CN115817713B - 一种万向导向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种万向导向装置，涉及海洋工程领域，具体包括导向组件、万向组件；万向组件包括第一连接件、第二连接件、齿轮轴、外齿圆环、第一动力装置、第二动力装置；齿轮轴可转动地穿插在第一连接件上，齿轮轴的两端固定在外齿圆环的内腔，第一动力装置驱动齿轮自转，齿轮轴自转从而带动外齿圆环沿着齿轮轴轴线作旋转运动；外齿圆环的侧壁设有周向滑动结构，第二连接件通过周向滑动结构滑动连接在外齿圆环的侧壁上；第二动力装置驱动第二连接件沿着外齿圆环的圆周方向作周向摆动；导向组件固定在第二连接件上。本导向装置通过设置万向组件，使导向组件能随波浪、海浪的流动进行多方位的摆动实现相应受力补偿，从而保护锚链和导向组件。

Description

一种万向导向装置

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，尤其涉及一种万向导向装置。

背景技术

近年来，随着陆上、近海的风电资源开发逐渐饱和，深远海的风电开发成为未来风电发展的趋势。但随着水深的增加以及近岸资源开发趋于饱和，固定式风机基础的劣势明显，漂浮式风机基础便成为最佳选择。但是发展漂浮式风机面临许多技术上的挑战，欧洲早在十多年前就进行了海上浮式样机试验，积攒了丰富的设计经验，可现在仍没有大批量的投产。漂浮式风机采用系泊系统将其固定在海床上，在风和波浪的作用下，风机平台在一定范围内运动。

现有的系泊系统包括提链装置(锚机)、导向轮、锚链及锚固装置。提链装置安装在漂浮式风机的平台上，用于直线往复收放和张紧锚链。导向轮安装在漂浮式风机的平台周缘，用于锚链的导向。锚链用于连接提链装置与锚固装置。锚固装置安装在海底，用于将漂浮式风机固定在在海床上。目前使用较多的锚固型式是吸力桩锚和吸力埋置式板锚。由于现有的系泊系统不具备补偿功能，在恶劣天气下，巨大的风浪使得锚链容易随海浪、波浪的摆动而损坏导向轮，同时导致漂浮式风机存在巨大的安全隐患。因此，急需设计一款能够跟随锚链摆动，在无波浪无外力作用下能够复位，具有一定补偿功能的导向装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种万向导向装置。本导向装置通过设置万向组件，当海况出现变化时，通过万向组件调整导向组件的实现多方向摆动，再加上提链装置对锚链的收放，使锚链随风浪的变化，调整锚链的方向或者松弛紧绷状态，从而使锚链不易损坏，也能保护导向组件免受波浪摆动的损坏，同时也使漂浮式风机基础平台更加稳定，不易发生倾斜。当海况相对平静时，无波浪无外力作用下，通过万向组件调整导向组件的摆动方向，使本导向装置能够复位。

本发明的目的采用如下技术方案实现：一种万向导向装置，包括导向组件，所述导向组件上设有万向组件；所述万向组件包括第一连接件、第二连接件、齿轮轴、外齿圆环、第一动力装置、第二动力装置；

所述第一连接件安装在漂浮式风机基础平台的底部，所述齿轮轴可转动地穿插在所述第一连接件上，所述齿轮轴的两端固定在所述外齿圆环的内腔，所述第一动力装置用于驱动所述齿轮轴沿着齿轮轴的轴线自转，所述齿轮轴自转从而带动外齿圆环沿着所述齿轮轴轴线作旋转运动；

所述外齿圆环的侧壁设有周向滑动结构，所述第二连接件通过周向滑动结构滑动连接在所述外齿圆环的侧壁上；所述第二动力装置用于驱动所述第二连接件沿着外齿圆环的圆周方向作周向摆动；

所述导向组件固定在第二连接件上。

进一步地，所述齿轮轴包括转轴和固定在所述转轴外周的第一齿轮；所述第一动力装置包括第一减速机和第二齿轮；所述第一减速机安装在所述第一连接件上，所述第二齿轮套设在第一减速机的动力输出端，所述第二齿轮与所述第一齿轮相互啮合传动。

进一步地，所述外齿圆环设有缺口，所述第一连接件的上端从所述缺口伸出所述外齿圆环的环外，然后安装在漂浮式风机基础平台的底部。

进一步地，所述第二连接件的上端设有滑块，所述外齿圆环的侧壁设有周向滑槽；所述第二连接件通过滑块与周向滑槽配合沿着外齿圆环的圆周方向作周向摆动。

进一步地，所述外齿圆环的外周设有外齿；所述第二动力装置包括第二减速机和第三齿轮；所述第二减速机安装在所述第二连接件上，所述第三齿轮套设在减速机的动力输出端，所述第三齿轮与所述外齿圆环的外齿相互啮合传动。

进一步地，所述导向组件以可拆卸方式固定在第二连接件上，或者所述导向组件与所述第二连接件一体成型。

进一步地，所述导向组件包括中空的导向盒。

进一步地，所述导向组件还包括设置在导向盒内的导向轮。

进一步地，该万向组件还包括与漂浮式风机基础平台的底面转动连接的圆盘，所述第一连接件固定安装在圆盘的底部。

进一步地，该万向组件还包括用于驱动所述圆盘转动的第三减速机，所述第三减速机的动力输出端与所述圆盘传动连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本导向装置通过设置万向组件，当海况出现变化时，通过万向组件调整导向组件的摆动方向，再加上提链装置对锚链的收放，使锚链随风浪的变化，调整锚链的方向或者松弛紧绷状态，从而使锚链不易损坏，也能保护导向组件免受波浪摆动的损坏，同时也使漂浮式风机基础平台更加稳定，不易发生倾斜。当海况相对平静时，无波浪无外力作用下，通过万向组件调整导向组件的摆动方向，使导向装置能够复位。

具体地，当第一动力装置驱动所述齿轮轴沿着齿轮轴的轴线自转，齿轮轴自转带动外齿圆环沿着所述齿轮轴轴线作旋转运动，外齿圆环旋转从而使得安装在第二连接件上的导向组件同步作对应的旋转摆动；当第二动力装置驱动所述第二连接件沿着外齿圆环的圆周方向作周向摆动，从而使得安装在第二连接件上的导向组件同步作对应的周向摆动；即当海况出现变化时，通过控制万向组件的各个动力装置的运作，实现沿着所述齿轮轴轴线作旋转摆动动作或者/和沿着外齿圆环的圆周方向作周向摆动动作，最终实现锚链能随风浪的变化，调整锚链的方向或者松弛紧绷状态，保护导向组件、锚链以及漂浮式风机基础平台。

附图说明

图1为本发明较佳实施例万向导向装置的结构示意图；

图2为本发明较佳实施例万向导向装置另一角度的结构示意图；

图3为本发明较佳实施例万向导向装置的局部剖视图；

图4为本发明较佳实施例万向导向装置中第一连接件与第一动力装置安装关系的示意图；

图5为本发明较佳实施例万向导向装置中第二连接件与第二动力装置安装关系的示意图。

图中：1、导向组件；11、导向盒；12、导向轮；2、万向组件；21、第一连接件；22、第二连接件；221、滑块；23、齿轮轴；231、转轴；232、第一齿轮；24、外齿圆环；241、缺口；242、周向滑槽；243、外齿；25、第一动力装置；251、第一减速机；252、第二齿轮；26、第二动力装置；261、第二减速机；262、第三齿轮；27、圆盘；28、第三减速机。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-5所示，一种万向导向装置，包括导向组件1，所述导向组件1上设有万向组件2；所述万向组件2包括第一连接件21、第二连接件22、齿轮轴23、外齿圆环24、第一动力装置25、第二动力装置26；

所述第一连接件21安装在漂浮式风机基础平台的底部，所述齿轮轴23可转动地穿插在所述第一连接件21上，所述齿轮轴23的两端固定在所述外齿圆环24的内腔，所述第一动力装置25用于驱动所述齿轮轴23沿着齿轮轴23的轴线自转，所述齿轮轴23自转从而带动外齿圆环24沿着所述齿轮轴轴线作旋转运动；

所述外齿圆环24的侧壁设有周向滑动结构，所述第二连接件22通过周向滑动结构滑动连接在所述外齿圆环24的侧壁上；所述第二动力装置26用于驱动所述第二连接件22沿着外齿圆环24的圆周方向作周向摆动；

所述导向组件1固定在第二连接件22上。

本导向装置通过设置万向组件2，当海况出现变化时，通过万向组件2调整导向组件1的实现多方向摆动，再加上提链装置对锚链的收放，使锚链随风浪的变化，调整锚链的方向或者松弛紧绷状态，从而使锚链不易损坏，也能保护导向组件1免受波浪摆动的损坏，同时也使漂浮式风机基础平台更加稳定，不易发生倾斜。当海况相对平静时，无波浪无外力作用下，通过万向组件2调整导向组件1的摆动方向，使本导向装置能够复位。

具体地，当第一动力装置25驱动所述齿轮轴23沿着齿轮轴23的轴线自转，齿轮轴23自转带动外齿圆环24沿着所述齿轮轴23轴线作旋转运动，外齿圆环24旋转从而使得安装在第二连接件22上的导向组件1同步作对应的旋转摆动；当第二动力装置26驱动所述第二连接件22沿着外齿圆环24的圆周方向作周向摆动，从而使得安装在第二连接件22上的导向组件1同步作对应的周向摆动；即当海况出现变化时，通过控制万向组件2的各个动力装置的运作，实现沿着所述齿轮轴23轴线作旋转摆动动作或者/和沿着外齿圆环24的圆周方向作周向摆动动作，最终实现锚链能随风浪的变化，调整锚链的方向或者松弛紧绷状态，保护导向组件1、锚链以及漂浮式风机基础平台。

作为进一步优选方案，第一动力装置25包括但不限于采用减速机与齿轮组配合实现齿轮轴23沿着齿轮轴23的轴线自转。在本较佳实施例中，所述齿轮轴23包括转轴231和固定在所述转轴231外周的第一齿轮232；所述第一动力装置25包括第一减速机251和第二齿轮252；所述第一减速机251安装在所述第一连接件21上，所述第二齿轮252套设在第一减速机251的动力输出端，所述第二齿轮252与所述第一齿轮232相互啮合传动。

作为进一步优选方案，为了实现导向装置结构上更为简洁，所述外齿圆环24设有缺口241，所述第一连接件21的上端从所述缺口241伸出所述外齿圆环24的环外，然后安装在漂浮式风机基础平台的底部。

作为进一步优选方案，周向滑动结构的具体结构如下：所述第二连接件22的上端设有滑块221，所述外齿圆环24的侧壁设有周向滑槽242，滑块221与周向滑槽242相互配合作为周向滑动结构；所述第二连接件22通过滑块221与周向滑槽242配合沿着外齿圆环24的圆周方向作周向摆动。

作为进一步优选方案，第二动力装置26包括但不限于采用减速机与齿轮组配合实现第二连接件22沿着外齿圆环24的圆周方向作周向摆动。在本较佳实施例中，所述外齿圆环24的外周设有外齿243；所述第二动力装置26包括第二减速机261和第三齿轮262；所述第二减速机261安装在所述第二连接件22上，所述第三齿轮262套设在减速机的动力输出端，所述第三齿轮262与所述外齿圆环24的外齿243相互啮合传动。

作为进一步优选方案，导向组件1与第二连接件22的安装方式可以多样化，具体地，所述导向组件1以可拆卸方式固定在第二连接件22上，或者所述导向组件1与所述第二连接件22一体成型。在本实施例中，导向组件1与第二连接件22一体成型。

作为进一步优选方案，所述导向组件1包括中空的导向盒11和设置在导向盒11内的导向轮12。锚链的收放由提链装置控制，然后锚链绕经位于漂浮式风机基础平台边缘的止链装置后贯穿漂浮式风机基础平台，继而穿过导向盒11和与导向轮12之间，最后与海底的锚固装置固定连接。

作为进一步优选方案，该万向组件2还包括与漂浮式风机基础平台的底面转动连接的圆盘27，所述第一连接件21固定安装在圆盘27的底部。具体地，圆盘27的外周缘设有滑块，漂浮式风机基础平台的底面设有与所述滑块配合安装的滑槽，圆盘27通过滑块与滑槽的滑动配合实现可转动连接，该转动连接方式可以是被动转动或者主动转动，即当锚链收到波浪外力牵引时，会自动通过牵引力受力方向的不同自动向对应的方向补偿性转动，使得导向装置能够以第一连接件21长度方向为轴线做竖直旋转的被动补偿反馈。

作为进一步优选方案，圆盘27通过滑块与滑槽的滑动配合实现主动转动的方式如下：该万向组件2还包括用于驱动所述圆盘27转动的第三减速机28，所述第三减速机28的动力输出端与所述圆盘27传动连接。即通过第三减速机28的设置实现导向装置能够以第一连接件21长度方向为轴线做竖直旋转的主动补偿反馈。

综上，本申请通过研发全新的导向装置，使得导向装置能够随波浪、海浪的流动进行多方位的摆动实现相应的受力补偿，使得锚链不易随波浪、海浪的摆动而损坏导向组件和锚链，同时也使漂浮式风机基础平台更加稳定，不易发生倾斜。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种万向导向装置，其特征在于，包括导向组件，所述导向组件上设有万向组件；所述万向组件包括第一连接件、第二连接件、齿轮轴、外齿圆环、第一动力装置、第二动力装置；

所述第一连接件安装在漂浮式风机基础平台的底部，所述齿轮轴可转动地穿插在所述第一连接件上，所述齿轮轴的两端固定在所述外齿圆环的内腔，所述第一动力装置用于驱动所述齿轮轴沿着齿轮轴的轴线自转，所述齿轮轴自转从而带动外齿圆环沿着所述齿轮轴轴线作旋转运动；

所述外齿圆环的侧壁设有周向滑动结构，所述第二连接件通过周向滑动结构滑动连接在所述外齿圆环的侧壁上；所述第二动力装置用于驱动所述第二连接件沿着外齿圆环的圆周方向作周向摆动；

所述导向组件固定在第二连接件上；

所述导向组件包括中空的导向盒和设置在导向盒内的导向轮。

2.如权利要求1所述的万向导向装置，其特征在于，所述齿轮轴包括转轴和固定在所述转轴外周的第一齿轮；所述第一动力装置包括第一减速机和第二齿轮；所述第一减速机安装在所述第一连接件上，所述第二齿轮套设在第一减速机的动力输出端，所述第二齿轮与所述第一齿轮相互啮合传动。

3.如权利要求1所述的万向导向装置，其特征在于，所述外齿圆环设有缺口，所述第一连接件的上端从所述缺口伸出所述外齿圆环的环外，然后安装在漂浮式风机基础平台的底部。

4.如权利要求1所述的万向导向装置，其特征在于，所述第二连接件的上端设有滑块，所述外齿圆环的侧壁设有周向滑槽；所述第二连接件通过滑块与周向滑槽配合沿着外齿圆环的圆周方向作周向摆动。

5.如权利要求1所述的万向导向装置，其特征在于，所述外齿圆环的外周设有外齿；所述第二动力装置包括第二减速机和第三齿轮；所述第二减速机安装在所述第二连接件上，所述第三齿轮套设在减速机的动力输出端，所述第三齿轮与所述外齿圆环的外齿相互啮合传动。

6.如权利要求1所述的万向导向装置，其特征在于，所述导向组件以可拆卸方式固定在第二连接件上，或者所述导向组件与所述第二连接件一体成型。

7.如权利要求1-6任一项所述的万向导向装置，其特征在于，该万向组件还包括与漂浮式风机基础平台的底面转动连接的圆盘，所述第一连接件固定安装在圆盘的底部。

8.如权利要求7项所述的万向导向装置，其特征在于，该万向组件还包括用于驱动所述圆盘转动的第三减速机，所述第三减速机的动力输出端与所述圆盘传动连接。