潜标滑轮系泊系统的制作方法
【专利摘要】潜标滑轮系泊系统。本发明涉及一种系泊系统，主要包括潜标、滑轮、锚基、绳索、绳结，锚基上系有一索链，索链的另一端系在一定滑轮的支架上，该滑轮上绕一绳索，绳索的一端系在潜标上，绳索的另一端系在需系泊浮体上，在滑轮与系泊浮体之间靠近滑轮的绳索上系有绳结，多个分布在外围的潜标滑轮锚定单元的组合，共同拉紧中央的需系泊浮体，该系统可避免系泊约束力猛增导致的锚链断裂或锚基滑移等问题，从而能够提供抗风暴能力，并降低系泊成本。
【专利说明】
潜标滑轮系泊系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种系泊系统。
【背景技术】
[0002]目前的系泊系统，一般都是直接用绳索将作业浮体和锚基连接起来，主要分为两种，悬链式、张紧式，这两种方式都存在着浮体两侧拉力抵消以及在大浪偏移下绳索拉力猛增问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种系泊系统，它能使得需系泊体出现小偏移时，系泊系统产生的复位力迅速跳变到额定工作状态，而在大浪大偏移状态下，系泊力依然能够可控，不会猛增。
[0004]实现本发明目的有两种系泊系统，潜标滑轮系泊系统和配重滑轮系泊系统，都具有滑轮、绳结，都是利用大自然的重力或浮力通过绕过滑轮对需系泊体施加恒定的复位力，当需系泊体向一侧偏移时，在该侧潜标或配重的拉力作用下，该侧绳索上的绳结前进到某一点时，绳结被阻挡件或拦阻索阻拦，不能继续前进，于是该侧绳结与需系泊体间的系泊绳索松弛，拉力消失，而另一侧则拉力一直存在且稳定，这样需系泊体只受到与偏移方向相反的力，从而驱使其复位。
[0005]本发明的技术方案:
[0006]一种潜标滑轮系泊系统，包括潜标、滑轮、锚基、绳索，一根绳索一端系在比重小于水的潜标上，另一端绕过滑轮后系在需系泊体上，滑轮架与锚基连接；
[0007]在绳索上系有绳结，绳结为绳索上的凸起点，可以是绳索上系的固体，也可以是绳索自身打的结；另外沿着绳索在绳结与潜标之间还设有阻挡件，该阻挡件为一固体，其不占据绳索的运动路径空间，但占据绳结的运动路径空间；
[0008]阻挡件可以为滑轮架，或是滑轮架的一部分；
[0009]或阻挡件也可以是另外固体，固定在在滑轮架或锚基上；
[0010]或者作为阻挡件的另外固体也可先与连接元件固结，连接元件再与滑轮架或锚基固定连接，当连接元件工作时承受的是拉力时，也可采用活动连接；
[0011]或者阻挡件也可以是回转体，其旋转轴支架即为滑轮架；或者作为阻挡件的回转体，其支架也可以是先与连接元件固结，然后连接元件再与滑轮架或锚基固定连接，当连接元件工作时承受的是拉力时，也可采用活动连接；
[0012]或者，也可不用阻挡件，而用拦阻索或折叠连杆，其一端与处于滑轮与潜标之间的绳索上的某点或与潜标连接，另一端连接在锚基或滑轮架上；
[0013]另外阻挡机构也可以是:不用阻挡件而是用中介固件占据绳结前进路径空间，而阻挡件占据中介固件的随绳结联动的运动前进路径空间；或阻挡件由拦阻索代替，拦阻索一端系在锚基或滑轮架上，另一端系在中介固件上；
[0014]以上组成一个潜标滑轮锚定单元；被系泊体被多组周围的潜标滑轮锚定单元的绳索向外拉着。
[0015]一种配重滑轮系泊系统，包括配重、滑轮、锚基、绳索，滑轮架连接在需系泊体上，一根绳索一端系在海底的锚基上，另一端绕过滑轮后系一比重大于水的配重；
[0016]在绳索上系有绳结，绳结为绳索上的凸起点，可以是绳索上系的固体，也可以绳索自身打的结；另外沿着绳索在绳结与配重之间还设有阻挡件，该阻挡件为一固体，其不占据绳索的运动路径空间，但占据绳结的运动路径空间；
[0017]阻挡件为滑轮架，或是滑轮架的一部分；
[0018]或阻挡件也可以是另外固体，固定在在滑轮架或需系泊体上；
[0019]或作为阻挡件的另外固体也可先与连接元件固定连接，连接元件再与滑轮架或需系泊体固定连接，当连接元件工作时承受的是拉力时，也可采用活动连接；
[0020]或阻挡件也可以是回转体，其旋转轴支架即为滑轮架；或者是作为阻挡件的回转体，其支架也可以先与连接元件固定连接，然后连接元件再与滑轮架或需系泊体固定连接，当连接元件工作时承受的是拉力时，也可采用活动连接；
[0021]或者，也可不用阻挡件，而用拦阻索或折叠连杆，其一端与处于滑轮与配重之间的绳索上的某点或与配重连接，另一端连接在需系泊体或滑轮架上；
[0022]另外阻挡机构也可以是:不用阻挡件而是中介固件占据绳结前进路径空间，而阻挡件占据中介固件的随绳结联动的运动前进路径空间；或阻挡件由拦阻索代替，拦阻索一端系在需系泊体或滑轮架上，另一端系在中介固件上；
[0023]以上组成一个配重滑轮锚定单元；被系泊体被多组周围的配重滑轮锚定单元的绳索向外拉着。
[0024]下述具体技术方案除非特别说明，一般在潜标或配重滑轮系泊系统均可应用。
[0025]阻挡件也可以是多个互相活动连接的零件，但其相对运动有行程/角度限制，比如机械爪，阻挡件也可以是互相连接的柔性元件，比如网兜、竹垫等，它们所共同的是:在将绳结制动时的那一刻，它们的形状是固定的，也就是说占据的空间固定下来，此时它们可视为固体。
[0026]绳索也可以绕过安装在同一个滑轮架上的多个滑轮。
[0027]滑轮架与锚基/需系泊体的连接方式可以是固定连接或活动连接；如果是固定连接，则需将滑轮的绕绳方向与实际入绳方向吻合，或者是在入绳处设导绳辊，导绳辊支架固定在锚基/需系泊体上；如果是活动连接，则可以是通过挂环/绳索/锁链/球铰/万向节/旋转吊环连接。
[0028]上述两种系泊系统，滑轮也可为链轮。滑轮轴承为无油自润滑轴承或塑料轴承/陶瓷轴承/磁力轴承；也可以是轴承嵌在轴承座的密封罩内，轴承外侧设有轴密封圈，滑轮轴依次穿过密封圈、轴承；也可以是:滑轮中心为孔，孔内嵌有轴承，轴承套在心轴上，心轴固定在滑轮架上，轴承两侧设有密封圈。
[0029]为了减小绳结对阻挡件的冲击力，可选的:在阻挡件与绳结间设有弹簧，阻挡件占据弹簧的前进空间；也可在弹簧与阻挡件间加入穿孔球，其可在其孔内的绳索上滑动，阻挡件占据穿孔球的前进路径空间；绳结、弹簧、穿孔球可以是彼此分离的元件，也可连接在一起。穿孔球可以是任意形状，不限于球体。
[0030]可选的:为了能够调整绳结在绳索上的位置，绳结为穿孔球，绳索为索链，可从绳结的通孔中自由穿过，绳结上还有与该通孔相交叉的横向通孔，需固定绳结位置时，销从横向通孔、链环中穿过；或者是穿孔球外固结一挂环，销从挂环与链环穿过。
[0031]可选的:为了适应海上风电的应用，需系泊体为风机塔筒，系泊方式有两种，一种是:风机塔筒底部通过万向节或球铰连接海底锚基，塔筒中部伸出横臂，横臂外端被潜标/配重滑轮系泊单元锚定；
[0032]第二种是:风机塔筒固定在张力腿平台TLP上，TLP的横臂外端被潜标/配重滑轮单元锚定；可以选择的是:TLP下垂的张力筋由潜标/配重滑轮锚定单元替代，可选的方案是:TLP平台下垂的绳索在绕过正下方的第一个滑轮后水平方向前进，然后绕过第二个滑轮后向上连接潜标；两个滑轮的滑轮架均通过绳索连接到海底锚基上，绳结的位置可以在第一个滑轮上方的绳索上，也可以在第二个滑轮与第一个滑轮之间。
[0033]可选的:需系泊浮体下端固定有底柱，需系泊浮体上端、底柱底端均被多个周围的潜标滑/配重滑轮锚定单元锚定，底柱底端也可不用潜标/配重滑轮锚定单元锚定，而是用锚链直接连在海底锚基上，底柱也可不采用任何锚定，而是连接重物。
[0034]可选的:为了优化系泊复位性能，潜标或配重呈水滴型，或套有锥面板，或套有一圆环，圆环上设有单开门。
[0035]可选的:为了使得绳结被阻挡后的位置能够稳定，阻挡件为裂缝凹槽，裂缝凹槽为凹槽状固体，中间有一长条缝隙，或凹槽直接分开为两半，绳索从缝隙中穿过；
[0036]裂缝凹槽固定在滑轮架上；在裂缝凹槽的裂缝处安装有两根导绳辊，绳索从导绳辊之间穿过；滑轮架上设有多个阵列孔。
[0037]可选的:为了增强系泊力，并且加限位作用，增加一副锚绳，对于潜标滑轮系泊系统是，副锚绳连接潜标与需系泊体；对于配重滑轮系泊系统，副锚绳连接配重与锚基。
[0038]可选的:对于配重滑轮系泊系统，配重在一滑筒内上下滑动，滑筒固定在需系泊体上；或者配重上带有孔，导轨从孔中穿过，导轨固定在需系泊体上，或配重被固定在需系泊体上的多个导轨夹住，配重安装滑轮沿导轨运动。
[0039]可选的:对于潜标滑轮系泊系统，潜标为圆柱壳体结构，两端面为钢端盖，被一根钢柱连接起来，圆柱侧壁用超强纤维或钢丝缠绕加强，或为玻璃钢，钢端盖上安装有气门嘴或开关阀，侧壁与端盖可固结为一整体，也可以是分离的，在交界处安装密封圈或填密封胶；潜标也可以是底端开口的空壳结构，底端开口处安装弹簧平开门(可双向开启的平开门，带驱使其闭合的复位弹簧)，弹簧平开门也可以替换为活塞，其可在底端开口的管道内滑动，活塞杆沿固定在壳体上的导轨可上下滑动，一复位弹簧一端连接活塞另一端固定在潜标壳体上，潜标壳上安装有气门嘴或开关阀，其接一空压机的输气管，空压机带电开关。
[0040]可选的:为了解决两组潜标滑轮锚定单元靠近导致的绳索缠绕问题，两潜标滑轮锚定单元共用一个潜标，即两个挨得近的滑轮上的绳索向上绕在同一个动滑轮上，动滑轮的支架连接一潜标。
[0041]可选的，对于采用拦阻索的潜标滑轮系泊系统，为了防止拦阻索与系泊绳索互相缠绕，设有侧拉绳，对于潜标滑轮系泊系统，其一端系在比重小于水的小潜标上，另一端绕过小滑轮后系在拦阻索上或潜标上，小滑轮的支架连接在锚基上；对于配重滑轮系泊系统，其一端系在比重大于水的小配重上，另一端绕过小滑轮后系在拦阻索上或配重上，小滑轮的支架连接在需系泊浮体上。
[0042]可选的，本系统可应用于定深平台:多个呈胶囊状浮子，下端系有绳索，绳索下端吊一水中的阻尼板，阻尼板为一大面积板，在边缘处带有围筒；另外可以在浮子上安装绞车，通过绞车收放绳索来调整阻尼板的深度，胶囊状浮子与外围的潜标滑轮锚定单元的绳索连接。
[0043]可选的，本发明可应用于深水网箱养殖，具体为:浮式网箱顶端浮体、底端被周围的潜标滑轮系泊单元的绳索锚定，浮式网箱底部连接有比重大于水的重块。
[0044]关于阻挡件的具体结构，有以下几种方案可选:
[0045]I)阻挡件可以是滑轮和滑轮架的组合；
[0046]2)阻挡件也可以是与滑轮及与其紧挨的压辊，绳索从滑轮与压辊间的间隙穿过；绳结轮廓大小超过间隙。
[0047]3)阻挡件也可以是两根安装在滑轮架上的导绳辊，绳索从两个导绳辊之间穿过，绳结轮廓大小大于导绳辊之间间隙；
[0048]4)阻挡件为滑轮架，绳结为一圆饼状，滑轮架的外缘比滑轮的外缘大，且滑轮与滑轮架间的间隙很小，滑轮架。
[0049]5)阻挡件为另外固体或回转体，固体或回转体的支架固定在连接元件旋臂上，旋臂可在滑轮架上旋转，以其旋转轴为圆心在滑轮架上分布圆周阵列孔，旋臂上也有孔，插入销可以锁定旋臂与滑轮架的角度。
[0050]阻挡件占据空间的形状可以是孔型、缺口型、两壁夹缝型，这几种阻挡件可以固定在滑轮架上，或直接为滑轮架的局部形状。孔型属于四面包围，缺口型属于三面，两壁是两面，但其实单面也可以做阻挡件，但要做成钩状，绳结要做有凹槽，因为绳索是柔性元件，绳索上的绳结在空间中的位置不稳定，所以做成钩状与绳结的凹槽扣合，这样就不会滑脱了。
[0051]本发明具有以下优点:
[0052]I)本发明中的绳结，对绳索的拉力进行了突变控制，在需系泊浮体发生偏移的时候能够立即消除与复位方向相反的绳索拉力，反应迅速，而大浪时绳索受力可控，可以避免系泊约束力猛增导致的锚链断裂或锚基滑移的问题。
[0053]2)本发明中的轴承密封方案，可以让轴承免受海水腐蚀。
[0054]3)本发明中使用了缓冲弹簧，进一步减少了冲击载荷，提供了安全系数。
[0055]4)本发明中的穿孔球绳结，可以使得绳结可以在绳索上的位置能够调整，方便生产。
[0056]5)本发明中的万向节桩基风机，使用的横臂可以使得系泊作用点与万向节距离增大，从而增大力矩，同时还使得风机能够抵抗塔筒的轴向扭矩载荷。
[0057]6)本发明在TLP浮式风机平台应用，可以使TLP平台水平方向的偏移大大减小，且不会出现传统锚链的力变化太大现象，同时如果TLP的下垂张力筋也替换为潜标滑轮锚定单元，借助潜标滑轮锚定单元的绳索载荷控制在一定范围内的特性，可以规避传统张力筋的疲劳以及随使用时间延长张力筋的蠕变问题。
[0058]7)本发明中的海洋平台及其底柱被锚定或加重块方案，可以提高平台的抗倾覆力矩，增强抗摇能力，同时具备安全性。
[0059]8)本发明中的配重滑筒/导轨，可以避免配重的摇摆，从而增加安全性。
[0060]9)本发明中的圆柱壳体潜标，方便生产降低成本，且强度重量比高，无压差半封闭壳体潜标，可以实现潜标内外无压差，从而壳体可以更薄，成本更低，可靠性也高。
【专利附图】
【附图说明】
[0061]图1:单浮体潜标滑轮系泊原理图(锥形潜标、锥面板)
[0062]图2:多浮体潜标滑轮系统(浮体间带配重)
[0063]图3:潜标滑轮系泊系统缓冲结构图(单开门的潜标、压辊、缓冲弹簧)
[0064]图4:穿孔绳结固定于绳索示意图
[0065]图5:锚基上的阻挡件示例图(绳结在滑轮与潜标之间)
[0066]图6:阻挡件连接在滑轮架上示意图
[0067]图7:几种阻挡件结构示意图
[0068]图8:中介固件对绳结进行阻挡示意图
[0069]图9:凹缺口滑轮架作为阻挡件示意图
[0070]图10:带凹槽阻挡件的定滑轮(导绳辊+阵列孔)结构示意图
[0071]图11:圆饼形绳结与滑轮架/导绳辊作为阻挡件示意图(挂环)
[0072]图12:配重滑轮系泊系统示意图(绳结、拦阻索、侧拉绳)
[0073]图13:配重滑轮系泊示意图(滑筒、导轨)
[0074]图14:相邻潜标滑轮锚定单元共用潜标示意图
[0075]图15:风机万向节(或球铰)锚基系泊示意图
[0076]图16 =TLP张力腿平台+潜标滑轮系泊风机示意图
[0077]图17:完全潜标滑轮TLP系泊风机示意图
[0078]图18:浮式风机Y型潜标滑轮系泊示意图(底柱+配重)
[0079]图19:潜标滑轮+底柱锚链联合系泊海洋平台示意图
[0080]图20:上4+底柱4点潜标滑轮系泊海洋平台示意图
[0081]图21:深水网箱的潜标滑轮系泊示意图
[0082]图22:定深平台的潜标滑轮系泊示意图
[0083]图23:纤维侧面加强柱形潜标结构示意图
[0084]图24:无压差半封闭潜标布放示意图
[0085]1-潜标:工作在水下的浮体，比重小于水，提供浮力。
[0086]2-滑轮:也可用链轮代替。
[0087]3-绳索:绳缆或锁链，在与滑轮接触的那一段应该用锁链，并加粗。
[0088]4-锚基:可以是普通的抓地锚、吸力桩、摩擦桩、法向承力锚、重力锚等。
[0089]5-挂环；6_浮子；7_需系泊浮体；8_重块；9_密封圈；10-海底；12-阻挡件
[0090]13-横臂:塔筒/平台上水平方向伸出的构件，可为Y型或十字架或更多数的长条形臂，也可以直接为一圆盘形结构。
[0091]14-斜筋:连接横臂与塔筒之间，用于提高抗弯能力。
[0092]15-海面
[0093]16-锚基索链
[0094]17-围筒:围在阻尼板外缘的筒状物体，提高水的阻力
[0095]18-轴承
[0096]19-密封罩:柱形外壳，内嵌入密封圈、轴承，密封圈在外，本身作为轴承架
[0097]20-心轴:固定在滑轮架上，滑轮套在其上旋转，只传递弯矩不传递扭矩
[0098]21-风机塔筒
[0099]22-浮力舱:提供浮力的大体积浮体
[0100]25-绳结:绳索上某点的凸起点，可以是绳索打的结或者是系的固体
[0101]26-滑轮架:滑轮的支架
[0102]27-绞车
[0103]28-单开门:类似于平开门，门只能向一侧开，在水流正向冲击时门被水流冲击开，在水流反向冲击时门被水流冲击而闭合，可在枢轴加扭弹簧提供关闭力。
[0104]29-锥面板:像圆锥侧面一样形状的板
[0105]30-水滴潜标:像水滴一样的潜标，一端尖另一端端面面积大
[0106]31-压辊:与滑轮紧挨在一起的圆柱状物体，将绳索夹在滑轮凹槽的缝隙里，以防止绳索脱离滑轮凹槽。
[0107]32-穿孔球:球形物体，带有通孔，供绳索在其中自由滑动穿过
[0108]33-缓冲弹簧
[0109]34-计算机
[0110]36-底柱:安装在海洋平台或其他需系泊浮体的下端的柱形物体，用于提供力臂作用，通过锚定底柱底端可以提供很好的稳定性。
[0111]37-浮球
[0112]38-网箱
[0113]39-海洋平台
[0114]40-支撑柱:连接海洋平台上高出水面的部分与水面以下的潜浮体的多根柱子，用于降低波浪冲击面积
[0115]41-动滑轮
[0116]42-球铰
[0117]43-配重
[0118]44-旋臂:连接阻挡件与滑轮架的构件，可在滑轮架上旋转
[0119]45-拦阻索:柔性细长形元件，提供阻拦作用，阻止潜标拉动绳索继续上升。
[0120]46-副锚绳:连接需系泊浮体与潜标之间或配重与锚基之间的绳缆或索链，以增加系泊力。
[0121]47-行程截止绳结:为避免潜标或配重与滑轮架相撞，在绳索上增加一个绳结，让它与阻挡件相撞。
[0122]48-万向节
[0123]49-锚楔:锚基底部固定的楔子，其插入海底泥土，用于防止锚基滑移
[0124]50-阻尼板:浸在水中的大面积板，用于利用水的阻力来稳定平台
[0125]51-旋转吊环
[0126]52-小潜标:比较小的悬浮在水下的浮体
[0127]53-小配重:比较小的重物
[0128]54-导绳辊:两个比较靠近的圆柱体将绳索夹在中间，用于将不同角度入绳的绳索限制在一个平面内。
[0129]55-裂缝凹槽:凹形的槽状物体，中间有一长条缝隙，或凹槽直接分开为两块，绳索从之间缝隙中穿过
[0130]56-阵列孔:滑轮架上设置的多个用于系绳索的孔或用于插销的孔，用于适应入绳角度。
[0131]57-侧拉绳:一绳索,其从一旁侧着拉紧系泊绳索或者是潜标或配重,从而防止出现系泊绳索与拦阻索互相缠绕
[0132]59-小滑轮:与侧拉绳配套的滑轮。
[0133]60-销
[0134]61-防脱环:插在销的末端孔里的金属丝，用以防止销滑脱。
[0135]62-凹形缺口:滑轮架上相对于入绳方向的凹形缺口，以稳定绳结的停止位置。
[0136]63-连接元件:连接阻挡件与锚基/滑轮架/需系泊体的传力元件。
[0137]64-张力筋:TLP张力腿平台上下垂的用于提供绷紧张力的绳索。
[0138]65-中介固件:绳结与阻挡件之间，将绳结对它的力传递给阻挡件，其占据绳结前进空间，阻挡件占据它的前进空间。
[0139]66-超强抗拉纤维，可以是玻璃丝、钢丝、超高分子聚乙烯纤维，通常与树脂等复合
[0140]67-钢端盖:可以是圆饼型，最好在表面设肋增强(如图三角形)，也可以是凸球型。
[0141]68-气门嘴或开关阀
[0142]69-连接钢柱:连接圆柱体两个端面的钢轴
[0143]71-导轨:限定活塞杆运动方向
[0144]72-空气压缩机
[0145]73-通信电缆:用虚线表示，传输传感器的信号数据或是单片机、计算机发出的控制指令
[0146]74-水浸传感器:安装在潜标入口处，监测潜标进水的传感器
[0147]75-进气管
[0148]76-外沿
[0149]77-气管/电缆对接接头:将来自空压机的气管端口与潜标的气管端口对接、以及空压机侧与潜标侧的对应信号线对接的接头，这对接头先是通过电磁铁或电插锁等装置扣合在一起，后在计算机发出的控制信号下分离(电磁铁产生斥力或电插锁锁舌开锁)。
[0150]78-位移传感器:检测活塞移动位置的传感器
[0151]79-复位弹簧:安装在活塞，驱使活塞复位，以封闭潜标内腔
[0152]80-活塞:在潜标底端入口管道内滑动，以将潜标内腔封闭
[0153]81-电控封水门:安装在潜标底端入口，类似生活中的电动平开门受单片机控制，可将潜标内腔封闭起来
[0154]82-密封圈
[0155]83-凸缘
[0156]84-滑筒-筒状，两端开口，配重在其内上下滑动，从而防止配重摇摆。
【具体实施方式】
[0157]下面结合附图做进一步说明。
[0158]图1为单浮体潜标滑轮系泊原理图:包括潜标1、滑轮2、锚基4、绳索3，一根绳索3 一端系在比重小于水的潜标I或30上，另一端绕过定滑轮2后系在需系泊浮体7上，在定滑轮2与需系泊浮体7之间靠近定滑轮2的地方系有绳结25，绳结25轮廓大于滑轮架26与滑轮2的间隙而无法通过，这里的绳结25是绳索上的凸出点，可以是绳子上系的固体，也可以是绳子自身打的结；定滑轮的支架26通过绳索16系在锚基4上(或通过球铰42，见图3与锚基4连接)；以上组成一个潜标滑轮锚定单元；多组外围的潜标滑轮锚定单元的绳索共同拉着处于中央的需系泊浮体7。
[0159]当需系泊浮体7向右移动时，它与左边锚定单元的距离拉大，左边绳结25被拉动远离左滑轮2，左潜标30的浮力通过绕过左滑轮2的绳索3 —直施加在需系泊浮体7上；
[0160]另一面，需系泊浮体7与右边锚定单元距离缩短，于是右绳结25在右潜标I的拉动下靠近右滑轮2，因为右绳结25通不过右滑轮2与滑轮架26的间隙，所以卡在此处，于是需系泊浮体7与右滑轮2之间的绳索因为之间距离的缩短变得松弛，绳索对需系泊浮体7向右的拉力消失，右潜标I的浮力顺着绳索完全施加在右绳结25上。这样需系泊浮体7只受到向左向下的拉力，该力驱使需系泊浮体7向左移动复位，这就是潜标滑轮系泊系统原理。该图只画了左右方向，前后方向未画出。
[0161]为增强系泊力，增加了副锚绳46，连接潜标I或30与需系泊浮体7(也可以一端连接在潜标I下方的绳索上，另一端固定在需系泊浮体上)，当需系泊浮体7向右移动时，需系泊浮体7与左边锥形潜标30距离增大，通过副锚绳46拉动左锥形潜标30，导致左锥形潜标30发生横向偏移，其下面的绳索发生偏斜，根据力的分解与合成可以得出，左锥形潜标30的受到的浮力对副锚绳46产生拉力，同时需系泊浮体7对该左锥形潜标30的斜向上拉力也会通过左锥形潜标30下面的绳索3经滑轮2传导回需系泊浮体，从而在原来基础上增加了两份左下方向的系泊拉力。副锚绳46和绳索3上增加的这部分系泊拉力，不是一个恒力，根据力的矢量分析可知，需系泊浮体7越向右移动，该增加部分力越大，起到一个安全作用，因为有时我们不希望需系泊体7无限制的偏移下去，必须在某种程度上加以遏制。
[0162]同时副锚绳46还可以避免潜标30与滑轮2相撞，因为如果没有副锚绳46，则需系泊浮体7在偏移到一定程度可能会把潜标30拉到滑轮2附近，导致二者相撞，为了防止这种情况发生，在没有副锚绳46的情况下，也可在潜标30或I底下的绳索上系有行程截止绳结47，该绳结的阻挡机理与绳结25 —样，为了减少冲击力，可以在行程截止绳结47的下方的绳索上套有缓冲弹簧33、穿孔球32，其缓冲机理参看下面图3说明。
[0163]图2是多浮体被潜标滑轮系统系泊示意图(浮体间带配重)，被系泊的浮体为多个浮子出、7)，浮体与浮体之间的连接绳索中央系有重块8。这样浮子与浮子之间的连接，便把左边和右边锚定单元的系泊力连接在一起了，当整个浮子阵列向左移动，左边锚定单元的拉力消失，只剩右边锚定单元的拉力，从而形成复位力。重块8可以防止间隔一定距离的浮子在海浪的作用下突然拉开距离导致绳索拉力徒增而被拉断。
[0164]图3是潜标滑轮系泊系统缓冲结构图(单开门的潜标、压辊、缓冲弹簧)，定滑轮2为凹槽型定滑轮，在绳索3与滑轮2的切合点处设有与滑轮2轴线互相平行的压辊31，压辊31与定滑轮轮缘紧挨，这样就避免绳索3从滑轮2里脱离出去，在这种有压辊这种情况下，绳结25先碰到的障碍物是滑轮2和压辊31，所以绳结25轮廓大小超过压辊与滑轮间隙即可。
[0165]另外为了减少潜标I上浮对绳结25的冲击，加入缓冲装置，即在绳结25与滑轮2之间绳索上套有弹簧33，也可在弹簧33与滑轮2之间加入穿孔球32，穿孔球32可在绳索3上滑动，绳结25、弹簧32、穿孔球32可以是彼此分离的元件，也可以是连接在一起；该穿孔球32不限于几何外形为球状物的穿孔固体，也包括其他形状的固体，只要穿孔球32大小超过压辊31与滑轮2间隙而无法通过即可。
[0166]当潜标I拉动绳索3，绳结25向滑轮2靠近，前面的穿孔球32先碰到滑轮2，由于穿孔球32比滑轮2与压辊31之间的间隙大而无法通过，穿孔球32停住并卡在哪里，但因为穿孔球32可以在绳索3上滑动，所以绳索3继续拉动绳结25前进，这样绳结25和穿孔球32之间的距离便缩短，开始挤压之间的弹簧33，弹簧提供了缓冲，这样就大大减少了潜标I对绳结25的冲击力。另外弹簧也可以串接在潜标与绳索之间，但此时是拉簧，提供缓冲。
[0167]潜标I在被需系泊浮体拉着往下运动时，我们希望借助水对它的阻力来提高比较强的系泊力，而在需系泊浮体向该单元靠近时，由于需系泊浮体占据主动性，先行运动，所以为了让潜标I能够跟上速度，从而持续的提供系泊力，我们就要尽量减少水对潜标I的运动阻力，基于此，潜标1(或配重43，见图11)可以设计成水滴型，(或套有锥面板29，见图1右潜标的剖面图)，或套有一圆环，圆环上设有单开门28。这三种结构都有水阻正反运动不一的特性，水滴型就是潜艇上经常的形状，而锥面板是圆锥体侧面形状的板，在前进方向为尖头方向时，水阻力小，而反方向则水的阻力大。对于单开门，其实就是把类似于家里的门的结构搬到了潜标I上，当潜标I受拉向下运动时，在水的冲击力作用下，门28闭合，从而增大水的作用面积，当潜标I向上运动时，门在水的作用力下又打开，从而减少了水的作用面积。
[0168]另外，潮流可能引起潜标偏斜，使得潜标下面的绳索有可能滑脱滑轮，为避免这个，可在入绳处安装导绳器或压辊。
[0169]图4是穿孔绳结固定于绳索示意图，上面是带挂环的穿孔绳结，结构是:穿孔球绳结25，索链3可在通孔中自由穿过，绳结下面固结一挂环5，用销60将挂环、链环穿在一起。下面三个是带横向通孔的穿孔绳结，结构是:绳结25上有与通孔相交叉的横向通孔，当索链3的链环与横向通孔贯通时，销60从横向通孔、链环穿过，从而将绳结25、链环穿在一起，这样绳结25就不能在索链3上自由滑动了，绳结25的位置也就固定下来了。为了防止销60脱离，销末端穿有防脱环61 (也可不用防脱环，而用开口销或螺栓+螺母)。该设计目的是为了方便调节绳结25的位置，当需要改变绳结位置时只需把销拔掉，重新找位置插销即可。
[0170]销60也可以替换成可被遥控的电插锁，即在系泊系统布放的时候，滑轮架、绳结均处很深的水下，当需要改变绳结位置时，可通过船上的声控设备发出控制信号，电插锁附带的声波接受器收到信号，驱动电插锁锁舌插入横向通孔或缩回，从而实现插销或拔销的目的，必要时候，电插锁完成动作后可通过发声装置发出信号通知船上。
[0171]图5为安装在锚基上的阻挡件示例图，该图中，绳结25在滑轮2与潜标I之间的绳索3上，阻挡件12在绳结25与潜标I之间，缓冲弹簧33在阻挡件12与绳结25之间，阻挡件12连接在锚基4上，由于阻挡件的连接元件63承受的是拉力，稳定性较好，所以可以采用活动连接方式，这里是采用铰接42方式(当然也可以采用固定连接方式)。当被系泊浮体靠近时，在潜标I的浮力作用下、绳结25向上运动，先碰到缓冲弹簧33，由于弹簧33被阻挡件12挡住前进方向，所以弹簧33被压缩，绳结25被拦阻下来，随着被系泊浮体的进一步靠近，由于绳结25不能继续上升，而被系泊浮体7继续靠近，则绳索3将变得松弛，对被系泊浮体7的向左向下的拉力消失。
[0172]图6为阻挡件12依靠连接元件一旋臂44连接在滑轮架26上示意图，旋臂44可在滑轮架26上旋转，以其旋转轴为圆心在滑轮架上分布圆周阵列孔56，旋臂44上也有孔，当根据绳索3的切入方向找好角度时，旋臂44上的孔恰好与圆周阵列孔56的某个对应，插入销60可以将旋臂44与滑轮架穿在一起，从而锁定旋臂44与滑轮架26的角度。在阻挡件12与绳结25之间，有缓冲弹簧33，当在潜标I的作用力下，绳结23向滑轮方向靠近时，绳结23与阻挡件12压缩缓冲弹簧33，最终绳结23停在了阻挡件12处，潜标I的拉力在绳结23中断，不能继续沿绳索3传递。
[0173]图7为几种阻挡件示意图，左边三个分别是孔型、缺口型、两壁夹缝型，这几种阻挡件可以固定在滑轮架上，或直接为滑轮架的局部形状，或为回转体，右上图是导绳辊54夹缝型，其旋转轴支架固定在滑轮架上或锚基上(对于配重滑轮系泊系统，是固定在滑轮架上或需系泊体上)，绳结25的轮廓超过两个导绳辊54的间隙而无法通过；右下两图是滑轮与滑轮架26作为阻挡件，绳结25轮廓超过其中间隙而无法通过，绳结25为圆柱状。
[0174]需要补充的是，对于滑轮、压辊等回转体，其在海水环境中必须考虑防腐，如果是尼龙等高分子材料做的，则自身可以防腐，但如果是钢铁，其表面应覆盖防腐材料，比如高分子材料，一方面也起到了减少绳索磨损的作用。另外滑轮靠轴承减少滚动摩擦，轴承可以是滑动轴承或滚动轴承，如果是滑动的，用铜/四氟乙烯等材料等无油自润滑轴承，可以润滑的同时防腐。如果是滚动轴承，则可以是塑料轴承/陶瓷轴承/磁力轴承等，也可以是普通轴承，但要密封，如右上图所示，导绳辊54的轴承18嵌在作为轴承座的密封罩19内，轴承18的外侧设有轴密封圈9，压辊的轴与密封圈唇9紧贴，密封罩19内可以填润滑脂(或充入高压空气)等，以阻止海水进入轴承18内。密封圈9的外侧设有孔用挡圈，避免脱位。右下图的滑轮2中心为孔，其毂孔内的轴承18套在与滑轮架固结在一起的心轴20上，轴承18两侧各有密封圈9，密封圈的外侧为孔用挡圈。两个密封圈9间可以填润滑脂(或高压空气)，避免海水侵入。本文滑轮和导绳辊、压辊等回转体的轴承密封方式可以选取以上任意一种。
[0175]图8是中介固件对绳结进行阻挡示意图，左边两个是不同视角的同一机构，中介固件65占据绳结25下行的运动空间，阻挡件12占据中介固件65的下行空间，绳索3从中介固件65的长条孔中穿过，绳结25下行先碰到中介固件65，中介固件65在推力下随之顺时针转动，当碰到阻挡件12就被停止了，中介固件的旋转轴支承、阻挡件12固定在滑轮架/锚基上，这样绳结25的下行推力就作用在了滑轮架/锚基上，从而实现阻挡功能。最右边是中介固件65连接拦阻索45，为一穿孔圆柱体，绳索从中穿过，当绳结25上升时推动中介固件65上升到一定程度，中介固件65受到来自锚基的拦阻索45的拦阻作用而停止前进，因为中介固件65占据绳结25的上行路径空间，所以，中介固件65阻碍了绳结25的上行，达到拦阻目的。其实图3中的缓冲弹簧33、穿孔球32，以及滑轮2、导绳辊54都可视为中介固件。
[0176]图9是凹缺口滑轮架作为阻挡件示意图，属于双壁夹缝型，滑轮架26的外缘比滑轮2的外缘大，而且滑轮2侧端面与滑轮架26内侧的间隙很小，这样就避免绳索3嵌入滑轮2与滑轮架缝隙中，另外在入绳方向上呈现一个凹形缺口 62，绳结25在冲向滑轮架时，与凹形缺口 62相撞，由于呈凹形，根据最小势能原理，绳结25会落入其最低处，从而使得绳结25的停止位置相对稳定，避免落到别的地方去。滑轮架26通过旋转吊环51与锚基4的连接。
[0177]图10为用凹槽作为阻挡件的定滑轮(压辊+阵列孔)结构示意图，裂缝凹槽55为凹槽状，中间有一长条缝隙，或凹槽分开为两块，绳索3从之间缝隙中穿过，在绳结25冲向凹槽时，根据最小势能原理，可以掉入裂缝凹槽内而不会跑到别的地方去，从而防止绳结25落到别的地方去，导致撞坏滑轮架或滑轮。凹槽可为球面凹槽也可为柱面凹槽，柱轴与滑轮轴平行。
[0178]在裂缝凹槽的裂缝处安装有两根导绳辊54，绳索从导绳辊54之间穿过，这样可以避免系泊绳索3与滑轮架26或裂缝凹槽55缝隙的摩擦。滑轮架上设有多个阵列孔56，用于连接来自来自锚基或需系泊体的锁链，可以根据实际应用情况，通过系在不同的阵列孔56上,来适应系泊角度的不同。
[0179]图11为圆饼形绳结与滑轮架作为阻挡件示意图，其中的绳结25为一圆饼状，滑轮架26的外缘比滑轮2的外缘大。左图是滑轮架26通过挂环5与锚基4连接。
[0180]右图是滑轮架26固定在锚基4上，因为实际应用中入绳角度不稳定，与滑轮架26的绕绳方向很可能不在同一个平面上，所以需在入绳方向处，安装导绳辊54，导绳辊54的轴支架固定在锚基上，因为绳结25比两导绳辊之间间隙大，所以导绳辊54成了阻挡件。在需系泊体位置变化不大，而且滑轮架与其距离很远时，尽管滑轮架26固定在锚基上角度无法改变，但因为入绳角度变化很小，所以也可不用导绳辊54。
[0181]图12是配重滑轮系泊系统图，这里面显示了两种阻挡方式，一种是绳结+阻挡件方式，在左侧；另一种是拦阻索方式，在右侧。
[0182]对于左侧，一根绳索3 —端系在海底的锚基上，另一端绕过滑轮2后系一比重大于水的配重43，在锚基4与滑轮2之间靠近滑轮2处的一段绳索上系有绳结25。
[0183]对于右侧，滑轮2支架通过绳索连接在需系泊浮体7上，一根绳索3 —端系在海底的锚基4上，另一端绕过滑轮后系一比重大于水的配重43上；拦阻索45，其一端与配重43连接，另一端连接在被系泊浮体7上。
[0184]当需系泊浮体7向右偏移时，右边定滑轮2与右边锚基4的距离缩短，右边配重43下降，到一定程度拦阻索45被拉紧，随着需系泊浮体7的进一步右移，右边配重滑轮系泊单元的绳索3完全松弛，配重43的重力完全由拦阻索45承担，这时右边配重滑轮系泊单元的系泊拉力消失，而对于左边的配重滑轮系泊单元，由于需系泊浮体7与左边锚基4的距离增大，左边配重43上升，绳结25远离滑轮架，系泊拉力依然等于配重43的湿重，所以左边配重滑轮系泊单元的拉力就作为复位力促使需系泊浮体7复位。
[0185]在该过程中，由于需系泊浮体7向右移动，右配重43与右锚基4的距离缩短，所以右副锚绳46松弛，所以没有拉力产生。而对于左边，由于左配重43与左锚基4的距离增大，所以产生拉力，该使得左配重43上的绳索3产生偏斜，左副锚绳46的左下拉力会增强左边绳索3上的拉力，从而增加了系泊力。
[0186]如果需系泊浮体7向左偏移，则左配重43下降，绳结25卡在滑轮2处，左系泊力消失，而右配重43上升，拦阻索45松弛，配重湿重产生拉力一直存在，且由于配重43跟随需系泊浮体7左移导致配重43与右锚基4距离增大，从而右副锚绳46被拉紧，增强了右边绳索3的系泊拉力。
[0187]值得一提的是，本图将绳结方式与拦阻索方式放在同一个图中说明，只为说明各自的原理，实际应用中可以随意选取某种方式。
[0188]另外为了防止拦阻索45与绳索3互相缠绕，在该图中设有侧拉绳57，其一端系在比重小于水的小配重53上,另一端绕过小滑轮59后系在拦阻索45上或配重43上,小滑轮59的支架通过绳索系在锚基上，或通过球铰与锚基连接。
[0189]图13为配重滑轮系泊示意图(滑筒、导轨)，由于海上浮体摇摆不定，配重不稳定所以需要约束，图中分别显示了三种方式，一是:配重43上带有孔，导轨83从孔中穿过，导轨83固定在需系泊体7上，第二种是见右下小图，配重43被导轨71夹住，配重上安装滑轮以便沿导轨71运动，第三种是:配重43在一滑筒84内上下滑动，滑筒84固定在需系泊体上，为减少摩擦也可在配重侧面加滑轮。为了增强系泊力，在滑筒84底端安装单开门28，当配重被拉向上运动时，配重要推动上面的水上升(滑筒顶端最好低于水平面，如做不到则可在滑筒上端开侧孔)，而在配重下面形成负压，水从滑筒底端涌入导致单开门闭合，这时外面水补充配重上升形成的负压只能通过配重与滑筒内壁间隙，而间隙因为小，所以负压很大，所以绳索3拉动配重需要更大力，从而增强系泊效果，当需系泊体7复位时，配重下降，这时水压冲开单开门，配重下面的水可以自由流出滑筒，而不影响配重复位。为了防止配重撞击顶部滑轮，在配重上面的绳索上套一缓冲弹簧33。
[0190]图14为共用潜标、锚基结构示意图，在两组锚基潜标滑轮锚定单元靠的很近时，为了避免绳索3互相缠绕，两组潜标滑轮锚定单元可共用一个锚基4、潜标1，即一个锚基4上同时连接两个滑轮2，两个滑轮上的绳索3向上绕在同一个动滑轮41上，动滑轮支架连接一潜标I。动滑轮41将潜标I的拉力平均分摊到左右两边的绳索上，左右两边绕过各自的定滑轮。
[0191]图15:为风机万向节锚基系泊示意图，风机塔筒21底部通过万向节48连接锚基4(万向节也可用球铰代替)，塔筒中部伸出横臂13，横臂外端与周围的潜标滑轮系泊单元的绳索连接；横臂数量是3个以上，最好均布，为了增加强度，用斜筋14连接横臂与塔筒。为了防止锚基4滑移，锚基4底部固定有锚楔49，插入海底。
[0192]图16为TLP张力腿+潜标滑轮系泊风机示意图，本质上就是在TLP张紧式平台的基础上依靠潜标滑轮系泊系统稳定水平方向上的偏移，风机的塔筒21与浮力舱22固结，塔筒21底端固定在十字架中心，水对平台整体产生的浮力要大于整体的重力，即存在净浮力。横臂13的端部被向外向下的潜标滑轮锚定单元和垂直向下的张紧式锚链锚定，本例中是十字架，实际也可以是Y型，横臂数量只要大于3即可，最好均匀圆周分布。为增强强度，在塔筒底部与横臂连接处增加斜筋14。
[0193]需要补充的是，TLP下垂的张力筋64也可以用潜标滑轮锚定单元代替，这样借助于潜标滑轮锚定的恒张力特性，可以减少绳索的疲劳。
[0194]见图17，因为TLP平台的张力筋64是竖直方向上的，所以替代为潜标滑轮锚定单元后，潜标要隔开一定距离以避免与TLP张力腿平台下垂的绳索3互相缠绕，该图中，TLP平台下垂的绳索3绕过正下方的第一个滑轮2后水平方向前进，然后绕过第二个滑轮2后向上连接潜标I。两个滑轮2的滑轮架均通过绳索连接到海底锚基上，绳结25的位置可以在第一个滑轮2上方的绳索3上(见图中右侧)，也可以在第二个滑轮2与第一个滑轮2之间(见图左侧)。
[0195]图18为浮式风机Y型系泊示意图，即三个横臂13，浮力舱22为一圆柱形与塔筒同轴，另外还设有阻尼板50，用于通过水的阻力来提高稳定性。平台底部固定有底柱36，底柱36的底端连接一重块8 (底柱底端也可以连接一锚链连接正下方的锚基)，其作用主要是降低平台的重心，在平台发生倾斜时，能够提供复位力矩。
[0196]图19为潜标滑轮+底柱锚链联合系泊海洋平台示意图，海洋平台39的下面连接有底柱36，而海洋平台39的浮力舱22上竖立连接着平台支撑柱40，支撑着上层建筑，平台支撑柱40处于水线附近，这样由于平台支撑柱相对于平台受波面积小多了，可以最大程度的减少海浪对平台的冲击力。平台的4个角分别受到4个锚定单元的向外向下拉力，平台的底柱36被一根竖直的锚链锚定，单根锚链对平台水平方向约束力小，允许一定的偏移，但垂直方向上则受到限制。底柱36的底端也可连接多根不同角度的张力筋64(图中虚线部分)，这样底柱的位置就完全固定了，稳定性好。但张力筋64要承受巨大的载荷，所以也可以替换成潜标滑轮锚定单元，见图18。
[0197]图20是上4+底柱4点潜标滑轮系泊海洋平台示意图。海洋平台39下面固定有底柱36，底柱36被4个潜标I滑轮2锚定单元锚定，海洋平台四角也被4个潜标滑轮锚定单元锚定。
[0198]另外，在海洋工程领域的许多场合，传统的锚定方式一一悬链式或张紧式，均可以取代为潜标/配重滑轮锚定方式，比如spar系泊、FPSO、TLP等的锚定。
[0199]图21是深水网箱的系泊示意图，深水网箱38的上面系有浮球37，网箱的底下吊着重块8。深水网箱顶端底端均被潜标滑轮单元锚定。浮球37向上不可能向上离开水面，向下又受到水的浮力，向左向右向前向后都受到系泊的复位力，所以它是相对稳定的，网箱依靠重块8的下垂依然不变形。借助于潜标I的长距离持续复位拉力，可以使得网箱具备对抗风暴的能力。在潜标I与浮球37之间连接有副锚绳46，以增强系泊复位力。
[0200]图22是定深平台系泊系统，处于中央需系泊浮体7通过绳索连接胶囊状浮子6，胶囊状浮子6与外围的潜标滑轮锚定单元的绳索连接，这些胶囊状浮子6下端系有绳索，绳索下端吊一水中的阻尼板50，阻尼板为一大面积板，在边缘处带有围筒17，这种结构在潮汐上升时，阻尼板50在浮子6的作用下也上升，所以阻尼板50与海面15的距离总是不变的。胶囊状的浮子6可以减少浮力变化，从而减少波浪对阻尼板50的扰动，同时因为阻尼板50周围有围筒17，当阻尼板50上升时，会带动围筒内的水体向上运动，对于阻尼板下面的围筒包围的水体，当阻尼板上升时，如果不跟着向上运动，会形成真空，所以也被带着往上运动，这就相当于增加了阻尼板的附加质量，提高了稳定性。另外可以在胶囊状浮子6上安装绞车27，通过绞车收放绳索来调整阻尼板50的深度。对于需系泊浮体7，其相对于阻尼板50的深度是不变的，所以叫定深平台。
[0201]因为潜标工作在水下，对于较浅的深度一般普通浮标(例如聚氨酯泡沫浮子、空壳浮标)就可以胜任。也可以通过在高压环境中向一空心潜标内腔注入高压空气的聚氨酯泡沫(也可以是其他有机高分子泡沫材料)，例如0.5MPa高压环境，待泡沫凝固后泡沫移到大气压环境下则本身内部就具备了 0.5Mpa的高压，这样的潜标安装在水下50米深处，正好达到内外压强平衡。也可以是采用类似液化气罐的方式，在空心钢瓶内通过气门嘴注入高压空气，气门嘴也可以替换为球阀或电磁阀，或用螺栓和潜标壳体上的螺纹内孔代替，注入高压空气后，拧紧涂有密封胶的螺栓，这样也可实现密封效果。但在几百米、上千米水深还需要特殊结构的潜标，例如可以是装了汽油或木材等比重小于水的物质的容器，也可以是:一个开口的空壳浮体，其内部装满了空心球，利用空心球的抗压作用提供浮力，但这几种都成本太高。
[0202]图23是纤维侧面加强柱形潜标结构示意图，圆柱壳体的侧壁由超强纤维66(钢丝、碳纤维等)缠绕加强，可以采取玻璃钢(卷起来的多层玻璃纤维布浸树脂固化)构成侧壁，圆柱壳体两端面为钢端盖67，一根连接钢柱69将两钢端盖67连接，形成一个封闭的圆柱腔。钢端面上安装有气门嘴68，侧面依靠超强抗拉纤维的拉力，端面则依靠中间的连接钢柱69提供对抗压差的拉力。一般钢端盖与侧壁可固结为一个整体，但也可是单独零件的组合，为防止高压空气从钢端盖67与侧壁交界处泄漏，要加密封圈或填密封胶，如图23右面4个小图所示剖面图，左上是在钢端盖上开O型圈82槽嵌入密封圈，左下是三棱柱型密封圈82，密封圈一侧面粘接在侧壁66上另一侧面粘结在钢端盖67上。为了夹住侧壁66，在钢端盖外侧加了更大直径的外沿76。右上是在钢端盖67上开O型圈82槽，右下是三棱柱密封圈82，密封圈沿交界线将钢端盖与侧壁粘结起来，为使钢端盖的与侧壁同心对中，在钢端盖内表面有一圈与侧壁66内表面配合的凸缘83。在使用前先在陆地上先通过气门嘴68注入高压空气，然后再将潜标放在一定水深处，使得潜标内气压略大于周围水压。这种潜标优点是强度重量比大、成本相对低。另外也可在潜标壳内壁加龙骨来加强壳体。
[0203]图24是无压差潜标布放示意图，左图是:潜标为下端开口的空壳结构，一活塞80可在开口管道内上下滑动，活塞的活塞杆被限制在安装在潜标壳上的导轨71上下滑动，一复位弹簧79 —端连接活塞68另一端固定在导轨71上，另外潜标壳体上安装有气门嘴68 (也可以是单向阀、电磁阀)。具体布放时，可先将潜标内部灌满水，这样潜标就没有浮力，通过绞车27慢慢的释放潜标顶部的绳索，当到达预定深度连接完毕后，打开空压机72电力开关，空压机72开动通过输气管75向潜标腔内注入高压空气，潜标内压力增大推开活塞80，水被慢慢排出，当水完全排出后就开始向外排空气，这时海面工作人员会看到并断开空压机电力，然后通过计算机34远程控制气管分离接头77分离。也可以不灌水，绞车通过绳索将充满空气的潜标慢慢释放，在锚基重力的拉力下，潜标被拉着下沉，因为潜标下端的挂环5受到绳索的向下拉力，潜标浮心在中央，所以潜标开口一直朝下，随着下沉水压增大，水压向上推动活塞80，活塞杆向上移动被位移传感器78监测到，位移传感器会将信号发送给单片机(或PLC)，到一定程度时单片机发出控制信号，给固态继电器SSR，固态继电器接通空压机72的电力，空压机开始工作通过进气管75、气门嘴68向潜标腔内注入高压空气。随着潜标腔内气压不断升高，活塞80被内压推动下移，监测活塞杆运动的位移传感器78发出信号给单片机MCU，单片机在活塞下移到一定量时，发出控制信号给固态继电器SSR，固态继电器切断空压机的电力，空压机停止充气。就这样随着潜标不断下沉，通过空压机的受控工作可使潜标内外压差几乎一致。当潜标到达预定水深后，计算机34发出控制指令，使得进气管、电缆对接接头77分离，一半留在潜标上，另一半被船收回。为提高布放的精度和安全性，可通过在船上的绞车27慢慢的释放系在潜标顶部的锁链，这样潜标可慢慢受控下沉。为了提高潜标的抗拉能力，用一连接钢柱69将顶面与底端连接起来。
[0204]图24右图与左图的区别是，活塞替换成了电动封水门81，其功能类似于电动门，通过电力控制门打开还是关闭。位移传感器78替换成了水浸传感器74。
[0205]本发明中滑轮、滑轮架、锁链、潜标外壳等都可以用碳钢制作，但应表面涂防腐、防生物附着材料。
【权利要求】
1.一种潜标滑轮系泊系统，其特征在于:包括潜标、滑轮、锚基、绳索，一根绳索一端系在比重小于水的潜标上，另一端绕过滑轮后系在需系泊体上，滑轮架与锚基连接； 在绳索上系有绳结，绳结为绳索上的凸起点，可以是绳索上系的固体，也可以是绳索自身打的结；另外沿着绳索在绳结与潜标之间还设有阻挡件，该阻挡件为一固体，其不占据绳索的运动路径空间，但占据绳结的运动路径空间； 阻挡件可以为滑轮架，或是滑轮架的一部分；或阻挡件也可以是另外固体，固定在在滑轮架或锚基上；或者作为阻挡件的另外固体也可先与连接元件固结，连接元件再与滑轮架或锚基固定连接，当连接元件工作时承受的是拉力时，也可采用活动连接； 或者阻挡件也可以是回转体，其旋转轴支架即为滑轮架；或者作为阻挡件的回转体，其支架也可以是先与连接元件固结，然后连接元件再与滑轮架或锚基固定连接，当连接元件工作时承受的是拉力时，也可采用活动连接； 或者，也可不用阻挡件，而用拦阻索或折叠连杆，其一端与处于滑轮与潜标之间的绳索上的某点或与潜标连接，另一端连接在锚基或滑轮架上； 另外阻挡机构也可以是:不用阻挡件而是用中介固件占据绳结前进路径空间，而阻挡件占据中介固件的随绳结联动的运动前进路径空间；或阻挡件由拦阻索代替，拦阻索一端系在锚基或滑轮架上，另一端系在中介固件上； 以上组成一个潜标滑轮锚定单元；被系泊体被多组周围的潜标滑轮锚定单元的绳索向外拉着。
2.一种配重滑轮系泊系统，其特征在于:包括配重、滑轮、锚基、绳索，滑轮架连接在需系泊体上，一根绳索一端系在海底的锚基上，另一端绕过滑轮后系一比重大于水的配重；在绳索上系有绳结，绳结为绳索上的凸起点，可以是绳索上系的固体，也可以绳索自身打的结；另外沿着绳索在绳结与配重之间还设有阻挡件，该阻挡件为一固体，其不占据绳索的运动路径空间，但占据绳结的运动路径空间； 阻挡件为滑轮架，或是滑轮架的一部分；或阻挡件也可以是另外固体，固定在在滑轮架或需系泊体上；或作为阻挡件的另外固体也可先与连接元件固定连接，连接元件再与滑轮架或需系泊体固定连接，当连接元件工作时承受的是拉力时，也可采用活动连接； 或阻挡件也可以是回转体，其旋转轴支架即为滑轮架；或者是作为阻挡件的回转体，其支架也可以先与连接元件固定连接，然后连接元件再与滑轮架或需系泊体固定连接，当连接元件工作时承受的是拉力时，也可采用活动连接； 或者，也可不用阻挡件，而用拦阻索或折叠连杆，其一端与处于滑轮与配重之间的绳索上的某点或与配重连接，另一端连接在需系泊体或滑轮架上； 另外阻挡机构也可以是:不用阻挡件而是中介固件占据绳结前进路径空间，而阻挡件占据中介固件的随绳结联动的运动前进路径空间；或阻挡件由拦阻索代替，拦阻索一端系在需系泊体或滑轮架上，另一端系在中介固件上； 以上组成一个配重滑轮锚定单元；被系泊体被多组周围的该锚定单元的绳索向外拉着。
3.根据权利要求1所述的潜标滑轮系泊系统或权利要求2所述的配重滑轮系泊系统，其特征在于:增加一副锚绳，对于潜标滑轮系泊系统是，副锚绳连接潜标与需系泊体；对于配重滑轮系泊系统，副锚绳连接配重与锚基。
4.根据权利要求1所述的潜标滑轮系泊系统或权利要求2所述的配重滑轮系泊系统，其特征在于:滑轮架与锚基/需系泊体的连接方式可以是固定连接或活动连接；如是固定连接，则需将滑轮的绕绳方向与实际作业中入绳方向吻合，或者在入绳处设导绳辊，导绳辊支架固定在锚基/需系泊体上；如果是活动连接，则可以是通过挂环/绳索/锁链/球铰/万向节/旋转吊环连接。
5.根据权利要求1所述的潜标滑轮系泊系统或权利要求2所述的配重滑轮系泊系统，其特征在于:滑轮的轴承为无油自润滑轴承或塑料轴承/陶瓷轴承/磁力轴承；也可以是轴承嵌在轴承座的密封罩内，轴承外侧设有轴密封圈，滑轮轴依次穿过轴密封圈、轴承；也可以是:滑轮中心为孔，孔内嵌有轴承，轴承套在心轴上，心轴固定在滑轮架上，轴承两侧设有密封圈。
6.根据权利要求1所述的潜标滑轮系泊系统或权利要求2所述的配重滑轮系泊系统，其特征在于:在阻挡件与绳结间设有弹簧，阻挡件占据弹簧的前进空间；也可在弹簧与阻挡件间加入穿孔球，其可在其孔内的绳索上滑动，阻挡件占据穿孔球的前进路径空间，绳结、弹簧、穿孔球可以是彼此分离的元件，也可连接在一起，穿孔球可以是任意形状。
7.根据权利要求1所述的潜标滑轮系泊系统或权利要求2所述的配重滑轮系泊系统，其特征在于:绳结为穿孔球，绳索为索链，可从绳结的通孔中自由穿过，绳结上还有与该通孔相交叉的横向通孔，需固定绳结位置时，销从横向通孔、链环中穿过；或者是穿孔球外固结一挂环，销从挂环与链环穿过，销也可替换为可声控的电插锁，锁舌可插入横向通孔和链环。
8.根据权利要求1所述的潜标滑轮系泊系统或权利要求2所述的配重滑轮系泊系统，其特征在于:需系泊体为风机塔筒，系泊方式有两种，一种是:风机塔筒底部通过万向节或球铰连接海底锚基，塔筒中部伸出横臂，横臂外端被潜标/配重滑轮系泊单元锚定；第二种是:风机塔筒固定在张力腿平台TLP上，TLP的横臂外端被潜标/配重滑轮单元锚定；可以选择的是=TLP下垂的张力筋由潜标/配重滑轮锚定单元替代，可选的方案是:TLP平台下垂的绳索在绕过正下方的第一个滑轮后水平方向前进，然后绕过第二个滑轮后向上连接潜标；两个滑轮的滑轮架均通过绳索连接到海底锚基上，绳结的位置可以在第一个滑轮上方的绳索上，也可以在第二个滑轮与第一个滑轮之间。
9.根据权利要求1所述的潜标滑轮系泊系统或权利要求2所述的配重滑轮系泊系统，其特征在于:需系泊浮体下端固定有底柱，需系泊浮体上端、底柱底端均被多个周围的潜标/配重滑轮锚定单元锚定，底柱底端也可不用潜标/配重滑轮锚定单元锚定，而是用锚链直接连在海底锚基上，底柱也可不采用任何锚定，而是连接重物。
10.根据权利要求1所述的潜标滑轮系泊系统，其特征在于:潜标为圆柱壳体结构，两端面为钢端盖，被一根钢柱连接起来，圆柱侧壁用超强纤维或钢丝缠绕加强，或为玻璃钢，钢端盖上安装有气门嘴或开关阀，侧壁与端盖可固结为一整体，也可以是分离的，在交界处安装密封圈或填密封胶；潜标也可以是底端开口的空壳结构，底端开口处安装弹簧平开门，弹簧平开门也可以替换为活塞，其可在底端开口的管道内滑动，活塞杆沿固定在壳体上的导轨可上下滑动，一复位弹簧一端连接活塞另一端固定在潜标壳体上。
【文档编号】B63B21/50GK104443276SQ201410487465
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】曲言明 申请人:曲言明