本申请涉及海洋和岩土工程领域,具体涉及一种适用于施工定位的锚固装置及其定位方法。
背景技术:
1、时代的发展使海洋资源的开发和利用逐步向深远海迈进,已成为我国海洋发展的战略关键,因地制宜地发展适应我国海况的深水平台技术迫在眉睫。深海环境恶劣,对平台的系泊锚固装置提出了更高的要求。锚固装置作为近20年来应用最为广泛的海洋工程基础,因其可为救助船只提供板正力的生根点,可有效提高海上救助打捞的效率,在海上打捞作业中具有良好的应用前景。由于锚固装置在落入海底过程中会受到海底洋流运动的影响,实际降落位置和预测位置会产生偏差。因此,如何精确控制锚固装置,观测降落过程并使其精确的降落到某个位置并贯入海底至关重要。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种适用于施工定位的锚固装置及其定位方法,具体技术方案如下:
2、一种适用于施工定位的锚固装置,包括锚固结构和锚链结构,锚链结构一端连接于锚固结构,锚链结构另一端连接于外部施工设备,锚链结构包括连接锁链和定位锁链,连接锁链用于连接锚固结构以及外部施工设备,定位锁链与连接锁链绑定设置,定位锁链用于实时定位锚固结构的位置。
3、定位锁链上设置有数个定位装置,数个定位装置均匀设置在定位锁链上,定位装置用于定位锚固结构在纵向面的位置信息。
4、定位装置包括:倾角仪,倾角仪用于测得定位锁链在某一节点与重力方向的夹角角度;信号转换器,信号转换器与倾角仪电连接,用于将倾角仪测得的角度信号转化为电信号;信号发射器,信号发射器与信号转换器电连接,用于将信号转换器转化的电信号发送到外部服务器。
5、一种锚固装置的施工定位方法,包括:s1、采用三维坐标系表达锚固结构的位置信息,并将三维坐标系分解为二维平面的方法进行x、y、z方向锚固结构位置的测定;s2、将定位装置传回的电信号转化为角度信息,根据该角度信息计算锚固结构在x和y方向的位置坐标;s3、根据海上作业平台位置信息计算锚固结构在y和z方向的位置坐标;s4、根据s2中得到的x和y方向的位置坐标以及s3中得到的y和z方向的位置坐标整合得到锚固结构的三维位置坐标。
6、s2中计算锚固结构在x和y方向的位置坐标时包括:s2.1、根据定位装置测得的定位锁链的某一节点的倾斜角α,定位锁链上定位装置两两之间的距离l为该节点的长度,根据勾股定理可以算得该节点x和y方向的距离为:
7、x= l×cosα
8、y= l×sinα,
9、其中,x为倾斜角度α下该节点水平方向长度,y为倾斜角度α下该节点竖直方向的高度;s2.2、将定位锁链上相邻节点x和y方向上的距离进行累加,得到某一段定位锁链的坐标,累加到与锚固结构连接的位置时,最终得到锚固结构在x和y方向的位置坐标。
10、s3中计算锚固结构在y和z方向的位置坐标时包括:s3.1、根据海上作业平台初始位置信息固定y、z坐标轴正方向,将海上作业平台测得的移动位置信息与坐标轴正方向进行投影,计算得到移动夹角β;s3.2、根据勾股定理可以算得锚固结构在z方向的位置坐标为:
11、z= y×sinβ。
12、s4中整合锚固结构的三维位置坐标时,根据s2.2中得到的x和y方向的位置坐标和s3.2中得到z方向的位置坐标整合得到锚固结构的三维位置坐标x、y以及z为:
13、[l×cosα1+l×cosα2+l×cosα3+l×cosα4...,l×sinα1+l×sinα2+l×sinα3+l×sinα4...,(l×sinα1+l×sinα2+l×sinα3+l×sinα4...)×sinβ)]。
14、本申请有益效果在于,通过应用此位置测得方法,最终整合得到旋翼锚三维位置坐标,完成旋翼锚位置的实时测定。实现锁链连接下旋翼锚下降及贯入海底过程中实时进行位置监控的目的,解决旋翼锚下降及贯入海底过程中的位置不确定性问题。
1.一种适用于施工定位的锚固装置,包括锚固结构(003)和锚链结构(002),所述锚链结构(002)一端连接于所述锚固结构(003),所述锚链结构(002)另一端连接于外部施工设备(101),其特征在于,所述锚链结构(002)包括连接锁链(205)和定位锁链(201),所述连接锁链(205)用于连接所述锚固结构(003)以及外部施工设备(101),所述定位锁链(201)与所述连接锁链(205)绑定设置,所述定位锁链(201)用于实时定位所述锚固结构(003)的位置。
2.如权利要求1所述适用于施工定位的锚固装置,所述定位锁链(201)上设置有数个定位装置,数个所述定位装置均匀设置在所述定位锁链(201)上,所述定位装置用于定位所述锚固结构(003)在纵向面的位置信息。
3.如权利要求2所述适用于施工定位的锚固装置,所述定位装置包括:
4.一种锚固装置的施工定位方法,采用如权利要求1-4所述适用于施工定位的锚固装置,其特征在于,包括:
5.如权利要求4所述锚固装置的施工定位方法,其特征在于,所述s2中计算所述锚固结构(003)在x和y方向的位置坐标时包括:
6.如权利要求5所述锚固装置的施工定位方法,其特征在于,所述s3中计算所述锚固结构(003)在y和z方向的位置坐标时包括:
7.如权利要求6所述锚固装置的施工定位方法,其特征在于,所述s4中整合所述锚固结构(003)的三维位置坐标时,根据所述s2.2中得到的x和y方向的位置坐标和所述s3.2中得到z方向的位置坐标整合得到所述锚固结构(003)的三维位置坐标x、y以及z为: