[发明专利]一种适用于浮式海洋能装置的低应力系泊装置

说明书

本发明属于浮式海洋能装备系泊技术领域，具体涉及一种适用于浮式海洋能装置的低应力系泊装置。本发明在传统悬链线系泊方式的基础上，引入浮筒与沉箱系统，形成“Z字形”系泊装置，为钢缆提供一定的变幅范围，避免钢缆持续张紧而发生疲劳破坏。本发明采用可进行重力调节的沉箱与浮筒结构，可减小钢缆在拖航时的预张力，便于拖航与安装；本发明的沉箱结构可确保安装后锚能完全抓紧，不易脱锚；本发明的浮筒结构可增加钢缆的预张力，降低缆绳峰值载荷。

技术领域

本发明属于浮式海洋能装备系泊技术领域，具体涉及一种适用于浮式海洋能装置的低应力系泊装置。

背景技术

国际能源署发布的《2020年世界能源展望》报告显示，预计2020-2030年，可再生能源电力需求将增长2/3，海洋能作为可再生能源的一种，具有无污染、储量大和分布广等优点，具有较大的应用前景。我国南海海洋能资源丰富，有效开发利用海洋能可为海洋工程装备、海洋牧场和岛礁建设等提供清洁能源支持。同时南海地理位置十分重要，开发利用好南海的资源与岛礁，对维护中国海洋权益和海洋地位具有重要作用。为了开发南海海洋能资源，诸多浮式海洋能装置应运而生，它们在保障生活、资源开发、国防军事等方面发挥了巨大的作用。

传统的系泊方式，如悬链线式和张紧式系泊方式，通常应用在中、深水海域，当将他们拓展到近岛礁浅水环境下时会出现一系列的问题，如装置运动响应过大，从而发生触底和负气隙现象；装置与锚泊系统发生共振；锚的上拔力难以消除；频繁的张力变化导致缆绳损坏、断裂。当采用改变系泊缆长度、预张力、系缆绳的数目和张力倾角等优化手段时，效果并不明显，优化的空间很小。南海岛礁附近的地形复杂多变，水深较浅，这些给浮式海洋能装置系泊系统的设计带来了很大的困难。

针对现有系泊装置存在的问题，吴思等提出一种两点“链+重块”系泊系统：拥有两点水下浮筒系泊系统的优势，其良好的弹性特性、能减缓系泊物体的运动，因而减少系泊缆的拉力，同时可以解决两点水下浮筒系泊系统给锚点带来的上拔力较大和土壤因素带来的锚抓持力较小的问题。陈杰诚提出一种自调节弹性浮筒系泊装置，可降低系泊荷载、提高系泊装置稳定性，减少连系件磨损，浅水域使用其优越性尤为明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于浮式海洋能装置的低应力系泊装置。

一种适用于浮式海洋能装置的低应力系泊装置，包括浮筒、沉箱、锚；所述浮筒通过缆绳与沉箱连接；所述锚通过锚链与沉箱连接；所述浮筒包括水箱、高压气囊；所述高压气囊位于水箱内部，在水箱上布置有浮筒液控阀门；在抛锚过程中，通过高压气囊和浮筒液控阀门来控制水箱内的压强，由于高压气囊的作用，将海水通过浮筒液控阀门排出水箱，实现浮筒的上浮；

所述沉箱包括气室、沉块、隔板；所述气室上端布置有沉箱液控阀门和单向气阀，在气室内顶部设有导流罩；所述隔板布置于气室内的导流罩下方，将气室内部分隔成多个腔室；所述沉块安装在气室底部；在抛锚过程中，通过沉箱液控阀门和单向气阀来控制气室内的压强，由于气室内与外部海水压强不同，海水通过沉箱液控阀门进入气室之后，通过导流罩均匀的流向气室的四周，实现沉箱的下沉。

进一步地，所述浮筒液控阀门在水箱周围环形阵列布置；通过控制环形阵列布置的浮筒液控阀门的输出速率，保证浮筒平稳上浮。

进一步地，所述单向气阀在气室顶部环形阵列布置；根据沉箱下沉情况，调节环形阵列布置的单向气阀的输出速率，控制隔板分隔的各腔室的进水量，保证沉箱平稳下沉。

进一步地，所述沉块底部设有海胆形嵌固结构，用于适应珊瑚礁地质，使沉箱固定在海底，增加锚抓力。

进一步地，出厂时向装有高压气囊的水箱中注入海水，向沉箱中的气室充满气体，使得浮筒和沉箱能悬浮在海水中并处于“零浮力”状态，进而使缆绳预张力小，便于拖航与浮式波浪能装置连接。

本发明的有益效果在于：