本发明专利技术涉及一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置及方法，属于浮式海洋工程结构物技术领域。解决现有直接测量误差较大，水下测量成本高昂的问题。包括倾角仪、信号采集通信板、信号处理器、中控室主机、显示仪和应变传感器，应变传感器、倾角仪与信号采集通信板电性连接，信号采集通信板、信号处理器、中控室主机、显示仪顺次电性连接。本发明专利技术结构简单、安装使用方便，易于维护，如发生故障，即可进行整体更换，节约成本，实现对锚链张力大小与倾角运动变化的综合监测，误差小。误差小。误差小。
【技术实现步骤摘要】
一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种监测锚链张力的装置及方法，属于浮式海洋工程结构物
技术介绍
[0002]近年来，漂浮式风机技术在海上新能源开发利用中扮演着越来越重要的角色，而系泊锚链作为漂浮式风机平台必不可少的装备设施，其连接锚与漂浮式风机平台，用于传递和缓冲漂浮式风机平台所受的外力，其工作的可靠性和安全性对于漂浮式风机平台的正常运行有着重要的意义。由于系泊系统长期侵泡在海水中，面临海水腐蚀的风险，且不断遭受风浪流等多种环境载荷作用，在漂浮式风机平台中系泊系统的实际运行中，系泊锚链容易出现张力异常的情况，一旦系泊锚链受力过载并断裂，将对漂浮式风机平台生产安全造成巨大的潜在威胁。因此对漂浮式风机平台系泊锚链张力的监测与可靠性的评估具有战略意义。
[0003]针对现有技术存在以下问题：
[0004]1、现有的监测系泊锚链的方法，系泊监测是通过漂浮式风机平台顶端直接测量，即在漂浮式风机平台顶端安装销轴传感器对系泊锚链张力开展直接测量，这种方法存在较大误差；
[0005]2、现有的监测系泊锚链的方法，通过水下测量，利用开发的特殊传感器对漂浮式风机平台系泊系统开展结构测量，但需要安装辅助夹具，其对安装精度有很高的要求，且成本费用高昂。
[0006]因此，亟需提出一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置及方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
[0007]本专利技术针对上述四旋翼式火星飞行器的缺陷，提供一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置及方法，在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。
[0008]本专利技术的技术方案：
[0009]一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置，包括倾角仪、信号采集通信板、信号处理器、中控室主机、显示仪和应变传感器，应变传感器、倾角仪与信号采集通信板电性连接，信号采集通信板、信号处理器、中控室主机、显示仪顺次电性连接。
[0010]优选的：还包括锚、锚链、张紧器、止链器、浮筒和平台，锚链的一端与锚连接，锚链的另一端经过张紧器与止链器连接，止链器与平台固定连接，张紧器的滑轮压紧锚链，张紧器附近设置有应变传感器，张紧器下方设置有倾角仪，倾角仪与锚链连接，平台的下部设置有浮筒。
[0011]优选的：平台的边缘周向阵列布置有三个张紧器，每个张紧器均对应连接有一个锚链，锚链为钢制悬垂链，三个信号采集通信板与平台连接。
[0012]优选的：倾角仪安装于锚链上，所述倾角仪采用0.030的MEMS双轴倾角传感器。
[0013]优选的：张紧器采用耐海水腐蚀材料，线缆采用专用的船舶电缆，安装布置时避免穿过漂浮式风机平台非安全区域，为避免电子元件的腐蚀与故障，插口采用防水等级IP67的航空插，倾角仪、应变传感器外设水密承压保护壳。
[0014]一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一：建立张紧器与基座局部有限元分析模型；
[0016]步骤二：基于有限元仿真结果组建测点响应矩阵；
[0017]步骤三：计算锚链与张紧器滑轮接触位置处的压力；
[0018]步骤四：通过倾角仪实时监测张紧器下部锚链倾角变化，获得倾角α实时变化情况；
[0019]步骤五：计算锚链张力。
[0020]优选的：步骤一中，建立张紧器、基座、锚链模型，在张紧器的滑轮与锚链接触位置处，施加单位压力载荷P，分析张紧器与基座承载情况，张紧器与载荷传递路径特征，获得测点位置处响应值X，然后通过标定获得载荷传递刚度矩阵K；
[0021]K＝KX，K＝PX
‑1；
[0022]步骤二中，基于有限元仿真结果，在张紧器基座上筛选应力较大的区域，通过应变传感器监测应力应变实时变化情况，并组建测点响应矩阵X
′
；
[0023]步骤三中，根据载荷传递刚度矩阵K和测点监测响应矩阵X
′
，计算锚链与张紧器滑轮接触位置处的压力P
′
；
[0024]P
′
＝XX
′
；
[0025]步骤五中，根据物理关系，计算锚链张力实时变化情况；
[0026]F＝T2sinα，T2cos＝T1；
[0027][0028]式中，a为锚链与竖直方向的夹角，T2为锚链上端张力，T1为锚链下端张力。
[0029]本专利技术具有以下有益效果：
[0030]1.本专利技术可以实现对锚链张力大小与倾角运动变化的综合监测，误差小，一方面可以了解系泊缆链的张力变化，对漂浮式风机平台生产安全作出评估；另一方面系泊缆链张力出现异常时可以采取紧急避险措施避免危险情况的发生；
[0031]2.本专利技术基于载荷识别技术能够实时动态地监测到锚链张力情况，从而对系泊系统设计模型和相应规范做出客观的评估，对平台载荷参数的识别有重要价值，为后续的结构设计、结构优化、性能评估等阶段打下基础，为平台可靠性优化设计提供有力的科学支撑；
[0032]3.本专利技术结构简单、安装使用方便，易于维护，如发生故障，即可进行整体更换，节约成本；
[0033]4.本专利技术可以通过载荷反演识别技术得到锚链的张力与倾角信息，操作简单、监测精确度高、时效性强以及适用性广，能在海洋恶劣的环境下长期运行，监测信号数据通过
信号处理器处理发生给中控室主机，并能在显示仪展现锚链张力大小与锚链张力异常情况，当锚链张力异常时，会将报警信号传给漂浮式风机平台的相关专业人员进行应急处理，本专利技术具有自动采集、分析、显示、预警系泊锚链张力与倾角数据的功能，实现了系泊系统状态的自动化监测，有效辅助漂浮式风机平台专业人员针对突发状况制定应急措施。
附图说明
[0034]图1是一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置的结构示意图；
[0035]图2是一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置的局部结构示意图；
[0036]图3是受力分析图。
[0037]图中：1
‑
锚，2
‑
锚链，3
‑
倾角仪，4
‑
张紧器，5
‑
止链器，6
‑
信号采集通信板，7
‑
线缆，8
‑
浮筒，9
‑
平台，10
‑
风机，11
‑
信号处理器，12
‑
中控室主机，13
‑
显示仪，14
‑
应变传感器。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置，其特征在于：包括倾角仪(3)、信号采集通信板(6)、信号处理器(11)、中控室主机(12)、显示仪(13)和应变传感器(14)，应变传感器(14)、倾角仪(3)与信号采集通信板(6)电性连接，信号采集通信板(6)、信号处理器(11)、中控室主机(12)、显示仪(13)顺次电性连接。2.根据权利要求1所述的一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置，其特征在于：还包括锚(1)、锚链(2)、张紧器(4)、止链器(5)、浮筒(8)和平台(9)，锚链(2)的一端与锚(1)连接，锚链(2)的另一端经过张紧器(4)与止链器(5)连接，止链器(5)与平台(9)固定连接，张紧器(4)的滑轮压紧锚链(2)，张紧器(4)附近设置有应变传感器(14)，张紧器(4)下方设置有倾角仪(3)，倾角仪(3)与锚链(2)连接，平台(9)的下部设置有浮筒(8)。3.根据权利要求2所述的一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置，其特征在于：平台(9)的边缘周向阵列布置有三个张紧器(4)，每个张紧器(4)均对应连接有一个锚链(2)，锚链(2)为钢制悬垂链，三个信号采集通信板(6)与平台(9)连接。4.根据权利要求2所述的一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置，其特征在于：倾角仪(3)安装于锚链(2)上，所述倾角仪(3)采用0.030的MEMS双轴倾角传感器。5.根据权利要求2所述的一种用于监测漂浮式风机系泊系统锚链张力的装置，其特征在于：张紧器(4)采用耐海水腐蚀材料，线缆(7)采用专用的船舶电缆，安装布置时避免穿过漂浮式风机平台(9)非安全区域，为避免电子元件的腐蚀与故障，插口采用防水等级IP67的航空插，倾角仪...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘红兵，陈直祥，田威，曲先强，赵传洋，张猛，谢耀国，
申请(专利权)人：烟台哈尔滨工程大学研究院，
类型：发明
国别省市：
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