CN110962993B - 海上浮式人工岛锚缆的让位卸荷平衡器 - Google Patents

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Abstract

一种海上浮式人工岛锚缆的让位卸荷平衡器，该让位卸荷平衡器包括缸筒，其顶部设有出油孔和缸筒顶板通孔，其底部设有用于固定第一锚缆的缸筒底板通孔；环形液压活塞，其设置在缸筒内部，用于调整锚缆承受的拉力；设置在缸筒内部的环形液压缸，其内装有液压油，其套装在环形液压活塞上；以及液压油单元，其与出油孔连接，用于控制液压油输入或输出到环形液压缸内。本发明安装于锚缆上，在极端风浪荷载作用下，大幅伸长，锚缆伸长，通过锚缆伸长和岛体运动，减弱作用于岛体上的风浪流荷载能量；通过改变锚缆承载角度和承载方式，有利于锚固系统承载，从而维护极端风浪流荷载作用下浮岛的安全性，降低浮岛锚固基础建设规模，降低工程造价。

Description

海上浮式人工岛锚缆的让位卸荷平衡器
技术领域
本发明涉及浮式人工岛领域，具体涉及一种海上浮式人工岛锚缆的让位卸荷平衡器。
背景技术
海上浮式人工岛基础可以采用重力式、吸力沉箱、桩等基础形式，基础与岛体之间通过锚缆连接，锚缆与基础构造构成了海上浮式人工岛的锚固系泊系统。浮岛漂浮于海上，锚固系泊于海床，遭受风浪流荷载作用。在浮岛设计中，在常规风浪流荷载作用下，锚固基础按其循环荷载承载力特征值进行设计，在设计极端风浪流荷载作用下，锚固基础按其极限承载力进行设计。然而，实际海上海况复杂，浮岛遭受的极端风浪流荷载可能超过设计极端风浪流荷载，一旦发生这种情况，浮岛锚固基础破坏，整个浮岛系统可能遭到彻底摧毁，这将造成极大的灾害。因此，如何能够避免极端风浪流荷载作用下浮岛锚固基础破坏，具有重要意义。
海上浮式人工岛基础一般采用重力式、吸力沉箱、桩等基础形式，基础与岛体之间通过锚缆连接，锚缆与基础构造构成了海上浮式人工岛的锚固系泊系统。浮岛漂浮于海上，锚固系泊于海床，遭受风浪流荷载作用。在浮岛设计中，在常规风浪流荷载作用下，锚固基础按其循环荷载承载力特征值进行设计，在设计极端风浪流荷载作用下，锚固基础按其极限承载力进行设计。然而，实际海上海况复杂，浮岛遭受的极端风浪流荷载可能超过设计极端风浪流荷载，一旦发生这种情况，浮岛锚固基础破坏，整个浮岛系统可能遭到彻底摧毁，这将造成极大的灾害。为了避免和减轻极端风浪流荷载对浮岛锚固基础的破坏作用，目前研究在浮岛锚固基础设计中，提高设计等级和设计极端风浪荷载，这将大幅提高锚固基础规模和造价。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种海上浮式人工岛锚缆的让位卸荷平衡器、浮岛锚固系泊系统及保护浮岛锚固基础的方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种海上浮式人工岛锚缆的让位卸荷平衡器，包括：
缸筒，其顶部设有出油孔和缸筒顶板通孔，其底部设有用于固定第一锚缆的缸筒底板通孔；
环形液压活塞，其设置在缸筒内部，用于调整锚缆承受的拉力；
设置在缸筒内部的环形液压缸，其内装有液压油，其套装在环形液压活塞上；以及
液压油单元，其与出油孔连接，用于控制液压油输入或输出到环形液压缸内。
作为本发明的另一个方面，还提供了一种浮岛锚固系泊系统，内含有如上所述的让位卸荷平衡器。
作为本发明的又一个方面，还提供了一种保护浮岛锚固基础的方法，采用如上所述的让位卸荷平衡器或如上所述的浮岛锚固系泊系统。
基于上述技术方案可知，本发明的海上浮式人工岛锚缆的让位卸荷平衡器、浮岛锚固系泊系统及保护浮岛锚固基础的方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：
1、本发明安装于锚缆上，在极端风浪荷载作用下，大幅伸长，锚缆伸长，通过锚缆伸长和岛体运动，减弱作用于岛体上的风浪流荷载能量；
2、本发明通过改变锚缆承载角度和承载方式，有利于锚固系统承载，从而维护极端风浪流荷载作用下浮岛的安全性，降低浮岛锚固基础建设规模，降低工程造价。
附图说明
图1是本发明实施例的锚缆让位卸荷平衡器结构示意图。
附图标记说明：
100-缸筒；101-缸筒底板；102-缸筒侧板；103-缸筒顶板；104-缸筒顶板通孔；105-缸筒底板铰环；106-出油孔；200-环形液压活塞；201-活塞底板；202-活塞顶板；203-活塞内环侧板；204-活塞外环侧板；205-活塞底板铰环；300-环形液压缸；301-液压缸侧板；302-密封滑道；400-第一锚缆；401-第二锚缆；500-储油室；501-第一止回阀；502-第二止回阀；503-油泵；504-第一管道；505-第二管道。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种让位卸荷平衡器，包括：
缸筒，其顶部设有出油孔和缸筒顶板通孔，其底部设有用于固定第一锚缆的缸筒底板通孔；
环形液压活塞，其设置在缸筒内部，用于调整锚缆承受的拉力；
设置在缸筒内部的环形液压缸，其内装有液压油，其套装在环形液压活塞上；以及
液压油单元，其与出油孔连接，用于控制液压油输入或输出到环形液压缸内。
在本发明的一些实施例中，所述环形液压活塞与环形液压缸侧壁之间设有防止液压油渗出的密封滑道。
在本发明的一些实施例中，所述缸筒包括缸筒底板、缸筒底板和缸筒侧板；
在本发明的一些实施例中，所述环形液压活塞包括活塞底板、活塞顶板、活塞内环侧板、活塞外环侧板；
在本发明的一些实施例中，所述环形液压缸包括缸筒顶板和液压缸侧板。
在本发明的一些实施例中，所述液压油单元包括储油室、油泵、第一止回阀、第二止回阀和控制单元；
所述出油孔通过第一管道与储油室连接，第一管道上设有第一止回阀；
所述出油孔通过第二管道与油泵、储油室连接，第二管道上设有第二止回阀。
在本发明的一些实施例中，当所述环形液压缸内油压超过液压缸内压力时，控制单元控制打开第一止回阀，使得液压缸内液压油挤出至储油室；
在本发明的一些实施例中，当所述环形液压缸内油压等于液压缸内压力时，控制单元控制关闭第一止回阀；
在本发明的一些实施例中，当所述环形液压缸内油压小于液压缸内压力时，控制单元控制打开第二止回阀，使得储油室内的液压油进入液压缸内。
在本发明的一些实施例中，所述缸筒底板通孔内设有用于固定第一锚缆的缸筒底板铰环；
在本发明的一些实施例中，所述环形液压活塞的环形底部设有用于固定第二锚缆的活塞底板铰环。
在本发明的一些实施例中，所述缸筒单元采用的材料包括钢；
在本发明的一些实施例中，所述缸筒为一体成型结构或可拆卸连接结构。
在本发明的一些实施例中，所述环形液压活塞的环形空腔中心内过穿过第二锚缆。
本发明还公开了一种浮岛锚固系泊系统，内含有如上所述的让位卸荷平衡器。
本发明还公开了一种保护浮岛锚固基础的方法，采用如上所述的让位卸荷平衡器或如上所述的浮岛锚固系泊系统。
以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。
本实施例的锚缆让位卸荷平衡器构造如图1所示。锚缆让位卸荷平衡器主要由缸筒100、环形液压活塞200、环形液压缸300、第一止回阀501、第二止回阀502、储油室500和油泵503组成。缸筒100由缸筒底板101、缸筒侧板102和缸筒顶板103组成，缸筒顶板103中心设缸筒顶板通孔104，供第二锚缆401穿过，缸筒底板101中心设缸筒底板铰环105，与第一锚缆400连接；环形液压活塞200由活塞底板201、活塞顶板202、活塞侧板(包括内环侧板203和活塞外环侧板204)组成，活塞底板201中心设活塞底板铰环205，与第二锚缆401相连；环形液压缸300由缸筒顶板103、液压缸侧板(包括液压缸内环侧板和液压缸外环侧板)301组成，液压缸侧板301与缸筒侧板102紧贴，成为一体，环形液压活塞200插入环形液压缸300内，两者接触部位设置密封滑道400，环形液压缸300内充液压油，缸筒顶板103上设置出油孔106，出油孔106通过第一管道504与第一止回阀501相连，然后连于储油室500，出油孔106通过第二管道505与第二止回阀502相连，然后连于油泵503和储油室500，油泵503和储油室500安置于浮岛专门工作室内。若环形液压活塞200面积为A，在正常工作情况下，环形液压缸300内液压油压力为p0，环形液压活塞200顶板位置为L0，若正常海况下锚缆设计承载力为F0，则：
F0＝A*p0；
在设计极端风浪流荷载作用下，环形液压活塞向右运动，液压油受压，压力增长，当向右运动至L1时，液压缸内压力为p1，这时通过液压可承受设计极端风浪流荷载F1，其关系式为：
F1＝A*p1；
若实际风浪荷载超过设计极端风浪荷载，液压活塞200继续向右运动，为了避免液压油压力过大，使得基础承载超过设计极限承载力，若环形液压缸300内油压一超过p1，就自动打开第一止回阀501，使得液压缸内液压油挤出至储油室500，液压活塞200向右运动，让位卸压，锚缆伸长，改变锚缆承载角度和承载方式，有效抵抗极端风浪流荷载，环形液压缸300内油压一恢复至p1，第一止回阀501关闭。当极端风浪流海况过去，打开止第二回阀502，启动油泵503，向液压缸300内注油，使得液压活塞200复位，压力恢复至p0。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种让位卸荷平衡器，其特征在于，包括：
缸筒，其顶部设有出油孔和缸筒顶板通孔，其底部设有用于固定第一锚缆的缸筒底板通孔；
环形液压活塞，其设置在缸筒内部，用于调整锚缆承受的拉力，所述环形液压活塞的环形空腔中心内过穿过第二锚缆；
设置在缸筒内部的环形液压缸，其内装有液压油，其套装在环形液压活塞上；以及
液压油单元，其与出油孔连接，用于控制液压油输入或输出到环形液压缸内，所述液压油单元包括储油室、油泵、第一止回阀、第二止回阀和控制单元，所述出油孔通过第一管道与储油室连接，第一管道上设有第一止回阀，所述出油孔通过第二管道与油泵、储油室连接，第二管道上设有第二止回阀。
2.根据权利要求1所述的让位卸荷平衡器，其特征在于，
所述环形液压活塞与环形液压缸侧壁之间设有防止液压油渗出的密封滑道。
3.根据权利要求1所述的让位卸荷平衡器，其特征在于，
所述缸筒包括缸筒底板、缸筒顶板和缸筒侧板；
所述环形液压活塞包括活塞底板、活塞顶板、活塞内环侧板、活塞外环侧板；
所述环形液压缸包括缸筒顶板和液压缸侧板。
4.根据权利要求1所述的让位卸荷平衡器，其特征在于，
当所述环形液压缸内油压超过液压缸内压力时，控制单元控制打开第一止回阀，使得液压缸内液压油挤出至储油室；
当所述环形液压缸内油压等于液压缸内压力时，控制单元控制关闭第一止回阀；
当所述环形液压缸内油压小于液压缸内压力时，控制单元控制打开第二止回阀，使得储油室内的液压油进入液压缸内，其中，所述液压缸内压力包括所述液压油全部存储于所述环形液压缸的情况下，环形液压活塞运动至L1位置时所述环形液压缸内的压力。
5.根据权利要求1所述的让位卸荷平衡器，其特征在于，
所述缸筒底板通孔内设有用于固定第一锚缆的缸筒底板铰环；
所述环形液压活塞的环形底部设有用于固定第二锚缆的活塞底板铰环。
6.根据权利要求1所述的让位卸荷平衡器，其特征在于，
所述缸筒单元采用的材料包括钢；
所述缸筒为一体成型结构或可拆卸连接结构。
7.一种浮岛锚固系泊系统，内含有如权利要求1至6任一项所述的让位卸荷平衡器。
8.一种保护浮岛锚固基础的方法，采用如权利要求1至6任一项所述的让位卸荷平衡器或如权利要求7所述的浮岛锚固系泊系统。
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