧机构成对固定在船体上桩腿孔处，升降传动与锁紧机构包括支撑架，支撑架上端具有齿轮槽，销轴两端固定在齿轮槽的槽壁上，传动齿轮安装在销轴上，支撑架还伸缩式安装锁紧齿块，锁紧齿块与传动齿轮均沿支撑架垂向安装；桩腿为桁架结构，桩腿的弦管由厚壁半圆管焊接在双面齿条两侧构成，桩腿穿过桩腿孔，一对升降传动与锁紧机构位于弦管两侧，且弦管的双面齿条两侧均与相应的传动齿轮啮合；悬臂梁一端固定在船体上，悬臂梁伸出船体的部分设置多个限位块，加载附件设置于悬臂梁的限位块处，加载附件由方钢与吊钩组成，吊钩与方钢中部吊耳连接。

上述方案中桩腿为三棱柱形桁架结构，弦管为棱，三棱柱形桩腿的外表面由横撑、斜撑桁架组成，桩腿内部有内撑，弦管为厚壁半圆管焊接在双面齿条两侧，桩腿有三根，以等边三角形三个顶点的位置均匀矗立在平台上，桩腿与平台螺栓连接。

上述方案中船体由钢板固定在船体骨架上形成，船体骨架由槽钢焊接而成，船体内部区域钢板采用铆接固定，与桩腿的连接区域采用厚钢板焊接固定。

上述方案中升降传动与锁紧机构的支撑架由厚钢板铣削、钻孔而成，支撑架的底座为长方体，长方体的四个角各有一个椭圆形滑槽，支撑架通过椭圆形滑槽与船体螺栓连接，支撑架中端设置有齿块槽，齿块槽上下各开一个竖向螺纹孔，齿块槽的槽底开设两个水平螺纹孔，锁紧齿块由两根竖向螺栓和两根水平螺栓可伸缩地固定在齿块槽中，通过两根水平螺栓控制锁紧齿块伸出齿块槽的程度，以实现将桩腿双面齿条横向锁紧，通过两根竖向螺栓将锁紧齿块竖向锁紧。