CN106985969B - 一种定位装置及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定位装置及其定位方法，用以为半潜平台在运输过程中与半潜运输船连接时进行定位导向；导向装置包括安装在半潜运输船上的固定单元和安装在半潜平台的外舷一侧的导向单元；固定单元包括至少两个竖直方向立设于半潜运输船上的固定柱，所有固定柱在半潜运输船的横向方向排布成一排；导向单元具有开口向外的凹部，该凹部与半潜运输船上的固定柱配合，为半潜平台和半潜运输船对接过程提供导向；简化了半潜平台和半潜运输船的连接流程，减少了对牵引拖轮的数量需求，同时也具有较好的抗风抗海流干扰能力，提高了平台运输工作的效率，降低牵引不当造成平台倾覆的危险；导向装置所使用的定位方法，也具有上述优点。

Description

一种定位装置及其定位方法

技术领域

本发明涉及海洋工程平台的运输领域，特别涉及一种用于半潜平台运输中的定位装置及其定位方法。

背景技术

目前，要将半潜平台运达指定工作海域，主要是通过半潜式运输船来进行运输，通过这种运输方式较半潜式平台自航到达指定工作区域可节约50-60%的时间。在半潜式运输船运送该半潜平台时，首先需要半潜运输船注水下潜到一定深度，静止于水下，然后使半潜平台处于漂浮状态，通过拖轮顶推或牵引把漂浮中的半潜平台移动到运输船运载区正上方，然后运输船进行排水，期间拖轮需要不断修正半潜平台的位置以抵消海风和海流的干扰，使漂浮中的半潜平台一直准确无误的处于运载区正上方，直至运输船通过浮力完全把半潜平台托起。最后半潜运输船通过大马力推力推进器，直接把平台运输到指定工作海域。其中，在把漂浮中的半潜平台移动并保持半潜运输船运载区正上方的过程中，需要通过多艘拖轮不断调整推拉力来保持半潜平台的位置，使漂浮中的半潜平台准确无误的处于半潜式运输船的运载区正上方。

由于半潜平台体型巨大，重量巨大。在漂浮状态中的半潜平台的位置很难控制。在其移动过程中，一般至少需要6-8艘大马力拖轮协作完成推动或牵引，租赁费用昂贵且对作业人员素质要求高。

在对准运载区上方的位置调整操作过程中，还会受到海流，海风等自然因素的干扰，很容易使漂浮定位过程出现未达到或者超出预定位置的情况。加大了拖轮的工作难度。更严重的是，稍有作业失误，拖轮就要倾覆的危险，或者造成半潜平台与半潜运输船因碰撞损坏，甚至严重时会造成半潜平台、半潜运输船沉没，造成无法估计的人员财产损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种定位装置及其定位方法，以解决现有技术中仅靠拖轮推拉半潜平台进行定位时的工作效率低、危险系数高、成本昂贵等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种定位装置，用以为半潜平台在运输过程中与半潜运输船连接时进行定位导向，包括：分别对应设置在所述半潜平台和所述半潜运输船上的固定单元和导向单元；

所述固定单元包括：至少两个竖直立设的固定柱，所述固定柱分布在一直线上；

所述导向单元设置有凹部，该凹部与所述固定柱配合，为所述半潜平台和所述半潜运输船对接过程提供导向。

优选的，所述固定单元安装在所述半潜运输船上，其所述固定柱沿所述半潜运输船横向方向排布；至少一个所述导向单元安装在所述半潜平台同一侧的外舷上，所述凹部的开口指向所述外舷的外侧。

优选的，定位装置还包括：

设置在所述半潜平台外舷上的防撞单元，该防撞单元与所述导向单元设置在所述半潜平台的同一侧，且所述防撞单元与所述导向单元的数量总和与所述固定柱的总数量相等；当所述导向单元的凹部接入所述固定柱后，所述防撞单元一一对应接触未接入所述凹部的其他所述固定柱。

优选的，所述固定单元还包括：分别与所述半潜运输船和所述固定柱相连而将所述固定柱稳定地固定在所述半潜运输船上的支撑管。

优选的，每根固定柱连接有至少两根所述支撑管，所述支撑管的下端连接在所述半潜运输船，上端连接在所述固定柱的外壁；与同一固定柱相连的各支撑管均位于该固定柱远离运载区的一侧，且任意两支撑管沿所述立柱轴向的投影形成夹角，夹角最大的两支撑管构成两限位管。

优选的，所述导向单元包括：两连接成“V”形结构的导向柱，两导向柱的汇聚连接于一轴向竖直的加强管上并通过该加强管连接在所述半潜平台的外舷处，所述两导向柱之间构成一夹角，所述凹部形成在所述两导向柱之间。

优选的，所述两导向柱之间的夹角大于连接在固定柱上的两限位管间的夹角。

优选的，所述导向单元还包括：连接在所述导向柱与所述外舷之间的辅助支撑柱；两所述辅助支撑柱的一端分别与所述两导向柱的自由端连接成“M”形结构；所述辅助支撑柱的另一端连接一轴向竖直的加强管上并通过该加强管连接所述外舷。

优选的，所述防撞单元包括：防撞管或防撞板，所述防撞管或所述防撞板平行于所述半潜平台沿竖直方向的所述外舷；所述防撞管或防撞板与所述外舷之间连接有多个竖直方向的加强管。

优选的，所述固定柱上还缠绕有弹性线材，用以缓冲与所述导向单元或者所述防撞单元接触时的作用力。

为解决上述技术问题，本发明还采用如下定位方法：

一种定位方法，包括以下步骤：

s1.在半潜平台和半潜运输船中其一上设置具有固定柱的固定单元，在另一上对应设置具有凹部的导向单元和防撞单元；

s2.移动所述半潜平台，使所述半潜运输船上所述固定单元的所述固定柱被导入外舷上的所述导向单元的所述凹部；

s3.所述半潜平台以被导入所述凹部的所述固定柱为轴心旋转，使所述外舷上的所述防撞单元与未被导入所述凹部的其他所述固定柱接触，完成半潜平台与半潜运输船的导向定位。

进一步的，所述步骤s3后包括以下步骤：

s4.所述半潜运输船上浮。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：采用具有凹部的导向单元与固定单元的固定柱配合，可在半潜平台与半潜运输船的装载配合过程中，为半潜平台引导定位，使半潜平台能准确停泊在半潜运输船的运载区上方，半潜运输船上浮后即可完成装载。本发明的定位装置，相较于单纯靠拖轮推拉进行定位的现有方式，操作时更安全，也更简便，提高了工作效率，降低了运输风险，减少了拖轮使用数量，降低了成本。该导向装置使用的定位方法，也具备上述优点。

附图说明

图1是本发明导向单元导入固定单元的结构示意图；

图2是本发明防撞单元接触固定单元的结构示意图；

图3是固定单元具体结构示意图；

图4是导向单元具体结构示意图；

图5是导向单元安装在外舷上的结构示意图；

图6是防撞单元安装在外舷上的结构示意图；

图7是图3的侧视方向结构示意图；

图8是加强管安装在外舷上的具体结构示意图；

图9是半潜平台安装固定单元后的结构示意图；

图10是半潜运输船安装导向单元和防撞单元后的结构示意图；

图11是半潜平台与半潜运输船对接完成状态的示意图；

图12是定位方法的对接流程图；

图13是定位方法的完整流程图；

图14是一种优选实施方式的对接流程图。

附图标记说明如下： 1、固定单元；11、固定柱；12支撑管； 2、导向单元；21、导向柱； 22、辅助支撑柱； 3、防撞单元；31、防撞管或防撞板；4、加强管；41、垫板；5、半潜平台；51、外舷；6、半潜运输船；7、弹性线材。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

一种定位装置，主要应用在半潜平台5与半潜运输船6在海上装运时的相互定位过程中，用以为半潜平台5定位在半潜运输船6的运载区上方进行定位导向，包括：分别设置在半潜平台5和半潜运输船6上的固定单元1和导向单元2；

固定单元1包括：至少两个沿竖直方向立设的固定柱11，所有固定柱11排成一排；

导向单元2设置有凹部，该凹部与固定柱11配合，为半潜平台5和半潜运输船6对接过程提供导向。在实际实施中，固定单元1可以装设在半潜运输船6上，也可以装设在半潜平台5上。相应的，导向单元2则装设在没有安装固定单元1的半潜运输船6或者半潜平台5上，与固定单元1彼此配合使用。

作为一种优选的实施例，如图1和图11所示，固定单元1安装在半潜运输船6上，其固定柱11沿半潜运输船6的横向方向排布；至少一个导向单元2安装在半潜平台5同一侧的外舷51上，凹部的开口指向外舷51的外侧。

半潜运输船6的横向方向定义为半潜运输船6的宽度方向。

具体实施过程中，定位装置在为半潜平台5在运输过程中与半潜运输船6连接时进行定位导向，包括：安装在半潜运输船6上的固定单元1和安装在半潜平台5的外舷51一侧的导向单元2。当半潜运输船6完成下潜后，半潜平台5在拖船的牵引推动下，外舷51一侧的导向单元2与半潜运输船6上的固定单元1配合，即可为半潜平台5导向并定位在半潜运输船6的运载区上方区域，半潜运输船6排水上浮即可托起半潜平台5，完成整个装载操作。与现有操作中单纯靠拖轮进行拖拉定位相比，采用了漂浮导向装载后，定位操作更为简单便捷，且定位装置有一定的限位作用，使定位完成后半潜平台5与半潜运输船6之间的相对位移不会偏移太大，避免了仅靠拖拉定位时需要反复的调整相对位移，简化了操作，降低了成本。

上述外舷51主要包括半潜平台浮筒的侧舷和平台本体侧面等区域。

在具体实施过程中，如图9-图11所示，为了使半潜平台5相对于半潜运输船6的运载区的定位更为准确，固定单元1可以包括至少两个固定在半潜运输船6上并沿竖直方向立设于半潜运输船6上的固定柱11，所有固定柱11在半潜运输船6的横向方向排布成一排；竖立的固定柱11其长度必须保证在半潜运输船6下潜时仍然能够露出海面，并能够达到并超过半潜平台5外舷51上导向单元2的水平高度。

半潜平台5外舷51同一侧上设置有至少一个导向单元2，导向单元2具有开口向外的凹部，该凹部与半潜运输船6上的固定柱11配合，为半潜平台5和半潜运输船6对接过程提供导向。当凹部的开口在接触到固定单元1的固定柱11后，其构成凹部的斜面会在拖船的拉动下，将固定柱11导向凹部的最底端，使得半潜平台5的一角区域定位在运载区的上方，在通过拖轮进一步牵引，使导向单元2的凹部绕固定柱11旋转，进而使半潜平台5的外舷51向没有与导向单元2的凹部接触的其他固定柱11靠近，最终将半潜平台5准确定位在半潜运输船6运载区的上方。

如图2、图9-11所示，一种优选的实施例，为了避免半潜平台5与半潜运输船6对接时造成半潜平台5的外舷51被固定柱11碰撞损伤，定位装置还包括：防撞单元3。

该防撞单元3设置在半潜平台5的外舷51上，且与导向单元2设置在半潜平台5的同一侧。为了使外舷51得到较好的保护，防撞单元3与导向单元2的数量总和与固定柱11的总数量相等；以保证当导向单元2的凹部导入固定柱11后，防撞单元3能够一一对应接触未导入导向单元2的其他固定柱11，保护外舷51的安全。

具体地，如图6所示，防撞单元3包括：防撞管或防撞板31，防撞管或防撞板31平行于半潜平台5沿竖直方向的外舷51；防撞管或防撞板31与外舷51之间连接有多个竖直方向的加强管4，以缓冲固定柱11与半潜平台5外舷51接触时的作用力，有效保护外舷51。

如图7所示，作为一种优选的实施例，固定柱11上还缠绕有弹性线材7，用以进一步缓冲与导向单元2或者防撞单元3接触时的作用力。该弹性线材7可以采用钢缆、麻绳等具有一定形变能力的线材。

如图8所示，作为一种优选的实施例，加强管4与外舷51之间还连接有垫板41，用以保护外舷51的本体。避免加强管4的安装对外舷51的损伤。当半潜平台运输到位，导向单元2和防撞单元3需要拆除时不会对外舷51的本体造成损伤。

导向单元2、防撞单元3、固定单元1三者彼此配合，再加上拖轮的牵引，可以使半潜平台5准确无误并快速地到达半潜运输船6运载区的上方，提供了工作效率，降低了半潜船6与半潜平台5撞击的几率，安全系数大大增加。

在较优的实施例中，如图4所示，导向单元2包括：两连接成”V”形结构的导向柱21，两导向柱21的端部连接使两导向柱21之间构成一夹角，凹部形成在两导向柱21之间。构成”V”形结构的两导向柱21使得凹部具有平滑的斜面，更有利于将固定柱11导向”V”形结构的底部。

作为一种优选的实施例，如图5所示，两导向柱21还可以汇聚连接于一轴向竖直的加强管4上并通过该加强管4连接在半潜平台5的外舷51处。

为了减小导向柱21的外壁构成的斜面对固定柱11进行导向时的摩擦力，必须尽量减小两者之间的接触面积，将两导向柱21构成的公共平面垂直于竖直方向的外舷51，使导向柱21相对于水平面平行，对应竖直设立的固定柱11而言，两者的垂直相较时，接触面积最小，二者之间的摩擦力也较小。较小的摩擦力能够更有利于将固定柱11导入凹部底端，降低为半潜平台5提供动力的拖轮的负载，有利于避免事故的发生，也有利于节约成本。

如图3、图7所示，作为一种优选的实施方式，固定单元1还包括：分别与半潜运输船6和固定柱11相连而将固定柱11稳定地固定在半潜运输船6上的支撑管12，以增加竖立的固定柱11的安装强度，避免固定柱11与凹部接触时被撞歪导致定位不准确。

在上述优选的实施例中，每根固定柱11连接有两根支撑管12。支撑管12的下端连接在半潜运输船6，上端连接在固定柱11的外壁，使得固定柱11与支撑管12间形成较稳固的三角支撑，增加固定柱11的稳定性。同时，与同一固定柱11相连的两支撑管12均位于该固定柱11远离运载区的一侧，可以使得支撑管12的架设不会影响将半潜平台5被导向运载区时的行程受限。且两支撑管12沿立柱轴向的投影形成夹角，该夹角小于半潜平台5的导向单元2的两导向柱21间的夹角，使得两支撑管12能够与两导向柱21配合，限制半潜平台5与半潜运输船6间的相对位移，提高半潜平台5与半潜运输船6间的定位准确性。

在其他实施例中，每根固定柱11上可连接三根以上支撑管12，此时，任意两支撑管12沿立柱轴向的投影均形成夹角，夹角最大的两支撑管12构成两限位管，该两限位管间的夹角小于半潜平台5的导向单元2的两导向柱21间的夹角，使得两限位管能够与两导向柱21配合，限制半潜平台5与半潜运输船6间的相对位移，提高半潜平台5与半潜运输船6间的定位准确性。

需要指出的是，如图1、图4、图5所示，当固定柱11与导向单元2的凹部接触时，不仅固定单元1受到作用力，导向单元2也会受到相应的反作用力，为了使导向柱21不至于受力过大产生形变，导向单元2还包括：连接在导向柱21与外舷51之间的辅助支撑柱22；辅助支撑柱22可以根据外舷51的倾角采用相对易于受力的角度对导向柱21进行支撑。具体实施中，辅助支撑柱22的一端分别与两导向柱21的自由端连接成“M”形结构，辅助支撑柱22的另一端连接在一轴向竖直的加强管4上并通过该加强管4连接外舷51，以为导向柱21提供有效的支撑。

如图12所示，一种定位方法，包括以下步骤：

一种定位方法，包括以下步骤：

s1.在半潜平台5和半潜运输船6中其一上设置具有固定柱11的固定单元1，在另一上对应设置具有凹部的导向单元2；

s2.移动半潜平台5，使半潜运输船6上固定单元1的固定柱11被导入外舷51上的导向单元2的凹部；

s3.半潜平台5以被导入凹部的固定柱11为轴心旋转，使外舷51与未被导入的其他固定柱11接触。

通过上述步骤，使得半潜平台5在装入半潜运输船6时，能够通过导向单元2的凹部导入固定单元1的固定柱11进行对接，且凹部对固定柱11构成一定方向上的限位，从而为漂浮中的半潜平台5提供一个相对固定的支点，相对于没有支点的单纯漂浮，更利于牵引或推拉的拖船将半潜平台5定位在半潜运输船6的运载区上方。同时，通过围绕该被导入导向单元2凹部的固定柱11旋转，半潜平台5的外舷51也可以更方便的靠向其他固定柱11，从而通过两个固定柱11完成对半潜平台的漂浮定位。

如附图13所示，步骤s2后包括以下步骤：

s4.半潜运输船6上浮。在半潜平台5定位完成后，半潜运输船6上浮即可托起半潜平台5，将其运输到指定的海域。

如附图14所示，作为一种优选的实施例，将固定单元1设置在半潜运输船6上，将导向单元2和防撞单元3设置在半潜平台5上并采用以下步骤：

一种定位方法，包括以下步骤：

s1.在半潜平台5和半潜运输船6中其一上设置具有固定柱11的固定单元1，在另一上对应设置具有凹部的导向单元2和防撞单元3；

s2.移动半潜平台5，使半潜运输船6上固定单元1的固定柱11被导入外舷51上的导向单元2的凹部；

s3. 半潜平台5以被导入凹部的固定柱11为轴心旋转，使外舷51上的防撞单元3与未被导入凹部的其他固定柱11接触，完成半潜平台5与半潜运输船6的导向定位。

在外舷51上接入防撞单元3并与固定柱11接触，可以防止定位时固定柱11与外舷51因碰撞造成损坏。

在其他实施例中，当固定单元1设置在半潜平台5上，当导向单元2和防撞单元3设置在半潜运输船6上时，同样可以参照前述的导向方法，通过移动半潜平台，使固定单元1的固定柱11导入半潜运输船6上的导向单元2的凹部，进而旋转半潜平台5，使其他未导入凹部的固定柱11与半潜运输船6上的防撞单元3接触，完成半潜平台5与半潜运输船6的导向定位。

综上，本发明的定位装置可以在半潜平台5与半潜运输船6连接时提供导向和定位的作用；通过半潜平台5的导向单元2的凹部与半潜运输船6的其中一个固定柱11配合，再通过拖轮牵引，使半潜平台5绕该固定柱11旋转，最终使半潜平台5靠上固定单元1其他的固定柱11，即可完成定位，减少了海流海风对漂浮中平台定位作业的影响，减少了拖轮的使用数量，降低了成本，避免了单纯依靠拖轮来回推拉半潜平台5的麻烦，解决了拖轮向半潜平台5这种大质量单位来回推拉中产生的不可控因素造成安全问题，不仅提升了工作效率，还保证了人员和设施安全。本发明中导向装置所采用的定位方法，也具备上述优点。

虽然已参照上述典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种定位装置，用以为半潜平台在运输过程中与半潜运输船连接时进行定位导向，其特征在于，包括：固定单元和导向单元；

所述固定单元包括：至少两个竖直立设的固定柱，所述固定柱分布在一直线上；

所述导向单元设置有凹部，该凹部与所述固定柱配合，为所述半潜平台和所述半潜运输船对接过程提供导向；

所述固定单元安装在所述半潜运输船上，其所述固定柱沿所述半潜运输船横向方向排布；至少一个所述导向单元安装在所述半潜平台同一侧的外舷上，所述凹部的开口指向所述外舷的外侧；

还包括：

设置在所述半潜平台外舷上的防撞单元，该防撞单元与所述导向单元设置在所述半潜平台的同一侧；当所述导向单元的凹部接入所述固定柱后，所述防撞单元对应接触未接入所述凹部的其他所述固定柱。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述固定单元还包括：分别与所述半潜运输船和所述固定柱相连而将所述固定柱稳定地固定在所述半潜运输船上的支撑管。

3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，每根固定柱连接有至少两根所述支撑管，所述支撑管的下端连接在所述半潜运输船，上端连接在所述固定柱的外壁；与同一固定柱相连的各支撑管均位于该固定柱远离运载区的一侧，且任意两支撑管沿所述固定柱轴向的投影形成夹角，夹角最大的两支撑管构成两限位管。

4.根据权利要求3所述的定位装置，其特征在于，所述导向单元包括：两连接成V字形结构的导向柱，两导向柱的汇聚连接于一轴向竖直的加强管上并通过该加强管连接在所述半潜平台的外舷处，所述两导向柱之间构成一夹角，所述凹部形成在所述两导向柱之间。

5.根据权利要求4所述的定位装置，其特征在于，所述两导向柱之间的夹角大于连接在固定柱上的两限位管间的夹角。

6.根据权利要求4所述的定位装置，其特征在于，所述导向单元还包括：连接在所述导向柱与所述外舷之间的辅助支撑柱；两所述辅助支撑柱的一端分别与所述两导向柱的自由端连接成M形结构；所述辅助支撑柱的另一端连接一轴向竖直的加强管上并通过该加强管连接所述外舷。

7.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述防撞单元包括：防撞管或防撞板，所述防撞管或所述防撞板平行于所述半潜平台沿竖直方向的所述外舷；所述防撞管或防撞板与所述外舷之间连接有多个竖直方向的加强管。

8.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述固定柱上还缠绕有弹性线材，用以缓冲与所述导向单元或者所述防撞单元接触时的作用力。

9.一种定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1.在半潜平台的外舷上设置具有凹部的导向单元和防撞单元，在半潜运输船上设置具有固定柱的固定单元；

s2.移动所述半潜平台，使所述半潜运输船上所述固定单元的所述固定柱被导入所述外舷上的所述导向单元的所述凹部；

s3.所述半潜平台以被导入所述凹部的所述固定柱为轴心旋转，使所述外舷上的所述防撞单元与未被导入所述凹部的其他所述固定柱接触，完成半潜平台与半潜运输船的导向定位。

10.根据权利要求9所述的定位方法，其特征在于，所述步骤s3后包括以下步骤：

s4.所述半潜运输船上浮。

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