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第七章 自升式平台
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7.2 工作原理和结构组成
平台主体的平面形状
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7.2 工作原理和结构组成
三、升降装置
升降装置的功能是完成升降船和升降桩腿的工作，并在着底作业时保 证平台固定位置，在拖航时保持桩腿固定位置。整个升降装置系统包括：
7.3 设计要求及环境条件
一、自升式平台操作程序与工况
操作程序； 工况一：移航； 工况二：放桩及提桩； 工况三：插桩及拔桩； 工况四：预压； 工况五：站立工况。
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7.3 设计要求及环境条件
操作程序
非自航的自升式平台就位一 般采用锚或拖轮； 移位频繁的非自航自升式平 台也有配舵桨，用于工地移 位和助航； 自航自升式平台利用自身配 置的螺旋桨就位。
第七章 自升式平台
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7.2 工作原理和结构组成
二、自升式平台的构成
升降装置
平台主体 桩腿
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7.2 工作原理和结构组成
二、自升式平台的构成
平台主体（上船体）结构：平台主体主要提供生产和生活的场地， 并在拖航或航行时提供浮力； 桩腿结构：桩腿的主要作用是支撑平台在海上作业，并将平台所受 的载荷传递给海底地基，桩腿的最下端还配置桩脚箱（或沉垫）； 升降装置：是提升或下降桩腿或船体的装置，并在拖航时支撑桩腿 和在升起时支撑平台； 完成预定功能的作业设备，如：起重机、钻机； 动力设备、供电设备、生活设备等。
海洋平台设计原理
主讲人：何炎平 倪崇本
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 二〇一六年·十一月
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第七章 自升式平台
1. 概述； 2. 工作原理和结构组成； 3. 设计要求及环境条件； 4. 主尺度与总体布置； 5. 重量分类与计算； 6. 桩腿型式和构造； 7. 桩腿强度校核； 8. 结构强度直接计算； 9. 学习与工作思路； 10. 思考与作业。
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7.3 设计要求及环境条件
4.工况四：预压
自升式平台除沉垫型外都需要预压；
为了使自升式平台不会由于钻井机械等引起的振动、风浪流等环境外
力、起重作业等引起的倾覆力矩等原因而使桩腿继续下陷或突然下陷，
从而避免平台严重倾斜甚至倾倒等危险现象，在平台主体举升到规定
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7.3 设计要求及环境条件
作业水深； 环境温度； 风、浪、流、冰； 地质条件； 极限海况； 作业海况； 迁移海况。
三、环境条件
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7.3 设计要求及环境条件
1.作业水深
自升式钻井平台一般来讲有标准的系列，如：； 其它平台往往根据实际工程需求确定，也有系列，如： GustoMSC的SEA、 NG系列； 峰隙的概念和天文潮、风暴潮的概念。
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7.3 设计要求及环境条件
1.作业水深
峰隙系指平台在站立状态下，主体结构最低构件下缘与最大设计波高 的波峰之间的净空距离（见图4.3.1.1）。峰隙������不小于������1和1.2m之小者：
������1 = 0.1 ������1 + ������2 + ������3 ������ 式中： ������1——天文潮高， ������；
升降装置的动力系统； 船体上的升降装置； 桩腿上的升降结构和固桩结构。
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7.2 工作原理和结构组成
三类升降装置
间断升降装置：液压升降装置； 准连续升降装置：双作用液压升降装置； 连续升降装置：齿轮齿条升降装置、钢丝绳滑轮 升降装置。
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1.作业水深
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7.3 设计要求及环境条件
2.迁移工况的环境条件
油田迁移：风速不小于36m/s（70kn），波浪载荷按照油田 内迁移环境条件确定波浪要素，且与海流按最不利情况进行 组合； 远洋迁移：风速不小于51.5m/s（100kn），波浪载荷按最大 迁移环境条件确定波浪要素，且与海流载荷按最不利情况进 行组合。
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7.3 设计要求及环境条件
3.工况三：插桩及拔桩
下桩后平台定位，并迅速将全部桩腿同步下放到触地，以避免移位； 操作对包括风、浪、流等的环境条件有限制； 插桩的过程为平台的重量由浮力支持过渡到由桩腿支持的过程，平台 由漂浮状态过渡到海底支撑状态的过程； 当平台完成作业需要离开时，首先下降船体到预定的浮态吃水，开始 试拔桩腿，如拔不起来，则可继续下降主体超过预定吃水一定量，再 行试拔，并可动用冲桩喷射系统，直至可以提起。
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7.3 设计要求及环境条件
5.工况五：站立工况
包括：作业工况和自存工况；
作业工况：正常环境条件下平台进行预定作业功能的工况，平台的可
变载荷一般取为满载，其值有时较升降工况和自存工况大；
自存工况：平台遭遇一百年一遇的特大环境载荷时停止作业但仍能够
自存的工况，一般可变载荷较小，但环境载荷大得多；
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7.2 工作原理和结构组成
间断升降装置：液压升降装置
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7.2 工作原理和结构组成
准连续升降装置：双作用液压升降装置
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7.2 工作原理和结构组成
站立工况，平台主体受到重力、风力和作业载荷，桩腿则受到浮力、
重力、风浪流诸外力的联合作用，平台的安全性取决于坐底稳性和结
构强度。坐底稳性包括抗倾稳性、抗滑稳性，以及地基承载力和不均
匀沉陷等。结构强度包括主体的总强度，桩腿的整体稳定性、弯压强
度和局部强度。
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������2——风暴潮高， ������ ； ������3——最大设计波浪在基准水面上的高度， ������ 。
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7.3 设计要求及环境条件
1.作业水深
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7.3 设计要求及环境条件
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7.1 概述
自升式平台主要类型：
自升式钻井平台；
自升式生产平台；
自升式修井平台；
自升式生活平台；
自升自航船（LiftBoat）；
自升自航风电安装船；
自升式起重船； 自升式工程船（打桩、整平、 钻孔爆破）；
等等。
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36.01m/s（70kn） 51.44m/s（100kn）
36.01m/s（70kn） 51.44m/s（100kn） 25.8m/s（50kn）
7.2 工作原理和结构组成
连续升降装置：齿轮齿条升降装置
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7.2 工作原理和结构组成
三种锁定方式
气囊式 插销式 齿块式
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7.2 工作原理和结构组成
固桩装置
作业和拖航均需要固桩； 一般采用楔块结构，填充 船体和桩腿之间的间隙； 每根桩腿设间距较大的上、 下两处固桩。
连续升降装置：齿轮齿条升降装置
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7.2 工作原理和结构组成
连续升降装置：齿轮齿条升降装置
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7.2 工作原理和结构组成
连续升降装置：齿轮齿条升降装置
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7.3 设计要求及环境条件
3.某平台设计环境条件实例
设计最大作业水深： 设计环境温度： 海水温度： 钢结构设计温度： 设计风速 正常作业工况： 风暴自存工况： 拖航工况： 完整稳性，油田拖航： 完整稳性，远洋拖航： 破舱稳性：
122m（400ft） -20℃～+45℃ -2℃～+35℃ -20℃
各种工况： 航行或拖航（桩腿高）
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7.2 工作原理和结构组成
各种工况：
站立的作业工况（不同功 能）； 站立的风暴自存工况； 升降桩腿和升降船体（过渡 工况、环境条件限制）； 预压工况（抵御载荷变化）； 拔桩工况（对储备浮力的要 求）。
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