CN114072328A - 漂浮可旋转海洋换能器 - Google Patents

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CN114072328A CN202080047937.8A CN202080047937A CN114072328A CN 114072328 A CN114072328 A CN 114072328A CN 202080047937 A CN202080047937 A CN 202080047937A CN 114072328 A CN114072328 A CN 114072328A
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D·戈尔登
D·海斯
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Abstract

本发明涉及一种漂浮可旋转海洋换能器和由所述漂浮可旋转海洋换能器限定的减载装置，尤其是用于固定诸如浮动平台等海上结构的减载装置，如在海洋可再生能源领域、石油和天然气应用、水产养殖中所常见的，所述漂浮可旋转海洋换能器具有漂浮主体，当至少部分浸没在水体中并且空载时，所述漂浮主体适用于呈现第一取向，其中所述主体的纵轴基本上垂直设置，并且第一和第二系泊连接点设在所述主体上，其中至少所述第一系泊连接点被定位为使得通过所述第一系泊连接点施加到所述主体的载荷偏离所述纵轴的轴线作用。

Description

漂浮可旋转海洋换能器
技术领域
本发明涉及一种漂浮可旋转海洋换能器，所述漂浮可旋转海洋换能器用于将一种形式的能量或运动转换为另一种形式的能量或运动，并且可用作减载装置和系统，尤其是用于固定海上结构(诸如浮动、水下或半水下平台等等)的减载装置，如在海洋可再生能源领域、石油和天然气应用、水产养殖和任何其他相关领域中所常见的，并且所述减载装置是优选地可调谐的，以使得能够实现各种刚度响应。
这种海洋结构可以例如是石油或天然气平台、用于风力涡轮机或水下潮汐涡轮机的平台或类似的支撑件、中水拱形物或需要系泊在特定位置的任何其他结构。
本发明还涉及一种并入有这种漂浮可旋转海洋换能器的传感器系统，并且特别地涉及一种自供电传感器系统，所述自供电传感器系统可操作以记录与当地海洋环境相关的数据、与传感器系统所连接或作为组成部分的系统相关的操作数据和其他数据，以及将所述数据传输到远程位置以用于实时监测或后续审查。
本发明还涉及一种浮动平台，所述浮动平台并入有这种漂浮可旋转海洋换能器作为整体减载装置。
背景技术
需要系泊的海上浮动平台或类似的海洋结构通常会受到恶劣的环境条件的影响，因此用于固定此类海洋结构的系泊系统也因此会承受极端的操作载荷。例如，浮动结构的波浪引起的运动会导致施加到平台上的系泊连接点的显著冲击载荷，因为固定平台的系泊绳由于通过的波浪运动产生的波动而在松弛和拉紧状态之间交替。
风和潮汐力也会对系泊施加另外的载荷，这同样可以是非常显著的，而且是间歇性的，增加了传递到平台的峰值和冲击载荷，并且这种海洋平台必须承受的载荷和力相结合是非常显著的并且可以对平台和/或系泊造成损坏，以及可以最终导致系泊的故障和随之而来的平台损失。
因此，本发明的一个目的是提供一种可操作以用作减载装置的漂浮可旋转海洋换能器，以及一种采用至少一个减载装置的减载系统，所述减载装置适用于减少传递到所系泊的浮动平台等等的载荷，并且消除或减弱峰值载荷、冲击载荷、疲劳载荷等等，并且与所有已知的系泊类型(包括悬链、半拉紧和拉紧系泊)兼容。
本发明的另一个目的是提供一种传感器系统，所述传感器系统包括这种漂浮可旋转海洋换能器，以便向一个或多个传感器供电，诸如促进数据的采集，所述数据可以传输到远程位置(诸如陆上设施等等)，以用于实时监测或未来评估，或者例如实现对传感器系统所连接或整体形成的系统的反馈控制。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种漂浮可旋转海洋换能器，所述漂浮可旋转海洋换能器包括：主体，当至少部分浸没在水体中并且空载时，所述主体适用于呈现第一取向，其中所述主体的纵轴设置在标称取向上；设在所述主体上的第一和第二系泊连接点；其中至少所述第一系泊连接点被定位为使得通过所述第一系泊连接点施加到所述主体的载荷偏离所述纵轴的轴线作用。
优选地，所述主体适用于当载荷通过所述第一和第二系泊连接点施加到所述主体时经历位移，以及当所述载荷被移除时返回到所述第一取向。
优选地，所述主体适用于当施加载荷时经历旋转位移。
优选地，所述主体被成形为在所述主体在所施加载荷的影响下的位移期间最大化和/或控制阻力。
优选地，所述主体被成形为在所述主体返回到所述第一取向期间最小化和/或控制阻力。
优选地，所述主体适用于经历围绕延伸穿过所述主体内或外部的点的旋转轴线的旋转位移。
优选地，所述第二系泊连接点被定位为使得通过所述第二系泊连接点施加到所述主体的载荷偏离所述纵轴的轴线作用。
优选地，至少所述第一系泊连接点在所述主体上的位置是可调整的。
优选地，所述第一系泊连接点的位置在所述主体的纵向和/或径向上是可调整的。
优选地，所述第二系泊连接点在所述主体上的位置是可调整的。
优选地，所述第二系泊连接点的位置在所述主体的纵向和/或径向上是可调整的。
优选地，至少所述第一系泊连接点的位置与所述主体的重心纵向间隔开。
优选地，至少所述第一系泊连接点的位置与所述主体的浮心纵向间隔开。
优选地，所述第二系泊连接点的位置与所述主体的重心纵向间隔开。
优选地，所述第二系泊连接点的位置与所述主体的浮心纵向间隔开。
优选地，所述第一和第二系泊连接点、所述主体的重心和所述主体的浮心呈线性阵列布置。
优选地，所述主体是中性漂浮的。
优选地，所述主体是正漂浮的。
优选地，所述主体是负漂浮的。
优选地，所述主体包括下沉部分。
优选地，所述主体包括漂浮部分。
优选地，所述主体包括漂浮部分和下沉部分。
优选地，所述漂浮部分和所述下沉部分被定位为建立力偶，所述力偶共同作用以将所述主体朝向所述第一取向恢复。
优选地，所述漂浮部分和所述下沉部分彼此纵向间隔开。
优选地，所述主体的浮力是可调整的。
优选地，所述漂浮可旋转海洋换能器包括能量捕获输出系统。
优选地，所述能量捕获输出系统可操作以响应于所述主体的旋转而产生电能。
优选地，所述电能供应给设在所述海洋换能器中或其上的一个或多个电动部件。
优选地，所述漂浮可旋转海洋换能器包括一个或多个传感器。
优选地，所述漂浮可旋转海洋换能器包括可操作以无线发射从所述一个或多个传感器获取的数据的发射器。
优选地，所述主体包括两个或更多个区段。
优选地，所述主体区段中的至少一个相对于另一个主体区段铰接。
优选地，所述漂浮可旋转海洋换能器包括从所述主体向外延伸的一个或多个导缆器，以便于在经历旋转时改变由固定到所述第一和/或第二系泊连接点的一个或多个系泊绳施加的载荷作用于所述主体上的点。
优选地，所述漂浮可旋转海洋换能器包括一个或多个弹簧，所述一个或多个弹簧被布置为响应于所述主体的旋转而压缩，诸如以调谐所述主体的刚度响应。
优选地，所述主体限定在所述第一和第二系泊连接点之间延伸的通道。
优选地，所述主体可操作以夹紧系泊绳或缆索，诸如以限制或防止系泊绳通过所述通道的位移。
优选地，所述通道的一端或两端终止于弯曲限制器。
优选地，所述主体可打开以允许外部入口通向所述通道的整个长度。
优选地，所述系泊连接点中的一个或多个的位置和/或所述主体中的压载(ballast)的水平或位置和/或所述主体的浮力的水平或位置可自主地和/或响应于来自所述传感器中的一个或多个的信号和/或响应外部信息而动态控制。
优选地，所述漂浮可旋转海洋换能器包括用于减少或管理固定浮动平台的系泊绳中的载荷或张力的减载装置。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于减少或管理固定浮动平台等等的系泊绳中的载荷或张力的减载装置，所述减载装置包括根据本发明的第一方面的漂浮可旋转海洋换能器。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于固定浮动结构的减载系统，所述减载系统包括根据本发明的第一方面的至少一个漂浮可旋转海洋换能器；连接在所述浮动结构和所述漂浮可旋转海洋换能器的所述主体之间的第一系泊绳；以及连接在所述漂浮可旋转海洋换能器的所述主体和锚之间的第二系泊绳。
根据本发明的第四方面，提供了一种浮动平台，所述浮动平台包括与所述浮动平台一体形成的根据本发明的第一方面的至少一个可旋转漂浮海洋换能器，其中所述可旋转漂浮海洋换能器在所述第一或第二系泊点中的一者处可旋转地安装到所述平台。
优选地，所述可旋转漂浮海洋换能器的所述主体包括在所述主体可旋转地安装到所述平台之处的系泊点上方的漂浮部分，和/或在所述主体可旋转地安装到所述平台之处的系泊点下方的下沉部分。
优选地，所述至少一个可旋转漂浮海洋换能器的所述主体包括使所述浮动平台浮动所需的浮力和位移的有效量。
根据本发明的第五方面，提供了一种传感器系统，所述传感器系统包括根据本发明的第一方面的至少一个可旋转漂浮海洋换能器。
根据本发明的第六方面，提供了系泊浮动平台的方法，所述方法包括以下步骤：通过所述系泊连接点中的一个将根据本发明的第一方面的可旋转漂浮海洋换能器中的一个或多个固定到所述浮动平台；以及通过所述系泊连接点中的另一个来锚泊所述至少一个可旋转漂浮海洋换能器。
优选地，所述方法包括以下步骤：在固定到所述浮动平台之前，将所述主体暂时固定在使所述主体旋转成失衡的取向上；在低绳张力下将所述主体固定到所述浮动平台；以及将所述主体从失衡取向释放。
优选地，所述一个或多个可旋转漂浮海洋换能器中的每个的所述主体包括限定所述主体的下沉部分的压载舱和限定所述主体的漂浮部分的浮力舱，所述方法包括以下步骤：将所述一个或多个可旋转漂浮海洋换能器以非压载状态定位在部署地点处或附近的水体中，并且其中所述浮力舱至少部分填充有空气或水；通过所述系泊连接点中的一个来锚泊所述至少一个可旋转漂浮海洋换能器；通过所述系泊连接点中的另一个将所述一个或多个可旋转漂浮海洋换能器固定到所述浮动平台；将压载排入所述压载舱；以及将水排出或将空气排入所述浮力舱。
优选地，所述一个或多个可旋转漂浮海洋换能器中的每个的所述主体被固定为使得在锚和所述主体之间延伸的系泊绳以及在所述主体和所述浮动平台之间延伸的系泊绳各自基本上竖直地延伸。
优选地，所述方法包括以下步骤：调谐所述至少一个可旋转漂浮海洋换能器的刚度曲线，使得随着所述可旋转漂浮海洋换能器的所述主体响应于潮差变化而旋转，所述可旋转漂浮海洋换能器和所述浮动平台之间的绳张力保持基本上不变。
如本文所用，术语“换能器”旨在表示能够将一种形式的能量、力或运动转化为另一种形式的能量、力或运动的装置，例如将线性运动转化为旋转运动或将物理位移转化为电能、将动能转化为势能，以及/或者将功(力乘以距离)转化为旋转动能。
如本文所用，术语“漂浮”旨在表示中性漂浮、负漂浮或正漂浮。
附图说明
现将参考附图描述本发明，在附图中：
图1示出了在未施加显著环境载荷并且系泊绳松弛的情况下的用于浮动海洋结构的现有系泊布置的示意图；
图2示出了在由于作用在系统上的环境力而施加的载荷导致系泊绳拉紧的情况下的图1的现有系泊布置；
图3示出了限定用于减载系统的根据本发明的一个方面的减载装置的可旋转漂浮海洋换能器的示意图；
图4示出了作为固定浮动海洋平台的减载系统的一部分提供的以及在未施加显著环境载荷并且系泊绳松弛的情况下的图3的减载装置；
图5示出了在减载装置处于加载状态并且已经历旋转位移的情况下的图4的布置；
图6示出了图5的布置并且包括示出由本发明的减载装置产生的恢复力偶的一对箭头；
图7示出了如图4至图6所示的并且已恢复到直立或空载取向的减载系统；
图8示出了根据本发明的一个替代性实施方案的减载装置的示意图；
图9(a)示出了在使用中的并且具有固定到其上的一对系泊绳、但处于空载状态和取向的图8的减载装置；
图9(b)示出了处于加载状态并且已经历旋转位移的图9(a)的减载装置；
图10示出了部署为减载系统的一部分的图8和图9所示的减载装置，所述减载装置具有中性浮力；
图11示出了部署为减载系统的一部分的图8和图9的减载装置，但是其中所述减载装置是正漂浮的；
图12示出了部署为用于固定浮动海洋平台的减载系统的一部分的一对减载装置；
图13示出了固定浮动风力涡轮机平台的图12的布置；
图14a至图14e示出了可以通过改变本发明的减载装置的物理特性来实现的各种刚度响应曲线；
图15示出了根据本发明的减载装置的一个替代形状的平面图、正视图和端视图；
图16示出了根据本发明的减载装置的另一个替代形状的平面图、正视图和端视图；
图17示出了根据本发明的减载装置的又一个替代形状的平面图、正视图和端视图；
图18示出了系泊绳与本发明的减载装置的一个实施方案的一种可能的替代连接；
图19示出了系泊绳与本发明的减载装置的一个实施方案的另一种可能的替代连接；
图20示出了系泊绳与本发明的减载装置的一个实施方案的又一种可能的替代连接；以及
图21示出了系泊绳与本发明的减载装置的一个实施方案的一种替代跨越连接；
图22a示出了当使用根据本发明的减载装置作为系泊张紧器来固定浮动海洋平台时的特定部署方法；
图22b示出了在连接至浮动海洋平台之前通过经由水面浮标使下沉端升高来使减载装置向上旋转的情况下的图22a的布置；
图22c示出了旋转到基本上水平位置的减载装置；
图22d示出了连接到浮动海洋平台的减载装置；
图22e示出了连接到浮动海洋平台并且保持在基本上水平取向的减载装置；
图22f示出了正在下降的减载装置的下沉端；
图22g示出了完全下降并且因此旋转到基本上垂直取向但是仍拴系在水面上的减载装置；
图22h示出了从水面系绳释放后的减载装置；
图23a示出了当使用根据本发明的减载装置作为系泊张紧器来固定浮动海洋平台时的替代部署方法，所述减载装置被锚泊但是尚未连接到浮动平台并且处于基本上水平取向的非压载状态；
图23b示出了在减载装置连接到浮动海洋平台的情况下的图23a的布置；
图23c示出了连接到浮动平台并且被锚泊的减载装置；
图23d示出了定位于减载装置上方的船舶；
图23e示出了从船舶连接到减载装置的压载管线和浮力管线；
图23f示出了被泵入减载装置的压载和助浮物；
图23g示出了在仍连接有压载管线和浮力管线的情况下的完全压载和漂浮的减载装置；
图23h示出了压载管线和浮力管线断开后的减载装置；
图24a示出了当在通过垂直系泊绳固定浮动海洋平台时使用根据本发明的减载装置来管理张力时的部署方法，所述浮动海洋平台被锚泊但是系泊绳尚未张紧；
图24b示出了在系泊绳预张紧并且减载装置朝向水平取向旋转的情况下的图24a的布置；
图24c示出了最低天文潮位时的浮动平台；
图24d示出了最高天文潮位时的浮动平台；
图25a示出了根据本发明的一个方面的减载装置的一个替代性实施方案，所述减载装置并入有用于调谐装置的刚度响应的一对弹簧；
图25b示出了响应于外部载荷而部分旋转的减载装置；
图25c示出了基本上完全旋转到弹簧即将被压缩的取向的减载装置；
图25d示出了旋转到所述一对弹簧正经历压缩的点的减载装置；
图26a示出了根据本发明的一个方面的减载平台，所述减载平台并入有根据本发明的另一个方面的集成式减载装置，所述平台处于基本空载状态；
图26b示出了处于加载状态的图26b的减载平台；
图27a示出了根据本发明的一个方面的减载平台的一个替代性实施方案，所述减载平台并入有一对集成式减载装置并且处于基本空载状态；
图27b示出了处于加载状态的图27a的减载平台；
图28a示出了根据本发明的一个方面的减载平台的另一个替代性实施方案，所述减载平台并入有一对集成式漂浮减载装置并且处于基本上空载状态；
图28b示出了处于加载状态的图28a的减载平台；
图29a示出了根据本发明的一个方面的减载装置的另一个替代性实施方案的侧视图，所述减载装置并入有通过装置的主体的通道，所述通道在任一端终止于弯曲限制器；
图29b示出了图29a示出的装置的正视图；
图29c示出了主体被打开以提供通向通道的整个长度的入口的装置；
图29d示出了具有穿过其中的缆索或绳并且处于基本上空载状态的装置；以及
图29e示出了图29d所示的装置，但是处于加载状态并且已经历相应的旋转。
具体实施方式
图1和图2示出了用于将浮动平台P固定在水体的水面S上的常规系泊或站台保持系统，常规系泊系统包括固定在平台P和锚C之间的单个或多个系泊绳L，所述锚位于海床或其他支撑表面上。图1示出了处于相对空载状态以及因此在不存在显著的环境力(诸如波浪、风或潮汐)的情况下的常规系泊系统，因此一个(或多个)系泊绳L相对松弛，并且平台P仅经受通过系泊绳L的基线载荷。
图2示出了当环境力F作用于平台P诸如以使平台P发生位移从而导致拉紧的系泊绳L约束或限制平台P的运动时的常规系泊系统。由于由风、波浪和其他环境力引起的波动位移的类型，随着系泊绳L在松弛和拉紧状态之间变化，通过所述系泊绳向平台P施加显著的冲击载荷。这种循环载荷对相关联部件特别苛刻，因此开发本发明的目的在于提供对这种常规系泊系统的改进替代方案。
然后转到图3，示出了根据本发明的可旋转漂浮海洋换能器，它限定了根据本发明的实施方案的减载装置并且总体表示为10，用于将浮动平台P固定在水体S上，以抵抗由外部环境力引起的平台P的位移，以及优选地消除或减弱在使用常规系泊时发生的上述冲击、峰值、拉直和/或疲劳载荷。因此，呈减载装置10形式的换能器可操作以将通过外部环境力施加到平台P的基本上线性载荷或力的至少一部分转化为减载装置10的力偶偏置旋转。以此方式，并且如下文更详细地解释，减载装置10将线性运动转化为旋转运动以分散作用于平台P的力。
本发明的减载装置10包括主体12，所述主体在所示的实施方案中为细长圆柱形，并且其形状和尺寸可以根据特定应用而变化，特别是根据待固定的平台P的尺寸和/或重量以及/或者当地普遍的环境条件而变化。作为一个示例性实施方案，主体12具有20m的在由纵轴LL限定的纵向方向上的长度和2m的直径。主体12可以由任何合适的材料形成，所述材料例如钢、复合材料、塑料、混凝土或任何其他合适的材料或材料组合，并且能够长时间承受当地环境条件。主体12限定了第一端14和第二端16，圆柱形侧壁18在第一端和第二端之间延伸。在侧壁18上提供优选地在直径方向上相对但是彼此纵向分离或偏移的第一系泊连接点20和第二系泊连接点22。第一系泊连接点20和第二系泊连接点22可以是允许各自的系泊绳固定到其上的任何合适的形式，如下文所详细描述。
系泊连接点20、22中的一个或两个的位置可以纵向调整或可沿侧壁18调整，再次如下文所详细描述，以改变系泊连接点20、22之间的间隔或偏移，并且因此这在抵抗和减弱施加到主体12的载荷方面对由主体12建立的刚度响应曲线具有影响，如下文所详述。应当理解，系泊连接点20、22可以定位于主体侧壁的内部或其外侧，并且这种纵向可调整性也旨在应用于这种构造。类似地，系泊连接点20、22中的一个或两个的径向或横向位置可以被调整或是可调整的以进一步改变减载装置10的刚度响应曲线，特别是通过改变各自的系泊连接点20、22之间限定的角度以及主体12的重心(COG)和/或浮心(COB)。
减载装置10适用于定位于水体S中并且在静止或空载时呈现第一取向，其中纵轴LL处于标称取向，它在第一实施方案中基本上竖直设置。这可以通过任何合适的方式来实现，但是在所示出的优选的实施方案中，主体12限定从第一端14延伸并且漂浮(优选地通过在主体12内提供一定数量的浮力材料(诸如空气或泡沫)来实现)的第一部分24，以及从第二端16延伸并且与第一部分24纵向间隔开并且下沉(优选地通过提供设置在主体12内的一个或多个重物来实现)的第二部分26。还优选地，第一部分24和第二部分26各自的漂浮和下沉可以被调整，例如通过向其添加或减去浮力材料和加重材料。特别地，加重材料或压载可以仅在装置10已部署后才添加，以便于运输和安装。
通过提供彼此纵向分离的第一部分24和第二部分26，以及优选地分别邻近第一端14和第二端16，当主体12定位于水体S中时，所述主体将趋向于第一垂直取向，例如如图4所示，该图还示出了在与主体12的连接处具有任选的刚性区段的两个系泊绳L1、L2。主体12的下沉与漂浮的比率将决定减载装置10是中性漂浮、负漂浮还是正漂浮。在图4所示的实施方案中，减载装置10是中性漂浮的，因此趋向于保持在水面S之下的直立位置。
减载装置10旨在形成减载系统50的一部分，所述减载系统包括减载装置10中的至少一个、通过第一系泊连接点20固定在浮动平台P和主体12之间的第一系泊绳L1、以及通过第二系泊连接点22固定在主体12和锚C之间的第二系泊绳L2。当然可以理解，锚C可以被任何其他合适的功能替代物替代。
然后转到图5，当响应于使平台P发生位移的环境力而将载荷施加到减载装置10时，第一和第二系泊绳L1、L2将被拉紧，同时主体12最初保持基本上垂直取向。然后，作为第一系泊连接点20和第二系泊连接点22之间的纵向偏移的结果，由作用于主体12的相对侧的相反力和偏移力建立的张力有效地向主体12施加倾覆力矩，所述倾覆力矩将用于使主体12围绕例如定位在第一系泊连接点20和第二系泊连接点22之间的水平延伸旋转轴线而旋转。然而，应当理解，该旋转轴线不仅仅可以定位于系泊连接点之间。由于主体12在系泊范围内的平移，因此主体12可以围绕系泊连接点外部的不同轴线旋转。在半拉紧或悬链系泊中，当减载装置10加载并且朝向水平取向旋转时，主体12将平移，因此减载装置10的运动由于扭矩偶而旋转，但是也存在装置10整体平移。由于这两种运动，因此可以存在围绕装置几何形状外部的虚拟枢轴的净旋转。
通过经由系泊绳L1、L2施加的张力而使主体12旋转的环境力将被由漂浮的第一部分24和下沉的第二部分26产生的力偶抵消，所述漂浮的第一部分和下沉的第二部分一起在主体12上产生自复原力矩。这种自复原或恢复力矩趋向于将主体12移回垂直位置，从而抵抗由环境条件产生的使浮动平台P发生位移的力。
因此，减载装置10和相关减载系统50用于将浮动平台P的位置保持在允许的偏移区域内，并减弱当环境力使平台P发生位移时否则可能施加到平台P的冲击载荷。图6示意性地示出了在主体12上产生恢复力矩的力偶，即用于向上旋转第一端14的浮力B和用于向下旋转第二端16的基于重量的力W。图7示出了已返回到第一空载取向的减载系统50，其中主体12被设置成具有基本上竖直取向的纵轴LL并且将平台P保持在预期位置。
为了增强上述功能，主体12可以被成形或者以其他方式修改为当主体12在一个方向上发生位移(即在环境力的影响下从垂直朝向或超出水平取向)时产生最大阻力，并且当主体12在相反方向上发生位移(即往回朝向垂直位置)时产生最小阻力。通过这种方式，阻力提供了对环境力的另外抗力。
现在参考图8和图9，示出了根据本发明的减载装置的第二实施方案，总体表示为110。在第二实施方案中，相似的部件被赋予相似的附图标记，并且除非另外指明，否则执行相似的功能。减载装置110包括具有第一端114和相对的第二端116的圆柱体112，侧壁118在其间延伸。主体112包括从第一端114延伸并在其中包含浮力材料(诸如泡沫或空气)的第一部分124，以及从第二端116延伸并在其中包含重物或压载的第二部分126，以便提供如上文参考第一实施方案所述的功能性。与第一实施方案不同的是，主体112虽然是圆柱体，但具有阶梯直径，其中第一部分124的直径显著大于第二部分126的直径，两端的直径大于侧壁118的中间或连接区段的直径。
在第二实施方案中，第一系泊连接点120设置在第二部分126上，并且第二系泊连接点122设置在第一部分124上。与第一实施方案相同的是，系泊连接点120、122优选地在直径上相对但纵向间隔开以相对于彼此偏移。虽然系泊连接点120、122分别设置在第二部分126和第一部分124的侧壁118上，但应当理解，它们可以单独或一起移动到侧壁118的连接第一部分124和第二部分126的中间区段上，或围绕主体112的任何其他合适的位置。
图9a示出了具有通过第一系泊连接点120和第二系泊连接点122固定到其上的第一系泊绳L1和第二系泊绳L2的减载装置110，如上文所述。图9a示出了处于空载并因此垂直取向的减载装置110，而图9b示出了处于加载和旋转取向的减载装置110。与第一实施方案不同的是，系泊绳L1、L2跨越主体112使得每个连接点在主体112的距相应的系泊绳远的侧处偏移，这种布置在控制刚度响应方面是重要的。图9a和图9b中所示的装置110还通过提供从侧壁118向外延伸的一个或多个导缆器60而在图8的装置110上加以修改，以便在经历旋转时改变来自每个系泊绳L1、L2的载荷作用于主体112上的点，从而相对于所施加的环境载荷改变减载装置110的刚度响应。导缆器60可以被定位为使得随着装置10旋转而在系泊绳和导缆器60之间逐渐形成接触，或者使得随着装置10旋转而在系泊绳和导缆器60之间逐渐失去接触。
图10示出了被构造用于中性浮力的减载装置110，而图11示出了被构造用于正浮力的减载装置110以破坏水体S的水面。装置110通过将系泊连接点定位在主体的侧壁的径向外侧而从图8中所示的装置加以修改，以再次进一步改变装置110的刚度响应。
还应当理解，例如如图12和图13所示，可以提供两个或更多个减载装置10、110以充分固定浮动平台P，每个减载装置都连接到相应的锚C。图13示出了作为减载装置10、110的一个特定应用的浮动风力涡轮机平台P。减载装置10、110还可以包括两个或更多个铰接部分(未示出)，例如彼此以铰链方式固定，以进一步操纵要产生的刚度响应曲线。此外，主体12的形状可以显著变化，并且可以例如提供为包括两个漂浮臂和两个下沉臂的十字形构件，或任何其他合适的构造，例如如图15所示。
在任何系泊系统中，除了系泊预载荷之外，潮汐或其他水流和风力载荷也会导致形成系泊系统的一部分的一个或多个系泊绳上的背景或基线张力。作用在悬链或半拉紧或拉紧系泊上的基线张力增加了系泊系统的刚度响应。结果，随后的波浪或阵风载荷作用在刚性系泊上，导致非常高的拉力。
随着主体12、112经历从空载状态到加载状态的旋转或其他位移，本发明的减载装置10、110优选地提供非线性刚度响应曲线，例如如图14所示，以解决上述问题。图14a示出了在第一系泊连接点20、120和第二系泊连接点22、122彼此纵向间隔或偏移设定距离(例如5m)的情况下的响应曲线。响应曲线可以通过调整第一系泊连接点20、120和第二系泊连接点22、122之间的偏移或纵向间隔而改变，例如图14c所示，其中系泊连接点20、120、22、122之间的距离或偏移已改变。图14b示出了修改漂浮部分的COB和下沉部分的COG之间的距离的效果。图14d示出了当第一系泊连接点20和120以及第二系泊连接点22和122被调整或者径向或横向远离纵轴、向主体12、112外或内移动诸如以调整主体12、112的COB、第一和第二系泊连接点以及COG之间的角度时的刚度响应曲线的变化。
图14e示出了可以通过改变第一部分24、124和第二部分26、126的漂浮和/或下沉来实现的各种刚度响应曲线。
非线性刚度响应(诸如上面描述的一些响应曲线)是有利的，因为非常刚硬的初始响应确保了在基线预载荷、水流或风力载荷下系泊绳的最小延伸。随后，曲线的较低刚度部分确保对诸如来自波浪的在基线以上的载荷波动的顺应性响应。
还设想了对本发明的减载装置的设计和构造的各种修改或变化。例如，参考图15，示出了根据本发明的减载装置的平面图、正视图和端视图，并且具有基本上“X”形的主体，例如以便于大角度的旋转位移。类似地，图16示出了基本上“Y”形主体的平面图、正视图和端视图，并且图17示出了基本上“X”形主体，其中主体的成对的上肢和下肢或者上部部分和下部部分从装置的主平面倾斜。
图18示出了根据本发明的减载装置的实施方案，总体表示为210，其中每个系泊绳L1和L2的连接端被提供为枢转地连接到装置210的主体212的刚性元件或臂230、232，其中系泊连接点220、222被定位为使得主体212的旋转轴线定位于主体212的旋转中心之处或附近。装置210被示意性地示出并且可以例如具有限定的漂浮和下沉部分(未示出)，所述漂浮和下沉部分可以被适当地确定尺寸以提供如上文所述的所需压载和浮力水平。
图19示出了图18的减载装置210，但系泊连接点220、222沿着主体212进行了调整，使得主体212的旋转轴线定位于主体的浮心之处或附近。图20示出了图18的减载装置210，但系泊连接点220、222沿着主体212被调整为朝向主体212的上端定位。图21示出了减载装置210，但系泊绳与系泊连接点220、222的连接相反，有效地导致系泊绳跨越主体212到达系泊连接点，诸如以实现主体212在与先前布置中描述和示出的方向相反的方向上的旋转。系泊绳与主体212的刚性连接允许系泊绳围绕主体212上的轴线自由旋转，以防止围绕装置纵轴旋转或防止系泊绳连接处的磨损。
现在参考图22，示出了在特定部署方法的各个阶段的减载装置210。应当注意，主体212的第一或漂浮部分224和第二或下沉部分226相对于图18至图21的示意图被放大，以便更准确地反映通过在作用在主体212上的漂浮和下沉力下所述主体的力偶偏置旋转来提供必要的减载功能以抵抗所述旋转所需的特性。
在图22a中可以看出，减载装置210定位于浮动海洋平台P附近，但最初并未连接到平台P，其中第一系泊绳L1自由地悬挂在装置210上。一旦装置210定位到与平台P相邻的位置，就如上文详细描述通过第二系泊绳L2锚泊到海床。装置210的下沉部分226栓系在水面浮标B或任何其他合适的船舶上。
图22b示出了部署方法中的下一个重要步骤，其中下沉部分226通过与浮标B或其他船舶的连接被向上拉动，导致装置210以逆时针方向旋转。在这个阶段，装置可以被认为处于非平衡状态，或者被认为不稳定，但通过与浮标的连接而保持在这种状态。
图22c示出了装置210已经被旋转到基本上水平取向并且通过与浮标B的连接保持在该位置。在图22d中，装置通过第一系泊绳L1连接到平台P，同时保持栓系在浮标上，以允许第一系泊绳在连接到平台P期间保持基本无张力。图22e示出了与平台P的连接完成后的布置。
图22f示出了下沉部分226通过从浮标B或其他船舶送出绳而被降低回落，从而允许装置往回朝向稳定取向或平衡状态旋转，并因此开始向系泊绳L1和L2增加张力。图22g示出了装置10完全旋转到基本上垂直取向但浮标B仍然连接，而图22h示出了浮标B断开连接并且减载装置210如上所述固定平台P。
现在参考图23，示出了在替代部署方法的各个阶段的减载装置210。为了便于这种部署方法，装置210的第一或漂浮部分和第二或下沉部分是中空的并且可分别填充助浮物和压载，并且如下文所述，分别有效地限定了压载舱和浮力舱。
因此，参照图23a，减载装置210定位于浮动海洋平台P附近，但最初并未连接到平台P，其中第一系泊绳L1自由地悬挂在装置210上。一旦装置210定位到与平台P相邻的位置，就如上文详细描述通过第二系泊绳L2锚泊到海床。由于装置210的第二或下沉部分是中空的且是空的，因此第一或漂浮部分224可以填充有空气或部分地填充有水，以便实现装置210的所需取向，对于这种部署方法，这优选地是基本上水平的，如图所示。
图23b示出了装置210通过第一系泊绳L1连接到平台P，由于装置210的水平取向，因此第一系泊绳将保持基本上无张力。图23c示出了与平台P的完整连接。
图23d示出了定位于平台P附近和装置210上方的船舶V，而图23e示出了连接在船舶V上的压载舱(未示出)与第二部分226之间的压载管线M，和连接在船舶V上的浮力舱或空气源(未示出)与装置210的第一部分224之间的浮力管线N。
在图23f中，压载被泵入第二部分226，诸如以增加其重量，同时将空气泵入第一部分224或从第一部分中泵出水，从而增加其浮力。这导致上述力偶的产生，所述力偶用于使装置210相对于图23e中所示的取向沿顺时针方向旋转。图23g示出了压载和助浮物泵送完成后的装置，但绳M和N保持连接，而图23h示出绳断开连接且装置210完全可操作以系泊平台P。还可以设想，一旦主体212定位于平台P附近的水体中，便可将压载块(未示出)和/或浮力块添加到主体中，而不是将压载和/或助浮物泵入主体212中。因此应当理解，术语“压载舱”和“浮力舱”应当被解释为涵盖不需要实际舱或壳体的这种布置。
转到图24，示出了在部署的各个阶段的减载装置210，以及使用基本上垂直的系泊绳L1和L2在系泊海洋平台P时的操作，诸如以适应水位的潮汐变化，同时保持系泊绳的张力相对一致。在图示的方法中，采用两个或更多个(通常为三个或四个)装置210，以及对应的系泊绳L1和L2。
在图24a中，装置210最初安装在基本上垂直取向，并且系泊绳L1和L2处于非常小或可忽略的张力下。系泊绳L1和L2然后通过任何合适的常规装置预张紧，例如定位于平台P上的绞车，使得装置克服力偶的偏置朝向水平取向旋转。
减载装置210如上文所述进行构造或调谐，诸如以具有这样的刚度曲线，所述刚度曲线导致装置210响应于潮差变化而旋转，同时系泊绳L1和L2中的张力变化最小。图24c示出了处于最低天文潮位的平台，其中装置210在水平前取向旋转，而图24d示出了处于最高天文潮位的平台，其中装置210旋转超过水平取向以有效增加绳L1和L2的组合长度，以符合潮汐变化，从而避免张力的显著变化。当然应当理解，水平取向在此仅用作装置210在潮汐水平的两个极端之间的相对位置的说明性示例。装置210还将如上文所述对环境载荷作出反应，以减少系泊绳张力和/或峰值载荷和/或疲劳载荷。
图25示出了体现减载装置的漂浮可旋转海洋换能器的一个替代性实施方案，总体表示为310。在该替代性实施方案中，相似的部件被赋予相似的附图标记，并且除非另外指明，否则执行相似的功能。装置210包括具有彼此间隔开的第一漂浮部分324和第二下沉部分326的漂浮主体。该装置还包括第一和第二臂330、332，它们枢转地安装到主体312，用于连接第一和第二系泊绳，如上文所述。与先前实施方案不同的是，装置310还包括第一和第二弹簧340、342，第一弹簧安装在下沉部分326之外，第二弹簧安装在漂浮部分324之外。应当理解，弹簧340、342的位置、类型和布置可以改变同时保留其期望的功能，并且装置310仅举例说明一种可能的构造。还应当理解，可以采用单个弹簧，也可以采用比所示的两个弹簧更多的弹簧。还应当理解，代替弹簧或与弹簧组合，可以提供端部止动件或缓冲器(未示出)以限制旋转移动的范围以及因此除了限制顺时针方向的旋转之外，还限制装置310可以经历的伸展。术语“弹簧”的使用还旨在涵盖单独的或与另一个弹簧组合的这种端部止动件或其他可变形元件。
如下文所述，弹簧340、340可操作而以分阶段的方式改变装置310的刚度响应，从而有效地允许超出上文参考非线性刚度响应曲线所述的阶段之外的另外的刚度响应阶段。图25a示出了处于基本上垂直且因此处于空载状态的装置310。图25b示出了在载荷下的并且已经历一定量的旋转位移的装置310。图25c示出了该旋转的进程，其中一对臂330、332相对于主体312旋转到接近相应弹簧340、342和/或端部止动件(未示出)的程度。最后，图25d示出了装置的臂330、332已经历充分旋转从而接触弹簧340、342并实现弹簧的压缩。弹簧340、342的压缩将用于控制主体旋转的最后阶段的刚度响应。
转到图26a，示出了根据本发明的一个方面的海洋平台P1，所述海洋平台并入有呈与平台P1集成的减载装置410的形式的漂浮可旋转海洋换能器。减载装置410基本上以与上文所述相同的方式操作，具有限定漂浮部分424和下沉部分426的主体412，以及一对系泊连接点420、422。然而与先前实施方案不同的是，第一系泊连接点限定直接与平台P1的连接并且主体12可以围绕该连接点旋转。第二系泊连接点具有枢转地连接到其上的第二臂432，并且第二系泊绳L2从第二臂延伸，所述第二系泊绳如上文所述被锚泊或者以其他方式固定。还设想平台P1可以提供为不具有刚性第二臂432并且将系泊绳L2直接连接到系泊连接点422。
在不存在显著环境载荷的情况下，并且如图26a所示，在由漂浮部分424和下沉部分426产生的力偶的影响下，主体呈现基本上垂直取向。然而，如图26b所示，当外部环境力(诸如风、波浪、潮汐等)作用于平台P1上时，装置410抵抗力偶的作用旋转，以通过将一部分载荷转化为装置410的旋转位移来减少平台P1上的载荷。
虽然平台P1被示出为仅具有单个集成式减载装置410，但是应当理解，可以提供第二或另外装置410作为平台P1的一部分。
参考图27a和图27b，示出了类似的布置，其中平台P2被提供有呈与平台P2集成的减载装置510的形式的漂浮可旋转海洋换能器。与平台P1不同的是，减载装置510不包括漂浮部分，而是仅依赖于下沉部分526，使得抵抗外部环境力的力仅由下沉部分对装置510的旋转的抗力产生。与平台P1一样，应当理解，可以提供第二或另外装置510作为平台P2的一部分。
图28a和图28b示出了根据本发明的一个方面的海洋平台P3的另一个实施方案，并且所述海洋平台并入有呈与平台P3集成的减载装置610的形式的一对漂浮可旋转海洋换能器。装置610的构造基本上与平台P2上的装置510相反，由此每个减载装置610不包括下沉部分而是仅依赖于漂浮部分，使得抵抗外部环境力的力仅由漂浮部分对装置510的旋转的抗力产生。因此平台P3和装置610的布置必须确保漂浮部分624基本上被淹没，并且在该实施方案中示出了两个漂浮部分实际上提供使整个平台P3浮动所需的大量浮力和位移。
参考图29，提供了体现减载装置的漂浮可旋转海洋换能器另一个替代性实施方案，总体表示为710。在该替代性实施方案中，相似的部件被赋予相似的附图标记，并且除非另外指明，否则执行相似的功能。装置710包括漂浮主体712，所述漂浮主体具有第一漂浮部分724和第二下沉部分726，它们在纵向方向上限定了主体的相对端。主体712限定通道760，所述通道沿大致纵向方向延伸穿过主体，但横向离开主体712以有效地限定第一系泊连接点720和第二系泊连接点722，从而允许单一长度的绳穿过通道760，诸如以在主体的一侧限定第一系泊绳L1和在主体712的另一侧限定第二系泊绳L2。绳可以是电缆、钢丝绳、链条等。装置710优选地并入有限定第一系泊连接点720的第一弯曲限制器762和限定第二系泊连接点722的第二弯曲限制器764，以防止对绳的损坏。主体712可以形成为一对可分离的区段或半部，如图29c所示，以允许将装置夹在现有缆索或绳周围。这种减载装置的特殊设计避免了缆索中的拉直载荷并将曲率保持在允许范围内，这在某些应用中可以是很关键的。
本发明的减载装置在构造上也可以是模块化的，以便于制造和/或运输和/或安装或取回。装置的主体的形状和尺寸可以被设计成诸如通过在旋转期间夹带水来增加或减少惯性载荷。主体可以提供有针对不同响应的多个系泊连接点。主体可以只提供有压载部分，或者相反地，只提供有漂浮部分。减载装置可适用于诸如响应于大波浪或其他环境信息(如天气预报等)，实现对压载、浮力或系泊连接点的位置的水平的动态和/或自主控制，并且可以通过在一个或多个传感器和/或接收器内提供减载装置来监测。减载装置还可以包括某种形式的能量捕获输出系统(未示出)以利用来自作用在其上的环境力的动力，例如为一个或多个机载系统提供动力，诸如上述自适应压载或浮力。还应当理解，本发明的减载装置可以与包括其他部件的系泊系统(例如，利用多个减载装置的整体系泊构造)组合使用或作为其子部件使用。
因此应当理解，体现减载装置10、110、210、310、410、510、610、710的漂浮可旋转海洋换能器以及相关联的减载系统提供了一种将一种形式的能量或运动转化为另一种形式的能量或运动的简单而高效的手段。这种功能性有利于海洋应用，诸如固定平台或其他结构并减弱施加在其上的极端环境诱发的力，并且允许以多种方式调整或调谐刚度响应曲线以提供所需的载荷处理性能。
还应当理解，虽然上述实施方案利用漂浮可旋转海洋换能器作为减载装置，但替代性应用也是可能的。特别地，本发明的可旋转漂浮海洋换能器可用作传感器系统(未示出)，所述传感器系统包括在换能器主体上或主体中的一个或多个传感器并且可操作以获取关于周围环境的各种参数或特性的数据，诸如温度、压力、取向、作用在主体上的力等。此类传感器在形式和操作上是常规的并且在本文不需要详细解释。传感器系统优选地包括发射器以允许数据以无线方式或以其他方式从换能器发射。
传感器系统将优选地并入有能量捕获输出系统，所述能量捕获输出系统可操作以将如上文所述的主体的旋转位移转换为电能，以便为各种传感器、发射器和相关的电子部件供电。通过这种方式，传感器系统可以长时间运行，这在海洋环境中具有显著优势。

Claims (48)

1.一种漂浮可旋转海洋换能器，其包括：主体，当至少部分浸没在水体中并且空载时，所述主体适用于呈现第一取向，其中所述主体的纵轴设置在标称取向上；设在所述主体上的第一和第二系泊连接点；其中至少所述第一系泊连接点被定位为使得通过所述第一系泊连接点施加到所述主体的载荷偏离所述纵轴的轴线作用。
2.根据权利要求1所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体适用于当载荷通过所述第一和第二系泊连接点施加到所述主体时经历位移，以及当所述载荷被移除时返回到所述第一取向。
3.根据权利要求1或2所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述所述主体适用于在施加载荷时经受旋转位移。
4.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体被成形为在所述主体在所施加载荷的影响下的位移期间最大化和/或控制阻力。
5.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体被成形为在所述主体返回到所述第一取向期间最小化和/或控制阻力。
6.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体适用于经历围绕延伸穿过所述主体内或外部的点的旋转轴线的旋转位移。
7.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述第二系泊连接点被定位为使得通过所述第二系泊连接点施加到所述主体的载荷偏离所述纵轴的轴线作用。
8.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体上的至少所述第一系泊连接点的位置是可调整的。
9.根据权利要求8所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述第一系泊连接点的所述位置在所述主体的纵向和/或径向上是可调整的。
10.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体上的所述第二系泊连接点的位置是可调整的。
11.根据权利要求10所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述第二系泊连接点的所述位置在所述主体的纵向和/或径向上是可调整的。
12.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中至少所述第一系泊连接点的所述位置与所述主体的重心纵向间隔开。
13.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中至少所述第一系泊连接点的所述位置与所述主体的浮心纵向间隔开。
14.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述第二系泊连接点的所述位置与所述主体的所述重心纵向间隔开。
15.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述第二系泊连接点的所述位置与所述主体的所述浮心纵向间隔开。
16.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述第一和第二系泊连接点、所述主体的所述重心和所述主体的所述浮心呈线性阵列布置。
17.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体是中性漂浮的。
18.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体是正漂浮的。
19.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体是负漂浮的。
20.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体包括下沉部分。
21.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体包括漂浮部分。
22.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体包括漂浮部分和下沉部分。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述漂浮部分和所述下沉部分被定位为建立力偶，所述力偶共同作用以将所述主体朝向所述第一取向恢复。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述漂浮部分和所述下沉部分彼此纵向间隔开。
25.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体的浮力是可调整的。
26.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其包括能量捕获输出系统。
27.根据权利要求26所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述能量捕获输出系统可操作以响应于所述主体的旋转而产生电能。
28.根据权利要求27所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述电能供应给设在海洋换能器中或其上的一个或多个电动部件。
29.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其包括一个或多个传感器。
30.根据权利要求29所述的漂浮可旋转海洋换能器，其包括可操作以无线发射从所述一个或多个传感器获取的数据的发射器。
31.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体包括两个或更多个区段。
32.根据权利要求31所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体区段中的至少一个相对于另一个主体区段铰接。
33.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其包括一个或多个弹簧，所述一个或多个弹簧被布置为响应于所述主体的旋转而压缩。
34.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体限定在所述第一和第二系泊连接点之间延伸的通道。
35.根据权利要求34所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述通道的一端或两端终止于弯曲限制器。
36.根据权利要求34或35所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述主体可打开以允许外部入口通向所述通道的整个长度。
37.根据任一前述权利要求所述的漂浮可旋转海洋换能器，其中所述系泊连接点中的一个或多个的位置和/或所述主体中的压载的水平或位置和/或所述主体的浮力的水平或位置能够自主地和/或响应于来自所述传感器中的一个或多个的信号和/或响应于外部信息而动态控制。
38.一种用于减少或管理固定浮动平台的系泊绳中的载荷或张力的减载装置，所述减载装置包括根据权利要求1至37中任一项所述的漂浮可旋转海洋换能器。
39.一种用于固定浮动结构的减载系统，所述减载系统包括：至少一个根据权利要求1至37中任一项所述的漂浮可旋转海洋换能器；连接在所述浮动结构和所述漂浮可旋转海洋换能器的所述主体之间的第一系泊绳；以及连接在所述漂浮可旋转海洋换能器的所述主体和锚之间的第二系泊绳。
40.一种浮动平台，其包括与所述浮动平台一体形成的至少一个根据权利要求1至37中任一项所述的可旋转漂浮海洋换能器，其中所述可旋转漂浮海洋换能器在第一或第二系泊点中的一个处可旋转地安装到所述平台。
41.根据权利要求40所述的浮动平台，其中所述可旋转漂浮海洋换能器的所述主体包括在所述主体可旋转地安装到所述平台之处的系泊点上方的漂浮部分，和/或在所述主体可旋转地安装到所述平台之处的系泊点下方的下沉部分。
42.根据权利要求40或41所述的浮动平台，其中所述至少一个可旋转漂浮海洋换能器的所述主体包括使所述浮动平台浮动所需的浮力的有效量。
43.一种传感器系统，其包括至少一个根据权利要求1至37中任一项所述的可旋转漂浮海洋换能器。
44.一种系泊浮动平台的方法，其包括以下步骤：通过所述系泊连接点中的一个将根据权利要求1至37中任一项所述的可旋转漂浮海洋换能器中的一个或多个固定到所述浮动平台；以及通过所述系泊连接点中的另一个来锚泊至少一个可旋转漂浮海洋换能器。
45.根据权利要求44所述的系泊方法，其包括以下步骤：在固定到所述浮动平台之前，将所述主体暂时固定在使所述主体旋转成失衡的取向上；在低绳张力下将所述主体固定到所述浮动平台；以及将所述主体从失衡取向释放。
46.根据权利要求44或45所述的系泊方法，其中所述一个或多个可旋转漂浮海洋换能器中的每个的所述主体包括限定所述主体的下沉部分的压载舱和限定所述主体的漂浮部分的浮力舱，所述方法包括以下步骤：将所述一个或多个可旋转漂浮海洋换能器以非压载状态定位在部署地点处或附近的水体中，并且其中所述浮力舱至少部分填充有空气或水；通过所述系泊连接点中的一个来锚泊所述至少一个可旋转漂浮海洋换能器；通过所述系泊连接点中的另一个将所述一个或多个可旋转漂浮海洋换能器固定到所述浮动平台；将压载排入所述压载舱；以及将水排出或将空气排入所述浮力舱。
47.根据权利要求44或45所述的系泊方法，其中所述一个或多个可旋转漂浮海洋换能器中的每个的所述主体被固定为使得在锚和所述主体之间延伸的系泊绳以及在所述主体和所述浮动平台之间延伸的系泊绳各自基本上竖直地延伸。
48.根据权利要求47所述的系泊方法，其包括以下步骤：调谐所述至少一个可旋转漂浮海洋换能器的刚度曲线，使得所述可旋转漂浮海洋换能器的所述主体响应于潮差变化而旋转，所述可旋转漂浮海洋换能器和所述浮动平台之间的绳张力保持基本上不变。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1363785A (en) * 1972-11-25 1974-08-14 Texaco Development Corp Marine terminal mooring
SU1134467A1 (ru) * 1982-12-17 1985-01-15 Войсковая Часть 13073 Одноточечный рейдовый причал
CA1223486A (en) * 1983-06-17 1987-06-30 Alfred A. Foltyn Riser moored floating production system
JPS62241790A (ja) * 1986-04-11 1987-10-22 Hideo Sekimoto アクアバネ係留装置
US4917038A (en) * 1988-04-11 1990-04-17 Single Buoy Moorings Inc. Mooring system with quick-action coupling
US20060011123A1 (en) * 2002-06-17 2006-01-19 Arild Bech Anchoring system
CN104781141A (zh) * 2012-10-05 2015-07-15 赫克斯康公司 漂浮式平台和包括这种漂浮式平台的能量生产设备
US20180163532A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Systems and methods for real-time monitoring of a line
WO2018134255A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-26 Single Buoy Moorings Inc. Mooring system with intermediate buoy floating on water surface

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
OA01784A (fr) * 1965-07-27 1970-01-14 Shell Int Research Procédé et dispositif pour amarrer un navire à une bouée, en particulier à une bouée de chargement.
JPS5932581A (ja) * 1982-08-17 1984-02-22 Hitachi Zosen Corp 浮体の係留方法および装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1363785A (en) * 1972-11-25 1974-08-14 Texaco Development Corp Marine terminal mooring
SU1134467A1 (ru) * 1982-12-17 1985-01-15 Войсковая Часть 13073 Одноточечный рейдовый причал
CA1223486A (en) * 1983-06-17 1987-06-30 Alfred A. Foltyn Riser moored floating production system
JPS62241790A (ja) * 1986-04-11 1987-10-22 Hideo Sekimoto アクアバネ係留装置
US4917038A (en) * 1988-04-11 1990-04-17 Single Buoy Moorings Inc. Mooring system with quick-action coupling
US20060011123A1 (en) * 2002-06-17 2006-01-19 Arild Bech Anchoring system
CN104781141A (zh) * 2012-10-05 2015-07-15 赫克斯康公司 漂浮式平台和包括这种漂浮式平台的能量生产设备
US20180163532A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Systems and methods for real-time monitoring of a line
WO2018134255A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-26 Single Buoy Moorings Inc. Mooring system with intermediate buoy floating on water surface

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