[发明专利]一种复合式海洋平台减摇系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种复合式海洋平台减摇系统及方法。

背景技术

现今海洋工程领域和海洋航行器领域上使用最多、减摇效果最好的两种减摇结构形式分别为减摇水舱和减摇鳍。减摇水舱的工作原理是利用舱内水在左右两侧产生的水位差构成使船舶或海洋平台平衡的力矩，从而抵抗波浪对海洋平台或船舶的作用力矩，使其横摇幅度减小；减摇鳍是一种剖面形状为机翼形的装置，装于船中两舷舭部，通过操纵机构转动减摇鳍，使水流在其上产生作用力，从而形成减摇力矩，见小横摇幅度，达到减摇的目的。

海面上的波浪较为复杂，故而船舶或海洋平台的横摇周期也非一定，减摇水舱能够减摇的前提是舱内水的横摇相位必须滞后船舶摇横摇相位π/2，因此必须添加控制模块，对减摇水舱内的水位进行及时、快速的人工干预，这就对减摇水舱的控制模块性能提出了很高的要求，也需要为调整水位提供相当多的能量，这对船舶或海洋平台的运营是极为不利的。

减摇鳍的工作原理决定了它产生的升力与航速关系密切，当航行器航速较高，减摇鳍可以产生较大的升力，从而抵抗和减缓船舶的横摇幅度，而当航速下降，减摇鳍产生的升力则会急剧下降，与此同时减摇效果也会呈指数级下降。

目前世界上有许多作业船舶与用于海上短期生活、旅游的海洋平台，该类海上航行器工作时是无航速的，因此上述两种减摇结构的局限性就相当明显。在中国发明专利说明书CN104309778A中公开了一种联合控制式可控被动式减摇水舱装置，该装置虽对普通减摇水舱使用横摇周期短这一问题进行了改善，但仍然需要耗费大量能量；在中国发明专利说明书CN104309778A中公开了一种弧面可调式减摇鳍，该减摇鳍也在低航速下减摇性能方面做了改进，但却需要提供能量使其主动运动，且不适用于航速下的作业船舶与海洋平台。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种复合式海洋平台减摇系统，能够用于零航速海洋平台的减摇，且耗能较低。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种复合式海洋平台减摇系统，包括平台，平台内左右两侧均设有减摇水舱，其特征在于：它还包括：

设置在平台外两侧的双曲面减摇鳍，双曲面减摇鳍包括中点和位于中点两边对称的曲面鳍，中点通过旋转轴与平台外壁连接，使得在有横浪时双曲面减摇鳍以平台的纵中线为轴旋转；

液压装置，包括设置在平台内两侧与减摇水舱水密连通的液压缸，液压缸以所述的纵中线为界分为上下对称的上液压缸和下液压缸，上下液压缸分别通过推杆与所述的双曲面减摇鳍的两个曲面鳍连接；所述的推杆受双曲面减摇鳍的转动而在液压缸内做伸缩运动；

传输管道，用于将平台内左右两侧的减摇水舱水密连通；

控制单元，包括水流动压传感器、位置传感器、控制器和水泵，水流动压传感器用于测量传输管道内受推杆伸缩运动和传输管内水流量及流速变化，位置传感器用于测量平台当前的倾斜信息，控制器通过将水流动压传感器测得的结果对位置传感器采集的倾斜信息进行数据修正、并根据最终的平台倾斜数据计算出调节水量控制位于传输管道中的水泵进行调节。

按上述方案，所述的平台每一侧均设有四块双曲面减摇鳍。

按上述方案，所述的上液压缸和下液压缸均设有2个。

按上述方案，所述的位置传感器包括位于平台中部的六轴角度测量仪和分布于平台左右两舷的十轴姿态传感器。

按上述方案，所述的平台外两侧的减摇水舱分为前后2组，所述的传输管道分为前传输管道和后传输管道，分别与前后2组的减摇水舱连接。

利用所述的复合式海洋平台减摇系统实现的减摇方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、当平台遭遇横向波浪，产生横向往复摇动，双曲面减摇鳍受横摇绕旋转轴转动，并带动推杆在液压缸内做伸缩运动，进而使得传输管道中水流的流速和流量发生非主动变化；

S2、根据传输管道中水流的流速和流量的非主动变化，对位置传感器测量的平台倾斜信息进行修正，计算平台最终倾斜力矩；

S3、根据平台最终倾斜力矩计算调节水量，控制位于传输管道中的水泵进行调节。

按上述方法，所述的S2中，传输管道中水流速与流量的非主动变换与平台倾斜力矩成正比，然后与位置传感器测量的平台倾斜信息进行修正，得到平台最终倾斜力矩；

所述的S3中，计算用于平衡所述平台最终倾斜力矩所需要的传输管道中的主动流量和流速，控制位于传输管道中的水泵进行调节。