一种可拼接浮式结构物姿态控制方法技术

一种可拼接浮式结构物姿态控制方法，包括多个模块，相邻两个模块之间通过连接器连接，单个模块的结构为：包括主甲板，主甲板上对称安装有两台拉力绞车，一台布置在右舷艉部角落，另一台布置在左舷艉部角落，单台拉力绞车通过导缆轮、导缆孔将拉力缆引导至平台下方的导缆器组上，并通过导缆器组换向后与海底浇筑的固定桩连接，导缆轮安装在拉力绞车与舷侧之间，固定在主甲板上，承受拉力绞车工作时的拉伸力；单个模块上设置有齿状结构，并在齿状结构的每一块凸出端开设安装连接器的连接孔，齿状结构上分别贴有纵向运动应变片和横向运动应变片；可保证拼接结构物在复杂的海洋环境中，自动控制姿态，为船上工作人员提供更为舒适的工作环境。适的工作环境。适的工作环境。

【技术实现步骤摘要】
一种可拼接浮式结构物姿态控制方法


[0001]本专利技术涉及海上浮式结构物姿态控制
，尤其是一种可拼接浮式结构物姿态控制方法。

技术介绍

[0002]随着海洋开发大踏步前进，一系列的海洋浮式结构物被广泛应用于海洋开发进程中。可拼接浮式结构物由多个模块通过连接器连接组合而成，具有小巧灵便的特点，可以根据不同的作业工况和需求，选择单模块运行或多模块组合运行，逐渐成为海洋开发的一种新型结构物型式。
[0003]由于多个模块在建造时物理独立，没有任何结构件进行固定连接，为了在海上方便拼接与脱离，可以把每个模块的连接端做成齿状，与另外一个模块连接端的齿状啮合在一起，并在齿状结构中设置连接孔，用轴销插入连接孔，完成两个模块的拼接固定。
[0004]这种拼接方式为铰接结构，属于柔性连接，非刚性连接。两个模块在一定范围内可分别自由运动。由于复杂的海洋环境，浮式结构物会在风浪的作用横倾、升沉或纵倾，当两个以上模块拼接在一起的时候，组合体受风浪的影响更大，相互运动更加剧烈。

技术实现思路

[0005]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种可拼接浮式结构物姿态控制方法，从而可保证拼接结构物在复杂的海洋环境中，自动控制姿态，为船上工作人员提供更为舒适的工作环境。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种可拼接浮式结构物姿态控制方法，包括多个模块，相邻两个模块之间通过连接器连接，单个模块的结构为：包括主甲板，主甲板上对称安装有两台拉力绞车，一台布置在右舷艉部角落，另一台布置在左舷艉部角落，单台拉力绞车通过导缆轮、导缆孔将拉力缆引导至平台下方的导缆器组上，并通过导缆器组换向后与海底浇筑的固定桩连接，导缆轮安装在拉力绞车与舷侧之间，固定在主甲板上，承受拉力绞车工作时的拉伸力；单个模块上设置有齿状结构，并在齿状结构的每一块凸出端开设安装连接器的连接孔，齿状结构上分别贴有纵向运动应变片和横向运动应变片；
[0008]运行过程中：
[0009]当结构物漂浮在海上工作时，随着波浪起伏而起伏，由于相邻两个模块之间依靠连接器连接，彼此之间具有单独的自由度，随着波浪起伏时间变长，模块运动产生差异，模块之间产生运动差，应变片感应到运动差导致摩擦撞击带来的应变力；
[0010]根据应变力的集合，综合分析出模块之间的摩擦撞击是否为持久挤压；
[0011]S1、应变力为恒定作用力，持久挤压；
[0012]模块在各种力的作用下，形成持久的扭曲挤压状，根据连接处各个位置的应变片获取的应变力，通过控制方程式判定拼接结构物的姿态；
[0013]结合设计时已经模拟计算出的结构物姿态与综合作用力点集群之间的关系，推导出平台该姿态下，所受到的综合作用力，该作用力也为平台恢复平浮姿态时，所需要的恢复力；
[0014]同时根据不同姿态下绞车与压载水舱作用组合，逆向推导出平台恢复平浮姿态时所需要的压载水舱的注水情况T，以及各绞车拉力状态L；
[0015]扭曲的结构物，需要通过下面两个动作，恢复平台平浮姿态，即：
[0016]a、调节压载水系统，通过压载水系统，向压载水舱中注入压载水，达到注水情况T；
[0017]b、调整各绞车的拉力，达到拉力状态L；
[0018]结构物在该种姿态的情况下，通过应变力的反馈，判定是否满足复原控制条件；
[0019]S2、应变力为瞬时作用力，偶尔挤压：
[0020]模块在各种力的作用下，形成变动的扭曲姿态，即根据海况变化，在四种基本姿态之间来回变动，此时，根据四种姿态，调整绞车拉力，使得结构物恢复平浮状态。
[0021]其进一步技术方案在于：
[0022]单个模板可以独立安装布放在海上，独立运行。
[0023]导缆孔安装在舷侧，将拉力缆导向导缆器组，承受拉力绞车的拉伸力，并能顺畅的将拉力缆由水平方向换向至竖直方向。
[0024]导缆器组安装在平台水线，承接拉力缆并将该拉力缆导向与船底固定桩连接。
[0025]所述纵向运动应变片和横向运动应变片均布在舱壁上。
[0026]S1中，对四种姿态，复原控制条件分别为：
[0027]姿态一：
[0028]当拼接后的结构物漂浮在海面上，受到波浪力作用，连接处下凹，结构物前后翘起，模块分别一号模块和二号模块，一号模块前端齿形块上端应变片P1
…
Pn收到挤压，感受应变增加；同时二号模块后端齿形块下端应变片K1
…
Kn相互远离，感受应变减少；
[0029]复原控制条件如下：
[0030][0031]其中，
[0032]t是某一时刻，
[0033]t+1是该时刻的下一时刻，
[0034]t
‑
1是该时刻的上一时刻；
[0035]P
i
是第i个应变片感应到的应变；
[0036]K
j
是第j个应变片感应到的应变；
[0037]姿态二：
[0038]当拼接后的结构物漂浮在海面上，受到波浪力作用，连接处上翘，结构物前后端下沉；一号模块前端齿形块上端应变片P1
…
Pn相互远离，感受应变减少；同时二号模块后端齿形块下端应变片K1
…
Kn相互挤压，感受应变增加；
[0039]复原控制条件如下：
[0040][0041]其中，
[0042]t是某一时刻，
[0043]t+1是该时刻的下一时刻，
[0044]t
‑
1是该时刻的上一时刻；
[0045]P
i
是第i个应变片感应到的应变；
[0046]K
j
是第j个应变片感应到的应变；
[0047]姿态三：
[0048]当拼接后的结构物漂浮在海面上，受到波浪力作用，连接处向左凸出，结构物前端和后端均向右倾斜；一号模块前端齿形块左边应变片R1
…
Rn逐渐远离，感受应变减少；同时二号模块后端齿形块右边应变片S1
…
Sn相互挤压，感受应变增加；
[0049]复原控制条件如下：
[0050][0051]其中，
[0052]t是某一时刻，
[0053]t+1是该时刻的下一时刻，
[0054]t
‑
1是该时刻的上一时刻；
[0055]R
i
是第i个应变片感应到的应变；
[0056]S
j
是第j个应变片感应到的应变；
[0057]姿态四：
[0058]当拼接后的结构物漂浮在海面上，受到波浪力作用，连接处向右凸出，结构物前端和后端均向左倾斜，一号模块前端齿形块左边应变片R1
…
Rn相互挤压，感受应变增加；同时二号模块后端齿形块右边应变片S1
…
Sn相互远离，感受应变减少；
[0059]复原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可拼接浮式结构物姿态控制方法，其特征在于：包括多个模块，相邻两个模块之间通过连接器(3)连接，单个模块的结构为：包括主甲板，主甲板上对称安装有两台拉力绞车，一台布置在右舷艉部角落，另一台布置在左舷艉部角落，单台拉力绞车通过导缆轮、导缆孔将拉力缆引导至平台下方的导缆器组上，并通过导缆器组换向后与海底浇筑的固定桩连接，导缆轮安装在拉力绞车与舷侧之间，固定在主甲板上，承受拉力绞车工作时的拉伸力；单个模块上设置有齿状结构，并在齿状结构的每一块凸出端开设安装连接器(3)的连接孔，齿状结构上分别贴有纵向运动应变片(4)和横向运动应变片(5)；运行过程中：当结构物漂浮在海上工作时，随着波浪起伏而起伏，由于相邻两个模块之间依靠连接器(3)连接，彼此之间具有单独的自由度，随着波浪起伏时间变长，模块运动产生差异，模块之间产生运动差，应变片感应到运动差导致摩擦撞击带来的应变力；根据应变力的集合，综合分析出模块之间的摩擦撞击是否为持久挤压；S1、应变力为恒定作用力，持久挤压；模块在各种力的作用下，形成持久的扭曲挤压状，根据连接处各个位置的应变片获取的应变力，通过控制方程式判定拼接结构物的姿态；结合设计时已经模拟计算出的结构物姿态与综合作用力点集群之间的关系，推导出平台该姿态下，所受到的综合作用力，该作用力也为平台恢复平浮姿态时，所需要的恢复力；同时根据不同姿态下绞车与压载水舱作用组合，逆向推导出平台恢复平浮姿态时所需要的压载水舱的注水情况T，以及各绞车拉力状态L；扭曲的结构物，需要通过下面两个动作，恢复平台平浮姿态，即：a、调节压载水系统，通过压载水系统，向压载水舱中注入压载水，达到注水情况T；b、调整各绞车的拉力，达到拉力状态L；结构物在该种姿态的情况下，通过应变力的反馈，判定是否满足复原控制条件；S2、应变力为瞬时作用力，偶尔挤压：模块在各种力的作用下，形成变动的扭曲姿态，即根据海况变化，在四种基本姿态之间来回变动，此时，根据四种姿态，调整绞车拉力，使得结构物恢复平浮状态。2.如权利要求1所述的一种可拼接浮式结构物姿态控制方法，其特征在于：单个模板可以独立安装布放在海上，独立运行。3.如权利要求1所述的一种可拼接浮式结构物姿态控制方法，其特征在于：导缆孔安装在舷侧，将拉力缆导向导缆器组，承受拉力绞车的拉伸力，并能顺畅的将拉力缆由水平方向换向至竖直方向。4.如权利要求1所述的一种可拼接浮式结构物姿态控制方法，其特征在于：导缆器组安装在平台水线，承接拉力缆并将该拉力缆导向与船底固定桩连接。5.如权利要求1所述的一种可拼接浮式结构物姿态控制方法，其特征在于：所述纵向运动应变片(4)和横向运动应变片(5)均布在舱壁上。6.如权利要求1所述的一种可拼接浮式结构物姿态控制方法，其特征在于：S1中，对四种姿态，复原控制条件分别为：
姿态一：当拼接后的结构物漂浮在海面上，受到波浪力作用，连接处下凹，结构物前后翘起，模块分别一号模块(1)和二号模块(2)，一号模块(1)前端齿形块上端应变片P1
…
Pn收到挤压，感受应变增加；同时二号模块(2)后端齿形块下端应变片K1
…
Kn相互远离，感受应变减少；复原控制条件如下：其中，t是某一时刻，t+1是该时刻的下一时刻，t
‑
1是该时刻的上一时刻；P
i
是第i个应变片感应到的应变；K
j
是第j个应变片感应到的应变；姿态二：当拼接后的结构物漂浮在海面上，受到波浪力作用，连接处上翘，结构物前后端下沉；一号模块(1)前端齿形块上端应变片P1
…
Pn相互远离，感受应变减少；同时二号模块(2)后端齿形块下端应变片K1
…
Kn相互挤压，感受应变增加；复原控制条件如下：其中，t是某一时刻，t+1是该时刻的下一时刻，t
‑
1是该时刻的上一时刻；P
i
是第i个应变片感应到的应变；K
j
是第j个应变片感应到的应变；姿态三：
当拼接后的结构物漂浮在海面上，受到波浪力作用，连接处向左凸出，结构物前端和后端均向右倾斜；一号模块(1)前端齿形块左边应变片R1
…
Rn逐渐远离，感受应变减少；同时二号模块(2)后端齿形块右边应变片S1
…
Sn相互挤压，感受应变增加；复原控制条件如下：其中，t是某一时刻，t+1是该时刻的下一时刻，t
‑
1是该时刻的上一时刻；R
i
是第i个应变片感应到的应变；S
j
是第j个应变片感应到的应变；姿态四：当拼接后的结构物漂浮在海面上，受到波浪力作用，连接处向右凸出，结构物前...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，倪其军，侯小军，陈公羽，凌伟，朱锋，张超，陈冬杰，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：