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