一种浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法技术

本发明专利技术公开了一种浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法，通过锚固用的缆绳连接浮体实现浮体的定位，其特征在于，在浮体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体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。本发明专利技术具有能够使浮式设施可以适应水位升降并能够更好地实现精确定位的优点。点。点。

An adaptive water level rise and fall and plane constraint positioning method for floating facilities

【技术实现步骤摘要】
一种浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法


[0001]本专利技术涉及水上浮式设施定位
，具体涉及一种浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法。

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]申请人曾申请过专利《一种锚泊式自适应水位升降防船撞方法》中，曾公开了一种通过锚锭和缆绳连接防撞浮箱，实现浮箱微漂移自定位的方法。但该方式定位的浮箱，虽然能够随水面涨落实现自调整适应水位，但在受到水流冲击时，浮箱仍然会随水流方向产生较大的漂移，无法实现浮箱的精确定位。故如何提供一种能够适应水位升降并能够更好地实现浮式设施精确定位的方案，成为本领域技术人员有待考虑解决的问题。

技术实现思路

[0005]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：怎样提供一种能够使浮式设施可以适应水位升降并能够更好地实现精确定位的浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法。
[0006]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：
[0007]一种浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法，通过锚固用的缆绳连接浮体实现浮体的定位，其特征在于，在浮体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体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并实现自适应水位升降的平面约束定位调节。
[0008]这样，本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。本方法就能够很好地规避风浪(风流水流通常方向一致)影响而实现浮体的精确定
位，而且可以根据预估风浪最大冲击力大小来设置内部配重驱动块的质量，更好地保证浮体定位不受风浪水流的影响。
[0009]进一步地，缆绳所施加预拉力大小为浮体受水流最大冲击力在缆绳方向的分力大小。
[0010]这样即采用了最小的预拉力最大程度保证了浮体定位效果。浮体受水流最大冲击力可以根据历史经验值或历史实际检测值确定。
[0011]进一步地，施力构件采用配重驱动块连接吊绳并缠绕在一个转筒构件上构成，并依靠转筒旋转实现浮动自调节。
[0012]这样，施力构件采用配重驱动块连接吊绳并缠绕在一个转筒构件上构成，形成一个自驱动机构，能够在无外接电源的条件下提供驱动力。转筒构件转动，调节缠绕的吊绳长度，进而调整配重驱动块的竖向位置。这样就可以更好地适应水位变化，即水位变化情况基本不影响预拉力的大小改变，更好地保证系统受力平衡、稳定。作为其他的可实施方式，施力构件可以采用弹簧实现对缆绳的预拉力施加以及自身的水位浮动自调节。但是采用弹簧虽然结构比较简单，但在跟随浮体水位变化自适应调节过程中会改变对缆绳的预拉力大小，且弹簧会受自身弹性模量的限制，故水位浮动自调节能力有限，故整体效果不如采用配重驱动块的结构方式。
[0013]作为一种选择，本方法采用在浮体上安装浮体定位装置实现，浮体定位装置包括安装在浮体上的第一转动件，第一转动件上缠绕设置有第一缆绳，第一缆绳具有一个向外延伸并用于锚固的锚固端，还包括和第一转动件相对地安装在浮体上的第二转动件，第二转动件上缠绕设置有第二缆绳，第二缆绳具有一个向外延伸并用于锚固的锚固端，还包括安装在浮体上的一个自驱动转动机构，第一转动件和第二转动件分别和自驱动转动机构传动连接并依靠自驱动转动机构施加对第一缆绳和第二缆绳的预拉力；
[0014]所述自驱动转动机构包括一个第三转动件，第三转动件上缠绕有吊绳，吊绳下端悬吊设置有配重驱动块，依靠配重驱动块重力转化为转矩并施加预拉力；
[0015]其中第一转动件通过第一传动机构和第三转动件传动连接，第二传动件通过第二传动机构和第三转动件传动连接，第一转动件和第二转动件带动第三转动件转动的方向相同且和吊绳缠绕方向相反。
[0016]上述装置使用时，将第一缆绳和第二缆绳的锚固端分别沿水流方向一前一后地锚固在浮体下方，通过自驱动转动机构施加作用力，使得第一缆绳和第二缆绳处于张紧状态并形成平衡。这样浮体两端受缆绳限制，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。同时，采用吊绳缠绕转动构件并悬吊配重驱动块的方式构成自驱动转动机构，不仅仅结构简单，而且重要的是当水位上下波动时，自驱动转动机构中可以通过第三转动件的转动改变配重驱动块的高度实现自适应调节。而且自适应调节后配重驱动块的重力并不会变化，故对缆绳施加的作用力也不会变化。故采用这种方式能够使得缆绳张紧定位效果不会因为水位的波动变化而产生变化，极大地提高了装置的稳定性和可靠性。另外这种方式可以通过改变转动件的直径大小调整传动比，使得配重驱动块只需较小的高度空间即可适应较大的水位高度变化。当然实施时，作
为其他的方案，自驱动转动机构也可以采用弹簧装置(卷簧、板簧)或液压装置等其他方式实现预拉力的施加，但这样在水位波动变化时的自我调整能力有限，整体稳定性较差。其中，所述的第一传动机构和第二传动机构可以是齿轮、齿条、链条等多种连接方式。这样，结构设置更加灵活可变，且可以通过传动机构进一步调整传动比，使得配重驱动块只需较小的高度空间即可适应较大的水位高度变化。
[0017]作为另一种选择，本方法采用以下的自定位浮式设施实现，所述自定位浮式设施，包括浮于水面的浮体，还包括浮体自定位系统，所述浮体自定位系统包括在浮体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，浮体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体上，转筒构件前端具有一个前端缆绳缠绕段，前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法，通过锚固用的缆绳连接浮体实现浮体的定位，其特征在于，在浮体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体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并实现自适应水位升降的平面约束定位调节。2.如权利要求1所述的浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法，其特征在于，本方法采用在浮体上安装浮体定位装置实现，浮体定位装置包括安装在浮体上的第一转动件，第一转动件上缠绕设置有第一缆绳，第一缆绳具有一个向外延伸并用于锚固的锚固端，还包括和第一转动件相对地安装在浮体上的第二转动件，第二转动件上缠绕设置有第二缆绳，第二缆绳具有一个向外延伸并用于锚固的锚固端，还包括安装在浮体上的一个自驱动转动机构，第一转动件和第二转动件分别和自驱动转动机构传动连接并依靠自驱动转动机构施加对第一缆绳和第二缆绳的预拉力；所述自驱动转动机构包括一个第三转动件，第三转动件上缠绕有吊绳，吊绳下端悬吊设置有配重驱动块，依靠配重驱动块重力转化为转矩并施加对第一缆绳和第二缆绳的预拉力；第一转动件通过第一传动机构和第三转动件传动连接，第二传动件通过第二传动机构和第三转动件传动连接，第一转动件和第二转动件带动第三转动件转动的方向相同且和吊绳缠绕方向相反。3.如权利要求1所述的浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法，其特征在于，本方法采用以下的自定位浮式设施实现，所述自定位浮式设施，包括浮于水面的浮体，还包括浮体自定位系统，所述浮体自定位系统包括在浮体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，浮体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体上，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。4.如权利要求3所述的浮式设施自适应水位升降与平面约束定位方法，其特征在于，前端缆绳缠绕段和后端缆绳缠绕段对应的浮...

【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：