1.本公开涉及海洋工程技术领域，特别涉及一种桩靴和桩腿。


背景技术：

2.海洋平台是一种为钻井、采油、集运等海上活动提供生产和生活设施的构筑物。海洋平台通常包括平台部分和支撑部分，支撑部分包括桩腿和桩靴，桩靴固定在桩腿的底端插入到海底的泥沙中，以承载整个海洋平台的压力。
3.相关技术中，桩靴通常为方形或圆形的柱体结构，且桩靴的横截面的尺寸会设置为大于桩腿的横截面的尺寸，以使桩靴能承担较大的载荷。
4.然而，由于海底地质环境勘探不准、预压载不充分等多方面原因，海洋平台在站桩时可能发生桩靴陷入海底软土下沉(桩靴刺穿)的现象，极易导致海洋平台出现倾覆的问题。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种桩靴和桩腿，能在桩靴陷入海底时，及时调整桩靴对海底土层施加的压强，避免海洋平台出现倾覆的问题。所述技术方案如下：
6.本公开实施例提供了一种桩靴，所述桩靴包括：壳体；电控伸缩机构，与所述壳体相连，所述电控伸缩机构被配置为可操控地切换为第一位置或第二位置，所述电控伸缩机构位于所述第一位置时，所述电控伸缩机构位于所述壳体内，所述电控伸缩机构位于所述第二位置时，所述电控伸缩机构的至少部分位于所述壳体外；检测件，位于所述壳体内，所述检测件用于检测监测信号，所述监测信号用于指示所述壳体的应变；控制器，分别与所述电控伸缩机构和所述检测件电性连接，所述控制器被配置为，基于所述监测信号控制所述电控伸缩机构切换为所述第一位置或所述第二位置。
7.在本公开实施例的一种实现方式中，所述基于所述监测信号控制所述电控伸缩机构切换为所述第一位置或所述第二位置包括：若所述监测信号指示的应变小于设定值，则控制所述电控伸缩机构切换为所述第二位置。
8.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述电控伸缩机构包括:电控油缸和伸缩板，所述电控油缸的活塞杆与所述伸缩板连接，所述伸缩板与所述电控油缸的活塞杆的轴向平行，所述电控油缸的缸体位于所述壳体内，所述电控油缸与所述控制器电性连接；所述电控伸缩机构位于所述第一位置时，所述伸缩板位于所述壳体内，所述电控伸缩机构位于所述第二位置时，所述伸缩板位于所述壳体外。
9.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述壳体包括：侧板和相互平行的两个支撑板，所述侧板上相反的两侧边分别与两个所述支撑板相连；所述电控油缸与所述支撑板相连，所述伸缩板与所述支撑板平行。
10.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述电控伸缩机构还包括：滑轮和支撑杆，所述支撑杆的一端与所述支撑板相连，所述支撑杆的另一端与所述滑轮相连，所述滑轮可
转动地设置在所述支撑杆上，所述滑轮与所述伸缩板相抵。
11.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述壳体还包括加强筋，所述加强筋位于两个所述支撑板之间，所述侧板和两个所述支撑板中的至少两个与所述加强筋相连。
12.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述电控伸缩机构还包括：划割刀和驱动件，所述划割刀位于所述伸缩板，且所述划割刀和所述电控油缸的活塞杆分别位于所述伸缩板上相反的两个侧边，所述驱动件位于所述伸缩板上，所述驱动件用于驱动所述划割刀沿着所述伸缩板上远离所述电控油缸的侧边往复移动。
13.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述驱动件包括电控伸缩杆，所述电控伸缩杆的一端与所述伸缩板连接，所述电控伸缩杆的另一端与所述划割刀连接，所述电控伸缩杆与所述控制器电性连接，所述控制器被配置为基于所述监测信号控制所述电控伸缩机构切换为所述第二位置时，还控制所述电控伸缩杆往复伸缩。
14.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述检测件包括负载传感器。
15.本公开实施例提供了一种桩腿，所述桩腿包括如前文所述的桩靴。
16.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
17.本公开实施例提供的桩靴包括壳体、电控伸缩机构、检测件和控制器，电控伸缩机构设置在壳体内，且电控伸缩机构能够处于第一位置和第二位置，检测件也设置在壳体内，且用于检测监测信号，监测信号可以用来指示壳体上的应变信息，其中，控制器与电控伸缩机构和检测件电性连接。这样当桩靴陷入海底的软土后，壳体表面受力发生变化，致使壳体表面的应变发生改变，因此，控制器检测到监测信号就能判断出此时桩靴是否陷入海底的软土内，这样控制器基于监测信号确定桩靴陷入海底后，就能控制电控伸缩机构从第一位置切换为第二位置，以将电控伸缩机构的至少部分伸出到壳体外。以使电控伸缩机构从桩靴的侧边推出而插入海床，且电控伸缩机构伸出壳体外的部分能增加桩靴与海床的接触面积，从而桩腿减小对海床的压强，因此可以有效防止桩靴穿刺的发生，有效避免海洋平台出现倾覆的问题。
附图说明
18.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本公开实施例提供的一种桩靴的结构示意图；
20.图2是本公开实施例提供的一种电控伸缩机构的结构示意图。
21.图中各标记说明如下：
22.10、壳体；101、侧板；102、支撑板；
23.20、电控伸缩机构；201、电控油缸；202、伸缩板；203、滑轮；204、支撑杆；205、划割刀；206、驱动件；
24.30、检测件；
25.40、控制器。
controller，简称plc)是一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种设备动作。
37.可选地，检测件30可以包括负载传感器。其中，负载传感器内可以设置应变片用于检测壳体10表面的应变，负载传感器可以基于应变片检测的应变确定出监测信号，也即监测信号可以用于指示壳体10上的应变。当桩靴陷入海底的软土后，壳体10表面受力发生变化，致使壳体10表面的应变发生改变，因此，控制器40检测到监测信号就能判断出此时桩靴是否陷入海底的软土内。
38.本公开实施例中，基于监测信号控制电控伸缩机构20切换为第一位置或第二位置包括：
39.若监测信号指示的应变小于设定值，则控制电控伸缩机构20切换为第二位置。
40.若监测信号指示的应变从低于设定值增大至不小于设定值，则基于指令信号控制电控伸缩机构20从第二位置切换为第一位置，指令信号为人工输入的控制信号。
41.其中，桩腿陷入海底的软土后，壳体10表面的压力减小，此时壳体10表面的应变也会减小，为避免桩腿仅在轻微陷入海底软土后停止陷入，而导致电控伸缩机构20误动作，因而可以设置监测信号在小于设定值时才设定值时，以确保海洋平台要出现倾覆的时候，才控制电控伸缩机构20动作。
42.若桩腿陷入海底且稳定后，此时监测信号指示的应变又会从低于设定值逐步增长至高于设定值的状态，则表明桩腿又稳定在海床内，需要技术人员确认此刻桩腿是否存在倾覆风险，若不存在倾覆风险，技术人员则输入指令信号，控制器40接收该指令信号后，基于指令信号控制电控伸缩机构20收缩，使电控伸缩机构20伸出壳体10的部分收缩回壳体10内。
43.可选地，如图1所示，电控伸缩机构20包括:电控油缸201和伸缩板202，电控油缸201的活塞杆与伸缩板202连接，伸缩板202与电控油缸201的活塞杆的轴向平行，电控油缸201的缸体位于壳体10内，电控油缸201与控制器40电性连接。
44.其中，电控伸缩机构20位于第一位置时，电控油缸201的活塞杆收缩，以使伸缩板202手收缩回壳体10内；电控伸缩机构20位于第二位置时，电控油缸201的活塞杆伸出，以使伸缩板202伸出至壳体10外。
45.本公开实施例中，电控油缸201可以是数字液压缸。数字液压缸是指通过可编程逻辑控制器40发出的数字脉冲信号来完成液压缸的活塞杆伸缩控制的设备。
46.具有上述电控伸缩机构20的桩靴在工作时，若控制器40基于检测到的监测信号判断出此时桩靴陷入海底的软土内，此时控制器40能控制电控油缸201的活塞杆伸出，以推动伸缩板202伸出壳体10，以使伸缩板202从桩靴的侧边推出而插入海床，即让电控伸缩机构20从第一位置切换为第二位置。由于伸缩板202伸出壳体10外的部分能增加桩靴与海床的接触面积，从而桩腿减小对海床的压强，因此可以有效防止桩靴穿刺的发生，有效避免海洋平台出现倾覆的问题。
47.可选地，电控油缸201和伸缩板202均可以设置多个，且多个电控油缸201的活塞杆的轴向朝向不同的方位，这样电控油缸201动作时，就能推动伸缩板202从不同方位伸出，通过将多个伸缩板202插入海床，以进一步增加桩靴与海床的接触面积，避免海洋平台出现倾覆的问题。
48.可选地，如图1所示，壳体10包括：侧板101和相互平行的两个支撑板102，侧板101上相反的两侧边分别与两个支撑板102相连；电控油缸201与支撑板102相连，伸缩板202与支撑板102平行。
49.其中，侧板101可以位于支撑板102的中部，以使侧板101和两个支撑板102拼接形成呈工字型的壳体10。
50.上述实现方式中，壳体10未采用实心块状结构作为电控伸缩机构20的安装载体，而是采用几个板材拼接形成拼接式的结构，能有效节省桩靴的制作成本，使壳体10更加轻量化。
51.示例性地，如图1所示，该种拼接式的壳体10内设有两个电控油缸201和两个伸缩板202。两个电控油缸201均与对应的一个伸缩板202连接，以通过电控油缸201驱动伸缩板202伸缩。
52.并且，一个电控油缸201的缸体与其中一个支撑板102连接，另一个电控油缸201的缸体与其中另一个支撑板102连接。这样将两个电控油缸201分别设置在两个支撑板102上，以避免同一支撑板102上设置过多电控油缸201。
53.两个电控油缸201相对于同一支撑板102的间距不同，可以避免两个电控油缸201距同一支撑板102的距离相同，而使电控油缸201的活塞杆在伸缩时相互干扰。
54.可选地，壳体10还包括加强筋，加强筋位于两个支撑板102之间，侧板101和两个支撑板102中的至少两个与加强筋相连。
55.示例性地，加强筋呈条状，加强筋的一端与一个支撑板102连接，加强筋的另一端与侧板101连接，这样加强筋、支撑板102和侧板101共同构成稳定的三角结构，以增强壳体10的稳定性。
56.可选地，如图1所示，电控伸缩机构20还包括：滑轮203和支撑杆204，支撑杆204的一端与支撑板102相连，支撑杆204的另一端与滑轮203相连，滑轮203可转动地设置在支撑杆204上，滑轮203与伸缩板202相抵。
57.其中，支撑杆204均设置在靠近海底的支撑板102上，滑轮203设置在支撑杆204的端部，且滑轮203与伸缩板202相抵，以支撑伸缩板202，避免电控油缸201的活塞杆承担较大的载荷。同时，滑轮203可以相对于伸缩板202滚动，能降低伸缩板202与支撑杆204之间的摩擦力，使伸缩板202能更加平顺地在支撑杆204上伸缩。
58.示例性地，如图1所示，每个伸缩板202均配置有三个支撑杆204和三个滑轮203，三个支撑杆204平行分布在支撑板102上。这样通过多个伸缩杆一起支撑伸缩板202，以提高支撑板102的可靠性。
59.图2是本公开实施例提供的一种电控伸缩机构20的结构示意图。如图2所示，电控伸缩机构20还包括：划割刀205和驱动件206，划割刀205位于伸缩板202，且划割刀205和电控油缸201的活塞杆分别位于伸缩板202上相反的两个侧边，驱动件206位于伸缩板202上，驱动件206用于驱动划割刀205沿着伸缩板202上远离电控油缸201的侧边往复移动。
60.示例性地，划割刀205可以呈圆锥状，且划割刀205的大端与伸缩板202相连，以便于伸缩板202伸缩时，划割刀205的尖端朝向海床的软土，使得划割刀205更容易插入海床的软土中。
61.上述实现方式中，伸缩板202伸出时，划割刀205会沿着伸缩板202上远离电控油缸
201的侧边往复移动，这样通过划割刀205反复对海床的软土进行切割，以便于快速在海床的软土中挖出供伸缩板202伸出的槽，将伸缩板202插入海床中。
62.可选地，如图2所示，驱动件206包括电控伸缩杆，电控伸缩杆的一端与伸缩板202连接，电控伸缩杆的另一端与划割刀205连接，电控伸缩杆与控制器40电性连接，控制器40被配置为基于监测信号控制电控伸缩机构20切换为第二位置时，还控制电控伸缩杆往复伸缩。
63.其中，电控伸缩杆可以是电动推杆，电动推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置。
64.上述实现方式中，电控伸缩杆与控制器40电性连接，若控制器40基于监测信号控制电控油缸201的活塞杆推动伸缩板202伸出，此时控制器40还会控制电控伸缩杆往复伸缩，以驱动划割刀205沿着伸缩板202上远离电控油缸201的侧边往复移动。这样通过划割刀205反复对海床的软土进行切割，以便于快速将伸缩板202插入海床中。
65.本公开实施例提供的桩靴在使用时，桩靴上的伸缩板202常态为缩回状态，即伸缩板202位于壳体10内，负载传感器会在桩靴的工作过程中，实时检测指示壳体10表面的应变的监测信号，以便于控制器40能基于监测信号控制电控油缸201动作。
66.当由于某种原因，桩靴即将发生穿刺时，壳体10表面的压力会发生变化，且应变会大幅度减小，此时负载传感器会检测到监测信号指示的应变小于设定值，控制器40获取到监测信号后，基于监测信号控制电控油缸201的活塞杆推动伸缩板202伸出，可以让桩靴与海床的接触面积增大为原来的3倍，这样对海床压强将减小为原来的1/3，以大大减缓或者消除穿刺的发生，防止海洋平台倾覆。
67.在桩腿陷入海底且稳定后，此时监测信号指示的应变又会从低于设定值逐步增长至高于设定值的状态，表明桩腿又稳定在海床内，需要技术人员确认此刻桩腿是否存在倾覆风险，若不存在倾覆风险，技术人员则输入指令信号，控制器40接收该指令信号后，基于指令信号控制电控伸缩机构20收缩，使电控伸缩机构20伸出壳体10的部分收缩回壳体10内。这样通过技术人员手动控制伸缩板202的回收，以确保伸缩板202只有在海洋平台处于安全状态下才缩回。
68.本公开实施例提供了一种桩腿，该桩腿包括如前文所述的桩靴。其中，桩靴的壳体10中远离海床的支撑板102与桩腿的底端连接。
69.由于桩腿的底端设置有桩靴，且该桩靴包括壳体10、电控伸缩机构20、检测件30和控制器40，电控伸缩机构20设置在壳体10内，且电控伸缩机构20能够处于第一位置和第二位置，检测件30也设置在壳体10内，且用于检测监测信号，监测信号可以用来指示壳体10上的应变信息，其中，控制器40与电控伸缩机构20和检测件30电性连接。
70.这样当桩靴陷入海底的软土后，壳体10表面受力发生变化，致使壳体10表面的应变发生改变，因此，控制器40检测到监测信号就能判断出此时桩靴是否陷入海底的软土内，这样控制器40基于监测信号确定桩靴陷入海底后，就能控制电控伸缩机构20从第一位置切换为第二位置，以将电控伸缩机构20的至少部分伸出到壳体10外。以使电控伸缩机构20从桩靴的侧边推出而插入海床，且电控伸缩机构20伸出壳体10外的部分能增加桩靴与海床的接触面积，从而桩腿减小对海床的压强，因此可以有效防止桩靴穿刺的发生，有效避免海洋平台出现倾覆的问题。
71.以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。