專(zhuān)利名稱(chēng)：一種節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于浮式海洋平臺(tái)的節(jié)能型運(yùn)動(dòng)控制裝置，屬于海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人類(lèi)對(duì)油氣資源的需求日益擴(kuò)大以及陸上油氣資源的逐步枯竭，海上油氣資源的開(kāi)發(fā)正越來(lái)越受到各國(guó)的重視。作為海洋油氣資源開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)性設(shè)施，海洋平臺(tái)的數(shù)量正在急劇增加。目前，國(guó)內(nèi)外在用的海洋平臺(tái)有8000余座，其中固定式平臺(tái)7000余座，浮式平臺(tái)接近1000座。這些海洋平臺(tái)體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，特別是與陸地結(jié)構(gòu)相t匕，它們所處的海洋環(huán)境十分復(fù)雜惡劣，風(fēng)、海浪、海流、海冰、潮汐和地震等災(zāi)害時(shí)時(shí)威脅著平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全。尤其在極端海況中，波浪載荷作用下的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的大幅振動(dòng)和沖擊載荷作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力放大效應(yīng)更為劇烈，結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度和極限強(qiáng)度受到嚴(yán)重影響。在 國(guó)內(nèi)外海洋油氣資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，曾出現(xiàn)過(guò)多次嚴(yán)重的海洋平臺(tái)事故，造成了重大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。由此可見(jiàn)，研究更加安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、節(jié)能的技術(shù)來(lái)提高平臺(tái)的安全性、結(jié)構(gòu)可靠性、延長(zhǎng)使用年限、改善平臺(tái)作業(yè)者舒適感等問(wèn)題已成當(dāng)務(wù)之急。海洋平臺(tái)的振動(dòng)/運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)可以完善地解決這一問(wèn)題。但當(dāng)前關(guān)于海洋平臺(tái)振動(dòng)/運(yùn)動(dòng)控制裝置的研究十分有限，現(xiàn)有的裝置和技術(shù)均是針對(duì)固定式海洋平臺(tái)的過(guò)度振動(dòng)而進(jìn)行研制和開(kāi)發(fā)的。對(duì)于浮式海洋平臺(tái)，其存在六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)有的針對(duì)固定式海洋平臺(tái)的振動(dòng)控制技術(shù)無(wú)法對(duì)這種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效控制。此外，目前可以應(yīng)用于浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制的動(dòng)力定位技術(shù)極為復(fù)雜和耗能，成本也極高。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是提出一種不需要大量的數(shù)據(jù)采集和繁瑣的信號(hào)處理且不需要外界供能源的適用于浮式海洋平臺(tái)節(jié)能型運(yùn)動(dòng)控制裝置。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，包括系泊纜索、位于所述系泊纜索末端的吸力錨和連接在所述系泊纜索上端的運(yùn)動(dòng)控制裝置，所述運(yùn)動(dòng)控制裝置的末端與海洋平臺(tái)固定連接；所述運(yùn)動(dòng)控制裝置由兩個(gè)磁流變控制器、支架和連接立柱組成，兩個(gè)所述磁流變控制器的末端呈銳角連接，兩個(gè)所述磁流變控制器的末端連線垂直于所述系泊纜索，所述支架與兩個(gè)所述磁流變控制器的首端連接，并通過(guò)所述連接立柱在所述支架與海洋平臺(tái)之間固定連接。本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是前述的節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，兩個(gè)所述磁流變控制器的末端連接夾角呈75°。前述的節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，所述磁流變控制器包括缸體、末端連接件和首端連接件，所述首端連接件通過(guò)密封體固定連接在所述缸體的一端，所述末端連接件插入至所述缸體內(nèi)，并由壓緊端蓋密封；在缸體內(nèi)部的末端連接件上安裝磁流變控制器活塞、線圈、線圈引線、自供能蓄電池裝置、浮動(dòng)活塞，在所述浮動(dòng)活塞與壓緊端蓋之間的腔體內(nèi)充滿(mǎn)磁流變液；所述線圈與缸體之間的間隙構(gòu)成阻尼通道。前述的節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于所述自供能蓄電池裝置通過(guò)螺栓固定在磁流變控制器活塞上，在浮動(dòng)活塞的活塞桿內(nèi)部設(shè)置線圈引線，一端與雙級(jí)線圈相連，一端與自供能裝置連接。進(jìn)一步的，前述的節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，所述支架與海洋平臺(tái)之間通過(guò)螺栓固定連接。在海洋環(huán)境荷載作用下，浮式海洋平臺(tái)產(chǎn)生六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，系泊系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生連帶的I禹合運(yùn)動(dòng)。此時(shí)由于本發(fā)明一端與浮式海洋平臺(tái)連接會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，而另一端與系泊纜繩連接也會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，由于浮式平臺(tái)為剛體的運(yùn)動(dòng)，而系泊系統(tǒng)為柔性體運(yùn)動(dòng)，二者的運(yùn)動(dòng)幅度及運(yùn)動(dòng)速度均不相同，因此，在與本發(fā)明裝置的兩個(gè)連接端點(diǎn)自然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度差，該運(yùn)動(dòng)速度差通過(guò)連接端傳遞到磁流變控制器，磁流變控制器內(nèi)部通過(guò)蓄電池自供能裝置預(yù)先設(shè)定的輸入電流，通過(guò)纏繞線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)使彌散在磁流變液中固體顆粒磁化，由隨機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛ハ嗫繑n成有 制力，控制力作用于系泊系統(tǒng)，從而減小平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)幅度。由于蓄電池自供能裝置可以提供可靠且穩(wěn)定的控制電流，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)浮式海洋平臺(tái)的連續(xù)有效控制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢(shì)1、有效降低浮式海洋平臺(tái)的六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，特別是對(duì)垂蕩與水平方向的位移能夠有效控制，改善平臺(tái)作業(yè)環(huán)境，延長(zhǎng)平臺(tái)使用壽命；2、有效降低系泊系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)幅度和動(dòng)張力峰值，降低纜索破斷風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)纜索使用壽命；
3、磁流變控制器設(shè)有蓄電池自供能裝置，因此在工作過(guò)程中不需要外界能源，且能提供可靠的穩(wěn)定電源，并且所耗能量極少，是一種節(jié)能型運(yùn)動(dòng)控制裝置；4、蓄電池自供能裝置預(yù)先設(shè)定輸入額定輸出電流，省去控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝，更為方便、實(shí)用。


圖I是本發(fā)明的節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的A點(diǎn)局部放大示意圖。圖3是本發(fā)明的磁流變控制器的結(jié)構(gòu)圖。圖4為圖3的B點(diǎn)局部放大示意圖。圖5是本發(fā)明的額定電流控制模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。本實(shí)施例提供一種節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，結(jié)構(gòu)如圖I至圖4所示，包括系泊纜索I、位于所述系泊纜索I末端的吸力鋪19和連接在系泊纜索I上端的運(yùn)動(dòng)控制裝置，運(yùn)動(dòng)控制裝置的末端與海洋平臺(tái)6固定連接；運(yùn)動(dòng)控制裝置由兩個(gè)磁流變控制器2、支架4和連接立柱3組成，兩個(gè)磁流變控制器2的末端呈75°夾角連接，兩個(gè)磁流變控制器2的末端連線垂直于系泊纜索1，支架4與兩個(gè)磁流變控制器2的首端連接，并通過(guò)連接立柱3在支架4與海洋平臺(tái)6之間固定連接，支架4與海洋平臺(tái)6之間由螺栓5固定連接。本實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)控制裝置能夠根據(jù)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)情況輸出連續(xù)控制力，主要由磁流變控制器內(nèi)設(shè)的蓄電池裝置15提供能源；磁流變控制器2包括缸體8、末端連接件7和首端連接件18，首端連接件18通過(guò)密封體17固定連接在缸體8的一端，末端連接件7插入至缸體8內(nèi)，并由壓緊端蓋9密封；在缸體8內(nèi)部的末端連接件7上安裝磁流變控制器活塞
11、線圈12、線圈引線14、自供能蓄電池裝置15、浮動(dòng)活塞16，在浮動(dòng)活塞16與壓緊端蓋9之間的腔體內(nèi)充滿(mǎn)磁流變液10 ;線圈12與缸體8之間的間隙構(gòu)成阻尼通道13 ；自供能蓄電池裝置15通過(guò)螺栓5’固定在磁流變控制器活塞11上，在浮動(dòng)活塞16的活塞桿內(nèi)部設(shè)置線圈引線14，一端與雙級(jí)線圈相連，一端與自供能裝置15-1連接。通過(guò)在自供能裝置蓄電池中預(yù)先設(shè)定電流強(qiáng)度，使運(yùn)動(dòng)控制裝置輸出不同大小的控制力，減少浮式海洋平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)幅值。
本實(shí)施例的節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置的使用按照以下步驟進(jìn)行
I.確定最優(yōu)節(jié)能穩(wěn)定控制電流
如圖5所示，節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，通過(guò)海洋平臺(tái)響應(yīng)19和海洋平臺(tái)參數(shù)20，根據(jù)主動(dòng)控制算法確定最優(yōu)控制力21，其中海洋平臺(tái)的響應(yīng)為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值仿真數(shù)據(jù)，再結(jié)合磁流變控制器的參數(shù)22，確定最優(yōu)控制電壓幅值23，由蓄電池自供能裝置15按計(jì)算出的最優(yōu)電壓幅值提供穩(wěn)定直流的最優(yōu)控制電壓。2.確定拋錨點(diǎn)位置并打樁
拋錨點(diǎn)的位置取決于海洋平臺(tái)的工作水深以及張緊式系泊纜索與海平面之間的夾角。一般地，本發(fā)明適用于工作水深d不超過(guò)1500m的深海浮式海洋平臺(tái)，張緊式系泊纜索與海平面之間的夾角通常取30° 45°，確定拋錨點(diǎn)位置后，在該點(diǎn)處打樁，安裝吸力錨基礎(chǔ)。3.安裝節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置
運(yùn)動(dòng)控制裝置安裝過(guò)程如圖1，在海洋平臺(tái)上，安裝運(yùn)動(dòng)控制裝置，且立柱3的布置方向與張緊式系泊纜索I的布置方向一致，立柱3的長(zhǎng)度為張緊式系泊纜索的長(zhǎng)度的百分之一，立柱通過(guò)螺栓5固定在海洋平臺(tái)5上。在立柱的下端，通過(guò)鉸接的形式，連接固定磁流變控制器的支架4，支架4的布置方向與立柱3相互垂直，與張緊式系泊纜索I的方向也相互垂直。4.布置磁流變控制器并與系泊連接
磁流變控制器2 —端連接件10通過(guò)剛性固定在支架4上，并且兩個(gè)磁流變控制器之間互成75°，磁流變控制器2的軸向力方向與張緊式系泊纜索I軸線方向一致，磁流變控制器的連接件9通過(guò)螺栓固定在系泊卸扣上，系泊纜通過(guò)卸扣固定，卸扣可用于系泊纜索的末端配件，只起連接磁流變阻尼器和系泊纜索的作用。由于磁流變阻尼器的阻尼合力方向與張緊式系泊纜索方向一致，總阻尼力可以有效緩解系泊纜索軸向和橫向的振動(dòng)，進(jìn)而更好的控制浮式海洋平臺(tái)的不利運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，包括系泊纜索(I)、位于所述系泊纜索(1)末端的吸力錨(19)和連接在所述系泊纜索(I)上端的運(yùn)動(dòng)控制裝置，所述運(yùn)動(dòng)控制裝置的末端與海洋平臺(tái)(6)固定連接；其特征在于所述運(yùn)動(dòng)控制裝置由兩個(gè)磁流變控制器(2)、支架(4)和連接立柱(3)組成，兩個(gè)所述磁流變控制器(2)的末端呈銳角連接，兩個(gè)所述磁流變控制器(2)的末端連線垂直于所述系泊纜索(I )，所述支架(4)與兩個(gè)所述磁流變控制器(2 )的首端連接，并通過(guò)所述連接立柱(3 )在所述支架(4 )與海洋平臺(tái)(6 )之間固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于兩個(gè)所述磁流變控制器(2)的末端連接夾角呈75°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于所述磁流變控制器(2 )包括缸體(8 )、末端連接件(7 )和首端連接件(18 )，所述首端連接件(18 )通過(guò)密封體(17 )固定連接在所述缸體(8 )的一端，所述末端連接件(7 )插入至所述缸體(8 )內(nèi)，并由壓緊端蓋(9)密封；在缸體(8)內(nèi)部的末端連接件(7)上安裝磁流變控制器活塞(11)、線圈(12)、線圈引線(14)、自供能蓄電池裝置(15)、浮動(dòng)活塞(16)，在所述浮動(dòng)活塞(16 )與壓緊端蓋(9 )之間的腔體內(nèi)充滿(mǎn)磁流變液(10 );所述線圈(12 )與缸體(8 )之間的間隙構(gòu)成阻尼通道(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于所述自供能蓄電池裝置(15 )通過(guò)螺栓(5 ’)固定在磁流變控制器活塞(11)上，在浮動(dòng)活塞(16 )的活塞桿內(nèi)部設(shè)置線圈引線(14)，一端與雙級(jí)線圈相連，一端與自供能裝置(15-1)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于所述支架(4)與海洋平臺(tái)(6)之間通過(guò)螺栓(5)固定連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種節(jié)能型浮式海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置，包括自供能磁流變控制器，支架，連接立柱，剛性固定端。蓄電池供能磁流變控制器包括缸體、壓緊端蓋、磁流變液、活塞、線圈、阻尼通道、線圈引線、自供能裝置、浮動(dòng)活塞和端蓋。通過(guò)在自供能裝置蓄電池中預(yù)先設(shè)定電流強(qiáng)度，使運(yùn)動(dòng)控制裝置輸出不同大小的控制力，減少浮式海洋平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)幅度，改善作業(yè)條件，提高作業(yè)效率。
文檔編號(hào)B63B35/44GK102806981SQ20121029970
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者嵇春艷, 袁培銀, 孟慶敏 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)