本發(fā)明涉及海洋工程系泊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于淺水海域浮式平臺(tái)的系泊裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著我國對(duì)海洋島礁的不斷開發(fā)建設(shè)，需要采用不破壞海洋生態(tài)環(huán)境的浮式平臺(tái)作為碼頭，進(jìn)行貨船靠泊與物資裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)。隨著近些年全球氣候變暖，臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，且等級(jí)逐漸增高。很大程度上考驗(yàn)浮式海洋平臺(tái)系泊系統(tǒng)的定位能力，如何能夠保證浮式平臺(tái)正常生產(chǎn)或者提高風(fēng)暴自存能力是其在服役過程中的重大問題。當(dāng)前的系泊方式主要有轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊方式、懸鏈?zhǔn)蕉帱c(diǎn)系泊方式、張緊式多點(diǎn)系泊方式，其中，轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊為惡劣環(huán)境條件下常用系泊方式，其形式包括轉(zhuǎn)塔和浮體結(jié)構(gòu)融為一體的內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊和轉(zhuǎn)塔位于浮體艏部外側(cè)的外轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊。該系泊方式雖然抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，但在風(fēng)浪的方向改變時(shí)浮體會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，不利于其它船舶與浮體橫向靠泊并開展作業(yè)，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高；懸鏈?zhǔn)胶蛷埦o式多點(diǎn)系泊方式通常是在浮式平臺(tái)的角點(diǎn)或沿周長布置多個(gè)系泊點(diǎn)，每個(gè)系泊點(diǎn)上的系泊纜呈放射狀向四周延伸，再通過錨固裝置將系泊纜錨固在海底。這兩種多點(diǎn)系泊方式雖然定位能力較強(qiáng)，浮體不易發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但存在如下缺陷：第一，當(dāng)貨船沿橫向?？吭诟∈狡脚_(tái)一側(cè)時(shí)，容易與浮體的系泊纜發(fā)生碰撞造成系泊系統(tǒng)或船只的損壞，對(duì)船舶的橫向靠泊和作業(yè)以及周邊船只的航行和作業(yè)十分不利；第二，每條系泊纜直接由錨樁或其它形式的錨固裝置固定于海底，所需錨固點(diǎn)較多，整個(gè)系泊系統(tǒng)施工安裝需要較多的費(fèi)用與時(shí)間；第三，在高海況及風(fēng)浪方向多變的海域容易受到橫向風(fēng)浪的作用，使浮式平臺(tái)及系泊系統(tǒng)承受比單點(diǎn)系泊方式大得多的風(fēng)力和波浪力以及由此引起的浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，系泊系統(tǒng)及浮式平臺(tái)本身容易受到損壞，安全性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)人針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種淺水浮式平臺(tái)系泊裝置及方法，其能夠滿足淺水浮式平臺(tái)的定位需求，便于船舶的橫向?？孔鳂I(yè)，且具有較高的抗風(fēng)浪能力。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明所述淺水浮式平臺(tái)系泊裝置，包括系泊纜、水鼓、錨鏈，在浮式平臺(tái)的艏部、艉部的橫向兩端均設(shè)有絞車，在浮式平臺(tái)的艏部、艉部的縱向外側(cè)分別設(shè)有一個(gè)水鼓，浮式平臺(tái)艏部橫向兩端的兩臺(tái)絞車上纏繞的系泊纜的伸出端均與浮式平臺(tái)艏部外側(cè)的水鼓連接，浮式平臺(tái)艉部橫向兩端的兩臺(tái)絞車上纏繞的系泊纜的伸出端均與浮式平臺(tái)艉部外側(cè)的水鼓連接；兩個(gè)水鼓分別通過一根錨鏈固定在海底錨基上。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：

所述水鼓位于與其連接的兩根系泊纜從絞車上的伸出端的橫向連線之間。

所述系泊纜為復(fù)合纜，包括沿系泊纜長度方向拼接的尼龍纜段和高分子聚乙烯纜段，所述尼龍纜段一端與水鼓連接，所述尼龍纜段另一端與所述高分子聚乙烯纜段連接，所述高分子聚乙烯纜段另一端纏繞在絞車上。

所述錨鏈為懸鏈?zhǔn)讲贾谩?/p>

所述水鼓的頂部設(shè)有系纜環(huán)，系泊纜與所述系纜環(huán)連接。

所述水鼓為鋼制圓柱形浮體結(jié)構(gòu)，水鼓內(nèi)部分為至少兩個(gè)獨(dú)立的艙容。

所述錨鏈可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在海底錨基上。

本發(fā)明所述淺水浮式平臺(tái)系泊方法，將浮式平臺(tái)沿岸線平行方向布置，當(dāng)海況滿足作業(yè)條件時(shí)，通過浮式平臺(tái)艏部、艉部的絞車將系泊纜拉緊至設(shè)計(jì)預(yù)張力，此時(shí)浮式平臺(tái)處于作業(yè)狀態(tài)，待?？看斑M(jìn)行橫向靠泊；當(dāng)環(huán)境條件惡化并超過設(shè)計(jì)臨界海況時(shí)，將浮式平臺(tái)艏部的系泊纜與艏部一側(cè)的水鼓上的系纜環(huán)脫開，或者將浮式平臺(tái)艉部的系泊纜與艉部一側(cè)的水鼓的系纜環(huán)脫開，使浮式平臺(tái)的系泊成為具有風(fēng)向標(biāo)效應(yīng)的單點(diǎn)系泊；當(dāng)海況恢復(fù)至作業(yè)條件時(shí)，將相互脫開的系泊纜與水鼓的系纜環(huán)重新連接，浮式平臺(tái)的艏部、艉部的絞車將系泊纜拉緊至設(shè)計(jì)預(yù)張力，此時(shí)浮式平臺(tái)恢復(fù)至作業(yè)狀態(tài)，待停靠船舶進(jìn)行橫向靠泊；根據(jù)海況情況，使浮式平臺(tái)在雙水鼓系泊的作業(yè)模式與單水鼓系泊的抗風(fēng)浪模式之間進(jìn)行切換。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

1、系泊纜與靠泊船之間的干擾大為減少：本發(fā)明改變了傳統(tǒng)的單點(diǎn)系泊或外擴(kuò)式的多點(diǎn)系泊方式，在浮式平臺(tái)艏部、艉部一側(cè)均使用一個(gè)水鼓及相應(yīng)的錨鏈、錨基形成兩個(gè)系泊點(diǎn)，每個(gè)系泊點(diǎn)通過兩根系泊纜分別與浮式平臺(tái)艏部、艉部橫向兩端的絞車連接，與同一水鼓連接的兩根系泊纜在自浮式平臺(tái)至相連接的水鼓方向形成內(nèi)八字形結(jié)構(gòu)，便于船舶尤其是與浮式平臺(tái)尺度相當(dāng)?shù)拇翱坎丛诟∈狡脚_(tái)的側(cè)面，且較大限度地減少了對(duì)周邊船舶航行和作業(yè)的影響，可以滿足島礁建設(shè)的特殊要求；

2、抗風(fēng)浪與作業(yè)雙模式切換：利用浮式平臺(tái)艏部、艉部設(shè)置的共四臺(tái)絞車、四根系泊纜、兩根錨鏈、兩個(gè)錨固點(diǎn)組成的系泊裝置，即可滿足浮式平臺(tái)及淺水環(huán)境及極淺水環(huán)境下的定位需求；通過絞車的設(shè)置及系泊纜與水鼓、絞車可脫開的結(jié)構(gòu)設(shè)置，浮式平臺(tái)能夠根據(jù)海況在雙水鼓系泊的作業(yè)模式與單水鼓系泊的抗風(fēng)浪模式之間切換，滿足浮式平臺(tái)的正常作業(yè)需求和原地抵抗高級(jí)別風(fēng)浪的生存需求；

3、錨固點(diǎn)數(shù)量少：傳統(tǒng)的系泊系統(tǒng)每根錨鏈都需要一個(gè)錨樁或其它形式的錨固裝置將錨鏈一端固定于海底，而本發(fā)明所述系泊裝置將兩根系泊纜先連接到位于水面的水鼓，再由一根錨鏈將水鼓系泊于海底，在保證系泊系統(tǒng)定位能力及安全性的前提下，使海底錨固點(diǎn)數(shù)量減少了一半，可以大幅度降低系泊裝置施工安裝的費(fèi)用與時(shí)間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明處于作業(yè)工況下的俯視圖。

圖3為本發(fā)明處于抗風(fēng)浪工況下的俯視圖。

其中：1、系泊纜；2、水鼓；3、錨鏈；4、絞車；5、浮式平臺(tái)；6、海底垂向錨基；7、待?？看?。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

見圖1、圖2，本發(fā)明所述淺水浮式平臺(tái)系泊裝置包括系泊纜1、水鼓2、錨鏈3，在浮式平臺(tái)5的艏部、艉部的橫向兩端均設(shè)有絞車4，在浮式平臺(tái)5的艏部、艉部的縱向外側(cè)分別設(shè)有一個(gè)水鼓2，浮式平臺(tái)5艏部橫向兩端的兩臺(tái)絞車4上纏繞的系泊纜1的伸出端均與浮式平臺(tái)5艏部外側(cè)的水鼓2連接，浮式平臺(tái)5艉部橫向兩端的兩臺(tái)絞車4上纏繞的系泊纜1的伸出端均與浮式平臺(tái)5艉部外側(cè)的水鼓2連接；兩個(gè)水鼓2分別通過一根錨鏈3固定在海底錨基6上；與同一水鼓2連接的兩根系泊纜1朝向同一水鼓2聚縮，且兩個(gè)系泊纜1從浮式平臺(tái)5至水鼓2方向形成內(nèi)八字結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步通過絞車4控制系泊纜1從絞車4上的伸出長度，使水鼓2位于與其連接的兩根系泊纜1從絞車4上的伸出端的橫向連線之間，保證系泊纜1在橫向方向上均位于浮式平臺(tái)2的橫向尺寸內(nèi)。本發(fā)明所述“橫向”指代浮式平臺(tái)5的寬度尺寸方向，“縱向”指代浮式平臺(tái)5的長度尺寸方向。

進(jìn)一步地，所述系泊纜1為復(fù)合纜，包括沿系泊纜1長度方向拼接的尼龍纜段和高分子聚乙烯纜段，所述尼龍纜段一端與水鼓2連接，所述尼龍纜段另一端與所述高分子聚乙烯纜段連接，所述高分子聚乙烯纜段另一端纏繞在絞車4上。尼龍纜段彈性較大，有利于減小最大張力，另一方面，在同等破斷強(qiáng)度下，高分子聚乙烯纜段直徑較尼龍纜段的直徑較小，有利于絞車4尺度及相配設(shè)的導(dǎo)纜器的小型化設(shè)計(jì)，故系泊纜1這種特殊設(shè)置可以同時(shí)保證其力學(xué)性能與應(yīng)用方便性和經(jīng)濟(jì)效益的平衡。此外，系泊纜1外套浮力材料，使得系泊纜1在與水鼓2解脫后，仍然可以漂浮于海面上，且便于與水鼓2回接。

見圖1，所述錨鏈3為懸鏈?zhǔn)讲贾?，錨鏈3由兩段不同直徑的鋼鏈構(gòu)成，直徑大的錨鏈段與海底錨基6相連，在作業(yè)及生存海況下，錨鏈3始終保證一定長度的躺底段，使得海底錨基不直接承受錨鏈垂向拉力。

為便于系泊纜1與水鼓2的連接、脫開及回接，水鼓2的頂部設(shè)有系纜環(huán)（圖中未示出），系泊纜1與所述系纜環(huán)連接。

所述水鼓2為鋼制圓柱形浮體結(jié)構(gòu)，隨著水鼓2在錨鏈力作用下沉入水中的深度的不斷增加，提供的浮力不斷增大，起到阻止錨鏈3被拉緊從而張力急劇上升的作用。水鼓2內(nèi)部分為至少兩個(gè)獨(dú)立的艙容并且在水鼓2內(nèi)部填充浮力材料，在水鼓出現(xiàn)局部破損后仍然能提供浮力，同時(shí)水鼓周邊還添加防撞緩沖裝置，避免與附近物體發(fā)生碰撞對(duì)水鼓造成損害。

錨鏈3通過具有各向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的連接部件可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在海底錨基6上，具體地，海底錨基7上設(shè)有吊環(huán)，錨鏈3一端通過環(huán)扣與所述吊環(huán)滑動(dòng)扣接，從而使得錨鏈繞海底錨固點(diǎn)可轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明所述淺水浮式平臺(tái)系泊方法，見圖2，將浮式平臺(tái)5沿岸線平行方向布置，當(dāng)海況滿足作業(yè)條件時(shí)，通過浮式平臺(tái)5艏部、艉部的絞車4將系泊纜1拉緊至設(shè)計(jì)預(yù)張力，此時(shí)浮式平臺(tái)5處于雙水鼓系泊的作業(yè)狀態(tài)，待?？看?進(jìn)行橫向靠泊，即待?？看?靠泊在浮式平臺(tái)5的橫向一側(cè)；當(dāng)環(huán)境條件惡化并超過設(shè)計(jì)臨界海況時(shí)，將浮式平臺(tái)5艏部的系泊纜1與艏部一側(cè)的水鼓2上的系纜環(huán)脫開，或者將浮式平臺(tái)5艉部的系泊纜1與艉部一側(cè)的水鼓2的系纜環(huán)脫開，具體脫開哪一端視平臺(tái)上層建筑布局而定，原則是風(fēng)力在平臺(tái)上的作用點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離未脫開的系泊纜在平臺(tái)甲板的連接點(diǎn)，使浮式平臺(tái)5的系泊方式成為具有風(fēng)向標(biāo)效應(yīng)的單水鼓系泊的單點(diǎn)系泊，見圖3，在風(fēng)浪作用下，浮式平臺(tái)2繞著海底錨固點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，保證浮式平臺(tái)5原地抗臺(tái)風(fēng)的生存安全，圖3中箭頭方向所述為風(fēng)浪方向；當(dāng)海況恢復(fù)至作業(yè)條件時(shí)，將脫開的系泊纜1與水鼓2的系纜環(huán)重新連接，通過浮式平臺(tái)5的艏部、艉部的絞車4將系泊纜1拉緊至設(shè)計(jì)預(yù)張力，此時(shí)浮式平臺(tái)5恢復(fù)至作業(yè)狀態(tài)，待?？看?進(jìn)行橫向靠泊。根據(jù)海況情況，浮式平臺(tái)5可在雙水鼓系泊的作業(yè)模式與單水鼓系泊的抗風(fēng)浪模式之間進(jìn)行切換。

浮式平臺(tái)5艏艉兩個(gè)水鼓沿岸線平行方向布置，考慮到近岸處浪向與岸線的基本垂直關(guān)系，正常作業(yè)狀態(tài)下，浮式平臺(tái)5處于橫浪中，利用浮式平臺(tái)5艏部、艉部的四臺(tái)絞車、四根系泊纜、兩根錨鏈、兩個(gè)錨固點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)浮式平臺(tái)的系泊定位，當(dāng)浮式平臺(tái)5發(fā)生位移時(shí)，帶動(dòng)水鼓位移，使海底錨鏈逐步被拉緊，由此提供回復(fù)力限制浮式平臺(tái)的進(jìn)一步位移。通過四臺(tái)絞車將系泊纜拉緊至設(shè)計(jì)預(yù)張力，使本發(fā)明所述系泊裝置達(dá)到足夠水平向剛度從而實(shí)現(xiàn)浮式平臺(tái)與靠泊船舶的定位要求；單點(diǎn)系泊狀態(tài)下，具有風(fēng)向標(biāo)效應(yīng)的單點(diǎn)系泊方式使得浮式平臺(tái)艏部或艉部（即縱向）指向環(huán)境力合力的來向。由于浮式平臺(tái)艏部或艉部的面積遠(yuǎn)小于浮式平臺(tái)長度方向一側(cè)的面積，這種系泊方式可大大降低浮式平臺(tái)所受環(huán)境力，從而提高浮式平臺(tái)的抗風(fēng)浪能力，滿足浮式平臺(tái)原地抗臺(tái)風(fēng)的生存需求。

以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋，不是對(duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。