CN104071304B - 适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，包括下端固定在海底的桩基（1）、固定在桩基（1）上且位于海平面上方的定位柱（2）、设置在定位柱（2）上且可绕定位柱（2）中心线旋转的旋转台（3）、固定在浮动核电站船体上的定位座（4）、以及连接旋转台（3）与定位座（4）的连接机构。本发明采用上述结构，整体结构简单，便于实现和推广应用，本发明应用时浮动核电站受到载荷时绕定位柱（2）转动，能减少晃动，并能提升平稳性。
Description
技术领域
本发明涉及浮动核电站，具体是适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统。
背景技术
浮动核电站修建于海上，分为平台式浮动核电站和船舶式浮动核电站，可为海岛、海上石油钻井平台、南北极地地区、海上某些特殊装置提供热、电、水、汽的需求。海上核设施处于孤立状态，外围辅助设施有限，因此在设计时需保证核电站内反应堆具有足够的稳定性和安全性。
俄罗斯的KLT-40S浮动核电站采用的是船舶式结构，为了保证稳定性，其应用时靠近岛屿或港口，采用多点锚固的方式，周围修建防波大堤，防止船体本身的晃动。采用多点锚固和修建外围防波堤的方式以提高浮动核电站的稳定性，作用明显，但存在着很大的局限性，对一些陆地面积有限的岛屿和海上钻井平台，这种方式并不太适用，而且在一些海水较深的区域，修建外围防波堤工程量将大大加大，造成工程总造价的提高，不便于推广适用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，其应用时能减少浮动核电站的晃动，增强浮动核电站稳定性，且便于推广应用。
本发明解决上述问题主要通过以下技术方案实现：适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，包括下端固定在海底的桩基、固定在桩基上且位于海平面上方的定位柱、设置在定位柱上且可绕定位柱中心线旋转的旋转台、固定在浮动核电站船体上的定位座、以及连接旋转台与定位座的连接机构。本发明应用时，船体式浮动核电站的船体系泊在本发明的系泊系统上，在环境载荷作用下，船体式浮动核电站能绕系泊点转动。
为了对船体式浮动核电站的船体晃动进行衰减，进一步的，所述连接机构包括与定位座连接的定位座连接件、与旋转台连接的旋转台连接件、以及连接定位座连接件和旋转台连接件的减震阻尼装置。
进一步的，适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，还包括竖直设置的定位架，定位架的上下两端均固定有减震阻尼装置，所述定位座连接件与定位架上端固定的减震阻尼装置连接，旋转台连接件与定位架下端固定的减震阻尼装置连接。本发明应用时，在定位架上下两端固定的减震阻尼装置的减震作用下，能进一步提升浮动核电站的稳定性。
进一步的，所述旋转台的数量为两个，一个旋转台的水平位置低于定位架下端固定的减震阻尼装置的水平位置，另一个旋转台的水平位置高于定位架下端固定的减震阻尼装置的水平位置，且两个旋转台均通过旋转台连接件与定位架下端固定的减震阻尼装置连接。如此，两个旋转台连接件与定位柱之间构成三角状结构，能保证浮动核电站旋转时更加平稳。
为了使本发明应用时在浮动核电站上定位更加牢固，进一步的，所述定位座的数量为四个，四个定位座的连线构成矩形状，所述定位座连接件连接四个定位座与定位架上端固定的减震阻尼装置。
进一步的，所述定位架构成矩形框体状，所述减震阻尼装置的数量为四个，四个减震阻尼装置一一对应的设于定位架的四个边角处；所述定位座连接件包括两个平行设置的直角三角形状连接件及两根分别与两个直角三角形状连接件的直角处连接的斜杆，四个定位座中两个相对位置靠近定位架的定位座与两个直角三角形状连接件一一对应连接且连接于直角三角形状连接件水平位置低的锐角处，两个直角三角形状连接件水平位置高的锐角处均对应连接一个减震阻尼装置，所述定位架中两根斜杆相对连接直角三角形状连接件端的另一端与另两个定位座一一对应连接。本发明中定位座连接件并非单一的杆件结构，其包括两个直角三角形状连接件和两根斜杆，能提升结构强度，使本发明应用时不易折弯。
为了进一步增强定位座连接件的结构，所述定位架的两个直角三角形状连接件之间、两根斜杆之间均连接有加强杆。
为了增强旋转台与减震阻尼装置的连接结构，进一步的，所述旋转台连接件包括两根连接杆，旋转台连接件中连接杆两端分别与旋转台和减震阻尼装置连接，且旋转台连接件中两根连接杆与定位件下端固定的两个减震阻尼装置一一对应连接。
进一步的，所述减震阻尼装置包括复合弹簧、支承梁、大齿轮、小齿轮及油压减震器，所述油压减震器包括油缸体、推杆及活塞，所述活塞设置在油缸体内且分隔油缸体构成两个腔室，活塞构成有接通其分隔的两个腔室的流道，所述推杆一端穿过油缸体侧壁且与活塞连接；所述大齿轮的轴心与支承梁连接，小齿轮与大齿轮啮合，所述复合弹簧一端与推杆相对连接活塞端的另一端连接，其另一端的外侧壁设置有一排与小齿轮啮合的齿槽。复合弹簧全称为橡胶金属螺旋复合弹簧，其是在金属螺旋弹簧周围包裹一层橡胶材料复合硫化而成的一种弹簧，其受扭转作用下，弹簧的圈数会增多。本发明应用时，当船体与本发明之间受振动出现相对运动时，船体的震动传递给支承梁，支承梁扭转运动时将扭转转化为大齿轮的运动，再由大齿轮带动小齿轮转动，进而由小齿轮使复合弹簧变形，同时，复合弹簧的变形会带动推杆运动，推杆使往复活塞运动，油缸体内的油液在两个腔室内反复转移。其中，船体晃动时弹簧与橡胶之间出现相对位移，橡胶会将动能转化为热能散发到大气中，同时，油缸体内油液在流通过程中与油缸体内壁的摩擦、以及油液分子间的内摩擦均会对振动形成阻尼力，使船体的部分热能转化为油液的热能散发到大气中。由上可知，本发明应用时通过弹簧与橡胶之间的摩擦力产生的热能和油缸体内油液压缩时产生的热能，同步吸收船体移动时产生的动能，从而减缓了船体的剧烈晃动。
进一步的，所述活塞构成的流道内设置有流通阀。本发明通过在活塞构成的流道内设置流通阀，可以保障液压油在油压减震器的两个腔室内缓慢流动。
综上所述，本发明具有以下有益效果：（1）本发明包括桩基、固定在桩基上且位于海平面上方的定位柱、设置在定位柱上且可绕定位柱中心线旋转的旋转台、固定在浮动核电站船体上的定位座、以及连接旋转台与定位座的连接机构，本发明整体结构简单，便于实现，进而便于推广应用，并能避免多点锚固和修建外围防波堤的方式所存在的局限性。
（2）本发明应用时，在环境载荷下船体式浮动核电站的船体绕定位柱转动，能抵消大部分海浪产生的动能，如此，本发明限制了船体式浮动核电站的船体绕其自身旋转，并能限制船体式浮动核电站的船体出现较大的前后移动和上下浮动产生的晃动，增强了船体式浮动核电站的稳定性。
（3）本发明的连接机构还包括减震阻尼装置，浮动核电站的船体在风浪作用下出现上下、左右及前后晃动时，减震阻尼装置能快速的对晃动进行衰减，如此，本发明应用时能进一步增强浮动核电站的稳定性。
（4）本发明应用时输送浮动核电站产生的蒸汽的管道和输送浮动核电站产生的电量的电缆可固定在本发明的连接机构、桩基上，蒸汽管道和电缆再由水下传递连接至附近的钻井平台或海岛，如此，本发明能对蒸汽管道和电缆提供支承作用，而浮动核电站旋转时不会对蒸汽管道和电缆造成干扰。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的主视结构示意图；
图2为图1中定位座与旋转台连接部分的结构示意图；
图3为图1中减震阻尼装置的结构示意图。
附图中附图标记所对应的名称为：1、桩基，2、定位柱，3、旋转台、4、定位座，5、减震阻尼装置，501、复合弹簧，502、支承梁，503、大齿轮，504、小齿轮，505、油缸体，506、推杆，507、活塞，508流通阀。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明做进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，包括桩基1、定位柱2、旋转台3、定位座4及连接旋转台3与定位座4的连接机构，其中，为了保证桩基1的结构强度并降低造价，本实施例的桩基1采用钢管和混凝土构造。桩基1的下端固定在海底，定位柱2固定在桩基1上且位于海平面上方，旋转台3设置在定位柱2上且可绕定位柱2中心线旋转，本实施例的定位座4采用普通的钢质连接座，其固定在浮动核电站船体上。本实施例在具体设置时，在旋转台3的上下方均设置有固定在定位柱2上的限位块，以防止旋转台3旋转时上下移位。
本实施例应用时，船体式浮动核电站受到载荷时绕定位柱2转动，其在转动过程中速度得到衰减，而其位移也在可控范围内，如此，能保证船体式浮动核电站应用时的稳定性。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上做出了如下进一步限定：本实施例的连接机构包括与定位座4连接的定位座连接件、与旋转台3连接的旋转台连接件、以及连接定位座连接件和旋转台连接件的减震阻尼装置5，为了保证定位座连接件和旋转台连接件两者的结构强度，定位座连接件和旋转台连接件均采用钢管构造。
本实施例应用时，减震阻尼装置5能对浮动核电站的上下、前后、左右晃动进行快速衰减，如此能进一步提升浮动核电站的平稳性。
实施例3：
本实施例在实施例2的基础上做出了如下进一步限定：本实施例还包括竖直设置的定位架，为了保证定位架的结构强度，定位架采用钢管构造，其中，定位架的上下两端均固定有减震阻尼装置5，定位座连接件与定位架上端固定的减震阻尼装置5连接，旋转台连接件与定位架下端固定的减震阻尼装置5连接。如此，本实施例应用时通过两级减震，能进一步提升减震性能，使浮动核电站受到载荷时能快速保持平稳。
实施例4：
本实施例在实施例3的基础上做出了如下进一步限定：本实施例中旋转台3的数量为两个，两个旋转台3均通过旋转台连接件与定位架下端固定的减震阻尼装置5连接，其中，定位架下端固定的减震阻尼装置5的水平位置位于两个旋转台3的水平位置之间，即一个旋转台3的水平位置低于定位架下端固定的减震阻尼装置5的水平位置，另一个旋转台3的水平位置高于定位架下端固定的减震阻尼装置5的水平位置。如此，使浮动核电站旋转时更易保持平稳。
实施例5：
如图2所示，为了提升连接机构的结构强度，本实施例在实施例3或实施例4的基础上做出了如下进一步限定：本实施例中定位座4的数量为四个，四个定位座4的连线构成矩形状。本实施例的定位架构成矩形框体状，减震阻尼装置5的数量为四个，四个减震阻尼装置5一一对应的设于定位架的四个边角处。定位座连接件包括两个平行设置的直角三角形状连接件及两根分别与两个直角三角形状连接件的直角处连接的斜杆，直角三角形状连接件中直角处的水平高度与其一个锐角处的水平高度相同且高于另一个锐角处的水平高度，四个定位座4中两个相对位置靠近定位架的定位座4与两个直角三角形状连接件一一对应连接且连接于直角三角形状连接件水平位置低的锐角处，两个直角三角形状连接件水平位置高的锐角处均对应连接一个减震阻尼装置5，定位架中两根斜杆相对连接直角三角形状连接件端的另一端与另两个定位座4一一对应连接。本实施例中旋转台连接件包括两根连接杆，其中，旋转台连接件中连接杆两端分别与旋转台3和减震阻尼装置5连接，且旋转台连接件中两根连接杆与定位件下端固定的两个减震阻尼装置5一一对应连接。本实施例中定位架的两个直角三角形状连接件之间、两根斜杆之间、旋转台连接件的两根连接杆之间均连接有加强杆。
实施例6：
如图3所示，本实施例在实施例2～5中任意一个实施例的基础上做出了如下进一步限定：本实施例的减震阻尼装置5包括复合弹簧501、支承梁502、大齿轮503、小齿轮504及油压减震器，其中，油压减震器包括油缸体505、推杆506及活塞507，活塞507设置在油缸体505内且分隔油缸体505构成左右两个腔室，活塞507构成有接通其分隔的左右两个腔室的流道，该流道内设置有流通阀508，推杆506左端穿过油缸体505的右侧壁且与活塞507的右侧面连接。大齿轮503的轴心与支承梁502连接，小齿轮504与大齿轮503啮合，复合弹簧501一端与推杆506相对连接活塞507端的另一端连接，其另一端的外侧壁设置有一排与小齿轮504啮合的齿槽。本实施例的减震阻尼装置5还包括一个壳体，在具体设置时复合弹簧501、大齿轮503、小齿轮504及油压减震器均设置在该壳体内，在壳体的限位作用下能防止各部件移位时出现偏移。
如上所述，可较好的实现本发明。
Claims (7)
1.适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，其特征在于，包括下端固定在海底的桩基（1）、固定在桩基（1）上且位于海平面上方的定位柱（2）、设置在定位柱（2）上且可绕定位柱（2）中心线旋转的旋转台（3）、固定在浮动核电站船体上的定位座（4）、以及连接旋转台（3）与定位座（4）的连接机构；
所述连接机构包括与定位座（4）连接的定位座连接件、与旋转台（3）连接的旋转台连接件、以及连接定位座连接件和旋转台连接件的减震阻尼装置（5）；
还包括竖直设置的定位架，定位架的上下两端均固定有减震阻尼装置（5），所述定位座连接件与定位架上端固定的减震阻尼装置（5）连接，旋转台连接件与定位架下端固定的减震阻尼装置（5）连接；
所述旋转台（3）的数量为两个，一个旋转台（3）的水平位置低于定位架下端固定的减震阻尼装置（5）的水平位置，另一个旋转台（3）的水平位置高于定位架下端固定的减震阻尼装置（5）的水平位置，且两个旋转台（3）均通过旋转台连接件与定位架下端固定的减震阻尼装置（5）连接。
2.根据权利要求1所述的适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，其特征在于，所述定位座（4）的数量为四个，四个定位座（4）的连线构成矩形状，所述定位座连接件连接四个定位座（4）与定位架上端固定的减震阻尼装置（5）。
3.根据权利要求2所述的适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，其特征在于，所述定位架构成矩形框体状，所述减震阻尼装置（5）的数量为四个，四个减震阻尼装置（5）一一对应的设于定位架的四个边角处；所述定位座连接件包括两个平行设置的直角三角形状连接件及两根分别与两个直角三角形状连接件的直角处连接的斜杆，四个定位座（4）中两个相对位置靠近定位架的定位座（4）与两个直角三角形状连接件一一对应连接且连接于直角三角形状连接件水平位置低的锐角处，两个直角三角形状连接件水平位置高的锐角处均对应连接一个减震阻尼装置（5），所述定位架中两根斜杆相对连接直角三角形状连接件端的另一端与另两个定位座（4）一一对应连接。
4.根据权利要求3所述的适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，其特征在于，所述定位架的两个直角三角形状连接件之间、两根斜杆之间均连接有加强杆。
5.根据权利要求3所述的适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，其特征在于，所述旋转台连接件包括两根连接杆，旋转台连接件中连接杆两端分别与旋转台（3）和减震阻尼装置（5）连接，且旋转台连接件中两根连接杆与定位件下端固定的两个减震阻尼装置（5）一一对应连接。
6.根据权利要求2～5中任意一项所述的适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，其特征在于，所述减震阻尼装置（5）包括复合弹簧（501）、支承梁（502）、大齿轮（503）、小齿轮（504）及油压减震器，所述油压减震器包括油缸体（505）、推杆（506）及活塞（507），所述活塞（507）设置在油缸体（505）内且分隔油缸体（505）构成两个腔室，活塞（507）构成有接通其分隔的两个腔室的流道，所述推杆（506）一端穿过油缸体（505）侧壁且与活塞（507）连接；所述大齿轮（503）的轴心与支承梁（502）连接，小齿轮（504）与大齿轮（503）啮合，所述复合弹簧（501）一端与推杆（506）相对连接活塞（507）端的另一端连接，其另一端的外侧壁设置有一排与小齿轮（504）啮合的齿槽。
7.根据权利要求6所述的适用于船体式浮动核电站的单点系泊系统，其特征在于，所述活塞（507）构成的流道内设置有流通阀（508）。
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