一种海洋平台升降系统及海洋平台

摘要

本发明公开了一种海洋平台升降系统及海洋平台，属于海洋工程技术领域。所述海洋平台包括海洋平台本体、桩腿、以及升降系统，所述升降系统包括沿所述桩腿的轴线设置在所述桩腿上的齿条、以及设置在所述海洋平台本体上的多个爬升小齿轮，所述多个爬升小齿轮分别与所述齿条啮合，各个时刻所述多个爬升小齿轮的相位角各不相同。本发明通过将各个时刻多个爬升小齿轮的相位角设置为各不相同，使得各个爬升小齿轮和齿条的瞬时重合度各不相同，不会存在各个爬升小齿轮同一时刻的相位角相同的情况，提升了升降系统的承载能力。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，特别涉及一种海洋平台升降系统及海洋平 台。

背景技术

为满足海洋油气开发需求，国内涉足海洋油气开发的石油公司需要装备相 当数量的自升式海洋平台。升降系统是自升式海洋平台的关键组成部分，常用 的升降系统有液压式和齿轮齿条式两类。

齿轮齿条式升降系统包括沿桩腿的轴向设置在桩腿上的齿条、以及设置在 海洋平台本体上的多个爬升小齿轮，多个爬升小齿轮与齿条啮合，通过驱动多 个爬升小齿轮顺时针转动或逆时针转动实现海洋平台的升降。其中，各个爬升 小齿轮同一时刻的相位角(爬升小齿轮与齿条啮合的齿顶点和爬升小齿轮的中 心的连线与水平线的夹角)相同。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

爬升小齿轮的相位角不同时爬升小齿轮和齿条的瞬时重合度是不同的，会 影响爬升小齿轮和齿条的啮合状态(单齿啮合、双齿啮合等)。各个爬升小齿轮 同一时刻的相位角相同，则会造成某个时刻所有爬升小齿轮和齿条的瞬时重合 度都达到最小，限制了升降系统的承载能力。

发明内容

为了解决现有技术会造成某个时刻所有爬升小齿轮和齿条的瞬时重合度都 达到最小，限制了升降系统的承载能力的问题，本发明实施例提供了一种海洋 平台升降系统及海洋平台。所述技术方案如下：

一方面，一种海洋平台升降系统，所述海洋平台包括海洋平台本体、桩腿、 以及升降系统，所述升降系统包括沿所述桩腿的轴线设置在所述桩腿上的齿条、 以及设置在所述海洋平台本体上的多个爬升小齿轮，所述多个爬升小齿轮分别 与所述齿条啮合，各个时刻所述多个爬升小齿轮的相位角各不相同。

优选地，所述多个爬升小齿轮包括n层爬升小齿轮，n≥2且n为整数，每 个所述齿条上的每层所述爬升小齿轮包括两个与所述齿条的不同侧啮合的所述 爬升小齿轮，

同一所述齿条上同一侧啮合的相邻两层所述爬升小齿轮之间的距离L满足 如下公式：

L＝i*π*m±(β/360)*π*m*z；

同一所述齿条上同一层的两个所述爬升小齿轮的高度差H满足如下公式：

H＝(1/2)*(β/360)*π*m*z；

其中，i为正整数，m为所述爬升小齿轮的模数，β为同一所述齿条上同一 侧啮合的相邻两层所述爬升小齿轮的相位角之差，β＝360/(z*n)，z为所述爬升 小齿轮的齿数。

具体地，各个所述爬升小齿轮设置在不同的行星减速箱的内部，L＞所述行 星减速箱的长度。

可选地，2≤n≤6。

可选地，同一个所述桩腿上设有三个所述齿条，每个所述齿条分别与对应 的所述多个爬升小齿轮啮合。

另一方面，本发明实施例提供了一种海洋平台，所述海洋平台包括海洋平 台本体、桩腿、以及升降系统，所述升降系统包括沿所述桩腿的轴线设置在所 述桩腿上的齿条、以及设置在所述海洋平台本体上的多个爬升小齿轮，所述多 个爬升小齿轮分别与所述齿条啮合，各个时刻所述多个爬升小齿轮的相位角各 不相同。

优选地，所述多个爬升小齿轮包括n层爬升小齿轮，n≥2且n为整数，每 个所述齿条上的每层所述爬升小齿轮包括两个与所述齿条的不同侧啮合的所述 爬升小齿轮，

同一所述齿条上同一侧啮合的相邻两层所述爬升小齿轮之间的距离L满足 如下公式：

L＝i*π*m±(β/360)*π*m*z；

同一所述齿条上同一层的两个所述爬升小齿轮的高度差H满足如下公式：

H＝(1/2)*(β/360)*π*m*z；

其中，i为正整数，m为所述爬升小齿轮的模数，β为同一所述齿条上同一 侧啮合的相邻两层所述爬升小齿轮的相位角之差，β＝360/(z*n)，z为所述爬升 小齿轮的齿数。

具体地，各个所述爬升小齿轮设置在不同的行星减速箱的内部，L＞所述行 星减速箱的长度。

可选地，2≤n≤6。

可选地，同一个所述桩腿上设有三个所述齿条，每个所述齿条分别与对应 的所述多个爬升小齿轮啮合。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将各个时刻多个爬升小齿轮的相位角设置为各不相同，使得各个爬升 小齿轮和齿条的瞬时重合度各不相同，不会存在各个爬升小齿轮同一时刻的相 位角相同的情况，提升了升降系统的承载能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种海洋平台升降系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的爬升小齿轮的相位角的示意图；

图3是本发明实施例一提供的齿条和爬升小齿轮的设置示意图。

具体实施方式

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 实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种海洋平台升降系统，海洋平台包括海洋平台本体、 桩腿、以及升降系统，参见图1，升降系统包括沿桩腿的轴线设置在桩腿上的齿 条1、以及设置在海洋平台本体上的多个爬升小齿轮2，多个爬升小齿轮分别与 齿条1啮合。

在本实施例中，各个时刻多个爬升小齿轮2的相位角各不相同。其中，参 见图2，爬升小齿轮2的相位角为爬升小齿轮2与齿条1啮合的齿顶点和爬升小 齿轮2的中心的连线与水平线的夹角α。

可选地，参见图3，同一个桩腿上可以设有三个齿条1，每个齿条1分别与 对应的多个爬升小齿轮2啮合，以适应大部分海洋平台的布置。

在实际应用中，多个爬升小齿轮可以包括n层爬升小齿轮2，n≥2且n为 整数，每个齿条1上的每层爬升小齿轮2包括两个与齿条1的不同侧啮合的爬 升小齿轮2。

可选地，2≤n≤6。容易知道，若n＜1，则升降系统的稳定性和承载能力就 较差；若n＞6，则提高了升降系统的制造和使用成本。

优选地，n＝3，以适应大部分海洋平台的布置。

优选地，同一齿条1上同一侧啮合的相邻两层爬升小齿轮2之间的距离L 满足如下公式(1)：

L＝i*π*m±(β/360)*π*m*z；(1)

同一齿条1上同一层的两个爬升小齿轮2的高度差H满足如下公式(2)：

H＝(1/2)*(β/360)*π*m*z；(2)

其中，i为正整数，m为爬升小齿轮1的模数，β为同一齿条1上同一侧啮 合的相邻两层爬升小齿轮2的相位角之差，β＝360/(z*n)，z为爬升小齿轮2的 齿数。

容易知道，π*m(爬升小齿轮的模数)＝爬升小齿轮的齿距＝爬升小齿轮的 周长/爬升小齿轮的齿数，因此i*π*m表示同一齿条1上同一侧啮合的相邻两层 爬升小齿轮2之间相隔i个爬升小齿轮的齿距，对同一齿条1上同一侧啮合的相 邻两层爬升小齿轮2的相位角之差没有影响。同时β＝360/(z*n)，(β/360)*π *m*z＝[360/(z*n)/360]*π*m*z＝π*m/n，因此同一齿条1上同一侧啮合的相邻两 层爬升小齿轮2的相位角之差为(360/z)/n。

同样地，(1/2)*(β/360)*π*m*z＝(1/2)*[360/(z*n)/360]*π*m*z＝(1/2)*(π *m/n)，同一齿条上同一层的两个爬升小齿轮2的相位角之差为(1/2)*(360/z)/n。

可以理解地，当同一齿条1上同一侧啮合的相邻两层爬升小齿轮2的相位 角之差为(360/z)/n，同一齿条1上同一层的两个爬升小齿轮2的相位角之差为 (1/2)*(360/z)/n时，同一齿条1上啮合的各爬升小齿轮2的相位角是均匀分布的， 各个时刻多个爬升小齿轮2和齿条1整体的瞬时重合度可以保持稳定，提高了 升降系统的稳定性和承载能力。

需要说明的是，同一齿条1上啮合的各爬升小齿轮2的相位角之差与爬升 小齿轮2之间的距离、爬升小齿轮2的高度差H之间具有对应关系，其中，公 式(1)表示的是同一齿条1上同一侧啮合的相邻两层爬升小齿轮2之间的距离 L与同一齿条1上同一侧啮合的相邻两层爬升小齿轮2的相位角之差β之间的对 应关系，公式(2)表示的是同一齿条1上同一层的两个爬升小齿轮2的高度差 H与同一齿条1上同一侧啮合的相邻两层爬升小齿轮2的相位角之差β之间的 对应关系。

根据上述对应关系，当同一齿条1上同一侧啮合的相邻两层爬升小齿轮2 的相位角之差需要为(360/z)/n时，将(360/z)/n作为同一齿条1上同一侧啮合的相 邻两层爬升小齿轮2的相位角之差代入公式(1)计算出同一齿条1上同一侧啮 合的相邻两层爬升小齿轮2之间的距离L，并按照计算出的结果设置，即可实现 同一齿条1上同一侧啮合的相邻两层爬升小齿轮2的相位角之差达到(360/z)/n。

同样地，当同一齿条1上同一层的两个爬升小齿轮2的相位角之差需要为 (1/2)*(360/z)/n(同一齿条1上同一侧啮合的相邻两层爬升小齿轮2的相位角之 差的一半)时，将(360/z)/n作为同一齿条1上同一侧啮合的相邻两层爬升小齿轮 2的相位角之差代入公式(2)计算同一齿条1上同一层的两个爬升小齿轮2的 高度差H，并按照计算出的结果布置，即可实现同一齿条上同一层的两个爬升 小齿轮2的相位角之差达到(1/2)*(360/z)/n。

另外，除了满足公式(1)和公式(2)的条件，由于各个时刻各个爬升小 齿轮2的相位角各不相同，因此同一齿条上啮合的各个爬升小齿轮的相位角按 照Z字形的方向逐渐增大或逐渐减小。

综上所述，各个时刻各个爬升小齿轮2的相位角各不相同，各个爬升小齿 轮2和齿条1的瞬时重合度各不相同，不会存在各个爬升小齿轮2同一时刻的 瞬时重合度都达到最小的情况，提升了升降系统的承载能力。而且同一齿条1 上同一侧啮合的相邻两层爬升小齿轮2的相位角之差相同，同一层的两个爬升 小齿轮2的相位角之差也相同，因此各个爬升小齿轮2的相位角是均匀分布的， 各个时刻多个爬升小齿轮2和齿条1整体的瞬时重合度可以保持稳定，进一步 提高了升降系统的稳定性和承载能力。

在具体实现中，各个爬升小齿轮可以设置在不同的行星减速箱的内部，L＞ 行星减速箱的长度。

本发明实施例通过将各个时刻多个爬升小齿轮的相位角设置为各不相同， 使得各个爬升小齿轮和齿条的瞬时重合度各不相同，不会存在各个爬升小齿轮 同一时刻的相位角相同的情况，提升了升降系统的承载能力。

实施例二

本发明实施例提供了一种海洋平台，海洋平台包括海洋平台本体、桩腿、 以及升降系统。

在本实施例中，该升降系统可以与实施例一提供的升降系统相同，在此不 再详述。

本发明实施例通过将各个时刻多个爬升小齿轮的相位角设置为各不相同， 使得各个爬升小齿轮和齿条的瞬时重合度各不相同，不会存在各个爬升小齿轮 同一时刻的相位角相同的情况，提升了升降系统的承载能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。