CN109159853A - 近岸浅水区的自适应式系泊装置 - Google Patents

Abstract

一种近岸浅水区的自适应式系泊装置，包括船舶，船舶的一侧外部间隔安装有浮筒，浮筒的两端分别通过系泊缆与船舶固定连接，浮筒的外端面与船舶的外侧面间隔距离，浮筒的底部连接有上部桩柱，上部桩柱的底部通过万向转动球铰连接下部桩柱，下部桩柱插入海底地基中。通过锚链线将船舶停靠在变截面的浮筒上，浮筒通过下部桩柱将水动力载荷和船舶撞击力传递到海底地基，同时利用万向转动球铰将水平力进行释放，从而减小对海底地基的要求。不但很好地减少了传统系泊方式繁琐的抛锚和收锚过程，同时大大减小船舶的系泊半径，提高了港区锚地的利用率，并且具有非常高的安全可靠性。

Description

近岸浅水区的自适应式系泊装置

技术领域

本发明涉及海洋工程系统与装备技术领域，尤其是一种近岸浅水区的自适应式系泊装置。

背景技术

我国海岸线长度达到了1.8万公里，在如此长的海岸线上分布着环渤海、长三角、东南沿海、珠三角和西南沿海5个港口群，随着港口建设和发展速度的加快，港口水域码头泊位数和进出港口的船舶数量也是逐年增加，随之带来了部分水域航道和锚地拥挤现象进一步加剧，长期存在违章锚泊现象。目前锚位面积的计算主要是依据《海港总平面设计规范》，与船长、水深和风力大小等因素有关，系泊的方式主要是依靠船舶自带的锚链装置在船首、舷侧和船尾进行抛锚，这种系泊方式存在以下几点弊端：

1)抛锚和收锚的效率一般，需要一整套繁琐的操作流程；

2)船舶的系泊半径较大，严重影响适用锚位面积，对港区锚地的利用率较差；

3)安全可靠性比较一般，系泊的质量主要依靠船员的经验。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的近岸浅水区的自适应式系泊装置，由于不存在拖曳的系泊缆，利用浮筒提供的回复力，使得靠泊船舶仅在一定范围内进行运动，系泊半径明显小于传统系泊方式，有效提高了港区锚地的利用率。同时在桩柱间安装万向转动球铰，使得系泊装置具有较强的自适应性，有效释放系泊桩柱承担的水平向系泊力和船舶的撞击力。

本发明所采用的技术方案如下：

一种近岸浅水区的自适应式系泊装置，包括船舶，所述船舶的一侧外部间隔安装有浮筒，所述浮筒的两端分别通过系泊缆与船舶固定连接，所述浮筒的外端面与船舶的外侧面间隔距离，所述浮筒的底部连接有上部桩柱，所述上部桩柱的底部通过万向转动球铰连接下部桩柱，所述下部桩柱插入海底地基中。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述浮筒上部成圆柱体结构，圆柱体结构的底部延伸倒锥形结构，倒锥形结构底面与上部桩柱连接。

所述浮筒的顶面高于船舶的上表面。

所述下部桩柱采用钢管桩或为钢筋混凝土制成。

所述上部桩柱与下部桩柱的材料一致。

所述系泊缆采用聚酯纤维缆制成。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过锚链线将船舶停靠在变截面的浮筒上，浮筒通过下部桩柱将水动力载荷和船舶撞击力传递到海底地基，同时利用万向转动球铰将水平力进行释放，从而减小对海底地基的要求。不但很好地减少了传统系泊方式繁琐的抛锚和收锚过程，同时大大减小船舶的系泊半径，提高了港区锚地的利用率，并且具有非常高的安全可靠性，从而为布置在近岸浅水区的船舶及其它浮式结构物提供了一种便利可靠的系泊装置。

本发明所述的下部桩柱插入海底地基中，用于将上部载荷传递到海底地基。

本发明所述的万向转动球铰，用于上部桩柱与下部桩柱的连接，且可沿不同方向转动，达到卸载上部水平向载荷的目的。

本发明所述的上部桩柱，用于传递上部浮筒收到的水动力载荷和船舶撞击力。

本发明所述的上部浮筒，用于船舶的系泊停靠，并在发生倾斜时提供回复力。

本发明所述的系泊缆，用于船舶与浮筒间的固定。

本发明所述的万向转动球铰为球形铰支座，可万向转动，万向承载，能很好地满足上下部桩柱传递过来的各种荷载，且保证反力合力集中、明确和可靠。同时也可让船舶随上部浮筒在水平面一定范围内运动，有效释放系泊桩柱上承担的水平力。

本发明所述的上部桩柱的材料与下部桩柱一致，上端与变截面的浮筒连接，下端与万向转动球铰相连。

本发明所述的浮筒可根据需停靠船舶的要求进行具体尺寸的设计，当船舶受到外部环境载荷产生位移后确保可以提供足够的回复力，达到船舶停靠期间始终在锚泊位置附近运动的自适应目的。

本发明所述的系泊缆一般由聚酯纤维缆制成，一端固定在浮筒上，一端连接到船上，为确保连接的可靠性，每根桩柱上的系泊缆一般分成两股形成扇形分布连接到船体上。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的侧视图。

其中：1、船舶；2、下部桩柱；3、海底地基；4、万向转动球铰；5、上部桩柱；6、浮筒；7、系泊缆。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2和图3所示，本实施例的近岸浅水区的自适应式系泊装置，包括船舶1，船舶1的一侧外部间隔安装有浮筒6，浮筒6的两端分别通过系泊缆7与船舶1固定连接，浮筒6的外端面与船舶1的外侧面间隔距离，浮筒6的底部连接有上部桩柱5，上部桩柱5的底部通过万向转动球铰4连接下部桩柱2，下部桩柱2插入海底地基3中。

浮筒6上部成圆柱体结构，圆柱体结构的底部延伸倒锥形结构，倒锥形结构底面与上部桩柱5连接。

浮筒6的顶面高于船舶1的上表面。

下部桩柱2采用钢管桩或为钢筋混凝土制成。

上部桩柱5与下部桩柱2的材料一致。

系泊缆7采用聚酯纤维缆制成。

实际工作过程中：

依据可能停靠船舶1的参数(如尺寸、吨位、装载货物等)及其遭受到的水动力载荷(可通过数值模拟或水池试验获得)作为系泊装置的设计输入，首先确定下部桩柱2的材质和剖面参数，桩柱的下端插入海底地基3中，上端与万向转动球铰4相连，万向转动球铰4作为上部桩柱5和下部桩柱2的连接节点，只传递垂向作用力，而释放水平方向的载荷，从而大大减小整个系泊装置对海底地基3的要求。

上部桩柱5与浮筒6相连，从而将浮筒6上的载荷传递到万向转动球铰4上。浮筒6与船舶1之间主要通过系泊缆7进行固定，浮筒6为船舶1停靠提供了便捷的平台，同时当船舶1受到水动力载荷偏移初始位置后，浮筒6也将随着船舶1一起发生偏移，此时浮筒6的水线面发生改变，产生的回复力将迫使船舶1和浮筒6又一起向初始位置移动，从而达到船舶1停靠期间始终在锚泊初始位置附近运动的自适应目的。

本发明改进了传统船舶1的锚泊方式的诸多缺点，利用系泊缆7直接将船舶1上所受的水动力载荷传递到浮筒6上，同时当发生偏移时，浮筒6提供的回复力又使得船舶1始终在初始停靠位置附近运动。上部桩柱5和下部桩柱2之间通过万向转动球铰4将上部结构承担的水平力完全释放，只将垂向载荷通过下部桩柱2传递到海底地基3上，大大提高了整个装置的自适应性及安全可靠性，且弱化了整个系泊装置对海底地基3的要求，提高了船舶1停靠系泊的效率。

本发明结构简单，原理清晰，操作方便，为目前港区锚地规划提供了一种全新且高效的船舶1停靠系泊装置，同时也为布置在近岸浅水区的浮式结构物提供了一种便利可靠的系泊装置。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.一种近岸浅水区的自适应式系泊装置，包括船舶(1)，其特征在于：所述船舶(1)的一侧外部间隔安装有浮筒(6)，所述浮筒(6)的两端分别通过系泊缆(7)与船舶(1)固定连接，所述浮筒(6)的外端面与船舶(1)的外侧面间隔距离，所述浮筒(6)的底部连接有上部桩柱(5)，所述上部桩柱(5)的底部通过万向转动球铰(4)连接下部桩柱(2)，所述下部桩柱(2)插入海底地基(3)中。

2.如权利要求1所述的近岸浅水区的自适应式系泊装置，其特征在于：所述浮筒(6)上部成圆柱体结构，圆柱体结构的底部延伸倒锥形结构，倒锥形结构底面与上部桩柱(5)连接。

3.如权利要求1所述的近岸浅水区的自适应式系泊装置，其特征在于：所述浮筒(6)的顶面高于船舶(1)的上表面。

4.如权利要求1所述的近岸浅水区的自适应式系泊装置，其特征在于：所述下部桩柱(2)采用钢管桩或为钢筋混凝土制成。

5.如权利要求1所述的近岸浅水区的自适应式系泊装置，其特征在于：所述上部桩柱(5)与下部桩柱(2)的材料一致。

6.如权利要求1所述的近岸浅水区的自适应式系泊装置，其特征在于：所述系泊缆(7)采用聚酯纤维缆制成。