[发明专利]单点系泊浮式结构物的倾覆自动扶正装置

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程机械技术领域，涉及一种海洋浮体的防倾覆结构，具体的说，涉及一种单点系泊浮式结构的倾覆后自动扶正装置。

背景技术

单点系泊浮式结构是一类海洋漂浮结构的统称，这类结构物通常包括位于海面上的浮体和用于系泊浮体的锚链，浮体通过锚系固定在海洋中某一定点位置。例如海洋环境监测的各种资料浮标和船标、利用波浪能发电的浮子式波浪能装置，用于船舶引航的航标灯等。

该类结构物甲板或者浮体舱室内通常搭载各种仪器设备，实现特定的功能。以海洋环境监测浮标为例，浮体的甲板上通常搭载有微型天线，风向传感器、温湿度传感器等，浮体的内腔中设置有集控中心、蓄电池、发电机等。受海况的影响，漂浮在海面的浮体将遭受着波浪、风和海流的作用。虽然该类结构物在建造之初进行了稳性计算，例如：为了增加浮体的稳性，通常会在浮体舱室内安装重物，增加浮体的压载，以降低浮体的重心，增加浮体的稳性，但这种结构会占用浮体舱室内的可利用空间，同时仍有可能在极端恶劣海况或船舶意外碰撞情况下会发生倾覆，且一旦倾覆后，不能自动扶正，造成损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单点系泊浮式结构物的倾覆后自动扶正装置，该装置可保证浮式结构物在发生倾覆后，能够在较短时间内实现自动扶正，以维持系统的正常的工作状态。

本发明的技术方案如下：单点系泊浮式结构物的倾覆自动扶正装置，安装在浮体和浮体系泊锚链之间；包括安装在浮体下端面，向浮体下方延伸的一支撑结构，所述支撑结构下方安装有一扶正摆臂，扶正摆臂与支撑结构之间活动连接，扶正摆臂下方有一重块，重块下方与系泊锚链相连。

优选的是：支撑结构包括一框架结构，框架底部具有一转接板，扶正摆臂与转接板相接的。

优选的是：扶正摆臂与支撑结构间通过万向铰连接。扶正摆臂可绕万向铰自由摆动和旋转。

优选的是：重块为圆形，阻尼系数小。

优选的是：正浮状态下，浮体与自动扶正装置构成的浮体系统的重心与浮心在同一铅垂线上。

本发明的有益效果为：

1、与传统的浮体底部中心直接安装锚链的系泊结构相比，本发明在浮体底部增加了一框架结构，系链点位于框架底部，降低了锚系作用点位置，增加了锚系的扶正力矩，增强了表面浮体的稳性。

2、浮体底部框架下端连接单摆结构，单摆的重块作为外部压载，降低了浮体的重心位置，避免了在浮体内部舱室配置压载的不便，同时增加了浮体舱室内部的有效利用空间。

3、框架底部通过万向铰连接一单摆结构，该单摆能够随着浮体的摇摆而摆动，可部分吸收浮体系统所承受的波浪激励能量，降低浮体随波浪摇摆及垂荡等运动响应，增强浮体的耐波性。

4、系泊浮体倾覆后，单摆结构在重力作用下摆动至框架底部平面上，此时重块重心位置远离浮体浮心作用线，产生一个扶正力矩，通过计算保证此状态下复原力臂GZ均小于零，即可保证浮体能自行恢复至正浮状态。

5、该发明结构简单，易于生产制造和安装，特别适合用于小尺寸的单点系泊海洋浮式结构物上，提高浮体在波浪中的耐波性，并实现浮体倾覆后的自动扶正，确保装置的安全。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为浮体倾斜后的受力示意图。

图3为浮体配备自动扶正装置前后的正浮状态静稳性复原力臂曲线对比图。

图4为本发明在倾覆后的结构状态及受力示意图。

图5为浮体配备自动扶正装置前后的倾覆状态静稳性复原力臂曲线对比图。

其中：1-浮体，2-框架，3-万向铰，4-扶正摆臂，5-重块，6-系泊锚链，7-浮体重心，8-浮体浮心，9-转接板

具体实施方式

如图1所示，单点系泊浮式结构物的倾覆自动扶正装置，安装在浮体1和浮体系泊锚链6之间；包括安装在浮体1下端面，向浮体1下方延伸的一支撑结构，支撑结构为浮体和扶正装置提供转接的作用。为了方便设计，也为了结构的稳定性，支撑结构采用框架2结构，框架2采用管材或型材制作，为多边形结构，在浮体1正浮的情况下，降低浮体1的系锚点。