本發(fā)明涉及海上浮式風(fēng)電，尤其涉及一種應(yīng)用于海洋工程系泊系統(tǒng)的系泊張緊裝置及其恒張力控制方法。

背景技術(shù)：

1、海洋資源的開(kāi)發(fā)依賴于具備良好定位功能的海上漂浮式結(jié)構(gòu)物。常見(jiàn)的海上漂浮式結(jié)構(gòu)物系泊方式有懸鏈線式、半張緊式、張緊式、混合式等。懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)主要通過(guò)懸鏈線的重力勢(shì)能來(lái)抵抗水平環(huán)境載荷對(duì)結(jié)構(gòu)物做的功，一般具有較大的系泊半經(jīng)；在極端海況下，漂浮式結(jié)構(gòu)物會(huì)發(fā)生大位移、快速的運(yùn)動(dòng)振蕩，因而錨鏈具備較大的動(dòng)能，容易使懸鏈線趨于拉直而破斷。張緊式系泊系統(tǒng)常采用濕重較小的合成纖維材料或鋼腱，具有系泊半徑小、水平恢復(fù)力大、垂向載荷小等優(yōu)點(diǎn)，但張緊式系泊纜張力很大，微小系泊參數(shù)的變化都會(huì)引起系泊性能的改變，并且安裝成本很高?；旌鲜较挡聪到y(tǒng)應(yīng)用兩種或者多種系泊方式共同作用于海上漂浮式結(jié)構(gòu)物；或在系泊纜上設(shè)置浮塊與重塊，起到類(lèi)似彈簧的作用，緩解系泊纜張力。半張緊式系泊系統(tǒng)以錨鏈及鋼纜作為系泊材料，系泊半徑比懸鏈?zhǔn)较挡葱≡S多，使其成為替代懸鏈線式系泊的優(yōu)選方式。

2、為了避免系泊纜出現(xiàn)張力異常的現(xiàn)象，并保障漂浮式結(jié)構(gòu)物的安全性和經(jīng)濟(jì)性，需要限制漂浮式結(jié)構(gòu)物在風(fēng)、浪、流共同作用下的橫蕩和縱蕩運(yùn)動(dòng)，因此，要消除運(yùn)動(dòng)對(duì)系泊裝置的影響必須對(duì)系泊張力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及控制從而確保系泊系統(tǒng)保持恒定張力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的即在于提供一種應(yīng)用于海洋工程系泊系統(tǒng)的系泊張緊裝置，用于維持系泊系統(tǒng)中系泊纜張力恒定，以避免系泊纜出現(xiàn)張力異常。

2、為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：

3、一種應(yīng)用于海洋工程系泊系統(tǒng)的系泊張緊裝置，包括架體結(jié)構(gòu)、電動(dòng)缸、阻尼器、滑輪組、錨鏈、張力傳感器以及固定樁；所述架體結(jié)構(gòu)包括第一固定梁、第二固定梁、第一滑動(dòng)梁、第二滑動(dòng)梁以及導(dǎo)軌組件，所述導(dǎo)軌組件連接于所述第一固定梁和第二固定梁之間；所述第一固定梁、所述第二固定梁以及所述導(dǎo)軌組件固定于漂浮式結(jié)構(gòu)物上；所述第一滑動(dòng)梁和所述第二滑動(dòng)梁滑動(dòng)連接于所述導(dǎo)軌組件；所述第一滑動(dòng)梁靠近所述第一固定梁，所述第二滑動(dòng)梁靠近所述第二固定梁；所述電動(dòng)缸連接于所述第一固定梁與所述第一滑動(dòng)梁之間；所述阻尼器位于所述第一滑動(dòng)梁與所述第二滑動(dòng)梁之間；所述滑輪組的定滑輪設(shè)置于所述第二固定梁上，動(dòng)滑輪設(shè)置于所述第二滑動(dòng)梁上；所述固定樁固定于所述漂浮式結(jié)構(gòu)物上；所述錨鏈一端固定于所述固定樁上，在交替繞過(guò)所述定滑輪和所述動(dòng)滑輪之后，另一端通過(guò)所述張力傳感器與系泊纜連接。

4、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌組件包括導(dǎo)軌架以及導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌架連接于所述第一固定梁與所述第二固定梁之間，所述導(dǎo)軌固定于所述導(dǎo)軌架上。

5、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌架包括兩根平行的架梁，每根架梁上分別固定有一個(gè)導(dǎo)軌。

6、進(jìn)一步地，所述電動(dòng)缸的固定端連接于所述第一固定梁、伸縮端連接于所述第一滑動(dòng)梁。

7、進(jìn)一步地，所述電動(dòng)缸有多組，均設(shè)于所述第一固定梁與所述第一滑動(dòng)梁之間，每組電動(dòng)缸的固定端均連接于所述第一固定梁、伸縮端均連接于所述第一滑動(dòng)梁。

8、進(jìn)一步地，還包括導(dǎo)鏈器；所述錨鏈在交替繞過(guò)所述定滑輪和所述動(dòng)滑輪之后，穿過(guò)所述導(dǎo)鏈器再通過(guò)所述張力傳感器與系泊纜連接。

9、進(jìn)一步地，所述阻尼器的數(shù)量為多個(gè)；當(dāng)所述漂浮式結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)最大位移時(shí)，所述阻尼器的行程尚未達(dá)到最大值。

10、進(jìn)一步地，所述定滑輪的數(shù)量為n個(gè)，間隔均勻地固定于所述第二固定梁上；所述動(dòng)滑輪的數(shù)量為n-1個(gè)，間隔均勻地固定于所述第二滑動(dòng)梁上；每個(gè)動(dòng)滑輪的位置對(duì)應(yīng)于兩個(gè)相鄰的定滑輪的中間位置；n≥4。

11、進(jìn)一步地，還包括通訊模塊，用于在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)海上現(xiàn)場(chǎng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

12、本發(fā)明另還提出了前述系泊張緊裝置的控制方法，用于控制所述系泊張緊裝置的張力恒定；所述控制方法包括：通過(guò)所述張力傳感器實(shí)時(shí)采集系泊纜的張力信號(hào)，并通過(guò)可編程邏輯控制對(duì)所述張力信號(hào)進(jìn)行處理，將所述張力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)缸伸縮控制指令，并根據(jù)所述電動(dòng)缸伸縮控制指令控制所述電動(dòng)缸的伸長(zhǎng)與收縮；當(dāng)所述電動(dòng)缸的伸縮端伸長(zhǎng)，所述系泊纜得到釋放，減少系泊張力；當(dāng)所述電動(dòng)缸的伸縮端收縮，所述系泊纜縮短，增加系泊張力；從而實(shí)現(xiàn)所述系泊纜的恒張力施加。

13、本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果體現(xiàn)在：

14、1)本發(fā)明的系泊張緊裝置替代了傳統(tǒng)的錨機(jī)、絞車(chē)等張緊裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)半張緊式、張緊式、混合式等各種系泊系統(tǒng)的系泊纜的張力施加及控制，系泊纜的形式不局限于鋼絲繩、纖維纜繩等。

15、2)本發(fā)明的系泊張緊裝置結(jié)合張力傳感器及通信模塊，可實(shí)時(shí)對(duì)系泊張力進(jìn)行監(jiān)測(cè)及控制。

16、3)本發(fā)明的系泊張緊裝置針對(duì)不同海況，通過(guò)可編程邏輯控制對(duì)系泊纜張力進(jìn)行主動(dòng)調(diào)整，減小漂浮式結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)幅值，以實(shí)現(xiàn)系泊纜張力恒定，從而避免系泊纜過(guò)載失效。

17、4)本發(fā)明的系泊張緊裝置采用阻尼器與滑輪組相結(jié)合的張力被動(dòng)調(diào)節(jié)方式，能夠有效降低系泊纜出現(xiàn)張力突變時(shí)的回彈抽動(dòng)效應(yīng)，同時(shí)增加了重載電動(dòng)缸反饋時(shí)間，便于對(duì)系泊索張力進(jìn)行主動(dòng)調(diào)整。

18、總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提供的一種應(yīng)用于海洋工程系泊系統(tǒng)的系泊張緊裝置，能夠?yàn)橄挡蠢|提供恒定張力，同時(shí)兼顧遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及控制的系泊張緊裝置。

技術(shù)特征：

1.一種應(yīng)用于海洋工程系泊系統(tǒng)的系泊張緊裝置，其特征在于：包括架體結(jié)構(gòu)(1)、電動(dòng)缸(2)、阻尼器(3)、滑輪組(4)、錨鏈(5)、張力傳感器(7)以及固定樁(9)；

2.如權(quán)利要求1所述的系泊張緊裝置，其特征在于：所述導(dǎo)軌組件包括導(dǎo)軌架(15)以及導(dǎo)軌(16)，所述導(dǎo)軌架(15)連接于所述第一固定梁(11)與所述第二固定梁(12)之間，所述導(dǎo)軌(16)固定于所述導(dǎo)軌架(15)上。

3.如權(quán)利要求2所述的系泊張緊裝置，其特征在于：所述導(dǎo)軌架(15)包括兩根平行的架梁，每根架梁上分別固定有一個(gè)導(dǎo)軌。

4.如權(quán)利要求1所述的系泊張緊裝置，其特征在于：所述電動(dòng)缸(2)的固定端連接于所述第一固定梁(11)、伸縮端連接于所述第一滑動(dòng)梁(13)。

5.如權(quán)利要求1或4所述的系泊張緊裝置，其特征在于：所述電動(dòng)缸(2)有多組，均設(shè)于所述第一固定梁與所述第一滑動(dòng)梁之間，每組電動(dòng)缸的固定端均連接于所述第一固定梁、伸縮端均連接于所述第一滑動(dòng)梁。

6.如權(quán)利要求1所述的系泊張緊裝置，其特征在于：還包括導(dǎo)鏈器(6)；所述錨鏈(5)在交替繞過(guò)所述定滑輪和所述動(dòng)滑輪之后，穿過(guò)所述導(dǎo)鏈器(6)再通過(guò)所述張力傳感器(7)與系泊纜(8)連接。

7.如權(quán)利要求1所述的系泊張緊裝置，其特征在于：所述阻尼器(3)的數(shù)量為多個(gè)；當(dāng)所述漂浮式結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)最大位移時(shí)，所述阻尼器的行程尚未達(dá)到最大值。

8.如權(quán)利要求1所述的系泊張緊裝置，其特征在于：所述定滑輪的數(shù)量為n個(gè)，間隔均勻地固定于所述第二固定梁上；所述動(dòng)滑輪的數(shù)量為n-1個(gè)，間隔均勻地固定于所述第二滑動(dòng)梁上；每個(gè)動(dòng)滑輪的位置對(duì)應(yīng)于兩個(gè)相鄰的定滑輪的中間位置；n≥4。

9.如權(quán)利要求1所述的系泊張緊裝置，其特征在于：還包括通訊模塊，用于在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)海上現(xiàn)場(chǎng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的系泊張緊裝置的控制方法，其特征在于，用于控制所述系泊張緊裝置的張力恒定；所述控制方法包括：通過(guò)所述張力傳感器實(shí)時(shí)采集系泊纜的張力信號(hào)，并通過(guò)可編程邏輯控制對(duì)所述張力信號(hào)進(jìn)行處理，將所述張力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)缸伸縮控制指令，并根據(jù)所述電動(dòng)缸伸縮控制指令控制所述電動(dòng)缸的伸長(zhǎng)與收縮；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用于海洋工程系泊系統(tǒng)的系泊張緊裝置及其控制方法，裝置包括架體結(jié)構(gòu)、電動(dòng)缸、阻尼器、滑輪組、錨鏈、張力傳感器及固定樁；架體結(jié)構(gòu)包括第一、第二固定梁，第一、第二滑動(dòng)梁以及導(dǎo)軌組件，導(dǎo)軌組件連接于第一、第二固定梁之間；第一、第二固定梁及導(dǎo)軌組件固定于漂浮式結(jié)構(gòu)物上；第一、第二滑動(dòng)梁滑動(dòng)連接于導(dǎo)軌組件；電動(dòng)缸連接于第一固定梁與第一滑動(dòng)梁之間；阻尼器位于第一、第二滑動(dòng)梁之間；滑輪組的定滑輪設(shè)置于第二固定梁上，動(dòng)滑輪設(shè)置于第二滑動(dòng)梁上；固定樁固定于漂浮式結(jié)構(gòu)物上；錨鏈一端固定于固定樁上，在交替繞過(guò)定、動(dòng)滑輪之后，另一端通過(guò)張力傳感器與系泊纜連接。

技術(shù)研發(fā)人員：楊超,齊朝暉,鄭向遠(yuǎn),靳俊龍,寧艷池,王淼,王威,崔皓月,馬浩然,胡龍軍,寧碩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：巨力索具股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30