[發明專利]一種復合式海洋平臺減搖系統及方法

在審

• 申請號: 201711103984.6
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107719595A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王雷沖;王武峰;水中和;陳嘉奇;張早輝;王凱;夏亮亮;肖勛光
• 申請（專利權）人: 中山市武漢理工大學先進工程技術研究院;中國人民解放軍海軍工程設計研究院
• 主分類號: B63B39/06
• 分類號: B63B39/06;B63B39/03;E02B17/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 王丹

技術領域

本發明涉及海洋工程技術領域，尤其涉及一種復合式海洋平臺減搖系統及方法。

背景技術

現今海洋工程領域和海洋航行器領域上使用最多、減搖效果最好的兩種減搖結構形式分別為減搖水艙和減搖鰭。減搖水艙的工作原理是利用艙內水在左右兩側產生的水位差構成使船舶或海洋平臺平衡的力矩，從而抵抗波浪對海洋平臺或船舶的作用力矩，使其橫搖幅度減小；減搖鰭是一種剖面形狀為機翼形的裝置，裝于船中兩舷舭部，通過操縱機構轉動減搖鰭，使水流在其上產生作用力，從而形成減搖力矩，見小橫搖幅度，達到減搖的目的。

海面上的波浪較為復雜，故而船舶或海洋平臺的橫搖周期也非一定，減搖水艙能夠減搖的前提是艙內水的橫搖相位必須滯后船舶搖橫搖相位π/2，因此必須添加控制模塊，對減搖水艙內的水位進行及時、快速的人工干預，這就對減搖水艙的控制模塊性能提出了很高的要求，也需要為調整水位提供相當多的能量，這對船舶或海洋平臺的運營是極為不利的。

減搖鰭的工作原理決定了它產生的升力與航速關系密切，當航行器航速較高，減搖鰭可以產生較大的升力，從而抵抗和減緩船舶的橫搖幅度，而當航速下降，減搖鰭產生的升力則會急劇下降，與此同時減搖效果也會呈指數級下降。

目前世界上有許多作業船舶與用于海上短期生活、旅游的海洋平臺，該類海上航行器工作時是無航速的，因此上述兩種減搖結構的局限性就相當明顯。在中國發明專利說明書CN104309778A中公開了一種聯合控制式可控被動式減搖水艙裝置，該裝置雖對普通減搖水艙使用橫搖周期短這一問題進行了改善，但仍然需要耗費大量能量；在中國發明專利說明書CN104309778A中公開了一種弧面可調式減搖鰭，該減搖鰭也在低航速下減搖性能方面做了改進，但卻需要提供能量使其主動運動，且不適用于航速下的作業船舶與海洋平臺。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種復合式海洋平臺減搖系統，能夠用于零航速海洋平臺的減搖，且耗能較低。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種復合式海洋平臺減搖系統，包括平臺，平臺內左右兩側均設有減搖水艙，其特征在于：它還包括：

設置在平臺外兩側的雙曲面減搖鰭，雙曲面減搖鰭包括中點和位于中點兩邊對稱的曲面鰭，中點通過旋轉軸與平臺外壁連接，使得在有橫浪時雙曲面減搖鰭以平臺的縱中線為軸旋轉；

液壓裝置，包括設置在平臺內兩側與減搖水艙水密連通的液壓缸，液壓缸以所述的縱中線為界分為上下對稱的上液壓缸和下液壓缸，上下液壓缸分別通過推桿與所述的雙曲面減搖鰭的兩個曲面鰭連接；所述的推桿受雙曲面減搖鰭的轉動而在液壓缸內做伸縮運動；

傳輸管道，用于將平臺內左右兩側的減搖水艙水密連通；

控制單元，包括水流動壓傳感器、位置傳感器、控制器和水泵，水流動壓傳感器用于測量傳輸管道內受推桿伸縮運動和傳輸管內水流量及流速變化，位置傳感器用于測量平臺當前的傾斜信息，控制器通過將水流動壓傳感器測得的結果對位置傳感器采集的傾斜信息進行數據修正、并根據最終的平臺傾斜數據計算出調節水量控制位于傳輸管道中的水泵進行調節。

按上述方案，所述的平臺每一側均設有四塊雙曲面減搖鰭。

按上述方案，所述的上液壓缸和下液壓缸均設有2個。

按上述方案，所述的位置傳感器包括位于平臺中部的六軸角度測量儀和分布于平臺左右兩舷的十軸姿態傳感器。

按上述方案，所述的平臺外兩側的減搖水艙分為前后2組，所述的傳輸管道分為前傳輸管道和后傳輸管道，分別與前后2組的減搖水艙連接。

利用所述的復合式海洋平臺減搖系統實現的減搖方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、當平臺遭遇橫向波浪，產生橫向往復搖動，雙曲面減搖鰭受橫搖繞旋轉軸轉動，并帶動推桿在液壓缸內做伸縮運動，進而使得傳輸管道中水流的流速和流量發生非主動變化；

S2、根據傳輸管道中水流的流速和流量的非主動變化，對位置傳感器測量的平臺傾斜信息進行修正，計算平臺最終傾斜力矩；

S3、根據平臺最終傾斜力矩計算調節水量，控制位于傳輸管道中的水泵進行調節。

按上述方法，所述的S2中，傳輸管道中水流速與流量的非主動變換與平臺傾斜力矩成正比，然后與位置傳感器測量的平臺傾斜信息進行修正，得到平臺最終傾斜力矩；

所述的S3中，計算用于平衡所述平臺最終傾斜力矩所需要的傳輸管道中的主動流量和流速，控制位于傳輸管道中的水泵進行調節。