一种海洋平台张力索型系泊系统技术方案

本发明专利技术公开了一种海洋平台张力索型系泊系统的技术方案，该海洋平台的系泊系统由三部分组成：即(1)张力索系统；(2)重力锚系统；(3)卷扬机与自动控制系统。本发明专利技术的张力索分二类：其一是“边牵引索”，是设置在平台之下将平台与边锚连接起来的钢索；其二是“垂直索”，是将平台与其下的锚连接起来的钢索。依靠重力锚本身重量与海底之间产生的摩擦力来平衡平台承受的水平作用力；依靠锚本身重量与平台浮力产生的钢索张力来平衡垂直作用力。这两组钢索在卷扬机与自动控制系统的共同作用下，平衡来自各个方向的干扰力，保持平台位置的稳定。

Tension cable type mooring system of offshore platform

The invention discloses a technical scheme of the tension cable type offshore platform mooring system, the offshore platform mooring system consists of three parts: (1) the tension cable system; (2) gravity anchor system; (3) and the automatic control system of hoist. The invention of the cable tension can be divided into two categories: one is the \rope\, is set on the platform under the platform and side anchor connecting cables; the other is \vertical cable\, is to connect with the anchor cable platform. The horizontal force exerted by the platform is balanced by the friction force between the weight of the gravity anchor and the floor of the sea; the vertical force is balanced by the tension of the anchor itself and the tension of the cable produced by the buoyancy of the platform. The two sets of cables are balanced by the interaction of the winch and the automatic control system to balance the forces from all directions and maintain the stability of the platform.

【技术实现步骤摘要】
一种海洋平台张力索型系泊系统1、
：本专利从技术角度涉及船舶及海洋工种类
：主要应用于海上各类浮式建筑物或简称为浮式平台，主要解决大型浮式建筑物在海上的固定问题，故也可以属于相关应用的
2、
技术介绍
本专利所谓的“海洋平台”(以下简称“平台”)泛指一切承载各种装置、非自航式的海上浮式建筑物。例如海洋采油平台、风电平台、海上浮动式油库、海上宾馆、海上浮动岛、海上养殖网箱、海上浮动机场、海上旅游景点、船舶、海上城市等等。人类在海洋进行生活、生产与经济发展的各种活动，最基本的条件是要有生存的空间，因而要建造一定量的海上浮式或潜式建筑物。这些建筑物在海上位置的固定，现在主要采用锚固或桩固，这两种方式都存在一定的缺陷，因而有一定的使用范围。对于浅海，例如100m水深左右，常使用锚加锚链或锚索予以固定的方式，但这是一种柔性的固定方式，在大风浪来袭时，其空间位置往往不易稳定，导致其上的设备或装备不能很好地工作；若采用桩基固定的方式，又需要在海上打桩，尤其在深海，将会大大增加建设成本。本专利是在现有技术的基础上，利用船舶的浮力原理，将海上浮动建筑物内的部分空间(一般称为“压载舱”)装满压载水后使其下沉到一定吃水(或潜入到海洋一定的深度)，将系泊索安置好之后，再抽出部分或全部压载水，以产生向上的浮力而使系泊索张紧(这样的连接索可称为“张力索”)。该索与在海底设置的重力锚之间产生一定的拉紧力，从而将浮动式建筑物牢固系紧。我国海岸线绵长，海洋资源十分丰富。为开发近海及远海的海上资源时，需要建立许多海上浮动式建筑物，或在海面以下设置悬浮式建筑物。若采用本项技术，就可以大幅度降低建设成本。本项技术的最大特点就是原理简单，设备简单、安全可靠，成本低廉。3、
技术实现思路
现以一个海洋浮动式风电平台(兼海上养殖网箱)(参见附图1、附图2)为例，说明本专利技术的内容。3.1一种海洋平台张力索型系泊系统的组成如图1所示的海洋平台，其主体⑧是由一个称为“中心岛”的箱体单元及与其铰接起来的环形箱体单元(本例是8个)组成。其系泊系统由3大部份构成，即(1)张力索系统；(2)重力锚系统；(3)卷扬机与自动控制系统.3.1.1张力索系统：分为二类：第一类称为“边牵引索”(参阅图2、图3、图4)。这类索设置在平台之下，将平台单元的角点(A2、A3；B2、B3；C2、C3；D2、D3；E2、E3；F2、F3；G2、G3；H2、H3)分别与设在平台对角线与对称线处的边锚点(A、B、C、D、E、F、G)连接起来(图1中命名为③、④)。它们的主要功能是，当平台遭遇水平方向的干扰力，如风力、水流力、波浪力作用时，利用钢索的张力将其稳定在原置位置。第二类索称为“垂直索”(在图1中用虚线表示⑤⑥)，将设置在平台对角线处的中间锚(简称中锚)(参见图2、图3)各点(A4、A1；C4、C1；E4、E1；G4、G1)与平台单元的角点(A2、A3；C2、C3；E2、E3；G2、G3；)连接起来。垂直索的功能是，在平台遭遇垂直方向的干扰力作用时，以其钢索中产生的张力将其平衡。这两组钢索的共同作用，即可以平衡来自各个方向的干扰力，以保持平台位置的稳定。垂直分布的钢索中的张力产生的机理是：先通过调整平台内的压载舱的水量，使平台保持某一吃水(例如设计吃水)的平浮位置，然后均匀增加压载水，使其平浮于“重载”吃水状态，系紧并调整各垂直索及牵引索，使其处于拉直(或接近拉直)的状态，此时再泵出一定量的压载水。此时泵出压载水的重量，就是平台增加的浮力，此浮力就可产生各钢索的张力。浮力的大小就是各钢索张力大小的矢量总和。通过调整各压载舱浮力的大小，即可调整整个平台的平衡位置。浮力的最大值将取决于各张力索的破断强度。应当指出的是，这种张力索平台的稳定系统，除了平台处于水面漂浮状态可以应用之外，还可以应用于平台处于水下悬浮状态，或者处于海底状态。这对于需要应对特殊海况或特殊用途的平台更有意义。我国沿海，尤其是东南沿海，是一个多台风的水域，每年都有多起会产生巨大破坏力的热带风暴及台风。例如，当海上浮式风电平台、或海上设施遭遇特大台风袭击、或海上水产养殖网箱遭遇赤潮袭击时，需要将平时在海面上漂浮的建筑物潜入水下，以躲避风浪的袭击。采用本项技术将可以很方便实现这一点。需要整个平台潜浮于水下时，在风暴到来之前可将大量的压载水灌入平台，使平台下沉至水面下一定深夜，然后系紧各钢索，此时再抽出一定量的压载水，让各张力索“绷紧”，使平台稳定在水面下一定位置。当赤潮或风暴过后，再逐渐按程序释放卷扬机，让平台浮出水面既定位置。这是本专利的特殊用途。3.1.2重力锚系统：本专利采用的重力锚，是依靠本身重量产生的摩擦力来平衡水平作用力的，因而就需要锚具有较大的重量。再有，本专利不仅适用于浅海(如水深100m以下)，而且也可以适用于较深的海域(例如水深1000m左右)。这些要求，常规的船用锚及锚链都是不适宜的。本专利所谓的“重力锚”实质上就是一堆钢筋混凝土制成的“桶”，其中装满海上最易获得、且最便宜的有重量的物质，例如砾石、海砂、某些金属矿渣、矿砂等。本专利使用的所谓“特别设计”的重力锚的构造如图5所示。本例重力锚由4部分组成：其一，圆桶形中心体④；其二，分为多块的外挂重物②，又称为外挂体；其三，防滑锥①；其四，附属体③⑤⑥⑦⑨⑩组成。中心体与外挂体均由钢筋混凝土浇筑而成，外挂体外部用钢板条带⑨挂在中心体结构的耳板③上，再用螺栓相互连接；外挂体的外部用一组钢箍⑩围起来，相互用螺栓连接形成一个整体。底部的防滑锥①由钢结构做成。当整体重力锚设置在海底平面后，在重力锚重量的压力下，防滑锥会逐渐陷入海底泥砂中。这将有利于防止重力锚的位移。该重力锚中心体的中部⑧是空的，可以充填海砂、石砾、金属矿石等物资以增加重量。该重力锚的上部设置钢环⑤，用卸扣将其与钢索相连接。钢盖⑥(包括其下的钢筋混凝土盖)与中心体法兰用螺栓⑦(或焊接)连接。3.1.3卷扬机与自动控制系统：对于各类钢索，均可以采用独立或组合式的卷扬机进行控制，将钢索拉紧与释放，均在自动控制系统的控制下进行。自动控制系统的传感器，应能够将各钢索的实际张力传输到电脑中，并将预计应达到的张力设置在电脑程序中，用以控制各卷扬机的运作。这些是常规的自动控制技术。兹不赘述。4、附图说明附图1一种海洋平台张力索型系泊系统示意图图例：①垂直式重力锚；②边重力锚；③边牵引索；④边牵引索⑤垂直张力索；⑥垂直张力索；⑦空气管；⑧平台主体；⑨平台上层建筑；⑩风电机塔架及中央空气管；风电机；太阳能光伏板；太阳能光伏板架。附图2海洋平台平面受力及钢索分布示意图附图3A-A2-A3-O剖面牵引索及垂直张力索布置及受力分析附图4B-B2-B3-O剖面牵引索布置及受力分析附图5a一种海洋平台重力锚剖面图图例：①重力锚防滑锥；②重力锚外挂体；③重力锚外挂体锁扣；④重力锚中心体；⑤重力锚吊环；⑥重力锚盖板；⑦重力锚连接法兰；⑧重力锚中空部分；⑩重力锚外挂体钢箍；附图5b一种海洋平台重力锚俯视图图⑨重力锚外挂体钢挂带；⑩重力锚外挂体钢箍；重力锚外挂体钢箍锁紧螺栓；5、具体实施方式(设计实例)下面根据船舶设计理论，给出一个边长为100m的正方形铰接式“海上浮式风、光发电及水产养殖示范平台”的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋平台张力索型系泊系统，其特征在于，所述的海洋平台张力索型系泊系统由3个部分构成：即(1)张力索系统；分为“边牵引索”与“垂直索”二类，其主要功能是将海洋平台与海底锚连接起来，以平衡平台遭遇的各个方向的干扰力；(2)重力锚系统；设置在海底，依靠本身重量维持平台的稳定；(3)卷扬机与自动控制系统，协调各钢索的动作。

【技术特征摘要】
1.一种海洋平台张力索型系泊系统，其特征在于，所述的海洋平台张力索型系泊系统由3个部分构成：即(1)张力索系统；分为“边牵引索”与“垂直索”二类，其主要功能是将海洋平台与海底锚连接起来，以平衡平台遭遇的各个方向的干扰力；(2)重力锚系统；设置在海底，依靠本身重量维持平台的稳定；(3)卷扬机与自动控制系统，协调各钢索的动作。2.根据权利要求1所述的一种海洋平台张力索型系泊系统，其特征在于，所述的张力索系统分为二类：第一类称为“边牵引索”，由设置在平台之下，将平台与对角线及对称线处的边锚点连接起来的钢索组成；其主要功能是，当平台遭遇水平方向的干扰力，如风力、水流力、波浪力作用时，利用钢索的张力将其稳定在原置位置；第二类称为“垂直索”，由置于平台以下，将平台与垂直方向的锚(简称中锚)连接起来的钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊麟，林国珍，
申请(专利权)人：周俊麟，林国珍，
类型：发明
国别省市：福建,35