CN208419830U - 浮式海洋平台气隙测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种浮式海洋平台气隙测量装置，包括控制单元、固定板和底板，固定板和底板之间平行设置有一根固定长度控制杆和两根可调长度控制杆，可调长度控制杆与固定板和底板之间均通过球铰连接，固定长度控制杆与固定板双向铰接连接、与底板垂直固定连接；底板下方还设置有波高仪固定杆，与固定长度控制杆位于同一直线上、且与底板垂直；固定板和底板上均布设有与控制单元相连的姿态传感器，分别用以监测固定板和底板的倾斜状态，底板上还设置有气泡式水平仪，用以辅助调整底板的水平状态，通过姿态检测及控制杆长度实时调节，保证底板始终处于水平状态，可实现真实气隙值的测量，在浮式平台模型试验及工程实践中具有较大应用价值。
Description
技术领域
本实用新型属于气隙测量领域，具体涉及一种浮式海洋平台气隙测量装置。
背景技术
随着我国海洋油气开采不断向南海深水海区进军，浮式平台(如半潜式平台、Spar平台、张力腿平台等)在我国的应用越来越广泛，其将迎来前所未有的发展机遇，同时也面临严峻的安全挑战。其中气隙(海洋平台下甲板底部与波浪表面的垂直距离)是深海浮式平台设计过程中的安全指标之一，也是浮式平台设计中需要重点考虑的要素之一。
气隙的设计与平台建造难度和成本直接相关：如果气隙设计过大，将导致海洋平台甲板高度增大、平台重心升高，稳性变差，设计、建造成本剧增；但如果气隙设计不够，在波浪的作用下将会产生甲板砰击或上浪现象，导致结构破坏甚至平台倾覆。因此，气隙响应的设计对于浮式平台而言十分重要。
由于气隙响应的强非线性特征，目前的数值计算方法模拟精度尚难以满足工程需求，模型试验或现场实测是气隙响应的重要研究手段。现阶段，模型试验或现场测试中对气隙的测量主要是采用直接在平台上固定波高仪的方法，但该方法存在以下缺陷：1)平台发生摇动后，甲板的目标测点和波面测点不再是竖直对应关系；2)测得的气隙是甲板目标测点和波面测点的斜向直线距离，并非垂向距离，导致气隙测量值偏大，结构设计存在安全隐患。
如何在模型试验或现场测试中实时得到浮式海洋平台真实、可靠的气隙响应数据，是目前本领域的主要障碍。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有直接在平台上固定波高仪进行气隙测量时存在测点不对应的缺陷，提出一种浮式海洋平台气隙测量装置。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的：
一种浮式海洋平台气隙测量装置，包括控制单元、固定板和底板，所述固定板与浮式海洋平台固定连接，固定板和底板之间设置有三根竖直控制杆：包括一根固定长度控制杆和两根可调长度控制杆，三根竖直控制杆呈三角形布设，可调长度控制杆与固定板和底板之间均通过球铰连接，固定长度控制杆与固定板双向铰接连接、与底板垂直固定连接，固定长度控制杆与固定板的连接节点即为气隙测量点；底板上还设置有波高仪固定杆，所述波高仪固定杆设置在底板的下方，与固定长度控制杆位于同一直线上、且与底板垂直，以保证波高仪与固定长度控制杆共线且垂直于底板；固定板和底板上均布设有与控制单元相连的姿态传感器，分别用以监测固定板和底板的倾斜状态，底板上还设置有气泡式水平仪，用以辅助调整底板的水平状态。
进一步的，所述可调长度控制杆采用电动推杆，所述电动推杆通过其对应的执行器与控制单元电连接。
进一步的，所述可调长度控制杆采用液压杆，所述液压杆的控制阀与控制单元电连接。
进一步的，所述姿态传感器采用SC-MINS100传感器。
进一步的，所述固定板上设置有多个螺栓固定孔，以便于与浮式海洋平台固定连接。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
本方案通过在固定板和底板之间平行设置三根竖直控制杆，三根竖直控制杆呈三角形布设，并且对具体的连接方式进行设计，即可调长度控制杆与固定板和底板之间均通过球铰连接，固定长度控制杆与固定板双向铰接连接、与底板垂直固定连接，固定长度控制杆与固定板的连接节点即为气隙测量点，波高仪固定杆设置在底板的下方，与固定长度控制杆位于同一直线上、且与底板垂直，通过姿态传感器检测数据并实现控制杆长度的调整，保证波高仪始终处于竖直状态，可实现真实气隙值的测量，在浮式平台模型试验及工程实践中具有较大应用价值。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述气隙测量装置的结构示意图；
其中：1-固定板；2、3、4、5-螺栓固定孔；6-控制单元；7、8、10、11-球铰；9-双向铰接(不可绕固定长度控制杆轴线转动)；12、13-固定连接；14、15-可调长度控制杆；16-固定长度控制杆；17-底板；18、19-姿态传感器；20-气泡式水平仪；21、22-导线；23-波高仪固定杆。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，一种浮式海洋平台气隙测量装置，包括控制单元6、固定板1和底板17，所述固定板1与浮式海洋平台通过螺栓固定孔(2、3、4、5)固定连接，固定板1和底板17之间设置有三根竖直控制杆：包括一根固定长度控制杆16和两根可调长度控制杆14、15，如图1所示，三根竖直控制杆呈三角形布设，可调长度控制杆14、15与固定板1和底板17之间均通过球铰连接，固定长度控制杆16与固定板1双向铰接连接(不可绕固定长度控制杆轴线转动)、与底板17垂直固定连接，固定长度控制杆16与固定板1的连接节点即为气隙测量点；底板17上还设置有波高仪固定杆23，所述波高仪固定杆23设置在底板17的下方，与固定长度控制杆16位于同一直线上、且与底板17垂直，以保证波高仪与固定长度控制杆共线且垂直于底板；固定板1和底板17上均布设有与控制单元通过导线21相连的姿态传感器18、19，分别用以监测固定板1和底板17的倾斜状态，底板17上还设置有气泡式水平仪20，用以辅助调整底板17的水平状态，本实施例中所述控制单元采用STM32系列单片机，姿态传感器采用SC-MINS100传感器，此硬件设计均为比较成熟的装置，在此不做详细赘述。
另外，所述可调长度控制杆采用电动推杆或液压杆，所述电动推杆通过其对应的执行器与控制单元电连接，液压杆的控制阀与控制单元电连接，本实施例中，所述电动推杆采用LX700系列，液压杆可采用国泰GT/QD型号系列，考虑到滞后性，本实施例优选采用电动推杆，控制单元可依据姿态传感器检测的倾斜状态数据实现对两根可调长度控制杆长度控制，保证底板始终处于水平状态、波高仪始终处于竖直状态，波高仪处于竖直状态且波高仪所在直线通过甲板气隙测点位置，因此，故可实时监测固定长度杆与固定板连接球铰正下方对应位置的波面高程，并进一步得到气隙测量点位置的真实气隙值，实现浮式平台气隙响应的实时、真实测量，在浮式平台模型试验及工程实践中具有较大的应用价值。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.浮式海洋平台气隙测量装置，包括控制单元，其特征在于，还包括固定板和底板，所述固定板与浮式海洋平台固定连接，固定板和底板之间设置有三根竖直控制杆：包括一根固定长度控制杆和两根可调长度控制杆，三根竖直控制杆呈三角形布设，可调长度控制杆与固定板和底板之间均通过球铰连接，固定长度控制杆与固定板双向铰接连接、与底板垂直固定连接，固定长度控制杆与固定板的连接节点即为气隙测量点；
底板上还设置有波高仪固定杆，所述波高仪固定杆设置在底板的下方，与固定长度控制杆位于同一直线上、且与底板垂直；固定板和底板上均布设有与控制单元相连的姿态传感器，分别用以监测固定板和底板的倾斜状态，底板上还设置有气泡式水平仪，用以辅助调整底板的水平状态。
2.根据权利要求1所述的浮式海洋平台气隙测量装置，其特征在于：所述可调长度控制杆采用电动推杆，所述电动推杆与控制单元电连接。
3.根据权利要求1所述的浮式海洋平台气隙测量装置，其特征在于，所述可调长度控制杆采用液压杆，所述液压杆与控制单元电连接。
4.根据权利要求2或3所述的浮式海洋平台气隙测量装置，其特征在于：所述姿态传感器采用SC-MINS100传感器。
5.根据权利要求4所述的浮式海洋平台气隙测量装置，其特征在于：所述固定板上设置有多个螺栓固定孔，以便于与浮式海洋平台固定连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109029210A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-12-18 | 中国海洋大学 | 浮式海洋平台气隙测量系统及其方法 |
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2018
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| CN109029210B (zh) * | 2018-07-11 | 2023-11-28 | 中国海洋大学 | 浮式海洋平台气隙测量系统及其方法 |
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