CN110654508A - 一种可移动式自平衡海上平台 - Google Patents

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孙道恒
姚恺涵
王驰明
肖晶晶
张昆鹏
张帅
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
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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

一种可移动式自平衡海上平台
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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