[發(fā)明專利]具有對高載荷平滑應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)的系泊組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280020108.6
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN103562060B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 保羅·麥克沃伊
• 申請（專利權(quán)）人: 技術(shù)源于思維有限公司
• 主分類號: B63B21/20
• 分類號: B63B21/20
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31220
• 代理人: 鄭立,林穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及系繩組件，例如用于系泊水體內(nèi)的浮動或浸沒裝置或結(jié)構(gòu)的組件。該組件特別適于在要求小覆蓋區(qū)和低余地操作的情況下的系泊應(yīng)用。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上，系泊組件限于近岸使用，例如將船只或浮船拴系至棧橋或碼頭。常規(guī)系泊繩通常由合成材料例如聚酯、尼龍或制成。雖然聚酯和尼龍系泊繩十分具彈性，但它們僅實(shí)現(xiàn)大約10-25％的小延長。常規(guī)系泊繩也可由金屬絲金屬線制成，極其牢固，但難以操持和維護(hù)。由金屬絲繩和合成材料的組合制成的常規(guī)系泊組件通常稱為錨索。

繩索和纜繩技術(shù)的最新進(jìn)展還實(shí)現(xiàn)了在鋼絞線之間使用聚合物材料來在采礦和油/氣應(yīng)用中幫助保護(hù)繩索以避免金屬疲勞。這種聚合物材料保護(hù)套，例如Bridon公司的Dyform牌繩索中的許多都未利用聚合物的延長能力，因?yàn)槔|繩的延長受到鋼絞線的限制。US4534262和US4597351包含有這種保護(hù)套方法的實(shí)例。堅(jiān)固的套材料可以像繩索那樣編織，但其因此也像繩索那樣具有類似最大延展的限制。這些最大延展取決于編織設(shè)計(jì)，但極為有限，并且沒有利用彈性體材料可能的100％+延展。使用現(xiàn)有編織尼龍和聚酯繩將使相同的延長下能承受更高的載荷而帶來更多益處。此外，編織本身帶來了磨損問題，這些設(shè)計(jì)類型由于合成繩索在循環(huán)載荷環(huán)境下遇到相同的磨損問題。

FR2501739含有用于拖纜的替代性方法，其中將長度比芯橡膠部分更長的非彈性體旁路纜繩用于保護(hù)以免高載荷。在該情境下，該橡膠芯現(xiàn)在可以在鋼旁路纜繩接受載荷之前，伸展至更長的長度。然而，鋼纜繩本身是非彈性的，并且與彈性芯相比具有幾乎無限斜率(應(yīng)力/應(yīng)變)。這導(dǎo)致沖擊載荷的重大問題。一旦橡膠芯伸展至其極限，則鋼纜繩保護(hù)它，但產(chǎn)生高沖擊載荷，這導(dǎo)致更高的峰載荷，并且要求鋼纜繩比其他情況下可能所需的更厚。這些高沖擊載荷增加錨載荷并且該裝置上的載荷本身增加疲勞損壞和成本。

是用于固定浮船的彈性系泊系統(tǒng)。系泊組件是一種錨索，其一個或多個橡膠絞線和所謂的旁路纜繩，所述旁路纜繩由剛性合成纖維或線形成并且防止橡膠絞線過度延展。橡膠錨索可以承受高于10kN的力和超過100％的延長以允許所述系泊考慮到水位波動的程度。US2005/103251和US2009/202306類似于Seaflex方法并且描述其中使用鋼旁路纜繩("安全鎖定環(huán)")的彈性體系泊解決方案。在這些情況下，當(dāng)彈性體繩索完全延展而鋼纜繩承重時再次發(fā)生問題。由于與彈性體繩索相比鋼纜繩幾乎無限的斜率，生成可以導(dǎo)致疲勞、損壞和更高的錨成本的高沖擊載荷。一般而言，這些常規(guī)鋼旁路系泊解決方案僅適于通常多個錨索分擔(dān)載荷的低載荷、近岸、受掩蔽的應(yīng)用。

然而，常規(guī)系泊解決方案如錨索不適于在深水中將裝置拴系至海床或者用于在浮動裝置承受大潮汐流和/或波浪運(yùn)動的環(huán)境中系泊。例如，蘇格蘭北海岸以外，40m水深處，波浪將平均小于2m高，每年風(fēng)暴期間增加到平均4m并且百年一遇的風(fēng)暴時增加到平均高于5m。個別波浪可能比平均高度高數(shù)倍，導(dǎo)致波浪高度的變化占波浪深度的比例很大(低余地情境)的。常規(guī)纜繩和錨索的強(qiáng)度不能承受由潮汐運(yùn)動和不可預(yù)測的風(fēng)暴浪施加在浮動裝置上的力，或者其成本過高而不能安裝可以處理這些力的系統(tǒng)。

因此要求另一類別的系泊組件，其可以用于拴系浮動裝置和海基結(jié)構(gòu)如再生能源裝置的系泊系統(tǒng)，所述浮動裝置和海基結(jié)構(gòu)包括尤其是在低余地或高可變性環(huán)境中的波能轉(zhuǎn)化裝置、潮汐渦輪機(jī)和潮間臺、養(yǎng)魚場、采油場和離岸風(fēng)電場。在這些環(huán)境下需要有這樣一種系泊解決方案，其可以在正常波浪或潮汐響應(yīng)下實(shí)現(xiàn)低斜率(理想地是平的)載荷響應(yīng)，并且在更極端環(huán)境下具有平滑承力高斜率保護(hù)性彈性體響應(yīng)。理想地，隨著延展的斜率連續(xù)增加，該承力較高斜率響應(yīng)將是非線性的。

系泊組件的主要目的是控制被系泊裝置和其拴系點(diǎn)之間的相對運(yùn)動。這種運(yùn)動可能由波浪和/或潮汐運(yùn)動導(dǎo)致。因此該系泊組件必須針對該裝置的運(yùn)動施加回復(fù)力。在待系泊裝置相對于水深度發(fā)生相對大位移的情況下，可能難以滿足系泊組件的需要。在這些環(huán)境下，需要系泊的余地不太大，其中"余地"定義為每單位水深度的系泊長度。還需要最小化系泊系統(tǒng)的覆蓋區(qū)，其中"覆蓋區(qū)"為由系泊組件占據(jù)的海床面積。