CN205365991U - 一种混合式Spar平台的缆索布置结构 - Google Patents

Abstract

一种混合式Spar平台的缆索布置结构，包括悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统，悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统公用同一个浮体和控制模块，悬链线式系泊系统还包括悬链线式缆索、抓力锚、绞车和导缆器，每根悬链线式缆索均有与其一体设置的第一拉力传感器，悬链线式缆索的底端通过抓力锚与海底固定，张紧式系泊系统还包括张紧式缆索、吸力锚、软舱和支座，每根张紧式缆索均有与其一体设置的第二拉力传感器，张紧式缆索的顶部与支座固定，张紧式缆索的底端通过吸力锚与海底固定。本实用新型，悬链线缆索的分布辐射状布置有效控制Spar平台在波浪中的运动响应，提高结构整体稳定性。

Description

一种混合式Spar平台的缆索布置结构

技术领域

本实用新型涉及一种混合式Spar平台的缆索布置结构，属于海洋平台领域。

背景技术

我国海洋资源丰富，人们对海洋资源的开发越来越多，包括海上石油开采、海上风力发电、海底资源的钻探等。随着能源需求的进一步加大，未来海洋资源开发向深海甚至超深海范围发展将成为必然的趋势。海洋资源开发的深水化很大程度上依赖于海洋平台的发展，传统的海洋平台已经不能满足要求。漂浮式海洋平台成为发展的趋势，Spar就是其中一种。

Spar平台可以分为三个部分，即平台上体，平台主体和系泊系统。平台主体为竖立圆筒状结构，提供整个平台的浮力，采用半张紧的悬链线式系泊系统。

海上浮式平台在保持自身稳定性的同时，还需要承担上部结构传来的荷载，因此海上浮式平台对稳定性有着较高的要求。利用系泊系统对浮式平台进行定位，可以保证其位移和运动响应控制在一定范围内，维持平台的正常运转。

目前，大型浮式结构物的系泊系统主要有悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统。悬链线式系泊系统依靠自身的重力和惯性力提供浮体的回复力，缆索的质量通常很大，不仅增加了制造成本，而且造成海洋平台有效承载力降低。缆索呈抛物线形底部与海底相切，因此该系统对海底锚固装置的抗拔要求较低。但缆索的长度一般很长，随着水深的增加，其系泊半径迅速增大，占用的海床面积随之增大，同时增加了与附近其它水下设施相碰撞的危险。

张紧式系泊缆索采用的是聚合材料，质量轻、轴向刚度大，在很大程度上限制了平台的平均及低频位移，同时还具有系泊半径小、安装方便及成本低等优点。但张紧式系泊缆索端部与海底成一定的夹角，导致缆索的拉力显著增大，对缆索的材料力学性能和锚固装置的垂向抗拔力提出了很高的要求。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型公开了一种混合式Spar平台的缆索布置结构，其具体技术方案如下：

一种混合式Spar平台的缆索布置结构，该缆索布置结构于海底工作，包括悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统，所述悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统公用同一个浮体和设置在浮体内的控制模块，

所述悬链线式系泊系统还包括若干根悬链线式缆索、若干个抓力锚、若干个绞车和若干个导缆器，所述悬链线式缆索、抓力锚、绞车和导缆器的数量一致，每根所述悬链线式缆索均有与其一体设置的第一拉力传感器，所述悬链线式缆索的底端通过抓力锚与海底固定，每根所述悬链线式缆索的顶端通过一个绞车与控制模块相连，控制模块控制绞车实现悬链线式缆索的张紧与放松，

所述张紧式系泊系统还包括若干根张紧式缆索、若干个吸力锚、软舱和若干个支座，所述张紧式缆索、吸力锚和支座的数量一致，每根所述张紧式缆索均有与其一体设置的第二拉力传感器，若干个支座均匀分布在软舱的下表面，所述张紧式缆索的顶部与支座固定，所述张紧式缆索的底端通过吸力锚与海底固定，第二拉力传感器与控制模块连接。

所述软舱和浮体之间纵向设置有若干个垂荡板，上下相邻的垂荡板之间、垂荡板与浮体之间以及垂荡板与软舱之间分别通过若干个垂荡板连接杆连接。

所述软舱呈正方形形状，所述支座固定在软舱下表面的四个拐角。

所述垂荡板呈正方形形状，垂荡板有两个，上下相邻的垂荡板之间、垂荡板与浮体之间以及垂荡板与软舱之间分别通过设置在垂荡板四个拐角处的垂荡板连接杆连接。

所述控制模块设置在浮体的顶部中心，若干个所述绞车均匀分布在控制模块四周，每根悬链线式缆索顶部与对应的一个绞车连接。

若干个所述第一拉力传感器和若干个导缆器均布置在浮体的侧壁，第一拉力传感器位于对应的导缆器的垂直上方。

所述悬链线式缆索从导缆器到抓力锚段呈辐射状，若干根悬链线式缆索均匀辐射状分布在张紧式缆索四周，悬链线式缆索一共8根，相邻的悬链线式缆索之间的夹角为45°。

所述导缆器内设置有定滑轮，所述悬链线式缆索从定滑轮与导缆器之间穿过。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型的工作环境为深海，对于某一海况下Spar平台的运动响应，第一拉力传感器检测到悬链线式缆索的拉力为F ₁，第二拉力传感器检测到张紧式缆索的拉力为F ₂，并将数据传给控制模块。对于预设的两种缆索的最大拉力差C，若-C<F ₁-F ₂<C，则保持悬链线式缆索的长度不变；若F ₁-F ₂>C，则控制模块控制绞车放松悬链线式缆索的长度；若F ₁-F ₂<-C，则控制模块控制绞车拉紧悬链线式缆索的长度。

所述悬链线式缆索和张紧式缆索的下端与海底采用不同的锚固方式，悬链线式缆索下端采用垂向抗拔力较小的抓力锚，张紧式缆索下端采用垂向抗拔力较大的吸力锚。

本实用新型的有益效果是：

1、悬链线式缆索与张紧式缆索相结合的系泊方式，以及悬链线缆索的分布辐射状布置可以有效控制Spar平台在波浪中的运动响应，提高结构整体稳定性；

2、在保持相同回复力的条件下，增加的张紧式缆索一定程度上可以减轻悬链线式缆索的重量，进而提高平台的有效承载力；

3、混合式的系泊方式使缆索的受力更为合理，降低了对缆索材料力学性能的要求和锚固装置的抗拔设计要求，延长了系泊系统的使用寿命；

4、控制模块可实现对各缆索的动态调节，平台可适应更为复杂的海况。

附图说明

图1是本实用新型的整体结示意图，

图2是浮体局部放大示意图，

图3是导缆器的放大结构示意图，

图4是悬链线式缆索的俯视分布图，

图5是张紧式缆索及支座的仰视分布图，

附图标记列表：1—绞车，2—导缆器，2-1—定滑轮，3—悬链线式缆索，4—支座，5—张紧式缆索，6—第一拉力传感器，7—第二拉力传感器，8—控制模块，9—抓力锚，10—吸力锚，11—浮体，12—软舱，13—垂荡板，14—垂荡板连接杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型。应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

图1是本实用新型的整体结示意图，结合附图可见，本混合式Spar平台的缆索布置结构，包括悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统，所述悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统公用同一个浮体11和设置在浮体11内的控制模块8，悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统相结合，能够适用于更复杂的深海海洋环境，控制模块8用于搜集悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统的受力情况，以及在控制模块8中预设控制参数，根据搜集的参数与预设的控制参数比较，控制悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统做出相对应的动作。

图2是浮体局部放大示意图，由图可见，所述悬链线式系泊系统还包括若干根悬链线式缆索3、若干个抓力锚9、若干个绞车1和若干个导缆器2，所述悬链线式缆索3、抓力锚9、绞车1和导缆器2的数量一致，每根所述悬链线式缆索3均有与其一体设置的第一拉力传感器6，所述悬链线式缆索3的底端通过抓力锚9与海底固定，每根所述悬链线式缆索3的顶端通过一个绞车1与控制模块8相连，控制模块8控制绞车1实现悬链线式缆索3的张紧与放松，悬链线式缆索3受到的拉力通过第一拉力传感器6处理后，传递给控制模块8，绞车1用于悬链线式缆索3的收放，导缆器2用于悬链线式缆索3方向的改变。

所述张紧式系泊系统还包括若干根张紧式缆索5、若干个吸力锚10、软舱12和若干个支座4，所述张紧式缆索5、吸力锚10和支座4的数量一致，每根所述张紧式缆索5均有与其一体设置的第二拉力传感器7，若干个支座4均匀分布在软舱12的下表面，所述张紧式缆索5的顶部与支座4固定，所述张紧式缆索5的底端通过吸力锚10与海底固定，第二拉力传感器7与控制模块8连接。吸力锚10用于吸住海底，张紧式缆索5受到的拉力通过第二拉力传感器7的处理传递给控制模块8，支座4起到固定张紧式缆索5的作用。

所述软舱12和浮体11之间纵向设置有若干个垂荡板13，上下相邻的垂荡板13之间、垂荡板13与浮体11之间以及垂荡板13与软舱12之间分别通过若干个垂荡板连接杆14连接。通过垂荡板13和垂荡板连接杆14将软舱12向下放一定的距离，使得抓力锚能够抓住海底。

图5是张紧式缆索及支座的仰视分布图，由图可见，所述软舱12呈正方形形状，所述支座4固定在软舱12下表面的四个拐角，对应的张紧式缆索5有四根，能够满足受力的测试需要，同时避免张紧式缆索5数量太多给本实用新型使用带来一定的难度。

所述垂荡板13呈正方形形状，垂荡板13有两个，上下相邻的垂荡板13之间、垂荡板13与浮体11之间以及垂荡板13与软舱12之间分别通过设置在垂荡板13四个拐角处的垂荡板连接杆14连接。垂荡板13与软舱12的形状一致，保持垂荡板连接杆14和张紧式缆索5在垂直方向位于同一直线上，张紧式缆索5受到的拉力在传递到控制模块过程中，尽量减少丢失。

所述控制模块设置在浮体11的顶部中心，若干个所述绞车1均匀分布在控制模块四周，每根悬链线式缆索3顶部与对应的一个绞车1连接。通过绞车1收放悬链线式缆索3。

若干个所述第一拉力传感器6和若干个导缆器2均布置在浮体11的侧壁，第一拉力传感器6位于对应的导缆器2的垂直上方。便于第一拉力传感器6准确测量悬链线式缆索3受力情况。

图4是悬链线式缆索的俯视分布图，由图可见，所述悬链线式缆索3从导缆器2到抓力锚段呈辐射状，若干根悬链线式缆索3均匀辐射状分布在张紧式缆索5四周，悬链线式缆索3一共8根，相邻的悬链线式缆索3之间的夹角为45°。提高本实用新型的稳定性。

图3是导缆器的放大结构示意图，由图可见，所述导缆器2内设置有定滑轮，所述悬链线式缆索3从定滑轮2-1与导缆器2之间穿过。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种混合式Spar平台的缆索布置结构，该缆索布置结构于海底工作，其特征是包括悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统，所述悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统公用同一个浮体和设置在浮体内的控制模块，

所述悬链线式系泊系统还包括若干根悬链线式缆索、若干个抓力锚、若干个绞车和若干个导缆器，所述悬链线式缆索、抓力锚、绞车和导缆器的数量一致，每根所述悬链线式缆索均有与其一体设置的第一拉力传感器，所述悬链线式缆索的底端通过抓力锚与海底固定，每根所述悬链线式缆索的顶端通过一个绞车与控制模块相连，控制模块控制绞车实现悬链线式缆索的张紧与放松，

所述张紧式系泊系统还包括若干根张紧式缆索、若干个吸力锚、软舱和若干个支座，所述张紧式缆索、吸力锚和支座的数量一致，每根所述张紧式缆索均有与其一体设置的第二拉力传感器，若干个支座均匀分布在软舱的下表面，所述张紧式缆索的顶部与支座固定，所述张紧式缆索的底端通过吸力锚与海底固定，第二拉力传感器与控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种混合式Spar平台的缆索布置结构，其特征是所述软舱和浮体之间纵向设置有若干个垂荡板，上下相邻的垂荡板之间、垂荡板与浮体之间以及垂荡板与软舱之间分别通过若干个垂荡板连接杆连接。

3.根据权利要求2所述的一种混合式Spar平台的缆索布置结构，其特征是所述软舱呈正方形形状，所述支座固定在软舱下表面的四个拐角。

4.根据权利要求3所述的一种混合式Spar平台的缆索布置结构，其特征是所述垂荡板呈正方形形状，垂荡板有两个，上下相邻的垂荡板之间、垂荡板与浮体之间以及垂荡板与软舱之间分别通过设置在垂荡板四个拐角处的垂荡板连接杆连接。

5.根据权利要求4所述的一种混合式Spar平台的缆索布置结构，其特征是所述控制模块设置在浮体的顶部中心，若干个所述绞车均匀分布在控制模块四周，每根悬链线式缆索顶部与对应的一个绞车连接。

6.根据权利要求5所述的一种混合式Spar平台的缆索布置结构，其特征是若干个所述第一拉力传感器和若干个导缆器均布置在浮体的侧壁，第一拉力传感器位于对应的导缆器的垂直上方。

7.根据权利要求6所述的一种混合式Spar平台的缆索布置结构，其特征是所述悬链线式缆索从导缆器到抓力锚段呈辐射状，若干根悬链线式缆索均匀辐射状分布在张紧式缆索四周，悬链线式缆索一共8根，相邻的悬链线式缆索之间的夹角为45°。

8.根据权利要求7所述的一种混合式Spar平台的缆索布置结构，其特征是所述导缆器内设置有定滑轮，所述悬链线式缆索从定滑轮与导缆器之间穿过。