專利名稱：一種海洋波浪載荷的測量方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及海洋波浪載荷的測量方法和裝置。
背景技術：
海洋波浪作用在海洋平臺導管架上的載荷是設計海洋平臺的重要參數之一。為了獲取海洋波浪載荷的數據，人們采用各種測量手段進行測量，目前海洋波浪載荷的測量方法主要分為測壓和測力兩種；其中，測壓是通過對壓力再積分得到海洋波浪載荷的，而測力則是一種直接測量方法。
目前普遍使用的測量海洋波浪載荷的測力方法都是天平測力方法，在這種天平測力方法中，首先由敏感元件通過波浪承載元件檢測海洋波浪的作用力，然后將檢測到的數據傳遞給相應的處理裝置進行處理，最后輸出所需的海洋波浪載荷數據。現有的天平測力方法，由于其感受波浪載荷的敏感元件同波浪承載元件(如圓筒)設計成整體，因而為了保證敏感元件能完全感受海洋波浪的載荷，而不受支撐連接波浪承載元件結構的干擾，但是天平測力結構中波浪承載元件與海洋平臺導管架腿柱之間的連接部件結構十分復雜；另外，整個天平在實際使用之前就已經同海洋平臺導管架腿柱連接在一起共同進行測量前的調試標定，這樣在海洋平臺安裝施工時很容易對天平敏感元件造成損傷而影響測量參數的可靠性。因此現有天平測力方法存在測量部件結構復雜、設備安裝要求高、工作可靠性低等缺陷。
發明內容
本發明的目的是提供一種方便可靠的在海洋平臺導管架上測量海洋波浪載荷的測量方法。
本發明的另一個目的是提供一種本發明測量方法中所用的海洋波浪載荷的測量裝置。
為實現上述目的，本發明采取技術方案一種海洋波浪載荷的測量方法，包括下列步驟(1)在海洋平臺導管架水線附近位置套裝一個剛性圓筒，該剛性圓筒以懸掛方式吊裝在海洋平臺導管架腿柱上，其水平方向要求沒有約束力；(2)在剛性圓筒與導管架腿柱之間，沿其軸向設置至少兩組測力傳感器，每個測力傳感器組包含有至少三個測力傳感器，所述至少三個測力傳感器位于同一斷面上，并且沿周向均布，相臨的兩測力傳感器組之間間隔適當距離；(3)在剛性圓筒和導管架腿柱之間填充滿添加有觸媒的橡膠，然后靜置熟化；(4)通過所述測力傳感器檢測海洋波浪對剛性圓筒的作用力；(5)所述測力傳感器將檢測到的數據傳遞給數據處理裝置進行處理。
上述的方法中，所述各測力傳感器組中的各測力傳感器的周向位置相同。所述剛性圓筒通過鋼絲或鋼筋連接裝置吊裝在所述海洋平臺導管架腿柱上；所述剛性圓筒在自由狀態下與海洋平臺導管架腿柱同軸，剛性圓筒的長度不小于其直徑的兩倍，所述鋼筋或鋼絲的懸吊長度不小于1m。此外，所述觸媒為二丁基二月桂酸錫或二丁基錫硅酸酯，添加量為1～2％；所述橡膠為甲基硅橡膠。
本發明所提供的海洋波浪載荷的測量裝置，它包括有一剛性圓筒，其通過連接裝置套裝在海洋平臺導管架腿柱的外圓上；至少兩組測力傳感器，其設置在所述剛性圓筒與導管架腿柱之間，每個測力傳感器組包含有至少三個測力傳感器，所述至少三個測力傳感器位于同一斷面上，并且沿周向均布，相臨的兩測力傳感器組之間具有間隔距離；在剛性圓筒和導管架腿柱之間填充滿添加有觸媒的橡膠，并使之靜置熟化。
在實際操作中，所述連接裝置包括有設置在所述海洋平臺導管架腿柱的外圓的吊點，所述吊點的數量至少為三個，并且沿周向均布；設置在所述剛性圓筒內圓的連接點，連接點的數量和位置與所述吊點的數量和位置對應；所述吊點和連接點之間設置連接有鋼絲或鋼筋。
上述的裝置中，所述各測力傳感器組中的各測力傳感器的周向位置相同；所述剛性圓筒在自由狀態下與海洋平臺導管架腿柱同軸，剛性圓筒的長度不小于其直徑的兩倍，所述鋼筋或鋼絲的懸吊長度不小于1m。此外，所述觸媒為二丁基二月桂酸錫或二丁基錫硅酸酯，添加量為1～2％；所述橡膠為甲基硅橡膠。
本發明由于采取以上設計，其具有以下優點由于本發明只采用鋼筋或鋼絲等具有一定柔性的連接就將圓筒與導管架腿柱沿軸向位置固定，同時沿徑向位置又沒有約束，因此本發明的結構特別簡單可靠；由于本發明的敏感元件采用的是市場上能夠采購到的測力傳感器，這樣不僅性能可靠而且更換方便，相對目前已經使用的測力方法而言，本發明的測力方法是“模塊式”結構方式，所以對海洋平臺安裝施工要求就不高。此外，本發明在剛性圓筒和導管架腿柱之間填充上甲基硅橡膠，不僅可以防止海洋生物在剛性圓筒和導管架腿柱之間生長，而且還具有防水的功能，以保護傳感器不被海水腐蝕，同時也不影響傳感器的測量。
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為圖1的A-A剖視示意圖。
圖3為本發明中測力傳感器的放大示意圖。
具體實施例方式
本發明所提供的海洋波浪載荷的測量方法，包括下列步驟(1)在海洋平臺導管架水線附近適當位置套裝一個剛性圓筒，該剛性圓筒以懸掛方式吊裝在海洋平臺導管架腿柱上，其水平方向要求沒有約束力；(2)在剛性圓筒與導管架腿柱之間，沿其軸向設置至少兩組測力傳感器，每個測力傳感器組包含有至少三個測力傳感器，所述至少三個測力傳感器位于同一斷面上，并且沿周向均布，相臨的兩測力傳感器組之間間隔適當距離；(3)在剛性圓筒和導管架腿柱之間填充滿添加有觸媒的橡膠，然后靜置熟化；(4)通過所述測力傳感器檢測海洋波浪對剛性圓筒的作用力；(5)所述測力傳感器將檢測到的數據傳遞給數據處理裝置進行處理。
本發明還提供了一種應用本發明的方法中的海洋波浪載荷的測量裝置，如圖1、圖2、圖3所示，其主要包括有一剛性圓筒2，其通過連接裝置套裝在海洋平臺導管架腿柱1的外圓上；至少兩組測力傳感器3，其設置在剛性圓筒2與導管架腿柱1之間，每個測力傳感器組包含有至少三個測力傳感器3，所述至少三個測力傳感器3位于同一斷面上，并且沿周向均布，相臨的兩測力傳感器組之間間隔適當距離；在剛性圓筒2和導管架腿柱1之間填充滿添加有觸媒的橡膠10，并使之靜置熟化。
在本實施例中，剛性圓筒2由金屬制成，其上、下緣內表面上均分別設置有一組測力傳感器3，且每組包含有四個測力傳感器3，測力傳感器3通過其安裝孔9和螺釘4與剛性圓筒2相固定，上、下緣處各測力傳感器3周向位置相同，并且均沿其周向均布。
上述實施例中所提及的連接裝置，其主要包括有設置在海洋平臺導管架腿柱1的外圓的吊點5，吊點5的數量至少為三個，并且沿周向均布，在本實施例中吊點5的數量具體為四個；設置在剛性圓筒2內圓的連接點7，連接點7的數量和位置與所述吊點5的數量和位置對應，即本實施例中，連接點7的數量也為四個，且其周向位置與吊點5相同；吊點5和連接點7之間設置連接有鋼筋6，通過吊點5和連接點7設置的鋼筋6，使剛性圓筒2懸掛套裝在海洋平臺導管架腿柱1上，同時測力傳感器的觸點8靠壓在導管架腿柱1的外表面上，當然鋼筋6也可以鋼絲是或其他可以實現懸掛套裝的材料。
上述所提及的觸媒可以為二丁基二月桂酸錫或二丁基錫硅酸酯，添加量為1～2％；而橡膠可以為甲基硅橡膠。具體來講，在本實施例中，在剛性圓筒2和導管架腿柱1之間填充滿添加有1.5％二丁基二月桂酸錫的牌號為QD-231的甲基硅橡膠10，然后靜置熟化。
上述實施例中，剛性圓筒2在自由狀態下與海洋平臺導管架腿柱1同軸。為了保證剛性圓筒2橫向無約束力，鋼筋6的懸掛長度應較長；為了使圓筒2具有適當的剛性，其要具有一定的厚度；同時為了使剛性圓筒2能夠準確地反映海洋波浪的作用力，剛性圓筒2應具有一定的長度。本實施例中海洋平臺導管架腿柱1直徑1.5m-3m，剛性圓筒2的厚度為10mm-80mm，其長度不小于其直徑的兩倍，鋼筋6的長度不小于1m。
為了便于安裝，可將剛性圓筒2設計成拼裝式結構，即整個剛性圓筒2由兩塊以上的弧形板拼接而成。此外，甲基硅橡膠10的牌號也可以選擇QD-232或QD-234。
工作時，測力傳感器3對海洋波浪施加在剛性圓筒2上的作用力進行檢測后，將檢測到的數據傳遞給數據處理裝置(圖中未示出)，數據處理裝置為傳統數據處理裝置，可以在市場直接購得，在此不做過多的贅述。數據處理裝置進行相應的數據處理后輸出所需的海洋波浪載荷的數據。因剛性圓筒2具有適當的剛性和長度，同時其橫向無約束力，因此測力傳感器3通過剛性圓筒2檢測到的數據真實地反映了海洋波浪的實際作用力，克服現有技術測量可靠性低的缺陷，此外，由于在剛性圓筒2和導管架腿柱1之間填充有甲基硅橡膠10，而傳感器3完全埋在甲基硅橡膠10中，因此不僅可以防止海洋生物在剛性圓筒2和導管架腿柱1之間生長，而且還具有防水的功能，以保護傳感器3不被海水腐蝕，同時也不影響傳感器3的數據測量。
權利要求
1.一種海洋波浪載荷的測量方法，包括下列步驟(1)在海洋平臺導管架水線附近位置套裝一個剛性圓筒，該剛性圓筒以懸掛方式吊裝在海洋平臺導管架腿柱上，其水平方向沒有約束力；(2)在剛性圓筒與導管架腿柱之間，沿其軸向設置至少兩組測力傳感器，每個測力傳感器組包含有至少三個測力傳感器，所述至少三個測力傳感器位于同一斷面上，并且沿周向均布，相臨的兩測力傳感器組之間間隔適當距離；(3)在剛性圓筒和導管架腿柱之間填充滿添加有觸媒的橡膠，然后靜置熟化；(4)通過所述測力傳感器檢測海洋波浪對剛性圓筒的作用力；(5)所述測力傳感器將檢測到的數據傳遞給數據處理裝置進行處理。
2.根據權利要求1所述的海洋波浪載荷的測量方法，其特征在于所述各測力傳感器組中的各測力傳感器的周向位置相同。
3.根據權利要求1所述的海洋波浪載荷的測量方法，其特征在于所述剛性圓筒通過鋼絲或鋼筋連接裝置吊裝在所述海洋平臺導管架腿柱上；所述剛性圓筒在自由狀態下與海洋平臺導管架腿柱同軸，剛性圓筒的長度不小于其直徑的兩倍，所述鋼筋或鋼絲的懸吊長度不小于1m。
4.根據權利要求2所述的海洋波浪載荷的測量方法，其特征在于所述剛性圓筒通過鋼絲或鋼筋連接裝置吊裝在所述海洋平臺導管架腿柱上；所述剛性圓筒在自由狀態下與海洋平臺導管架腿柱同軸，剛性圓筒的長度不小于其直徑的兩倍，所述鋼筋或鋼絲的懸吊長度不小于1m。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的海洋波浪載荷的測量方法，其特征在于所述觸媒為二丁基二月桂酸錫或二丁基錫硅酸酯，添加量為1～2％；所述橡膠為甲基硅橡膠。
6.一種海洋波浪載荷的測量裝置，其特征在于，它包括有一剛性圓筒，其通過連接裝置套裝在海洋平臺導管架腿柱的外圓上；至少兩組測力傳感器，其設置在所述剛性圓筒與導管架腿柱之間，每個測力傳感器組包含有至少三個測力傳感器，所述至少三個測力傳感器位于同一斷面上，并且沿周向均布，相臨的兩測力傳感器組之間具有間隔距離；在剛性圓筒和導管架腿柱之間填充滿添加有觸媒的橡膠，并使之靜置熟化。
7.根據權利要求6所述的海洋波浪載荷的測量裝置，其特征在于所述連接裝置包括有設置在所述海洋平臺導管架腿柱的外圓的吊點，所述吊點的數量至少為三個，并且沿周向均布；設置在所述剛性圓筒內圓的連接點，連接點的數量和位置與所述吊點的數量和位置對應；所述吊點和連接點之間設置連接有鋼絲或鋼筋。
8.根據權利要求6所述的海洋波浪載荷的測量裝置，其特征在于所述各測力傳感器組中的各測力傳感器的周向位置相同；所述剛性圓筒在自由狀態下與海洋平臺導管架腿柱同軸，剛性圓筒的長度不小于其直徑的兩倍。
9.根據權利要求7所述的海洋波浪載荷的測量裝置，其特征在于所述各測力傳感器組中的各測力傳感器的周向位置相同；所述剛性圓筒在自由狀態下與海洋平臺導管架腿柱同軸，剛性圓筒的長度不小于其直徑的兩倍，所述鋼筋或鋼絲的懸吊長度不小于1m。
10.根據權利要求6或7或8或9所述的海洋波浪載荷的測量方法，其特征在于所述觸媒為二丁基二月桂酸錫或二丁基錫硅酸酯，添加量為1～2％；所述橡膠為甲基硅橡膠。
全文摘要
本發明公開了一種海洋波浪載荷的測量方法，包括下列步驟在海洋平臺導管架水線附近位置以懸掛方式套裝一剛性圓筒；在剛性圓筒與導管架腿柱之間，沿其軸向間隔適當距離設置有至少兩組測力傳感器；在剛性圓筒和導管架腿柱之間填充滿添加有觸媒的甲基硅橡膠；測力傳感器檢測海洋波浪對剛性圓筒的作用力。本發明還公開了一種海洋波浪載荷的測量裝置，包括剛性圓筒、測力傳感器和若干連接裝置。本發明只采用鋼筋或鋼絲等具有一定柔性的連接將圓筒與導管架腿柱沿軸向位置固定，因此其結構簡單可靠；在剛性圓筒和導管架腿柱之間填充上甲基硅橡膠，可以防止海洋生物在剛性圓筒和導管架之間生長，保護傳感器不被海水腐蝕，同時也不影響傳感器的測量。
文檔編號G01L5/00GK1737497SQ20051009367
公開日2006年2月22日 申請日期2005年9月1日 優先權日2005年9月1日
發明者時忠民, 丁樺, 李岐, 楊兵 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心