一種混合式Spar平臺(tái)的纜索布置結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種混合式Spar平臺(tái)的纜索布置結(jié)構(gòu)，屬于海洋平臺(tái)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)海洋資源豐富，人們對(duì)海洋資源的開發(fā)越來越多，包括海上石油開采、海上風(fēng)力發(fā)電、海底資源的鉆探等。隨著能源需求的進(jìn)一步加大，未來海洋資源開發(fā)向深海甚至超深海范圍發(fā)展將成為必然的趨勢(shì)。海洋資源開發(fā)的深水化很大程度上依賴于海洋平臺(tái)的發(fā)展，傳統(tǒng)的海洋平臺(tái)已經(jīng)不能滿足要求。漂浮式海洋平臺(tái)成為發(fā)展的趨勢(shì)，Spar就是其中一種。
[0003]Spar平臺(tái)可以分為三個(gè)部分，即平臺(tái)上體，平臺(tái)主體和系泊系統(tǒng)。平臺(tái)主體為豎立圓筒狀結(jié)構(gòu)，提供整個(gè)平臺(tái)的浮力，采用半張緊的懸鏈線式系泊系統(tǒng)。
[0004]海上浮式平臺(tái)在保持自身穩(wěn)定性的同時(shí)，還需要承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，因此海上浮式平臺(tái)對(duì)穩(wěn)定性有著較高的要求。利用系泊系統(tǒng)對(duì)浮式平臺(tái)進(jìn)行定位，可以保證其位移和運(yùn)動(dòng)響應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，維持平臺(tái)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0005]目前，大型浮式結(jié)構(gòu)物的系泊系統(tǒng)主要有懸鏈線式系泊系統(tǒng)和張緊式系泊系統(tǒng)。懸鏈線式系泊系統(tǒng)依靠自身的重力和慣性力提供浮體的回復(fù)力，纜索的質(zhì)量通常很大，不僅增加了制造成本，而且造成海洋平臺(tái)有效承載力降低。纜索呈拋物線形底部與海底相切，因此該系統(tǒng)對(duì)海底錨固裝置的抗拔要求較低。但纜索的長(zhǎng)度一般很長(zhǎng)，隨著水深的增加，其系泊半徑迅速增大，占用的海床面積隨之增大，同時(shí)增加了與附近其它水下設(shè)施相碰撞的危險(xiǎn)。
[0006]張緊式系泊纜索采用的是聚合材料，質(zhì)量輕、軸向剛度大，在很大程度上限制了平臺(tái)的平均及低頻位移，同時(shí)還具有系泊半徑小、安裝方便及成本低等優(yōu)點(diǎn)。但張緊式系泊纜索端部與海底成一定的夾角，導(dǎo)致纜索的拉力顯著增大，對(duì)纜索的材料力學(xué)性能和錨固裝置的垂向抗拔力提出了很高的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為了解決上述存在的問題，本實(shí)用新型公開了一種混合式Spar平臺(tái)的纜索布置結(jié)構(gòu)，其具體技術(shù)方案如下:
[0008]—種混合式Spar平臺(tái)的纜索布置結(jié)構(gòu)，該纜索布置結(jié)構(gòu)于海底工作，包括懸鏈線式系泊系統(tǒng)和張緊式系泊系統(tǒng)，所述懸鏈線式系泊系統(tǒng)和張緊式系泊系統(tǒng)公用同一個(gè)浮體和設(shè)置在浮體內(nèi)的控制模塊，
[0009]所述懸鏈線式系泊系統(tǒng)還包括若干根懸鏈線式纜索、若干個(gè)抓力錨、若干個(gè)絞車和若干個(gè)導(dǎo)纜器，所述懸鏈線式纜索、抓力錨、絞車和導(dǎo)纜器的數(shù)量一致，每根所述懸鏈線式纜索均有與其一體設(shè)置的第一拉力傳感器，所述懸鏈線式纜索的底端通過抓力錨與海底固定，每根所述懸鏈線式纜索的頂端通過一個(gè)絞車與控制模塊相連，控制模塊控制絞車實(shí)現(xiàn)懸鏈線式纜索的張緊與放松，
[0010]所述張緊式系泊系統(tǒng)還包括若干根張緊式纜索、若干個(gè)吸力錨、軟艙和若干個(gè)支座，所述張緊式纜索、吸力錨和支座的數(shù)量一致，每根所述張緊式纜索均有與其一體設(shè)置的第二拉力傳感器，若干個(gè)支座均勻分布在軟艙的下表面，所述張緊式纜索的頂部與支座固定，所述張緊式纜索的底端通過吸力錨與海底固定，第二拉力傳感器與控制模塊連接。
[0011]所述軟艙和浮體之間縱向設(shè)置有若干個(gè)垂蕩板，上下相鄰的垂蕩板之間、垂蕩板與浮體之間以及垂蕩板與軟艙之間分別通過若干個(gè)垂蕩板連接桿連接。
[0012]所述軟艙呈正方形形狀，所述支座固定在軟艙下表面的四個(gè)拐角。
[0013]所述垂蕩板呈正方形形狀，垂蕩板有兩個(gè)，上下相鄰的垂蕩板之間、垂蕩板與浮體之間以及垂蕩板與軟艙之間分別通過設(shè)置在垂蕩板四個(gè)拐角處的垂蕩板連接桿連接。
[0014]所述控制模塊設(shè)置在浮體的頂部中心，若干個(gè)所述絞車均勻分布在控制模塊四周，每根懸鏈線式纜索頂部與對(duì)應(yīng)的一個(gè)絞車連接。
[0015]若干個(gè)所述第一拉力傳感器和若干個(gè)導(dǎo)纜器均布置在浮體的側(cè)壁，第一拉力傳感器位于對(duì)應(yīng)的導(dǎo)纜器的垂直上方。
[0016]所述懸鏈線式纜索從導(dǎo)纜器到抓力錨段呈輻射狀，若干根懸鏈線式纜索均勻輻射狀分布在張緊式纜索四周，懸鏈線式纜索一共8根，相鄰的懸鏈線式纜索之間的夾角為45°。
[0017]所述導(dǎo)纜器內(nèi)設(shè)置有定滑輪，所述懸鏈線式纜索從定滑輪與導(dǎo)纜器之間穿過。
[0018]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0019]本實(shí)用新型的工作環(huán)境為深海，對(duì)于某一海況下Spar平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，第一拉力傳感器檢測(cè)到懸鏈線式纜索的拉力為^，第二拉力傳感器檢測(cè)到張緊式纜索的拉力為F2，并將數(shù)據(jù)傳給控制模塊。對(duì)于預(yù)設(shè)的兩種纜索的最大拉力差C，若-(XF1-FXC,則保持懸鏈線式纜索的長(zhǎng)度不變;SF1-FAC,則控制模塊控制絞車放松懸鏈線式纜索的長(zhǎng)度;SF1-FX-C,則控制模塊控制絞車?yán)o懸鏈線式纜索的長(zhǎng)度。
[0020]所述懸鏈線式纜索和張緊式纜索的下端與海底采用不同的錨固方式，懸鏈線式纜索下端采用垂向抗拔力較小的抓力錨，張緊式纜索下端采用垂向抗拔力較大的吸力錨。[0021 ]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0022]1、懸鏈線式纜索與張緊式纜索相結(jié)合的系泊方式，以及懸鏈線纜索的分布輻射狀布置可以有效控制Spar平臺(tái)在波浪中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性；
[0023]2、在保持相同回復(fù)力的條件下，增加的張緊式纜索一定程度上可以減輕懸鏈線式纜索的重量，進(jìn)而提高平臺(tái)的有效承載力；
[0024]3、混合式的系泊方式使纜索的受力更為合理，降低了對(duì)纜索材料力學(xué)性能的要求和錨固裝置的抗拔設(shè)計(jì)要求，延長(zhǎng)了系泊系統(tǒng)的使用壽命；
[0025]4、控制模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)各纜索的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，平臺(tái)可適應(yīng)更為復(fù)雜的海況。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)示意圖，
[0027I圖2是浮體局部放大示意圖，
[0028]圖3是導(dǎo)纜器的放大結(jié)構(gòu)示意圖，
[0029]圖4是懸鏈線式纜索的俯視分布圖，
[0030]圖5是張緊式纜索及支座的仰視分布圖，[0031 ]附圖標(biāo)記列表:I一絞車，2—導(dǎo)纜器，2_1—定滑輪，3—懸鏈線式纜索，4一支座，
5—張緊式纜索，6—第一拉力傳感器，7—第二拉力傳感器，8—控制模塊，9一抓力錨，10—吸力銷，11 —浮體，12—軟艙，13—垂蕩板，14—垂蕩板連接桿。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型。應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。
[0033]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)示意圖，結(jié)合附圖可見，本混合式Spar平臺(tái)的纜索布置結(jié)構(gòu)，包括懸鏈線式系泊系統(tǒng)和張緊式系泊系統(tǒng)，所述懸鏈線式系泊系統(tǒng)和張緊式系泊系統(tǒng)公用同一個(gè)浮體11和設(shè)置在浮體11內(nèi)的控制模塊8，懸鏈線式系泊系統(tǒng)和張緊式系泊系統(tǒng)相結(jié)合，能夠適用于更復(fù)雜的深海海洋環(huán)境，控制模塊8用于搜集懸鏈線式系泊系統(tǒng)和張緊式系泊系統(tǒng)的受力情況，以及在控制模塊8中預(yù)設(shè)控制參數(shù)，根據(jù)搜集的參數(shù)與預(yù)設(shè)的控制參數(shù)比較，控制懸鏈線式系泊系統(tǒng)和張緊式系泊系統(tǒng)做出相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。
[0034]圖2是浮體局部放大示意圖，由圖可見，所述懸鏈