TW202323141A - 錨定系統 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示浮動平台(100)的錨定系統,其經由連接在海床(5)上的數條錨定線(200)消除浮動平台(100)的俯仰和滾轉運動,此些錨定線由浮動平台(100)的數個旋轉固定裝置(2,3)或滑輪支撐,並全部連接到懸掛在平台(100)上的共同配重(1)。每條錨定線(200)包括輔助線(200d,200c)(直接、交叉或對角線),其使配重(1)總是與浮動平台(100)的中心軸(300)對應。亦消除了配重(1)的鐘擺運動,並適用於具有奇數個突出結構臂(12)的浮動平台(100)。該系統適用於任何類型的浮動平台(100),儘管其特別適合作為支撐離岸風力渦輪機和海洋休閒平台的浮動平台。
Description
本發明相關於一種錨定系統,其特別適用於作為離岸風力渦輪機底座的浮動平台,儘管其也可用於旨在支撐休閒,或娛樂結構,或安裝的浮動平台。本發明的錨定系統對象包括一組錨定纜線或鏈條(錨定線),其連接到埋在海床上的樁,或是連接到放置或沉積在海床上的重物。
本發明的錨定系統具有獨特的特點,使其適用於作為海洋結構基礎的浮動平台,在這些平台上必須避免俯仰或滾轉,也解決了習知技術中浮動平台的其他錨定系統的某些缺點。
本發明的錨定系統對象適用於在海面上漂浮的任何類型之結構,此結構需要在海床上具有數個錨定點來固定浮動平台的錨定纜線或鏈條。
浮動平台,特別是那些專門用於支撐離岸風力發電的風力渦輪機的浮動平台,需要錨定系統來保持其定位並幫助其穩定性。
在習知技術中,所謂的張力腿式平台(TLP)類型的平台是已知的。這些平台包括三條或更多的錨定線(通常是將平台與錨定在海床上的樁連接的鏈條或纜線)。TLP平台的錨定線被設計成張力排列,垂直連接平台和錨定在海床上的每根樁。TLP平台包含一組浮子,其經設計以產生平台的多餘浮力(考量坐落在平台上的結構重量)。這種多餘的浮力確保了纜線的高度張力,其反過來又確保了纜線始終處於直立狀態。這樣一來,就避免了平台和坐落在平台上的結構的俯仰和滾轉移動。
案號為EP 2743170 A1之專利申請案描述了以上所述的TLP平台。
TLP平台的一個缺點是,為保持其直立並因此防止俯仰和/或滾轉運動所需的纜線上的高張力也阻礙了平台的垂直移動。因此,當潮水上漲時,平台不能向上移動(由於錨定線的延伸性有限或是沒有延伸性),因此錨定線的張力大大增加。這導致了錨定線斷裂的高風險,因此必須使用高截面錨定線或增加錨定線的數量。此外,在TLP平台上,在非常低的潮汐情況下,平台也會降低(纜線不能在壓縮狀態下工作),錨定線會變得非常鬆弛,增加了平台以不受控制的方式垂直和橫向移動的風險,也增加了傾斜和/或滾動的風險(由於風和/或波浪對於平台和坐落在平台上的結構的推力),可能導致平台翻倒。
另一種類型的浮動平台是半潛式平台。如果平台需要大面積以供作生活區域,通常使用半潛式平台,其在波浪和大面積自由區域之間有可被人接受的折衷程度。半潛式平台適用於輕度至中度海況。當預計有更嚴重的海況時,就會使用較大和較重的平台,其移動性較小平台要差。在任何情況下,半潛式平台都不能防止俯仰/滾動運動,只能減輕其程度。
另一種類型的浮動平台是所謂的SPAR平台。SPAR平台是一種浮動平台,通過在很深的地方放置較大的重量來獲得穩定性。其通常使用傳統的錨定系統,有鏈條和錨,其形狀通常是直徑較小,長度較長的圓柱形。其通常特別使用為風力渦輪機的底座,其俯仰角明顯大於其他類型的平台。SPAR平台對風推力特別敏感,而受波浪的影響較小。
為了避免TLP平台的上述缺點,已知的其他類型的浮動平台,其中錨定線經由位於平台上的滑輪連接到配重。這種類型的平台允許平台在面對潮汐、海浪和風時進行垂直和橫向位移,因此不需要大量的錨定線或高截面的錨定線。
案號ES 2629867 A2之專利申請案描述了以上所述的平台。
以上提到的申請案中描述的錨定系統的現有問題是,使用這種錨定系統的平台會受到俯仰和/或滾轉運動的影響,其使用的配重會受到持續的鐘擺運動的影響,這種運動會變得很大,並會導致纜線的疲勞問題,使得該申請文件中描述的錨定系統對於以下情況不是最佳選擇:
- 容易暈船的人(即不是海洋專業從業人員),例如小孩子、遊客、科學家、客人和一般訪客,登上平台的情況;
- 安裝有離岸風力渦輪機的浮動平台,必須避免平台的過度搖晃和/或傾斜;
- 安裝的設備及其專門用途(用作實驗室、研究中心、工廠)需要平台小幅度移動和加速的情況;
- 浮動平台可能(在某些時候)遭受極端嚴重的風暴,可能會危及結構本身的安全或可能推翻結構(如果其傾斜的程度非常大);
- 特別是在將被串聯安裝的平台上(數量眾多),纜線維護成本可能佔整體成本很大一部分(如果必須檢查纜線,也許每兩年因疲勞而被更換,在200單位的風電場中,平台不再有經濟效益)。
為了解決上述問題,國際專利申請案PCT/IB2022/000334中所述的平台也是為人所熟知。這種類型的浮動平台由偶數條錨定線組成。如果希望能夠消除帶有突出結構臂的浮動平台的俯仰和滾轉運動,總是需要至少四個突出結構臂的數量,如此意味著浮動平台的製造和安裝成本相當高(安裝很複雜,因為需要極其精確地放置底部重量,而且需要非常複雜精細的船隻和設備)。
為了解決上述缺點,本發明相關於一種錨定系統。
本發明的錨定系統對象包括一個浮動平台和至少三條錨定線,配置為經由每條錨定線的至少一個底部部分將浮動平台固定或錨定在海床上。每條錨定線還包括一個連接到配重的中心部分。
錨定系統之每條錨定線包括至少一個第一旋轉連接裝置(也稱為直接滑輪),其中每個第一旋轉連接裝置(或外滑輪)連接到浮動平台的第一點,並被配置為在浮動平台的上述第一點將每個錨定線連接到浮動平台,允許錨定線沿著所述第一旋轉連接裝置滑動。
每條錨定線至少包括一條第一輔助線和一條第二輔助線,每條輔助線包括其自身的錨定纜線或鏈條。
浮動平台包括一個中心軸(其可以是對稱的中心軸或通過平台和/或配重的重心的垂直軸),該中心軸與每個錨定線的底部部分一起為每個錨定線定義一個錨固平面。
該系統包括至少一個用於每個錨定線的第二旋轉連接裝置(也被稱為十字滑輪)。每個錨定線的該至少一個第二旋轉連接裝置連接到浮動平台的第二點,並被配置為在浮動平台的所述第二點處將每個錨定線的至少一條錨定輔助線連接到浮動平台,允許所述輔助線在所述第二旋轉連接裝置上滑動,如此所述輔助線包括所述第一旋轉連接裝置和所述第二旋轉連接裝置之間的中間段,並且其中所述輔助線從所述第一旋轉連接裝置運行到所述配重穿過並滑動到所述第二旋轉連接裝置。
本發明的錨定系統對象以一種新穎的方式,每個錨定線的至少一個第二旋轉連接裝置不包括在所述錨定線的錨固平面內。
除了第五實施例之外,每條錨定線的第一條輔助線也可稱為 "直接輔助線",因為其從第一旋轉連接裝置直接向配重運行(雖然在這一路徑中,可以選擇性的通過包含在所述錨定線的錨固平面內的第三旋轉連接裝置)。
在本發明的所有實施例中,根據每個實施例,第二錨定輔助線是交叉輔助線或對角輔助線。
交叉輔助線是一種第二輔助線,其中間部分從第一旋轉連接裝置到第二旋轉連接裝置,經過靠近浮動平台中心軸的位置。
對角線是第二條輔助線,其中間部分從第一旋轉連接裝置到第二旋轉連接裝置,不經過靠近浮動平台中心軸的位置。
藉由上述錨定系統,與其他錨定系統相比,例如案號ES 2629867 A2專利申請案中描述的其中一種錨定系統,浮動平台的俯仰和/或滾動運動被消除或大大減少,同時浮動平台可自由垂直移動,也允許以有限方式進行水平移動。
此外,經由上述錨定系統,消除了中央配重的鐘擺運動特徵,該特徵是由平台因波浪而產生的水平運動引起的。
同樣,藉由上述錨定系統,不需要在平台的船體(主要結構或中央結構)中設置中央井,在習知技術中,設置中央井對於通過錨定線的中央部分(其承載中央配重)是必要的。
藉由上述錨定系統,允許將浮動平台的俯仰和滾轉運動降至最低或消除,也允許使用由最多三個突出的結構臂組成的浮動平台,或由支撐錨定線的一般奇數或偶數的突出結構臂組成。
以此種方式,就有可能建造僅包括三個突出結構臂的浮動平台,這在以前的錨定系統(如國際專利申請案PCT/IB2022/000334中所述的錨定系統)中是不可能的,因為其要求至少具有四個突出結構臂。如此降低了浮動平台的製造和安裝成本(底部只有三個錨點的平台比有四個錨點的平台需要較低的安裝精準度,而且不需要特殊的安裝設備)。
這要歸功於交叉和/或對角線的輔助線,其使錨定線的應力分佈在不同的平面上,允許實現力的平衡,抵消了只有三個錨固平面(三條錨定線)的平台的俯仰和滾轉運動。
除了所提出之第五實施例中,每條錨定線的第一條輔助線(直接輔助線)完全包含在所述錨定線的錨固平面內,並且每條錨定線的至少一個第一旋轉連接裝置與位於浮動平台周圍的第一點相對應地固定在浮動平台上。
除了上一段所討論的內容外,至少一個第二旋轉連接裝置(十字滑輪)在第二點固定在浮動平台上,該第二點較佳也位於浮動平台的周圍。
根據本發明的第二和第四實施例,對於每條錨定線,第二輔助線的中間部分(交叉輔助線)在第一旋轉連接裝置和第二旋轉連接裝置之間運行,穿過至少一個位於浮動平台中心軸附近的旋轉導向裝置。
延續上一段敘述,第二輔助線(交叉輔助線)的中間部分可選擇性地在第一旋轉連接裝置和第二旋轉連接裝置之間運行,穿過至少兩個位於浮動平台的中心軸附近的旋轉導向裝置。
在所提出之第二實施例的情況,第二條輔助線(交叉輔助線)的中間部分通過位於靠近浮動平台中心軸的兩個旋轉導向裝置。
在所提出之第四實施例的情況,第二條輔助線(交叉輔助線)的中間部分通過位於靠近浮動平台中心軸的單一旋轉導向裝置。
根據本發明錨定系統提出的第一實施例,對於每條錨定線,第二輔助線的中間部分(對角輔助線)在第一旋轉連接裝置和第二旋轉連接裝置之間以直線運行。
根據本發明錨定系統提出的第三實施例,對於每條錨定線,第二條輔助線(對角輔助線)的中間部分在第一旋轉連接裝置和第二旋轉連接裝置之間運行,穿過至少一個與浮動平台的周圍相對應的旋轉導向裝置。
在某些實施例中呈現的一或多個旋轉導向裝置,至少連接到浮動平台的第四點,並被配置為藉由允許所述輔助線沿著所述旋轉導向裝置滑動來引導每個錨定線的相應輔助線的走向,從而使所述輔助線在第一旋轉連接裝置和第二旋轉連接裝置之間運行,穿過並沿著旋轉導向裝置滑動。
該旋轉導向裝置允許對應的輔助線在從第一旋轉連接裝置到第二旋轉連接裝置的途中避開障礙物。藉由這種旋轉導向裝置,可以防止所有錨定線的輔助線相互碰撞,或者防止輔助線與浮動平台的主結構碰撞。藉由旋轉導向裝置,還可以使輔助線沿著一定的路徑運行,例如,沿著浮動平台的輪廓、周邊或外圍。
較佳的是,在所提出的任何一個實施例中,每個錨定線的至少一個第二旋轉連接裝置以靠近相鄰錨定線的第一旋轉連接裝置的一點連接到浮動平台上。
如先前已經討論過的,除了提出的第五實施例中,每個錨定線的第一輔助線(直接輔助線)完全包含在所述錨定線的錨固平面內。在這種情況下,正如之前已經討論過的,錨定系統可以包括每個錨定線的至少一個第三旋轉連接裝置(直接內滑輪),其中每個第三旋轉連接裝置連接到浮動平台的第三點,並被配置為在浮動平台的所述第三點處將第一輔助線(直接輔助線)連接到浮動平台,允許第一輔助線藉由所述第三旋轉連接裝置滑動。如此每條第一輔助線(直接輔助線)從第一旋轉連接裝置(外滑輪)運行到配重,經過並沿著第三旋轉連接裝置(直接內滑輪)滑動。
根據所提出之第五實施例,本發明之錨定系統包括用於每條錨定線的每條錨固輔助線的第二旋轉連接裝置(交叉滑輪),這樣,第一輔助線和第二輔助線都分別包括第一旋轉連接裝置和相應的第二旋轉連接裝置之間的中間部分,並且其中每條錨固輔助線從第一旋轉連接裝置運行到配重時,沿相應的第二旋轉連接裝置滑動。
在此第五實施例中,第一條輔助線和第二條輔助線都不是直接輔助線。兩條輔助線都是對角線輔助線。
較佳的是,在第五實施例中,每條輔助線的中間部分在第一旋轉連接裝置和第二旋轉連接裝置之間呈直線運行。
根據本發明的一個方面,配重裝置包括至少一個可浸沒的腔室。這一特點也有利於配重的運輸(可以在沒有浸沒的情況下運輸,重量較小),也有利於隨著至少一個可浸沒的浮動室被填滿,逐漸提供張力至錨定線。
根據本發明的另一方面,每條錨定線的每個底部部分包括一個浮標,將底部部分分為在海床和浮標之間運行的第一部分以及在浮標和至少一個第一旋轉連接裝置之間運行的第二部分。
上述特點有利於浮動平台的安裝,因為在安裝前的操作中(一旦浮動平台的位置被選定),可以將底層重量、樁或錨環連接到底層區段的第一部分(與浮標一起),隨後,當浮動平台和配重被移動到安裝位置時,將底層區段的第二部分直接連接到浮標。
根據本發明的一些實施例(較佳是在支撐離岸風力渦輪機的浮動平台的情況下),浮動平台包括與錨定線數量相同的突出結構臂,其中每個突出結構臂連接至浮動平台的主結構(或船體)。其中,每個突出的結構臂從連接至浮動平台主結構的第一端徑向延伸到從浮動平台向外伸出的第二端,其中,每個錨定線的至少一個第一旋轉連接裝置與第一臂的第二端相對應地連接到浮動平台,而其中,至少一個第二旋轉連接裝置在位於與第二臂相對應的點上連接到浮動平台。較佳的是,至少一個第二旋轉連接裝置在位於與第二臂的第二端相對應的點上固定到浮動平台上。
根據上一段提到的這些實現方式,浮動平台的主結構(或船體)較佳地包括圓柱形、圓錐形或金字塔形軸的幾何形狀。
除此以外,錨定系統可以包括連接到主結構的多個輻條,其中在每個輻條的每個自由端都有一個浮選元件。這些浮選元件可以包括至少一個可浸沒的腔室。
另外,根據之前三段所討論的實施例,浮動平台的主體結構可以包括至少一個浮選元件,而浮選元件又可以包括至少一個可浸沒的腔室。
浮選元件提供浮力,當浸沒時,允許浮動平台以較輕的重量被移動或拖到其位置或安裝地點,隨後,浸沒相應的浮選元件,以調整平台的最終吃水量至其設計值。
當浮選元件位於連接到軸的輻條末端時,該結構特別穩定,適合於確保浮動平台在安裝操縱過程中的穩定性。
最後,還有一些實施例,在這些實施例中,錨定系統與用於休閒或娛樂用途的浮動平台一起使用。
如之前段落所述,浮動平台可包括一個具有三個甲板間的主結構,其中旋轉連接裝置和旋轉導向裝置在第一甲板間下方的點上連接到浮動平台。主結構包括六根柱子,其從第一甲板間的浮動平台向下伸出,並被配置為部分浸沒。這六根柱子穿過第二層甲板之間和第三層甲板之間。這六根柱子中的三根在第三層甲板之間的上方伸出,到上層甲板的浮動平台上方。
第二層甲板之間包括一個可以折疊和展開的光滑周邊表面,周邊有一個環形陽臺,凸出於光滑周邊表面。
一個拱形的上層圍牆(有玻璃拱頂)在第三層甲板之上,與第三層甲板的中心相對應。
下層圍牆在第一甲板間的下方,與第一甲板間的中心相對應。
因此,本發明是參照國際專利申請案PCT/IB2022/000334中錨定系統所做的改良,其適用於所有類型的海洋浮動平台,允許同一平台在水平和垂直方向移動,但完全消除平台的俯仰和滾轉運動。如本發明申請案中,也消除了中央配重的鐘擺運動。
由於其性質,國際專利申請案PCT/IB2022/000334中包含的發明只適用於具有偶數個臂的平台,因為必須有兩組滑輪和纜線相互面對(對稱)。其中的問題是,現在的風力渦輪機平台通常具有三個臂(及其相應的錨定線),也就是說,其中提出的系統不能適用。
本發明的具體目的是使國際專利申請案PCT/IB2022/000334中描述的系統適用於具有任何數量的突出結構臂的平台(特別是具有三個突出結構臂的平台(及其相應的錨定線))。
安裝該錨定系統的浮動平台沒有俯仰或滾動運動(即使在大浪中),使得其特別適用於以下裝置:
- 容易暈船的人(即非海洋專業從業人員),例如登上船的小孩子、遊客、科學家、訪客和一般遊客;
- 安裝有離岸風力渦輪機的船隻。此用途在本專利申請案中有了新的較佳應用,特別針對浮動式離岸風力渦輪機的平台;
- 所安裝的設備和專用的活動(實驗室、研究中心、工廠)要求平台的運動和加速度要小;
- 可能(在某些時候)遭受極端嚴重的風暴的裝置,可能會危及結構本身的安全,甚至可能使其傾倒(如果其俯仰運動非常大)。
和以前的版本一樣,安裝這種新型錨固的浮動平台不需要靠在海床上,所以適用於任何海深的地區,既可以靠近海岸(深度為70米),也可以遠離海岸(深度達400米或以上),還可以在這兩者中間的任何距離,因為其能夠承受非常嚴重的風暴的緣故。
因此,本發明的錨定系統適用於任何浮動海洋裝置,其中移動要求是一個重要的設計約束,特別是在以下情況:
- 旅遊、海上休閒和航海運動。用這種錨定方式設計的平台是旅館和娛樂業的理想選擇,因為這類設施的大多數潛在客戶都不是專業的水手,而其移動量很小是非常理想的。可以在離海岸線10海里以上的近海水域設置旅館,因此可以有休息、娛樂、賭場和遊戲室、主題公園或任何類型的設施,對於這些設施,陸地上的同等設施可能會遇到城市規劃類型的障礙或難以獲得開業許可或與現行的市政法規有衝突。由於遠離海岸,海的深度更大,不可能在海床上支撐旅館。此外,海浪比較大,所以傳統的平台對這種應用來說移動太大。
- 風力發電站。風車需要一個移動盡可能小的底座;事實上,超過一定程度的傾斜(俯仰)或一定程度的加速度,出於安全考慮,風力渦輪機必須停止。因為其比目前現行裝置的移動量小,每年有更多的淨小時來發電,增加了裝置的盈利能力。事實上,本專利申請案中提出的主要較佳實施例(第二實施例,對應於圖14、圖15、圖22、圖23和圖24),是指專門用於支撐離岸風力渦輪機的浮動平台。
因此,本發明的目的是解決所有浮動結構固有的問題。這些浮動結構或平台,由於波浪或風的作用,有俯仰或滾動的運動,這對其操作是不利的,給船上的人員帶來不便,並可能危及人員和結構的安全。
本發明可以消除這種運動,使其在垂直方向上自由移動;它還可以以一種受限制的方式進行水平運動(如傳統的藉由鏈條裝置的錨定系統)。
與其他已知的錨定系統相比,本發明的錨定系統主題呈現出幾個有利的特點:
- 其可以應用於任何類型的平台,特別是風車和用於海上休閒活動的平台。
- 其完全防止平台的傾斜和平衡運動,但允許任何水平或垂直運動。
- 不需要地基或特殊的海床準備(可以使用比通常更簡單的傳統地基)。
- 最佳吃水在70米和400米之間,但其可以達到更大的深度。
- 其可以被安裝或重新安置(根據需要的次數),不需要特殊的船隻,只需要一艘拖船來移動。
- 錨定線出現的力比TLP平台低;如果任何一條線斷裂,其可以繼續與其他線一起工作。其可以在現場進行修復/替換。
- 其可以設計出更輕的平台(因此更經濟),支柱更小(減少視覺影響)。
如上所述,本發明相關於一種包括浮動平台(100)的錨定系統。
本說明中引用的一些要件定義如下。
浮子或浮動元件(500):是一個封閉的水密套管,完全或部分浸沒在水中,由於波浪或海流的效應,其可能會受到靜水力或水動力的影響。如果其部分浸沒在水中,也可能受到其側面或上部結構的風力。
船體或主結構(400):一個或多個水密的浮子或浮動元件(500),形成一個剛性和抗性的組件,其中至少有一個部分被淹沒。
浮動平台(100):一個任何形狀或配置的船體或主結構(400),具有數個額外的元件或結構,專門用於任何功能(住宿、工業或娛樂設施、風車支撐等),配備本發明提出的錨定系統。
外部因素:風、海流、波浪、內部負載運動或任何試圖使浮動平台(100)偏離其設計位置或試圖使其傾斜或滾動的外來因素。
纜線或錨定線張力(200):纜線或錨定線(200)所承受的拉力(由於其柔性特質,纜線或錨定線(200)不能承受壓迫力)。
中央配重(1):一個完全浸沒在水中的船體,平均密度高於1.8公斤/立方米,其使與之相連的錨定線(200)處於張力之下。在此介紹的簡單裝置中,只有一個位於浮動平台(100)的中心軸(300)上的配重(1)。
錨塊或底重(4):一個(大的)在海床上支撐的重量(5),錨定系統的錨定纜線或線(200)連接到此。在其他習知裝置中,其相當於錨,相當於將浮標或其他海洋元件固定在位置上的「載重」,或者相當於任何其他類型的通過樁的錨。
錨定纜線或錨線(200):任何類型的纜線、鏈條或錨線,使浮動平台(100)與底重(4)相連,防止浮動平台(100)被外部因素拖動。其由以下元件組成:
- 底部區段(8):錨定線(200)的部分,其將底重(4)與錨定線(200)的第一旋轉連接裝置(3)(或外滑輪)相連。在大多數應用中,當處於設計狀態時,底部區段(8)是完全垂直的,儘管在特殊情況下,其可能略微偏離。在某些情況下,其可能是一塊到達海床(5);在其他情況下,底部區段(8)被分割或分為第一部分(下部)和第二部分(上部),兩部分(上部和下部)由中間浮標(9)連接在一起。
- 中間區段(7):錨定線(200)的一部分,其連接著外側滑輪(第一旋轉連接裝置(3))和內側滑輪或滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)(或十字滑輪),最終還有第三旋轉連接裝置(2d))以支撐纜線;其可以是水平的,或是可以有輕微的傾斜(如果滑輪不在同一高度)。
更具體地說,正如下文所見,錨定線(200)包括第一輔助線(200d)和第二輔助線(200c)。中間區段(7)是錨定線(200)的第二輔助線(200c)的部分,其將第一旋轉連接裝置(3)(或外部滑輪)與第二旋轉連接裝置(2c)(或交叉的滑輪)連接。最後,與提出之第五實施例的情況一樣,第一輔助線(200d)也包括位於第一旋轉連接裝置(3)和第二旋轉連接裝置(2c)之間的中間區段(7)。
另一方面,如果有第三旋轉連接裝置(2d)(或內部滑輪),錨定線(200)的第一輔助線(200d)連接第一旋轉連接裝置(3)和第三旋轉連接裝置(2d)的部分也稱作中間區段(7)。
- 中央區段(6):這是錨定線(200)中與中央配重(1)連接的部分。
在第一輔助線(200d)中,如果有第三旋轉連接裝置(2d),中央區段(6)將所述第三旋轉連接裝置(2d)(內滑輪)與中央配重(1)連接。在圖12至21所示的實施例中,沒有顯示所述的第三旋轉連接裝置(2d)。
在沒有第三旋轉連接裝置(2d)的情況下,在第一、第二、第三和第四實施例中,第一輔助線(200d)的中央區段(6)將第一旋轉連接裝置(3)(外滑輪)與中央配重(1)連接。
在沒有第三旋轉連接裝置(2d)的情況下,在第五個實施例中,第一輔助線(200d)的中央區段(6)將第二旋轉連接裝置(2c)與中央配重(1)連接。
在第二輔助線(2c)中,中央區段(6)是連接第二旋轉連接裝置(2c)與中央配重(1)的區段。
- 中間浮標(9):為可選的元件,其可以插入每條錨定線(200)的底部區段(8)。浮標(9)經由纜線(錨定線(200)的底部區段(8)的第一部分)連接到海床(5)。底部區段(8)的第一部分可以包括一條或多條平行的纜線或鏈條。使用這種浮標(9)的好處是,當地面調理好並放置底重(4)時,其可以預先安裝,將其調平到正確的高度,如此之後在安裝浮動平台(100)時,只需要將調整至正確長度的錨定線(200)(每條錨定線(200)的底部區段(8)的第二部分)連接到浮標(9),如此確實地加速了浮動平台(100)的安裝過程。
- 錨定系統的中心軸(300):通過配重(1)在其靜止(或設計)位置的重心的垂直軸。較佳的是,該中心軸(300)構成對稱於浮動平台(100)的中心軸(300)。
- 錨定輔助線(通用):是錨定系統的基本單元,由以下元件組成:
o 置放在海床(5)上的錨固重物(或底重物(4))(可由幾條錨固輔助線共用);
o 第一旋轉連接裝置(3)(或外部或外部滑輪),以固定或部分彈性(或旋轉/傾斜)的方式連接到浮動平台(100)上,靠近底重(4)的垂直面;
o 一個或兩個內滑輪或內滑輪(2)(至少一個第二旋轉連接裝置(2c)(十字滑輪))和可選的第三旋轉連接裝置(2d)(直接內滑輪))以固定或部分彈性(或旋轉/傾斜)的方式在浮動平台(100)結構的某個點連接至浮動平台(100)。其位於離浮動平台(100)的中心軸(300)有一定距離的地方。
o 中央配重(1)的相應部分(數條纜線(至少三根)必然要共用同一個配重(1));
o 連接所有此些元件的纜線,由上述定義的區段組成(中央區段(6)、中間區段(7)和底部區段(8))。
o 可選擇地具有插在底部區段(8)的中間浮標(9)。
o 可選擇地具有一些(較佳是一個或兩個)中間滑輪(旋轉導向裝置(11)),其作用是支撐錨定輔助線的中間區段(7),和/或幫助引導纜線使其沿著最合適的路徑。
o 上述的一些滑輪可以是自定向的,如此就能適應中央區段(6)和底部區段(8)由於浮動平台(100)的運動而遭受的方向變化。
- 突出的結構臂(12):在浮動平台(100)中,外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))比浮動平台(100)的主結構(400)的周邊更遠離中央配重(1),這些突出的結構臂(12)是支架形狀的船體延伸(或任何其他類型的結構),其作用是容納外部滑輪(第一旋轉緊固裝置(3))、內部滑輪(2)(第二旋轉緊固裝置(2c)和可選的第三旋轉緊固裝置(2d)),或中間滑輪(旋轉導向裝置(11))。
- 中央輔助線:一種錨定輔助線,其中內滑輪非常接近平台軸線(與外滑輪在同一側)。其是習知之專利申請案ES 2629867 A2中描述的錨定系統的基本要件,是本發明提出的錨定系統的前身。
- 直接輔助線(第一、第二、第三和第四實施例中的第一輔助線(200d)):是一種錨定輔助線,如果有第三旋轉連接裝置(2d)(直接內滑輪),所述第三旋轉連接裝置(2d)靠近第一旋轉連接裝置(3)(外滑輪),特別是在第一旋轉連接裝置(3)和配重(1)的中心軸(300)之間。此種副線沒有旋轉導向裝置(11)(支撐中間區段(7)的中間滑輪);這是因為這種副線的中間區段(7)非常短,整個副線處於同一平面(沒有必要調整方向)。
- 交叉輔助線(第二和第四實施例中的第二輔助線(200c)):錨定輔助線,其中第二旋轉連接裝置(2c)(內部交叉滑輪)超出浮動平台(100)的中心軸(300),並處於與直接輔助線的平面(錨定線(200)的錨固平面)不同的平面;此種交叉輔助線總是由一個或多個旋轉引導裝置(11)(支撐中間區段(7)的中間滑輪)支撐。其中間區段(7)比直接輔助線長許多,而且不遵循直線軌跡。
- 對角輔助線(在第一、第三和第五個實施例中是第二條輔助線(200c),在第五實施例中也是第一輔助線(200d)):錨定輔助線,其中(針對具有突出的結構臂(12)的浮動平台(100))第二旋轉連接裝置(2c)(內交叉滑輪)位於不同於第一旋轉連接裝置(3)(外滑輪)的突出的結構臂(12)上,並且靠近該突出的結構臂的外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))。
在第一和第五實施例中,對角輔助線的中間區段(7)是直的,沒有旋轉導向裝置(11)(沒有支撐滑輪)。以動力角度而言,其表現與交叉輔助線類似,因為其與中間區段(7)的平移不相關。真正相關的是內部滑輪和外部滑輪的位置。
在第三實施例中,對角輔助線的中間區段(7)包括至少一個旋轉導向裝置(11)(中間滑輪),以使對角輔助線遵循靠近浮動平台(100)的周邊、輪廓或外圍的路徑。
完整的錨定線(200)對應於兩條錨定輔助線(第一輔助線(200d)和第二輔助線(200c))的組合,其共享相同的底重(4)、錨定纜線的一部分底部區段(8)和中央配重(1)的對應部分。其外部或外部滑輪(第一旋轉連接裝置(3))彼此非常接近;一般來說,其與同一旋轉軸平行。在使用突出的結構臂(12)的平台上,這些外滑輪懸掛在同一個突出的結構臂(12)的末端。除了兩個外滑輪,其可由單一外滑輪與至少兩個滑輪組成(一個滑輪用於第一條輔助線(200d),另一個滑輪用於第二條輔助線(200c))。
-平行錨定線(200):錨定線(200),其底部區段(8)是垂直的(在其靜止位置),如圖1至10所示;即使平台移動,所有底部區段(8)仍保持平行(即使在不同的平面)。
-外斜錨定線(200):錨定線(200)的底部區段(8)(連接到海床(5)的部分)不是垂直的,而是向外傾斜的(與垂直方向形成一個角度(A)),也就是說,錨定線(200)的下端離中央配重(1)比外滑輪更遠(圖11)。
-錨定線組(200):共用一個中央配重(1)的數條錨定線(200)的組合。由此產生的排列必須是徑向的,儘管每個分支可以有不同的尺寸(中心線軸和外滑輪之間的距離)。該組的所有內滑輪必須與浮動平台(100)的中心軸(300)保持相同的距離(與配重(1)在同一垂直線上)。
具有非常細長的幾何形狀的浮動平台(100)可以有幾組錨定線(200)作用於安裝的同一個配重(1)(每組錨定線(200)的中心線連接到配重(1)的不同點,配重(1)也是細長形狀)。
在特別大的浮動平台(100)上,可以有幾組錨定線(200),每組都有其相應的配重(1)。
在圖中顯示的所有較佳實施例中,錨定系統只有一組錨定線(因此也只有一個配重(1))。
- SLP平台(軟式腳平台):浮動平台(100),本專利申請案中提出的錨定系統已安裝在該平台上。在每條完整的錨定線(200)上有兩條錨固輔助線(200d,200c),其內部滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)和第三旋轉連接裝置(2d))與浮動平台(100)的中心軸(300)保持相同距離。每條錨定線(200)由一條直接輔助線(200d)和一條交叉輔助線(200c)組成,其內部滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)和第三旋轉連接裝置(2d))相對於垂直通過中央配重(1)的中心軸(300)對稱地設置,如圖8和圖9所示。
- 中央井(選擇性的,圖中未顯示):垂直穿過整個浮動平台(100)的孔,就在內滑輪的下方(如圖6所示),用於擺錘(中央區段(6)和配重(1)的纜線)的通過;如果內滑輪離中央配重(1)的垂直方向非常遠,就不需要中央井。
構成所提出之系統的大部分元件已經在上述段落中描述。尚有其他選擇性的元件,其可以幫助主要元件的正確運作,還有其他元件可以幫助在特定平台上的實際實施。
最簡單的配置是由三條鎖定錨定線(200)組成,每條線由兩條輔助線(第一輔助線(200d)和第二輔助線(200c))組成,每條輔助線包括:
- 安放在海床(5)上的底重(4)。
- 兩個滑輪或旋轉連接裝置(2,3):一個外滑輪(或第一旋轉連接裝置(3))和一個內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c));可選擇的是,每個錨定線(200)的第一輔助線(200d)可以有一個第二內滑輪(或第三旋轉連接裝置(2d)。
- 一個或兩個中間區段(7)的中間支撐滑輪(旋轉導向裝置(11)),在第二、第三和第四實施例中定位在第二輔助線(200c)的中間段上。
- 一個中央配重(1),與三條錨定線(200)共同使用。
- 連接底重(4)和中央配重(1)的纜線(在每條輔助線中),穿過外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))、一個或多個中間滑輪(旋轉導向裝置(11))和內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)或第三旋轉連接裝置(2d)),在那些具有內滑輪的輔助線(200c,200d)中定義三個區段(6、7、8):
o 錨定纜線的中央區段(6),其將內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)或第三旋轉連接裝置(2d))與中央配重(1)連接。其長度取決於中央配重(1)的垂直位置。選擇性地,纜線最靠近中央配重(1)的部分被稱為錨定纜線調整區段(圖中沒有標明,因為其與本發明關聯較小),可用於根據浮動平台(100)定位點的海床或海床(5)的不規則情況調整纜線的總長度;
o 錨定纜線的中間區段(7),其將內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)或第三旋轉連接裝置(2d))與外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))連接,(如果適用)通過旋轉導向裝置(11)(用於支撐和導向中間區段(7)的中間滑輪);根據其性質,其具有固定的長度,但在所有輔助線中不需要此長度都相同;
o 錨定纜線的底部區段(8),其將外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))與底重(4)連接。其長度取決於平台的地理位置(即海床(5)的深度)。可選擇的是,這個底部區段(8)可以分成連接到一個中間浮標(9)的兩部分或幾部分。如此有利於纜線的安裝和維護操作。
由於這三個部分(6、7、8)是同一纜線的一部分,其長度之總和是固定的。這些元件的任務是防止浮動平台(100)的搖晃和俯仰運動,而能夠水平或垂直移動。
如果浮動平台(100)垂直移動一個高度V,配重就垂直移動一個高度2V,但浮動平台(100)上的應力幾乎沒有變化。
如果浮動平台(100)在水平方向上移動了一定量的H,錨定線(200)產生一個相對的水平力,傾向於使浮動平台(100)回到原來的位置。浮動平台(100)上的垂直力幾乎沒有變化。配重(1)稍微向上移動。
如果施加試圖使浮動平台(100)向俯仰方向轉動的彎矩,錨定線(200)的纜線張力就會變化,以補償這個彎矩並防止轉動;如果這個彎矩充分增加,其中一條錨定線(200)就會鬆弛,浮動平台(100)就只受到其他錨定線(200)的限制。一般來說,浮動平台(100)的船體或中央結構(400)將開始輕微下沉。
當除了錨定線(200)之一以外的所有錨定線都變得鬆弛時,浮動平台(100)可能開始翻倒。這種傾覆將是可逆的或不可逆的,取決於整個組件的特定幾何形狀。
浮動平台(100),根據其幾何形狀,可能需要一些元件,以促進錨定系統的正確運作。其中一些可以在圖17(透視圖(3D))和圖18(平面圖)中看到;其他元件在造船業中屬常見的元件,因此在圖中沒有體現。首先可以提到的有以下:
- 兩個旋轉導向裝置(11)(中間區段支撐滑輪(7)):交叉線或對角線的中間區段(7)不從直線路徑,所以設置兩個中間區段支撐滑輪(7)(旋轉導向裝置(11))以引導這個中間區段(7),並避開浮動平台(100)的主結構(400)。
- 抑制中間區段(7):在一些配置中,通過將該第一輔助線(200d)的內外滑輪匹配在同一滑輪上,可以消除第一輔助線(200d)的中間區段(7)(第一、第二、第三和第四實施例中的直接輔助線)。
- 用於支撐外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))的突出結構臂(12):在支撐風力渦輪機的浮動平台(100)中,浮動平台(100)的直徑遠小於定位外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))的最佳距離。因此需要徑向的、突出的結構臂(12),其從浮動平台(100)的主結構(400)中突出,外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))懸掛於其上;這種突出的結構臂(12)可以是格子結構(元件彼此暴露)或封閉結構(元件彼此保護);選擇何種類型取決於每個特定設計的理念。
在支撐風力渦輪機的浮動平台(100)的情況下,有幾個特殊性。
- 浮動平台(100)不需要一個大的甲板表面,其可以是一個小浮標,支撐風力渦輪機及其塔架(13)的重量。
- 主要的設計力是風對風力渦輪機轉子葉片的空氣動力推力。
- 風力對塔基(13)施加了非常大的彎矩。
如果設計狀態下的錨定線(200)不是垂直的(如圖10所示),而是略微發散的(如圖11所示),那麼,當浮動平台(100)被風掃過時,背風滑輪相對於迎風滑輪上升,結果,浮動平台(100)具有與風力相反的俯仰角,此一俯仰角與浮動平台(100)的水平位移成比例,對浮動平台(100)的垂直運動幾乎不敏感。
這個角度使機艙(14)的重量(Q)具有與風對旋翼的推力相反的軸向分量,該分量與旋轉的角度成正比,而旋轉的角度又與浮動平台(100)的水平運動成正比,而水平運動又與風所施加的力成正比。如果這些比例常數適當地同步,無論風速如何,都可以使機艙重量(14)的軸向分量完全抵消風力(嚴格地說,僅有在背風錨定纜線(200)拉緊時成立)。
如此,塔架(13)底部由於風而產生的彎矩就可以完全被抵消。仍然存在著由波浪引起的力和力矩,但其為次要的力和力矩。其結果是:
- 塔架(13)可以通過減少其結構元件的厚度來減輕重量。
- 作用在機艙荷重軸承(14)上的力量減少。
- 錨定的載重減少,浮動平台結構(100)可以更輕(而且建造成本更低)。
在專門用於海上休閒的浮動平台(100)中,對乘客的舒適度影響最大的外部因素是波浪的影響。有了本發明所提出的系統,浮動平台(100)的旋轉運動被取消,垂直運動的影響很小(特別是在使用半潛式浮動平台(100)的情況下),但波浪的水平運動的影響仍然存在,在惡劣的海況下,波浪會產生巨大的加速度(高達1.5 m/s²)。
在一些應用中,可以使用發散性的錨定系統,其產生一個與水平運動相反的傾斜。此種傾斜可以產生一個縱向加速度,與水平運動的加速度相反,所以合力垂直於甲板,因此比浮動平台(100)在沒有俯仰的情況下的運動要小;如此提高了登船者的舒適度。
這種水平和反向俯仰運動可類比於陸地上的秋千或吊床的運動:其有大的移動和轉彎,但不產生加速的心理感覺。事實上,加速度仍然垂直於浮動平台(100)的甲板表面(在秋千的情況下,垂直於座椅表面)。
操作方案將類似於圖11,但發散角(A)要比該圖所示更大。
出現的困難是,縱向加速度的消除只能在相對較小的波浪範圍內實現,例如,這可以在8秒和10秒之間的波浪中實現;然後將這些週期調整為最可能的波浪週期。這種調整取決於:
- 浮動平台(100)的幾何形狀及其穩定性和慣性。
- 錨定線(200)的幾何形狀和其彈性特性。
錨定線纜線(200)相當長,至少要測量操作區域的吃水,加上突出的結構臂(12)的長度(通常在30到40米之間),加上外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))相對於海面高度的兩倍,加上浮動平台(100)最大垂直位移的兩倍(潮汐高度+最大波浪高度),加上安裝區域的20%的吃水和由於其他原因被認為是方便的限度。
在此種長度中,有一部分不會受到任何形式的磨損,但另一部分會受到摩擦、彎曲(在滑輪中)和疲勞現象的影響。
因此,在某些應用中,底部區段(8)的纜線並不到達海床(5),而是連接到相對靠近海面的中間浮標(9)上,該浮標通過鏈條或纜線錨定在海床(5)上,因此,在磨損的情況下,只需要更換纜線的上部,這是磨損最嚴重、最容易被腐蝕的部分(也是最容易接觸的部分)。
可拆卸纜線的長度(或換句話說,浮標的深度)必須使浮標(9)在浮動平台(100)可預見的最大運動中,永遠不會接近外滑輪(第一旋轉連接裝置(3));如果其接觸,可能發生重大故障。纜線材料可以是任何適用於纜線的材料,如以下選擇:
- 編織鋼絲繩:不存在扭曲的可能性,因為錨定線(200)的張力(根據垂直棱鏡的邊緣而施加)可以防止浮動平台(100)的偏航旋轉。
- 合成的或紡織的纜線。
- 鏈接鏈:對於支撐風力渦輪機的浮動平台(100)的中間區段(7)(以及其他兩個部分的上部)來說是理想的,因為其允許使用齒形滑輪,並且具有相對較小的轉動半徑。缺點是噪音較大。對於休閒設施來說,較不建議,因為休閒設施應該具有很好的聲學絕緣。
在海洋休閒平台上,中間區段(7)和其他兩區段的上部應該由紡織材料製成,因為隨著波浪,其是連續移動的,會比用連接鍊條製成的(可能會導致結構中的噪音問題)有更安靜的表現。
在大型浮動平台(100)或只有三條錨定線的平台(200)上,出現在纜線中的力可能相當高。在這種情況下,可以將線分成兩條、三條或更多尺寸較小的平行線。在這種情況下:
- 滑輪是雙輪、三輪或具有更多的輪子。
- 纜線沿其整個長度平行運行(在其每個區段)。
- 與配重(1)和錨定環的連接彼此是非常接近的。
儘管已經以某種形式對其進行了描述,但以下敘述是對可以設計的錨定類型的總結,使用錨定輔助線(200d,200c以不同方式分組)。所有此種都是作為本發明的軟式腳平台(SLP)錨定系統的特殊情況。
在所有情況下,假定有一定數量的錨定線(200)(每條由兩條錨固輔助線(200d,200c)組成),均勻地分佈在中央配重(1)周圍。一般來說,每個系統由三條錨定線(200)組成,儘管如果浮動平台(100)足夠大的話,其可以有更多的數量。
在所有情況下,從所有輔助線(200d,200c)的內滑輪(2)(第二旋轉連接裝置(2c)和最終的第三旋轉連接裝置(2d))向中央配重(1)輸出的纜線中央區段(6)必須與浮動平台(100)的中心軸(300)保持相同距離;外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))可以保持不同距離。
底部區段(8)可以到達海床(5),或者與中間浮標(9)相連,中間浮標的錨定纜線將其與相應的底重(4)連接。
軟式腳 平台( SLP )的錨定:
這是根據第一、第二、第三和第四種所提出的實現形式的錨定系統。
在這種情況下,在每個錨定線(200)中,有第一輔助線(200d)(直接輔助線)(具有或不具有內滑輪(第三旋轉連接裝置(2d))和一個第二輔助線(200c)(可以是交叉輔助線或對角輔助線),其內交叉滑輪(第二旋轉連接裝置(2c))必須與外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))不同的突出結構臂(12)上。根據第二條副線(200c)的特點,有四種可能性:
- 直接對角線輔助線:第二條輔助線(200c)的纜線的中間區段(7)(現在稱為對角線)直接從外側滑輪(第一旋轉連接裝置(3))到內側滑輪(第二旋轉連接裝置(2c));這些滑輪的方向是這樣的:其位於由連接在每個滑輪上的兩個纜線部分定義的平面內。圖12和圖13顯示了這種用於具有三個突出的結構臂(12)的浮動平台(100)的錨定的兩個投影圖(3D和平面)。
- 交叉的輔助線:第二輔助線(200c)(現在參照為交叉輔助線)的中間區段(7)的纜線穿過一個或多個中間滑輪(旋轉導向裝置(11)),這些滑輪支撐著纜線,並且當浮動平台(100)改變位置時,有助於保持滑輪與錨定纜線的對齊。在可能的實施例中,中間滑輪連接到浮動平台(100)的突出結構臂(12)上,如圖14和圖15所示。如此確保了主滑輪(內側(第二旋轉連接裝置(2c)和外側(第一旋轉連接裝置(3))在設計狀態下都是平行的,並且兩條輔助線(200d、200c)的外側滑輪可以安裝在同一個旋轉支架上。
- 圓形對角線輔助線:這是適用於大量錨定線(200)(5條或更多)的版本。其特別適用於用於海洋休閒的浮動平台(100),這些平台具有很大的甲板面積,形狀上或多或少呈現圓形。其由幾條複合錨定線(200)組成,其第二輔助線(200c)(對角線輔助線)包括中間滑輪(旋轉導向裝置(11)),使第二輔助線(200c)的中間區段(7)偏離錨定線(200),或多或少低於浮動平台(100)的上部結構的輪廓。這些滑輪進一步允許纜線避開構成浮動平台結構(100)一部分的支柱(800)。圖16和圖17中可以看到這種類型的錨定的例子,其被用於實現海洋休閒的平台(圖26和圖27)。
- 星形交叉輔助線:一種用於大量錨定線(200)(5條或更多)的版本。特別適用於海洋休閒浮動平台(100),因其具有大的甲板面積。與圓形佈置非常相似,但惰輪(中間滑輪或旋轉導向裝置(11))位於非常接近浮動平台(100)的中心軸線(300)的位置,如此纜線的中間區段(7)被分成的兩個部分與浮動平台(100)的中心軸線(300)和兩個相鄰錨定線(200)的底部區段(8)所定義的平面平行(兩個相鄰錨定線(200)的個別錨固平面)。該系統的優點是,如此兩個輔助線(200d,200c)的外滑輪(第一旋轉連接裝置(3),在有兩個外滑輪用於一條相同的錨定線(200)的情況下)是平行的,可以安裝在浮動平台(100)船體的第一甲板間(26)下的同一個傾斜支架上,而內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c))與外滑輪平行,因此可以安裝在連接到平台的第一甲板間(26)底部的固定軸上。這種錨定方式的範例可見於圖18和圖19中,其也被用於實現海洋休閒的平台(圖28)。
後兩種可能性是大型浮動平台(100)的特殊情況。第三實施例適用於具有大面積甲板的浮動平台(100),第四實施例也適用於具有突出的結構臂(12)的浮動平台(100)。
跨腳式 平台( CLP )錨定:這是根據本發明所提出的第五實施例的錨定系統。
此種類型的錨定系統沒有直接的輔助線;兩條輔助線(200d,200c)是對角線。其中間區段(7)指向與突出的結構臂(12)相鄰的兩個突出的結構臂(12),每條錨定線(200)的外側滑輪(第一旋轉連接裝置(3))懸掛於該結構臂上。圖20和圖21中可以看到這種錨定系統的兩個投影。
本發明的理論基礎是基於幾何結構,從圖6中可以看出。
每根錨定纜線可以被認為是幾乎不可延伸的。如果我們假設其由三個部分組成,其長度為:T6(中央區段的長度)、T7(中間區段的長度)和T8(底部區段的長度),三個部分(6、7、8)的長度(T6、T7、T8)之和為固定值:T6+T7+T8=固定值。
由於中間區段(7)的長度沒有變化,因此也可以認為:T6 + T8 = 固定值。
浮動平台(100),具有兩條錨定線(200)(假設是平面運動;對於三維運動,至少會有三條錨定線(200),但結果是一樣的)。如果我們比較平台的兩個不同位置的部分的長度。
- 設計條件:其有兩條線(P和Q),每條線都有前述的三個區段;
- 任何其他位置:線條變成(R和S)。
由於每條線(P、Q、R、S)保持其長度:
T6(P) + T8(P) = T6(R) + T8(R) ,T6(Q) + T8(Q) = T6(S) + T8(S)
因為T6(P)=T6(Q)和T6(R)=T6(S)(代表相同的措施)。
如果我們從兩條對稱線開始,即T8(P)=T8(Q),那麼T8(R)=T8(S)
也就是說,兩個外側滑輪(第一旋轉連接手段(3))和兩個底重(4)形成一個鉸鏈式四邊形,其中其對邊相等,因此,無論浮動平台(100)的中心位置為何,上側總是與下側保持平行。
為了阻止浮動平台(100)在一個平面內的轉動,兩條錨定線(200)已經足夠,如圖6所示。例如,如果要避免俯仰角,在一個縱向平面上需要兩條錨定線(200),船頭有一個外滑輪,船尾有一個外滑輪,兩個內滑輪在其之間(錨定線的中間區段不需要相等)。如果要避免翻滾角度,兩根錨定線(200)應在一個與波浪橫向的平面上。
為了同時鎖定兩個轉角(俯仰和滾轉),至少需要三條錨定線,外側滑輪(第一旋轉連接裝置(3))較佳是安排在一個等邊三角形的頂點,儘管如果浮動平台(100)長度大於寬度,或者如果浮動平台(100)內部的一般隔間分佈不允許採用圓形對稱的解決方案,其也可以是一個等腰三角形。
圖8和圖9顯示了由直接輔助線(第一輔助線(200d))和交叉輔助線(第二輔助線(200c))組成的完整錨定線(200)的示意圖,代表浮動平台(100)在其設計狀態(圖8)和在任何其他位置(圖9)的位置。
兩個內滑輪(2d:直接和2c:交叉)與浮動平台(100)的中心軸(300)的距離相同(實際上滑輪軸的距離不同,但這樣的中心部分(7)來自對稱點:纜線與滑輪的接觸點)。在設計條件下(圖8),兩條輔助線(200c,200d)的長度不同,但使中心部分(6d,6c)相等,如此中心配重(1)就與浮動平台(100)的中心軸(300)相對應。
當浮動平台(100)被移動時(圖9),底部區段(8d和8c)的長度會發生變化,但彼此保持相等。中間區段(7d和7c)不改變長度(滑輪隨平台剛性移動)。由於每條輔助線(200c,200d)的總長度不發生變化,中央區段(6d和6c)的長度也發生變化,但彼此保持相等,亦即中央配重(1)垂直移動,但仍位於與浮動平台(100)的中心軸(300)相對應。如此,配重(1)在原始版本的錨定系統中可能出現的鐘擺運動完全被消除。
當兩條完整的錨定線(200)結合在一起時(每條線具有直接輔助線(第一輔助線(200d))和交叉輔助線(第二輔助線(200c)),應用與這些線是中心線時相同的原理(在習知技術的平台中,中心線穿過中心井),不論浮動平台(100)的位置,每條完整錨定線(200)的底部區段(8)保持彼此相等。在此意義上,錨定系統(直接(200d)和交叉(200c)輔助線)的作用如同所有的輔助線都是中心線一樣。
該工作方案不能用平面圖來分析,因為所有的輔助線都是三維的;但是,其工作原理與國際專利申請案PCT/IB2022/000334中描述的完全一致。
圖2顯示了一個完整的錨定線的示意圖,顯示其在同一平面內的所有元件。
圖1顯示了兩個相對的臂的錨定線(如國際專利申請案PCT/IB2022/000334中所述);可以看出,其所有元件仍在同一平面上。為了具有三維效果,需要兩組在垂直平面上排列,亦即國際專利申請案PCT/IB2022/000334的錨定系統需要偶數個臂。
圖3顯示本發明中提出的一個完整的錨定線(200)的示意圖。可以看出,其幾乎與圖2相同,但交叉輔助線(第二輔助線(200c))的部分元件被旋轉,以便將其對準浮動平台(100)的兩個連續或相鄰的臂。
直接輔助線(第一輔助線(200d))(用虛線表示)都在同一個平面上(由中心軸(300)和底部區段(8)定義的錨定線(200)的錨固平面)。這條直接輔助線(第一輔助線(200d)從底重(4)到中間浮標(9)運行,並從該處到其中一個外滑輪(第一旋轉連接裝置(3)),然後到直接內滑輪(第三旋轉連接裝置(2d)),並從該處到中央配重(1)。
交叉輔助線(第二輔助線(200c)(用實線表示),處於兩個不同的平面:一個平面與直接輔助線的平面(錨定線(200)的錨固平面)重合,但另一個平面旋轉了120°(如果浮動平台(100)有三個突出的結構臂(12);如果平台有三個以上的突出的結構臂(12),此角度將小於:360°/臂的數量)。交叉輔助線包括其底部區段(8),其從底重(4)開始,穿過中間浮標(9);然後,交叉輔助線穿過另一個外滑輪(第一旋轉連接裝置(3)),並從該處被引導到旋轉導向裝置(11)(支撐中間區段(7)的中間滑輪),其根據一個水平面定向(其旋轉軸為垂直)。在這個旋轉導向裝置(11)中,纜線改變方向,沿著交叉的內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c))的方向進入二級平面,並從該處被導向中央配重(1)。
使用與之前的錨定系統類似的原理,無論浮動平台(100)如何運動,中央區段(6)將始終是相同的(其長度可以改變,但數量相同);此意味著中心配重(1)只能在一個平面內移動,該平面是兩個內滑輪(2d和2c)之間的中間線。
在只有一條錨定線(200)的情況下,如此不是很實用,但如果加上與另一個突出的結構臂(12)相對應的錨定線(200)(如圖5所示),則可以保證外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))將始終處於相同的高度,並且配重(1)也將保持在第二條線的平分面上。此意味著配重(1)必須在兩條錨定線(200)的兩個平分面的交點上移動。此平分線正是浮動平台(100)的中心軸(300);因此,中央配重(1)將始終在浮動平台(100)的中心軸(300)上移動:其可以向上或向下移動,但沒有橫向移動。
經由增加第三條錨定線(200),可以確保所有外側滑輪(第一旋轉連接裝置(3))保持在同一高度;浮動平台(100)可以垂直移動,但俯仰和滾轉角度完全被消除。由於浮動平台(100)始終是垂直的,其中心對稱軸(300)始終保持垂直(儘管其可以在水平方向自由移動),此意指配重(1)將始終與浮動平台(100)處於相同的垂直狀態。如此完全消除了傳統以中央副線做錨定所特有的鐘擺運動。
簡而言之,浮動平台(100)和中央配重(1)的運動與國際專利申請案PCT/IB2022/000334中提出的發明完全相同,但其優點是可以適用於任何數量的錨定線(200);具體而言,其對具有三個突出的結構臂(12)的浮動平台(100)有效。相反的是,國際專利申請案PCT/IB2022/000334的錨定系統只對具有偶數個突出的結構臂(12)的浮動平台(100)有效(在大多數應用中為四個臂)。
圖6中可以看到具有直接(200d)和交叉(200c)輔助線的系統的操作機制。如果其只有中心副線,則將是相同的機制,中央區段(6)之間具有一個空角(ß)(亦即其呈現垂直)。
可以看出,該機制是平坦的(儘管錨定線(200)在不同的平面上,在0°和±120°);所有底線部分都旋轉了60°,以便在同一平面上看到交叉輔助線和直接輔助線(圖中的平面)。
當外部因素(風、浪或海流)作用於浮動平台(100)時,其產生一個彎矩(Mf)和力(Fx),將浮動平台(100)推到圖中所示的位置。
另一方面,中央配重(1)有一個淨重(乾重減去靜水推力),使錨定線(200)的兩根纜線拉緊,產生兩個力,上風向(F1)和下風向(F2)。如果不考慮浮動平台(100)和配重(1)的運動所產生的慣性力,每一側的直纜和橫纜上的力是相等的:
F1c = F1d = F1/2,而F2c = F2d = F2/2
由於配重中的力平衡,以下情況成立:
(F1 + F2) x 餘弦 (ß) = P
這些力經由纜線傳遞給底部配重(4)。
為了使浮動平台(100)處於平衡狀態,施加在底部區段(8)上的兩個力F1和F2必須完全補償外部媒介的彎矩(Mf)。
(F1-F2)x 外滑輪的距離x餘弦(α)=Mf
由於纜線在壓縮狀態下不工作,只要F2是正的,浮動平台(100)將保持水平,之後將開始向背風處傾斜(當F2被取消時)。
另一方面,水平力的平衡如下:
FH = F1 x 正弦(α) + F2 x 正弦(α) = P x 正弦(α)/餘弦(ß) = Fx
根據錨定系統的變體,其中錨定線(200)是發散的,由作用在浮動平台(100)上的外力施加的俯仰角可以得到校正。錨定線(200)的彈性導致當浮動平台(100)受到外力時,迎風的纜線拉長,而背風的纜線縮短;這些變形的結果,浮動平台(100)獲得一個小的背風俯仰角。
如圖11所示,所述的變體包括給錨定線(200)的底部區段(8)一個角度,將錨定點從外部滑輪(第一旋轉連接裝置(3))的垂直方向向外分開。
當浮動平台(100)被風水平移動時,浮動平台(100)的甲板並不保持水平,而是轉向迎風。這個轉角在幾何上與底部區段(8)的角度和海床(5)的深度有關,大約與水平運動的大小成正比。經由調整錨定線(200)的底部區段(8)的角度,無論施加何種水平力(直到某些線鬆開),浮動平台(100)由於錨定線(200)的彈性而產生的傾斜可以被完全抵消。
在以下敘述中,經由舉例,提出三種將底部區段(8)的纜線固定到海床或海床(5)的替代方式。在所有這些替代方式中,中間浮標(9)可以包括在底部區段(8)中(在其設計位置位於類似配重(1)的深度),經由纜線或鏈條連接到海床(5)的錨。
經由這種方式,最後的安裝非常簡單,因為只需將纜線連接到浮標(9)上,浮動平台(100)就可以完全運作。
- 可以使用一個錨定環,例如包括在適當位置的纜線的連接點,經由一個剛性結構連接所有的底重(4)。此種結構包括幾個壓載水箱,最初是空的,這樣組件就有一個輕微的正浮力。這個結構被移動到風電場,並在要安裝浮動平台(100)的位置沉入水中。此一操作不需要很高的精度,因為不管環形物在海床(5)上的位置如何,錨點一定是正確的定位。當浮動平台(100)放置在其位置或安裝地點時,只需將纜線固定在錨上,浮動平台(100)就可以運行了;
- 可以使用打入海床的樁子(5)。此一系統是從TLP型平台的基礎上複製,海床(5)已經準備好了,打入的樁包括錨定線(200)的錨點。與TLP系統的根本區別在於,本發明的錨定系統必須承受的拉應力比TLP平台低得多,事實上,在同等安裝功率下,應力是五分之一或更少。如此使得錨定的準備工作更經濟、更簡單。
- 可以使用預先放置在海床(5)上的底重(4)。由於纜線的張力較低,可以使用單獨的底重(4),精確地放置在海床(5)上預先準備好的平面上。這是介於錨定環(非常大的結構,但易於安置)和使用樁(地面必須稍作準備,底重(4)必須精確放置)之間的解決方案。
本發明的錨定系統與TLP(張力腿平台)平台的比較:
顯然,具有TLP型錨定系統的浮動平台(100)與具有本發明錨定系統的浮動平台(100)作用的目的相同。其目的是使浮動平台(100)的俯仰/滾動運動無效。然而,兩者的工作原理是完全不同的,其運動學和動力學特性也是完全不同,這一點可以從下表看出:
特性 | TLP平台 | SLP平台(本發明之錨定系統) |
垂直位置 | 幾乎固定,其在一個圓周的弧線上移動,中心在錨的重量 | 完全自由,在設計範圍內(該範圍取決於中心部分的長度)。 |
俯仰角 | 理論上無,取決於錨定線的彈性 | 取決於底部的區段 -垂直:理論上是無 -發散性:可控的逆向或無 |
纜線的設計張力 | 非常高 | 適度,小於1/5的TLP平台應力 可與傳統的錨定方式媲美 |
靜態條件下電纜的平均張力 | 隨著潮位和水平運動的增加而增加 | 只要配重不離平台太近,在任何海況下幾乎是固定的 |
解除背風面纜張力的可能性 | 經由外部彎矩 由於低潮汐 由於非常大的波浪 | 經由外部彎矩 由於非常大的波浪 |
塔底的彎矩 | 比陸地上的磨坊要多一些 | 比陸地上的磨坊要小(分叉線) |
外觀 | 非常高和細長的平台 | 高度降低和扁平化的平台(任何形狀) |
環境影響 | 對環境的影響很大,特別是在低潮期 | 所有狀況下,對環境的影響都是減少的 |
船體的幾何要求 | 浮動面積小 沒有其他相關 | 無 可以是任何形狀 |
活動部件 | 無 | 幾乎整個錨定系統 |
運輸到所需的操作位置 | 複雜,需要特殊船隻 | 非常簡單,只需要一艘常規的拖船 |
安裝 | 非常複雜,需要非常精確地定位底部的錨點 | 非常簡單,不需要陸上準備,幾乎可以自主安裝 |
改變運作地點 | 幾乎不可能 | 非常簡單,只需要一艘拖船以運輸 |
以下將對本專利申請案的圖式進行描述和討論。
在所有的圖式中,到海床(5)的深度已經減少,以使圖像更相稱,也更容易解釋。如果距離海床如此之近,則其就不值得成為浮動平台(100),因為如果直接靠在海床(5)上,效果會更好。在實際專案中,配重(1)也會按比例比圖中所示更深。
圖1顯示錨定線(200)的基本方案(根據國際專利申請案PCT/IB2022/000334的錨定系統)。此種裝置包括漂浮在海上的浮動平台(100),配備有偶數條錨定線(200)(當只需要取消一個方向的轉向運動,如俯仰時,最少是兩條錨定線(200);當需要同時取消俯仰和滾轉時,最少是四條錨定線(200))。每條錨定線(200)由兩條輔助線(200d,200c)組成,每條輔助線包括:一個內部滑輪(第二旋轉連接裝置(2c),可能還有第三旋轉連接裝置(2d))和一個外部滑輪(第一旋轉連接裝置(3)),支撐由三部分組成的錨定纜線。底部區段(8)連接到放置在海床(5)的底重(4);另一個中央區段(6)連接到中央配重(1),以及;一個中間區段(7)連接其他兩個區段(6,8)。中央配重(1)由所有的錨線(200)共享。底部區段(8)可以分為兩個子區段或部分,其連接到一個中間浮標(9);在這種情況下,這個底部區段(8)的下部或第一部分是所有輔助線(200d,200c)共同懸掛在同一個突出的結構臂(12)。在圖中,同時表示兩條完整的錨定線(200),一條是連續線(右臂的),另一條是虛線(對面臂的)。
圖1對應的是兩個相對突出的結構臂(12)的錨定線(200)的排列(因為國際專利申請案PCT/IB2022/000334需要突出的結構臂(12)的數量是偶數)。
圖2顯示了與圖1相同的錨定系統的單一錨定線(200)的輔助線(200d,200c)。圖2更清楚地顯示了錨定線(200)的元件,以及直接(虛線)輔助線和交叉輔助線(實線)的區別。
底部區段(8)從底重(4)到一個中間浮標(9),在該處其分支到兩條輔助線(200d,200c)的纜線,到達外部滑輪(第一個旋轉連接手段(3));此一滑輪是兩個(具有相同的旋轉軸)。從該處,此兩個區段抵達內滑輪:
- 直接輔助線(200d)的中間區段(7d)到達直接內滑輪(2d),並由其中央區段(6d)直接指向所有輔助線(200d,200c)共有的中央配重(1)。
- 交叉輔助線(200c)的中間區段(7c)通向相對的突出結構臂(12),到達交叉內滑輪(2c),該滑輪與中心軸(300)的距離與直接內滑輪(2d)相同;該滑輪改變其名稱,稱為到達中央配重(1)的中央區段(6c)。
完整的錨定系統(根據國際專利申請案PCT/IB2022/000334)由圖2中描述的偶數條線組成,懸掛在各自突出的結構臂(12)上。在靜止位置,整個錨定線(200)和其所有元件,都在同一個平面上,中間區段(7)在浮動平台(100)的上部穿過其船體或主結構(400)。
圖3顯示了本發明的錨定系統的基本方案。該圖3描述了(與圖2類似)錨定線(200)的單一錨定線(200)。這條錨定線(200)包括第一輔助線(200d)(在此情況下,是直接輔助線(用虛線描述))和第二輔助線(200c)(在此情況下,是交叉輔助線(用實線描述))。可以看出,該機制與國際申請PCT/IB2022/000334的機制非常相似,但有根本的區別:第二輔助線(200c)的至少一個區段不在由平台的中心軸(300)和有關錨定線的底部區段(8)定義的錨固平面內。
第二輔助線(200c)的第一部分確實位於與第一輔助線(200d)相同的錨固平面內,但在靠近浮動平台(100)的中心軸線(300)時,經由一個或多個旋轉導向裝置(11)(中間區段(7)的中間支撐滑輪)而改變方向,並與相鄰的突出結構臂(12)的垂直平面對齊(在具有三個突出結構臂(12)的浮動平台(100)中,其與第一臂呈120°方向。如果浮動平台(100)具有五個突出的結構臂(12),兩個突出的結構臂(12)之間的角度將是72°)。
其餘的元件都相同,以類似的方式排列,但在兩個不同的平面上定向。如圖14和圖15所示,旋轉導向裝置(11)(支撐中間區段(7)的中間滑輪)可以分成兩個滑輪,設置在兩個相鄰的突出結構臂(12)上,以使第二輔助線(200c)的中間區段(7)遠離浮動平台(100)的船體或主結構(400)。
圖4將錨定線(200)繪製在兩個相鄰或連續的突出結構臂(12)上。這是類似於圖1的方案,但在這種情況下,圖4出現了60°的折疊,因此錨定線(200)被固定在浮動平台(100)的三個突出的結構臂(12)上。如果詳細分析(和嚴格而論),可能會產生誤導,因為在這個圖式中還可以看到第三突出結構臂(12)的部分輔助線,但其好處是可以更直觀地瞭解錨定系統的情況。此外,每個臂都可以看到真實平台的樣子。
圖5顯示了根據本發明錨定系統的一個實施例,帶有三個突出的結構臂(12)的浮動平台(100)的完整錨定系統示意圖,其包括在圖3和圖4中已經描述過的所有元件。
圖6顯示了調節錨定線(200)各部分長度的幾何原理機制,證明浮動平台(100)總是平行於其初始位置而移動。該機制對應於中央錨定輔助線(如專利申請案ES 2629867 A2中的定義),因其相容性故在此保留。
圖7顯示了動態原理的機制,說明當浮動平台(100)受到由外部因素(風、波浪或海流)引起的力(Fx)和彎矩(Mf)時,作用在錨定線(200)的纜線上的力。所有錨定線(200)的應力之和總是固定(等於中央配重(1)的表觀重量,除以角度ß的餘弦);各線的應力之差與施加的彎矩成正比,能夠支撐浮動平台(100)的水平力(FH)與錨定線(200)與垂直方向的角度(α)之正弦成正比。當兩條背風輔助線解除張力時,浮動平台(100)失去了水平性(出現俯仰或滾動運動)。
圖8和圖9顯示了錨定系統的基本方案,與圖1相似,其中取消了中間浮標(9),因此直接輔助線(8d)和交叉輔助線(8c)的底部區段(8)到達海床或海床(5)上的底重(4)。圖8表示浮動平台(100)處於靜止狀態,圖9對應的是浮動平台(100)由於風浪的影響而改變其位置(水平和垂直)時的情況。
圖10顯示了帶有平行線的錨定系統的操作機制,其中底部區段(8)在靜止位置是垂直的(虛線);當浮動平台(100)移動時(實線),浮動平台(100)的甲板始終保持水平。滑輪的位置有意地稍作改變,以方便對方案的解釋。
圖11顯示了具有分歧線的錨定系統的操作機制,其中底部區段(8)並不垂直下到海床(5);而是其路徑與垂直方向形成一個角度(A)。當浮動平台(100)水平移動時,其向風向傾斜。乍看之下,其如同繞著兩個底部區段(8)的交匯點旋轉。如果浮動平台(100)是離岸風力渦輪機支架,有塔架(13)和風力渦輪機機艙(14),可以使機艙(14)重量的軸向分量(由於塔架(13)的傾斜)正好補償轉子葉片上的風推力,如此風力渦輪機之整個塔架(13)的彎矩被消除(因此由塔架(13)傳遞到浮動平台(100)的彎矩也被消除)。
圖12和圖13顯示了根據本發明的錨定系統的第一實施例。
圖12和圖13顯示了具有三條錨定線(200)的浮動平台(100)的錨定系統(軟式腳平台或SLP)示意圖。每條錨定線(200)的第二輔助線(200c)是直接的對角線輔助線(沒有旋轉導向裝置(11),亦即沒有中間滑輪支撐中間區段(7))。
每條錨定線(200)由第一輔助線(200d)(在此情況下是直接輔助線)和第二條輔助線(200d)(在這種情況下是對角線)組成,交叉的內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c))位於浮動平台(100)的另一個突出的結構臂(未顯示)上。
在圖12和13中,所有提到浮動平台(100)的地方都被刪除,只顯示了錨定線(200)、中央配重(1)、錨定線(200)中間的浮標(9)和底部配重(4)。
圖12呈現透視圖,圖13呈現根據第一實施例的錨定系統的平面圖。只有直接錨固輔助線(6d、7d和8d)的區段和交叉錨固輔助線(6c、7c和8c)的區段被標出;底部區段(8c和8d)在平面圖中幾乎無法區分,因為其幾乎是垂直的。
圖14和圖15顯示了作為本發明主題的錨定系統的第二實施例。
圖14和圖15顯示了具有三條錨定線(200)的浮動平台(100)的錨定系統(SLP)示意圖。每條錨定線(200)的第二條輔助線(200c)是交叉的輔助線,穿過兩個旋轉導向裝置(11)(用於前進和支撐中間區段(7)的兩個中間滑輪),以便所述區段與支撐內滑輪(第二旋轉緊固裝置(2c),可能還有第三旋轉緊固裝置(2d)(未顯示))和外滑輪(第一旋轉緊固裝置(3))的突出的結構臂(12)平行運行。
圖14描述了該錨定系統的第二實施例的透視圖,圖15描述了該錨定系統的第二實施例的平面圖。
該錨定系統的第二實施例是作為離岸風力渦輪機支撐的浮動平台(100)的較佳基本配置。
圖22、圖23和圖24顯示了根據本發明的第二實施例之支撐離岸風力渦輪機的浮動平台(100)。
圖16和圖17顯示了本發明錨定系統的第三實施例,其是對角線的錨定系統。
圖中顯示了具有六條錨定線(200)的浮動平台(100)的錨定系統,其中每條錨定線(200)包括第一輔助線(200d)(或直接輔助線)和第二輔助線(200c)(或對角線)。
每條第二輔助線(對角線)的中間區段(7)通過旋轉導向裝置(11)(支撐中間區段(7)的中間滑輪),該旋轉導向裝置位於浮動平台(100)外圍附近,並被配置為重新定向該中間區段(7)的路徑(用以避開浮動平台(100)的支柱之特定情況下)。雖然該圖參照為具有偶數個臂的系統,但對於5個或7個臂來說是完全一樣的,而且顯然與專利申請案PCT/IB2022/000334提出的解決方案不同。
圖18和圖19顯示了本發明的錨定系統的第四實施例。此為星形交叉的錨定系統,雖然看起來非常不同,但其機制與圖16和圖17相同,其中惰輪已經從外圍移到了平台的中心(其保持在相同的高度)。
圖中顯示了具有六條錨定線(200)的浮動平台(100)的錨定系統,其中每條錨定線(200)包括第一輔助線(200d)(或直接輔助線)和第二輔助線(200c)(或交叉輔助線)。
每條第二輔助線(交叉輔助線)的中間區段(7)通過兩個旋轉導向裝置(11)(支撐中間區段(7)的中間滑輪),該旋轉導向裝置位於浮動平台(100)的中心軸(300)附近,並被配置為重新定向該中間區段(7)的路徑(以避開浮動平台(100)的船身的特定情況下)。
錨定系統的第三和第四實施例適用於休閒平台,其具有大型甲板,其中錨定系統位於上層建築下面。直線沒有中間滑輪,因為如果有的話,內側的交叉滑輪(2c)就必須更靠近浮動平台(100)的中心軸(300)(滑輪2c和2d必須在一起),而消除了中間纜線部分(7)的'圓形'效果。
圖20和圖21中顯示了錨定系統的第五實施例。
這些圖顯示了浮動平台(100)的錨定系統(十字軟式腳平台或CLP)的示意圖,該平台有三條錨定線(200),其中沒有直接的輔助線,每個突出的結構臂(12)(未顯示)的兩條輔助線(200d,200c)是對角輔助線。
圖22、圖23和圖24敘述支撐風力渦輪機塔架(13)的浮動平台(100)(機艙(14)沒有顯示)。此浮動平台(100)採用的是根據本發明第二實施例的錨定系統。
此些圖式對應於支撐離岸風力渦輪機的浮動平台(100)的較佳實現方式,該平台在其壓載狀態下是穩定的,有三條錨定線(200)。在這些圖中,錨定系統(SLP)包括完整的直接輔助線(但沒有中間纜線部分)和交叉輔助線(在每個交叉輔助線上有兩個旋轉引導裝置(11)(支撐中間區段(7)的中間滑輪))。圖中描述了平台的三個視圖:圖24是組件的剖面圖,圖22是正面圖,圖23是組件的透視圖。
圖25、圖26、圖27和圖28描述了一個用於體育、娛樂和/或海洋休閒設施的浮動平台(100)。
船體或主結構(400)由六個圓柱形支柱(800)形成,每個支柱都有一個浸沒部分(29)和一個高於操作吃水線(22)的浮起部分(30)。這個浮起部分(30)將每個支柱(800)與浮動平台(100)的船體的第一甲板間(26)連接。
此第一甲板間(26)是由一個圓盤形成,其頂部形成浮動平台(100)的主甲板(35),並包括第二甲板間(27)的環形陽臺周邊。
支柱(800)包括穿過各個甲板間(26、27、28)的延伸部分(31),將浮動平台(100)的整個上部結構固定在一起。其中三根支柱(800)在上層甲板(36)上方繼續延伸,形成三個建築物(32),作為浮動平台(100)上的遊客的住艙。
上層建築由三個甲板間(26、27、28)形成。
第一個甲板間(26)是最低的,形成了浮動平台(100)的抵抗性船體,其中央部分向下延伸,形成一個大的中央房間或下層圍牆(37)。
第二層甲板(27)是完全透明的,其有玻璃的輪廓,儘管其面板是可折疊的(可收回),使第二層甲板(27)完全向外部開放。
第三層甲板之間(28)也是封閉的(以確保平台的結構強度),在其中央區域有另一個中央房間或上部圍牆(33),由有色玻璃的圓頂(34)覆蓋。
三個上層建築(32)的屋頂(38)被裝備成直升機場。
浮動平台(100)配備有圓形對角線(根據第三實施例)或星形(根據第四實施例)的錨定系統(SLP)。
圖25顯示了浮動平台(100)的頂部透視圖,其切成3/4,以便了解浮動平台(100)的內部佈局。該視圖不包括錨定系統。
圖26顯示了平台的剖面圖,切成3/4(剖面部分仍在右邊),其中包括圓形對角線錨定系統(根據第三實施例)(儘管其某些元件被構成浮動平台(100)浸沒船體的支柱(800)部分地遮住)。圖中所示的水平線是浮動平台(100)的工作吃水(22)或設計浮力。
圖27顯示了浮動平台(100)的下透視圖,其切成3/4,以便了解其內部佈局。該視圖包括圓形對角線錨定系統(根據第三實施例),特別是其與船體的支柱(800)的相互作用。可以看出,對角線副線圍繞著支柱(800),在中央配重(1)處連接;旋轉導向裝置(11)(中間滑輪)使第二副線(200c)的中間區段(7)偏轉,以便支柱(800)可以進一步彼此分開。
圖28顯示了浮動平台(100)的底部透視圖,與圖27類似,但其具有對角星錨定系統(根據錨定系統的第四實施例)。
儘管所提出的錨定系統對任何浮動平台(100)都是有效的(旨在支撐任何類型的結構),但本發明特別適用於兩種特定的應用,即作為離岸風力渦輪機的支撐和作為海上休閒的平台。關於所提出申請專利的標的(錨定系統),兩種應用之間的主要區別是浮動平台(100)的甲板面積,此導致在設計為風力渦輪機支撐的平台中,外滑輪懸掛在徑向排列的突出結構臂(12)上,這些結構臂從浮動平台(100)的甲板上突出相當遠的距離,而在設計為海上休閒的平台中,外滑輪懸掛在從浮動平台(100)的主甲板間(第一甲板間(26))突出的非常短的臂上。
在較佳用於浮動平台(100)以作為離岸風力渦輪機的支撐的錨定系統的情況下(根據提出的第二實施例),錨定系統包括以下元件:
- 三條錨定線(200),每條錨定線由兩條輔助線(200c,200d)組成,每條輔助線(200d,200c)由掛在一個外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))和一個內滑輪(2c,2d)上的錨定線組成,這些滑輪另外掛在一個突出的結構臂(12)上,該結構臂作為錨定線(200)的支撐。所有輔助線(同一錨定線/臂)的錨固纜線的底部區段(8),直接通過中間浮標(9)和共同的底部區段(底部區段(8)的第一部分或下部)連接到底重(4)。所有錨定線(200)的中央區段(6)連接到一個中央配重(1)上,該配重是所有錨定線(200)共同的配重。交叉線(第二輔助線(200c))包括兩個旋轉導向裝置(11)(中間段支撐滑輪(7)),用於將第二輔助線(200c)的中間區段(7)的行程從外側滑輪(第一旋轉連接裝置(3))懸掛的突出結構臂(12)偏轉到另外兩個突出結構臂(12)其中之一。另外,也可以使用其他描述過的錨定系統(SLP或CLP的變體)。
- 浮動平台(100):其船體或主結構(400)連接到三個圓柱形浮筒或浮動元件(500),這些浮筒或浮動元件的垂直軸排列在一個等邊三角形的頂點上,彼此之間有足夠的距離,以便中央配重(1)以必要的間隙裝在平台的中心。浮動元件(500)藉由三個傾斜的 "腿 "或輻條(600)連接到浮動平台(100)的船體或主結構(400)上,此些輻條正好位於浮動平台(100)上部結構(20)的下方,遠高於其工作吃水(22)的加固結構環(19)中。在這個結構環(19)上連接著三個突出的結構臂(12),用於固定錨定線(200)的滑輪(外滑輪(第一旋轉緊固裝置(3))和內滑輪(第二旋轉緊固裝置(2c)和第三旋轉緊固裝置(2d)(若有的話))。在此加固的結構環(19)上具有一個上層建築(20),風力發電機的塔架(13)被支撐於其上。在壓載狀態下,水線(21)大約位於浮動元件(500)(其特點是有一個浸沒區(15)和一個浮出區(16))的一半,浮動平台(100)本身是穩定的。在操作狀態下,操作吃水(22)位於輻條(600)的大約一半處(其特點是工作狀態下的浸沒半徑區(17)和永不浸沒區(18)),並且浮動元件(500)完全浸沒。
- 中央配重(1):具有垂直軸的圓柱形水箱,有壓載,但其體積是完全空的,其正浮力約為其體積的10%。其內部被分為幾個壓載艙或淹沒艙,可以獨立地填充或排空。當其中一個腔室被淹沒時,具有輕微的負浮力。在其屋頂上,具有三對錨,所有錨線(200c,200d)的中央區段(6)的末端都連接在一起。
- 風力渦輪機:包括一個塔架(13),其靠在浮動平台(100)的主結構(400)上(在加固結構環(19)上方的上層建築(20)上),突出的結構臂(12)和輻條(600)的上部連接在上面。塔架(13)支撐風輪機本身位處的機艙(14)。因其是商業部件,所以不做更詳細的描述。
- 經由位於浮動平台(100)的輻條(600)內的梯子,可以接觸到浸沒的浮動元件(500)(用於維護操作)。所述腿或輻條(600)可經由位於加固結構環(19)的相應矩形面上的水密門進入。該浮動平台(100)有兩種操作模式:
o 轉移(或壓載)狀態,在這種狀態下,其所有可浸沒的腔室都是空的,所有的錨定線(200)都收回,除了連接到拖船上的纜線外,其呈現自由漂浮,沒有其他繫纜。在這種情況下,浮動平台(100)本身很穩定。
o 工作(或設計)狀態,在這種狀態下,其任何壓載艙或可浸沒的腔室被部分填滿,以使平台在其工作(22)或設計吃水時漂浮。浮動平台(100)經由所有錨定線(200)的中央區段(6)與中央配重(1)連接,經由錨定線(200)的底部區段(8)與海床(5)連接。在這種情況下,浮動平台(100)本身沒有穩定性,僅依賴錨定線(200)提供的穩定性。
圖22至24顯示了該浮動平台(100)的三個視圖(其中已確定其主要元件),其中具有根據第二實施例提出的錨定系統。
在較佳用於浮動平台(100)的錨定系統作為海上休閒活動的支撐物的情況下,這種實現方式的主要需求是,其需要大量的可居住的表面區域,並且必須保持非常低的移動水平,因為大多數來此參觀的人都不是海洋專業人士,不習慣於海上船隻的移動。
這種用於海上休閒活動的浮動平台(100)(如圖25至28所示)較佳採用根據所提出之第三或第四實施例的錨定系統(SLP)。
此浮動平台及其相應的錨定系統的主要元件是:
- 六條錨定線(200),第二輔助線(200c)的中間區段(7)(第三實施例中的對角輔助線或第四實施例中的星形交叉輔助線)經由旋轉導向裝置(11)(中間區段(7)的中間支撐滑輪)調整方向,將其與構成浮動平台(100)的船體或主結構(400)的支柱(800)分開。在圓圈錨定(第三實施例)中,第二輔助線(200c)的中間區段(7)向外偏轉,在星形錨定(第四實施例)中,第二輔助線(200c)的中間區段(7)向內偏轉。
- 由六根支柱(800)形成的船體或主結構(400),每根柱子具有一個浸沒部分(29)和另一個高於操作吃水(22)的浮出部分(30)。所有錨定線(200)的中央區段(6)通過支柱(800)之間的縫隙。在支柱(800)的底部是浮動平台(100)的基本設備,將其視為一艘船,亦即發電機、空調、水處理設備、船舶服務、泵、雜項設備等。更高的層次或樓層包括船員宿舍。
- 構成船體或主結構(400)的三根支柱(800)繼續向上伸展,支撐構成浮動平台(100)上層建築的各種甲板間(26、27、28);另外三根支柱(800)在主甲板(35)結束。在支柱(800)的中央部分有電梯和樓梯,整個外圍被住宿所佔據,沿著電梯/樓梯的主幹周圍徑向排列。
- 第一個圓形甲板間(26)形成浮動平台(100)的結構性船體,專門用於各種公共空間,例如商店、餐廳、廚房、商業或休閒場所。在中央區域有一個較低的圍牆(37),有一個自由高度較大的房間,用於例如劇院、電影院、展覽、博物館等活動。
- 第二層無遮擋的玻璃甲板間(27),其外圍可以打開,使所有的內部空間與外部相連,包括步行區、餐廳和戶外咖啡館、花園、噴泉等。在主甲板(35)上有一環形區域圍繞,其可以安裝成日光浴室或作為瞭望台。
- 第三封閉甲板間(28),由三根支柱(800)支撐,形成住宿建築(32)。第三甲板間(28)的內容取決於浮動平台(100)所要從事的活動。在此第三甲板間(28)的中心,有一上層圍牆(33),其具有一個房間,由一個玻璃穹頂(34)覆蓋,專門用於浮動平台(100)上住宿的人的社交聚會。根據浮動平台(100)的使用情況,上層圍牆(33)的房間可以作為游泳池使用。
- 第三層甲板之間(28)的上方是上層甲板(36),被佈置成日光浴室、長廊或運動區,特別是如果上層圍牆房間(33)是一個游泳池。四周是專門用於遊客住宿的三根支柱(800),其屋頂被佈置成直升機起降場(直升機場(38))。
圖25至圖28顯示了此浮動平台(100)的四個視圖:圖25是浮動平台(100)的透視圖,在沒有錨定系統的情況下,在3/4處進行剖面。圖26是一個剖面圖,其中也包括錨定系統的頂部(從配重(1)往上);圖27是一個較低的透視圖,更詳細地顯示了錨定線(200)的圓形對角線;圖28是一個圓形對角線視圖;圖28是一個圓形對角線視圖。較低的透視圖,可以更詳細地看到錨定線(200)的中間區段(7)的對角星狀。雖然所有的圖片和描述都是在6柱模型上進行的(具有6條錨定線),但對於5柱或7柱的平台也是完全有效的,選擇6柱的版本純粹是出於審美考慮。
因此,本發明的標的,海洋浮動平台(100)的錨定系統由三條或更多的錨定線(200)組成,圍繞浮動平台(100)的一個共同點或中心軸(300)徑向排列,每條錨定線由兩條錨固輔助線(200d,200c)組成,其中包括以下元件:
- 一個內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)和最終的第三旋轉連接裝置(2d))和另一個外滑輪(第一旋轉連接裝置(3)),位於錨定線(200)的上部;其可以是單個(單一滑輪)或多個(多個重疊的平行滑輪)。
- 與所有錨定線(200)共同的中央配重(1),位於所有錨定線(200)的交叉點下方,有幾個壓載艙(可浸沒的艙室),如此,當中央配重(1)的壓載艙為空時,具有很小的正浮力(小於配重(1)總體積的20%),當中央配重(1)的所有壓載艙被淹沒時,具有很大的視重(大於浮動平台(100 )總位移的15%)。
- 所有錨定線(200)共有的錨定環,或數個錨定砝碼(4)(每條錨定線(200)具有一個),具有幾個壓載艙,如此當錨定環的壓載艙為空時,其具有小的正浮力(小於錨定環總體積的20%),當錨定環的壓載艙完全淹沒時,具有較小的正浮力(小於錨定環總體積的20%),當錨定環的壓載艙完全淹沒時,具有非常大的視重(大於浮動平台(100)總位移的15%)。在操作狀態下,錨環停靠在海床(5)上,發揮傳統船錨的功能,防止風、海流或海浪拖動浮動平台(100)。在某些應用中,其可以被海床(5)上的幾個常規錨所取代,錨定系統的纜線連接到這些錨上。
- 錨定纜線,其將中央配重(1)與錨定環(或與每個底部配重(4)或錨定物)連接,並由每個錨定線(200)的內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)和最終的第三旋轉連接裝置(2d))和外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))支撐,實際上分為三個區域或區段:纜線或錨定線(200)的中央區段(6),從中央配重(1)到該錨定線(200)的內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)或最終的第三旋轉連接裝置(2d));錨定纜線或錨定線(200)的中間區段(7),包括在內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)或可能是第三旋轉連接裝置(2d))和外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))之間,以及錨定纜線或錨定線(200)的底部區段(8),從外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))延伸至錨定環或底重(4)。
- 一個或多個中間滑輪(旋轉導向裝置(11)),支撐著纜線或錨定線(200)的中間區段(7),穿插在內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)或最終第三旋轉連接裝置(2d))與外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))之間,其主要任務是改變所述中間區段(7)的行程。與其他錨定系統不同的是,錨定線(200)的中間區段(7)不是直線,而是從錨定線(200)的輸出結構臂(12)到最近的錨定線(200)的輸出結構臂(12)(位於角度120
°或72
°的平面,取決於輸出結構臂(12)的總數量)。
- 支撐錨定線(200)的突出結構臂(12),由浮動平台(100)的甲板或船體或上層建築(主結構(400))所支撐(或嵌入),從其上懸掛:外滑輪、內滑輪和支撐中間部分的中間滑輪(如果有)。浮動平台(100)可以有奇數個突出的結構臂(12)。
作為輔助元件,每條錨定線(200)還可以包括以下任何一項:
- 插在錨定線(200)底部區段(8)的中間浮標(9)。如果呈現,其經由另一個纜線段與底重(4)連接。
尚包括其他輔助元件,這些元件在傳統的錨定系統中是常見的,並且有助於浮動平台(100)在其操作地點的安裝/卸載操作,例如絞盤、捲揚機、鑽頭或任何傳統錨定系統的其他典型元件。
錨定系統包括,對於每個錨定線(200)而言,具有第一輔助線(200d)和第二輔助線(200c)。第一輔助線可以是直接或對角線的輔助線。第二輔助線可以是交叉的輔助線或對角線。在任一情況下,第二輔助線包括一個內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c)),該滑輪位於由中央配重(1)(穿過中央軸(300))、底重(4)和外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))定義的平面(錨固平面)之外(其中底重(4)和外滑輪經由錨定線的底部區段(8)連接)。
在根據第五實施例(或 "CLP "系統)的錨定系統中,每條錨定線(200)都有兩條對角線,其內滑輪(第二旋轉連接裝置(2c))相對於由中央配重(1)、底重(4)和外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))定義的錨固平面彼此對稱。
根據錨定系統的一種可能實現方式,在專案位置,在靜止和平靜的海面上,每條錨定線(200)的所有輔助線(200d,200c)的底部區段(8)是垂直的(並且彼此平行)。
與上一段所述不同的是,每條錨定線(200)的所有輔助線(200d,200c)的底部區段(8)可以略微偏離,亦即錨定纜線或線(200)在底重(4)上的錨定點比外滑輪(第一旋轉連接裝置(3))離中央配重(1)具有更大的水平距離。
浮動平台(100),當用作風力渦輪機的支撐時,至少可以包括以下元件:
- 部分浸沒的船體或主結構(400),具有任何幾何形狀。
- 支撐離岸風力渦輪機的塔架(13),位於浮動平台(100)的船體正上方。
- 完整的離岸風力渦輪機,其機艙(14)安裝在相應的塔架(13)的頂部。
- 一個中央配重(1),位於浮動平台(100)對稱的中心軸(300)上,懸掛在所有錨定線(200)的中央區段(6)上。裡面是一系列壓載水箱(或可浸沒的腔室),其滿足以下限制條件:在所有壓載水艙都是空的情況下,中央配重(1)有輕微的正浮力(浮動)。在一個或多個水箱被淹沒的情況下,中央配重(1)的浮力略為負值(下沉)。當所有壓載水箱被淹沒時,中央配重(1)的視重很大(至少占浮動平台(100)總重量的15%)。
- 三個或多個突出的結構臂(12),作為錨定線(200)的支撐,圍繞浮動平台(100)的船體或主結構(400)的中心軸(300)對稱地徑向排列。每條錨定線(200)由兩條輔助線(第一條輔助線(200d)和第二條輔助線(200c))形成(可以是直接的、交叉的或對角的輔助線)。每條輔助線(200d,200c)可以是單條(單條纜線,具有一個滑輪的滑輪組)或多條(數條纜線,具有數個滑輪的滑輪組,安裝在同一軸上)。
浮動平台(100)的船體或主要結構(400)有兩個主要的裝載條件:運輸條件,其所有的壓載水箱都是空的,自由漂浮,具有特徵水線(21);工作條件,所有的錨定線(200)都與海床(5)相連,支撐中央配重(1)的淨重量。其任何一個壓載艙都可以全部或部分填滿,使其水線(21)與工作吃水(22)或設計吃水一致。
此種用於支撐離岸風力渦輪機的浮動平台(100)可以是自穩的,其中其船體可以包括以下元件:
- 三個或五個圓柱形浮子或浮動元件(500),與浮動平台(100)的中心軸(300)分開,均勻地分佈在其周圍。壓載水線(21)位於這些浮子的中間高度,在其中定義了兩個體積,即浸沒區(15)和浮出區(16)。在壓載條件下,浮動表面提供了轉移操作所需的所有穩定性。在工作狀態下,浮子完全被淹沒。
- 三條或五條腿或輻條(600),其大約呈棱形,相對於垂直方向傾斜,將每個浮子與浮動平台(100)的其他部分連接。在壓載狀態下,其完全離開水面,但在操作狀態下,它們在操作狀態下有一個浸沒半徑區(17),在操作吃水(22)以上有一個永不浸沒的區(18)。在操作(或專案)狀態下,浮動平台(100)沒有"本身"的穩定性。
- 三個或五個徑向排列、近乎水平、突出的結構臂(12),其支撐錨定系統滑輪。
- 在上層建築的底部具有結構環(19),其上連接著通往浮子(浮動元件(500))的腿或輻條(600)和支撐錨定系統的突出的結構臂(12)。- 在結構環(19)上具有上層建築(20),其作為風輪機的塔架(13)的底座,裡面可以放置風輪機的電氣設備或與風場其他風輪機的電氣連接系統。
- 如上所述之塔架(13)和風力渦輪機。
如上所述,該錨定系統可包括三條或五條完整的錨定線(200),每條突出的結構臂(12)上有一條,有中央配重(1)及其輔助線(200d,200c)(直接、交叉和對角線)。
該浮動平台(100)可支撐用於海洋休閒或旅遊的結構,包括體育活動。
當用作海洋休閒結構的支撐時,浮動平台(100)可以包括用於支撐中間區段(7)的中間滑輪(旋轉導向裝置(11)),這些滑輪使纜線的中間區段(7)從所有對角線或交叉輔助線上偏轉,並使其看起來像一個圓形或星形線。
該系統包括大量的錨定線(200)(五條線或更多),安裝在大型海洋休閒平台上。
所有滑輪都懸掛在浮動平台(100)的第一甲板間(26)的底部,因此,其沒有採用突出的結構臂(12)。所有錨定輔助線(200d,200c)的所有中央區段(6)都在中央配重(1)處連接。
這種錨定系統("SLP "類型)可以包括六條錨定線(200),此外,還可以包括以下元件:
- 由六根支柱(800)組成的船體或主要結構(400),每根支柱都有一個浸沒部分(29),另一個浮出部分(30)在設計水線或操作吃水(22)之上;所有錨定線(200)的中央區段(6)通過支柱(800)之間的間隙。在支柱(800)的底部是浮動平台(100)的基本設備,被視為船舶,亦即發電機、空調、水處理設備、船舶服務、泵、雜項設備等。最上層包括船員宿舍。
- 構成船體的三根支柱(800)繼續向上延伸,支撐構成浮動平台(100)上層建築的各種甲板間(26、27、28);另外三根支柱(800)於主甲板(35)停止延伸。在支柱(800)的中央部分有電梯和樓梯,整個外圍被起居室所佔據,其在電梯/樓梯的主幹周圍徑向排列。
- 第一個圓形甲板間(26)形成浮動平台(100)的結構性船體,專門用於各種公共空間,如商店、餐廳、廚房、商業或休閒場所。在中央區域有一個較低的圍牆(37),有一個自由高度較高的房間,用於劇院、電影院、展覽、博物館等活動。
- 第二層透明的玻璃間甲板(27),其外圍可以打開,使所有的內部空間與外部相連,包括步行區、餐廳和戶外咖啡館、花園、噴泉等。在其周圍,主甲板(35)上具有一個環形區域,可以安裝成日光浴室、散步區或觀景台。
- 第三個封閉的甲板間(28),由三根支柱(800)支撐,形成用於住宿的建築(32)。這第三層甲板間(28)的內裝取決於浮動平台(100)所要從事的活動。在第三層甲板間(28)的中心,有一個上部圍牆(33),上面有一個由特殊玻璃穹頂(34)覆蓋的房間,用於在浮動平台(100)上住宿的人的社交聚會。根據浮動平台(100)的使用情況,上層圍牆(33)的房間可以設置成一個游泳池,從上層甲板(36)進出。
- 在第三層甲板間(28)的上方是上層甲板(36),設置成日光浴室、長廊或運動區,特別是如果上層圍牆的房間(33)是一個游泳池的情形。其四周是專門用於遊客住宿的三根支柱(800),其屋頂被佈置成直升機起降場(直升機停機坪(38))。
雖然以上所有的敘述和圖式都對應於有六個浮子的六線錨定系統,但平台可以有五條或七條線,僅需改變浮筒的數量,並稍微修改甲板間的描述。
1:配重
2:內滑輪
2c:第二旋轉連接裝置
2d:第三旋轉連接裝置
3:第一旋轉連接裝置
4:底重
5:海床
6:中央區段
6c:中央區段
6d:中央區段
7:中間區段
7c:中間區段
7d:中間區段
8:底部區段
8c:交叉輔助線
8d:直接輔助線
9:中間浮標
11:旋轉導向裝置
12:結構臂
12a:第一臂
12b:第二臂
121:第一端
122:第二端
13:塔架
15:浸沒區
16:浮出區
17:浸沒半徑區
18:永不浸沒區
19:加固結構環
20:上層建築
21:水線
22:工作吃水
26:第一甲板間
27:第二甲板間
28:第三甲板間
29:浸沒部分
30:浮起部分
31:延伸部分
32:建築
33:上層圍牆
34:玻璃圓頂
35:主甲板
36:上層甲板
37:圍牆
38:直升機場
100:浮動平台
200:錨定線
200c:第二輔助線
200d:第一輔助線
300:中央軸
500:浮動元件
600:輻條
800:支柱
F1:上風向
F2:下風向
FH:水平力
Fx:力
Mf:彎矩
Q:重量
作為說明本發明至少一個實施例的一部分,以下圖式是為了說明和非限制性的目的。
圖1:顯示了國際專利申請案PCT/IB2022/000334中描述的錨定系統的正面示意圖,其中根據所述錨定系統的可能實現方式,從處於靜止位置的兩條錨定線(排列在相同平面)視之。
圖2:顯示了圖1的錨定系統的一條錨定線的詳細視圖,其中可以看出,錨定線的兩條輔助線整體地包含在單一錨固平面內。
圖3:顯示與圖2類似的視圖,但在這種情況下是根據本發明的錨定系統標的的可能實現。圖中描述了錨定線的兩條輔助線,顯示輔助線的中間區段部分不包括在所述錨定線的錨固平面內。
圖4:顯示了與圖1類似的視圖,但在這種情況下是根據本發明的錨定系統目標的可能實現。圖中只顯示了三條錨定線錨定系統的兩條連續或相鄰的錨定線。可以看到一條完整的錨定線及其兩條輔助線,揭示了一條輔助線的中間部分不包括在所述錨定線的錨固平面內。
圖5:顯示了根據圖4的錨定系統的示意圖,其中可以看到錨定系統的三條錨定線。
圖6:顯示了根據現有技術的配重式錨定系統中兩條中央錨定線的理論位移示意圖。
圖7:顯示了使用本發明的錨定系統作用於結構上的受力機制。該受力機制在同一平面內表示(儘管兩條錨定線實際上在兩個不同的平面內)。
圖8:顯示與圖1類似的示意圖,其中錨定線底部區段的浮標已經被移除。
圖9:顯示了圖8的錨定系統的示意圖,其中所述錨定系統在波浪和風的作用下發生了水平和垂直位移。
圖10:顯示了錨定系統的位移示意圖,在此系統中,直徑上相對的錨定線的底部區段是平行的。
圖11:顯示了錨定系統的位移示意圖,在此系統中,直徑上相對的錨定線的底部區段是分歧的。
圖12:顯示了本發明的錨定系統的第一實施例的透視示意圖。
圖13:顯示了圖12的錨定系統的平面示意圖。
圖14:顯示了本發明的錨定系統的第二實施例的透視示意圖。
圖15:顯示圖14的錨定系統的平面示意圖。
圖16:顯示了本發明的錨定系統的第三實施例的透視示意圖。
圖17:顯示了圖16的錨定系統的平面示意圖。
圖18:顯示了本發明的錨定系統的第四實施例的透視示意圖。
圖19:顯示圖18的錨定系統的平面示意圖。
圖20:顯示了本發明的錨定系統的第五實施例的透視示意圖。
圖21:顯示了圖20的錨定系統的平面示意圖。
圖22:顯示了根據本發明的錨定系統的第二實施例的浮動平台的正面示意圖,其中觀察到的浮動平台包括一個主結構,其形式為圓柱錐形軸,具有三個突出的結構臂,支撐著三條錨定線,其中浮動平台的主結構包括三個與所述主結構連接的輻條,每個輻條在其末端包括一個浮動元件。
圖23:顯示圖22的錨定系統的透視圖。
圖24:顯示圖22和圖23的錨定系統的剖面示意圖。
圖25: 顯示了一個用於娛樂和/或休閒設施的浮動平台的頂部透視示意圖。
圖26: 顯示了圖25的浮動平台的正面示意圖,其中所述浮動平台與根據圖16和圖17所示的第三實施例之錨定系統一起使用。
圖27: 顯示了圖26的浮動平台的底部透視示意圖。
圖28:顯示與圖27類似的底部透視圖,但該浮動平台與根據圖18和圖19所示的第四實施例之錨定系統一起使用。
無
1:配重
2c:第二旋轉連接裝置
2d:第三旋轉連接裝置
3:第一旋轉連接裝置
4:底重
5:海床
9:中間浮標
200:錨定線
Claims (21)
- 一種錨定系統,包括一浮動平台(100)和至少三條錨定線(200),配置為經由該錨定線(200)的至少一個底部區段(8)將該浮動平台(100)固定或錨定在海床(5)上,其中該錨定線(200)每一者還包括連接到配重(1)的中心部分(6),其中該錨定系統包括用於該錨定線(200)每一者的至少一個第一旋轉連接裝置(3),其中,該第一旋轉連接裝置(3)每一者連接到該浮動平台(100)的第一點,並被配置為在該浮動平台(100)的該第一點處將該錨定線(200)每一者連接到該浮動平台(100),允許該錨定線(200)經由該第一旋轉連接裝置(3)滑動,其中,該錨定線(200)每一者至少包括第一輔助線(200d)和第二輔助線(200c),其每一者包括其自身的錨定纜線或鏈條,其中該浮動平台(100)的中心軸(300)與該錨定線每一者的該底部區段(8)一起界定錨定(200)該錨定線(200)每一者的錨固平面,其中該系統包括用於該錨定線(200)每一者的至少一個第二旋轉連接裝置(2c),其中該第二旋轉連接裝置(2c)每一者連接到該浮動平台(100)的第二點,並被配置為將該錨定線(200)每一者之輔助線(200d, 200c)連接至該浮動平台(100)的該第二點上,允許該輔助線(200d, 200c)在該第二旋轉連接裝置(2c)上滑動,使得該輔助線(200d,200c)包括該第一旋轉連接裝置(3)和該第二旋轉連接裝置(2c)之間的中間區段(7),並且其中該輔助線(200d,200c)經由第二旋轉連接裝置(2c)從該第一旋轉連接裝置(3)運行滑動至該配重(1),其特徵在於:該錨定線(200)每一者的該至少一個第二旋轉連接裝置(2c)不包括在該錨定線(200)的該錨固平面中。
- 根據請求項1所述的錨定系統,其特徵在於:該錨定線(200)每一者的該第一輔助線(200d)完全包含在該錨定線(200)的該錨固平面內,其中該錨定線(200)每一者的該至少一個第一旋轉連接裝置(3)對應於位於該浮動平台(100)周圍的第一點而固定在該浮動平台(100)。
- 根據請求項2所述的錨定系統,其特徵在於:至少一個第二旋轉連接裝置(2c)亦在同樣位於該浮動平台(100)之該周圍的第二點而固定至該浮動平台(100)。
- 根據請求項2或請求項3所述的錨定系統,其特徵在於:對於該錨定線(200)每一者,該第二輔助線(200c)的該中間區段(7)在該第一旋轉連接裝置(3)和該第二旋轉連接裝置(2c)之間通過位於靠近該浮動平台(100)的該中心軸(300)的至少一個旋轉導向裝置(11)。
- 根據請求項4所述的錨定系統,其特徵在於:該第二輔助線(200c)的該中間區段(7)在該第一旋轉連接裝置(3)和該第二旋轉連接裝置(2c)之間通過位於該浮動平台(100)的該中心軸(300)附近的至少兩個該旋轉導向裝置(11)。
- 根據請求項2或請求項3所述的錨定系統,其特徵在於:對於該錨定線(200)每一者,該第二輔助線(200c)的該中間區段(7)在該第一旋轉連接裝置(3)和該第二旋轉連接裝置(2c)之間呈直線運行。
- 根據請求項2或請求項3所述的錨定系統,其特徵在於:該第二輔助線(200c)的該中間區段(7)在該第一旋轉連接裝置(3)和該第二旋轉連接裝置(2c)之間運行,通過位於與該浮動平台(100)之該外圍相對應的至少一個該旋轉導向裝置(11)。
- 根據前述請求項任何一項的錨定系統,其特徵在於:該錨定線(200)每一者的該第二旋轉連接裝置(2c)在位於一相鄰錨定線(200)的該第一旋轉連接裝置(3)附近的一點上連接到該浮動平台(100)。
- 根據前述請求項任何一項的錨定系統,其特徵在於:該錨定線(200)每一者的該第一輔助線(200d)完全包含在該錨定線(200)的該錨固平面內,其中,該錨定系統包括用於該錨定線(200)每一者的至少一個第三旋轉連接裝置(2d),其中,該第三旋轉連接裝置(2d)每一者連接到該浮動平台(100)的第三點,並被配置為在該浮動平台(100)的該第三點處將該第一輔助線(200d)連接到該浮動平台(100),使該第一輔助線(200d)每一者沿著該第三旋轉連接裝置(2d)滑動,使該第一輔助線(200d)每一者從該第一旋轉連接裝置(3)到該配重(1)通過並沿著該第三旋轉連接裝置(2d)滑動。
- 根據請求項1所述的錨定系統,其特徵在於:其包括用於該錨定線(200)每一者的該錨固輔助線(200d,200c)每一者的該第二旋轉連接裝置(2c),其使得該第一輔助線(200d)和該第二輔助線(200c)分別包括該第一旋轉連接裝置(3)和相應的該第二旋轉連接裝置(2c)之間的該中間區段(7),並且其中該輔助線(200d,200c)每一者從該第一旋轉連接裝置(3)到該配重(1)沿相應的該第二旋轉連接裝置(2c)滑行。
- 根據請求項10所述的錨定系統,其特徵在於:該輔助線(200d,200c)每一者的該中間區段(7)在該第一旋轉連接裝置(3)和該第二旋轉連接裝置(2c)之間呈直線運行。
- 根據前述請求項任何一項的錨定系統,其特徵在於:該配重(1)包括至少一個可浸沒的腔室。
- 根據前述請求項任何一項的錨定系統,其特徵在於:該錨定線(200)每一者的該底部區段(8)每一者包括一個浮標(9),將該底部區段(8)分為在該海床(5)和該浮標(9)之間運行的第一部分和在該浮標(9)和該第一旋轉連接裝置(3)至少一個之間運行的第二部分。
- 根據請求項3至請求項5任何一項所述的錨定系統,其特徵在於:該浮動平台(100)包括與該錨定線(200)數量相同的突出結構臂(12),其中該突出結構臂(12)每一者連接到該浮動平台(100)的主結構(400)上,其中該突出結構臂(12)每一者從連接到該浮動平台(1)的主結構(400)的第一端(121)徑向延伸到從該浮動平台(1)向外伸出的第二端(122),其中,該錨定線(200)每一者的該至少一個第一旋轉連接裝置(3)與第一臂(12a)的第二端(122)相對應地連接到該浮動平台(100)上,並且其中該第二旋轉連接裝置(2c)至少一個在與第二臂(12b)相對應的位置上連接到該浮動平台(100)。
- 根據請求項14的錨定系統,其特徵在於:該至少一個第二旋轉連接裝置(2c)在位於與該第二臂(12b)的第二端(122)相對應的一點上固定在該浮動平台(100)。
- 根據請求項14或請求項15的錨定系統,其特徵在於:該浮動平台(100)的該主結構(400)具有圓柱形、錐形或金字塔形軸的形式。
- 根據請求項16所述的錨定系統,其特徵在於:其包括連接到該主結構(400)的多個輻條(600),其中在該輻條(600)每一者的每一自由端具有一浮選元件(500)。
- 根據請求項17的錨定系統,其特徵在於:該浮選元件(500)包括至少一個可浸沒的室。
- 根據請求項16所述的錨定系統,其特徵在於:該主結構(400)包括至少一個該浮選元件(500)。
- 根據請求項19所述的錨定系統,其特徵在於:該至少一個該浮選元件(500)包括至少一個可浸沒的腔室。
- 根據請求項2至請求項13任何一項的錨定系統,其特徵在於:該浮動平台(100)包括一個具有三個甲板間(26、27、28)的主結構(400),其中該旋轉連接裝置(3、2c、2d)和該旋轉導向裝置(11)在第一甲板間(26)下的數點上連接到該浮動平台(100),其中該主結構(400)包括六個支柱(800),該支柱在該第一甲板間(26)下伸出,並被配置為部分浸沒,其中,該六個支柱(800)穿過第二甲板間(27)和第三甲板間(28),並且其中該六根柱子中的三根在該第三甲板間(27)上方伸出到上層甲板(36),其中該第二甲板間(27)包括能夠展開和收回的光滑周邊表面,其具有伸出該光滑周邊表面之周邊環形陽臺,其中一圓頂上層圍欄(33)在該第三甲板間(27)上方伸出,與該第三甲板間(27)的中心相對應,並且其中一下層圍欄(37)在該第一甲板間(26)下方伸出,與該第一甲板間(26)的中心相對應。
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