锚定系统以及使用所述锚定系统安装浮动平台的方法与流程

背景技术：

技术实现思路

1、为了弥补上述缺陷，本发明涉及一种锚定系统。

2、本发明的锚定系统对象包括浮动平台(例如，支撑风力涡轮机)和至少一对锚线(例如，锚索或锚链)，所述锚线被配置成通过每条锚线的至少一个底部区段将浮动平台固定或锚定至海床(例如打入海床的桩，或沉积在海床上的底部重物或锚环)。

3、每条锚线还包括附接至配重的中心区段。

4、每一对锚线包括布置在穿过浮动平台的中心轴线的平面中的两条锚线。布置在同一平面内的这些锚线分别位于浮动平台的中心轴线的两侧。

5、浮动平台的中心轴线优选地限定浮动平台的径向对称性。

6、锚定系统针对每条锚线包括至少一个第一旋转固定装置(例如，滑轮)，其中每个第一旋转固定装置固定至浮动平台的第一点并且被配置成在浮动平台的所述第一点处将每条锚线固定至浮动平台，从而允许锚线在所述第一旋转固定装置上滑动。

7、作为一个新颖的特征，在本发明的锚定系统对象中：

8、-每条锚线包括至少一条直接子线和一条交叉子线。这些子线是至少在其底部区段平行延伸的链条或缆线。每条直接子线从第一旋转紧固装置延伸至配重，而不穿过浮动平台的中心轴线。每条交叉子线从第一旋转紧固装置穿过浮动平台的中心轴线延伸至配重。第一旋转紧固装置可以例如由具有两个滑车轮的滑轮(用于两个锚定子线的通过/滑动)形成，或由一组两个滑轮形成。

9、-所述系统针对每条锚线包括至少一个第二旋转固定装置(例如，滑轮)，其中每个第二旋转固定装置固定至浮动平台的第二点并且被配置成在浮动平台的所述第二点处将每条锚线的每条交叉子线固定至浮动平台，从而允许交叉子线在所述第二旋转固定装置上滑动，使得每条交叉子线首先穿过浮动平台的中心轴线从第一旋转固定装置延伸至配重，然后在第二旋转固定装置上滑动。

10、通过上述锚定系统，相对于例如文档es2629867 a2中描述的其他锚定系统消除或显著地减小浮动平台的俯仰和/或滚动，同时使浮动平台自由竖直移动，还允许受限的水平运动。

11、通过上述锚定系统，机械地简化在现有技术中借助于滑轮和缆线在其他锚定系统中使用的滑轮系统。由于没有与浮动平台的中心轴线对应地定位的中心滑轮，因此锚定系统更简单，此外构成所述系统的所有臂的所有中心滑轮几乎不在同一点重合。

12、另外，通过上述锚定系统，消除了由于波浪导致平台水平运动而引起的中心配重的摆动运动特性。

13、同样，通过上述锚定系统，在平台的船体(主结构或中心结构)中不需要中心井，中心井在现有技术中对于通过锚线的中心区段(保持中心配重的那些部分)是必要的。

14、优选地，浮动平台针对每一对锚线包括一对突出结构臂。因此，每一对突出结构臂包括相对于浮动平台的中心轴线对称定位的第一臂和第二臂。每个突出结构臂附接至浮动平台的主结构(或船体)。每个突出结构臂从附接至浮动平台的主结构的第一端径向地延伸至突出到浮动平台外部的第二端。因此，至少一个第一旋转固定装置与第一臂的第二端相对应地固定至浮动平台，并且至少一个第二旋转固定装置在与第二臂对应地定位的点处固定至浮动平台。

15、浮动平台的主结构(或船体)可以具有圆柱形、圆锥形或锥形轴形式的形状。另外，锚定系统可以包括连接至此主结构的多个辐条，其中在每个辐条的每个自由端处存在漂浮元件。这些漂浮元件可以包括至少一个浸没室。

16、浮动平台的主结构(或船体)可能缺少在其端部具有浮动元件的前述辐条。然而，具有轴形几何形状的主结构或船体可以包括至少一个漂浮元件。此至少一个漂浮元件可以包括至少一个可浸没室。

17、浮动元件提供浮力，并且当浮动元件可浸没时允许浮动平台被移动或拖曳至其安装位置或地点，同时重量减轻，随后浸没对应浮动元件以向锚索提供张力，从而增加其稳定性。

18、当漂浮元件位于附接至轴的辐条的端部时，结构特别稳定，并且适当地保证漂浮平台在安装操作中的稳定性。

19、作为轴形几何形状的替代，浮动平台的主结构(或船体)可以包括环形几何形状，所述环通过辐条附接至圆柱形、圆锥形或锥形轴。此主结构可以构成浮环(浮子或环形漂浮元件)。此浮环可以包括至少一个浸没室。

20、这种浮环形式的结构也为浮动平台提供了极大的稳定性。

21、锚定系统针对每条锚线可以包括至少一个第三旋转紧固装置(例如，滑轮)。每个第三旋转固定装置固定至浮动平台的第三点，并且被配置成在浮动平台的所述第三点处将每条锚线的每条直接子线固定至浮动平台，从而允许直接子线通过所述第三旋转固定装置滑动，使得每条直接子线从第一旋转固定装置延伸至配重，从而穿过第三旋转固定装置并通过第三旋转固定装置滑动。

22、此第三旋转固定装置允许直接子线在平行于突出结构臂之一的中间区段中延伸，使得中心区段(从第三旋转固定装置引导至配重)更接近于浮动平台的配重的中心轴线延伸。

23、另外，锚定系统针对每条锚线可以包括至少一个旋转引导装置(例如，滑轮或有凹槽轮)，其中每个旋转引导装置固定至浮动平台的第四点并且被配置成引导每条锚线的交叉子线的路线，允许交叉子线通过所述旋转引导装置滑动，使得每条交叉子线在第一旋转固定装置与第二旋转固定装置之间延伸，穿过旋转引导装置并通过旋转引导装置滑动。

24、此旋转引导装置允许交叉子线在其从第一旋转固定装置通过中心轴线到第二旋转固定装置的路径中避开障碍物。通过此旋转引导装置，可以防止所有锚线的交叉子线相互碰撞，或交叉子线与浮动平台的主结构碰撞。

25、优选地，每条锚线的每个底部区段包括浮标，所述浮标将底部区段分为在海床与浮标之间延伸的第一部分以及在浮标与至少一个第一旋转固定装置之间延伸的第二部分。

26、上述特征有利于浮动平台的安装，因为附接至底部区段的第一部分(具有浮标)的底部重物、桩或锚环可以在预安装操作中布置(一旦已经选择浮动平台的位置)，随后当浮动平台和配重已经移动到安装地点时，将底部区段的第二部分直接连接至浮标。

27、还优选地，锚定系统的配重包括至少一个可浸没的漂浮室。此特征还有利于配重的运输(可以在不浸没的情况下以更轻的重量运输)，并且还有利于当填充至少一个可浸没的漂浮室时对锚线逐渐施加张力。

28、本发明还涉及一种采用如上所述的锚定系统安装浮动平台的方法。

29、因此，本发明的安装浮动平台对象的方法包括：

30、-将至少一个锚和/或至少一个底部重物，和/或至少一个锚环和/或一组桩在浮动平台的位置或安装地点下方定位和/或锚定至海床；

31、-将浮动平台和配重移动至其安装位置，其中在不浸没的情况下定位至少一个浸没室；

32、-将每条锚线的底部区段的自由端：

33、o固定到至少一个锚和/或至少一个底部重物，和/或至少一个锚环和/或一组桩，或

34、o固定至浮标，所述浮标先前通过锚线的底部腿的第一部分附接到至少一个锚和/或至少一个底部重物，和/或至少一个锚环和/或一组桩；

35、-将每条锚线的中心区段的自由端固定至配重；

36、-向侧面拖动浮动平台，直到张紧锚线，并且；

37、-浸没至少一个漂浮室。

38、在本发明的锚定系统中，浮动平台不需要搁置在底部，因此适用于任何海水深度的区域，既可以靠近海岸(例如80m深)，也可以远离海岸(深度达1000m或以上)并且处于任何中间距离，因为它能够承受非常严重的风暴。

39、在本发明的锚定系统的优选实施方案中，提出了几个平台(用于海上风力涡轮机)，通过运输到风电场以及系统布线、配重浸没和最终调整的组装阶段，这些平台从港口制造到它们的最终操作条件的所有其可能状态下本质上是稳定的。因此，安装过程更简单且快速。不需要特殊的船只，只需一艘小型传统拖船。

40、本发明的锚定系统可以通过比es2629867 a2中提出的过程更简单且更快速的新颖过程来卸载浮动平台并将浮动平台移动到另一个位置。

41、本发明的锚定系统的主要特点和优点是：

42、-可以适用于任何类型的平台，特别适用于风车和专门用于海上休闲活动的平台；

43、-完全防止平台的俯仰和滚动运动，但允许水平或竖直运动；

44、-所述锚定系统不需要地基，也不需要对海底进行特殊准备(但是可以使用比平常更简单的常规地基)；

45、-最佳吃水深度在50m与400m之间，但最佳吃水深度可以达到更深的深度；

46、-所述锚定系统可以进行安装或重定位(根据需要多次)，而不需要特殊的船只，只需使用拖船即可移动；

47、-所述锚定系统适于通过简单地包括一台或多台传统发电机来捕获波浪能；

48、-锚线中出现的力远低于tlp平台上的力；如果一条锚线断裂，它仍然可以与其他锚线一起工作。另外，还可以现场维修/更换所述锚定系统；

49、-所述锚定系统允许设计更轻(因此更便宜)和支柱减少(从而减少视觉影响)的平台；

50、本发明的锚定系统适用于任何浮动海上设施，其中运动要求是设计的重要条件，特别是在以下情况下：

51、-旅游、海上休闲和航海运动：采用这种类型的锚定设计的平台非常适合酒店和娱乐业，因为这种类型的设施的大多数潜在客户都不是专业水手，而且移动量很少的事实极具吸引力；酒店可以安装在距离海岸超过10海里的域外水域，因此酒店可以拥有休息设施、娱乐、赌场和游戏室、主题公园或任何类型的设施，而陆地上的同等设施可能会存在城市障碍，或难以获得开业许可，或在现行市政法规上存在问题；由于远离海岸，海水深度更大，无法在海底支撑酒店；此外，波浪更大，因此传统平台对于这种应用来说移动太多。

52、-风电场。风车需要一个尽可能少移动的基座，事实上，一旦超过一定程度的倾斜(俯仰)或一定程度的加速度，出于安全原因，风力涡轮机必须停止。事实上，它的移动量比现有的移动量少，每年有更多的净发电时间，从而提高了设施的盈利能力。事实上，本专利申请中提出的所有优选实施方案涉及专门设计为海上风力涡轮机的支架的平台。

53、-替代能源。就其本质而言，所提出的系统通过从主浮子(漂浮元件)的平移运动中汲取能量来减小平台的俯仰角。这通过将发电机并入减震器线的滑轮之一(2或3)来完成。产生的电能可用于设施的自身消耗或通过对应电缆发送到地面。事实上，本发明可以从两个视角来实现：

54、o作为可再生能量的收集器：它是从波浪引起的平台运动中提取能量的系统，同时消除了平台的带来不便的俯仰和滚动运动；

55、o作为舒适装置：它是超越平台的俯仰运动的系统，也可以从波浪中产生能量。

56、从第二个角度来看，从阻尼线提取的能量可以直接以热量的形式耗散，或者可以转换成电能。如果能量消散，则必要的设备更便宜且更简单，平台的运动将相同，但系统的全部潜力没有得到充分利用。如果决定使用可用能量，可以将其储存在电池中或在船上的设施中消耗。

57、因此，锚定时可以包括具有或不具有能量收集器的一条或多条阻尼线。这些线的基本任务是减少在概念上相当刚性的系统(通常是超静定系统)中由于锚索的弹性而可能发生的振动(振荡)。这些低/中频率振动可能显著地增加平台上的加速度并使其变得不可接受。减震器线的结合几乎完全抵消这些振动(振荡)。

58、这些阻尼线与锁定锚线(附接至海底上的锚定元件或桩的锚线)非常相似，不同之处在于它们的滑轮之一(内部或外部)驱动发电机(如果将使用能量)或液压或电气耗散器(如果它们仅用作阻尼器)。