一种漂浮系统的系泊设备以及漂浮式风机系统的制作方法

1.本发明涉及系泊系统技术领域，特别是涉及一种漂浮系统的系泊设备以及一种漂浮式风机系统。


背景技术：

2.随着海上产业技术的发展，越来越多的海上资源被利用，例如在海上设置漂浮的养殖网箱、利用海上风能或太阳能设置漂浮式的发电机组等。但无论是养殖网箱、还是漂浮式发电机组甚至是其他需要长时间保持固定区域漂浮的船只，都需要配置相应的系泊系统，以抵抗海上风浪，从而保证漂浮设备在海上台风等极端天气中也能保持稳定漂浮而不至于侧翻。
3.由于我国近海海域大陆架平缓，水深相对较浅；浅水系泊系统通常有以下几种形式：1)悬链线系泊，主要靠锚链的重量产生回复力；2)张紧式/半张紧式系泊，主要靠系泊线的弹性产生回复力；3)单点系泊，分软刚臂单点系泊和转塔式系系泊统。但在实际应用中，因浅水效应和悬链线效应减弱等多重因素，导致系系泊统在极限海况下产生非常大的张力，而要降低系系泊统这一张力，往往需要使得整个系泊系统的结构更为复杂化，且使得系泊系统的成本大大升高，显然不利于海上漂浮设备的发展应用。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种漂浮系统的系泊设备以及一种漂浮式风机系统，维持锚链张力恒定的基础上，简化系泊设备结构。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种漂浮系统的系泊设备，应用于水上浮体，包括系泊组件；所述系泊组件包括固定设置在水底的支撑部件；固定在所述支撑部件上的滑轮件；配重件；以及一端和所述水上浮体固定连接，另一端绕过所述滑轮件和所述配重件相连接的锚链；
6.其中，所述配重件通过所述锚链悬挂设置，且随所述水上浮体和所述支撑部件在水平方向的距离的变化，通过所述配重件可沿竖直方向上下移动。
7.在本技术的一种可选地实施例中，所述支撑部件包括内部中空，底部设置有密封底板，顶部开口的柱状锚桩；且所述柱状锚桩延伸至水底泥面以下，以便形成所述配重件延伸至所述水底泥面以下的上下移动的活动通道。
8.在本技术的一种可选地实施例中，所述柱状锚桩的密封底板位于水底泥面以下10m～30m；所述柱状锚桩的顶端位于高出所述水底泥面1m以上的位置；且所述滑轮件设置在所述柱状锚桩的顶部。
9.在本技术的一种可选地实施例中，在所述柱状锚桩的底部还包括设置在所述密封底板上的清污桶；所述清污桶的外壁贴合所述柱状锚桩的内壁；所述清污桶还连接有沿所述柱状锚桩内壁设置的拉绳，用于将所述清污桶从所述密封底板上拉起清除沉积污泥。
10.在本技术的一种可选地实施例中，所述支撑部件包括第一支撑部件和第二支撑部
件；所述滑轮件包括设置在第一支撑部件上的第一滑轮和设置在所述第二支撑部件上的第二滑轮；
11.所述锚链从所述水上浮体依次缠绕经过所述第一滑轮和所述第二滑轮；且所述第一滑轮的高度小于所述第二滑轮的高度；所述第二滑轮距离水底泥面的高度不小于10m。
12.在本技术的一种可选地实施例中，所述支撑部件为钢臂结构。
13.在本技术的一种可选地实施例中，所述系泊组件以所述水上浮体为中心对称设置有多组。
14.一种漂浮式风机系统，包括浮体平台，设置在所述浮体平台上的多组风机机组；和所述浮体平台相连接，如上任一项所述的漂浮系统的系泊设备。
15.本发明所提供的一种漂浮系统的系泊设备以及漂浮式风机系统，该系泊设备应用于水上浮体，包括系泊组件；系泊组件包括固定设置在水底的支撑部件；固定在支撑部件上的滑轮件；配重件；以及一端和水上浮体固定连接，另一端绕过滑轮件和配重件相连接的锚链；其中，配重件通过锚链悬挂设置，且随水上浮体和支撑部件在水平方向的距离的变化，通过配重件可沿竖直方向上下移动。
16.本技术中通过锚链一端和水上浮体相连接，另一端则绕过滑轮件连接配重件，使得该配重件在水中悬挂设置，由此使得即便在极端海况条件下，该水上浮体随波逐流而与配重件之间的水平距离发生变化的情况下，也仅仅使得配重件沿竖直方向上下活动，但锚链的张力大小则始终维持在该配重件的重力大小左右，而并不置于产生过大波动，从而维持了该系泊设备在极端海况下的张力的稳定性；并且，本技术中还将上下起伏的配重件设置在水中，而并非设置在水上浮体中，在一定程度上避免了随着配重件上下移动对水上浮体的漂浮稳定性所产生的负面影响。
17.综上所述，本技术中在维持系泊设备的锚链张力稳定的基础上，保证了水上浮体漂浮的稳定性，且系泊设备结构简单易于实现，无需采用较为复杂高成本的设备结构，有利于在漂浮系统中的广泛应用。
附图说明
18.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术实施例提供的一种漂浮系统的系泊设备的结构示意图；
20.图2为本技术实施例提供的一种漂浮系统的系泊设备的俯视结构示意图；
21.图3为本技术实施例提供的另一种漂浮系统的系泊设备的结构示意图。
具体实施方式
22.无论是悬链线系泊、张紧式/半张紧式系泊、单点系泊或者是其他系泊设备，在实现船只或其他类似的漂浮物停泊的过程中，大致上都是通过锚链限制漂浮物的移动范围。但在台风等极端恶劣天气中，该漂浮物不可避免的出现大幅度的漂移或起伏，使得锚链随之的反复绷紧，在锚链绷紧时锚链的张力也相对较大，且锚链绷紧的程度越大张力也就越
大，当该张力超过锚链所能够承受的最大张力时，锚链也就存在绷断的风险。
23.而目前为了避免锚链的张力过大，往往会通过各种较为复杂的机械结构设备调整锚链长度的方式，避免锚链张力过大，但这种方式在一定程度上增大了系泊设备的成本，也不利于海上漂浮设备的发展应用。
24.为此，本技术中提供了一种漂浮系统的系泊设备以及漂浮式风机系统，能够避免锚链张力过大的问题，结构简单，且系泊设备成本相对较低。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1至图3所示，图1为本技术实施例提供的一种漂浮系统的系泊设备的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种漂浮系统的系泊设备的俯视结构示意图；图3为本技术实施例提供的另一种漂浮系统的系泊设备的结构示意图。
27.本技术中的漂浮系统的系泊设备主要应用于水上浮体1；该系泊设备可以包括：
28.系泊组件；系泊组件包括固定设置在水底的支撑部件；固定在支撑部件上的滑轮件4；配重件3；以及一端和水上浮体1固定连接，另一端绕过滑轮件4和配重件3相连接的锚链2；
29.其中，配重件3通过锚链2绕过固定在支撑部件上的滑轮件4悬挂设置，且随水上浮体1和支撑部件在水平方向的距离的变化，通过配重件3可沿竖直方向上下移动。
30.如图1所示，本实施例中将锚链2的一端固定连接在水上浮体上，另一端则连接位于水中的配重件3；且该锚链绕过滑轮件4通过支撑部件将配重件3悬挂设置；由此，当水上浮体1因台风或其他原因导致其在水平方向移动，进而和支撑部件之间在水平方向上的相对距离发生改变，相应地和水上浮体1相连接的锚链即可拉动配重件3上下起伏运动。显然，在配重件3上下起伏过程中，锚链2所承受的张力基本恒定保持在配重件3的重力大小左右，也就避免了锚链2所承受的张力过大的问题。
31.以水上浮体为漂浮风机为例，该配重件3的重量可以在200吨到300吨。从能量角度看，本实施例中水上浮体1运动所产生的动能可以通过锚链2最大限度的转换为配重件3的重力势能和动能，随着水上浮体1水平位移增加，配重件3被拉起，锚链2所承受的张力恒定不变，相比常规悬链线锚链系泊，可大幅减小系泊锚链的张力。
32.可以理解的是，为了保证水上浮体1在水平面内各个不同方向上漂浮的稳定性，如图2所示，该系泊组件应当包括至少两组，还可以是三组、四组甚至更多组，各组系泊组件之间以水上浮体1为中心均匀环绕该水上浮体1设置，从而为水上浮体1提供对称分布的拉力，以保证水上浮体1在水上停泊漂浮的稳定性。
33.在此基础上，本技术中将配重件3设置在水底而并非设置在水上浮体1上，一方面，可以避免配重件3上下活动过程中，对水上浮体3停泊稳定性所造成的干扰；另一方面，因为配重件3设置在水中，也大大增大了配重件3上下活动的空间。
34.进一步地考虑到在浅水系泊中，配重件3在水中上下活动的空间可能相对有限，为此在本技术的另一可选的实施例中，支撑部件可以包括：
35.内部中空，底部设置有密封底板，顶部开口的柱状锚桩5；且柱状锚桩5延伸至水底
泥面以下，以便形成配重件3延伸至水底泥面以下的上下移动的活动通道。
36.可以理解的是，配重件3通过拉紧锚链2实现对水上浮体1漂浮移动的限制，为了保证水上浮体1漂浮的稳定性，锚链2对水上浮体的拉力应当斜向下拉动，之上拉力方向和水平面的夹角不能过小，这也就要求锚链在水下的一端所连接的滑轮件4以及配重件3等结构在水中的位置不能够过高；但配重件3在水中位置较低也在一定程度上缩小了配重件3在竖直方向上上下起伏运动的空间。
37.为此，本实施例中为了能够为配重件3提供上下运动更大的活动空间，进一步地在水底设置延伸至水底泥面以下的柱状锚桩5，且该柱状锚桩5内部中空，底部通过密封底板进行密封，由此该柱状锚桩5即可在水下形成一个延伸至水底泥面以下的中空空间；相应地，当配重件5随着水上浮体1移动而上下运动时，即可以该中空空间作为运动通道。
38.为了保证该配重件3在竖直方向上足够的运动空间，该柱状锚桩2的密封底板可以是位于水底泥面以下的10m～30m，也即是说该柱状锚桩2的底部至少延伸至水底泥面以下的10m～30m左右。
39.由此，本实施例中利用中空的柱状锚桩5为配重件形成一个延伸至水底泥面以下的运动通道，在保证锚链2为水上浮体1提供斜向下的拉力的基础上，进一步地保证了配重件3在竖直方向上的运动空间，进而在一定程度上提升对水上浮体1进行稳定限制的效果。
40.可以理解的是，该因为柱状锚桩5上端开口，显然该柱状锚桩5内部的中空空间中应当灌充有水；也即是说柱状锚桩内部的中空空间在水中和周围水环境是连通的，避免柱状锚桩5内部未填充水时内外压差大的问题。
41.但进一步地考虑到，因为柱状锚桩5的顶端开口，而柱状锚桩5的底部是延伸至水底泥面以下的，为了避免柱状锚桩5内部出现水底泥沙倒灌的问题，在本技术的另一可选地实施例中，该柱状锚桩5的顶端位于高出水底泥面1m以上的位置；且滑轮件4设置在柱状锚桩5的顶部。
42.为了避免柱状锚桩5内出现泥土倒灌的问题，本实施例中将柱状锚桩5的顶端高度高于水底泥面至少1m，进而使得水下即便存在水流波动，也不至于带动过多的泥土流入到该柱状锚桩5内。
43.如图1所示，锚链2顶端连接于水上浮体1，另一端通过滑轮件4与配重件3相连。柱状锚桩5通过打桩机安装固定于水底，配重件3置于柱状锚桩5的内部，配重件3下面具有密封底板支撑，密封底板距离在水底泥面以下10m-30m之间。滑轮件4固定于柱状锚桩5的顶部，滑轮件4距离水底泥面以上最少1m，防止水底泥沙灌入柱状锚桩5内。
44.当水上浮体1水平偏移较小时，系泊组件的回复力全部由锚链2本身重量提供。而在极端环境下，水上浮体1水平位移较大，当水平位移达到一定程度后，配重件3被拉起，系泊组件静态张力成为恒张力，此时系泊组件的回复力主要由配重件3提供。因此，水上浮体1在风浪中大幅运动时，锚链2将拉动配重件3起降，系泊组件中锚链2的张力也将保持在配重件3的重量附近变化，从而大幅降低了系泊组件张力。
45.在此基础上，进一步地考虑到尽管使得柱状锚桩5的顶部高出水底泥面以上，从而避免泥土大量向柱状锚桩5内倒灌，但随着使用时间的延长，水底的各种杂物较多或者水流波动较为剧烈的水底中，该柱状锚桩内部也不可避免的会逐渐沉积泥土或水生物或杂物等，为此，本技术中可以进一步地在柱状锚桩5的底部还包括设置在密封底板上的清污桶6；
清污桶6的外壁贴合柱状锚桩5的内壁；清污桶6还连接有沿柱状锚桩5内壁设置的拉绳，用于将清污桶6从密封底板上拉起清除沉积污泥。
46.在实际应用中，可以利用拉绳定期将清污桶6从柱状锚桩5的底部拉起至柱状锚桩5的上端，再对该清污桶6内的泥土杂物等进行清理；为了清污桶6内的泥土杂物清理的便利性，可以将该清污桶6的侧壁上设置可以打开和关闭的侧壁门，在清理泥沙杂物时打开，方便清污桶6的底部沉积的泥土杂物直接通过该侧壁门所在位置清理出去，之后再关闭该侧壁门，并将该清污桶6重新下沉至柱状锚桩5底部即可。
47.当然，要要实现锚链2为水上浮体1提供斜向下的拉力也并不仅限于上述设置柱状锚桩5的实施方式，在本技术的另一可选地实施例中，该支撑部件包括第一支撑部件51和第二支撑部件52；滑轮件4包括设置在第一支撑部件51上的第一滑轮41和设置在第二支撑部件52上的第二滑轮42；
48.锚链2从水上浮体1依次缠绕经过第一滑轮41和第二滑轮42；且第一滑轮的高度小于第二滑轮42的高度；第二滑轮42距离水底泥面的高度不小于10m。
49.如图3所示，在图3所示的实施例中，支撑部件包括第一支撑部51件和第二支撑部件52两部分，第一支撑部件51上设置有第一滑轮41，第二支撑部件52上设置有第二滑轮42，并且第一滑轮41在竖直方向的高度低于第二滑轮42在竖直方向的高度，由此锚链2由水上浮体先绕过第一滑轮再绕过第二滑轮最后连接配重件3，也即使得锚链2整体1上呈v字型。由此利用第一支撑部件52和第一滑轮41对锚链2拉低，即可实现锚链对水上浮体1施加斜向下的作用力，又利用第二支撑部件52和第二滑轮42对锚链2拉高，从而为配重件3在竖直方向提供足够长的上下运动空间。
50.可以理解的是，本实施例中配重件3的上下运动空间无需延伸至水底泥面以下，因此该第一支撑部件51和第二支撑部件52均可以设置成钢架结构，具体地，可以设置为钢臂结构。
51.综上所述，本技术中通过锚链一端和水上浮体相连接，另一端则绕过滑轮件连接配重件，使得该配重件在水中悬挂设置，由此使得即便在极端海况条件下，该水上浮体随波逐流而与配重件之间的水平距离发生变化的情况下，也仅仅使得配重件沿竖直方向上下活动，但锚链的张力大小则始终维持在该配重件的重力大小左右，而并不置于产生过大波动，从而维持了该系泊设备在极端海况下的张力的稳定性；并且，本技术中还将上下起伏的配重件设置在水中，而并非设置在水上浮体中，在一定程度上避免了随着配重件上下移动对水上浮体的漂浮稳定性所产生的负面影响。本技术中在维持系泊设备的锚链张力稳定的基础上，保证了水上浮体漂浮的稳定性，且系泊设备结构简单易于实现，无需采用较为复杂高成本的设备结构，有利于在漂浮系统中的广泛应用
52.本技术还提供了一种漂浮式风机系统的实施例，该漂浮式风机系统可以包括浮体平台，设置在浮体平台上的多组风机机组；和浮体平台相连接，如上任一项所述的漂浮系统的系泊设备。
53.可以理解的是，对于本实施例的漂浮风机系统中浮体平台和多组风机机组共同组成的浮体整体即可相当于上述漂浮系统的系泊设备的实施例中的水上浮体1；当浮体平台承载多组风机机组漂浮于海面或者其他水平面上时，受系泊设备的限制而在小范围内活动飘动。一旦出现类似于台风等极端天气时，即可利用系泊设备中的系泊组件保证该风机组
件和承载风机的浮体平台保持稳定。
54.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本技术实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
55.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种漂浮系统的系泊设备，其特征在于，应用于水上浮体，包括系泊组件；所述系泊组件包括固定设置在水底的支撑部件；固定在所述支撑部件上的滑轮件；配重件；以及一端和所述水上浮体固定连接，另一端绕过所述滑轮件和所述配重件相连接的锚链；其中，所述配重件通过所述锚链悬挂设置，且随所述水上浮体和所述支撑部件在水平方向的距离的变化，通过所述配重件可沿竖直方向上下移动。2.如权利要求1所述的漂浮系统的系泊设备，其特征在于，所述支撑部件包括内部中空，底部设置有密封底板，顶部开口的柱状锚桩；且所述柱状锚桩延伸至水底泥面以下，以便形成所述配重件延伸至所述水底泥面以下的上下移动的活动通道。3.如权利要求2所述的漂浮系统的系泊设备，其特征在于，所述柱状锚桩的密封底板位于水底泥面以下10m～30m；所述柱状锚桩的顶端位于高出所述水底泥面1m以上的位置；且所述滑轮件设置在所述柱状锚桩的顶部。4.如权利要求3所述的漂浮系统的系泊设备，其特征在于，在所述柱状锚桩的底部还包括设置在所述密封底板上的清污桶；所述清污桶的外壁贴合所述柱状锚桩的内壁；所述清污桶还连接有沿所述柱状锚桩内壁设置的拉绳，用于将所述清污桶从所述密封底板上拉起清除沉积污泥。5.如权利要求1所述的漂浮系统的系泊设备，其特征在于，所述支撑部件包括第一支撑部件和第二支撑部件；所述滑轮件包括设置在第一支撑部件上的第一滑轮和设置在所述第二支撑部件上的第二滑轮；所述锚链从所述水上浮体依次缠绕经过所述第一滑轮和所述第二滑轮；且所述第一滑轮的高度小于所述第二滑轮的高度；所述第二滑轮距离水底泥面的高度不小于10m。6.如权利要求5所述的漂浮系统的系泊设备，其特征在于，所述支撑部件为钢臂结构。7.如权利要求1至6任一项所述的漂浮系统的系泊设备，其特征在于，所述系泊组件以所述水上浮体为中心对称设置有多组。8.一种漂浮式风机系统，其特征在于，包括浮体平台，设置在所述浮体平台上的多组风机机组；和所述浮体平台相连接，如权利要求1至7任一项所述的漂浮系统的系泊设备。

技术总结
本发明公开了一种漂浮系统的系泊设备以及漂浮式风机系统，应用于水上浮体，系泊组件包括固定设置在水底的支撑部件；固定在支撑部件上的滑轮件；配重件；以及一端和水上浮体固定连接，另一端绕过滑轮件和配重件相连接的锚链；配重件通过锚链悬挂设置，且随水上浮体和支撑部件在水平方向的距离变化，通过配重件可沿竖直方向上下移动。本申请中通过锚链一端和水上浮体相连接，另一端绕过滑轮件连接位于水中的配重件，保证锚链的张力大小则始终维持在恒定大小，且避免随着配重件上下移动对水上浮体的漂浮稳定性所产生的负面影响；由此在维持锚链张力恒定的基础上，保证水上浮体漂浮的稳定性，且结构简单易于实现，有利于系泊设备的广泛应用。广泛应用。广泛应用。


技术研发人员：孙勇 张天宇 王瑞良 陈前 李涛
受保护的技术使用者：浙江运达风电股份有限公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/4/17