CN104859796B - 一种组合式锚链系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种组合式锚链系统，包括重力锚、底锚链、弹性索、上锚链，底锚链包括彼此相连且相互转换长度的躺链和下锚链，重力锚固定在躺链的端部，躺链平放置于海底，弹性索包括左连接盘、右连接盘、弹索，左连接盘和右连接盘的内侧均匀设置盘螺栓，每个弹索的两端均通过各自的连接头分别连接左连接盘和右连接盘上的盘螺栓，左连接盘和右连接盘的外侧均安装连接环，下锚链和上锚链分别连接其中一个连接环，上锚链通过连接器连接浮体。本发明可有效地降低浮体锚泊时锚链系统的冲击载荷和控制浮体的振荡响应，锚泊造价低，浮体运动控制好，可用于浅水船舶及其他海上浮式结构物的单点和多点系泊。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种浅水水域船舶及其他海上浮式结构物的单点和多点锚泊装置。
背景技术
船舶与海洋工程浮式结构物海上定位时需要采用动力定位装置或锚链系统。动力定位装置机构复杂，能耗大，维护和检修成本高，非高精度定位需求或廉价而方便的能源补给，一般不采用。锚链系统结构简单，无主动能量消耗，维护和检修方便、成本低，在进行一般精度要求的定位时经常被采用。但是，对于锚链系统，当海上风浪较大，抑或类似于带有大型转子的漂浮式潮流发电装置的锚泊定位时，锚链系统往往伴有较大的冲击载荷，或者伴有高频振荡现象，这对锚链系统的规格提出了较高的要求，间接地提高了锚泊造价，也会对船舶等海上浮式结构物的浮态和运动造成不利影响，给船舶等海上浮式结构物的海上作业带来危害。特别是，对于浅水锚泊时，为了保证锚链系统具有较大的回复力，还要在锚链系统中分布式布置重块，以形成较大回复力，从而增大了施工技术难度，增加了施工周期，也间接地提高了锚泊造价。
发明内容
本发明的目的在于提供可用于包括船舶在内的各种海上浮式结构物的锚泊定位的一种组合式锚链系统。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种组合式锚链系统，其特征是：包括重力锚、底锚链、弹性索、上锚链，底锚链包括彼此相连且相互转换长度的躺链和下锚链，重力锚固定在躺链的端部，躺链平放置于海底，弹性索包括左连接盘、右连接盘、弹索，左连接盘和右连接盘的内侧均匀设置盘螺栓，每个弹索的两端均通过各自的连接头分别连接左连接盘和右连接盘上的盘螺栓，左连接盘和右连接盘的外侧均安装连接环，下锚链和上锚链分别连接其中一个连接环，上锚链通过连接器连接浮体。
本发明还可以包括：
1、躺链的初始长度为所在位置水深的3-4倍，下锚链的初始长度为下锚链初始度、弹性索初始长度以及上锚链初始长度总和的10/12，弹性索初始长度为下锚链初始度、弹性索初始长度以及上锚链初始长度总和的1/12，上锚链初始长度为下锚链初始度、弹性索初始长度以及上锚链初始长度总和的1/12，锚泊角取45～60°，下锚链、弹性索和上锚链在海底水平投影距离为躺链所在水深的1-2倍。
本发明的优势在于：本发明所涉及的一种组合式锚链系统结构简单，可有效地降低浮体锚泊时锚链系统的冲击载荷和控制浮体的振荡响应，锚泊造价低，浮体运动控制好，可用于浅水船舶及其他海上浮式结构物的单点和多点系泊。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明弹性索结构示意图；
图3为本发明连接盘布置示意图；
图4a为普通锚泊时的最大锚链张力曲线图，图4b为本发明锚泊时的最大锚链张力曲线图；
图5a为普通锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图a，图5b为普通锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图b，图5c为普通锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图c，图5d为普通锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图d，图5e为普通锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图e，图5f为普通锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图f，图5g为本发明锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图a，图5h为本发明锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图b，图5i为本发明锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图c，图5j为本发明锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图d，图5k为本发明锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图e，图5l为本发明锚泊时的潮流发电装置6自由度运动响应曲线图f。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1～5，本发明一种组合式锚链系统主要包括1个重力锚1、1根躺链2、1根下锚链3、1个弹性索4、1根上锚链5和1个连接器6。
所述重力锚1一端锚于海底O点，另一端连接躺链2，为铸铁材料，表面为防腐涂层。
所述躺链2一端与重力锚1链接，一端与下锚链3的下端连接。躺链2和下锚链3会随着锚链系统的载荷变化相互改变长度。躺链2的初始长度a为水深H的3-4倍。
所述下锚链3用于限制弹性索4的运动。一端与躺链2连接，另一端与弹性索4连接。下锚链3会随着浮体受力的不同，改变自身长度，进而调节锚链系统的回复力，适应浮体受力变化。下锚链3的初始长度b1为下锚链3的初始度与弹性索4的初始长度和上锚链5的初始长度总和b的约10/12。
所述弹性索4用于与上锚链5和连接器6配合，限制浮体运动。主要包括2个连接环7、2个连接盘8、若干盘螺栓9、若干连接头10和若干弹索11。2个连接环7和若干盘螺栓9分别固连于连接盘8的两侧。弹索11两端通过连接头10与两侧连接盘8上的盘螺栓9活连接。每个盘螺栓9上设有螺纹，并均布于连接盘8上，每个连接头10上也设有螺纹，实现弹索11与盘螺栓9的活连接。弹索11为橡胶索，其直径设计依据浮体受力预报。弹性索4的初始长度b2为下锚链3的初始长度与弹性索4的初始长度和上锚链5的初始长度总和b的1/12。弹性索4可根据浮体载荷变化自适应改变长度。
所述上锚链5用于与连接器6配合，限制浮体运动。上锚链5的初始长度b3为下锚链3的初始度与弹性索4的初始长度和上锚链5的初始长度总和b的1/12。
所述重力锚1、躺链2、下锚链3、上锚链5和连接器6为铸铁材料，表面做防腐涂层。
所述船舶及其他海上浮式结构物浮于海面，受到风浪流作用时，重力锚1锚于O点，并与躺链2相连，躺链2与下锚链3相连，限制下锚链3运动，下锚链3与弹性索4相连，限制弹性索4的运动，弹性索4与上锚链5相连，通过连接器6限制船舶及其他海上浮式结构物的运动，组合锚链系统锚泊线位时，通过弹性索4降低锚链系统的冲击载荷和降低船舶及其他海上浮式结构物的高频振荡。
所述一种组合式锚链系统，如图4和图5所示，锚泊时，锚链系统的最大载荷可减小约60％，船舶等海上浮式结构物的纵荡响应可减小约60％，纵摇响应可减小约30％，艏摇、横摇和垂荡运动比较平稳，横荡有所增加，但组合锚链系统对浮体6自由度运动控制总体较好。
所述重力锚抓海底固定，主要用于限制躺链位置。
所述躺链用于限制下锚链运动，一端与重力锚链接，另一端与下锚链连接。躺链和下锚链会随着锚链系统的载荷变化相互改变长度。躺链的初始长度为水深的3-4倍。
所述下锚链用于限制弹性索运动。一端与躺链连接，另一端与弹性索连接。下锚链会随着浮体受力的不同，改变自身长度，进而调节锚链系统的回复力，适应浮体受力变化。下锚链的初始长度为下锚链初始度与弹性索初始长度和上锚链初始长度总和的约10/12。
所述弹性索用于与上锚链和连接器配合，限制浮体运动。主要包括连接环、连接盘、盘螺栓、连接头和弹索。连接环和盘螺栓分别固连于连接盘的两侧。弹索两端通过连接头与两侧连接盘上的盘螺栓活连接。连接头均布于连接盘上。弹索为橡胶索，其直径设计依据浮体受力预报。弹性索初始长度为下锚链初始度与弹性索初始长度和上锚链初始长度总和的约1/12。弹性索可根据浮体载荷变化自适应改变长度。
所述上锚链用于与连接器配合，限制浮体运动。上锚链初始长度为下锚链初始度与弹性索初始长度和上锚链初始长度总和的约1/12。
所述重力锚、躺链、下锚链、上锚链和连接器为铸铁材料，表面做防腐涂层。
所述一种组合式锚链系统用于包括船舶在内的海上浮式结构物的浅水单点和多点锚泊。
所述一种组合式锚链系统可以有效控制船舶等海上浮式结构物的6自由度运动响应，并可减小锚链系统的最大载荷。
重力锚1用于抓海底固定，所述躺链2用于连接下锚链3并限制下锚链3的运动，所述下锚链3用于连接弹性索4并限制弹性索4的运动，所述弹性索4用于连接上锚链5和连接器6，并与上锚链5和连接器6配合控制浮体运动。
重力锚1为铸铁锚，所述躺链2OA的初始长度与水深的比a/H≈3-4，所述下锚链3AB的初始长度与AD段总长度的比b1/b＝10/12，所述弹性索4BC的长度与AD段总长度的比b2/b≈1/12，所述上锚链5CD的长度与AD段总长度的比b3/b≈1/12，所述锚泊角取45～60°，所述下锚链3AB、弹性索4BC和上锚链5CD在海底水平投影距离为水深H的1-2倍。
弹性索4还用来降低锚泊时锚链系统的冲击载荷和减小锚链系统的高频振荡影响。
弹性索4由2个连接环7、2个连接盘8、若干盘螺栓9、若干连接头10和若干根弹索11组成。
每个连接盘8的一侧固连1个连接环7，另一侧均布式固连若干盘螺栓9。每根弹索11的两端分别连有1个连接头10，由两端的连接头10与两侧连接盘8上的盘螺栓9通过螺纹活连接。弹索11为高弹性橡胶材料。
弹性索4的连接盘8的盘面积、连接盘8上均布盘螺栓9的数量、弹索11的直径根据预报获得的锚链系统的张力开展设计。
锚链系统可用于船舶及其他海上浮式结构物的单点和多点锚泊，尤其适用于船舶及其他海上浮式结构物的浅水锚泊。
经检索，公开号为CN 103407552 A的专利公开了一种单点系泊系统的配重锚链。“配重锚链装置包括主锚链和n个配重块，其中n个配重块悬挂主锚链上，所述n为大于或者等于1的自然数。本发明提供的锚链结构布局，能有效提高锚链的水平刚度2到5倍以上，缩短锚链在海床上铺设的长度要求到原来的20％～50％，减少整个单点系泊系统对海床的空间要求，使得单点系泊系统能适应更复杂的海床地形。本发明所涉及的组合式锚链系统与公开号为CN 103407552 A的专利中所涉及的单点系泊系统的配重锚链存在明显不同：(1)对象不同。本发明是一种锚链系统，而公开号为CN 103407552 A的专利是一种配种锚链；(2)具体组成不同。本发明主要包括重力锚、躺链、下锚链、弹性索、上锚链和连接器，而公开号为CN 103407552 A的专利主要包括主锚链和配重块；(3)所涉及的锚链系统和锚链的应用环境不同，且所要解决的技术难题也不同。本发明所涉及的锚链系统适应各水深船舶等海上浮式结构物的单点和多点锚泊，其突出特点是适宜浅水水域船舶等海上浮式结构物的单点和多点锚泊。并且，一种组合式锚链系统的应用可以解决恶劣海况下浮体振荡响应剧烈，锚链系统冲击载荷较大，海上装置运行不稳定，锚泊造价高等难题。而公开号为CN103407552 A的专利所涉及的配重锚链能适应复杂海床地形的锚泊应用，并且可以减少锚链在海床上的铺设长度，减少锚泊时对海床空间的占用。
Claims (2)
1.一种组合式锚链系统，其特征是：包括重力锚、底锚链、弹性索、上锚链，底锚链包括彼此相连且相互转换长度的躺链和下锚链，重力锚固定在躺链的端部，躺链平放置于海底，弹性索包括左连接盘、右连接盘、弹索，左连接盘和右连接盘的内侧均匀设置盘螺栓，每个弹索的两端均通过各自的连接头分别连接左连接盘和右连接盘上的盘螺栓，左连接盘和右连接盘的外侧均安装连接环，下锚链和上锚链分别连接其中一个连接环，上锚链通过连接器连接浮体。
2.根据权利要求1所述的一种组合式锚链系统，其特征是：躺链的初始长度为所在位置水深的3-4倍，下锚链的初始长度为下锚链初始长度、弹性索初始长度以及上锚链初始长度总和的10/12，弹性索初始长度为下锚链初始长度、弹性索初始长度以及上锚链初始长度总和的1/12，上锚链初始长度为下锚链初始长度、弹性索初始长度以及上锚链初始长度总和的1/12，锚泊角取45～60°，下锚链、弹性索和上锚链在海底水平投影距离为躺链所在水深的1-2倍。
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