深水柱稳式单点系泊装置的制作方法

本发明涉及大型智能海洋渔业装备，特别涉及浮式深远海养殖加工平台的单点系泊领域。

背景技术：

深远海养殖业代表着未来海洋渔业的发展方向，浮式深远海养殖加工平台是大型智能海洋渔业装备，具备规模化养殖、加工、仓储、转运等主要功能；利用变水层测温取水技术，实现深层海水循环水养殖；长期系泊在海洋环境优良的海域，能够避免了质、水温的波动对养殖对象的恶劣影响，隔绝了寄生虫、疫病，降低了死亡率和不良品率。极端恶劣的海况，也导致浮式深远海养殖加工平台自身的运动响应急剧增加，最终影响养殖对象生长、甚至死亡；因此能够便捷的实现迁航，躲避恶劣海况是浮式深远海养殖加工平台另一重要特点。为浮式深远海养殖加工平台设计研发一种低成本的、构造简单的、方便安装与解脱的、适用深水的系泊装置具有十分重要的意义。

单点系泊方式具有风向标效应，系泊的浮式平台能够全方位旋转，在风浪流外载荷联合作用下，旋转至系泊载荷最小的角度停止，降低系泊缆的投入，提高系泊效率，是浮式深远海养殖加工平台最理想的系泊方式。现有单点系泊技术主要有应用于浮式生产储油卸油平台(fpso)系泊的软钢臂式(softyokemooring)和转塔式(turretmooring)系泊装置，以及应用于大型油轮装卸原油等液体货物的近岸单点系泊转输浮筒装置，也称悬链锚腿式系泊(catenaryanchorlegmooring)。然而上述几种单点系泊装置存在各自的缺陷，均不适用于浮式深远海养殖加工平台领域。

软钢臂式系泊装置是单锚腿式(singleanchorlegmooring)系泊装置的发展形式，系泊装置与浮式平台刚性连接，可解脱，但仅适用于浅水海域。转塔式系泊装置分为外转塔式(externalturretmooring)和内转塔式(internalturretmooring)两种形式，是fpso单点系泊的主流解决方案。转塔式系泊装置构造复杂，浮式平台的船体结构需要特别设计或改造，安装工艺复杂、周期长，设计、建造、安装成本非常高。近岸单点系泊转输浮筒装置用于大型油轮近岸装卸液体货物的领域，其主体为大直径圆柱形或多边形浮体，以悬链式锚链固定在海底，输油管线贯穿浮体中心，与浮体顶部旋转平台上的液体旋转接头连接，旋转平台通过轴承与浮体连接，可以连同液体旋转接头相对主体360度旋转。油轮通过系泊缆绳和输油软管分别与旋转平台和液体旋转接头的另一端连接，实现风向标效应和原油液体转输功能。但将其用至深水海域，因深水相对恶劣的环境以及系泊力的增加，导致浮筒主体尺度的剧烈增加以及自身运动性能的降低，经济效益显著降低。

鉴于上述单点系泊装置的缺陷，急需为浮式深远海养殖加工平台提供一种适用于深水、构造简单、可解脱、成本低的柱稳式单点系泊装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于深水、结构简单、可解脱、成本低的深水柱稳式单点系泊装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

深水柱稳式单点系泊装置，所述系泊装置包括：

一柱稳式浮体，所述柱稳式浮体包括中心筒以及围绕中心筒圆周方向布置的若干个立柱组件；

立柱组件由下浮体、上浮体、立柱以及垂荡板组成，下浮体、上浮体上下对称设置，下浮体一端与中心筒连接，连接的间隙处通过垂荡板连接中心筒与相邻的下浮体，下浮体另一端垂直向上连接立柱，立柱向上延伸垂直连接上浮体的一端，上浮体的另一端沿同组下浮体方向延伸至中心筒并与其水平连接；

一上部旋转结构组件，上部旋转结构组件由上部平台、转盘轴承、桁架式系船缆支承平台以及系船缆眼板；转盘轴承的外圈与中心筒的上端顶部连接，上部平台位于转盘轴承上方且与转盘轴承的内圈连接，通过转盘轴承实现上部旋转结构组件相对柱稳式浮体360度转动；船缆眼板设置在上部平台上，桁架式系船缆支承平台位于船缆眼板后方且焊接在上部平台上；

若干个系泊组件，每个立柱组件至少配置两套系泊组件，系泊组件由大抓力锚、下段沉链、中段系缆、上段锚链以及组合式导链器组成；组合式导链器安装在立柱下端，上段锚链的一端与组合式导链器连接，中段系缆的一端与上段锚链的另一端连接，下段沉链的一端与中段系缆的另一端连接，下段沉链的另一端连接大抓力锚。

在本发明的一个实施例中，中心筒为圆形变截面的双层筒体，中心筒的底部直径大于顶部直径。

在本发明的一个实施例中，立柱组件为3个，每相邻两个立柱组件之间的夹角为120°。

在本发明的一个实施例中，立柱组件为4个，每相邻两个立柱组件之间的夹角为90°。

在本发明的一个实施例中，立柱组件为5个，每相邻两个立柱组件之间的夹角为72°。

在本发明的一个实施例中，立柱组件为6个，每相邻两个立柱组件之间的夹角为60°。

在本发明的一个实施例中，船缆眼板为两个且左右对称设置。

在本发明的一个实施例中，中心筒为多边形截面或由多边形截面过渡至圆形截面或反之的双层筒体。

在本发明的一个实施例中，下浮体、立柱、上浮体均为矩形截面。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明主体结构采用柱稳式，由中心筒，下浮体和立柱提供浮力，立柱提供的恢复力臂，整体结构水线面面积小，具有良好的稳性和运动性能，适合深水相对恶劣的海况环境。

本发明柱稳式浮体，采用变截面双层中心筒和模块化立柱组件设计，总体构造简单，模块化建造，建造周期短，便于施工。

本发明所述的深水柱稳式单点系泊装置，属于长期系泊装置，系泊组件初次安装完成后，即可实现长期系泊。浮式深远海养殖加工平台通过船艏配置的系船眼板连接系船缆，完成与深水柱稳式单点系泊装置的连接，实现风向标效应；迁航时解脱浮式深远海养殖加工平台船艏的系船眼板与系船缆的连接，实现迁航，再次连接时无需重新安装深水柱稳式单点系泊装置的系泊组件。

本发明所述的深水柱稳式单点系泊装置通用性高，不需要对浮式深远海养殖平台进行特别设计或改造，适用于多种尺度的浮式深远海养殖加工平台。

本发明主体结构采用柱稳式结构形式，具有良好的运动性能，同等环境条件下，自身尺度优于主体为大直径圆柱形或多边形浮体的近岸单点系泊转输浮筒装置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明工作示意图；

图2为本发明系泊组件水下示意图；

图3为本发明立体图；

图4为本发明侧视图；

图5为图4中a的放大图；

图6为本发明具备四立柱组件的立体图；

图7为本发明具备五立柱组件的立体图；

图8为本发明具备六立柱组件的立体图；

10、柱稳式浮体11、中心筒12、立柱组件12a、下浮体12b、上浮体12c、立柱12d、垂荡板20、上部旋转结构组件21、上部平台22、转盘轴承23、桁架式系船缆支承平台24、船缆眼板30、系泊组件31、大抓力锚32、下段沉链33、中段系缆34、上段锚链35、组合式导链器。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1至图8所示，本发明公开了深水柱稳式单点系泊装置，包括柱稳式浮体10、上部旋转结构组件20以及若干个系泊组件30。

柱稳式浮体10包括中心筒11以及围绕中心筒圆周方向布置的若干个立柱组件12；中心筒11为较大直径圆形变截面的双层筒体结构，但界面形式不限于矩形截面，也可由圆形或多边形截面组成，或多种截面形式自由过度组成，中心筒11向上至水线附近，平滑过度至较小直径截面，以减小水线面积，提高整体运动性能。

立柱组件12由下浮体12a、上浮体12b、立柱12c以及垂荡板12d组成，下浮体12a、上浮体12b、立柱12c的截面均为矩形，下浮体12a、上浮体12b上下对称设置，下浮体12a一端与中心筒11下部连接，连接的间隙处通过垂荡板12d连接中心筒11与相邻的下浮体12a，垂荡板12d的设置增加了结构强度和垂荡运动阻尼；下浮体12a另一端垂直向上连接立柱12c，立柱12c向上延伸超出水线一定高度后，垂直连接上浮体12b的一端，上浮体12b的另一端沿同组下浮体12a方向延伸至中心筒11上部并与其水平连接；下浮体12a与中心筒11下部连接的区域直径大于上浮体12b与中心筒11上部连接的区域直径，其有利于结构整体强度，同时增加排水量。

立柱组件为3个，且围绕中心筒辐射布置，每相邻两个立柱组件之间的夹角为120°；立柱组件为4个，且围绕中心筒辐射布置，每相邻两个立柱组件之间的夹角为90°；立柱组件为5个，且围绕中心筒辐射布置，每相邻两个立柱组件之间的夹角为72°；立柱组件为6个，且围绕中心筒辐射布置，每相邻两个立柱组件之间的夹角为60°。

柱稳式浮体由水线以下的中心筒、各组下浮体和立柱提供浮力、由各组立柱提供的恢复力臂，柱稳式浮体同时具有良好的稳性和运动性能，每组立柱组件结构尺度相同，采用模块化建造，缩短建造周期。

上部旋转结构组件20由上部平台21、转盘轴承22、桁架式系船缆支承平台23以及系船缆眼板24；转盘轴承22的外圈与中心筒11的上端顶部连接，上部平台21位于转盘轴承22上方且与转盘轴承22的内圈连接，通过转盘轴承22实现上部旋转结构组件20相对柱稳式浮体360度转动；船缆眼板24设置在上部平台21上，船缆眼板24为两个且左右对称设置，工作时，浮式深远海养殖加工平台通过系船缆连接系船缆眼板24，随上部旋转结构组件一同转动，实现风向标效应；迁航时，只需解脱浮式深远海养殖加工平台船艏的系船缆眼板24与系船缆的连接，实现迁航；桁架式系船缆支承平台23位于船缆眼板24后方且焊接在上部平台21上，桁架式系船缆支承平台23为系船缆提供支撑。

每个立柱组件12至少配置两套系泊组件30，以用于提高系统整体安全系数；系泊组件不限于两套，单个立柱组件也可配置三套或四套系泊组件；系泊组件30由大抓力锚31、下段沉链32、中段系缆33、上段锚链34以及组合式导链器35组成；下段沉链32、中段系缆33、上段锚链34组成系泊缆，能提高系泊缆刚度和降低系泊缆顶部张力，减小柱稳式浮体结构尺度；下段沉链32采用高强度锚链，抵抗系泊缆与海床的摩擦，中段系缆33采用高强度缆或者聚酯纤维缆，降低系泊缆重量，提高系泊性能；上段锚链34便于配合组合式导缆器35预张紧与锁紧系泊缆；组合式导链器35安装在立柱12c下端，通过专用抛锚船将大抓力锚31安装至设计位置，上段锚链34的一端穿过组合式导链器35与组合式导链器35连接，通过绞车将系泊组件张紧至设计张力后，用组合式导链器35的止链机构锁紧系泊缆(上段锚链的一端)，提供系泊力，以承受系泊载荷；中段系缆33的一端与上段锚链34的另一端连接，下段沉链32的一端与中段系缆33的另一端连接，下段沉链32的另一端连接大抓力锚31。

本发明中所述的系泊组件，也可整体更换成由海底桩基基础、底部连接部件、张力筋键和顶部连接部件组成的张力腿系统组件，替代为深水柱稳式张力腿单点系泊装置，对于张力腿系统组件的具体连接方式此处不加赘述，其只要能够达到本申请中系泊组件的效果即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。