一种浮式平台六自由度整体运动抑制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种浮式平台六自由度整体运动抑制系统。
【背景技术】
[0002]漂浮于水面的浮式平台是用于海洋开发(海洋油气和其他种类能源勘探、开采、生产、存储、输送，海底资源探索开发，海洋空间利用等)的重要设施。浮式平台工作于恶劣的海洋环境中，在波浪、海流、风等环境载荷作用下会产生明显的整体运动。抑制浮式平台整体运动将有利于提高平台耐波性和安全性。如果单纯通过增大结构尺度或加强结构强度来降低平台运动幅度，势必会大幅增加建造和运行成本，因此在平台上装备减振装置就成为一种高效的平台整体运动抑制方法。
[0003]水面浮式平台的固有特性和受载情况与陆上结构差别较大，其整体运动特点与陆上结构也有显著不同。例如，浮式平台在外载荷作用下会发生纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇、首摇等空间六自由度整体运动，这与陆上结构物(如高层建筑)或固定式平台完全不同。陆上结构或固定式平台以水平面内的运动为主，采用调谐液体阻尼器TLD(或TLCD)以及其他隔振元件就可以达到水平面内减振的效果，但对于浮式平台情况则有所不同。浮式平台六个运动自由度可分为两类:第一类是水平面内自由度(纵荡、横荡、首摇)，第二类是水平面外的自由度(垂荡、横摇、纵摇)。这两类自由度之间固有周期差别较大，而且是相互耦合、互相影响的。若将适用于陆上结构物或固定式平台的减振装置装备到浮式平台上，最多达到抑制浮式平台某一类自由度响应而对另一类自由度响应无作用的效果；这种做法更有可能造成的结果是:在降低浮式平台某一类运动自由度响应的同时，恶化了另一类自由度响应，因而无法达到同时抑制浮式平台六自由度运动的目的。
[0004]此外，由于环境载荷和作业条件多变、浮式平台上空间非常有限，即便仅对某一类自由度进行运动抑制(而不考虑浮式平台前述两类自由度的相互作用)，现有适用于陆上结构物、运载工具或固定式平台的减振装置也难以实际用于浮式平台。其具体原因可试举三个例子说明:1)若采用传统的直线或曲线调谐液柱阻尼器对浮式平台进行运动抑制，为适应常见的海况和作业条件，该调谐液柱阻尼器的长度就不得不设计得很大，这就会导致该阻尼器尺寸超限而难以安装到浮式平台上；2)浮式平台在不同环境条件和作业状态下会发生不同模态的整体运动，以水平面内运动为例来说就是会发生纵荡、横荡、首摇等三个方向运动，若采用传统的直线或曲线调谐液柱阻尼器对这三个方向运动都加以抑制，则需对应纵荡、横荡、首摇等三个方向分别布置三种调谐液柱阻尼器，而且由于无法调节液柱长度和流动路径，传统的调谐液柱阻尼器也只能对个别海况和作业状态单独进行平台运动抑制，这就难以满足对浮式平台在各个环境条件和作业状态下同时进行多自由度整体运动抑制的要求；3)在制造完成并安装到平台上使用后的各种作业过程中，传统减振装置的位置不能根据环境条件和作业状态的改变而随之有针对性地变更到新的位置，这就使传统减振装置只能针对设计状态进行平台运动抑制，难以实现在各个环境条件和作业状态下均可对浮式平台进行各自由度整体运动抑制的目标。
[0005]综上所述，现有陆上结构(如高层建筑、机械设备、运载工具等)或固定式平台的减振装置难以应用于浮式平台。针对同时抑制浮式平台六自由度整体运动这一难题，国内外工业界和学术界开展了相关研宄，但目前尚缺少能同时抑制六自由度整体运动的装置系统。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种浮式平台六自由度整体运动抑制系统。
[0007]本发明的一种浮式平台六自由度整体运动抑制系统包括:可调式网格状调谐液柱阻尼器和浸入水中的内部中空底开口旋转体构成的旋转体组，所述可调式网格状调谐液柱阻尼器设置在浮式平台水面以上的某一层甲板面上，甲板面下方设有立柱，立柱底部设有沉箱连接立柱，所述浸入水中的内部中空底开口旋转体顶部连接设有滑槽转臂，滑槽转臂上设有供旋转体滑动的滑槽，滑槽转臂一端设有旋转轴，滑槽转臂通过旋转轴设置在立柱上。
[0008]优选地，所述可调式网格状调谐液柱阻尼器包括水平管段和两个以上的竖直管段，水平管段网格交叉点顶部设有可拆卸盖板，所述竖直管段安装在拆下可拆卸盖板后的水平管段网格交叉点上，水平管段内设有控制阻尼器中液体流动路径的调节阀门。该阀门的作用是:对于不同的环境条件和作业状态，有针对性地开、闭不同位置处的流动路径调节阀门，就可以使液柱在水平面内形成或者连通、或者分隔，或者单一方向、或者多方向并存，或者直线(折线)、或者环路等不同种类流动路径，并且可以按需要改变液柱长度，从而对各不同环境条件和作业状态均可形成既能单独抑制某一方向、又能同时抑制多个自由度方向上平台整体运动的减振设备。
[0009]优选地，所述水平管段和两个以上的竖直管段横截面形状为矩形、圆形或椭圆形；所述两个以上的竖直管段的横截面为等截面或变截面。
[0010]优选地，所述可调式网格状调谐液柱阻尼器内液体为油、淡水、海水或其他可以就近廉价获得的液体。
[0011 ] 优选地，所述滑槽转臂的滑槽上安装有一个以上的底开口旋转体，所述底开口旋转体内部中空，浸入外界流体中，旋转体的底部截面敞开与外界环境流体连通，旋转体下部的体内空间被液柱占据，在液柱之上的旋转体内部空间充满气体。
[0012]优选地，所述可调式网格状调谐液柱阻尼器和浸入水中的内部中空底开口旋转体中均设有节流孔板。
[0013]优选地，所述水平管段、竖直管段、底开口旋转体、阀门、盖板及节流孔板为金属材料或满足强度刚度要求的非金属材料制作。
[0014]优选地，所述浮式平台六自由度整体运动抑制系统适用于各种浮式平台。
[0015]本发明的有益效果如下:
[0016]I)本发明的运动抑制系统主要由可调式网格状调谐液柱阻尼器(使用过程中液柱长度和液柱流动路径可以调整)和浸入水中的多个内部中空的底开口旋转体构成的旋转体组(使用过程中位置可变)这两大子系统组成，它们组合形成的运动抑制系统可以同时抑制浮式平台整体六自由度运动(纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇、首摇)，并且对各不同作业状态和环境条件均适用。
[0017]2)可调式网格状调谐液柱阻尼器的有关参数可以按照工程具体需求来设置，如，网格形状和尺寸、网格水平纵横管段数量和布置疏密度、网格中流动路径调节阀门的数量和位置、管段横截面积和形状、节流孔板形状和布置位置以及其他有关参数等。
[0018]3)在可调式网格状调谐液柱阻尼器水平纵横管段交叉点处安装有流动路径调节阀门，该阀门的作用是:对于不同的环境条件和作业状态，有针对性地开、闭不同位置处的流动路径调节阀门，就可以使液柱在水平面内形成或者连通、或者分隔，或者单一方向、或者多方向并存，或者直线(折线)、或者环路等不同种类流动路径，并且可以按需要改变液柱长度，从而对各不同环境条件和作业状态均可形成既能单独抑制某一方向、又能同时抑制多个自由度方向上平台整体运动的减振设备。
[0019]4)在可调式网格状调谐液柱阻尼器水平纵横管段的交叉点处设置有可拆卸盖板，拆掉任意一处的盖板安装上竖直管段可以适应不同流动路径末端位置变化的需要。
[0020]5)浸入水中的多个内部中空的底开口旋转体的有关参数可以按照工程具体需求来设置，如，旋转体形状、个数、尺寸、布置方式，节流孔板形状、个数、布置位置，以及其他有关参数等。
[0021]6)在浮式平台立柱上(水面以上)设置有多个可转动滑槽转臂，转臂上开有滑槽，滑槽转臂的位置、转臂尺寸、开槽的尺寸和位置等有关参数可以按照工程实际需求来设置。
[0022]7)每个滑槽转臂均可在水平面内任意转动；各可转动滑槽上可以安装一个或多个浸入水中的内部中空的底开口旋转体，每个旋转体均可以在各自所属滑槽转臂中滑动到