CN113212679A - 一种海洋工程定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋资源利用工程领域，具体涉及一种海洋工程定位装置。具体技术方案为：包括固定垂荡板、浮体和柱体，所述固定垂荡板和浮体均设置在柱体上，所述固定垂荡板上方还设置有运动垂荡板，所述运动垂荡板通过连接架与柱体连接，所述连接架可调整运动垂荡板与固定垂荡板间距离。与现有技术相比，本发明是一种定位稳定，适用性强，故障率低且能有效避免共振发生的海洋工程定位装置。

Description

一种海洋工程定位装置

技术领域

本发明涉及海洋资源利用工程领域，具体涉及一种海洋工程定位装置。

背景技术

海洋是一个巨大的资源宝库，有着大量鱼类资源、油气资源，并且海洋占全球总面积的71％具有大量开发利用空间，海上平台作为建立海上城市群的基础之一，也成为海洋空间资源利用的关注热点。

目前国内的海上平台以自升式平台居多，其采用自升式设计，利用一套庞大而复杂的机构驱动海上平台主动做升降运动，以适应于海平面高度的变化，本身结构复杂，造价极其昂贵，用其构建海上城市群成本过高，且自升式平台适用于水深较浅的海域，一般水深不超过300-400英尺(90-120米)。而半潜式平台造价相对自升式平台交低，因其漂浮在海面，适用水深范围广；但是半潜式平台受自然风浪影响比较大，天气恶劣的情况下，平台晃动幅度大，不仅使容易对人员及平台设备造成损害，同样也使需要稳定环境的工程作业如干树采集系统不能应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋工程定位装置，以解决上述问题。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种海洋工程定位装置，包括固定垂荡板、浮体和柱体，所述固定垂荡板和浮体均设置在柱体上，所述固定垂荡板上方还设置有运动垂荡板，所述运动垂荡板通过连接架与柱体连接，所述连接架可调整运动垂荡板与固定垂荡板间距离。

优选的，所述连接架包括基座、连接柱和若干伸缩杆，所述基座固定在柱体上，所述连接柱套接在柱体外侧，若干所述伸缩杆两端分别与基座和连接柱固定连接。

优选的，所述柱体上设置有可伸缩的插销柱，所述连接柱上设置有与插销柱适配的第一通孔。

优选的，所述连接柱通过阻尼器与所述运动垂荡板连接。

优选的，所述柱体高度方向上设置有多个运动垂荡板，高度越低的运动垂荡板连接的阻尼器等效刚度越大。

优选的，所述柱体至少设置有三根，所述浮体数量与柱体对应并设置在两个相邻的柱体之间；所述浮体两端与柱体可转动连接，所述柱体内部设置有调整浮体转动角度的动力机构。

优选的，所述浮体的横截面呈半椭圆形。

优选的，所述连接柱一侧设置有竖直凹槽，所述竖直凹槽上下两端均设置有第二通孔；所述竖直凹槽内设置有滑动柱，滑动柱上下两端连接有穿过第二通孔的导柱，导柱外设置有弹簧；所述运动垂荡板与滑动柱固定连接。

优选的，所述滑动柱侧面设置有第三通孔，所述竖直凹槽对应第三通孔两侧设置有可伸缩的锁紧柱和沉孔。

优选的，多个所述柱体呈正多边形排列，所述运动垂荡板中心设置有正多边形开口；所述正多边形开口处设置有通过滑槽与运动垂荡板滑动连接的活动挡板。

本发明的有益技术效果是：海上构造物会受到海流和波浪的联合作用，容易在受到水动力的情况下产生组合共振，而本申请通过可调整间距的固定垂荡板与运动垂荡板，改变定位装置的系统振动频率，从而避免装置在受到海浪作用下产生共振风险；同时，通过调整活动垂荡板的位置，使固定垂荡板与运动垂荡板间隙可对垂向波浪进行消减。

因此，与现有技术相比，本发明是一种定位稳定，适用性强，故障率低且能有效避免共振发生的海洋工程定位装置。

附图说明

图1为本发明实施例的分离罐的剖面图；

图2为本发明实施例的整体结构示意图；

图3为本发明实施例的第二沉淀池的剖面图。

图中：固定垂荡板1、浮体2、柱体3、运动垂荡板4、活动挡板41、基座5、连接柱51、伸缩杆52、插销柱53、第一通孔54、弧形结构55、第二通孔56、滑动柱57、导柱58、第三通孔61、锁紧柱62、沉孔63。

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述发明，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。

请参阅图1-3，本发明公开的一种海洋工程定位装置，包括固定垂荡板1、浮体2和柱体3，固定垂荡板1和浮体2均设置在柱体3上，固定垂荡板1上方还设置有运动垂荡板4，运动垂荡板4通过连接架与柱体3连接，连接架可调整运动垂荡板4与固定垂荡板1间距离。张力腿结构的垂荡运动固有周期为2-4s，水平运动的固有周期为100-200s，偏转运动的固有周期一般低于4s，首摇运动的固有周期高于40s，可使整个结构的频率分布在海浪一阶频率谱两端；而水深过深时，海上平台的张力腿结构会和波浪的差频荷载在平面内发生共振，同时波浪的高频荷载会引起弹振和鸣振，而可调整位置的运动垂荡板4使定位装置的自振频率发生改变，同时有效避免了柱体2的弹振与鸣振。固定垂荡板1与运动垂荡板4由高密度材料构成，固定垂荡板1下方设置有配重箱，将使装置整体重心下移。

柱体3至少设置有三根，浮体2数量与柱体3对应并设置在两个相邻的柱体3之间；浮体2两端与柱体3可转动连接，柱体3内部设置有调整浮体2转动角度的动力机构。浮体2的横截面呈半椭圆形。可转动的浮体2可以根据海浪水流的运动方向进行调整，避免因海浪流向改变导致浮体2与水作用力面积矩过大导致定位装置整体受海浪作用影响增加。半椭圆形的浮体2横截面，因为其横截面上下两部分一侧平直另一侧凸起，使水流通过浮体2上下两侧路径距离差距较大，使浮体2在水平流动力的作用下产生垂向作用力，抵消垂向波浪对浮体2的部分作用力。柱体3设置数量越多，浮体2对应的方向越多，可针对海浪流向的调整更加灵活，但同时柱体3数量增加增大了水面海浪与柱体3的接触面，使其更易受到海浪影响；优选的，柱体3设置3-6根，本实施例柱体3设置为四根。

运动垂荡板4通过连接架与四根柱体3连接。连接架包括基座5、连接柱51和若干伸缩杆52，基座5固定在柱体3上，连接柱51套接在柱体3外侧，若干伸缩杆52两端分别与基座5和连接柱51固定连接。伸缩杆52在基座5上围绕柱体3均匀设置三根，通过伸缩杆52伸缩调整连接柱51在柱体3上的位置，柱体3上设置有辅助限位连接柱52上下滑动的滑槽。柱体3上设置有可伸缩的插销柱53，连接柱51上设置有与插销柱53适配的第一通孔54；柱体3上的可伸缩的插销柱53在连接柱52移动到对应位置后伸出，穿过连接柱52上的第一通孔54对连接柱52进行定位；插销柱53伸出可将第一通孔54内的杂质顶出，防止连接柱52长期浸泡在海水中导致第一通孔54受杂质堵塞。

连接柱51通过阻尼器与运动垂荡板4连接。通过阻尼器连接的运动垂荡板4，可以降低平台垂荡运动响应，配合垂荡板自身巨大的附加质量以及其与海水作用下的粘滞阻尼，使柱体3在海浪垂荡作用下更加稳定。柱体3高度方向上设置有多个运动垂荡板4，高度越低的运动垂荡板4连接的阻尼器等效刚度越大。多个运动垂荡板4可以有效增加装置稳定性，同时在海水深度不同的情况下，海水深度越浅海浪相对运动幅度越大；深度越浅的运动垂荡板4对应的阻尼器等效刚度越小，使较浅位置的运动垂荡板4更容易在竖直方向上运动，可以有效的减小该垂荡板相对系统的垂荡响应值，使定位装置更加稳定。

连接柱51一侧设置有竖直凹槽，竖直凹槽上下两端均设置有第二通孔56；竖直凹槽内设置有滑动柱57，滑动柱57上下两端固定连接有穿过第二通孔56的导柱58，导柱58外设置有弹簧；运动垂荡板4与滑动柱57固定连接。连接柱51的竖直凹槽附近设置有用于与运动垂荡板4滑动连接的滑槽，运动垂荡板4在与滑动柱57的连接处设置有与连接柱51适配的弧形结构55，使竖直凹槽内部空间密闭；连接柱51内设置有微型抽水泵，用于将竖直凹槽内的海水排出。运动垂荡板4与连接柱51贴合使竖直凹槽形成相对密闭的空间，随时间流逝海水可通过两者间的缝隙进入竖直凹槽，竖直凹槽内的海水增加了连接柱51的阻尼；当需要降低连接柱51的阻尼时，微型抽水泵将竖直凹槽内的海水排出，降低阻尼。进一步，竖直凹槽内可设置水位感应器。

滑动柱57侧面设置有第三通孔61，竖直凹槽对应第三通孔61两侧设置有可伸缩的锁紧柱62和沉孔63。锁紧柱62伸出穿过第三通孔61进入沉孔63，将滑动柱57固定使运动垂荡板4不再相对连接柱51上下移动，增加运动垂荡板4作用于柱体3的海水粘滞阻尼。

多个柱体3呈正多边形排列，运动垂荡板4中心设置有正多边形开口；正多边形开口处设置有通过滑槽与运动垂荡板4滑动连接的活动挡板41。运动垂荡板4上设置有控制活动挡板41滑动的动力装置，活动挡板41活动使正多边形开口打开后，可降低海水作用于运动垂荡板4的作用力，防止海水波浪过大超出运动垂荡板4的垂荡响应最大值，使柱体3振荡。

装置工作时，固定垂荡板2和运动垂荡板4为柱体3提供垂向粘滞阻尼，浮体2为柱体3提供浮力，操作人员可以根据海浪及装置整体情况调整运动垂荡板4高度从而避免柱体2的弹振与鸣振；同时，两个相邻的运动垂荡板4间跟随海浪的振荡可以通过高度调节频率使其相互抵消从而使装置更稳定。当海浪垂向振荡较小时，较深区域的运动垂荡板4可通过锁紧柱62锁死滑动柱57使运动垂荡板4固定；当海浪垂向振荡较大时，微型抽水泵可将竖直凹槽内的海水排出，同时较浅区域的运动垂荡板4可通过滑动活动挡板41使正多边形开口打开；可以理解的是，以上操作所有运动垂荡板4可同时进行，具体由操作人员根据实际情况确定。与现有技术相比，本发明的定位稳定性更强，海域适用范围更广，在结构简单故障率低的同时能有效避免共振发生，使需要稳定环境的工程作业可在深海区域进行，大大增加了海域的利用率。

Claims (10)

1.一种海洋工程定位装置，其特征在于：包括固定垂荡板(1)、浮体(2)和柱体(3)，所述固定垂荡板(1)和浮体(2)均设置在柱体(3)上，所述固定垂荡板(1)上方还设置有运动垂荡板(4)，所述运动垂荡板(4)通过连接架与柱体(3)连接，所述连接架可调整运动垂荡板(4)与固定垂荡板(1)间距离。

2.根据权利要求1所述的一种海洋工程定位装置，其特征在于：所述连接架包括基座(5)、连接柱(51)和若干伸缩杆(52)，所述基座(5)固定在柱体(3)上，所述连接柱(51)套接在柱体(3)外侧，若干所述伸缩杆(52)两端分别与基座(5)和连接柱(51)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种海洋工程定位装置，其特征在于：所述柱体(3)上设置有可伸缩的插销柱(53)，所述连接柱(51)上设置有与插销柱(53)适配的第一通孔(54)。

4.根据权利要求2所述的一种海洋工程定位装置，其特征在于：所述连接柱(51)通过阻尼器与所述运动垂荡板(4)连接。

5.根据权利要求4所述的一种海洋工程定位装置，其特征在于：所述柱体(3)高度方向上设置有多个运动垂荡板(4)，高度越低的运动垂荡板(4)连接的阻尼器等效刚度越大。

6.根据权利要求1-5所述任一种海洋工程定位装置，其特征在于：所述柱体(3)至少设置有三根，所述浮体(2)数量与柱体(3)对应并设置在两个相邻的柱体(3)之间；所述浮体(2)两端与柱体(3)可转动连接，所述柱体(3)内部设置有调整浮体(2)转动角度的动力机构。

7.根据权利要求6所述的一种海洋工程定位装置，其特征在于：所述浮体(2)的横截面呈半椭圆形。

8.根据权利要求6所述的一种海洋工程定位装置，其特征在于：所述连接柱(51)一侧设置有竖直凹槽，所述竖直凹槽上下两端均设置有第二通孔(56)；所述竖直凹槽内设置有滑动柱(57)，滑动柱(57)上下两端连接有穿过第二通孔(56)的导柱(58)，导柱(58)外设置有弹簧；所述运动垂荡板(4)与滑动柱(57)固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种海洋工程定位装置，其特征在于：所述滑动柱(57)侧面设置有第三通孔(61)，所述竖直凹槽对应第三通孔(61)两侧设置有可伸缩的锁紧柱(62)和沉孔(63)。

10.根据权利要求9所述的一种海洋工程定位装置，其特征在于：多个所述柱体(3)呈正多边形排列，所述运动垂荡板(4)中心设置有正多边形开口；所述正多边形开口处设置有通过滑槽与运动垂荡板(4)滑动连接的活动挡板(41)。

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