CN114248876B - 一种动力定位的小水线面浮式液货转运平台及其作业方法 - Google Patents

Abstract

一种动力定位的小水线面浮式液货转运平台及其作业方法，属于船舶与海洋工程、能源与环保工程领域。该平台上端为矩形平台，下端为小水线面结构，将整个平台托在水面上，克服流体阻力和扰动力，提供稳定浮态，配备动力定位桨提供精准定位。该平台采用真空或电磁吸盘系泊，吸盘分为多个小型吸盘，每个小吸盘和连接杆铰接，吸盘可以围绕铰接结构大角度转动，消除因波浪、潮汐等因素引起的B结构物和转运平台的相对运动带来的影响，配合小水线面结构，提供自适应柔性吸附功能，保证转运平台作业时处于稳定浮态。该平台配备软管自动收纳系统，系统内盘管锥体依靠软管自身重力即可使整个收纳系统转动，实现软管自重旋转盘管功能。

Description

一种动力定位的小水线面浮式液货转运平台及其作业方法

技术领域

本发明涉及一种动力定位的小水线面浮式液货转运平台及其作业方法，属于船舶与海洋工程、能源与环保工程领域。

背景技术

在海陆空三种运输方式中，海运是成本最低的运输方式，而液货运输占了很大一部分比重，目前的液货船主要呈现出大型化，相应的这种超大型液货船吃水很深，很多码头、航道无法满足这种大型液货船的吃水要求。因此需要研发出一种用于液货船装卸货作业的浮式液货转运平台，该平台需要具备以下特点：第一是能够抵抗海上风、浪、流环境影响，平台要有更高的作业安全性和平稳性；第二是平台能够通过遥控方式实现短距离移位航行和应急移位航行，平台作业时无需工作人员；第三是能够提供传输液货所需要的管道，且能够保证高效率作业能力，并具有方便回收管道的能力。目前还没有能够适用于该作业工况需求的专用浮式液货转运平台，因此有必要针对上述三个特点去研发新的转运平台。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台及其作业方法。

本发明采用的技术方案为：一种动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台，它包括A结构物、B结构物、转运平台、拖轮，转运平台处于A结构物和B结构物之间；

所述A结构物包含供电箱、浮管连接口、带缆桩、系泊缆绳、水面浮管，浮管连接口和供电箱设置在A结构物一侧；所述B结构物包含主吊、软管接口；

所述转运平台上部设置为矩形平台结构，在矩形平台端部设置顶推凹槽；

所述转运平台还包含小水线面浮力系统、自适应柔性吸附装置、软管自动收纳系统；

所述转运平台下部为小水线面浮力系统，甲板上设置自适应柔性吸附装置，甲板下设置软管自动收纳系统，通过管汇单元将转运平台与A结构物和B结构物连通；

所述小水线面浮力系统中通过剖面为对称翼型的小水线面支柱将四个流线型水下潜体固定在底面板四角处，小水线面浮力系统内部中空；所述流线型水下潜体的两端各设有一个通过定位桨电机驱动的动力定位桨；

所述立柱内部设置滑块，滑块通过侧边的滑块滚珠沿着滑块轨道上下滑动，滑块轨道的顶部设置滑块限位器；滑块的顶部设置吊环；

所述滑块的中心处设置吸盘铰接球，吸盘铰接球与连接杆的一端铰接，连接杆另一端的铰接球与吸盘铰接；

所述立柱上端设置电缆转向装置，电缆通过电缆转向装置悬挂在立柱前方；

所述软管收纳舱位于矩形平台内部，舱盖和甲板处于同一平面，舱盖中心设置导向孔，软管收纳舱中间设置盘管锥体，盘管锥体和软管收纳盘连接，软管收纳盘与转运平台对应位置均设置环形收纳盘轨道，软管收纳盘通过收纳盘滚珠在收纳盘轨道上旋转。

所述B结构物上设置主吊，主吊依次经吊柱、吊臂、吊揽和扭力释放装置连接吊钩。

所述小水线面浮力系统配备8个动力定位桨，将8个定位桨分为4组，一号定位桨和二号定位桨为第1组，三号定位桨和四号定位桨为第2组，五号定位桨和六号定位桨为第3组，七号定位桨和八号定位桨为第4组；

所述转运平台的运行模式包括：

短距离航行模式：启动4组定位桨中任意一组，进行短距离航行；

平台旋转模式：启动对角布置的定位桨，即同时启动一号定位桨和八号定位桨或同时启动二号定位桨和七号定位桨，进行转运平台的旋转；

精准定位模式：同时启动第1组与第4组定位桨或同时启动第2组和第3组定位桨时，转运平台360°全方位移动，进行精准定位；

应急移位模式：当海况特别恶劣时或者处于应急工况时，同时启动8个定位桨工作，进行转运平台的精准定位和应急移位。

一种动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台的作业方法：就位工况：B结构物为液货载运平台，通过浮式液货转运平台进行装卸货作业；转运平台由停泊状态转为自由状态，拖轮由停泊状态转为在航状态，采用拖轮将转运平台顶推到B结构物附近，然后拖轮返回将存放于A结构物的水面浮管和电缆拖运至转运平台3附近；

连接工况：由A结构物通过电缆为转运平台供电，动力定位控制单元控制8个动力定位桨为转运平台提供精准定位，使其停靠在B结构物侧面；

主吊将软管吊出，软管一端连接B结构物的软管接口，另一端连接转运平台的管汇单元；水面浮管一端连接转运平台，另一端连接A结构物；

通过配电系统为自适应柔性吸附装置供电，利用吸盘吸附在B结构物侧面；

在装卸货期间B结构物会发生吃水变化，自适应柔性吸附装置中吸盘可在Z方向随之运动，配合转运平台的压载系统，使转运平台和B结构物在装卸货期间一直处于连接状态；

脱离工况：装卸货作业结束后，断开B结构物和转运平台的软管连接以及吸盘连接；

通过主吊将软管放入软管收纳舱中，软管自动收纳系统利用软管自身的重力使软管收纳盘在收纳盘轨道上转动，将软管一圈圈的盘在软管收纳舱中；

软管收纳后B结构物即可驶离；断开转运平台和A结构物的连接，由拖轮将水面浮管拖运至A结构物，最后通过拖轮顶推转运平台将其停靠在A结构物一侧；

应急工况：当出现紧急情况时，立即切断转运平台的供电并启动应急发电机为转运平台供电；

断开转运平台和A结构物的浮管连接、转运平台和B结构物的软管连接以及吸盘和B结构物的连接；

同时拖轮紧急启动，辅助转运平台驶离危险位置；

若情况特别危急，立即断开转运平台的软管和水面浮管的连接，压载舱转为消防水舱，压载泵转为消防水泵，用于消防救援工作；并紧急启动拖轮将转运平台上的工作人员转移至安全位置。

所述转运平台下部为小水线面浮力系统，甲板上设置自适应柔性吸附装置，甲板下设置软管自动收纳系统，通过管汇单元将转运平台与A结构物和B结构物连通；

所述小水线面浮力系统包含四个流线型水下潜体，通过剖面为对称翼型的小水线面支柱固定在底面板四角处，小水线面浮力系统内部中空，每个流线型水下潜体的两端各设有一个通过定位桨电机驱动的动力定位桨，共配备8个动力定位桨，分为4组，转运平台被拖轮顶推至B结构物附近后，作业人员通过遥控方式控制其中1组或多组定位桨实现相应的功能，转运平台作业过程中无需作业人员；

所述转运平台包含小水线面浮力系统、自适应柔性吸附装置、软管自动收纳系统、管汇单元、配电系统、舱室及管路系统、围栏、救生圈、护舷、甲板、底面板、顶推凹槽，转运平台上部设置为矩形平台结构，平台内部空间被划分为软管收纳舱、压载舱、泵舱以及燃油舱等，在矩形平台沿X方向端部设置顶推凹槽，拖轮通过顶推凹槽顶推转运平台，下部为小水线面浮力系统，为转运平台提供浮力，甲板上设置自适应柔性吸附装置，吸附在B结构物侧面，起系泊定位作用，通过管汇单元将转运平台和A结构物、B结构物连通。

所述拖轮包含辅吊，辅吊用于拖送水面浮管。

所述带缆桩和系泊缆绳位于A结构物的四角处，具备四角系泊功能，水面浮管周围包裹着一层浮力材料，可以漂浮在水面上，用于连接转运平台和A结构物。

所述主吊由吊柱、吊臂、吊揽、吊钩、扭力释放装置组成，扭力释放装置用于释放在吊出或存放软管时产生的扭力。

所述小水线面浮力系统由流线型水下潜体、小水线面支柱、动力定位桨、定位桨驱动电机、电机电缆、电机底座组成,在底面板四角设置4个剖面为对称翼型的小水线面支柱，将矩形平台托在水面上，小水线面支柱下端连接流线型潜体，用于为转运平台提供浮力，小水线面系统内部中空，在流线型潜体内部设置8台电机用于驱动8个动力定位桨。

所述自适应柔性吸附装置对称分布在甲板上表面，包括吸盘、铰接球、连接杆、吸盘电控箱、吸盘控制电揽、立柱、滑块、滑块滚珠、滑块轨道、滑块限位器、滑块吊环、稳固板、立柱基座、悬挂式电缆、电缆转向装置，吸盘为真空吸盘或电磁吸盘，吸附在B结构物的侧面，吸盘分为多块小吸盘，每一个小吸盘通过铰接球和连接杆连接，吸盘可以围绕铰接球大角度转动，在立柱上端设置电缆转向装置，电缆通过电缆转向装置悬挂在立柱前面，在滑块垂向运动时实现自动归拢。

所述滑块嵌在立柱内部，滑块侧边各有2排滑块滚珠，在立柱内部对应位置设置滑块轨道，滑块通过滑块滚珠在滑块轨道上垂向运动，通过连接杆带动吸盘垂向运动，轨道上端设置可拆卸滑块限位器，限制滑块的运动，滑块上端设置吊环，维修时拆掉滑块限位器，通过吊环将滑块整体吊出，方便维修。

所述软管收纳系统由软管、软管收纳舱、舱盖吊环、舱盖、导向孔、盘管锥体、软管收纳盘、收纳盘滚珠、收纳盘轨道等构件或单元组成,软管收纳舱位于矩形平台内部，舱盖和甲板处于同一平面，舱盖中心设置导向孔，软管收纳舱中间设置盘管锥体，盘管锥体和软管收纳盘连接，软管收纳盘中间挖出一个圆柱形空间A，软管收纳盘下端靠外侧设置两个环形轨道，在转运平台底部对应位置设置半径相同的环形轨道，环形轨道内设置一圈收纳盘滚珠，在存放软管时，利用盘管锥体，依靠软管自身重力即可使软管收纳盘通过收纳盘滚珠在环形轨道上旋转，从而将软管一圈一圈的自动盘在收纳盘上。

所述软管具有耐高温、耐低温、耐高压和耐腐蚀等特性，存放在软管收纳舱中。

所述配电系统由动力定位控制单元、控制柜、接线箱、照明灯、电缆、应急发电机组成，配电系统设置在转运平台顶推凹槽的对侧，配备应急发电机用于应急工况。

所述舱室及管路系统由燃油舱、压载舱、泵舱、压载泵、压载管路、控制阀、维修通道等组成，压载舱呈长方体结构，共有四个，分布在转运平台的四角，压载舱兼做消防水舱。在压载舱的中部设置一个通往小水线面浮力系统的维修通道，泵舱位于转运平台沿X方向的端部，泵舱的上方是顶推顶槽，压载泵兼做消防水泵，共有2台，位于泵舱中，压载管路将四个压载舱相互连通，在每一个压载舱出口处的管路上设置一个控制阀，可以根据实际需求实现四个压载舱的内部调动。

本发明的有益效果是：

（1）浮式液货转运平台上端为矩形平台结构，这种结构的甲板面积及主体空间大，平台内部空间方便利用，而且矩形的平台主体建造成本低。

（2）平台下端为小水线面浮力系统，由流线型水下潜体提供浮力，可以减小航行阻力和潮流力；采用4个剖面为对称翼型的小水线面支柱将矩形平台托在水面之上，只在矩形平台四角设置小水线面支柱，有效减少小水线面总面积，将波浪和潮汐对转运平台的影响降到最低，克服流体阻力和扰动力，为转运平台提供稳定浮态，而且四角支撑也具有非常好的稳定性。

（3）配备8个电驱动的独立定位桨，由动力定位单元控制，将8个定位桨分为4组，1号定位桨和2号定位桨为第1组，3号定位桨和4号定位桨为第2组，5号定位桨和6号定位桨为第3组，7号定位桨和8号定位桨为第4组，启动第1组定位桨或其他任意一组定位桨即可使转运平台具备短距离航行能力，多组定位桨也可同时工作，能力更强；同时启动1号定位桨和8号定位桨或其他任意两个对角布置的定位桨，即可使转运平台具备旋转能力；同时启动第1组、第4组定位桨或其他任意两组定位桨，即可使转运平台360°全方位移动，提供精准定位能力；当海况特别恶劣时或者处于应急工况时，8个定位桨同时工作，保证转运平台3的精准定位能力和应急移位能力。

（4）自适应柔性吸附装置将吸盘分为多个小型吸盘，拓宽吸盘可抓附的表面类型，具有曲面自适应吸附功能；每一个小型吸盘采用铰接结构和连接杆连接，吸盘可以围绕铰接结构大角度转动，消除由于波浪、潮汐等因素引起的B结构物和

转运平台的相对运动带来的影响，配合本发明中小水线面浮力系统，提供一种自适应柔性吸附方式，实现自适应曲面吸附功能，保证转运平台作业时处于稳定浮态，为吸盘牢固吸附在B结构物的侧面提供保障。

（5）提供一种悬挂式电缆结构，在吸盘垂向运动时实现电缆的自动归拢；（6）转运平台内部配备软管自动收纳系统，节省平台甲板面积；该系统提供盘管锥体，所述盘管锥体依靠软管自身重力即可使整个收纳系统转动，从而将软管一圈一圈的自动盘在收纳舱中，即本发明所独有的依靠软管自身重力实现自动旋转盘管的功能。

（7）转运平台提供配电系统，为动力定位控制单元、照明系统、吸附装置等供电，该配电系统设置应急发电机，紧急情况可由应急发电机为转运平台供电。

（8）平台内部空间被划分为燃油舱、压载舱、泵舱等，将平台空间最大化利用；燃油舱用于提供应急发电机所需燃油，压载舱分布在转运平台四角，压载管路将四个压载舱相互连通，可以根据实际需求实现压载舱的内部调动，为转运平台提供实时浮态调节，此外，压载舱兼做消防水舱，提供消防作业需求。

附图说明

图1是一种动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台的立体图。

图2是一种动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台的正视图。

图3是一种动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台的侧视图。

图4是一种动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台的俯视图。

图5是转运平台与B结构物的放大图。

图6是自适应柔性吸附装置的立体图。

图7是自适应柔性吸附装置的正视图。

图8是图6中的A-A视图。

图9是自适应柔性吸附装置的俯视图。

图10是图9中M放大图。

图11是吸盘放大图。

图12是转运平台侧视图。

图13是转运平台局部剖视图。

图14是转运平台俯视图。

图15是小水面线支柱剖面图。

图16是舱室和管路系统的剖视图。

图17是图13中L放大图。

图18是转运平台仰视图。

图19是工作流程图。

图中：1、A结构物，10、供电箱，11、浮管连接口，12、带缆桩，13、系泊缆绳，14、水面；

2、B结构物，20、主吊，20a、吊柱，20b、吊臂，20c、吊揽，20d、吊钩，20e、扭力释放装置，21、软管接口，22、B结构物侧面，23、液货舱；3、转运平台，30、小水线面浮力系统，30a、流线型水下潜体，30b、小水线面支柱，30c1、一号定位桨，30c2、二号定位桨，30c3、三号定位桨，30c4、四号定位桨，30c5、五号定位桨，30c6、六号定位桨，30c7、七号定位桨，30c8、八号定位桨，30d、定位桨驱动电机，30e、电机电缆，30f、电机底座，31、自适应柔性吸附装置，31a、吸盘，31a1、绞接球，31a2、连接杆，31a3、吸盘电控箱，31a4、吸盘控制电缆，31b、立柱，31c、滑块，31c0、滑块滚珠，31c1、滑块轨道，31c2、滑块限位器，31c3、滑块吊环，31d、稳固板，31e、立柱基座，31m、悬挂式电缆，31q、电缆转向装置，32、软管自动收纳系统，32a、软管，32b、软管收纳舱，32c、舱盖吊环，32d、舱盖，32e、导向孔，32f、盘管锥体，32g、软管收纳盘，32i、收纳盘滚珠，32j、收纳盘轨道，33、管汇单元，33a、转运泵控制阀，33b、水面浮管，33c、转运泵，33d、浮管转接口，34、配电系统，34a、动力定位控制单元，34b、控制柜，34c、接线箱，34d、照明灯，34e、电缆，34f、应急发电机，35、舱室及管路系统，35a、燃油舱，35b、压载舱，35c、泵舱，35d、压载泵，35e、压载管路，35f、控制阀，35g、维修通道，36、围栏；36a、救生圈，36b、护舷，37、甲板，37a、底面板，38、顶推凹槽；

4、拖轮，40、辅吊。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的装置做进一步描述。

如图1所示，这种浮式液货转运平台由A结构物1、B结构物2、转运平台3和拖轮4等子系统组成。B结构物2为远岸端，航行系泊，停泊在满足吃水要求的离A结构物1最近的位置，通过本发明的浮式液货转运平台进行装卸货作业，作业完成后即可驶离；转运平台3停靠在B结构物2的一侧；A结构物1为近岸端，可系泊或坐底，位于转运平台3的另一侧；拖轮4位于转运平台3的尾部。坐标系5是全局参考坐标系，转运平台3首尾沿X方向布置，A结构物1、B结构物2沿Y方向布置，分别位于转运平台两侧。

（1）A结构物1的结构

如图1、2、3、4所示，A结构物1由供电箱10、浮管连接口11、带缆桩12、系泊缆绳13等组成。A结构物1为近岸端，位置相对固定，可系泊或坐底，具有为转运平台3供电、存放水面浮管33b、停靠转运平台3和拖轮4等功能。带缆桩12和系泊缆绳13位于A结构物1的四角处，具备四角系泊功能；在A结构物1的一侧设置浮管连接口11和供电箱10，水面浮管33b周围包裹着一层浮力材料，可以漂浮在水面14上，水面浮管33b一端连接A结构物1的浮管连接口，另一端连接转运平台。

（2）B结构物2的结构

如图1、2、3、4所示，B结构物2为远岸端，航行系泊，停泊在满足吃水要求的离A结构物1最近的位置，通过本发明的浮式液货转运平台进行装卸货作业。其主要是由主吊20、软管接口21、B结构物侧面22、液货舱23等系统或构件组成。主吊20由吊柱20a、吊臂20b、吊揽20c、吊钩20d、扭力释放装置20e等组成。在进行装卸货作业前，主吊20将软管32a从转运平台3的收纳舱32b中吊出来，由于盘管锥体32f的旋转，吊出软管32a的过程中会产生扭力，通过扭力释放装置20e释放扭力；在完成装卸货作业后，软管32a由主吊20放回收纳舱32b。软管32a一端连接B结构物2的软管接口21，另一端与转运平台3的管汇单元33连接，实现B结构物2和转运平台3的连通。

（3）转运平台

如图1到图18所示，转运平台3包括小水线面浮力系统30、自适应柔性吸附装置31、软管自动收纳系统32、管汇单元33、配电系统34、舱室及管路系统35、围栏36、救生圈36a、护舷36b、甲板37、底面板37a、顶推凹槽38等系统或构件。

转运平台3上部为矩形平台结构，这种结构的甲板37面积及主体空间大，平台内部空间方便利用，本发明中平台内部空间被划分为软管收纳舱32b、压载舱35b、泵舱35c以及燃油舱35a等；矩形的平台主体建造成本低。在矩形平台沿X方向端部设置顶推凹槽38，拖轮4通过顶推凹槽38顶推转运平台3，使转运平台3具备长距离移位航行和应急移位航行能力，可以使转运平台3快速到达工作位置；下部为小水线面浮力系统30。

小水线面浮力系统30包括水下潜体30a、小水线面支柱30b、1号定位桨30c1、2号定位桨30c2、3号定位桨30c3、4号定位桨30c4、5号定位桨30c5、6号定位桨30c6、7号定位桨30c7、8号定位桨30c8、定位桨驱动电机30d、电机电缆30e、电机底座30f等。该装置提供4个剖面为对称翼型的小水线面支柱30b，支柱30b下端连接流线型潜体30a，上端连接底面板37a，4个小水线面支柱30b位于底面板37a的四角处，将矩形平台托在水面之上。一方面小水线面支柱30b是用来支撑整个矩形平台的，四角支撑具有非常好的稳定性；另一方面只在矩形平台的四角设置小水线面支柱30b可以有效减少转运平台3与水面14接触的总面积，即减少整个小水线面的总面积，将波浪和潮汐对转运平台3的影响降到最低，克服流体阻力和扰动力，为转运平台3提供稳定浮态。最后，设置四个小水线面支柱30b可以对应配备4个流线型水下潜体30a、8个（4组）动力定位桨。采用流线型潜体30a提供浮力，可以减小航行阻力和潮流力；8个独立的动力定位桨相应设置8台定位桨驱动电机30d，由动力定位单元34a控制，将8个定位桨分为4组，1号定位桨30c1和2号定位桨30c2为第1组，3号定位桨30c3和4号定位桨30c4为第2组，5号定位桨30c5和6号定位桨30c6为第3组，7号定位桨30c7和8号定位桨30c8为第4组，启动第1组定位桨或其他任意一组定位桨即可使转运平台具备短距离航行能力，多组定位桨也可同时工作，能力更强；同时启动1号定位桨30c1和8号定位桨30c8或其他任意两个对角布置的定位桨，即可使转运平台具备旋转能力；同时启动第1组、第4组定位桨或其他任意两组定位桨，即可使转运平台360°全方位移动，提供精准定位能力；当海况特别恶劣时或者处于应急工况时，8个定位桨同时工作，保证转运平台3的精准定位能力和应急移位能力。小水线面结构内部中空，流线型水下潜体30a内部设置电机30d，电机30d用于驱动动力定位桨，电机电缆30e一端连接电机30d，另一端通过小水线面内部通道连接动力定位控制单元34a；小水线面的内部中空结构可作为后续功能扩展使用。

如图1到图12所示，自适应柔性吸附装置31对称分布在甲板37上表面，包括吸盘31a、铰接球31a1、连接杆31a2、吸盘电控箱31a3、吸盘控制电揽31a4、立柱31b、滑块31c、滑块滚珠31c0、滑块轨道31c1、滑块限位器31c2、滑块吊环31c3、吸盘铰接球31c4、稳固板31d、立柱基座、31e、基座立板悬挂式电缆31m、电缆转向装置31q等构件。

吸盘31a为真空吸盘或电磁吸盘，吸附于B结构物2的侧面22，起系泊定位作用；针对B结构物2的侧面22可能是平面、阶梯面或曲面结构，本发明中的吸盘结构采用多块小型吸盘31a，拓宽了吸盘结构可抓附的表面类型，具有B结构物2侧面的曲面自适应吸附功能；每一个吸盘31a和对应的连接杆31a2通过球形铰接结构31a1连接，连接杆31a2另一端连接滑块31c内的吸盘铰接球31c4。吸盘31a可以围绕铰接球31a1大角度转动，消除由于波浪、潮汐或其他因素引起的转运平台3和B结构物2相对运动带来的影响，配合本发明提供的小水线面浮力系统30，将波浪和潮流力对转运平台3的影响降到最低，通过自适应柔性吸附方式保证转运平台3作业时处于稳定浮态，吸盘31a不会脱离B结构物2的侧面22。

真空吸盘或电磁吸盘都采用电驱动，在立柱31b上端设置电缆转向装置31q，悬挂式电缆31m一端连接配电系统34，另一端首先通过电缆转向装置31q悬挂在立柱31b前面，当滑块31c滑动到最下端时仍可满足要求，然后经滑块31c和连接杆31a2连接吸盘31a的吸盘电控箱31a3，这种悬挂式结构利用电缆自身的重力可以在滑块31c垂向运动时实现电缆的自动归拢。

立柱31b沿Z方向布置，滑块31c嵌在立柱31b内部，侧边各有2排滑块滚珠31c0，在立柱31b内部对应位置设置滑块轨道31c1，滑块31c通过滑块滚珠31c0在滑块轨道31c1上沿Z方向滑动，通过连接杆31a2带动吸盘31a垂向运动；轨道31c1下端距离基座31e有一定距离，保证滑块31c上下滑动时不会和基座31e发生碰撞，轨道31c1上端设置可拆卸限位器31c2，用于限制滑块31c的运动。当滑块31c需要维修时，将限位器31c2拆掉，通过滑块31c上端的吊环31c3将滑块31c整体吊出，方便维修。

立柱31b下端和基座31e连接，立柱31b背面设置稳固板31d，起固定作用。

如图1、3、4、5、13、14、15、17所示，软管自动收纳系统32包括软管32a、软管收纳舱32b、舱盖吊环32c、舱盖32d、导向孔32e、盘管锥体32f、软管收纳盘32g、收纳盘滚珠32i、收纳盘轨道32j等构件或单元,该系统依靠软管自身重力即可实现自动旋转盘管、方便收放和维护、节省平台甲板面积。

软管收纳舱32b为圆柱形空间，位于矩形平台中部，利用了矩形平台的内部空间，舱盖32d和甲板37处于同一平面，合上舱盖32d后提供人员通行，节省甲板面积。舱盖32d上表面有4个舱盖吊环32c，维修时可通过舱盖吊环32c将舱盖32d吊起，维修方便。在舱盖32d中心位置，设置导向孔32e，导向孔32e上部偏大，下部偏小，方便存放软管32a。盘管锥体32f位于收纳舱32b正中位置，下部为软管收纳盘32g，盘管锥体32f和收纳盘32g固定连接，盘管锥体32f的锥面半径比收纳盘32g的半径略小，且下端锥面与收纳盘32g上表面之间有一小段圆柱体，此结构形式方便软管32a螺旋形盘在收纳盘32g上部。

当转运平台3处于工作状态时，由B结构物2上的主吊20将软管32a从软管收纳舱32b中吊出，软管32a一端连接B结构物2的软管接口21，另一端连接转运平台3的管汇单元33，并通过水面浮管33b将B结构物2、转运平台3、A结构物1连通，此时，即可通过本发明提供的液货转运平台3对B结构物2进行装卸货作业。当完成装卸货作业后，软管32a需要留在转运平台3上，由B结构物2的主吊20将软管32a经导向孔32e放入软管收纳舱32b中，通过盘管锥体32f，仅靠软管32a自身的重力即可使收纳盘32g通过收纳盘滚珠32i在收纳盘轨道32j上转动，从而将软管32a一圈一圈的自动盘在收纳盘32g的上部，依靠软管自身重力实现自动旋转盘管的功能。

如图1、3、4、12、13、14所示，管汇单元33包括软管32a、转运泵控制阀33a、水面浮管33b、转运泵33c、浮管转接口33d等。软管32a具有耐高温、耐低温、耐高压和耐腐蚀等特性，可传输气体、液体等流体介质货物，存放于转运平台3内部的收纳舱32b中。当转运平台3处于工作状态时，软管32a被B结构物2的主吊20吊出，软管32a一端连接B结构物2的软管接口21，另一端和转运泵控制阀33a连接，经过转运泵33c以及浮管转接口33d和水面浮管33b一端连通，水面浮管33b另一端和A结构物1的浮管连接口11连接，实现A结构物1、B结构物2、转运平台3的相互连通。

控制阀33a和转运泵33c位于两个自适应柔性吸附装置31中间，转运泵33c前后软管半径大小不同、数量不同；从B结构物2至转运泵33c之间有多条半径较小的软管，经过转运泵33c之后汇聚为两条半径较大的软管，之后通过水面浮管33b和A结构物1连通，用于B结构物2的装卸货作业。

如图1、3、4、12、13、14所示，配电系统34由动力定位控制单元34a、控制柜34b、接线箱34c、照明灯34d、电缆34e、应急发电机34f等组成。配电系统34位于转运平台3设置顶推凹槽38的对侧，动力定位控制单元34a用于控制小水线面系统30的动力定位桨，提供精准定位能力，使转运平台3具备短距离、360°全方位移动以及应急移位能力。在动力定位控制单元34a一旁设置控制柜34b，控制柜34b是一个集成的电路控制系统，用于但不限于控制吸盘、通讯信号、系泊、压载、测量环境参数、拖轮顶推等。在控制柜34b和动力定位控制单元34a旁边设置接线箱34c，接线箱34c背面设置立柱，立柱下端和甲板37连接，接线箱34c位于立柱中部，由A结构物1通过电缆34e和接线箱34c为配电系统供电。在接线箱34c旁边设置一台柴油应急发电机34f，同时转运平台3内部设置燃油舱35a，应急工况下可由应急发电机34f为转运平台3供电。立柱顶端安装照明灯34d，提供照明功能。

如图16所示，舱室及管路系统35包括燃油舱35a、压载舱35b、泵舱35c、压载泵35d、压载管路35e、控制阀35f、维修通道35g等。燃油舱35a提供应急发电机34f所需的燃油。压载舱35b总体呈长方体结构，共有四个，分布在转运平台3的四角，为转运平台3提供实时浮态调节，压载舱35b兼做消防水舱，提供消防作业需求。在压载舱35b的中部设置一个通往小水线面浮力系统30的维修通道35g，当小水线面系统30需要维修时，工作人员可以通过维修通道35g进入小水线面系统30内部。泵舱35c位于转运平台3沿X方向的端部，泵舱35c的上方是平台顶推顶槽38，此处空间是不规则的，不便用于其他用途，把泵舱建在此处可以将转运平台3的内部空间最大化利用。压载泵35d兼做消防水泵，共有2台，位于泵舱35c中，压载管路35e将四个压载舱35b相互连通，在每一个压载舱35b出口处的管路上设置一个控制阀35f，可以根据实际需求实现四个压载舱35b的内部调动，用于调整转运平台3的浮态；在压载泵35d的进口或出口分别设置一个控制阀35f，一般工况下其中一台压载泵投入使用，另一台作为备用，如有需要两台压载泵也可同时投入使用。

如图1、3、4、5、12、13、14、18、所示，在转运平台3的四周分布有一圈围栏36、救生圈36a、护舷36b。在转运平台沿X方向的端部设置顶推凹槽38，方便拖轮4顶推转运平台3；围栏36和救生圈36a用于保证工作人员的安全，防止工作人员失足跌落；护舷36b可以避免转运平台3和拖轮4、B结构物2以及其他一切可能的物体直接接触，防止造成不必要的碰撞损害。

如图1、2、3、4所示，拖轮4用于顶推转运平台3，使转运平台3具备长距离移位航行和应急移位航行能力，可以帮助转运平台3快速到达工作位置。拖轮4配备辅吊40，当拖轮4将转运平台3顶推到工作位置之后，拖轮4返回到A结构物1处，利用辅吊40将A结构物1上面的水面浮管33b拖运到转运平台3处，利用水面浮管33b连通转运平台3和A结构物1；考虑到转运平台3可能会长时间处于工作状态，拖轮4也用于给转运平台3上面的工作人员输送补给以及人员倒班更换；当出现危险情况时，拖轮4也用于人员撤离和消防救援工作。

采用上述方案进行工作时，A结构物1为近岸端，位置相对固定，可系泊或坐底，用于存放水面浮管33b、停靠转运平台3和拖轮4；B结构物2为远岸端，航行系泊，通过本发明的浮式液货转运平台进行装卸货作业，作业完成后即可驶离。将整个作业过程分为就位、连接、脱离、应急和维修工况，工作流程图如图19所示，下面展开详细介绍：

就位工况：B结构物2为液货载运平台，由于吃水限制等因素无法靠近码头，航行至满足吃水要求的离A结构物1最近的位置，通过浮式液货转运平台进行装卸货作业；此时，转运平台3由停泊状态转为自由状态，拖轮4由停泊状态转为在航状态，由拖轮4将转运平台3顶推到B结构物2附近，然后拖轮4返回将存放于A结构物1的水面浮管33b和电缆34e拖运至转运平台3附近。

连接工况：由A结构物1通过电缆34e为转运平台3供电，此时，动力定位控制单元34a开始工作，通过8个动力定位桨为转运平台3提供精准定位，使其停靠在B结构物侧面；然后，B结构物2配备的主吊20将存放于转运平台3内部软管收纳舱32b的软管32a吊出，软管32a一端连接B结构物2的软管接口21，另一端连接转运平台3的管汇单元，水面浮管33b一端连接转运平台，另一端连接A结构物1，由软管32a和水面浮管33b将A结构物1、B结构物2、转运平台3连通；通过配电系统34为自适应柔性吸附装置31供电，利用真空或者电磁的吸盘31a吸附在B结构物2的侧面22。配合本发明提供的球形铰接结构和小水线面系统30，提供一种柔性连接方式，实现自适应曲面吸附功能，保证转运平台3作业时处于稳定浮态，吸盘31a不会和B结构物侧面22脱离。在装卸货期间，B结构物2会有一定的吃水变化，自适应柔性吸附装置31可以使吸盘31a在Z方向有一定的运动范围，配合转运平台3的压载系统，保证转运平台3和B结构物2在装卸货期间一直处于连接状态；最后，拖轮返回并停靠在A结构物1一侧。

脱离工况：装卸货作业结束后，断开B结构物2和转运平台3的软管连接以及吸盘连接，用于连接的软管32a存放在转运平台3的软管收纳舱32b中，通过B结构物2的主吊20将软管32a放入软管收纳舱32b中，本发明提供软管自动收纳系统32，利用盘管锥体32f仅靠软管32a自身的重力即可使软管收纳盘32g通过收纳盘滚珠32i在收纳盘轨道32j上转动，从而将软管32a一圈圈的盘在软管收纳舱32b中。软管32a存放完毕，B结构物2即可驶离；断开转运平台3和A结构物1的连接，由拖轮4将水面浮管33b拖运至A结构物1，最后通过拖轮4顶推转运平台3，并将其停靠在A结构物1一侧。

应急工况：当出现紧急情况时，立即切断转运平台3的供电，并启动应急发电机34f，由应急发电机为转运平台3供电；断开转运平台3和A结构物1的浮管连接、转运平台3和B结构物2的软管连接以及吸盘31a和B结构物2的连接，与此同时，拖轮4紧急启动，并向转运平台3靠近，通过拖轮4帮助转运平台3驶离危险位置。如果情况特别危急，立即断开转运平台3的软管32a和水面浮管33b的连接，压载舱35b转为消防水舱，压载泵35d转为消防水泵，用于消防救援工作；与此同时，紧急启动拖轮4将转运平台3上面的工作人员转移至安全位置。

维修工况：该工况一般在转运平台3靠泊时进行，包括软管收纳系统32、小水线面浮力系统30、压载舱35b和自适应柔性吸附装置31a等维修。本发明中压载舱35b中部有一个通往小水线面浮力系统30的维修通道35g，维修时可经此通道进入小水线面浮力系统。

Claims (3)

1.一种动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台的作业方法，其特征在于：所述动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台包括A结构物（1）、B结构物（2）、转运平台（3）、拖轮（4），转运平台（3）处于A结构物（1）和B结构物（2）之间；

所述A结构物（1）包含供电箱（10）、浮管连接口（11）、带缆桩（12）、系泊缆绳（13）、水面浮管（33b），浮管连接口（11）和供电箱（10）设置在A结构物（1）一侧；所述B结构物（2）包含主吊（20）、软管接口（21）；

所述转运平台（3）上部设置为矩形平台结构，在矩形平台端部设置顶推凹槽（38）；

所述转运平台（3）还包含小水线面浮力系统（30）、自适应柔性吸附装置（31）、软管自动收纳系统（32）；

所述转运平台（3）下部为小水线面浮力系统（30），甲板（37）上设置自适应柔性吸附装置（31），甲板（37）下设置软管自动收纳系统（32），通过管汇单元（33）将转运平台（3）与A结构物（1）和B结构物（2）连通；

所述小水线面浮力系统（30）中通过剖面为对称翼型的小水线面支柱（30b）将四个流线型水下潜体（30a）固定在底面板（37a）四角处，小水线面浮力系统（30）内部中空；所述流线型水下潜体（30a）的两端各设有一个通过定位桨电机（30d）驱动的动力定位桨；

所述小水线面浮力系统（30）配备8个动力定位桨，将8个定位桨分为4组，一号定位桨（30c1）和二号定位桨（30c2）为第1组，三号定位桨（30c3）和四号定位桨（30c4）为第2组，五号定位桨（30c5）和六号定位桨（30c6）为第3组，七号定位桨（30c7）和八号定位桨（30c8）为第4组；

立柱（31b）内部设置滑块（31c），滑块（31c）通过侧边的滑块滚珠（31c0）沿着滑块轨道（31c1）上下滑动，滑块轨道（31c1）的顶部设置滑块限位器（31c2）；滑块（31c）的顶部设置吊环（31c3）；

所述滑块（31c）的中心处设置吸盘铰接球（31c4），吸盘铰接球（31c4）与连接杆（31a2）的一端铰接，连接杆（31a2）另一端的铰接球（31a1）与吸盘（31a）铰接；

所述立柱（31b）上端设置电缆转向装置（31q），悬挂式电缆（31m）通过电缆转向装置（31q）悬挂在立柱（31b）前方；

软管收纳舱（32b）位于矩形平台内部，舱盖（32d）和甲板（37）处于同一平面，舱盖（32d）中心设置导向孔（32e），软管收纳舱（32b）中间设置盘管锥体（32f），盘管锥体（32f）和软管收纳盘（32g）连接，软管收纳盘（32g）与转运平台（3）对应位置均设置环形收纳盘轨道（32j），软管收纳盘（32g）通过收纳盘滚珠（32i）在收纳盘轨道（32j）上旋转；

作业方法为：

就位工况：B结构物（2）为液货载运平台，通过浮式液货转运平台进行装卸货作业；转运平台（3）由停泊状态转为自由状态，拖轮（4）由停泊状态转为在航状态，采用拖轮（4）将转运平台（3）顶推到B结构物（2）附近，然后拖轮（4）返回将存放于A结构物（1）的水面浮管（33b）和电缆（34e）拖运至转运平台（3）附近；

连接工况：由A结构物（1）通过电缆（34e）为转运平台（3）供电，动力定位控制单元（34a）控制8个动力定位桨为转运平台（3）提供精准定位，使其停靠在B结构物（2）侧面；

主吊（20）将软管（32a）吊出，软管（32a）一端连接B结构物（2）的软管接口（21），另一端连接转运平台（3）的管汇单元（33）；水面浮管（33b）一端连接转运平台（3），另一端连接A结构物（1）；

通过配电系统（34）为自适应柔性吸附装置（31）供电，利用吸盘（31a）吸附在B结构物侧面（22）；

在装卸货期间B结构物（2）会发生吃水变化，自适应柔性吸附装置（31）中吸盘（31a）在Z方向随之运动，配合转运平台（3）的压载系统，使转运平台（3）和B结构物（2）在装卸货期间一直处于连接状态；

脱离工况：装卸货作业结束后，断开B结构物（2）和转运平台（3）的软管连接以及吸盘连接；

通过主吊（20）将软管（32a）放入软管收纳舱（32b）中，软管自动收纳系统（32）利用软管（32a）自身的重力使软管收纳盘（32g）在收纳盘轨道（32j）上转动，将软管（32a）一圈圈的盘在软管收纳舱（32b）中；

软管（32a）收纳后B结构物（2）即可驶离；断开转运平台（3）和A结构物（1）的连接，由拖轮（4）将水面浮管（33b）拖运至A结构物（1），最后通过拖轮（4）顶推转运平台（3）将其停靠在A结构物（1）一侧；

应急工况：当出现紧急情况时，立即切断转运平台（3）的供电并启动应急发电机（34f）为转运平台（3）供电；

断开转运平台（3）和A结构物（1）的浮管连接、转运平台（3）和B结构物（2）的软管连接以及吸盘（31a）和B结构物（2）的连接；

同时拖轮（4）紧急启动，辅助转运平台（3）驶离危险位置；

若情况特别危急，立即断开转运平台（3）的软管（32a）和水面浮管（33b）的连接，压载舱（35b）转为消防水舱，压载泵（35d）转为消防水泵，用于消防救援工作；并紧急启动拖轮（4）将转运平台（3）上的工作人员转移至安全位置。

2.根据权利要求1所述的一种动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台的作业方法，其特征在于：所述B结构物（2）上设置主吊（20），主吊（20）依次经吊柱（20a）、吊臂（20b）、吊揽（20c）和扭力释放装置（20e）连接吊钩（20d）。

3.根据权利要求1所述的一种动力定位和吸附系泊的小水线面浮式液货转运平台的作业方法，其特征在于：

所述转运平台（3）的运行模式包括：

短距离航行模式：启动4组定位桨中任意一组，进行短距离航行；

平台旋转模式：启动对角布置的定位桨，即同时启动一号定位桨（30c1）和八号定位桨（30c8）或同时启动二号定位桨（30c2）和七号定位桨（30c7），进行转运平台（3）的旋转；

精准定位模式：同时启动第1组与第4组定位桨或同时启动第2组和第3组定位桨时，转运平台（3）360°全方位移动，进行精准定位；

应急移位模式：当海况特别恶劣时或者处于应急工况时，同时启动8个定位桨工作，进行转运平台（3）的精准定位和应急移位。

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