CN110745211A - 一种适用于浅水环境的永久系泊装置 - Google Patents

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徐立新
袁远
王金光
祝传钰
刘河敬
阳仁俊
陈文科
缪宸
陈天
罗文臣
刘建成
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Abstract

本发明公开了一种适用于浅水环境的永久系泊装置，包括连接浮式平台与偏心浮筒的系泊缆，系泊缆两端分别固定于连接浮式平台底侧的连接耳板Ⅱ与偏心浮筒顶部的连接耳板Ⅰ上，偏心浮筒通过水下万向节连接固定于水下的锚桩，偏心浮筒下端可以绕水下万向节自由转动，本发明采用水下浮筒、系泊链（缆）组合，通过水下浮筒的单摆运动和系泊链（缆）的变形、位移叠加效应来补偿浮式平台的水平位移，从而有效降低系泊***的刚度，实现浅水恶劣环境下的永久系泊，结构简单可靠、投资和营运成本低、海域占用面积小、系泊***恢复力特性能够灵活配置。

Description

一种适用于浅水环境的永久系泊装置
技术领域
本发明涉及海洋工程及能源装备领域，特别涉及一种适用于浅水环境的永久系泊装置。
背景技术
在海上石油天然气开发中，常常需要将浮式生产开发平台长期系泊定位于固定海域，实现持续作业，如近年来在我国北方地区采用浮式天然气再气化平台（FloatingStorage Regas Unit），靠泊专用码头，为陆地用户提供天然气燃料，有效地缓解了我国冬季天然气供给短缺问题；在我国渤海海域，也有多艘浮式生产储油轮(FloatingProduction Storage Offloading Unit)，采用单点系泊方式，长期服役生产；为了解决岛礁地区电力供应，国内外也正在研发浮式电站装置，实现长期供电。
在这些浮式平台中，永久系泊装置是不可缺少的核心设备，但是在近岸和岛礁等浅海海域，由于浅水效应的影响，常规的浮式平台系泊方式***刚度大，在恶劣环境下难以实现长期有效系泊；而采用单点系泊方式，则成本昂贵。最终只能选择靠泊于码头设施，长期占用优质的码头资源，运营费用较高，而且新建码头设施投资费用也较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于浅水环境的永久系泊装置。
本发明采用的技术方案是：
一种适用于浅水环境的永久系泊装置，其特征在于：包括连接浮式平台与偏心浮筒的系泊缆，所述系泊缆两端分别固定于连接浮式平台底侧的连接耳板Ⅱ与偏心浮筒顶部的连接耳板Ⅰ上，所述偏心浮筒通过水下万向节连接固定于水下的锚桩，偏心浮筒下端可以绕水下万向节自由转动。
所述系泊缆上连接配置块。
所述系泊缆上连接浮力单元。
所述偏心浮筒在外力作用下绕水下万向节转动时，其重力与浮力总是形成恢复力矩，最终转化为系泊装置的恢复力。
所述偏心浮筒完全浸没于水下，并距离水面足够远。
本发明的优点：采用水下浮筒、系泊链（缆）组合，通过水下浮筒的单摆运动和系泊链（缆）的变形、位移叠加效应来补偿浮式平台的水平位移，从而有效降低系泊***的刚度，实现浅水恶劣环境下的永久系泊，结构简单可靠、投资和营运成本低、海域占用面积小、系泊***恢复力特性能够灵活配置。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细叙述。
图1为本发明系泊装置第一种实现方式侧视图；
图2为本发明偏心浮筒工作原理图；
图3为本发明系泊装置第一种实现方式俯视图；
图4为本发明系泊装置第二种实现方式侧视图；
图5为本发明系泊装置第三种实现方式侧视图。
其中：101、浮式平台；201、系泊缆；202、连接耳板Ⅰ；203、连接耳板Ⅱ；301、偏心浮筒；401、水下万向节；501、锚桩；601、配置块；602、浮力单元。
具体实施方式
一种适用于浅水环境的永久系泊装置，如图1-5所示，图1、3为本发明第一种实现方式侧视图，包括连接浮式平台101与偏心浮筒301的系泊缆201，系泊缆201两端分别固定于连接浮式平台101底侧的连接耳板Ⅱ203与偏心浮筒301顶部的连接耳板Ⅰ202上，偏心浮筒301通过水下万向节连401接固定于水下的锚桩501，定位于海床，偏心浮筒301下端可以绕水下万向节401自由转动。当外部风浪载荷作用到浮式平台101上时，平台产生水平运动，迎风侧系泊缆201张紧，过系泊缆201驱动浮筒偏心301绕水下万向节401转动，偏心浮筒301横倾以后，其重力和浮力形成恢复力矩，从而实现对浮式平台101的有效系泊，此恢复力矩的形成机理可以由图2清晰地表示出来，由于大部分平台101的位移由偏心浮筒301的转动补偿，因此，系泊缆201的变形较小，从而显著降低整个系泊***的刚度，能够在浅水和恶劣风浪环境下长期稳定工作。
图4为本发明第二种实现方式示意图，在第一种方式的基础上，系泊缆201上连接配置块601，浮式平台101通过系泊缆201连接到水下偏心浮筒301的上端，并在系泊缆201上增加配置块601，实现对系泊***刚度的优化；浮筒301下端则通过万向节401连接至水下锚桩501，实现系泊定位。
图5为本发明第三种实现方式示意图，在第一种方式的基础上，系泊缆201上连接浮力单元602，浮式平台101通过系泊缆201连接到水下偏心浮筒301的上端，并在系泊缆201上增加浮力单元602，实现对系泊***刚度的优化，浮筒301下端则通过万向节401连接至水下锚桩501，实现系泊定位。
偏心浮筒301在外力作用下绕水下万向节401转动时，其重力与浮力总是形成恢复力矩，最终转化为系泊装置的恢复力，偏心浮筒301完全浸没于水下，并距离水面足够远，从而可以基本消除风、浪等环境载荷对其运动性能的不利影响，浮筒的重力和浮力大小可以自由配置，重力可以大于、等于或小于浮力，以实现系泊***恢复力刚度的最优化。
本发明采用水下浮筒、系泊链（缆）组合，通过水下浮筒的单摆运动和系泊链（缆）的变形、位移叠加效应来补偿浮式平台的水平位移，从而有效降低系泊***的刚度，实现浅水恶劣环境下的永久系泊，结构简单可靠、投资和营运成本低、海域占用面积小、系泊***恢复力特性能够灵活配置。

Claims (5)

1.一种适用于浅水环境的永久系泊装置，其特征在于：包括连接浮式平台与偏心浮筒的系泊缆，所述系泊缆两端分别固定于连接浮式平台底侧的连接耳板Ⅱ与偏心浮筒顶部的连接耳板Ⅰ上，所述偏心浮筒通过水下万向节连接固定于水下的锚桩，偏心浮筒下端可以绕水下万向节自由转动。
2.根据权利要求1所述的一种适用于浅水环境的永久系泊装置，其特征在于：所述系泊缆上连接配置块。
3.根据权利要求1所述的一种适用于浅水环境的永久系泊装置，其特征在于：所述系泊缆上连接浮力单元。
4.根据权利要求1所述的一种适用于浅水环境的永久系泊装置，其特征在于：所述偏心浮筒在外力作用下绕水下万向节转动时，其重力与浮力总是形成恢复力矩，最终转化为系泊装置的恢复力。
5.根据权利要求1所述的一种适用于浅水环境的永久系泊装置，其特征在于：所述偏心浮筒完全浸没于水下，并距离水面足够远。
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