本發(fā)明屬于海上風(fēng)電系泊系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種快速解脫漂浮式海上風(fēng)電系泊系統(tǒng)及解脫方法。

背景技術(shù)：

1、海上漂浮式風(fēng)電系泊系統(tǒng)一般有單點系泊系統(tǒng)及多點系泊系統(tǒng)，系泊系統(tǒng)應(yīng)具備在極端條件下快速解脫的能力，以保障設(shè)備和人員的安全，但是目前采用的是快速切割等破壞性的分離，導(dǎo)致完成避險后連接的成本高；

2、傳統(tǒng)的單點系泊系統(tǒng)形式包括塔架軟剛臂、懸鏈?zhǔn)礁⊥?、單錨腿浮筒、內(nèi)轉(zhuǎn)塔式、外轉(zhuǎn)塔式，常規(guī)的多點系泊系統(tǒng)常規(guī)的一般3×3、3×2、6×1、8×1等布置形式。

3、由于海洋環(huán)境條件惡劣，海上漂浮式風(fēng)機(jī)往往受到較大的風(fēng)浪流載荷，當(dāng)臺風(fēng)或者其他惡劣環(huán)境來臨時，將海上風(fēng)電平臺與錨固系統(tǒng)分離，以此躲避惡劣環(huán)境的影響，是十分迫切的技術(shù)需求，但是現(xiàn)有技術(shù)中缺乏可快速解脫式系泊系統(tǒng)；

4、由于海洋環(huán)境條件惡劣，海上漂浮式風(fēng)機(jī)往往受到較大的風(fēng)浪流載荷，針對系泊系統(tǒng)難度大，系泊系統(tǒng)設(shè)備要求高，系泊系統(tǒng)成本大，不同于海上石油平臺，海上風(fēng)電平臺還需考慮上部機(jī)組的風(fēng)載荷，因此相比較于同等排水量的海上油氣平臺，海上風(fēng)電平臺，其系泊系統(tǒng)的載荷更大，系泊纜等設(shè)備要求更高；

5、申請公布號cn110615067b，公開了一種可快速解脫的軟剛臂式單點系泊系統(tǒng)連接裝置，涉及單點系泊技術(shù)領(lǐng)域，包括連接軸套、連接軸和連接結(jié)構(gòu)，連接軸套一端設(shè)有容納通道，且連接軸套側(cè)壁上設(shè)有多個通孔，連接軸一端與容納通道匹配，連接軸上設(shè)有一凹環(huán)，連接軸套和連接軸分別用于固定于系泊系統(tǒng)中需要具有解脫和連接功能的兩結(jié)構(gòu)件上，連接結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動裝置和多個插桿，插桿一端設(shè)有固定頭，并滑動設(shè)于通孔內(nèi)，驅(qū)動裝置固定于連接軸套外，其用于驅(qū)動插桿沿通孔往復(fù)運動，且當(dāng)插桿向容納通道運動到最遠(yuǎn)距離時，固定頭位于容納通道內(nèi)，并用于與凹環(huán)配合固定，本發(fā)明能夠在高海況或突發(fā)事故下實現(xiàn)系泊系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)件快速、可靠的應(yīng)急解脫。

6、申請公布號cn110239666b，公開了一種靜摩擦鎖定可快速解脫系泊系統(tǒng)用連接頭，包括系泊腿和軟鋼壁，所述系泊腿的下端設(shè)有連接塊，所述連接塊的內(nèi)壁設(shè)有卡銷，所述軟鋼壁連接有連接桿。該靜摩擦鎖定可快速解脫系泊系統(tǒng)用連接頭，只要將插桿拔除，解除卡銷和卡塊之間的配合，連接桿自然從連接塊內(nèi)脫離，實現(xiàn)快速解脫，在固定安裝的時候，保證連接桿和軟鋼壁的豎直，套接一次即完成定位，同時由于將插桿插入時即可進(jìn)一步使卡銷和卡塊緊密配合，操作相對簡單，另外由于連接頭連接位置之間的縫隙相對較小，在承擔(dān)慣性作用下產(chǎn)生的瞬間沖擊力時沒有相對薄弱的地方，受力相對均勻，提高了該連接頭的使用壽命和可靠性。

7、但是針對如何實現(xiàn)快速解脫，并在惡劣環(huán)境結(jié)束后進(jìn)行快速回接，并能保障系泊系統(tǒng)承受風(fēng)浪、海流等多種海洋環(huán)境載荷，確保風(fēng)電設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性，缺乏有效技術(shù)措施，亟需改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，面對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本技術(shù)的目的在于提供一種快速解脫漂浮式海上風(fēng)電系泊系統(tǒng)及解脫方法，減少系泊纜所受的載荷，同時減少系泊纜數(shù)量，降低系泊材料等級和尺寸，從而減少系泊系統(tǒng)工程量，同時解脫時無需輔助船舶配合完成，實現(xiàn)快速解脫。對于整個漂浮式海上風(fēng)機(jī)的制造、安裝、施工成本及運維均有一定好處。

2、為實現(xiàn)上述目的及其它相關(guān)目的，本技術(shù)提供一種快速解脫漂浮式海上風(fēng)電系泊系統(tǒng)的解脫方法，包括如下步驟：

3、s0，集控中心通過環(huán)境檢測預(yù)報系統(tǒng)對海洋環(huán)境進(jìn)行實時預(yù)報，當(dāng)預(yù)測到極端惡劣環(huán)境來臨時，則及時判斷是否需要平臺撤離；

4、集控中心，全稱集控調(diào)度中心，是指集中的監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)，用于管理和控制分散在各地的設(shè)備和系統(tǒng)；它的主要功能包括：

5、1、集中監(jiān)控：實時監(jiān)控各個分散站點或設(shè)備的運行狀態(tài)，收集和處理大量數(shù)據(jù)；

6、2、調(diào)度管理：根據(jù)需求調(diào)度資源，優(yōu)化系統(tǒng)運行，確保高效和安全；

7、3、數(shù)據(jù)分析：對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提供決策支持和優(yōu)化建議；

8、4、應(yīng)急響應(yīng)：及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并進(jìn)行快速應(yīng)急處理，降低風(fēng)險和損失；

9、環(huán)境檢測預(yù)報系統(tǒng)通過傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和預(yù)測模型，實現(xiàn)對環(huán)境狀況的實時監(jiān)測和未來趨勢預(yù)報的系統(tǒng)；其主要功能和特點包括：

10、1、實時監(jiān)測：利用各種傳感器(如溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、空氣質(zhì)量傳感器等)對環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測；

11、2、數(shù)據(jù)采集和傳輸：通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚韱卧M(jìn)行處理和存儲；

12、3、數(shù)據(jù)分析：使用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，識別環(huán)境變化趨勢和潛在問題；

13、4、預(yù)報功能：利用數(shù)學(xué)模型和預(yù)測算法，對未來的環(huán)境狀況進(jìn)行預(yù)報，提供短期和長期的預(yù)測結(jié)果；

14、5、決策支持：為環(huán)境管理部門提供科學(xué)的決策依據(jù)，幫助制定環(huán)境保護(hù)和應(yīng)對措施；

15、s1，得到平臺撤離指令后，平臺輔助推進(jìn)器用于帶動平臺朝將解脫的目標(biāo)系泊纜靠近，使目標(biāo)系泊纜進(jìn)入松弛狀態(tài)；

16、錨鏈脫離裝置將平臺端錨鏈和下部錨鏈進(jìn)行分離，使目標(biāo)系泊纜完全躺底；

17、漂浮式海上風(fēng)電平臺輔助推進(jìn)器簡稱未平臺輔助推進(jìn)器，平臺輔助推進(jìn)器是指安裝在漂浮式海上風(fēng)電平臺上的一種裝置，用于提供額外的推進(jìn)力，幫助平臺在海上進(jìn)行位置調(diào)整、定位和移動；這些輔助推進(jìn)器是通過推進(jìn)器系統(tǒng)來實現(xiàn)的，可以是螺旋槳、水噴射器或其他類型的推進(jìn)裝置；

18、主要功能包括：

19、1、位置調(diào)整和定位：在安裝、維護(hù)或運輸過程中，輔助推進(jìn)器可以提供足夠的推力，使得平臺能夠精確地調(diào)整位置和定位，確保風(fēng)電設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)或安全位置；

20、2、移動和轉(zhuǎn)場：在需要移動平臺到新的位置或進(jìn)行轉(zhuǎn)場時，輔助推進(jìn)器能夠提供足夠的推力，幫助平臺安全、高效地進(jìn)行移動，以滿足項目需求或應(yīng)對環(huán)境變化；

21、3、應(yīng)對風(fēng)浪和海流：輔助推進(jìn)器也可以在風(fēng)浪和海流等海洋環(huán)境變化時提供額外的穩(wěn)定性，幫助平臺保持良好的姿態(tài)和穩(wěn)定性，減小外部環(huán)境對平臺的影響；

22、s2，重復(fù)s1，解脫剩余的其它系泊纜，使平臺解脫系泊系統(tǒng)；拖航船舶駛?cè)耄瑢⑵脚_拖離至安全地區(qū)避臺；

23、系泊纜是用于漂浮式結(jié)構(gòu)物，如海上風(fēng)電平臺、浮標(biāo)等與海底錨固點之間的連接裝置。由高強(qiáng)度、耐腐蝕的材料制成，如鋼纜、合成纖維等，以確保足夠的拉力和穩(wěn)定性，以及抗海洋環(huán)境的侵蝕；

24、系泊纜能夠承受來自海浪、海流等外部環(huán)境的水平和垂直方向的載荷，保持結(jié)構(gòu)物的位置和穩(wěn)定性；在惡劣海洋環(huán)境下，系泊纜能夠吸收來自波浪、風(fēng)浪等的沖擊和振動，減小對結(jié)構(gòu)物和設(shè)備的影響，提高系統(tǒng)的可靠性；通過調(diào)整系泊纜的長度或位置，可以實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)物位置的調(diào)整和維護(hù)，以滿足項目需求或應(yīng)對海洋環(huán)境的變化；系泊纜需要具備優(yōu)良的抗腐蝕性和耐久性，能夠在惡劣海洋環(huán)境下長時間使用而不受損壞；

25、s3、當(dāng)極端環(huán)境條件結(jié)束后，平臺拖至風(fēng)場安裝位置，通過潛水員或者水下機(jī)器人將浮筒排水系統(tǒng)開啟，使浮筒拖拽躺底段系泊纜浮于水中，即拉起系泊纜浮于水中；

26、浮筒排水系統(tǒng)是用于控制和管理漂浮結(jié)構(gòu)物浮力的系統(tǒng)；它的主要功能是在需要調(diào)整漂浮結(jié)構(gòu)物的浮力時，通過排水或注水來改變結(jié)構(gòu)物的浮力，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性和平衡性；

27、具體來說，浮筒排水系統(tǒng)的工作原理和組件如下：

28、1、浮筒：漂浮結(jié)構(gòu)物由多個浮筒組成，浮筒內(nèi)部有空腔，用于儲存氣體或液體；浮筒的浮力是支撐結(jié)構(gòu)物的主要來源；

29、2、排水裝置：排水裝置用于控制浮筒內(nèi)的液體排出，從而減小浮筒的浮力；這些排水裝置可以是閥門、泵或其他類型的排水設(shè)備；

30、3、控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)用于監(jiān)測結(jié)構(gòu)物的姿態(tài)、位置和浮力，并根據(jù)需要調(diào)整排水裝置的工作狀態(tài)；控制系統(tǒng)可以是自動化的，也可以由操作員進(jìn)行手動控制；

31、4、傳感器和監(jiān)測設(shè)備：傳感器和監(jiān)測設(shè)備用于實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)物的狀態(tài)和環(huán)境條件，例如水位、風(fēng)速、海浪等，以提供數(shù)據(jù)支持給控制系統(tǒng)做出調(diào)整決策；

32、5、排水管道：排水管道用于將浮筒內(nèi)的液體排出到海水中，通過管道連接到結(jié)構(gòu)物的底部或側(cè)面；

33、用于開啟浮筒排水系統(tǒng)的水下機(jī)器人可以是遙控水下機(jī)器人(rov)或自主水下機(jī)器人(auv)；通過攜帶相應(yīng)的工具、設(shè)備或操作機(jī)構(gòu)來執(zhí)行排水系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉任務(wù)；能夠執(zhí)行這項任務(wù)的水下機(jī)器人如下：

34、1、遙控水下機(jī)器人(rov)：遙控水下機(jī)器人配備有機(jī)械臂、夾爪或其他工具，可以通過遠(yuǎn)程操作操控這些設(shè)備來開啟或關(guān)閉浮筒排水系統(tǒng)；rov由操作員通過遙控器或計算機(jī)遠(yuǎn)程操控；

35、2、自主水下機(jī)器人(auv)：雖然自主水下機(jī)器人是無人操作的，但配備有一些可以執(zhí)行特定任務(wù)的操作機(jī)構(gòu)或工具；在設(shè)計階段，可以將auv配置為具有開啟浮筒排水系統(tǒng)所需的機(jī)構(gòu)或設(shè)備，使其能夠在執(zhí)行任務(wù)時自主執(zhí)行相關(guān)操作；

36、3、深海水下機(jī)器人：深海水下機(jī)器人具有高度的自主性和操作性能，能夠在深海環(huán)境中執(zhí)行各種任務(wù)；配備有先進(jìn)的操作機(jī)構(gòu)和工具，可以執(zhí)行復(fù)雜的操作任務(wù)，包括開啟和關(guān)閉浮筒排水系統(tǒng)；

37、4、水下無人潛水器(hrov)：水下無人潛水器是一種具有高度機(jī)動性和靈活性的水下機(jī)器人，配備有各種工具和操作機(jī)構(gòu)，可以執(zhí)行各種水下操作任務(wù)，包括開啟和關(guān)閉浮筒排水系統(tǒng)；

38、s4，通過拖輪牽引器將平臺一側(cè)系泊纜和浮筒上的系泊纜再次連接，依次連接剩余的其它系泊纜，使平臺完全連接系泊系統(tǒng)；

39、拖輪牽引器是用于海上運輸或救援操作的裝備，安裝在拖輪上，用于牽引和拖曳其他船只或漂浮結(jié)構(gòu)物；它包括以下主要組件和功能：

40、1、牽引繩或牽引索：拖輪牽引器配備有牽引繩或牽引索，用于將拖輪的牽引力傳遞給被拖船只或結(jié)構(gòu)物；這些繩索由高強(qiáng)度的合成纖維或金屬制成，具有足夠的拉力和耐久性；

41、2、牽引滑輪：牽引繩或索通過牽引滑輪傳遞牽引力，減少摩擦和阻力，使?fàn)恳僮鞲禹槙常?/p>

42、3、控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)用于控制拖輪牽引器的操作，包括牽引力的調(diào)節(jié)、牽引繩或索的收放等；控制系統(tǒng)可以是手動操作或自動化控制，具體根據(jù)需要而定；

43、4、牽引點：牽引器具有可調(diào)節(jié)的牽引點，以適應(yīng)不同船只或結(jié)構(gòu)物的牽引需求；這些牽引點位于拖輪的前部或側(cè)面，以便有效地傳遞牽引力；

44、5、安全裝置：為了確保牽引操作的安全性，拖輪牽引器配備有安全裝置，如緊急停止按鈕、牽引繩斷裂保護(hù)裝置等，以應(yīng)對意外情況并避免事故發(fā)生。

45、本技術(shù)提供的一種解脫方法的技術(shù)方案，還具有以下技術(shù)特征：

46、優(yōu)選的，于本技術(shù)的一實施例中，浮筒通過配套的浮筒排水系統(tǒng)，使其對應(yīng)的系泊纜完成浮起和下沉躺底。

47、優(yōu)選的，于本技術(shù)的一實施例中，系泊系統(tǒng)包括三束系泊纜或者三束以上的系泊纜；

48、系泊系統(tǒng)的系泊纜布置及數(shù)量取決于許多因素，包括所需的穩(wěn)定性、環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)物的尺寸和形狀等；本技術(shù)可以采用的系泊纜布置方式如下：

49、1、單點系泊：單點系泊是最簡單的系泊方式，只使用一根系泊纜將結(jié)構(gòu)物連接到單個錨固點；這種布置適用于水深較淺、環(huán)境條件較為溫和的情況；

50、2、多點系泊：多點系泊采用多個系泊纜將結(jié)構(gòu)物連接到多個錨固點，以提高穩(wěn)定性和安全性；系泊纜的數(shù)量和布置方式可以根據(jù)具體的需求進(jìn)行調(diào)整，常見的多點系泊布置包括三點系泊、四點系泊、五點系泊等；

51、3、環(huán)形系泊：環(huán)形系泊是一種將系泊纜布置成環(huán)形的系泊方式，將結(jié)構(gòu)物固定在一個圓形或橢圓形的區(qū)域內(nèi)；這種布置適用于需要限制結(jié)構(gòu)物運動范圍的情況；

52、4、分散式系泊：分散式系泊是一種將系泊纜布置成分散式的系泊方式，將結(jié)構(gòu)物固定在多個位置，以分散載荷并提高穩(wěn)定性；這種布置適用于大型結(jié)構(gòu)物或復(fù)雜環(huán)境條件下。

53、優(yōu)選的，于本技術(shù)的一實施例中，浮筒排水系統(tǒng)包含控制系統(tǒng)和排水進(jìn)水啟動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可遠(yuǎn)程控制或手動控制排水系統(tǒng)；當(dāng)需要下沉浮筒時，打開排水系統(tǒng)中的進(jìn)水啟動控制開關(guān)；當(dāng)需要上浮浮筒時，則打開排水系統(tǒng)中的排水啟動控制開關(guān)。

54、優(yōu)選的，于本技術(shù)的一實施例中，錨鏈脫離裝置包含控制系統(tǒng)和液壓卡扣系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程控制或手動控制液壓卡口開關(guān)；當(dāng)需要釋放系泊纜時，啟動液壓控制系統(tǒng)，將液壓缸中的液壓回收，從而使推動桿吸入液壓缸中，原先與之扣接的三角板隨之分離，整體系泊纜脫離平臺；當(dāng)需要系泊纜再次連接時，通過水下機(jī)器人將液壓卡口系統(tǒng)的推動桿和三角板相應(yīng)的卡孔對齊后，啟動液壓控制系統(tǒng)，將液壓缸中的液壓排出，使推動桿推入液壓缸中，此時系泊纜與三角板連接，整體系泊纜回接完成。

55、優(yōu)選的，于本技術(shù)的一實施例中，s1中，得到平臺撤離指令后，平臺輔助推進(jìn)器將平臺通過輔助推進(jìn)器進(jìn)行姿態(tài)位置矯正。

56、優(yōu)選的，于本技術(shù)的一實施例中，s3中，當(dāng)極端環(huán)境條件結(jié)束后，平臺拖至風(fēng)場安裝位置后，平臺輔助推進(jìn)器將平臺通過輔助推進(jìn)器進(jìn)行姿態(tài)位置矯正。

57、一種快速解脫漂浮式海上風(fēng)電系泊系統(tǒng)，包括環(huán)境檢測預(yù)報系統(tǒng)、集控中心，環(huán)境檢測預(yù)報系統(tǒng)和集控中心連接有系泊系統(tǒng)解脫系統(tǒng)，系泊系統(tǒng)解脫系統(tǒng)包括解脫裝置、平臺輔助推進(jìn)器；每條系泊纜對應(yīng)一個解脫裝置，每個解脫裝置中包括：浮筒、浮筒排水系統(tǒng)、錨鏈脫離裝置。

58、本技術(shù)提供的一種快速解脫漂浮式海上風(fēng)電系泊系統(tǒng)的技術(shù)方案，還具有以下技術(shù)特征：

59、優(yōu)選的，于本技術(shù)的一實施例中，推進(jìn)輔助器安裝于漂浮式風(fēng)機(jī)平臺底部，通過控制系統(tǒng)來控制推進(jìn)器的方向和功率，根據(jù)目標(biāo)位置要求將平臺推進(jìn)至指定位置。

60、本技術(shù)的有益效果在于：

61、1、針對惡劣環(huán)境情況，不去正面硬抗而采用規(guī)避方式化解，通過海洋環(huán)境實施預(yù)報，分析并判斷該極端惡劣環(huán)境下是否有平臺撤離需求。

62、2、通過借助推進(jìn)器輔助平臺運動，將原有系泊處于松弛狀態(tài)，方便后續(xù)解脫操作。

63、3、通過錨鏈脫離裝置，將系泊纜解脫，其中錨鏈脫離裝置通過液壓卡扣系統(tǒng)進(jìn)行解脫。

64、4、通過浮筒借助排水系統(tǒng)將海水灌入浮筒，將分離后的系泊纜慢慢下降，最終躺底。

65、5、采用以上方法可以將所有系泊纜分別進(jìn)行解脫。

66、6、該發(fā)明通過規(guī)避極端環(huán)境工況，從而使系泊系統(tǒng)在設(shè)計階段可以降低工程量，包括系泊纜數(shù)量，系泊纜材料及尺寸參數(shù)。該發(fā)明下的系泊系統(tǒng)可采用各個方向布置一根的系泊系統(tǒng)布置形式，比如對于三立柱半潛式平臺，傳統(tǒng)的布置方法是每個立柱布置2-3根系泊纜，即3×2或3×3方式進(jìn)行錨泊定位。然而采用本發(fā)明后，由于平臺當(dāng)受到極端惡劣環(huán)境影響之前將實施撤離，在實際設(shè)計過程中，可以按照一年一遇最大環(huán)境條件來進(jìn)行系泊纜選型，按照常規(guī)設(shè)計經(jīng)驗來說，平臺受一年一遇環(huán)境載荷為極端環(huán)境條件載荷的50％以內(nèi)，因此系泊纜受力將會大大減少，在每個立柱布置一根系泊纜(即3×1方式進(jìn)行錨泊定位)在技術(shù)上能夠滿足漂浮平臺的運動及安全要求。這樣布置不僅大大降低施工安裝時間，同時也大大減少系泊纜采購、建造及安裝成本，有利于未來漂浮式風(fēng)電系泊系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)展。

67、7、傳統(tǒng)的系泊系統(tǒng)可解脫裝置一般都是適用于單點系統(tǒng)。對于多點系泊系統(tǒng)，如果需要解脫，之后一般難以快速回接；需要工程船按照傳統(tǒng)的系統(tǒng)安裝方式重新安裝系泊纜。而本次專利不僅考慮該風(fēng)電平臺能在臺風(fēng)或者極端天氣來臨之前快速解脫的同時，當(dāng)臺風(fēng)或者極端天氣過后，平臺能夠快速回接，使平臺上風(fēng)機(jī)能夠快速運行并發(fā)電，從而提高發(fā)電效率，增加產(chǎn)能。

68、總的來說：本技術(shù)通過可解脫的系泊系統(tǒng)，可以減少系泊纜所受的載荷，同時減少系泊纜數(shù)量，降低系泊材料等級和尺寸，從而減少系泊系統(tǒng)工程量，同時解脫時無需輔助船舶配合完成，實現(xiàn)快速解脫。對于整個漂浮式海上風(fēng)機(jī)的制造、安裝、施工成本及運維均有一定好處。