船舶标准化与质量含海工装备文
自升式钻井平台桩腿锁紧齿条受力特性研究
上海振华重工（集团）股份有限公司姜树卫罗瑞锋
摘要：锁紧系统是自升式钻并平台的重要组成部分。本文通过理论及有限元分析方法，研完了不同齿数的锁紧齿条受力分布情况，并研究了当镇紧齿条某一齿失效后其它齿步受力重新分布情况
关键词：自升式钻并平台桩腿锁紧齿条受力特性
引言
自升式钻井平台是近海油气勘探开发中使用取
广泛的海洋工程装备之一，为了减少齿轮的数量和增加平台的可靠性，许多自升式平台都带有桩腿锁紧系统，该系统是自升式平台的关键核心部件自前世界上大部分自升式钻并平台均采用齿形模块式锁紧系统，这种锁紧系统具有结构简单、锁紧速度快、同步对中性好以及安全可靠等优点()。它能通过锁紧齿条与桩腿齿条啮合进行锁紧，以保证平台在设计载荷作用下的安全性[3。目前很多研究者都从理论公式上研究锁紧齿条的受力分布情况，有
限元分析方面主要研究的是齿条的应力和变形分布等情况[1-4.6]。
本文通过理论及有限元分析方法研究不同齿数
的锁紧齿条受力分布特点，并研究当锁紧齿条某一齿失效后其它齿载荷重新分布情况。分析绪果表明，平台在锁紧状态下，锁紧齿条受力是不均勾的，受力最大值出现在最下面的齿上，随者齿数增加齿条受力不均勾性变得更为严重。研究结果可为后续锁紧齿条设计提供参考。
1锁紧系统锁紧齿条垂向受力理论分析
在锁紧系统完成锁紧操作后，平台垂向载荷将由锁紧齿条和桩腿齿条之间通过相互啮合来完成传递。
图13为锁紧齿条和桩腿齿条啮合时的垂向载
荷分布示意图。 4812016年第6期
图1齿条啮合垂向受力分布示意图
取图1中最下端一齿的啮合处为坐标原点，以
锁紧齿条为研究对象，将锁紧齿条每个齿上受到的力简化为集中力，则有(3)：
F=F+F,+.-+F
(1)
式中：F为平台作用在锁紧齿条上的垂向载荷；n为锁紧齿条齿数；F。为第n个齿受到的力，
假设x位置处齿条垂直截面上的垂向力为F(x)，则有[3]
F(x)=J q(x)dx
分布在某一齿上的垂向力为F(p)[3)：
F(p) = J。g(x)dx
（2)(3)