一种用于筒型船体的锯齿形阻尼装置的制作方法

1.本发明涉及海洋工程技术领域，具体地，涉及一种应用于圆筒型fpso的锯齿形阻尼装置。


背景技术：

2.浮式生产储卸油装置fpso(floating production storage and offloading)是全球海洋油气开发的主流生产装置，常规fpso为船型，在恶劣海域作业时需要依靠单点系泊系统定位，价格较为昂贵。圆筒型fpso具有结构各向同性，抵御恶劣海况能力强，无需单点系泊，具有建造安装简便、工程投资小等特点，近年来在海洋油气开发中的应用比例逐渐增加。
3.圆筒型fpso的大水线面特性使其垂荡运动较大，阻尼板是改善其运动性能的重要结构之一。传统阻尼装置为单一的水平厚板或回转箱体结构，对垂荡运动的抑制效果有限，需要开发一种新型的阻尼装置，增强其对圆筒型fpso运动的阻尼抑制效果。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种应用于圆筒型fpso的锯齿形阻尼装置，可以增加圆筒型fpso整体运动阻尼，从而减少运动响应幅值。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.一种用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，包括连接到筒型船体上的阻尼箱体，阻尼箱体包括：
7.回转箱体，回转箱体的内侧表面焊接到筒型船体的外周表面；和
8.齿形箱体，齿形箱体的内侧表面焊接到回转箱体的外周表面，齿形箱体的内侧表面与回转箱体的外周表面之间的焊接强度低于回转箱体的内侧表面与筒型船体的外周表面之间的焊接强度。
9.回转箱体包括由回转箱体上壳板、回转箱体下壳板、回转箱体内壳板、回转箱体外壳板和回转箱体侧壳板共同围成的回转箱体腔体。
10.回转箱体上壳板包括成台阶状第一上壳板和第二上壳板，第二上壳板与回转箱体下壳板平行设置，第一上壳板与第二上壳板成角度地倾斜向上延伸，第一上壳板的一端与第二上壳板连接，第一上壳板的另一端与回转箱体内壳板连接。
11.齿形箱体包括由齿形箱体上壳板、齿形箱体下壳板、齿形箱体内壳板、齿形箱体外壳板和齿形箱体侧壳板围成的密封的齿形箱体腔体。
12.齿形箱体内壳板的高度与回转箱体外壳板的高度相同，以便于齿形箱体内壳板与回转箱体外壳板通过焊接连接，齿形箱体内壳板的弧度与回转箱体外壳板的弧度相同，以便于齿形箱体内壳板与回转箱体外壳板通过焊接连接。
13.回转箱体腔体与齿形箱体腔体彼此之间独立不连通。
14.回转箱体内部形成压载舱，在回转箱体与筒型船体之间的连接处设置通孔，以使
得回转箱体的压载舱与筒型船的压载舱连通。
15.齿形箱体为封闭壳板结构，不与海水连通，并且不装载压载水。
16.齿形箱体的水平截面为弧边梯形或弧边三角形。
17.筒型船体为圆筒型浮式生产储卸油装置。
18.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
19.1、本发明阻尼箱体由回转箱体和齿形箱体组成，齿形箱体的设置有效增加了与水体的接触面积，使得涡旋脱落等流体粘性效应增加，有效增加了圆筒型fpso的运动阻尼，减少了垂荡运动幅值，有利于圆筒型fpso的系泊与立管布置。
20.2、回转箱体内部形成压载舱，有效增加圆筒型fpso的压载舱容，降低全船的重心，增加稳性，改善运动性能。回转箱体内部压载舱可与筒型船体内侧压载舱连通，简化了压载相关的管路、阀门等，便于压载控制。
21.3、多个齿形箱体形状相同，便于批量建造与安装。
22.4、齿形箱体水平截面为弧边梯形或弧边三角形，有利于齿形箱体与回转箱体间力的传递，减少局部应力集中造成的结构疲劳。
23.5、齿形箱体为封闭壳板结构，不与海水连通，避免了海生物在内侧生长，减缓船体腐蚀速率，便于服役中的日常运维。
24.6、齿形箱体内部为空舱，不装载压载水，简化了齿形箱体内部的布置，无需开孔布置压载管路，有利于其结构完整性。
25.7、齿形箱体与回转箱体彼此独立，且齿形箱体与回转箱体之间的焊接强度低于回转箱体与筒型船体间的焊接强度，单个或多个齿形箱体的破损或脱落不会对圆筒型fpso的稳性、安全等造成较大的影响。
附图说明
26.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
27.图1是圆筒型fpso三维示意图；
28.图2是圆筒型fpso底面示意图；
29.图3是圆筒型fpso阻尼箱体a-a截面示意图；
30.图4是圆筒型fpso齿形箱体水平截面示意图。
31.附图中各标记表示如下：
32.1、筒型船体；2、阻尼箱体；
33.21、回转箱体；211、回转箱体上壳板；212，回转箱体下壳板；213、回转箱体内壳板；214、回转箱体外壳板；
34.22、齿形箱体；221、齿形箱体上壳板；222、齿形箱体下壳板；223、齿形箱体内壳板；224、齿形箱体外壳板；225、齿形箱体侧壳板。
具体实施方式
35.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发
明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.如图1～图4所示，本发明的实施例提供一种应用于圆筒型fpso的锯齿形阻尼装置，包括筒型船体1和三个阻尼箱体2。
40.三个阻尼箱体2形状相同，等间距布置于筒型船体1侧面底部，便于在阻尼箱体间布置系泊相关设备。
41.如图1所示，三个阻尼箱体2等间距地焊接在筒型船体1的外周表面上。阻尼箱体2的数量不限于三个，可以是多个。
42.每一个阻尼箱体2包括一个回转箱体21和多个齿形箱体22。
43.回转箱体21为与筒型船体同轴的回转体，为壳板结构。具体包括回转箱体上壳板211、回转箱体下壳板212、回转箱体内壳板213、回转箱体外壳板214和回转箱体侧壳板215。回转箱体21可以是封闭结构，由回转箱体上壳板211、回转箱体下壳板212、回转箱体内壳板213、回转箱体外壳板214和回转箱体侧壳板215共同围成一个密闭的腔体。
44.回转箱体内壳板213高于回转箱体外壳板214，便于回转箱体21与壳板筒型船体1连接，减小应力集中造成的结构疲劳。
45.在一些实施例中，回转箱体上壳板211包括成台阶状的两部分：第一上壳板211-1和第二上壳板211-2。第二上壳板211-2与回转箱体下壳板212平行设置，第一上壳板211-1与第二上壳板211-2成角度地倾斜向上延伸。第一上壳板211-1的一端与第二上壳板211-2连接，第一上壳板211-1的另一端与回转箱体内壳板213的上边缘连接。
46.回转箱体21内部形成压载舱，有效增加圆筒型fpso的压载舱容，有利于降低全船的重心，增加稳性，改善运动性能。
47.回转箱体21内部形成的压载舱可通过开通孔等方式与筒型船体内侧压载舱连通，简化压载相关的管路、阀门等，便于压载控制。
48.多个齿形箱体的每一个齿形箱体22都为封闭壳体结构，不与海水连通，避免了海生物在内侧生长，减缓船体腐蚀速率，便于服役中的日常运维。
49.如图1和图2所示，每个回转箱体21上等间距地焊接有五个齿形箱体22。齿形箱体22可以是多个，不限于五个。
50.具体地，齿形箱体22包括齿形箱体上壳板221、齿形箱体下壳板222、齿形箱体内壳板223、齿形箱体外壳板224和齿形箱体侧壳板225。在一些实施例中，齿形箱体22由齿形箱体上壳板221、齿形箱体下壳板222、齿形箱体内壳板223、齿形箱体外壳板224和两块齿形箱体侧壳板225围成一个密封的腔体。
51.齿形箱体22内部为空舱，不装载压载水，简化了齿形箱体内部的布置，无需开孔布置压载管路，有利于其结构完整性。
52.齿形箱体内壳板223的弧度和高度分别与回转箱体外壳板214的弧度和高度对应相同。如图3所示，齿形箱体内壳板223的高度与回转箱体外壳板214的高度相同，齿形箱体内壳板223与回转箱体外壳板214通过焊接连接。如图4所示，齿形箱体内壳板223的弧度与回转箱体外壳板214的弧度相同，以便于齿形箱体内壳板223与回转箱体外壳板214通过焊接连接。
53.齿形箱体22水平截面为弧边梯形或弧边三角形，便于将齿形箱体22通过焊接等形式固定于回转箱体21外侧。
54.齿形箱体侧壳板225与齿形箱体内壳板223之间的夹角通过数值模拟优化确定，与回转箱体外壳板214的弧长等有关，一般为30～90度之间，便于将齿形箱体22所受波浪作用力平稳传递到回转箱体21上，减少疲劳应力等，保证齿形箱体22的使用寿命。
55.齿形箱体22的弧边梯形或弧边三角形的高度通过数值模拟，综合考虑回转箱体下壳板212的径向长度等优化确定，一般在2～5米之间。
56.弧边梯形或弧边三角形的高度太小会达不到阻尼效果且不易建造。
57.弧边梯形或弧边三角形的高度太大会承受较大的波浪载荷，不利于结构强度。
58.多个齿形箱体22形状相同，间距相同，便于批量建造与安装，且水动力性能较为对称。
59.齿形箱体22的数量与回转箱体外壳板214弧边长度、壳板弧边梯形或弧边三角形的弧边长度、及齿形箱体22的间距等有关，数量一般在12-36之间。
60.齿形箱体22与回转箱体21彼此独立，且齿形箱体22与回转箱体21之间的焊接强度低于回转箱体与筒型船体间的焊接强度。
61.单个或多个齿形箱体的破损或脱落不会对圆筒型fpso的稳性、安全等造成较大的影响。
62.作为上述应用于圆筒型fpso的锯齿形阻尼装置的一个具体实施例，针对直径为72m的筒型船体，锯齿形阻尼装置的典型尺度为：
63.回转箱体下壳板212的径向长度为9m，齿形箱体数量为15个，齿形箱体水平截面为弧边梯形，弧边梯形高度为4m，弧边长度约为10m，齿形箱体侧壳板与齿形箱体内壳板之间的夹角为45度。
64.本发明提供的锯齿形阻尼装置的阻尼效果较传统单一回转箱体结构的阻尼效果提升了10％以上，有效改善了圆筒型fpso的运动性能。
65.根据一些实施例的一种应用于圆筒型fpso的锯齿形阻尼装置，包括一个筒型船体和三个阻尼箱体。三个阻尼箱体形状相同，等间距布置于筒型船体侧面底部，便于在阻尼箱体间布置系泊相关设备。
66.阻尼箱体包括一个回转箱体和多个齿形箱体。回转箱体和齿形箱体均为壳板结构，且彼此独立。齿形箱体通过焊接等形式固定于回转箱体外侧，焊接强度低于内侧阻尼板与圆筒船体的焊接。多个齿形箱体间距相同，为均匀分布。
67.回转箱体为与筒型船体同轴的回转体，回转截面为内侧高外侧低的多边形，便于回转箱体与船体的连接。回转箱体内部形成压载舱，可与筒型船体内部的压载舱连通。
68.齿形箱体形状相同，水平截面为弧边梯形或弧边三角形，垂向高度与回转箱体外侧垂向高度相同，便于与回转箱体连接。
69.齿形箱体内部形成封闭空舱，不需要压载。
70.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，其特征在于，包括连接到所述筒型船体上的阻尼箱体，所述阻尼箱体包括：回转箱体，所述回转箱体的内侧表面焊接到所述筒型船体的外周表面；和齿形箱体，所述齿形箱体的内侧表面焊接到所述回转箱体的外周表面，所述齿形箱体的内侧表面与所述回转箱体的外周表面之间的焊接强度低于所述回转箱体的内侧表面与所述筒型船体的外周表面之间的焊接强度。2.根据权利要求1所述的用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，其特征在于，所述回转箱体包括由回转箱体上壳板、回转箱体下壳板、回转箱体内壳板、回转箱体外壳板和回转箱体侧壳板共同围成的回转箱体腔体。3.根据权利要求2所述的用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，其特征在于，所述回转箱体上壳板包括成台阶状第一上壳板和第二上壳板，所述第二上壳板与所述回转箱体下壳板平行设置，所述第一上壳板与第二上壳板成角度地倾斜向上延伸，所述第一上壳板的一端与所述第二上壳板连接，所述第一上壳板的另一端与所述回转箱体内壳板连接。4.根据权利要求1所述的用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，其特征在于，所述齿形箱体包括由齿形箱体上壳板、齿形箱体下壳板、齿形箱体内壳板、齿形箱体外壳板和齿形箱体侧壳板围成的密封的齿形箱体腔体。5.根据权利要求1所述的用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，其特征在于，所述齿形箱体内壳板的高度与所述回转箱体外壳板的高度相同，以便于所述齿形箱体内壳板与回转箱体外壳板通过焊接连接，所述齿形箱体内壳板的弧度与所述回转箱体外壳板的弧度相同，以便于所述齿形箱体内壳板与所述回转箱体外壳板通过焊接连接。6.根据权利要求1所述的用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，其特征在于，所述回转箱体腔体与所述齿形箱体腔体彼此之间独立不连通。7.根据权利要求1所述的用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，其特征在于，所述回转箱体内部形成压载舱，在所述回转箱体与所述筒型船体之间的连接处设置通孔，以使得所述回转箱体的压载舱与所述筒型船的压载舱连通。8.根据权利要求1所述的用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，其特征在于，所述齿形箱体为封闭壳板结构，不与海水连通，并且不装载压载水。9.根据权利要求1所述的用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，其特征在于，所述齿形箱体的水平截面为弧边梯形或弧边三角形。10.根据权利要求1所述的用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，其特征在于，筒型船体为圆筒型浮式生产储卸油装置。

技术总结
本发明涉及一种用于筒型船体的锯齿形阻尼装置，包括筒型船体和三个阻尼箱体。三个阻尼箱体形状相同，等间距布置于所述筒型船体侧面底部。阻尼箱体包括回转箱体和多个齿形箱体。回转箱体和齿形箱体均为壳板结构，且彼此独立。齿形箱体为封闭壳板结构，不与海水连通，内部为空舱，不装载压载水。齿形箱体形状相同，水平截面为弧边梯形或弧边三角形，垂向高度与回转箱体外侧垂向高度相同，便于焊接于回转箱体外侧。齿形箱体与回转箱体彼此独立，且齿形箱体与回转箱体之间的焊接强度低于回转箱体与筒型船体间的焊接强度，单个或多个齿形箱体的破损或脱落不会对圆筒型FPSO的稳性、安全等造成较大的影响。造成较大的影响。造成较大的影响。


技术研发人员：李达 白雪平 易丛 张婧文 蒋梅荣 苏云龙 李刚 高巍 付升雷 宋春辉 杨旭
受保护的技术使用者：中海油研究总院有限责任公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/5/16