(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210953103.4 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫20 0号 (72)发明人 张焕好　王宇涵　彭江舟　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 张玲 (51)Int.Cl. E02B 17/00(2006.01) E02B 17/02(2006.01) E02B 3/26(2006.01) E02B 1/00(2006.01) E02B 1/02(2006.01) E02D 31/06(2006.01)E02D 27/52(2006.01) E02D 27/42(2006.01) G06F 30/13(2020.01) (54)发明名称 一种具有围护结构的海上平台支撑柱及设 计方法 (57)摘要 本发明属于海 上平台技术领域， 具体涉及一 种具有围护结构的海上平台支撑柱及设计方法。 步骤如下： (1)在支撑柱的外围设计多个围护结 构， 每一个围护结构所在平面和支撑柱母线垂 直； (2)根据支撑柱的尺寸设计围护结构的高度 值h， h等于支 撑柱顺水流侧面中点的边界层厚度 δ； (3)设计相邻围护结构之间的间距s， s＝8h ‑ 10h。 本发明通过抑制边界层转涙来减小阻力波 动， 减小动荷载， 通过改变主体结构背面的流动 形态来改变前后压力差， 减小横向荷载， 从而实 现减小支撑柱的振动与阻力， 降低海洋基建工程 的维护难度， 延长海洋工程中支撑结构如支撑柱 的使用寿命， 提高海上平台在极端天气下的承 载 能力。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115094857 A 2022.09.23 CN 115094857 A 1.一种具有围护结构的海上平台支撑柱的设计方法， 其特 征在于， 步骤如下： 步骤(1)： 在支撑柱的外围设计多个围护结构， 每一个围护结构所在平面和支撑柱母线 垂直； 步骤(2)： 根据支撑柱的尺寸设计围护结构的高度值h， h等于支撑柱顺水流侧面中点的 边界层厚度 δ； 步骤(3)： 设计相邻围护结构之间的间距s， s＝8h ‑10h。 2.根据权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， 步骤(1)中的围护结构由横截面为正 方形或半圆形的金属条固定 设置在支撑柱外围形成， 正方形金属条一侧和支撑柱外周固定 连接， 正方形的高度为h； 半圆形金属条的直面一侧和支撑柱外周固定连接， 半圆形的直径 为h。 3.根据权利要求2所述的设计方法， 其特征在于， 围护结构通过螺栓与支撑柱连接， 或 者围护结构通过焊接和支撑柱连接 。 4.根据权利要求2所述的设计方法， 其特征在于， 步骤(2)中的围护结构的高度值h的具 体计算步骤如下： 式中x为支撑柱与流体成最小夹角所在面中点与柱前缘的距离， 等于L/2， 其中L为支撑 柱的特征长度， ρ 是流体的密度， μ为 流体的粘性系数， V∞表示 流体的平均速度。 5.根据权利要求 4所述的设计方法， 其特 征在于， 流体为海水或空气。 6.根据权利要求5所述的设计方法， 其特征在于， 支撑柱的横截面为矩形或者圆形， 当 横截面为矩形时， 特征长度L为支撑柱与流向成最小夹角所在面侧边的长度， 当横截面为圆 形时， 特征长度L为支撑柱的直径。 7.一种具有围护结构的海上平台支撑柱， 其特征在于， 采用权利要求1 ‑6任一项所述的 方法设计。 8.根据权利要求7 所述的海上平台支撑柱， 其特 征在于， 金属条的材质为 合金钢。 9.根据权利要求8所述的海上平台支撑柱， 其特征在于， 金属条的材质为Q255钢、 Q275 钢或Q235钢。 10.根据权利要求9所述的海上平台支撑柱， 其特征在于， 当围护结构的横截面为正方 形时， 在拐角处做圆角处 理， 使得过渡均匀。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115094857 A 2一种具有围护结构的海上平台支撑柱及设计方 法 技术领域 [0001]本发明属于海上平台技术领域， 具体涉及 一种具有围护结构的海上平台支撑柱及 设计方法。 背景技术 [0002]海洋平台为在海上进行钻井、 采油、 集运、 观测、 导航、 施工等活动提供生产和生活 设施的构筑物。 随着社会的发展和科学的进步， 人类的需求也更加庞大， 海洋中蕴藏着 丰富 的能源， 为了探索深海资源， 海上平台。 海洋资源勘探具有高科技、 高投入、 高风险的特点。 海上平台维护成本高、 操作难度大。 平台在 海上面临着恶劣的生存环境， 洋流的高速冲击以 及波浪拍打所 带来的不稳定荷载会影响海上平台的寿命。 [0003]减小主体结构动荷载的研究已经有许多， 主要目的是对高层或超高层建筑的振动 进行抑制， 多采用附属结构来吸收振动能量， 其附属结构为柔性结构， 与主体结构是具有自 由度的螺栓连接或柔性连接。 这个设计的问题是吸收振动能量的附属结构与主体结构的连 接点也会产生振动， 当振动频率与主体结构接近产生谐振后会对主体结构造成巨大破坏； 同时， 可振动的附属结构其设计主要针对动态荷载如周期性洋流或风， 对高速单方向来流 的缓冲效果较弱， 这些设计的问题不适用于海上平台支撑结构的维护， 因此需要针对海洋 环境下多相冲击， 不 规则冲击与高速来 流并存等情况设计更适用于恶劣环境的防护结构。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种海上平台支撑柱的围护结构及设计方法， 在高速来流 时对边界层进行引导， 对流动进行整流或者抑制了流动分离， 减少阻力波动 从而减小横向 荷载和动荷载， 增强支撑柱的承载力， 延长海上平台的设计使用年限。 [0005]实现本发明目的的技术解决方案为： 一种具有围护结构的海上平台支撑柱的设计 方法， 步骤如下： [0006]步骤(1)： 在支撑柱的外围设计多个围护结构， 每一个围护结构所在平面和支撑柱 母线垂直； [0007]步骤(2)： 根据支撑柱的尺寸设计围护结构的高度值h， h等于支撑柱顺水流侧面中 点的边界层厚度 δ； [0008]步骤(3)： 设计相邻围护结构之间的间距s， s＝8h ‑10h。 [0009]进一步的， 步骤(1)中的围护结构由横截面为正方形或半圆形的金属条固定设置 在支撑柱外围形成， 正方形金属条一侧和支撑柱外周固定连接， 正方形的高度为h； 半圆形 金属条的直 面一侧和支撑柱外周固定连接， 半圆形的直径为h 。 [0010]进一步的， 围护结构通过螺栓与支撑柱连接， 或者围护结构通过焊接和支撑柱连 接。 [0011]进一步的， 步骤(2)中的围护结构的高度值h的具体 计算步骤如下：说　明　书 1/3 页 3 CN 115094857 A 3