[发明专利]一种自适应极地浮式平台冰载荷防护装置

说明书

本发明公开了一种自适应极地浮式平台冰载荷防护装置，包括：曲面防护机构、垂向移动机构、连接机构和控制系统。曲面防护机构安装在垂向移动机构上，通过改变斜率，降低平台所受冰块撞击载荷。垂向移动机构安装在平台的立柱上，能够根据水平面的升降，调整冰载荷防护装置的垂向位置，改变冰块的撞击部位。控制系统用于采集、分析和处理监测系统采集的信息，并控制曲面防护机构和垂向移动机构的运动。本发明能够根据水面的变化和冰块运动状态，灵活地调整防护装置的垂向位置及曲面斜率，使平台在极地工作时，降低其所受海冰撞击载荷，延长平台的使用寿命。

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种自适应极地浮式平台冰载荷防护装置。

背景技术

随着全球气候变暖，极地冰层逐渐融化，多年冰面积和所占冰的比例呈现减少的趋势。据美国国家冰雪数据中心报告，北极地区海冰面积缩减速度为每年3.5%，这意味着极地通航已经慢慢成为了可能。航线一旦开通，将会极大地改变现有的世界海运贸易航线结构。

同时，极地又拥有着十分丰富的矿产物质和石化资源，这也是世界各国费尽心机努力掌握极地地区控制权、积极开展极地冰工程相关研究的重要原因之一。据科考资料统计，北极及其周边地区埋藏的石油原油总蕴藏量已经超过900亿桶，煤炭总蕴藏量接近一万亿吨，以及有超过四十七万亿立方的天然气储量。同时，根据南极有关资料显示，南极大陆的石油资源总储藏量也有上千亿桶，天然气也有接近五万亿立方米的储藏量。因此，对极地资源开发和利用就显得迫在眉睫。

然而，极地地区的环境载荷条件十分复杂，常年有浮冰流动，对油气资源开采平台的安全性构成巨大威胁。因此，冰载荷防护装置的设计与研发就显得尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种自适应极地浮式平台冰载荷防护装置，具体技术方案如下：

所述的自适应极地浮式平台冰载荷防护装置，包括：曲面防护机构、垂向移动机构、连接机构、齿条和控制系统；所述曲面防护机构安装在垂向移动机构上，用于降低平台受冰块撞击的载荷。所述齿条安装在平台的立柱上，所述齿条与所述垂向移动机构相配合，所述垂向移动机构沿所述齿条运动，垂向移动机构能够根据水平面的升降调整冰载荷防护装置的垂向位置，改变冰块的撞击部位。相邻的两个所述垂向移动机构通过所述连接机构相连，所述的连接机构的连接板一块上有凸点和螺纹孔，另一块上有凹下去的孔洞和螺纹孔。两块连接板凹凸的孔洞相互配合，并通过螺栓和螺母固定。所述控制系统用于收集、处理数据，以及控制所述曲面防护机构和垂向移动机构的运动。

优选的，所述的曲面防护机构包括：曲面和气缸装配体；所述曲面设计为“S”形；所述曲面的上端与所述的垂向移动机构柔性连接，所述气缸装配体的一端与所述曲面的下端柔性连接。气缸装配体的伸缩可以改变曲面的斜率，进而降低平台所受浮冰撞击载荷。

优选的，所述的垂向移动机构包括：安装架、电机装配体、和滚轮装配体；所述安装架的外侧上端与所述曲面的上端柔性连接，所述安装架的外侧的下端与所述气缸装配体柔性连接；所述安装架内侧还设置有电机安装孔和滚轮安装孔，所述电机装配体安装在所述电机安装孔上，所述滚轮装配体安装在所述滚轮安装孔上。所述滚轮装配体在平台的立柱上滚动，用于减小平台立柱与安装架之间的摩擦，使整个装置的移动更加顺畅。

优选的，所述电机装配体还包括：电机、平行键、角接触轴承、中心轴、小齿轮和大齿轮；所述小齿轮与大齿轮上均设置有键槽；小齿轮通过平行键固定在电机上，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮通过平行键固定在中心轴上，所述中心轴的两端分别通过所述角接触轴承与所述电机安装孔相连；所述电机焊接在所述安装架的内侧；所述大齿轮与所述齿条相啮合。

优选的，所述控制系统包括监测装置和控制装置，所述的监测系统包括：摄像头阵列、传感器阵列、处理器一和信号发射器；所述摄像头阵列、传感器阵列和信号发射器均连接在所述处理器一上；所述摄像头阵列安装在所述曲面的上端，用于采集冰况信息。