一种浮式平台六自由度整体运动抑制系统的制作方法_2

文档序号:8393772阅读:来源:国知局
需要位置。于是通过滑槽转臂转动和旋转体在滑槽中滑动,可以调节底开口旋转体的位置,从而最终改变各个旋转体相对于平台的位置,以适应不同工况下的作业状态、环境参数(波浪、水流、风)、振动周期、振动模态等要求。
[0023]8)在可调式网格状调谐液柱阻尼器和浸入水中的多个内部中空的底开口旋转体中,均设置有节流孔板,根据具体需要,可以更换开孔大小、开孔数量、开孔位置各不相同的节流孔板进行调节。
[0024]9)本发明所述的浮式平台六自由度整体运动抑制系统可以利用平台上原有的油、淡水、生活生产用水以及周边环境中的海水等液体作为工作液体,不增加(或很少增加)平台自重,制造和使用成本低廉,安装和维护非常方便。
[0025]10)本发明所述的浮式平台六自由度整体运动抑制系统可以适用于各种浮式平台,如张力腿平台(TLP)、半潜式平台(SEM I), SPAR, FPSO等,以及其他种类浮于水面的浮式平台。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例的总体布置示意图;
[0027]图2为本发明第一种可调式网格状调谐液柱阻尼器竖直管段安装示意图;
[0028]图3为本发明第二种可调式网格状调谐液柱阻尼器竖直管段安装示意图;
[0029]图4为本发明第一种可调式网格状调谐液柱阻尼器水平管段内液体流动路径示意图;
[0030]图5为本发明第二种可调式网格状调谐液柱阻尼器水平管段内液体流动路径示意图;
[0031]图6为本发明滑槽转臂围绕立柱旋转位置示意图;
[0032]图7为本发明底开口旋转体组俯视图;
[0033]图8为本发明可调式网格状调谐液柱阻尼器水平管段设有调节阀门的三种典型交叉点示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图及其实施例对本发明进行详细说明。
[0035]浮式平台可以负担的有效载荷以及安装设备的空间有限,在设计减振装置的时候最好能够充分利用平台上的现有条件。我们注意到,浮式平台周边和平台上随处可见的物质是水、油等液体:平台漂浮于周围广大的水体中,平台上的储油、储淡水设备、水箱等生产生活设施中储藏有大量液体。如能充分利用这些液体,则可以设计出高效的浮式平台整体运动抑制系统。
[0036]我们研发出一种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以适应不同的振动周期、振动模态要求)和浸入水中的多个内部中空的底开口旋转体(使用过程中位置可调以适应不同减振要求)组成的、可以同时抑制六自由度整体运动的浮式平台运动抑制系统。
[0037]为了突出说明本发明所述运动抑制系统,这里忽略平台细节而只用四个立柱、四个沉箱和一层甲板来简化表示一个典型浮式平台(本发明所述运动抑制系统适用于各种浮式平台,浮式平台的立柱、沉箱均不限于此处的形状和个数、甲板层数也不限于此处的示意情况)。如图1所示的实施例,经过简化的典型浮式平台包括一层方形甲板面1、四个立柱2和四个沉箱3,四个立柱2分别设置在方形甲板面I下表面的四个角,四个立柱2通过四个沉箱3连接固定。
[0038]如图6、7所示,四个立柱2上均设有可旋转的滑槽转臂4,每个滑槽转臂4上设有滑槽5,每个滑槽转臂4的转动角度均可各自单独调整角度,例如调整到与其他滑槽转臂4不同的角度,滑槽5上设有可在滑槽5上滑动的底开口旋转体,底开口旋转体内设有节流孔板(图未示出),可根据具体需要,可以更换开孔大小、开孔数量、开孔位置各不相同的节流孔板进行调节,此实施例采用圆柱体的底开口旋转体,也可采用其他形状的旋转体代替圆柱体,底开口旋转体上部为气体空间6,下部为液体空间7 (如图1),每个滑槽转臂4的滑槽5上安装有一个以上的底开口旋转体,具体数量根据不同环境和作业条件决定,每个底开口旋转体均能沿滑槽转臂4上的滑槽5滑动。
[0039]方形甲板面I上安装有可调式网格状调谐液柱阻尼器,本实施例中,可调式网格状调谐液柱阻尼器包括两个方向的水平管段,如图1中所示纵向水平管段9和横向水平管段10,及两个竖直管段8。阻尼器内设有节流孔板,根据具体需要,可以更换开孔大小、开孔数量、开孔位置各不相同的节流孔板进行调节。
[0040]在可调式网格状调谐液柱阻尼器两个方向水平管段交叉点顶部设有可拆卸盖板11,竖直管段8的数量根据不同环境条件、工况、振动状态等情况确定(两个以上),竖直管段8根据不同环境条件、工况、振动状态等情况可安装在任意可拆卸盖板11的位置处,拆下可拆卸盖板11即可安装竖直管段8,用以适应两个方向的水平管段(纵向水平管段9和横向水平管段10)不同流动路径末端位置变化的需要。竖直管段8横截面可为圆形、矩形或椭圆形等形状,也可根据实际情况设置为等截面或变截面竖直管段8。
[0041]如图8所示,可调式网格状调谐液柱阻尼器水平管段内设有控制阻尼器中液体的流动路径的调节阀门12和节流孔板(图未示出),根据不同环境条件、工况、振动状态等情况通过开关调节阀门调节水平管段内液体的流动路径,如图4、5所示,将阻尼器分为有液体的水平管段(图4、图5中黑色管段)和无液体的水平管段。阻尼器内液体为油、淡水、或海水等平台上存在的液体。图8中a、b、c分别表示可调式网格状调谐液柱阻尼器两个方向的水平管段(纵向水平管段9和横向水平管段10)三种典型的交叉点,标号12所示的平板表示可开闭的流动路径调节阀门,打开或关闭相应的阀门就可以根据不同需要改变液体在网格状调谐液柱阻尼器中的流动路径。
[0042]水平管段横截面形状不局限于附图中显示的矩形,可为圆形、矩形或椭圆形等形状,浮式平台上水平管段、竖直管段、底开口旋转体、阀门、盖板及节流孔板为金属材料制作,也可用满足强度刚度要求的非金属材料。两个方向的水平管段(纵向水平管段9和横向水平管段10)在交叉点处不限于图8中所示的垂直正交,也可采用圆弧过渡等方式。
[0043]图2、3为甲板面I上可调式网格状调谐液柱阻尼器,竖直管段8可安装在任意可拆卸盖板11的位置处;图6为多个内部中空的底开口旋转体构成的旋转体组的俯视图,两大子系统构成浮式平台六自由度整体运动抑制系统。
[0044]本发明提供了一种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的运动抑制系统。该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。整个运动抑制系统的主要组件包括:多个水平管段、多个垂直管段、多个流动路径调节阀门、多个可拆卸盖板、多个可转动滑槽转臂、多个浸入环境流体中的内部中空底开口旋转体、多个节流孔板(开孔位置、数量、大小各异)等。该减振装置中的各型管段、底开口旋转体、阀门、盖板、节流孔板等可由不锈钢或其他金属材料制成(也可用满足强度刚度要求的非金属材料制成)。本发明的浮式平台六自由度整体运动抑制系统可以利用平台上原有的油、淡水、生活生产用水以及周边环境中的海水等液体作为工作液体。
[0045]本发明的浮式平台六自由度整体运动抑制系统的实施过程:
[0046]I)根据浮式平台所处工作环境的环境参数、作业工况、平台固有周期和运动特性等情况,测算出若干个需要进行平台整体运动抑制的周期范围,据此选择运动抑制系统的目标减振周期范围,根据目标减振周期范围确定可调式网格状调谐液柱阻尼器和浸入水中的多个内部中空底开口旋转体的有关参数,例如: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,底开口旋转体形状、个数、尺寸、布置方式,可转动滑槽转臂的数量、尺寸,滑槽的尺寸、位置,节流孔板形状、个数、布置位置,以及其他有关参数等。
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