本发明涉及一种锚泊系统，特别是指一种用于大潮差海域浮式结构物的恒张力锚泊系统。
背景技术
在大潮差海域的浮式结构物的锚泊系统一直都存在各种各样的问题，传统的锚泊形式难以解决潮涨潮落引起的浮式结构物锚泊张力变化的问题，对浮式结构物的约束不够稳定，比如在浮式防波堤的锚泊方案中，通常采用传统的锚链对防波堤进行锚固，当所处海域水位上升时，悬垂的锚链会随之张紧，存在锚链所受拉力过大的风险；当所处海域水位下降时，悬垂的锚链会松弛过度，导致对浮式结构物的约束力下降，使得浮式结构物产生较大的运动，对结构自身及人员安全产生较大危险。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够在水位变化期间对浮式结构物提供稳定锚泊力的用于大潮差海域浮式结构物的恒张力锚泊系统。
为实现上述目的，本发明所设计的用于大潮差海域浮式结构物的恒张力锚泊系统，用于约束水体上的浮式结构物，该系统包括至少一个连接在浮式结构物下部的浮力锚泊单元，所述浮力锚泊单元包括用于固定连接在水底的桩基部件，用于提供浮力的浮力部件，以及张力传递缆绳和缆绳变向部件；所述张力传递缆绳的一端连接在浮力部件下部，另一端经过缆绳变向部件改变方向后与浮式结构物相连，所述缆绳变向部件将浮力部件提供给张力传递缆绳的向上张力转换为张力传递缆绳对浮式结构物的向下张力；所述桩基部件的上部与缆绳变向部件的下部相连，将缆绳变向部件约束在水体内一定深度。浮力部件可采用空心或实心结构，只要能提供与浮式结构物所需锚泊力相当的浮力即可，使用时，浮力部件整体淹没在水中，并且排开水体积保持不变；缆绳变向部件可采用定滑轮、圆环(张力传递缆绳穿过圆环)等结构实现缆绳方向和张力的转向，将向上的浮力转变为向下的锚泊力。
优选地，所述桩基部件采用螺旋桩，螺旋桩可通过打桩设备打入水底一定深度，具有较强的抗拔性能。
优选地，所述缆绳变向部件采用定滑轮，所述定滑轮的基座固定在桩基部件上，所述张力传递缆绳从定滑轮的滑轮槽内绕过。
优选地，所述基座的下部设置有竖向转轴，所述竖向转轴上设置有可绕其旋转的旋转法兰，所述桩基部件的上端设置有固定法兰，所述旋转法兰与固定法兰固定相连。旋转法兰与竖向转轴构成转动副，使定滑轮可在法兰平面上旋转，这样可以释放掉定滑轮上由于缆绳转动而产生的扭矩力。
优选地，所述桩基部件与缆绳变向部件之间通过桩基连接缆绳柔性相连，采用缆绳连接桩基部件，可使系统适用于深水区，减少缆绳总长，并可释放缆绳变向部件上的扭矩力。
优选地，所述浮力部件包括浮力气囊、网兜、系泊件和柔性充气管，所述浮力气囊包裹在网兜内，所述网兜的开口通过系泊件系紧，所述系泊件的下端与张力传递缆绳相连，所述柔性充气管的下端与设置在浮力气囊上的充气接口相连通。网兜的作用是保证浮力气囊受力均匀，防止缆绳直接与浮力气囊相连造成应力集中，撕裂浮力气囊。柔性充气管用于连接外界空压机设备，实现对浮力气囊进行充气。
优选地，所述柔性充气管的上端设置有充气阀门，所述充气阀门由助浮泡沫包裹，保证其处于漂浮状态，方便对浮力气囊进行人工充气作业。
优选地，所述浮力气囊为双层球状结构，内层为气密层，外层为防腐层。浮力气囊需要长期浸没在水中，防腐层能有效提高气囊使用寿命，气密层能保证浮力气囊良好的气密性。
张力传递缆绳、桩基连接缆绳采用适于锚泊的常规缆绳即可，本发明中无特殊要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该锚泊系统将浮力部件的浮力转换方向形成对浮式结构物的锚泊力，当潮位变化引起浮式结构物上下移动时，通过张力传递缆绳和缆绳变向部件使水中的浮力部件高度随之上下变化，由于浮力部件整体淹没在水中，其浮力不随高度变化，故可保证提供给浮式结构物的系泊力保持不变，使得在水位变化期间依然能够获得稳定的锚泊力。该锚泊系统特别适合于大潮差海域，亦可用在其他需要提供稳定系泊力的水域和场合。
附图说明
图1为实施例1所设计的恒张力锚泊系统的立体结构示意图。
图2为图1中浮力锚泊单元的立体结构示意图。
图3为图2中缆绳变向部件与桩基部件的连接关系示意图。
图4为图2中浮力部件的立体结构示意图。
图5为图4中浮力气囊沿其中轴线剖开的结构示意图。
图6为实施例2所设计的恒张力锚泊系统的立体示意图。
图7为图5中浮力锚泊单元的结构示意图
其中：浮力锚泊单元f；浮式结构物1；桩基部件2，包括：固定法兰21；浮力部件3，包括：浮力气囊31，气密层311，防腐层312，网兜32，充气接口33，系泊件34，柔性充气管35，充气阀门36；缆绳变向部件4，包括：定滑轮41，旋转法兰42，竖向转轴43；张力传递缆绳5；桩基连接缆绳6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1～5所示，本实施例所设计的用于大潮差海域浮式结构物的恒张力锚泊系统，包括设置在浮式结构物1四角的4个完全相同的浮力锚泊单元f，各浮力锚泊单元f均包括桩基部件2、浮力部件3、缆绳变向部件4和张力传递缆绳5。其中：
桩基部件2采用螺旋桩，其上端设置有固定法兰21。
缆绳变向部件4采用定滑轮41，定滑轮41的基座固定在桩基部件2上，张力传递缆绳5从定滑轮41的滑轮槽内绕过。定滑轮41的基座下部设置有竖向转轴43，竖向转轴43上设置有可绕其旋转的旋转法兰42，旋转法兰42与固定法兰21固定相连。旋转法兰42与竖向转轴43构成转动副，使定滑轮41可在法兰平面上旋转，这样可以释放掉定滑轮41上由于缆绳转动而产生的扭矩力。
浮力部件3包括浮力气囊31、网兜32、系泊件34、柔性充气管35和充气阀门36，浮力气囊31包裹在网兜32内，网兜32的开口通过系泊件34系紧，系泊件34的下端与张力传递缆绳5相连，柔性充气管35的下端与设置在浮力气囊31上的充气接口33相连通。充气阀门36连接在柔性充气管35的上端，并与外界空压机设备相连，后者通过柔性充气管35对浮力气囊31进行充气。充气阀门36的外层由助浮泡沫包裹，保证其处于漂浮状态，方便对浮力气囊31进行人工充气作业。柔性充气管35尽可能设置较长，以保证充气阀门36不受潮涨潮落影响，时刻保持在水面上。网兜32的作用是保证浮力气囊31受力均匀，防止缆绳直接与浮力气囊31相连造成应力集中，撕裂浮力气囊31。网兜32采用pvc扁带制成，抗拉伸性能及耐腐蚀性能较好。浮力气囊31为双层球状结构，内层为气密层311，外层为防腐层312。浮力气囊31需要长期浸没在水中，防腐层312能有效提高气囊使用寿命，气密层311能保证浮力气囊31良好的气密性。
该系统用于对浮在水体上的浮式结构物1(如趸船、防波堤等)进行锚泊。使用时，通过打桩设备将螺旋桩打入水底一定深度；浮力气囊31整体淹没在水中，通过外界空压机设备向浮力气囊31内充入气体，使其气压不低于预定最大深度处的水压，浮力气囊31淹没在水中，提供的浮力通过绕在定滑轮41上的张力传递缆绳5传递到浮式结构物1，从而提供所需的锚泊力。当潮位变化引起浮式结构物1上下移动时，通过张力传递缆绳5及定滑轮41可使水中的浮力气囊31高度随之上下变化，保证提供给浮式结构物1的系泊力保持不变(不考虑浮力气囊31体积变化)，使得浮在大潮差水域的浮式结构物1依然能获得稳定的锚泊力。
实施例2
如图6～7所示，本实施例所设计的用于大潮差海域浮式结构物的恒张力锚泊系统，桩基部件2与缆绳变向部件4之间通过桩基连接缆绳6柔性相连，并且取消了竖向转轴43、旋转法兰42和固定法兰21。其余结构与实施例1相同，此不赘述。本实施例采用缆绳连接桩基部件，即可减少缆绳总长，又能释放缆绳变向部件上的扭矩力；在深水区域，采用较长的桩基连接缆绳6，可使缆绳变向部件4和浮力气囊31处于水体上层，便于维护。