CN215622540U - 适用于大水位变化的系泊装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于大水位变化的系泊装置，该系泊装置，包括漂浮式结构物、系泊支架、滑动装置、浮箱系统和系泊缆，系泊支架的滑动直杆穿过滑动装置的滑动孔，保证滑动装置可以与系泊支架进行竖直方向的相对运动；浮箱系统与系泊缆均连接在滑动装置上，浮箱系统的浮力与滑动装置重力和系泊缆竖直方向的张力分量保持平衡，以维持滑动装置不会下沉到系泊结构底部。在水位变化时，漂浮式结构物位置随水面上下运动，由于滑动装置与系泊支架可进行相对滑动，浮箱系统在系泊缆的约束下不随漂浮式结构物的升降而产生位置变化，故系泊缆的张力一直处于一定的范围内，避免因水位变化导致漂浮式结构物位移过大以及系泊缆过度张紧导致系泊载荷过大。

Description

适用于大水位变化的系泊装置

技术领域

本实用新型涉及系泊系统设计与制造技术领域，具体涉及一种适用于大水位变化的系泊装置。

背景技术

水面结构物漂浮在水面上的时候承受风、浪和流对其的作用力，从而产生位移和偏转运动。系泊系统通常用于约束水面漂浮式结构物，使水面漂浮式结构物在一定范围内运动，并在极限工况下帮助漂浮式结构物抵抗恶劣环境。系泊系统的组成通常为锚、锚链或擎链器等组成，根据水上结构功能以及实际作业情况，可能配有系泊绞车，导缆器等其他设备。

在常规的系泊系统中，锚点位置、锚链长度以及漂浮式结构物的系泊点位置是固定不变的。在水位变化较大的时候，例如海边涨潮落潮或水库放水等，由于水深变化，漂浮式结构物位置和锚链的张力变化比较大。在低水位时，结构物相对水底距离变小，锚链变得松弛，此时锚链不能有效提供约束力，结构物在受到环境载荷作用下会产生较大的位移，对结构自身和工作安全产生较大危险；当高水位时，结构物相对水底距离变大，锚链张紧，锚链过大的张力可能会导致结构物的系泊装置或者锚绳损坏。

采用系泊绞车是一种应对水位变化过大的方法，在高水位时释放锚绳，在低水位时收紧锚绳，使锚绳张力始终保持在适当程度。这种方法需购置系泊绞车，成本较高，另外需监控水位变化，人工控制绞车，工作流程复杂。专利(CN108750009A)公开了一种用于大潮差海域浮式结构物的恒张力锚泊系统，利用气囊和螺旋桩使得锚链张力在水位变化时保持不变，但是海中打桩成本过高，需有专门的施工船进行打桩作业，部分区域由于水底地质条件或水深限制，不适合打桩工程。专利(CN110920808A)公开了一种适用于抽水蓄能电站开发水上光伏的系统系泊，通过在光伏方阵周边建立一圈网箱，网箱底部固定在水底，光伏阵列只需用索环系泊在网箱上用于适应水位变化；该种方案需设大面积网箱，并且在恶劣环境条件下，为保证网箱结构安全，需增强网箱结构，加工和材料成本较高，另外，网箱同样需要采用桩基础的形式进行约束，不方便施工。

实用新型内容

为解决以上问题，本实用新型提供一种适用于大水位变化的系泊装置，具有成本低廉，施工简单，自动调节系泊点位置，锚绳张力不随水位变化，不采用水底打桩等优点。

本实用新型采用的技术方案是：一种适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：包括靠自身浮力漂浮在水面上的漂浮式结构物、设置在漂浮式结构物旁侧的系泊支架和设置在系泊支架上的滑动装置，及浮箱系统和系泊缆；所述系泊支架固定在漂浮式结构物旁侧，所述滑动装置滑动套设在系泊支架上，相互间可以进行上下滑动；所述滑动装置同时连接系泊缆和浮箱系统；水位变化时，所述漂浮式结构物随水位变化上下浮动，所述滑动装置不随漂浮式结构物上下运动，从而使系泊缆的张力一直保持在合适的程度。

作为优选，所述漂浮式结构物是钢结构或混凝土等其它材料建成的可以靠自身浮力漂浮在水面上的结构物，漂浮式结构物可用于水上或海上施工，存储等作业。

作为优选，所述系泊支架悬挂在漂浮式结构物旁侧，系泊支架数量根据系泊缆数量和布置方式确定；所述系泊支架包括支撑桁架和竖直滑杆，所述支撑桁架与漂浮式结构物固定连接，所述竖直滑杆固定设置在支撑桁架上；所述滑动装置滑动套设在竖直滑杆上；竖直滑杆长度由不同水位下，滑动装置的最高和最低位置确定。

进一步的，竖直滑杆由一根或者多根圆杆组成，竖直滑杆直径小于滑动装置的滑动孔直径，且大于满足结构安全要求的最小直径。

作为优选，系泊支架是由钢材焊接而成的桁架结构。

进一步的，支撑桁架是由圆形或者方形截面的型材焊接而成。

作为优选，所述滑动装置包括底座，所述底座一端设有与竖直滑杆连接的滑动孔，另一端设有与系泊缆连接的系泊缆连接环；所述底座上端设有与浮箱系统连接的浮体连接环。

进一步的，滑动装置为钢筋混凝土结构或实心钢结构或内部中空的箱型钢结构。

进一步的，系泊缆连接环和浮体连接环为圆环形。

进一步的，滑动孔的开口为圆形，滑动孔内部附有缓冲材料，减小滑动孔与竖直滑杆的摩擦力；滑动孔上下端为喇叭口形状(即倒圆角)，避免直角边缘与竖直滑杆产生碰撞，使得滑动装置更容易滑动。

进一步的，缓冲材料采用尼龙或橡胶。

作为优选，所述浮箱系统包含浮体单元和浮体连接绳，所述浮体单元内部中空，上端高于水面，下端低于水面；所述浮体单元通过浮体连接绳与滑动装置连接；为避免浮体单元破损失效，浮体单元外壁结构进行加强，内部结构分割为多个水密舱室，当一个舱室破损进水，可以保证整个浮体单元在增加吃水的情况下仍可提供满足工作要求的浮力。

进一步的，浮体单元为气囊，材料为橡胶。

进一步的，浮体单元为塑料浮箱，材料为高密度聚乙烯。

作为优选，所述系泊缆用于约束漂浮式结构物的位移和转动。

进一步的，系泊缆和浮体连接绳为钢丝绳或锚链或聚酯纤维绳。

本实用新型取得的有益效果是：在常规系泊设备上增加系泊支架、滑动装置和浮体系统就可维持系泊缆张力不随水位过度变化，采用常规的锚或者锚块，不用进行海底打桩工作；系泊支架的滑动直杆穿过滑动装置的滑动孔，保证滑动装置可以与系泊支架进行竖直方向的相对运动。浮体单元与系泊缆都连接在滑动装置上，浮体单元的浮力与滑动装置重力和系泊缆竖直的张力分量保持平衡，以维持滑动装置不会下沉到系泊结构底部。在水位变化时，漂浮式结构物位置随水面升高或降低，浮箱系统不随漂浮式结构物的升降而产生位置变化，故系泊缆的张力一直处于一定的范围内，避免系泊缆松弛导致漂浮式结构物位移过大以及系泊缆过度张紧导致系泊载荷过大。本实用新型实现系泊缆张力不随水位升高和降低产生变化，具有成本低，施工便利，系泊缆张力变化小，结构简单等优点。

附图说明

图1为本实用新型示意侧面图；

图2为系泊支架、滑动装置、浮箱系统和系泊缆连接示意图；

图3为系泊支架示意图；

图4为滑动装置示意图；

图5浮体单元内部结构图。

附图标记：1、漂浮式结构物；2、系泊支架；3、滑动装置；4、浮箱系统；5、系泊缆；41、浮体单元；42、浮体连接绳；43、水密舱室；44、加强外壁；31、系泊缆连接环；32、浮体连接环；33、底座；34、滑动孔；21、支撑桁架；22、竖直滑杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的一种适用于大水位变化的系泊装置，包括漂浮式结构物1、系泊支架2、滑动装置3、浮箱系统4和系泊缆5，系泊支架2通过焊接悬挂在漂浮式结构物1旁侧，滑动装置3套设在系泊支架2上，可与系泊支架2之间进行上下相对运动；浮箱系统4和系泊缆5都连接在滑动装置3上。

水位上下变化改变漂浮式结构物1和浮箱系统4到水底的距离，浮箱系统4的浮力远小于漂浮式结构物1的浮力，在系泊缆5的约束下，滑动装置3仅产生很小的位移，此时滑动装置3与系泊支架2产生滑动，由于系泊点位置变化较小，系泊缆5张力变化有限。

如图2和图3所示，系泊支架2包括支撑桁架21和竖直滑杆22，支撑桁架21与漂浮式结构物1固定连接，竖直滑杆22固定设置在支撑桁架21上；所述滑动装置3滑动套设在竖直滑杆22上。

如图4所示，滑动装置3包括底座33，底座33一端设有与竖直滑杆22连接的滑动孔34，另一端设有系泊缆5连接的系泊缆连接环31；底座33上端设有与浮箱系统4连接的浮体连接环32。

系泊支架2通过支撑桁架21和竖直滑杆22焊接而成并固定在漂浮式结构物1的侧面，竖直滑杆22穿过滑动装置3的滑动孔34，滑动孔34内部附有缓冲材料用于减小与竖直滑杆22之间的摩擦力。滑动孔34上下两端开口为喇叭形，使得滑动之间更加顺畅。

结合图2所示，浮箱系统4包含浮体单元41和浮体连接绳42，浮体单元41内部中空，上端高于水面，下端低于水面；浮体单元41通过浮体连接绳42与滑动装置3连接。

浮体连接绳42两端分别连接浮体单元41和浮体连接环32，浮体单元41为滑动装置3提供竖直向上的浮力，避免滑动装置3在重力和系泊缆张力的作用下下沉。在水面静止不动的时候，浮体单元浮力与滑动装置3的重力和系泊缆张力竖直方向上的分量达到平衡。系泊缆仅对漂浮式结构物1的水平位移和转动进行限制，不限制其竖直方向上的运动位移。

浮体单元41外壁进行结构加强，避免碰撞破损，结合图5，浮体单元41内部含有多个水密舱室43，该水密舱室可以保证在加强外壁44破损的时候仅有一个舱室进水，其他舱室可以正常提供工作所要求的浮力。

在静水的时候，漂浮式水上结构物1靠自身提供的与重力相等的浮力，达到平衡位置。浮箱系统4，滑动装置3与系泊缆5同样处于平衡位置。浮体单元41下部处于水面以下，上部处于水面以上，浮体连接绳42处于张紧状态。

当水位上升，漂浮式结构物1在浮力作用下会随着水面升高而升高，此时浮体单元41也会随着水面升高而升高，浮体单元41位置的上升带动滑动装置3的上升，从而增加了系泊缆5张力。随着系泊缆5张力的增加，浮体单元41的吃水会增加，此时浮体单元41的浮力、滑动装置3的重力以及系泊缆5张力的竖向分量会达到一个新的平衡。由于系泊缆5张力的影响，浮体单元41的上升距离是小于漂浮式结构物1的上升距离，此时滑动装置3与竖直滑杆22之间产生了相对移动，滑动装置3处于竖直滑杆22相对底部的位置。

当水位下降，漂浮式结构物1和浮体单元41随水面下降，此时系泊缆3张力变小，为重新达到平衡位置，浮体单元41吃水减小，相对水面位置上升。此时滑动装置3处于竖直滑杆22相对上部的位置，防止漂浮式结构物1因为系泊缆3松弛而产生较大的水平位移。

本实用新型的一种适用于大水位变化的系泊装置，具有装置结构简单，成本低廉，自动随水位调节系泊缆张力，系泊缆张力变化小等优点，是一种兼具经济性，便利性与安全性的新型系泊装置。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要结构特征。本实用新型不受上述实例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：包括靠自身浮力漂浮在水面上的漂浮式结构物(1)、设置在漂浮式结构物(1)旁侧的系泊支架(2)和设置在系泊支架(2)上的滑动装置(3)，及浮箱系统(4)和系泊缆(5)，所述系泊支架(2)固定在漂浮式结构物(1)旁侧，所述滑动装置(3)滑动套设在系泊支架(2)上，所述滑动装置(3)同时连接系泊缆(5)和浮箱系统(4)；水位变化时，所述漂浮式结构物(1)随水位变化上下浮动，所述滑动装置(3)不随漂浮式结构物(1)上下运动。

2.根据权利要求1所述的适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：所述系泊支架(2)包括支撑桁架(21)和竖直滑杆(22)，所述支撑桁架(21)与漂浮式结构物(1)固定连接，所述竖直滑杆(22)固定设置在支撑桁架(21)上；所述滑动装置(3)滑动套设在竖直滑杆(22)上。

3.根据权利要求1所述的适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：所述系泊支架(2)是由钢材焊接而成的桁架结构。

4.根据权利要求2所述的适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：所述支撑桁架是由圆形或者方形截面的型材焊接而成。

5.根据权利要求2所述的适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：所述滑动装置(3)包括底座(33)，所述底座(33)一端设有与竖直滑杆(22)连接的滑动孔(34)，另一端设有与系泊缆(5)连接的系泊缆连接环(31)；所述底座(33)上端设有与浮箱系统(4)连接的浮体连接环(32)。

6.根据权利要求5所述的适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：所述滑动孔(34)内部附有用于减小滑动孔与竖直滑杆之间摩擦力的缓冲材料。

7.根据权利要求6所述的适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：所述缓冲材料为尼龙或橡胶。

8.根据权利要求5所述的适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：所述滑动孔(34)上下端开口倒圆角。

9.根据权利要求1所述的适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：所述浮箱系统(4)包含浮体单元(41)和浮体连接绳(42)，所述浮体单元(41)内部中空，上端高于水面，下端低于水面；所述浮体单元(41)通过浮体连接绳(42)与滑动装置(3)连接。

10.根据权利要求9所述的适用于大水位变化的系泊装置，其特征在于：所述浮体单元(41)浮体单元外壁加强，内部进行分舱形成多个水密舱室。

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