平台种类.doc

海洋工程概述

作者：鲍柏 文章来源：工学新闻网制作中心 点击数：2771 更新时间：2006-8-10 12:50:21    热 荐  ★★★

主要内容
一般认为海洋工程的主要内容可分资源开发技术与装备设施技术两大部分。其中，资源开发技术主要包括：深海矿物勘探、开采、储运技术；海底石油、天然气钻探、开采、储运技术；海水资源与能源利用技术，包括淡化、提炼、潮汐、波力、温差等；海洋生物养殖、捕捞技术；海底地形地貌的研究等。而装备设施技术主要包括：海洋探测装备技术，包括海洋各种科学数据的采集、结果分析，各种海况下的救助、潜水技术；海洋建设技术，包括港口、海洋平台、海岸及海底建筑；海洋运载器工程技术，包括水面(各种船舶)、半潜(半潜平台)、潜水(潜器)、水下(水下工作站、采油装置、军用设施等)设备技术等。
主要种类
随着海运、海防、海洋开发事业的发展，各类海洋工程设施应运而生。主要的海洋平台的种类如下：
海洋平台：（1）移动式平台: 坐底式平台 自升式平台 钻井船
半潜式平台 张力腿式平台 牵索塔式平台
（2）固定式平台:导管架式平台 重力式平台
图片选摘

图1、海洋平台系统

桩式平台 　是由承台(上部甲板)和桩基构成，按桩的材质又分为木桩平台、钢桩平台和钢筋混凝土桩平台。20世纪40年代末出现了导管架平台，它是先在陆上用钢管焊成一个锥台形空间框架，然后驳运或浮运至海上现场，就位后将钢桩从导管内打入海底，再在顶部安装甲板而成。70年代出现的塔架平台，是由一个垂直的导管架和若干组底桩构成，底桩沿导管架外围打入海底。桩式平台已广泛应用于建造海上码头、灯塔、雷达台、水文气象观测站等。其中导管架平台和塔架平台则多用于钻采海底石油或天然气。这种结构的主要优点是波浪及水流荷载小，但造价随水深成指数倍增长，使用水深受限制。
　　绷绳式平台 　亦称系索塔平台，是将一个预制的钢质塔身安放在海底基础块上，四周用钢索锚定拉紧而成。它适用于水深较大的海域。
　　重力式平台 　是靠平台自身重量稳坐在海底坚实土层之上。这种平台的底部是一个或多个钢筋混凝土沉箱组成的基座，基座上有钢立柱或钢筋混凝土立柱支撑上部甲板。由于整个结构比较大，一般先在岸边开挖的泥坞中建造基座，再拖往有掩护的深水区接高，然后浮运至现场，加载下沉。目前这种平台一般是作为海底贮油罐或用于钻采海底石油。其主要特点是抵御风暴及波浪袭击的能力强，结构耐久和维护费用低，但需开挖岸边坞坑，并要有近岸深水施工水域，结构高度因此受到限制。
　　浮式平台 　是一种大型浮体，有的可以迁移，有的不迁移。

　　可迁移的浮式平台 　又称活动平台，它是为适应勘探、施工、维修等海上作业必须经常更换地点的需要而发展起来的。现有的活动平台分坐底式、自升式、半潜式和船式4种（图2）。①坐底式平台（亦称沉浮式平台）多用于水深较浅的水域，其上部为工作甲板，下部为兼作沉垫的浮箱，中间用立柱或桁架支撑。作业时，往浮箱内注水使之座落海底；作业后，把箱内水抽出，平台依靠自身的浮力升起。②自升式平台适应水深范围较大，在漂浮状态时为一艘驳船，它的四侧装有若干根圆柱式或桁架式桩腿，用齿轮、齿条或液压机构控制升降。作业时，放下桩腿并插入海底一定深度，从而将船底托出水面，成为工作甲板。作业后，降下船体，拔起桩腿，即可拖航至新地点。桩腿底部带箱形沉垫的称沉垫自升式平台，不带沉垫的称插桩自升式平台。③半潜式平台多用于水深较大的海域，也是由上层工作甲板、下层浮体结构、中间立柱或桁架3 部分组成。下层浮体结构又分下船体式和浮箱式两种，下船体式更利于航行，故新建造的自航半潜式平台多采用双下船体式。这种平台作业时处于半潜状态，采用锚泊定位或动力定位。作业后，排出压载舱内的水，上浮至拖航吃水线，即可收锚移位。过去建造的少数半潜式平台兼有坐底式的功能，也可以在浅水区座落海底进行作业（见彩图）。④船式平台（即钻井船）是在普通的船舶上加一个作业平台，船舶有单体和双体之分，一般可以自航，作业时采用锚泊定位或动力定位（见彩图）。目前可迁移的浮式平台在海底石油与天然气勘探中应用得最多。

　　不迁移的浮式平台 　在整个使用期间或较长使用期间固定系泊于海上作业位置(图3)。靠近岸边或海况较好海域使用的平台，一般采用普通驳船结构；置于海况较恶劣海域的平台多采用半潜式结构。系泊采用锚定法。为了控制平台的摇荡而将索链拉紧，使平台处于半潜状态的称张力式平台，又称张力腿平台。70年代出现的铰接式平台，由甲板、塔柱和底座组成，塔柱与底座之间用万向节铰接。不迁移的浮式平台造价比固定式平台低，适应水深大，最初多用于开采海底石油，近20年来，已扩大应用于建造海上浮式工厂（如发电厂、海水淡化厂、天然气液化厂、纸浆厂等）和海上浮式贮库（如贮油槽、毒品及危险品库等），使一些传统在岸边或陆上进行的经济活动转移到海上。这些生产设施和装置可以先在加工工业发达的地区制造安装完毕，然后拖运到计划使用的地点系泊固定。例如在浮式平台上建成的海上天然气液化厂（图4），将从海底开采出来的天然气在工厂中进行液化，然后装罐运往陆地。这种生产系统代替了敷设长距离的海底管线，可以节省大量投资。

　　建造海上平台，除采用先进技术、选择高效小型设备，以尽量压缩平台面积之外，还要对影响生产作业的各种因素，如海洋环境条件与动力荷载、结构和地基响应、安全措施、环境保护以及原料和产品的运输等进行充分的研究。随着海洋开发的发展，将会出现类型更多的海上平台。
邢至庄