CN218806417U - 一种适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，包括：漂浮式基础；系泊系统，一端与所述漂浮式基础固定连接，另一端适于固定在海底；悬挂压载系统，包括悬挂装置和配重物，所述配重物通过悬挂装置悬挂在漂浮式基础的下方，所述配重物具有第一状态和第二状态，在所述第一状态下，所述配重物被配置为对漂浮式基础提供浮力，在所述第二状态下，所述配重物被配置为对漂浮式基础提供重力。本实用新型通过悬挂压载系统调节漂浮式基础的重心位置，使得漂浮式基础同时适用于浅水区域的浮运以及深水区域的定位作业，扩大了漂浮式基础的适用海域,特别是增加了漂浮式基础在深水区域的稳定性。

Description

一种适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台

技术领域

本实用新型属于浮式基础技术领域，尤其涉及一种适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台。

背景技术

随着我国经济建设水平的不断发展海洋经济的贡献度正在逐年提升，浅水近岸区域正逐步被开发完善，海洋工程建设逐步向深远海进军。深远海开发采取浮式基础是比较好的选择，浮式基础受水深、地质条件影响较小，能够提供较大的承载力。浮式基础可以用于水上观光平台、海上城市、海上浮式风电、深远海科考平台等，设计和建造性能优良的浮式基础对于促进旅游业、海上风电产业、深海科考的发展具有重要意义。

现阶段常用的浮式平台有半潜式平台、张力腿平台、Spar平台(单柱式平台)等，这些平台都有其优势和局限。

半潜式平台的结构通过立柱连接下浮体与上层平台，下浮体沉没于水面之下较深处提供足够的浮力，上层平台高出水面可以安装风机、房屋、科考设备等上层建筑，立柱的截面面积较小以减小波浪的作用，这种布置使得半潜式平台具有小水线面、波浪影响小、较大的固有周期的特点。半潜式平台的重心在浮心之上，倾斜时依靠浮心的移动来提供足够的回覆力矩，半潜式基础使得平台能够承载较大的可变荷载，同时保证浮运时的浅吃水及稳性；但是半潜式平台的压载调节能力受限于下浮体的尺寸，重心调节能力有限；立柱的截面面积较小，不能提供足够的回覆力矩，定位作业时依然易受到风浪的影响，导致半潜式平台的稳性能力不足。

张力腿平台由平台本体、张力腿系统以及锚固基础组成。平台本体的浮力远大于结构自重，通过紧绷的筋腱来实现海底锚固基础和平台之间连接。平台横摇、纵摇、垂荡的运动幅度都比较小，避免了结构和波浪的主频率发生共振，有着优良的动力性能。但是张力腿平台拖航或自由浮动时稳性较差；为了保持张力筋的受力，平台上部结构的可变载荷对结构动力特性影响较大。

Spar平台主体是单个在水中竖直悬浮的圆柱体，分为上部硬舱、中段、下部软舱，通过硬舱提供浮力、软舱提供压载、中间段用于储油等，使用多层垂荡板以限制平台的垂荡运动。它的特点是结构尺度大，吃水深，在深水环境中运动稳定，适合于深水和超深水作业。但是Spar平台吃水深，拖航时需呈水平状态放置，需要借助半潜驳或者拖轮拖航。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，通过悬挂压载系统调节漂浮式基础的重心位置，使得漂浮式基础同时适用于浅水区域的浮运以及深水区域的定位作业，扩大了漂浮式基础的适用海域,特别是增加了漂浮式基础在深水区域的稳定性。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，包括：

漂浮式基础；

系泊系统，一端与所述漂浮式基础固定连接，另一端适于固定在海底；

悬挂压载系统，包括悬挂装置和配重物，所述配重物通过悬挂装置悬挂在漂浮式基础的下方，所述配重物具有第一状态和第二状态，在所述第一状态下，所述配重物被配置为对漂浮式基础提供浮力，在所述第二状态下，所述配重物被配置为对漂浮式基础提供重力。

进一步地，所述配重物为矩形框，包括四根依次连接的圆管，所述圆管内部设有若干水密舱。

进一步地，所述水密舱的内壁上设有环向加强筋，所述圆管的外壁的相对两侧上分别设有纵向加强筋。

进一步地，所述悬挂装置包括四根连接绳，四根所述连接绳的一端分别设置在配重物的四角上，另一端设置在所述漂浮式基础上。

进一步地，所述悬挂装置还包括多个设置在配重物上的连接螺栓和多个设置在漂浮式基础上并与连接螺栓螺纹连接的连接螺母，多个所述连接螺母与多个连接螺栓一一对应，所述配重物和漂浮式基础通过相对应的连接螺栓和连接螺母可拆卸连接。

进一步地，所述漂浮式基础为半潜式基础，所述漂浮式基础包括下浮体、间隔设置在下浮体上的若干立柱以及设置在若干立柱上的上部平台，所述立柱为变截面柱体。

进一步地，所述立柱包括上柱体和下柱体，所述上柱体和下柱体同轴心，所述上柱体的直径小于下柱体的直径。

进一步地，所述下浮体包括两个平行设置的浮箱，所述立柱的数量为四个，所述浮箱顶部的两端分别通过两个立柱与上部平台连接。

进一步地，所述立柱两两一组，同一组的两个所述立柱分别设置在两个浮箱上，同一组的两个所述立柱之间设有水平撑杆，且所述立柱与上部平台之间设有倾斜撑杆。

进一步地，所述系泊系统包括多根锚链和分别与多根锚链连接用于收放锚链的多个卷扬机，所述卷扬机安装在漂浮式基础上，所述锚链的远离卷扬机的一端上设有大抓力锚。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)在浮运时，配重物处于第一状态，能够对漂浮式基础提供浮力，随漂浮式基础一起浮运，使得浮式平台具备足够的浮力和回覆力矩，保障了浮式平台的浮运稳定性、降低了对航道水深的要求；

(2)在定位时，配重物处于第二状态，下沉到指定深度并能够对漂浮式基础提供重力，从而降低了浮式平台的重心，使得浮式平台的重心在浮心下方，增加浮式平台的垂向刚度和稳性，降低了浮式平台在侧风、非均匀荷载下的倾覆的可能性，减小浮式平台在风浪作用下的运动响应幅度。

(3)悬挂压载系统与漂浮式基础分开设计制造，避免了对已有漂浮式基础的大规模改造，便于实现制造的轻量化和模块化，降低了制造成本和运输成本。

附图说明

图1为本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台处于定位状态下的结构示意图；

图2为本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台处于浮运状态下的结构示意图；

图3为本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台中圆管的透视图；

图4为本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台处于浮运状态下的稳性原理图；

图5为本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台处于定位状态下的稳性原理图。

图中，1-漂浮式基础，11-下浮体，12-立柱，121-上柱体，122-下柱体，13-上部平台，14-水平撑杆，15-倾斜撑杆，2-系泊系统，21-锚链，3-悬挂压载系统，31-悬挂装置，32-配重物，321-圆管，322-水密舱，323-环向加强筋，324-纵向加强筋。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1和图2，图1为本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台处于浮运状态下的结构示意图，图2为本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台处于定位状态下的结构示意图。一种适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，包括漂浮式基础1、系泊系统2和悬挂压载系统3，系泊系统2一端与漂浮式基础1固定连接，另一端适于固定在海底；悬挂压载系统3包括悬挂装置31和配重物32，配重物32通过悬挂装置31悬挂在漂浮式基础1的下方，配重物32具有第一状态和第二状态，在第一状态下，配重物32被配置为对漂浮式基础1提供浮力，在第二状态下，配重物32被配置为对漂浮式基础1提供重力。

具体地，漂浮式基础1用于布置风机、操作设备、物质存储和其他生活设施，在一实施例中，漂浮式基础1为半潜式基础，漂浮式基础1包括下浮体11、间隔设置在下浮体11上的若干立柱12以及设置在若干立柱12上的上部平台13，立柱12为变截面柱体。下浮体11用于提供浮力，在一实施例中，为便于调节下浮体11的浮力，下浮体11的内部设有压载水舱，通过对下浮体11内部的压载水舱进行排水和灌水调节漂浮式基础1的吃水深度。在一实施例中，下浮体11包括两个平行设置的浮箱，立柱12的数量为四个，浮箱顶部的两端分别通过两个立柱12与上部平台13连接。两个浮箱内部均设有压载水舱，从而可以通过压载水舱调节浮箱的浮力。

立柱12采用变截面立柱12，上部宽上部窄。在浮运时，漂浮式基础1吃水在立柱12宽截面处，为平台提供足够的恢复力矩；在定位作业时，漂浮式基础1吃水在立柱12窄截面处，减小波浪对漂浮式基础1的影响。在一实施例中，立柱12包括上柱体121和下柱体122，上柱体121和下柱体122同轴心，上柱体121的直径小于下柱体122的直径。在浮运时，漂浮式基础1吃水在下柱体122处，在定位作业时，漂浮式基础1吃水在上柱体121处。并且立柱12采取下粗上细的变截面设计形式，特别是在定位时，平台吃水位于立柱12细节段的上柱体121处，较小的水线面设计,可以减小波浪对平台的扰动，也可以减小了平台浮心在外载荷作用下的移动，确保了平台深水定位时的稳性。在一实施例中，上柱体121和下柱体122均为圆柱体。

为使得漂浮式基础1结构受力合理分布，在一实施例中，立柱12两两一组，同一组的两个立柱12分别设置在两个浮箱上，同一组的两个立柱12之间设有水平撑杆14，且立柱12与上部平台13之间设有倾斜撑杆15。通过水平撑杆14和倾斜撑杆15使得上层平台、立柱12和下浮体11连接成为一个整体，从而使得漂浮式基础1结构上受力合理分布。上部平台13用于布置风机、操作设备、物质存储和其他生活设施，可以设计为一个较强的承载结构，上部平台13可以为箱形、板桁材结构、桁架结构等，一般由平台甲板和许多横纵舱壁等板架组成的三维空间结构。

请结合参阅图3、图4和图5，图3为本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台中圆管的透视图，图4为本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台处于浮运状态下的稳性原理图，图5为本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台处于定位状态下的稳性原理图。悬挂压载系统3用于改变本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台的重心位置，在一实施例中，配重物32为矩形框，包括四根依次连接的圆管321，圆管321内部设有若干水密舱322。水密舱322之间通过隔板间隔，在浮运时，将圆管321内部的水密舱322充满空气或其他气体，使得圆管321的浮力大于其重力，进而使得配重物32紧贴在漂浮式基础1的底部并向漂浮式基础1提供浮力，从而增加漂浮式基础1的浮力，配重物32随漂浮式基础1一起浮运，使得本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台具备足够的浮力和回覆力矩，保障了本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台的浮运稳定性、降低了对航道水深的要求；在定位作业时，圆管321根据重心设计，在相应的水密舱322上开孔，然后往水密舱322内注水或者填充石料，然后将开孔密封涂防水胶，使得圆管321的重力大于其浮力，进而使得配重物32下沉至安装位置并通过悬挂装置31对漂浮式基础1产生重力的拉力，从而降低了本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台的重心，使得本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台的重心在浮心下方，增加本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台的垂向刚度和稳性，降低了本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台在侧风、非均匀荷载下的倾覆的可能性，减小本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台在风浪作用下的运动响应幅度，其中，安装位置所在的高度由悬挂装置31确定。在一实施例中，为便于保持配重物32的平衡，圆管321内设置的水密舱322的数量为三个。在使用时，只需要往圆管321两端的水密舱322注水或填充石料，就能保证圆管321的平衡，从而保证配重物32的平衡。在一实施例中，水密舱322的内壁上设有环向加强筋323，圆管321的外壁的相对两侧上分别设有纵向加强筋324。增加环向加强筋323和纵向加强筋324以增加圆管321的强度，纵向加强筋324的长度方向与圆管321的长度方向一致。

在一实施例中，悬挂装置31包括四根连接绳，四根连接绳的一端分别设置在配重物32的四角上，另一端设置在漂浮式基础1上。在配重物32的第二状态下，配重物32通过连接绳对漂浮式基础1提供重力，配重物32的下沉位置由连接绳的长度确定。在一实施例中，悬挂装置31还包括多个设置在配重物32上的连接螺栓和多个设置在漂浮式基础1上并与连接螺栓螺纹连接的连接螺母，多个连接螺母与多个连接螺栓一一对应，配重物32和漂浮式基础1通过相对应的连接螺栓和连接螺母可拆卸连接。在配重物32的第一状态下，通过相对应的连接螺栓和连接螺母，使得配重物32与漂浮式基础1连接在一起，以确保在浮运漂浮式基础1的过程中，配重物32能够为漂浮式基础1提供浮力。而需要将配重物32切换为第二状态时，将连接螺栓从相应的连接螺母上拆除，使得配重物32仅通过连接绳与漂浮式基础1连接，此时可往配重物32内注水或填充石料。

在一实施例中，系泊系统2包括多根锚链21和分别与多根锚链21连接用于收放锚链21的多个卷扬机，卷扬机安装在漂浮式基础1上，锚链21的远离卷扬机的一端上设有大抓力锚。在漂浮式基础1处于工作状态需要定位时，可通过设置在漂浮式基础1上的卷扬机收放锚链21，更加方便系泊系统2的锚链21长度调节，采取锚链21加大抓力锚进行固定，大抓力锚的抓力需要根据锚的类型及海底地质条件来确定；优选地，锚链21采取钢制锚链21，锚链21的数量为四根，四根锚链21可分别布置在下浮体11的四个角落。

以下简单说明本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台的工作原理：

在浮运时，将圆管321内部的水密舱充满空气或其他气体，使得圆管321的浮力大于其重力，进而使得配重物32紧贴在漂浮式基础1的底部并向漂浮式基础1提供浮力，从而增加漂浮式基础1的浮力，增加了整体的浮力，降低了平台的吃水，降低了对航道水深的要求；如图4所示，当下浮体11发生倾斜角为θ时，由重力W和浮力FB组成的回复力矩M为：

其中，Δ为排水量，

为稳性高，θ为纵倾角；稳性高GM越大，回复力矩越大，稳定性越好。

在定位作业时，根据重心设计向圆管321内部的部分水密舱注水或填充石料，使得圆管321的重力大于其浮力，进而使得配重物32下沉至安装位置并通过悬挂装置31对漂浮式基础1产生拉力，以对漂浮式基础1提供重力；如图5所示，当下浮体11发生倾斜角为θ时，较小的水线面的面积使得浮心变化范围小，由重力W和浮力FB组成的回复力矩M为：

其中Δ为排水量，

为重心与浮心之间的距离，θ为纵倾角。从而悬挂压载系统3增加了本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台的浮力调节能力，配重物32下放的深度越大，本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台重心越低，重心与浮心之间的距离

更大，从而本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台的回复力矩M更大，整体的稳定性越好。并且本实用新型适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台整体的水线位于立柱12的上柱体121处，减小了浮式平台整体受到风浪等环境荷载的影响。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)在浮运时，配重物32处于第一状态，能够对漂浮式基础1提供浮力，随漂浮式基础1一起浮运，使得浮式平台具备足够的浮力和回覆力矩，保障了浮式平台的浮运稳定性、降低了对航道水深的要求；

(2)在定位时，配重物32处于第二状态，下沉到指定深度并能够对漂浮式基础1提供拉力，从而降低了浮式平台的重心，使得浮式平台的重心在浮心下方，增加浮式平台的垂向刚度和稳性，降低了浮式平台在侧风、非均匀荷载下的倾覆的可能性，减小浮式平台在风浪作用下的运动响应幅度。

(3)悬挂压载系统3与漂浮式基础1分开设计制造，避免了对已有漂浮式基础1的大规模改造，便于实现制造的轻量化和模块化，降低了制造成本和运输成本。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，其特征在于，包括：

漂浮式基础；

系泊系统，一端与所述漂浮式基础固定连接，另一端适于固定在海底；

悬挂压载系统，包括悬挂装置和配重物，所述配重物通过悬挂装置悬挂在漂浮式基础的下方，所述配重物具有第一状态和第二状态，在所述第一状态下，所述配重物被配置为对漂浮式基础提供浮力，在所述第二状态下，所述配重物被配置为对漂浮式基础提供重力。

2.根据权利要求1所述的适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，其特征在于，所述配重物为矩形框，包括四根依次连接的圆管，所述圆管内部设有若干水密舱。

3.根据权利要求2所述的适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，其特征在于，所述水密舱的内壁上设有环向加强筋，所述圆管的外壁的相对两侧上分别设有纵向加强筋。

4.根据权利要求2所述的适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，其特征在于，所述悬挂装置包括四根连接绳，四根所述连接绳的一端分别设置在配重物的四角上，另一端设置在所述漂浮式基础上。

5.根据权利要求4所述的适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，其特征在于，所述悬挂装置还包括多个设置在配重物上的连接螺栓和多个设置在漂浮式基础上并与连接螺栓螺纹连接的连接螺母，多个所述连接螺母与多个连接螺栓一一对应，所述配重物和漂浮式基础通过相对应的连接螺栓和连接螺母可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，其特征在于，所述漂浮式基础为半潜式基础，所述漂浮式基础包括下浮体、间隔设置在下浮体上的若干立柱以及设置在若干立柱上的上部平台，所述立柱为变截面柱体。

7.根据权利要求6所述的适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，其特征在于，所述立柱包括上柱体和下柱体，所述上柱体和下柱体同轴心，所述上柱体的直径小于下柱体的直径。

8.根据权利要求6所述的适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，其特征在于，所述下浮体包括两个平行设置的浮箱，所述立柱的数量为四个，所述浮箱顶部的两端分别通过两个立柱与上部平台连接。

9.根据权利要求8所述的适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，其特征在于，所述立柱两两一组，同一组的两个所述立柱分别设置在两个浮箱上，同一组的两个所述立柱之间设有水平撑杆，且所述立柱与上部平台之间设有倾斜撑杆。

10.根据权利要求1所述的适用于浅水浮运和深水定位的浮式平台，其特征在于，所述系泊系统包括多根锚链和分别与多根锚链连接用于收放锚链的多个卷扬机，所述卷扬机安装在漂浮式基础上，所述锚链的远离卷扬机的一端上设有大抓力锚。

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