4、经验总结法

归纳总结前人设计经验，掌握并运用设计过程中的经验规律，来达到设计要求。

5、计算分析方法

采用MATLAB计算环境载荷并画出三维曲面图，采用abaqus、hypermesh进行一系列的分析计算，从而做出正确的说明和判断。

6、思维方法

正确进行思维和准确表达思想的重要工具，采用包括归纳演绎、类比推理、抽象概括、思辨想象、分析综合等方法，来指导本设计。

1.5  本章小结

本章主要介绍了深水自升式钻井平台的研究背景、目的和研究意义，细致分析了国内、外研究现状及发展趋势，对本文的主要研究内容加以高度概括的同时提出了具体的研究思路和技术路线。

 第二章 总体方案设计

2.1  需求分析

2.1.1  市场需求

大陆架水深200m以内海域的油气勘探开发过程中应用最为广泛的设备便是升式钻井平台。我国海洋油气勘探开发事业于从20 世纪60 年代起步于渤海湾,随着经济和科技的飞速进步，逐步向南黄海、东海、南海扩展,如今随着综合国力的增强又准备走向世界。

对于我国最大水深(包括潮差)在40m 以内渤海海域的油气资源的开发，我国已掌握的40m 自升式钻井平台的技术性能足以满足要求,只需增加一定的平台数量。但是,对于大陆架水深较大环境较恶劣的南黄海、东海以及南海, 需要作业水深较大的自升式钻井平台,而这些平台正是我国目前急需发展的。

2.1.2  设计需求

为推动我国海洋工程事业的发展，提升海洋工程的技术，加速我国深水大陆架油气资源及其他资源的勘探开发，满足我国对油气资源的庞大需求，缓解供需矛盾的同时，在海洋领域不断寻求新能源。为适用于我国海洋资源勘探开发事业研究设计出具有我国特色的中深水桁架腿自升式海洋平台设计技术。自升式钻井平台升降系统的设计要求如下：

1）能够在180米以内海域进行正常作业

2）能在南海海域正常作业

3）满足海工规范

2.2  总体方案设计

2.2.1  设计依据

本文设计的桩腿形式为桁架式桩腿带桩靴，数量为3条，升降装置采用超大模数齿轮齿条传动机构。

桁架式平台作业水深要大于壳体式平台，所需的钢材量少于壳体式的，但是结构要复杂一些。目前建造的平台多为桁架式平台，技术更先进，作业水深更深。本文研究的自升式钻井平台必须适用于180米水深的南海海域，水深较大，环境恶劣所以采用桁架式桩腿。

根据水深不同，自升式钻井平台的桩腿数量一般是不同的，当作业水深比较浅时不用多考虑桩腿重量，所以多采用4条桩腿，同时保证即便有条桩腿不能正常启动，平台也可以正常工作；当作业水深很大时，考虑到桩腿的质量和尺寸，比较适合采用3条桩腿，同时减少升降机构。由于水深较大，从减少桩腿的数目、减少相应的升降装置的套数、降低造价及减轻桩腿自重而言，三桩腿最为理想。

升降装置可分为缆索式，销孔式和齿轮齿条式，目前被广泛采用的是齿轮齿条式和销孔式。

销孔式液压升降系统带动环梁上下运动的是液压缸中活塞杆伸缩，用锁紧销将环梁和桩腿锁紧使桩腿升降。销孔式液压升降系统的缺点：运动不连续，升降速度较慢。优点：体积小，传动效率高，并对桩腿没有公差要求，结构上无需缓冲垫。

齿轮齿条升降系统的动力源采用电机或液压马达，经过齿轮减速后带动小齿轮，小齿轮带动沿桩腿弦杆铺设的齿条，以驱动桩腿的升降动作。一根桩腿上一般铺设有多道齿条，为了使由于压力角和摩擦力引起的水平分力可以互相抵消，齿条一般是成对附设于同一根弦杆的两侧。为缓冲齿条受的冲击力，可在固桩架上下加上缓冲装置或采取其它措施补偿该冲击力。为了限制桩腿水平方向的运动和保持小齿轮与齿条的间距，在齿条两侧设置导向结构。齿轮齿条升降系统优点：运动连续、速度快、运动平稳、操作灵活。缺点：对齿轮的要求较高，且常需要齿轮箱减速，机构庞大，平台升起后采用锁紧装置进行固定，升降装置一直处于受力状态。