一种自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备，包括浮于水面的浮台，还包括在浮台面对水流方向一端设置的前端缆绳和背对水流方向一端设置的后端缆绳，其特征在于，浮台自定位系统还包括沿水流方向水平设置的转筒构件，转筒构件可转动地安装在浮台上，转筒构件前端具有一个前端缆绳缠绕段，前端缆绳的上端缠绕设置在前端缆绳缠绕段上，转筒构件后端具有一个后端缆绳缠绕段，后端缆绳的上端和前端缆绳以相同方向缠绕设置在后端缆绳缠绕段上，转筒构件中间具有一个配重吊绳缠绕段，配重吊绳缠绕段上和前端缆绳相反方向缠绕设置有一根吊绳，吊绳下方悬吊设置有配重驱动块。本发明专利技术能够实现浮台精确定位，并还可以更好地适应水位升降变化。好地适应水位升降变化。好地适应水位升降变化。

A floating device with adaptive water level rise and fall and plane constraint positioning

【技术实现步骤摘要】
一种自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备


[0001]本专利技术涉及水上浮式设施定位
，具体涉及一种自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备。

技术介绍

[0002]水上浮式设施是开发利用水资源的重要载体，常见的水上浮式设施包含大型海洋平台、水上浮趸船、内河航标、浮桥、浮码头、浮式游乐平台等。水上浮式设施安装时需解决两大问题：水位涨落变化中，如何适应水位变化，自动收放缆；水位叠加风、浪、流等多因素影响下，如何实现自身稳定与精确定位。
[0003]大型海洋浮式设施多利用电驱动自控技术，实现海洋平台的收放缆自动调节。内河重要浮式平台多利用电控卷扬机技术，实现内河重要浮式平台的收放缆调节。内河浮式平台一般采用人为调节缆绳长度，实现内河浮式平台的收放缆调节。因此，在不外接外部电源条件下，现有水上浮式设施无法实现自适应水位升降、以及精确定位。接入外接电源及安装机电设备，一方面增加了浮式设施的复杂性和成本，另一方面在某些应用场合不具备外接电源条件。为此，探索在不接入外部电源条件下简便高效的水上浮式设施自适应水位升降与精确约束定位方法，具有重大工程意义。
[0004]为了解决上述问题，申请人考虑设计了一种浮台自定位方法，通过在浮台顺水流方向的前后两侧各采用一根缆绳，将缆绳下端锚固，缆绳上端共同连接到浮台上的一个具有浮动自调节能力的施力构件，通过施力构件使两根缆绳同时张紧，实现浮台的定位。上述方案中，浮体为两端受缆绳限制，故平常状态下不会产生移动。而当浮体受水流冲击时，将导致面对作用力方向一侧的缆绳受力增大，另一侧缆绳受力减小，浮体将发生平面位移，缆绳角度及受力也会发生变化。通过施力构件的浮动自调节功能(调节浮体内部配重驱动块的质量)，使浮体平面位移满足不同工程要求的位移偏差，从而实现浮体的精确定位。这样就能够很好地规避风浪(风流水流通常方向一致)影响而实现浮台的精确定位。
[0005]但具体采用怎样的结构能够更好地实现该方法，并使其能够自动调节以更好地适应水位升降变化，成为有待进一步考虑解决的问题。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够实现浮台精确定位，并还可以更好地适应水位升降变化的自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0008]一种自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备，包括浮于水面的浮台，还包括浮台自定位系统，所述浮台自定位系统包括在浮台面对水流方向一端设置的前端缆绳和背对水流方向一端设置的后端缆绳，前端缆绳下端斜向前锚固在水下，后端缆绳下端斜向后锚固在水下，其特征在于，浮台自定位系统还包括沿水流方向水平设置的转筒构件，转筒构
件可转动地安装在浮台上，转筒构件前端具有一个前端缆绳缠绕段，前端缆绳的上端缠绕设置在前端缆绳缠绕段上，转筒构件后端具有一个后端缆绳缠绕段，后端缆绳的上端和前端缆绳以相同方向缠绕设置在后端缆绳缠绕段上，转筒构件中间具有一个配重吊绳缠绕段，配重吊绳缠绕段上和前端缆绳相反方向缠绕设置有一根吊绳，吊绳下方悬吊设置有配重驱动块。
[0009]上述设备使用时，依靠配重驱动块的重力，通过转筒构件的力矩转换，对前后两端缆绳施加一个预拉力使其张紧并达到平衡，浮台保持不动。当浮台前端受水流冲击时，导致前端缆绳受力增大，此时由于转筒另一侧悬吊的配重驱动块产生的力矩大小和方向不变，故缆绳侧整体力矩大小不变。这样前端缆绳受力增大会导致另一端缆绳预拉力减小，这样转筒构件两侧力矩继续保持平衡，浮台保持水平位移不变(只在缆绳形变范围内做非常微小的位移)，实现了受水流冲击状态下的精确平面定位约束。同时在水位涨落时，通过转筒构件的转动实现缆绳的收放自适应调节，转筒转动时配重驱动块高度改变但力矩大小不变，故转筒构件另一侧的前后两端缆绳收放长度在对应调整但力矩仍然保持不变，浮台吃水深度不变。故更好地保证了浮台自定位系统能够根据水位变化做自适应调整并在调整过程中维持张紧受力体系平衡不变。
[0010]更加具体地说，水上浮式设施在日常运行中，浮体受到的力主要有浮体自重力、浮力、水流力及风、波浪力等。本方案中，水流力及风、波浪力由配重驱动块对艏艉缆施加作用力，并通过缆绳内力自适应调节抵消。同时由于选用(优选重力与浮力相同的)高强度缆绳，缆绳在水中均为张紧伸直状态，其漂移移位主要由缆绳内力变化导致的弹性变形产生，从而实现了浮体的平面约束定位。其原理类似斜拉桥的斜拉索，桥梁荷载变化主要引起各根缆索的内力变化，但桥梁整体变形量影响较小。故本方案中缆绳作用力由浮体内与缆绳连接的配重驱动块施加，配重驱动块的重量根据设计水流力及风、波浪力的大小，以及所需浮体定位精度确定。当水位涨落时，通过浮体内部传动机构和配重驱动块的运动收放缆，使缆绳始终保持拉直状态并使浮体在设定基准位置处随水位升降，浮体用于桥墩防撞保护时，能够保持与桥墩处于非接触式状态，不增加桥墩荷载。故本专利技术提出了水上浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法，采用自平衡原理，利用机械结构实现对称布置两根缆绳之间的自耦合锁定，实现了不同水位与流速条件下的自调节与自适应。
[0011]当然，实施时作为其他的可实施方案，可以将上述方案中的配重驱动块改为下端固定在浮台上的弹簧构件，或者直接将前端缆绳的上端和后端缆绳的上端分别连接在浮台上一个弹簧构件的两端，但这种结构受力平衡稳定性不高，同时难以很好地根据水位变化实现自适应调整。
[0012]进一步地，前端缆绳缠绕段和后端缆绳缠绕段对应的浮台下表面各安装有一个定滑轮，前端缆绳和后端缆绳各自绕过对应的定滑轮后向上和转筒构件缠绕连接。
[0013]这样，通过定滑轮转向，将缆绳斜向的拉力转变为竖直方向的力，保证转筒构件受力更加平衡稳定。
[0014]进一步地，定滑轮安装在一个可水平转动的定滑轮座上。
[0015]这样，方便缆绳可以张开呈一定角度，以更好地保持平衡和稳定。
[0016]进一步地，定滑轮和转筒构件之间设置有竖向的软套管，前端缆绳和后端缆绳分别穿过对应软套管和转筒构件相连。
[0017]这样，可以更好地保护缆绳。
[0018]进一步地，前端缆绳缠绕段和后端缆绳缠绕段等径设置且直径大于配重吊绳缠绕段直径。
[0019]这样可以通过转筒构件各段的直径比例变化实现缆绳的收放长度距离比例调整，减小配重驱动块所需吊绳的长度。
[0020]进一步地，浮台上设置有吊舱，配重驱动块悬吊于吊舱内。
[0021]这样，配重驱动块自身不会受水流冲击影响受力平衡，也更加方便检修维护。当然实施时，也可以将配重驱动块悬吊在浮台下方水体内，但这样容易受水流冲击影响，且不利于检修。
[0022]进一步地，转筒构件通过轴承可转动地安装在支撑架上，支撑架固定在浮台上。
[0023]这样结构简单，方便安装。
[0024]进一步地，前端缆绳缠绕段和后端缆绳缠绕段上依靠花键各自设置有一个可轴向滑动的滑动套，前端缆绳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备，包括浮于水面的浮台，还包括浮台自定位系统，所述浮台自定位系统包括在浮台面对水流方向一端设置的前端缆绳和背对水流方向一端设置的后端缆绳，前端缆绳下端斜向前锚固在水下，后端缆绳下端斜向后锚固在水下，其特征在于，浮台自定位系统还包括沿水流方向水平设置的转筒构件，转筒构件可转动地安装在浮台上，转筒构件前端具有一个前端缆绳缠绕段，前端缆绳的上端缠绕设置在前端缆绳缠绕段上，转筒构件后端具有一个后端缆绳缠绕段，后端缆绳的上端和前端缆绳以相同方向缠绕设置在后端缆绳缠绕段上，转筒构件中间具有一个配重吊绳缠绕段，配重吊绳缠绕段上和前端缆绳相反方向缠绕设置有一根吊绳，吊绳下方悬吊设置有配重驱动块。2.如权利要求1所述的自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备，其特征在于，前端缆绳缠绕段和后端缆绳缠绕段对应的浮台下表面各安装有一个定滑轮，前端缆绳和后端缆绳各自绕过对应的定滑轮后向上和转筒构件缠绕连接。3.如权利要求2所述的自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备，其特征在于，定滑轮安装在一个可水平转动的定滑轮座上。4.如权利要求2所述的自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备，其特征在于，定滑轮和转筒构件之间设置有竖向的软套管，前端缆绳和后端缆绳分别穿过对应软套管和转筒构件相连。5.如权利要求1所述的自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备，其特征在于，前端缆绳缠绕段和后端缆绳缠绕段等径设置且直径大于配重吊绳缠绕段直径。6.如权利要求1所述的自适应水位升降和平面约束定位的浮式设备，其特征在于，浮台上设置有吊舱，配重驱动块悬吊于吊舱内。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊，胥润生，李晓飚，舒岳阶，马希钦，张绪进，周世良，周远航，马御风，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：