CN207015550U - 实现系泊风向标的深海系泊柱 - Google Patents

Abstract

实现系泊风向标的深海系泊柱，其特征是系泊柱下部总成封闭形成柱状浮力件，与系泊柱身一起构成浮力舱，系泊柱底为悬掛式压载总成，悬掛式压载总成下掛互为120度的三条重型锚链，锚链端部接锚或桩，使用的锚优先采用锚式链节+大拉力锚总成，系泊柱下部总成通过法兰盘连接纤细截面的系泊柱上部总成，在系泊柱上部总成上装设系泊风向标装置总成，本实用新型受力清晰，结构合理简单，安全性好，造低阶，操作性强，特别是海上安装简便易行。

Description

实现系泊风向标的深海系泊柱

技术领域

本实用新型涉及实现系泊风向标的深海系泊柱，属海洋工程领域。

背景技术

海洋工程中系泊系统是海洋石油开发的重要部份，现已开发了多种系泊形式，但主要是下三大类型，即塔柱式，悬链浮筒式(称作单点系泊)，活节单锚腿式。这些系泊系统结构复杂，造价高昂，这是和海洋石油高风险，高投资相适应的，並不实用于民间海洋开发项目，但借鉴其基本原理，有助于开发新的用途。在淺水区，塔柱式系泊结构简单明瞭易操作，但在深水区采用活节单锚腿式有更多优点。若依照活节单锚腿式系泊结构原理为基础，使其小型化，简易化构造出-款实现系泊风向标的深海系泊柱，这无疑对深水网箱养殖，小型船舶系泊等是很有价值的。

本人已授权专利深水系泊柱”ZL2013 2 0616701.9(详参考文献[1]，提供了抗风浪柱式海洋结构设计方法，该专利在国际上最先提出的浮力柱概念及自由悬重的应用，极具独创性及先进性，为解决抗风浪柱式海洋结构奠定了基础，该专利中提出的把具有纤细截面的柱体置于受波流力最大的水面及靠水面上层，而截面积较大浮力舱，设置在靠近海床处，这样受波流力就小，有利于规避災难性海况，方法极其可取，因此，可在其基础上，特别是随水位升沉的自系泊技术引进，加上系泊风向标装置，使深海系泊柱更为完善及适用。

参考文献

[1]“深水系泊柱” 专利号：ZL201521074092.4发明人：古国维

[2]“用于集群式系泊的沉浮可控浮筒式系泊系统”

专利号：ZL201520614020.8 发明人：古国维

[3]“群锚系泊向波性随水位涨落升沉高稳性抗风浪海洋建筑”

专利号：ZL201620692212.5 发明人：古国维

发明内容

本实用新型的目地是在深水区，依照活节单锚腿式系泊结构原理为基础，使其小型化，简易化构造出一款实现系泊风向标的深海系泊柱，该技术方案原理是：如图11所示，P为风，浪，流共同作用下产生的水平力，它使浮体产生偏离，设水平力P产生的倾复力矩M-，而浮力F产生恢复力矩为M+，与M-正好反向，即浮力会反向作用使它回到平衡点，从而实现动态平衡，这就是顺应式锚固的原理。当水位有变化时，浮力产生变化，浮体连同压载块上下升沉。因此，本实用新型的技术方案是：

1.首先系泊柱下部总成封闭形成柱状浮力件，与系泊柱身一起构成浮力舱，系泊柱底为悬掛式压载总成，悬掛式压载总成下掛互为120度的三条重型锚链，锚链端部接锚或桩，使用的锚优先采用锚式链节+大拉力锚总成，系泊柱下部总成通过法兰盘连接纤细截面的系泊柱上部总成，在系泊柱上部总成上装设系泊风向标装置总成，海洋各类浮体如船、舰、网箱等通过缆绳系挂在风向标装置总成系船吊耳上。

2.系泊柱下部总成封闭形成柱状浮力件，采用蜂巢式结构，先做出一组浮力管，再围上钢丝网，在钢丝网上做玻璃钢蒙皮，在管与管之间空隙填充聚氨酯澎涨剂。

3.系泊柱上部总成上装设系泊风向标装置总成，是在系泊柱上部总成上套接一大型承压型轴承，轴承侧焊接系船吊耳。

本实用新型的深水系泊柱，把具有纤细截面的柱体置于受波流力最大的水面及靠水面上层，而截面积较大而截面积较大浮力舱，设置在靠近海床处，这样受波流力就小，有利于规避災难性海况，由于结构重心低于浮心，使系泊柱毕直立于海中，而且十分稳定，而在浮力管及管与管之间空隙填充聚氨酯澎涨剂，就保证浮力安全及浮体抗水压，与钢质浮力舱靠复杂的分隔舱保证浮力安全相比，更简单可靠，大幅度降低成本。

本实用新型的优越性是受力清晰，结构合理简单，安全性好，造低低，性价比极高，此外可操作性强，特别是海上安装简便，不必动用浮吊打柱船等工程船舶，这是传统桩基式系泊柱无法比似的，还可搬迁使用。本实用新型深水系泊柱可应用于广义的需深水系泊的项目，这无疑对深水网箱养殖，小型船舶系泊等是很有价值的。

附图说明

图1是本实用新型结构立面示意图；

图2为A放大图，表示系泊柱下部总成构造示意图；

图3.是1---1剖面图，特别表示柱体内设置一组浮力管的构造示意图；

图4.为B放大图，表示悬掛式压载总成的构造示意图；

图5是混凝土预制压重块轴测立体图；

图6为C放大图，表示系泊柱下部总成与系泊柱上部总成的法兰连接示意图；

图7是编号305的锚链连接盘轴测立体图；

图8是系泊风向标装置总成结构示意图；

图9是2---2剖面图，表示悬掛式压载总成下掛互为120度的三条重型锚链平面布置示意图；

图10为E放大图，是锚式链节+大拉力锚总成示意图；

图11是顺应式平衡原理图；

图12是海流力随深度变化图，说明为什么本实用新型结构纤细截面的柱体置于受靠水面，而截面积较大而浮力舱靠近海床。

其中：1.系泊柱下部总成，101.系泊柱下部柱体，102.底面封闭板，103.柱体底面吊耳，104.支承浮力管的底托板，105.稳定浮力管的上封板，106.聚氨酯澎涨剂与浮力管形成的填充体，107.玻璃钢蒙皮，108.系泊柱下部柱体法兰盘，2.系泊柱上部总成，201.系泊柱上部柱体，202.系泊柱上部柱体法兰盘，203.系泊柱上部柱体定位环，204.承压型轴承，205.系船吊耳，206.信号灯柱，3.悬掛式压载总成，301.压载体托架，302.压载体托架连桿，303.托架连桿上端卸扣，305.锚链连接盘，306.混凝土预制压重块，4.系泊风向标装置总成，5.重型锚链，6.系船缆，7.系泊浮体，8.紧固螺栓，9.锚式链节+大拉力锚总成，901.大抓力锚，902.锚式链节.903.锚链，904.连接环.10.海面，11.海床。

具体实施方式

由于本实用新型都是一些常规钢结构作业，加上图纸又作了清晰交代，只要认真按图施工即可，但应十分注意：

吊耳类及法兰盘的焊接：如浮力柱连接法兰202，108，吊耳205，柱体底面吊耳103，锚链连接盘305，压载体托架301，这类构件受力大，损坏影响大，在海洋工程构件分类中属特类及一类，焊后要作超声波探伤检查，制作中应严格遵守建造程序，材料选择上应选择可焊性好的钢材，在焊接环节上应有完善的焊接程序，焊缝检测程序，选择有合格的焊工证书的优秀焊工焊接这类部件，同时严禁无证或等级不够人员施焊其它钢构件。

自系泊的重型锚链5是海洋石油钻井船常用的系泊手段，对于海水养殖可考虑有同等功能，但成本更低的链节式专利锚链。

本实用新型中采用蜂巢式结构，先做出一组浮力管，再围上钢丝网，在钢丝网上做玻璃钢蒙皮，在管与管之间空隙填充聚氨酯澎涨剂是本专利特点，可依下程序进行：

1，加工浮力管，浮力管不一定用钢管，可用塑料管，玻璃钢管，甚至镀锌铁皮管，内填充泡沫发泡体，再注入聚氨酯澎涨剂使其形成一体，最后二端封闭；

2.焊好支承浮力管的底托板104；

3底托板104面上铺一层环氧胶泥，按图3摆好浮力管；

4.顶上套上稳定浮力管的上封板105，可通过上封板105打入自攻螺丝固定浮力管；

5.以浮力管为支撑面，围绕上一层钢丝网，钢丝网与浮力管接触处打上鉚钉，然后做玻璃钢蒙皮107；

6.最后在玻璃钢蒙皮107适当位置钻孔，从孔中灌注聚氨酯澎涨剂，最后封补好孔眼，这样一组的浮力管与系泊柱身一起构成了浮力舱。

至于结构的防腐蚀有多种方案可供选择，可由使用年限及业主要求来确定，用适当加厚增加腐蚀余量，是最简便有效的办法。

在陆上完成各构件制作后，即可转入海上安装阶段，其程序是：

1.用浮吊将锚式链节+大拉力锚总成9沉放入设定的海床位置，按计算好长度的重型锚链5端部挂上标志浮球。

2.如同参考文献里介绍的类似专利，将组装好的系泊柱下部总成1及系泊柱上部总成2，以及悬掛式压载总成3，由驳船运至安装点，然后吊或推下水，在潜水员协助下系上重型锚链5，至此完成海上安装工作。

从上看出海上安装的简易快捷，是本发明特有的优势。

Claims (3)

1.实现系泊风向标的深海系泊柱，其特征是系泊柱下部总成封闭形成柱状浮力件，与系泊柱身一起构成浮力舱，系泊柱底为悬掛式压载总成，悬掛式压载总成下掛互为120度的三条重型锚链，锚链端部接锚或桩，使用的锚优先采用锚式链节+大拉力锚总成，系泊柱下部总成通过法兰盘连接纤细截面的系泊柱上部总成，在系泊柱上部总成上装设系泊风向标装置总成。

2.按照权利要求1所述的实现系泊风向标的深海系泊柱，其特征是系泊柱下部总成封闭形成柱状浮力件，采用蜂巢式结构，先做出一组浮力管，再围上钢丝网，在钢丝网上做玻璃钢蒙皮，在管与管之间空隙填充聚氨酯澎涨剂。

3.按照权利要求1所述的实现系泊风向标的深海系泊柱，其特征是系泊柱上部总成上装设系泊风向标装置总成，是在系泊柱上部总成上套接一大型承压型轴承，轴承侧焊接系船吊耳。