CN103231781B - 一种张力腿平台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海上作业平台技术领域，具体涉及一种张力腿平台，包括平台本体、张力腿和四个锚，四个锚分别位于平台本体的前左、前右、后左、后右下方，所述张力腿包括四根垂向钢缆和四根斜拉钢缆；所述平台本体上部前端设置前左水下张力绞车、前左水下锚泊绞车和前右水下张力绞车、前右水下锚泊绞车，平台本体上部后端设置后左水下张力绞车、后左水下锚泊绞车和后右水下张力绞车、后右水下锚泊绞车，四个水下张力绞车分别通过四个垂向钢缆垂向牵拉四个锚，四个水下锚泊绞车分别通过四个斜拉钢缆斜向牵拉四个锚。本发明的有益效果解决了水下无人遥控的技术难题，利用张力腿支撑系统的自适应特性，能够抗水下扰流和复杂的作业载荷变化。
Description
技术领域
本发明属于属于海上作业平台技术领域，具体涉及一种张力腿平台。
背景技术
张力腿平台在二十多年的实践中不断发展，基本形成一种典型的结构形式。它一般由平台本体、张力腿和水下锚固系统三部分组成。现有张力腿平台设计最主要的思想是使平台半顺应半刚性。它通过自身的结构形式，产生远大于结构自重的浮力，所以浮力除了抵消自重之外，剩余的部分作为预紧力，作用在张力腿平台的竖向张力腿系统上，使张力腿处于预张拉状态，较大的张力腿预拉力使平台平面外的运动（横摇、纵摇和垂荡）较小，近似于刚性。平台通过张力腿将平台和海底固接在一起，为生产提供一个相对平稳安全的工作平台。由于张力腿平台为半顺应式平台，其垂向刚度较大，能很好约束平台垂向运动，而其在平面内是柔性的，平台平面内的运动，即横荡、纵荡和首摇为顺应式，这样对于需要精确定位平面内位置的比较困难。另外目前张力腿平台大多是水上平台，适用于水下的且对平台整体姿态要求较高的张力腿通用平台较少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水下张力腿通用试验平台，可为各项水下试验提供一种稳固平台，可实现水下平台的任意变化水深以及实现水下无人操作遥控精确姿态控制。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种张力腿平台，包括平台本体、张力腿和四个锚，四个锚分别位于平台本体的前左、前右、后左、后右下方，所述张力腿包括四根垂向钢缆和四根斜拉钢缆；所述平台本体上部前端设置前左水下张力绞车、前左水下锚泊绞车和前右水下张力绞车、前右水下锚泊绞车，平台本体上部后端设置后左水下张力绞车、后左水下锚泊绞车和后右水下张力绞车、后右水下锚泊绞车；前左水下张力绞车通过第一垂向钢缆牵拉前左锚，前右水下张力绞车通过第二垂向钢缆牵拉前右锚，后左水下张力绞车通过第三垂向钢缆牵拉后左锚，后右水下张力绞车通过第四垂向钢缆牵拉后右锚；前左水下锚泊绞车通过第一斜拉钢缆牵拉后左锚，前右水下锚泊绞车通过第二斜拉钢缆牵拉后右锚，后左水下锚泊绞车通过第三斜拉钢缆牵拉前左锚，后右水下锚泊绞车通过第四斜拉钢缆牵拉前右锚。张力腿设计成回收张力腿型式，在工作平台和水下重力锚之间用柔性的垂向及交叉的张力绳索连接。通过浮力、重力和张力绳索张力之间的平衡，能够抵抗水下流动干扰力和工作载荷的作用，保持姿态不变；利用动力绞车精确控制缆绳收放，具备水下通用平台的升降控制和姿态调节的功能，可实现要求范围内任意水深的准确定位和姿态控制，为各种需要的水下工作的相关功能提供平台支持；通过张力腿与水下绞车结合的水下张力腿平台设计方案，实现平台工作水深的调节及姿态的动态调整；利用张力腿自适应技术克服垂向反冲力；通过优化张力腿布置方式，采用内斜拉缆形式克服水流水平作用力，保持平台稳定性。
进一步的，所述平台本体为长方体趸船式平台，在所述平台本体左右舷处对称安放两个耐压浮筒，两耐压浮筒中分别布置有机电控制舱，用于安装各种机电设备，如平台水下控制室、变电站、液压泵站及空调，水下控制室控制各水下张力绞车、水下锚泊绞车及其他机电设备上运行；所述平台本体内设置多个压载水舱，所述平台本体内设置多个压载水舱，所述压载水舱舱体上设有透气阀、通海阀，所述压载水舱内安装有浮力筒和压缩空气瓶组。压载水舱全部进满水，平台全部进入水中正常工作时，可产生足够的上浮力，并使平台浮心高于重心。由于本发明涉及的平台是无人水下平台，在作业过程中需要在安全范围外远端进行动力输出和遥控，且平台所需功率大、电压高、水下遥控传输信息量大、因而动力输出和控制的技术及可靠性要求很高。可采用在工作母船上建立水上遥控站，并通过光电复合缆进行平台的动力输入和控制信号传输，实现平台的遥控、监视、指挥和动力及信号的远距离传输。水上遥控站主要包括：发电机组、配电系统、电缆绞车、水面集控台组成；光电复合缆一端由工作母船上的电缆绞车控制布放，另一端与水下张力腿平台相连。
所述机电控制舱中还设有视频监测装置。可向外部遥控的水上遥控站提供各设备运行状态信息。
优选的，所述两个耐压浮筒筒体的下半部分位于所述平台本体甲板的下方。
本发明的有益效果是突破了张力腿平台水下定深和姿态控制的关键技术，解决了水下无人遥控的技术难题，利用张力腿支撑系统的自适应特性，能够抗水下扰流和复杂的作业载荷变化的作用，形成保持平台在系统工作状态下的姿态的能力，为水下给定水深的地方各种系统功能装备提供支撑工作环境，也可为各种水下工作和试验提供工作平台，完成不同各种水下工程所需要的工作任务。可用于海洋工程装备的研制试验，海洋石油、矿产开发，以及其它水下空间利用。
附图说明
图1为本发明实施例张力腿平台的水下绞车布置平面图；
图2为本发明实施例张力腿平台的张力腿布置示意图；
图3为本发明实施例张力腿平台的耐压浮筒布置平面图；
图4为本发明实施例张力腿平台的压载水舱布置示意图。
具体实施方式
一种水下张力腿平台，其主尺度如下：总长50.40m，型宽18.00m，型深2.00m，梁拱：0.36m，肋距：0.60m，纵骨间距：0.60m。
如图1和图2所示，该张力腿平台包括平台本体1、张力腿和四个锚，四个锚分别位于平台本体的前左、前右、后左、后右下方，所述张力腿2包括四根垂向钢缆和四根斜拉钢缆；所述平台本体上部前端设置前左水下张力绞车31、前左水下锚泊绞车41和前右水下张力绞车32、前右水下锚泊绞车42，平台本体1上部后端设置后左水下张力绞车33、后左水下锚泊绞车43和后右水下张力绞车34、后右水下锚泊绞车44；前左水下张力绞车31通过第一垂向钢缆21牵拉前左锚51，前右水下张力绞车32通过第二垂向钢缆22牵拉前右锚52，后左水下张力绞车33通过第三垂向钢缆23牵拉后左锚53，后右水下张力绞车34通过第四垂向钢缆24牵拉后右锚54；前左水下锚泊绞车41通过第一斜拉钢缆25牵拉后左锚53，前右水下锚泊绞车42通过第二斜拉钢缆26牵拉后右锚54，后左水下锚泊绞车43通过第三斜拉钢缆27牵拉前左锚51，后右水下锚泊绞车44通过第四斜拉钢缆28牵拉前右锚52。平台本体1为长方体趸船式平台，在平台本体1左右舷处对称安放两个耐压浮筒6，两个耐压浮筒筒体6的下半部分位于所述平台本体1甲板的以下，两个压浮筒6中分别设置有机电控制舱61，用于安装各种机电设备，如平台水下控制室、变电站、液压泵站、空调及视频监测装置，水下控制室控制各水下张力绞车、水下锚泊绞车及其他机电设备上运行，视频监测装置可向外部遥控的水上遥控站提供各设备运行状态信息。平台本体1内设置八个压载水舱7，压载水舱7舱体上设有透气阀、通海阀，压载水舱内安装有浮力筒71和压缩空气瓶组72。压载水舱全部进满水，平台全部进入水中正常工作时，可产生足够的上浮力，并使平台浮心高于重心。由于本发明涉及的平台是无人水下平台，在作业过程中需要在安全范围外远端进行动力输出和遥控，且平台所需功率大、电压高、水下遥控传输信息量大、因而动力输出和控制的技术及可靠性要求很高。我们采用在工作母船上建立水上遥控站，并通过光电复合缆进行平台的动力输入和控制信号传输，实现平台的遥控、监视、指挥和动力及信号的远距离传输。水上遥控站主要包括：发电机组、配电系统、电缆绞车、水面集控台组成；光电复合缆一端由工作母船上的电缆绞车控制布放，另一端与水下张力腿平台相连。
该水下张力腿平台突破了张力腿平台水下定深和姿态控制的关键技术，解决了水下无人遥控的技术难题，利用张力腿支撑系统的自适应特性，能够抗水下扰流和复杂的作业载荷变化的作用，形成保持平台在系统工作状态下的姿态的能力，为水下给定水深的地方各种系统功能装备提供支撑工作环境，也可为各种水下工作和试验提供工作平台，完成不同各种水下工程所需要的工作任务。本发明可用于海洋工程装备的研制试验，海洋石油、矿产开发，以及其它水下空间利用。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种张力腿平台，包括平台本体、张力腿和四个锚，四个锚分别位于平台本体的前左、前右、后左、后右下方，其特征是，所述张力腿包括四根垂向钢缆和四根斜拉钢缆；
所述平台本体上部前端设置前左水下张力绞车(31)、前左水下锚泊绞车(41)和前右水下张力绞车(32)、前右水下锚泊绞车(42)，平台本体上部后端设置后左水下张力绞车(33)、后左水下锚泊绞车(43)和后右水下张力绞车(34)、后右水下锚泊绞车(44)；
前左水下张力绞车(31)通过第一垂向钢缆(21)牵拉前左锚(51)，前右水下张力绞车(32)通过第二垂向钢缆(22)牵拉前右锚(52)，后左水下张力绞车(33)通过第三垂向钢缆(23)牵拉后左锚(53)，后右水下张力绞车(34)通过第四垂向钢缆(24)牵拉后右锚(54)；前左水下锚泊绞车(41)通过第一斜拉钢缆(25)牵拉后左锚(53)，前右水下锚泊绞车(42)通过第二斜拉钢缆(26)牵拉后右锚(54)，后左水下锚泊绞车(43)通过第三斜拉钢缆(27)牵拉前左锚(51)，后右水下锚泊绞车(44)通过第四斜拉钢缆(28)牵拉前右锚(52)。
2.根据权利要求1所述的张力腿平台，其特征在于，所述平台本体为长方体趸船式平台，在所述平台本体左右舷处对称安放两个耐压浮筒(6)，所述耐压浮筒(6)中设置有机电控制舱(61)；
所述平台本体内设置多个压载水舱(7)，所述压载水舱舱体上设有透气阀、通海阀，所述压载水舱内安装有浮力筒(71)和压缩空气瓶组(72)。
3.根据权利要求2所述的张力腿平台，其特征在于，所述机电控制舱(61)中还设有视频监测装置。
4.根据权利要求2所述的张力腿平台，其特征在于，所述两个耐压浮筒(6)的筒体的下半部分位于所述平台本体的甲板以下。
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