一种具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso
技术领域
1.本发明涉及浮式液化天然气生产储卸装置技术领域，尤其涉及一种具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso。
背景技术：
2.本发明所指的fpso具体为浮式液化天然气生产储卸装置技术。随着各国把油气开发的战略视角由近海转向深海，fpso的需求得到了很大程度的提升。多种新型fpso被广泛应用，包括八角型fpso、倒棱台型fpso、圆筒型fpso以及沙漏型fpso等，这些新设计促进了深海石油资源更有效的利用。而极地储备了巨大的油气资源，当前能够在北极海域进行海上作业的fpso还处于初步发展阶段，相关技术难题尚未攻克。在极地进行海上作业的海洋结构物需要考虑冰载荷的影响。在北极海域正常作业的fpso必须具有抗冰的能力，才能够最大限度降低冰载荷对结构的冲击，现今已投入使用的fpso并未配备抗冰装置，在冰区工作难度极大。同时，储油装置个体的功能单一化，需要额外的能源对其进行支持。
技术实现要素：
3.根据上述提出的技术问题，而提供一种具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso，本发明在fpso的边缘设计了三角截面的倒锥型抗冰结构，能够有效提高fpso的抗冰能力。风力发电机的设置可以使得fpso既能保证极地石油的开采，还能有效利用风资源。本发明采用的技术手段如下：
4.一种具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso，包括上部组块和船体，所述船体下方设有动力系统与锚泊系统，所述上部组块包括fpso平台和设置在其上的工作区、生活区，所述fpso平台的截面为正八边形，fpso平台棱柱体各个侧平面均安装有抗冰结构，所述抗冰结构带有尖角，所述fpso平台的上方设有风力发电装置，其用于为工作区和生活区供电。
5.进一步的，所述抗冰结构包括三角形截面的钢板，三角形的一边贴近fpso平台设置，该边对应的角作为破冰的尖角。
6.进一步地，三角截面的楔形钢板，斜边与水平面的夹角呈60
°
，钢板的上边缘位于fpso的工作水平面的上方。
7.进一步地，所述钢板呈倒锥型结构，即其纵向截面为三角形，三角形的上方为平行水平面的边，下方为角。
8.进一步地，钢板内部设置横板和纵板，六块截面尺寸不同的横板沿竖向均匀设置在纵板两侧。
9.进一步地，每个侧面布置五个抗冰装置。
10.进一步地，所述动力系统包括水下推进器，所述锚泊系统为张紧式锚链的内转塔式单点锚泊系统，包括多根均匀设置的锚链。
11.本发明具有以下优点：
12.1、抗冰结构锥体结构会使得海冰与直立结构间的挤压破坏转为弯曲破坏，有利于抗冰。倒锥设计会减小冰载荷的影响同时防止碎冰堆积。尖角朝外的三角形截面可以避免高压区的产生。楔形钢板和内部横纵板的设计使得整体结构的强度和刚度显著提升。
13.2、在fpso上配备风力发电机，利用极地地区丰富的风能资源为fpso供能，使得储油装置和风力发电机可以配合工作，避免个体的功能单一化，使得此设计在极地可以“一体两用”，能够同时满足石油资源的开发和风资源的利用，具有工程意义。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明俯视图。
16.图2为本发明主视图。
17.图3为本发明立体结构示意图。
18.图4为本发明仰视图。
19.图5为本发明抗冰装置结构示意图，其中(a)为立体图，(b)为(a)的截面图，(c)为横板示意图。
20.图中：1、工作区；2、生活区；3、风力发电机；4、三角截面倒锥型抗冰装置；5、用于动力定位的螺旋桨；6、采用张紧式锚链的内转塔式单点锚泊系统。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
22.如图1～4所示，本发明实施例公开了一种具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso，包括上部组块和船体，所述船体下方设有动力系统与锚泊系统，所述上部组块包括fpso平台和设置在其上的工作区1、生活区2，所述fpso平台的截面为正八边形，fpso平台棱柱体各个侧平面均安装有抗冰结构，所述抗冰结构带有尖角，所述fpso平台的上方设有风力发电装置3，其用于为工作区和生活区供电，从而保障正常的海上作业和人员生活。本发明可应用于极地石油资源的开发，也有助于极地风能源的利用。正八边形平台的截面对称性好，无需考虑不同载荷方向导致的不同效果，且相较于圆形截面的圆柱体，正八边形截面的棱柱体各个侧平面更易安装抗冰结构。
23.所述抗冰结构为三角截面倒锥型抗冰装置4，倒锥的抗冰性能要优于正锥，主要体现在受到弯曲破坏时的摩擦力较小，且倒锥设计会避免碎冰的堆积现象，倒锥型结构沿fpso主体结构的外边缘径向排列。本实施例具体包括三角形截面的钢板，三角形的一边贴近fpso平台设置，该边对应的角作为破冰的尖角，尖角朝向外侧，可以一定程度消除大块冰的冲击。此设计能够防止海冰与结构作用中产生的高压区，减小冰载荷和结构振动的影响。
海冰在与倒锥型结构接触时能够将海冰的挤压破坏转为弯曲破坏，很大程度上降低海冰作用在fpso上的载荷。
24.三角截面的楔形钢板，斜边与水平面的夹角呈60
°
，钢板的上边缘位于fpso的工作水平面的上方。钢板与平台边缘采用焊接的方式加以固定，所述钢板呈倒锥型结构，即其纵向截面为三角形，三角形的上方为平行水平面的边，下方为角。
25.如图5所示，钢板内部为空心结构，其包括横板和纵板，六块截面尺寸不同的横板沿竖向均匀设置在纵板两侧。横纵板的增加可以提高抗冰装置的整体刚度和强度，相较于杆件结构安全性更高。
26.作为优选的实施方式，每个侧面布置五个抗冰装置，各抗冰装置设置方式均等排布且位于同一水平面上。
27.所述动力系统包括用于动力定位的水下推进器(螺旋桨5)，所述锚泊系统为张紧式锚链的内转塔式单点锚泊系统6，包括多根均匀设置的锚链。
28.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
技术特征：
1.一种具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso，其特征在于，包括上部组块和船体，所述船体下方设有动力系统与锚泊系统，所述上部组块包括fpso平台和设置在其上的工作区、生活区，所述fpso平台的截面为正八边形，fpso平台棱柱体各个侧平面均安装有抗冰结构，所述抗冰结构带有尖角，所述fpso平台的上方设有风力发电装置，其用于为工作区和生活区供电。2.根据权利要求1所述的具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso，其特征在于，所述抗冰结构包括三角形截面的钢板，三角形的一边贴近fpso平台设置，该边对应的角作为破冰的尖角。3.根据权利要求2所述的具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso，其特征在于，三角截面的楔形钢板，斜边与水平面的夹角呈60
°
，钢板的上边缘位于fpso的工作水平面的上方。4.根据权利要求2所述的具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso，其特征在于，所述钢板呈倒锥型结构，即其纵向截面为三角形，三角形的上方为平行水平面的边，下方为角。5.根据权利要求2所述的具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso，其特征在于，钢板内部设置横板和纵板，六块截面尺寸不同的横板沿竖向均匀设置在纵板两侧。6.根据权利要求1～5任一项所述的具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso，其特征在于，每个侧面布置五个抗冰装置。7.根据权利要求1所述的具备抗冰性能和风力发电系统的极地fpso，其特征在于，所述动力系统包括水下推进器，所述锚泊系统为张紧式锚链的内转塔式单点锚泊系统，包括多根均匀设置的锚链。
技术总结
本发明提供一种具备抗冰性能和风力发电系统的极地FPSO。本发明包括上部组块和船体，所述船体下方设有动力系统与锚泊系统，所述上部组块包括FPSO平台和设置在其上的工作区、生活区，所述FPSO平台的截面为正八边形，FPSO平台棱柱体各个侧平面均安装有抗冰结构，所述抗冰结构带有尖角，所述FPSO平台的上方设有风力发电装置，其用于为工作区和生活区供电。本发明抗冰结构锥体结构会使得海冰与直立结构间的挤压破坏转为弯曲破坏，有利于抗冰。在FPSO上配备风力发电机，使得此设计在极地可以“一体两用”，能够同时满足石油资源的开发和风资源的利用，具有工程意义。具有工程意义。具有工程意义。
技术研发人员：闯振菊 张奥博 李春郑 刘社文 刘诗琪 何朕 常欣
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：2021.11.04
技术公布日：2021/12/30