CN110654508A - 一种可移动式自平衡海上平台 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种可移动式自平衡海上平台,本发明提出的这种平台能够大幅度解决海上平台的摇晃和振荡问题,大幅度提高海上平台的舒适度和安全性。用于提供浮力的平台浮圈安装在主体平台的外部,与主体平台固连,平台浮圈可以调整其大小,满足适应不同重量的海上平台的需求;阵列式海上平台的矢量减摇模块属于主动减摇方式,可以根据海上平台的倾斜角度调整不同位置的螺旋桨转向和转速,高效率、快速响应、动态控制海上平台在海上的姿态。矢量螺旋桨可以给海上平台提供移动平台所需要的动力,此外,矢量螺旋桨还可以为海上平台起到动力定位的作用。
Description
技术领域
本发明涉及船舶及海洋工程技术领域,尤其一种可移动式自平衡海上平 台。
背景技术
海上平台,高出海面且具有水平台面的一种桁架构筑物,供进行生产作 业或其他活动用。海上平台主要分为固定式海上平台和浮式海上平台两种。 海上平台在科学研究、休闲观光以及海底石油与天然气勘探及开采等方面具 有十分重要作用。
海上平台由于受到风、浪、海流等因素的影响,将会产生较大的摇晃和 振荡。如果对这些运动的控制不当,会极大地影响海上平台内部精密设备的 运行和人员的安全。
但是,目前存在的传统海上平台存在不能同时减振减摇的缺点,并且传 统海上平台的减摇效果不太明显,所以现在需要一种针对海上平台的减振和 减摇两个方面都具有良好效果的新型海上平台。
发明内容
鉴于上述技术问题,本发明提供了一种可移动式自平衡海上平台,本发 明提出的这种平台能够大幅度解决海上平台的摇晃和振荡问题,大幅度提高 海上平台的舒适度和安全性。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
一种可移动式自平衡海上平台,海上平台1具有平台浮圈2、矢量吊舱臂 3、矢量螺旋桨4、减摇螺旋桨5、姿态检测装置6以及主控制器;
所述海上平台1俯视呈长方形;
所述平台浮圈2与海上平台1固定连接,安装在海上平台1的外侧,为 海上平台1提供浮力;
所述矢量吊舱臂3设置在海上平台1的四个角部,且矢量吊舱臂3可绕 其自身轴线旋转;
所述矢量螺旋桨4设置在矢量吊舱臂3的端部;
所述减摇螺旋桨5设置在海上平台1的底部;
所述姿态检测装置6设置在海上平台1的中部位置;
所述控制器用于控制矢量吊舱臂3的转动和控制减摇螺旋桨5的转动。
进一步地,所述矢量吊舱臂3、矢量螺旋桨4、减摇螺旋桨5组成了矢量 减摇模块,所述矢量减摇模块是阵列式的。
进一步地,所述矢量吊舱臂3绕其轴线转动,进而可以改变矢量螺旋桨4 的摆向,实现矢量减摇模块的矢量化。
进一步地,所述每个矢量减摇模块可以有一个或多个减摇螺旋桨4。
进一步地,所述控制器根据横摇角速度的大小确定减摇螺旋桨(5)工作 的数量。
本发明的优点是:用于提供浮力的平台浮圈安装在主体平台的外部,与 主体平台固连,平台浮圈可以调整其大小,满足适应不同重量的海上平台的 需求;阵列式海上平台的矢量减摇模块属于主动减摇方式,可以根据海上平 台的倾斜角度调整不同位置的螺旋桨转向和转速,高效率、快速响应、动态 控制海上平台在海上的姿态。矢量螺旋桨可以给海上平台提供移动平台所需 要的动力,此外,矢量螺旋桨还可以为海上平台起到动力定位的作用。
附图说明
图1:海上平台整体图;
图2:海上平台在海中工作示意图;
图3:海上平台底部图;
图4:海上平台底部局部放大图;
图5:海上平台横摇情况分析图;
图6:转速-横摇角速度关系图;
图7:海上平台控制流程示例图;
图中各标号表示:平台主体1、平台浮圈2、矢量吊舱臂3、矢量螺旋桨 4、减摇螺旋桨5、姿态检测装置6。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“长度”、“宽度”、 “厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、 “水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的 方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发 明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、 “相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连 接,也可以是可拆卸连接;可以是机械连接;可以是直接相连,也可以通过 中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理 解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示 或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第 一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
以下实施例将结合附图对本发明作进一步说明。本发明是针对海上平衡 和舒适度要求较高的科研和休闲观光为目的新型海上平台。参见图1至图4, 一种可移动式自平衡海上平台,主要包括平台主体1、平台浮圈2、矢量吊舱 臂3、矢量螺旋桨4、减摇螺旋桨5、姿态检测装置6。
所述平台主体1与所述平台浮圈2固连,所述平台浮圈2可以根据整个 平台的重量动态调节其大小,为整个海上平台提供所需要的浮力。
所述的矢量吊舱臂3、矢量螺旋桨4、减摇螺旋桨5组成海上平台的矢量 减摇模块。
所述矢量吊舱臂3、矢量螺旋桨4相连,所述矢量吊舱臂3可以绕着竖直 轴线转动,改变所述矢量螺旋桨4的摆向;所述的减摇螺旋桨5采用竖直向 下的方向安装。
所述的矢量吊舱臂3、矢量螺旋桨4、减摇螺旋桨5组成的海上平台矢量 减摇模块在海上平台的底部以阵列排布的方式安装(图中所示为2x2,但是本 专利的保护范围不只局限于2x2)。
参见图5,控制器用于控制减摇螺旋桨,当海上平台沿ab横摇时,通过 姿态检测装置6可以得到海上平台的横摇角度,控制位于ab两侧的减摇螺旋 桨5,使海上平台恢复平衡状态;当海上平台沿cd横摇时,通过姿态检测装 置6可以得出海上平台的沿cd的横摇角度,控制位于cd两侧的减摇螺旋桨5, 使海上平台恢复平衡状态;同理,当海上平台沿ef横摇时,控制位于ef两 侧的减摇螺旋桨5;当海上平台沿gh横摇时,控制位于gh两侧的减摇螺旋桨 5。
参见图6,减摇螺旋桨5的转速控制的具体方法为:两侧螺旋桨的转速与 相应横摇角速度呈正比,比横摇角提前90度相位。
所述控制器根据横摇角速度的大小确定减摇螺旋桨5工作的数量,具体 的设定第一阈值,当横摇角速度小于第一阈值时,控制器控制每侧工作一个 减摇螺旋桨5工作,当横摇角速度大于第一阈值小于第二阈值时,控制每侧 两个减摇螺旋桨5工作,当横摇角速度大于第二阈值时,控制器控制每侧三 个减摇螺旋桨5工作。第一阈值和第二阈值根据海上平台的大小确定,或者 通过多次试验确定。
所述的减摇螺旋桨5不仅可以在海上平台出现横摇时动态调整横摇姿态, 还可以在海上平台产生纵荡时,控制所有减摇螺旋桨5的转速和转向进而可 以动态控制海上平台受海浪作用时的振动情况。
本发明所提出的一种可移动式自平衡海上平台属于浮式海上平台,当需 要海上平台移动时,控制所述的矢量吊舱臂3,调整矢量吊舱臂3的转向以控 制矢量螺旋桨4的摆向,配合矢量螺旋桨4的转动,可以为海上平台提供其 移动所需要的动力;当需要固定海上平台的位置时,控制矢量吊舱臂3和矢 量螺旋桨4,可以为海上平台提供动力定位的服务。
本发明的优点是:用于提供浮力的平台浮圈安装在主体平台的外部,与 主体平台固连,平台浮圈可以调整其大小,满足适应不同重量的海上平台的 需求;阵列式海上平台的矢量减摇模块属于主动减摇方式,可以根据海上平 台的倾斜角度调整不同位置的螺旋桨转向和转速,高效率、快速响应、动态 控制海上平台在海上的姿态。矢量螺旋桨可以给海上平台提供移动平台所需 要的动力,此外,矢量螺旋桨还可以为海上平台起到动力定位的作用。
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人在本发明的原理、理论启示 下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡 是具有与本申请相同或相近似的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种可移动式自平衡海上平台,其特征在于:海上平台(1)具有平台浮圈(2)、矢量吊舱臂(3)、矢量螺旋桨(4)、减摇螺旋桨(5)、姿态检测装置(6)以及主控制器;
所述海上平台(1)俯视呈长方形;
所述平台浮圈(2)与海上平台(1)固定连接,安装在海上平台(1)的外侧,为海上平台(1)提供浮力;
所述矢量吊舱臂(3)设置在海上平台(1)的四个角部,且矢量吊舱臂(3)可绕其自身轴线旋转;
所述矢量螺旋桨(4)设置在矢量吊舱臂(3)的端部;
所述减摇螺旋桨(5)设置在海上平台(1)的底部;
所述姿态检测装置(6)设置在海上平台(1)的中部位置;
所述控制器用于控制矢量吊舱臂(3)的转动和控制减摇螺旋桨(5)的转动。
2.如权利要求1所述的一种可移动式自平衡海上平台,其特征在于:所述矢量吊舱臂(3)、矢量螺旋桨(4)、减摇螺旋桨(5)组成了矢量减摇模块,所述矢量减摇模块是阵列式的。
3.如权利要求1所述的一种可移动式自平衡海上平台,其特征在于:所述矢量吊舱臂(3)绕其轴线转动,进而可以改变矢量螺旋桨(4)的摆向,实现矢量减摇模块的矢量化。
4.如权利要求2所述的一种可移动式自平衡海上平台,其特征在于:所述每个矢量减摇模块可以有一个或多个减摇螺旋桨(4)。
5.如权利要求4所述的一种可移动式自平衡海上平台,其特征在于:所述控制器根据横摇角速度的大小确定减摇螺旋桨(5)工作的数量。
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