一种基于非弹性绳的张紧式系泊系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于非弹性绳的张紧式系泊系统，包括水面装置和设置于水面装置底部的系泊装置，每组系泊装置包括非弹性缆索、附属重物和重力锚，水面装置的底部设有底部拉环，附属重物的顶部设有顶部拉环，非弹性缆索的一端与附属重物的顶部拉环系牢，另一端穿过水面装置的底部拉环后再穿过附属重物的顶部拉环，最后与重力锚系牢；重力锚嵌入海底，附属重物位于水面装置与海底之间，附属重物的高度随外界潮位和波浪力的作用而自动调节，使非弹性缆索时刻保持绷紧状态。本发明专利技术通过非弹性缆索与附属重物的配合，使水面装置不受缆绳的瞬时作用导致冲量过大，在降低成本的同时提供较大的回复刚度，保证潮位适应能力，达到张紧式缆索的弹性效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非弹性绳的张紧式系泊系统
本专利技术涉及船舶与海洋工程
，具体涉及一种基于非弹性绳的张紧式系泊系统。
技术介绍
随着浮标、半潜式钻井平台等与海洋有关器械日渐增多，寻找更适合海上作业平台并能更好适应海上环境的系泊方式逐渐引起人们的重视。任何一种浮式平台，都需要借助定位系统，长期作业于海洋环境中，而不像一般船只那样在遇到恶劣海况时可以避航，再加上海上作业平台要求平台具有低幅运动特性，定位系统的设计选择是非常重要的。目前采用的定位方式一般分为三种，锚泊定位、动力定位以及动力定位+锚泊辅助，但最普遍的还是锚泊定位。锚泊系统一般分为两种形式：悬链线系泊系统和张紧式系泊系统。现有系泊方式普遍存在对锚基要求高，在极限海洋环境条件下产生较大的水平偏离，成本高等缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于非弹性绳的张紧式系泊系统，它能够实现在使用非弹性缆索的前提下使该系泊方式表现出张紧式系泊的所有优点，并降低成本。本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：一种基于非弹性绳的张紧式系泊系统，包括水面装置和设置于所述水面装置底部的至少一组系泊装置，每组系泊装置包括非弹性缆索、附属重物和重力锚，所述水面装置的底部设有底部拉环，所述附属重物的顶部设有顶部拉环，所述非弹性缆索的一端与所述附属重物的顶部拉环系牢，非弹性缆索的另一端穿过所述水面装置的底部拉环后再穿过所述附属重物的顶部拉环，最后与所述重力锚系牢；所述重力锚嵌入海底，所述附属重物位于所述水面装置与海底之间，附属重物的高度随外界潮位和波浪力的作用而自动调节，使所述非弹性缆索时刻保持绷紧状态。上述方案中，所述非弹性缆索采用耐磨的绳索。上述方案中，所述水面装置底部沿周向设置四组所述系泊装置，四组系泊装置沿所述水面装置的周向均匀分布。上述方案中，所述水面装置呈矩形阵列排列，同一阵列中所有附属重物的重量、大小、形状都相等，相邻的水面装置共用所述重力锚。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术通过非弹性缆索与附属重物的配合，使水面装置不受缆绳的瞬时作用导致冲量过大，在降低成本的同时提供较大的回复刚度，并使整体拥有更小的系泊半径，保证潮位适应能力，达到张紧式缆索的弹性效果。其中附属重物的作用是将几乎没有弹性的非弹性缆绳根据潮位和波浪的变化和作用使其随时绷紧，附属重物在波浪作用下运动时克服重力和阻力做功，吸收波浪对水面装置的冲量，使水面装置所受冲量远小于传统张紧式系泊方式。2、本专利技术的系泊系统采用非弹性绳作为缆绳，可在很大程度上降低对重力锚基的要求，并降低成本。3、本专利技术的系泊系统结构简单，易于操作，可广泛适用于不同海域的工作平台。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术基于非弹性绳的张紧式系泊系统的总体示意图；图2是图1的俯视图；图3是水面装置阵列的结构示意图。图中：10、水面装置；11、底部拉环；20、非弹性缆索；30、附属重物；31、顶部拉环；40、重力锚。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1-2所示，为本专利技术一较佳实施例的基于非弹性绳的张紧式系泊系统，包括水面装置10和设置于水面装置10底部的多组系泊装置，每组系泊装置包括非弹性缆索20、附属重物30和重力锚40。非弹性缆索20采用耐磨的绳索，水面装置10的底部设有底部拉环11，附属重物30的顶部设有顶部拉环31，非弹性缆索20的一端与附属重物30的顶部拉环31系牢，非弹性缆索20的另一端穿过水面装置10的底部拉环11后再穿过附属重物30的顶部拉环31，最后与重力锚40系牢。重力锚40嵌入海底，附属重物30位于水面装置10与海底之间，附属重物30的高度随外界潮位和波浪力的作用而自动调节，使非弹性缆索20时刻保持绷紧状态，实现非弹性绳的张紧式系泊。本专利技术提出的基于非弹性绳的张紧式系泊系统适用于潮位变化大，水深变化大，需要张紧式系泊要求的水面装置10，如浮标、半潜式钻井平台等。当水面装置10受到波浪作用力时，吸收波浪能量并发生移动，水面装置10移动时牵拉非弹性缆索20，非弹性缆索20作用于重力锚40和附属重物30，重力锚40由于自身重力和海底摩擦的作用不移动，而附属重物30在非弹性缆索20的牵拉下运动。通过Fluent对该系泊系统进行仿真分析，波浪使得水面装置10运动进而带动非弹性缆索20和附属重物30运动，附属重物30的竖直运动高度可近似等于水面装置10起伏位移量的2倍，附属重物30在运动时克服重力和阻力做功，吸收波浪对水面装置10的冲量，在此过程中，重力锚40所受力的大小不变，水面装置10所受冲量远小于传统张紧式系泊方式。在水面装置10没有吸收其余波浪能的情况下，附属重物30受重力作用下落，其水平分力牵拉缆绳使水面装置10回复原位，并重复以上过程。本专利技术在保证浮体正常工作的情况下充分减小缆绳和水上装置的冲量。进一步优化，水面装置10底部沿周向设置四组系泊装置，四组系泊装置沿水面装置10的周向均匀分布。如图3所示，当水面装置10有多个时，如水面装置10为浮标，水面装置10呈矩形阵列排列，同一阵列中所有附属重物30的重量、大小、形状都相等，相邻的水面装置10共用重力锚40，这样在阵列中，作用于同一个重力锚40的四根缆绳所受的水平分力的朝向近似垂直，将缆绳给重力锚40施加的外力的水平分量互相抵消，减少走锚概率。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。上面结合附图对本专利技术的实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非弹性绳的张紧式系泊系统，包括水面装置和设置于所述水面装置底部的至少一组系泊装置，其特征在于，每组系泊装置包括非弹性缆索、附属重物和重力锚，所述水面装置的底部设有底部拉环，所述附属重物的顶部设有顶部拉环，所述非弹性缆索的一端与所述附属重物的顶部拉环系牢，非弹性缆索的另一端穿过所述水面装置的底部拉环后再穿过所述附属重物的顶部拉环，最后与所述重力锚系牢；所述重力锚嵌入海底，所述附属重物位于所述水面装置与海底之间，附属重物的高度随外界潮位和波浪力的作用而自动调节，使所述非弹性缆索时刻保持绷紧状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于非弹性绳的张紧式系泊系统，包括水面装置和设置于所述水面装置底部的至少一组系泊装置，其特征在于，每组系泊装置包括非弹性缆索、附属重物和重力锚，所述水面装置的底部设有底部拉环，所述附属重物的顶部设有顶部拉环，所述非弹性缆索的一端与所述附属重物的顶部拉环系牢，非弹性缆索的另一端穿过所述水面装置的底部拉环后再穿过所述附属重物的顶部拉环，最后与所述重力锚系牢；所述重力锚嵌入海底，所述附属重物位于所述水面装置与海底之间，附属重物的高度随外界潮位和波浪力的作用而...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏焱，王浩宇，吉健，邹启禄，李玉坤，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42