一种水上结构物混合定位系统技术方案

本发明专利技术涉及一种水上结构物混合定位系统，包括：张力腿系统与动力定位系统的混合定位系统；张力腿系统通过张力腿筋腱和锚固基础将水上结构物与水底地质结构连接，限制水上结构物在垂向的垂荡、横摇、纵摇运动；动力定位系统通过传感器系统和位置参考测量系统测定水上结构物因风、浪、流作用而发生的位移和方向变化，通过计算机等自动控制系统对信息进行实时处理、计算，并自动控制若干个不同方向的推进器的推力大小和力矩，使水上结构物回复到原有位置，控制水平方向上的纵荡、横荡和艏摇运动；张力腿系统与动力定位系统混合定位，限制水上结构物垂荡、横摇、纵摇、纵荡、横荡和艏摇的六自由度运动，达到自动定位补偿，实现全自动精准定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海上平台
，特别涉及一种水上结构物混合定位系统。
技术介绍
目前深远海大型海上平台技术，是一种全新概念的海上浮体结构型式，该技术水平世界领先、产品用途十分广泛，属于新型海洋工程装备产业，将使中国率先掌握“超大型海上平台”工程化的核心技术，把握战略先机。基于大型/超大型海上浮动平台的基本结构，平台的深海锚泊定位技术是一项技术难度高，施工复杂的海洋工程。现有水上平台定位技术主要包括锚泊定位，张力腿锚固定位，八点锚泊与动力定位。现有技术中的定位技术不足以满足大型海上浮动平台的精准定位要求。
技术实现思路
本申请提供的一种水上结构物混合定位系统，解决了或部分解决了现有技术中的定位技术不足以满足大型海上平台精准定位要求的技术问题，实现了将张力腿系统与动力定位系统的技术融合，用于限制水上结构物的垂荡、横摇、纵摇、纵荡、横荡和艏摇的六自由度运动，实现水上结构物自动定位补偿和全自动精准定位的技术效果。本申请提供了一种水上结构物混合定位系统，包括：张力腿系统，设置在所述水上结构物的水下部分，包括多个呈多点式排列布置的张力腿锚固单元；所述张力腿锚固单元包括：张力腿筋腱和锚
固基础；所述锚固基础固定在水底地质结构上；所述张力腿筋腱底部与所述锚固基础固定连接，顶部与所述水上结构物固定连接；动力定位系统，设置在所述水上结构物上，包括：传感器系统、位置参考测量系统、控制系统及推力系统；所述传感器系统用于测定所述水上结构物的载荷、位移及方向变化信息，所述位置参考测量系统用于测量所述水上结构物的实际位置相对于设定目标位置之间的偏差值；所述控制系统根据所述载荷、位移、方向变化信息及所述偏差值，生成推力调配值，所述推力系统根据所述推力调配值控制所述水上结构物水平方向上的运动。作为优选，所述混合定位系统还包括：中央综合集成控制系统，包括：中央综合集成控制中心、信息处理系统、传感器和检测系统；所述中央综合集成控制中心为控制器和控制软件组成的计算机；所述传感器和检测系统用于测定所述水上结构物因风、浪、流作用下发生的位移和方向变化以及张力腿受力和位移变化信息，所述信息处理系统根据所述位移和方向变化以及张力腿受力和位移变化，生成推力调配值和载荷调配值，并发送给所述推力系统和载荷调配系统；所述推力系统根据所述推力调配值控制所述推力系统的推进器，使所述水上结构物回复到原有位置，控制所述水上结构物纵荡、横荡和艏摇运动；所述载荷调配系统根据所述载荷调配值控制平台的压载载荷调配系统和张力腿的张紧系统，使所述水上结构物回复到原有位置，控制所述水上结构物垂荡、横摇、纵摇。作为优选，所述张力腿系统单元还包括：顶部连接器和底部连接器；所述张力腿筋腱通过所述顶部连接器与所述水上结构物连接；所述张力腿筋腱通过所述底部连接器与所述锚固基础连接。作为优选，所述张力腿锚固单元的数量超过4个；所述张力腿锚固单元多点式布置在所述水上结构物的底部浮体上，将所述水上结构物与所述水底地质结构连接。作为优选，所述动力定位系统还包括：动力系统；所述动力系统设置在所述水上结构物内部，为整个所述动力定位系统供电并负责电源的分配和管理；在进行动力定位运作时，由所述控制系统进行控制。作为优选，所述控制系统为控制器及控制软件组成的计算机；所述位置参考测量系统设置在所述水上结构物上，包括位置参照系统、电罗经、风向风速仪及倾角仪，所述位置参照系统用于测量所述水上结构物的位置所述电罗经用于测量所述水上结构物的艏向；所述倾角仪用于测量所述水上结构物的纵倾横倾角；所述风向风速仪用于测量所述水上结构物的风向、风力及风速；所述传感器系统设置在所述水上结构物上，用于检测海上的风速、流速及浪高，生成风速信息、流速信息及浪高信息。作为优选，所述位置参考测量系统与所述控制系统连接，所述控制系统根据输入的位置和艏向，对所述位置参考测量系统提供的数据进行分析和运算，生成所述推力调配值；所述控制系统发送推力指令到所述推力系统；所述推力系统设置在所述水上结构物的水下部分；所述推力系统包括多个推力器，所述多个推力器安装在所述水上结构物的设定位置，接收所述控制系统发出的所述推力指令产生推力；其中进行所述水上结构物定位时，通过所述传感器系统和所述位置参考测量系统来测定水上结构物因风、浪、流作用而发生的位移和方向变化，通过所述控制系统对信息进行实时处理、计算，并自动控制所述多个推进器的推力大小和力矩，使所述水上结构物回复到原有位置，控制水平方向
上的纵荡、横荡和艏摇运动。本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：由于采用了张力腿系统和动力定位系统组合的混合定位系统，通过由张力推系统和动力定位系统形成的独立互补的作业模式，由张力腿系统链接水上结构物与水底地质，控制水上结构物垂直方向垂荡、横摇、纵摇上的运动；由动力定位系统控制水下若干个不同方向的推进器的推力大小和力矩，控制水平方向上纵荡、横荡和艏摇的运动，张力腿系统与动力定位系统独立运行，共同作用，相互弥补，实现自动精准定位；或通过中央综合集成控制系统，使张力腿系统和动力定位系统形成联合作业模式，综合控制水上结构物垂荡、横摇、纵摇、纵荡、横荡和艏摇的六自由度运动，实现了将张力腿系统与动力定位系统的技术融合，用于限制水上结构物的垂荡、横摇、纵摇、纵荡、横荡和艏摇的六自由度运动，根据结构物定位和稳性要求，综合利用张力腿系统定位和动力定位系统进行自动定位补偿，实现自动定位补偿，全自动精准定位的技术效果。附图说明图1为本专利技术实施例提供的水上结构物混合定位系统的结构主视图；图2为图1中混合定位系统的俯视图；图3为水上结构物混合定位系统的右视图；图4为图3中的水上结构物艏部的局部放大图；图5为图3中的水上结构物艉部的局部放大图；图6为图1中的中央综合集成控制系统的工作原理图。(图示中各标号代表的部件依次为：1水上结构物、2浮体、3张力腿筋腱、4锚固基础、5顶部连接器、6底部连接器、7张力腿锚固单元、8推力系统、9传感器和检测系统、10中央综合集成控制中心、11全回转推进器、12伸缩式推进器、13艏侧推进器)具体实施方式本申请实施例提供的一种水上结构物混合定位系统，解决了或部分解决了现有技术中的定位技术不足以满足大型海上浮动平台精准定位要求的技术问题，实现了将张力腿系统单元群与动力定位系统的技术融合，用于限制水上结构物的垂荡、横摇、纵摇、纵荡、横荡和艏摇的六自由度运动，根据结构物定位和稳性要求，综合利用张力腿系统定位和动力定位系统进行自动定位补偿，实现全自动精准定位的技术效果。参见附图1和3，本申请提供了一种水上结构物混合定位系统，包括：张力腿锚固单元7组成的张力腿系统，由推力系统8、传感器和检测系统9、动力系统、控制系统等组成的动力定位系统以及由中央综合集成控制中心10、信息处理系统、传感器和检测系统9总成的中央综合集成控制系统。张力腿系统设置在水上结构物1的水下部分，包括多个呈多点式排列布置的张力腿锚固单元7；张力腿锚固单元7包括：张力腿筋腱3和锚固基础4；锚固基础4固定在水底地质结构上；张力腿筋腱3底部与锚固基础4固定连接，顶部与水上结构物1固定连接。动力定位系统设置在水上结构物1上，包括：传感器系统、位置参考测量系统、控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水上结构物混合定位系统，其特征在于,所述混合定位系统包括：张力腿系统，设置在所述水上结构物的水下部分，包括多个呈多点式排列布置的张力腿锚固单元；所述张力腿锚固单元包括：张力腿筋腱和锚固基础；所述锚固基础固定在水底地质结构上；所述张力腿筋腱底部与所述锚固基础固定连接，顶部与所述水上结构物固定连接；动力定位系统，设置在所述水上结构物上，包括：传感器系统、位置参考测量系统、控制系统及推力系统；所述传感器系统用于测定所述水上结构物的载荷、位移及方向变化信息，所述位置参考测量系统用于测量所述水上结构物的实际位置相对于设定目标位置之间的偏差值；所述控制系统根据所述载荷、位移、方向变化信息及所述偏差值，生成推力调配值，所述推力系统根据所述推力调配值控制所述水上结构物水平方向上的运动。

【技术特征摘要】
1.一种水上结构物混合定位系统，其特征在于,所述混合定位系统包括：张力腿系统，设置在所述水上结构物的水下部分，包括多个呈多点式排列布置的张力腿锚固单元；所述张力腿锚固单元包括：张力腿筋腱和锚固基础；所述锚固基础固定在水底地质结构上；所述张力腿筋腱底部与所述锚固基础固定连接，顶部与所述水上结构物固定连接；动力定位系统，设置在所述水上结构物上，包括：传感器系统、位置参考测量系统、控制系统及推力系统；所述传感器系统用于测定所述水上结构物的载荷、位移及方向变化信息，所述位置参考测量系统用于测量所述水上结构物的实际位置相对于设定目标位置之间的偏差值；所述控制系统根据所述载荷、位移、方向变化信息及所述偏差值，生成推力调配值，所述推力系统根据所述推力调配值控制所述水上结构物水平方向上的运动。2.如权利要求1所述的混合定位系统，其特征在于，所述混合定位系统还包括：中央综合集成控制系统，包括：中央综合集成控制中心、信息处理系统、传感器和检测系统；所述中央综合集成控制中心为控制器和控制软件组成的计算机；所述传感器和检测系统用于测定所述水上结构物因风、浪、流作用下发生的位移和方向变化以及张力腿受力和位移变化信息，所述信息处理系统根据所述位移和方向变化以及张力腿受力和位移变化，生成推力调配值和载荷调配值，并发送给所述推力系统和载荷调配系统；所述推力系统根据所述推力调配值控制所述推力系统的推进器，使所述水上结构物回复到原有位置，控制所述水上结构物纵荡、横荡和艏摇运动；所述载荷调配系统根据所述载荷调配值控制平台的压载载荷调配系统和张力腿的张紧系统，使所述水上结构物回复到原有位置，控制所述水上结构物垂荡、横摇、纵摇。3.如权利要求1所述的混合定位系统，其特征在于，所述张力腿系统单元还包括：顶部连接器和底部连接器；所述张力腿筋腱通过所述顶部连接器与所述水上结构物连接；所述张力腿筋腱...

【专利技术属性】
技术研发人员：严俊，董会祥，张敏，彭必业，李志峰，
申请(专利权)人：湖北海洋工程装备研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42