一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置

1.本技术属于海洋平台技术领域，具体涉及一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置。


背景技术：

2.传统海洋平台升降装置不具备能量储存与循环利用功能，在海洋平台升降的过程中，海洋平台的重力势能无法得到有效的储存，造成资源的浪费。同时，海洋平台释放的重力势能难以转化为可供其使用的绿色能源。


技术实现要素：

3.基于上述问题，本技术提供一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，每组桩腿升降系统内设置有重力储能与循环利用装置。其技术方案为，
4.一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，包括多边形桁架，所述桁架上设有多个提升桩，两者固定连接，所述提升桩上设有插销孔，所述提升桩侧边上设有提升齿条，所述提升齿条与动力系统连接，所述提升桩远离桁架一侧设有储能液压缸，所述储能液压缸与插销液压缸连接，所述插销液压缸、储能液压缸均与储能控制系统连接，所述储能液压缸和动力系统与外部海洋平台连接。
5.优选的，所述动力系统包括驱动电机、小驱动齿轮、大从动齿轮和升降齿轮，所述驱动电机固定在支撑板上，所述驱动电机与小驱动齿轮连接，所述小驱动齿轮与大从动齿轮啮合，所述大从动齿轮与升降齿轮均套装在传动轴上，所述升降齿轮与提升齿条啮合。
6.优选的，所述储能系统包括高压气瓶和活塞式蓄能器，所述插销液压缸与两位三通电磁换向阀的其中一个端口连接，两位三通电磁换向阀的另外两个端口分别接油源和油箱；油源通过两位两通电磁换向阀分别与另外一个两位两通电磁换向阀、比例溢流阀、活塞式蓄能器和压力传感器连接，所述两位两通电磁换向阀与储能液压缸连接，所述活塞式蓄能器分别通过截止阀与高压气瓶连接，比例溢流阀另外一端与油箱连接，活塞式蓄能器设有压力传感器；所述储能液压缸上设有位移传感器，压力传感器和位移传感器分别与控制器连接。
7.优选的，位移传感器将储能液压缸的位移信号经控制线路传递至控制器；压力传感器将其压力信号传递至控制器；控制器输出的控制信号分别经控制线路a传递至两位三通电磁换向阀，经控制线路b传递至两位两通电磁换向阀，经控制线路c传递至另外一个两位两通电磁换向阀，经控制线路d传递至比例溢流阀。
8.优选的，两位三通电磁换向阀处于左位时，其p口处于截止状态，其a口与t口处于导通状态；处于右位时，其a口与p口处于导通状态，其t口处于截止状态；两位两通电磁换向阀处于左位时，其a口与b口处于导通状态；处于右位时，其a口与b口处于截止状态。
9.优选的，当海洋平台完成作业任务后，海洋平台上的桩腿升降系统将海洋平台降至海平面，在海洋平台下降的过程中，重力储能与循环利用装置将海洋平台的重力势能转
化为液压能，具体过程如下：第一个两位两通电磁换向阀切换至左位，第一个两位三通电磁换向阀、第二个两位两通电磁换向阀切换至右位，油源内的液压油经第一个两位三通电磁换向阀流入第一个插销液压缸的无杆腔，第一个插销液压缸的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出，随着第一个插销液压缸活塞的运动，其活塞杆端部的插销不断插入提升桩的插销孔内，启动驱动电机，驱动电机通过键连接并驱动小驱动齿轮，小驱动齿轮通过与大从动齿轮之间的啮合作用带动大从动齿轮一同转动，大从动齿轮与升降齿轮一同安装在传动轴上，升降齿轮与提升齿条相互啮合，随着动力装置的升降齿轮沿提升齿条不断下降，动力装置带动海洋平台沿提升桩一同运动；随着海洋平台的不断下降，储能液压缸的活塞杆不断缩回，储能液压缸无杆腔内的液压油在其活塞的作用下经第一个两位两通电磁换向阀分别流入第一个压力传感器、第一个活塞式蓄能器，高压气体经第一个活塞式蓄能器后经截止阀流入高压气瓶，当第一个压力传感器的压力信号高于第一个比例溢流阀的预设压力，液压油经第一个比例溢流阀的a口流入比例溢流阀，液压油经第一个比例溢流阀后由其b口流回油箱；当第一个储能液压缸、第二个储能液压缸和第三个储能液压缸完成储能后，切换第一个两位三通电磁换向阀至左位，第一个两位两通电磁换向阀切换至右位，第一个插销液压缸无杆腔内的液压油在其弹簧的作用下流入第一个两位三通电磁换向阀，液压油经第一个两位三通电磁换向阀后流回油箱，随着第一个插销液压缸活塞杆的缩回，其端部的插销脱离提升桩的插销孔，提升桩在动力装置的作用下继续抬升，当提升桩抬升至预定位置，海洋平台恢复至正常航行状态，完成能量的储存功能。
10.优选的，当海洋平台到达预定海域，需要开展作业任务，海洋平台上的桩腿升降系统将提升桩插入海底，并将海洋平台抬升至海平面上方，在海洋平台上升的过程中，储能与循环利用装置将其内部储存的液压能转化为海洋平台的重力势能，具体过程如下：当桩腿接触海底后，第一个两位三通电磁换向阀、第二个两位两通电磁换向阀切换至右位，第一个两位两通电磁换向阀换至左位，油源内的液压油分别经第一个两位三通电磁换向阀流入第一个插销液压缸的无杆腔，第一个插销液压缸的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出，随着插销液压缸活塞的运动，其活塞杆端部的插销不断插入提升桩的插销孔内，当第一个插销液压缸的插销全部插入提升桩的插销孔内，启动驱动电机，驱动电机通过键连接并驱动小驱动齿轮，小驱动齿轮通过与大从动齿轮之间的啮合作用带动大从动齿轮一同转动，大从动齿轮与升降齿轮一同安装在传动轴上，升降齿轮与提升齿条相互啮合，随着升降齿轮的转动，动力装置沿提升齿条不断抬升，动力装置带动海洋平台沿提升桩一同运动；在海洋平台抬升过程中，储能液压缸对海洋平台进行辅助抬升，高压气瓶内的高压气体经截止阀流入第一个活塞式蓄能器，液压油经第一个活塞式蓄能器后经第一个两位两通电磁换向阀流入储能液压缸，储能液压缸的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出；储能液压缸输出的推力在插销液压缸的辅助作用下传递至海洋平台，用于海洋平台的辅助抬升，完成储能液压缸的能量的释放功能。
11.有益效果
12.本专利提出一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置。本发明设置有四组桩腿升降系统，每组桩腿升降系统内设置有重力储能与循环利用装置。海洋平台下降过程中的重力势能经储能装置内设置的储能液压缸吸收，并转化为其压力能。在海洋平台抬升过程中，储能液压缸通过与插销液压缸之间的协同配合，将其内部储存的压力能转化为海洋平
台重力势能，减少能源的浪费。
附图说明
13.图1为本技术储能控制系统原理图；
14.图2为多边形桁架结构示意图；
15.图3为动力装置结构示意图；
16.图4为动力装置结构俯视图；
17.图5为多边形桁架在海洋平台上的安装位置图；
18.图6为提升桩主体结构示意图。
19.图中：
20.1-油源，2-油箱，3-第一个插销液压缸，4-第二个插销液压缸，5-第三个插销液压缸，6-控制器a，7-控制器b，8-控制器c，9-第一个位移传感器，10-第二个位移传感器，11-第三个位移传感器，12-第一个储能液压缸，13-第二个储能液压缸，14-第三个储能液压缸，15-第一个两位三通电磁换向阀，16-第二个两位三通电磁换向阀，17-第三个两位三通电磁换向阀，18-第一个两位两通电磁换向阀，19-第三个两位两通电磁换向阀，20-第五个两位两通电磁换向阀，21-第二个两位两通电磁换向阀，22-第四个两位两通电磁换向阀，23-第六个两位两通电磁换向阀，24-第一个比例溢流阀，25-第二个比例溢流阀，26-第三个比例溢流阀，27-第一个压力传感器，28-第二个压力传感器，29-第三个压力传感器，30-第一个活塞式蓄能器，31-第二个活塞式蓄能器，32-第三个活塞式蓄能器，33-第一个高压气瓶，34-第二个高压气瓶，35-第三个高压气瓶，36-第四个高压气瓶，37-第五个高压气瓶，38-第六个高压气瓶，39-第七个高压气瓶，40-第八个高压气瓶，41-第九个高压气瓶，42-第十个高压气瓶，43-第十一个高压气瓶，44-第十二个高压气瓶，45-第一个截止阀，46-第二个截止阀，47-第三个截止阀，48-第四个截止阀，49-第五个截止阀，50-第六个截止阀，51-第七个截止阀，52-第八个截止阀，53-第九个截止阀，54-第十个截止阀，55-第十一个截止阀，56-第十二个截止阀,57-三角形桁架，58-提升桩，59-提升齿条，60-动力装置，100-海洋平台。
具体实施方式
21.以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。
22.一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，包括多边形桁架(三角形桁架、六边形桁架或八边形桁架等规则的多边形桁架均可以，本技术采用三角形桁架57)，三角形桁架57的相邻两个边相交处均设有提升桩58，三角桁架与提升桩两者固定连接，所述提升桩58上设有插销孔，所述提升桩两侧边上均设有提升齿条59，所述提升齿条59与动力系统连接，所述提升桩58上设有储能液压缸，所述储能液压缸与插销液压缸连接，所述插销液压缸、储能液压缸均与储能控制系统连接，所述多边形桁架与外部海洋平台连接。
23.所述动力系统包括驱动电机601、小驱动齿轮602、大从动齿轮603和升降齿轮604，
所述驱动电机601固定在支撑板上，所述驱动电机601与小驱动齿轮602连接，所述小驱动齿轮602与大从动齿轮603啮合，所述大从动齿轮603与升降齿轮604均套装在传动轴605上，所述升降齿轮604与提升齿条59啮合。
24.第一个插销液压缸3，第二个插销液压缸4，第三个插销液压缸5为单作用单出杆液压缸，且其有杆腔内置有复位弹簧。
25.其中，第一个两位三通电磁换向阀15，第二个两位三通电磁换向阀16，第三个两位三通电磁换向阀17处于左位时，其p口处于截止状态，其a口与t口处于导通状态；处于右位时，其a口与p口处于导通状态，其t口处于截止状态。
26.其中，第一个两位两通电磁换向阀18，第三个两位两通电磁换向阀19，第五个两位两通电磁换向阀20，第二个两位两通电磁换向阀21，第四个两位两通电磁换向阀22，第六个两位两通电磁换向阀23处于左位时，其a口与b口处于导通状态；处于右位时，其a口与b口处于截止状态。
27.其中，第一个储能液压缸12，第二个储能液压缸13，第三个储能液压缸14为单作用单出杆液压缸。
28.其中，第一个位移传感器9测量第一个储能液压缸12的活塞的位移；第二个位移传感器10测量第二个储能液压缸13活塞的位移；第三个位移传感器11测量第三个储能液压缸14的活塞的位移。
29.三个提升桩58分别对应三个独立的储能控制系统，具体为：第一个位移传感器9将第一个储能液压缸12的位移信号经控制线路传递至控制器a；第一个压力传感器27将其压力信号传递至控制器a；控制器a输出的控制信号分别经控制线路a传递至第一个两位三通电磁换向阀15，经控制线路b传递至第一个两位两通电磁换向阀18，经控制线路c传递至第二个两位两通电磁换向阀21，经控制线路d传递至第一个比例溢流阀24；第二个位移传感器10将第二个储能液压缸13的位移信号经控制线路传递至控制器b；第二个压力传感器28将其压力信号传递至控制器b；控制器b输出的控制信号分别经控制线路e传递至第二个两位三通电磁换向阀16，经控制线路f传递至第三个两位两通电磁换向阀19，经控制线路g传递至第四个两位两通电磁换向阀22，经控制线路h传递至第二个比例溢流阀25；第三个位移传感器11将第三个储能液压缸14的位移信号经控制线路传递至控制器c；第三个压力传感器29将其压力信号传递至控制器c；控制器c输出的控制信号分别经控制线路i传递至第三个两位三通电磁换向阀17，经控制线路j传递至第五个两位两通电磁换向阀20，经控制线路k传递至第六个两位两通电磁换向阀23，经控制线路m传递至第三个比例溢流阀26。
30.系统液压回路：油源1分别与第一个两位三通电磁换向阀15的15p口，第二个两位三通电磁换向阀16的16p口，第三个两位三通电磁换向阀17的17p口，第二个两位两通电磁换向阀21的21a口，第四个两位两通电磁换向阀22的22a口，第六个两位两通电磁换向阀23的23a口相连；油箱2分别与第一个两位三通电磁换向阀15的15t口，第二个两位三通电磁换向阀16的16t口，第三个两位三通电磁换向阀17的17t口，第一个比例溢流阀24的24b口，第二个比例溢流阀25的25b口，第三个比例溢流阀26的26b口相连；第一个两位三通电磁换向阀15的15a口与第一个插销液压缸3的3a口相连；第二个两位两通电磁换向阀21的21b口分别与第一个两位两通电磁换向阀18的18a口，第一个比例溢流阀24的24a口，第一个压力传感器27的27a口，第一个活塞式蓄能器30的30a口相连；第一个两位两通电磁换向阀18的18b
口与第一个储能液压缸12的12a口相连；第一个活塞式蓄能器30的30b口分别与第一个截止阀45的45a口，第二个截止阀46的46a口，第三个截止阀47的47a口，第四个截止阀48的48a口相连；第一个截止阀45的45b口与第一个高压气瓶33的33a口相连；第二个截止阀46的46b口与第二个高压气瓶34的34a口相连；第三个截止阀47的47b口与第三个高压气瓶35的35a口相连；第四个截止阀48的48b口与第四个高压气瓶36的36a口相连；第二个两位三通电磁换向阀16的16a口与第二个插销液压缸4的4a口相连；第四个两位两通电磁换向阀22的22b口分别与第三个两位两通电磁换向阀19的19a口，第二个比例溢流阀25的25a口，第二个压力传感器28的28a口，第二个活塞式蓄能器31的31a口相连；第三个两位两通电磁换向阀19的19b口与第二个储能液压缸13的13a口相连；第二个活塞式蓄能器31的31b口分别与第五个截止阀49的49a口，第六个截止阀50的50a口，第七个截止阀51的51a口，第八个截止阀52的52a口相连；第五个截止阀49的49b口与第五个高压气瓶37的37a口相连；第六个截止阀50的50b口与第六个高压气瓶38的38a口相连；第七个截止阀51的51b口与第七个高压气瓶39的39a口相连；第八个截止阀52的52b口与第八个高压气瓶40的40a口相连；第三个两位三通电磁换向阀17的17a口与第三个插销液压缸5的5a口相连；第六个两位两通电磁换向阀23的23b口分别与第五个两位两通电磁换向阀20的20a口，第三个比例溢流阀26的26a口，第三个压力传感器29的29a口，第三个活塞式蓄能器32的32a口相连；第五个两位两通电磁换向阀20的20b口与第三个储能液压缸14的14a口相连；第三个活塞式蓄能器32的32b口分别与第九个截止阀53的53a口，第十个截止阀54的54a口，第十一个截止阀55的55a口，第十二个截止阀56的56a口相连；第九个截止阀53的53b口与第九个高压气瓶41的41a口相连；第十个截止阀54的54b口与第十个高压气瓶42的42a口相连；第十一个截止阀55的55b口与第十一个高压气瓶43的43a口相连；第十二个截止阀56的56b口与第十二个高压气瓶44的44a口相连。
31.系统机械结构：三角形桁架57主体为三角形柱体结构，其三个长边设置有与提升桩58相互配合的弧形结构，其侧面设置有三角形镂空结构；提升桩58主体为椭圆形结构，椭圆形结构长轴处设置有多个插销孔，椭圆形结构短轴处设置有用于安装提升齿条59的矩形凸台。
32.重力储能功能：当海洋平台完成作业任务后，海洋平台上的桩腿升降系统将海洋平台降至海平面，在海洋平台下降的过程中，重力储能与循环利用装置将海洋平台的重力势能转化为液压能，具体过程如下：第一个两位三通电磁换向阀15、第二个两位三通电磁换向阀16和第三个两位三通电磁换向阀17切换至右位，第一个两位两通电磁换向阀18、第三个两位两通电磁换向阀19和第五个两位两通电磁换向阀20切换至左位；第二个两位两通电磁换向阀21、第四个两位两通电磁换向阀22和第六个两位两通电磁换向阀23切换至右位，油源1内的液压油分别经第一个两位三通电磁换向阀15的15p口流入第一个两位三通电磁换向阀15，经第二个两位三通电磁换向阀16的16p口流入第二个两位三通电磁换向阀16，经第三个两位三通电磁换向阀17的17p口流入第三个两位三通电磁换向阀17，液压油经第一个两位三通电磁换向阀15后由其15a口流出，15a口流出的第一个液压油经插销液压缸3的3a口流入第一个插销液压缸3的无杆腔，第一个插销液压缸3的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出，随着第一个插销液压缸3活塞的运动，其活塞杆端部的插销不断插入提升桩58的插销孔内；液压油经第二个两位三通电磁换向阀16后由其16a口流出，16a口流出的液压油经第二个插销液压缸4的4a口流入第二个插销液压缸4的无杆腔，第二个插销液
压缸4的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出，随着第二插销液压缸4活塞的运动，其活塞杆端部的插销不断插入提升桩58对应的插销孔内；液压油经第三个两位三通电磁换向阀17后由其17a口流出，17a口流出的液压油经第三个插销液压缸5的5a口流入第三个插销液压缸5的无杆腔，第三个插销液压缸5的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出，随着第三个插销液压缸5活塞的运动，其活塞杆端部的插销不断插入提升桩58对应的插销孔内，当第三个插销液压缸的插销全部插入对应的提升桩58的插销孔内，启动驱动电机601，驱动电机601通过键连接并驱动小驱动齿轮602，小驱动齿轮602通过与大从动齿轮603之间的啮合作用带动大从动齿轮603一同转动，大从动齿轮603与升降齿轮604一同安装在传动轴605上，升降齿轮604与提升齿条59相互啮合，随着升降齿轮604的转动，动力装置60沿提升齿条59不断下降，动力装置60带动海洋平台沿三个提升桩58一同运动；随着海洋平台的不断下降，第一个储能液压缸12、第二个储能液压缸13和第三个储能液压缸14的活塞杆不断缩回，第一个储能液压缸12无杆腔内的液压油在其活塞的作用下由其12a口流出，12a口流出的液压油经第一个两位两通电磁换向阀18的18b口流入第一个两位两通电磁换向阀18，液压油经第一个两位两通电磁换向阀18后由其18a口流出，18a口流出的液压油分别经第一个压力传感器27的27a口流入第一个压力传感器27，经第一个活塞式蓄能器30的30a口流入第一个活塞式蓄能器30，高压气体经活塞式蓄能器30后由其30b口流出，30b口流出的高压气体分别经第一个截止阀45的45a口流入第一个截止阀45，经第二个截止阀46的46a口流入第二个截止阀46，经第三个截止阀47的47a口流入第三个截止阀47，经第四个截止阀48的48a口流入第四个截止阀48，高压气体经第一个截止阀45后由其45b口流出，高压气体经第二个截止阀46后由其46b口流出，高压气体经第三个截止阀47后由其47b口流出，高压气体经第四个截止阀48后由其48b口流出，45b口、46b口、47b口和48b口流出的高压气体分别经第一个高压气瓶33的33a口流入第一个高压气瓶33，经第二个高压气瓶34的34a口流入第二个高压气瓶34，经第三个高压气瓶35的35a口流入第三个高压气瓶35，经第四个高压气瓶36的36a口流入第四个高压气瓶36，当第一个压力传感器27的压力信号高于第一个比例溢流阀24的预设压力，液压油经第一个比例溢流阀24的24a口流入第一个比例溢流阀24，液压油经第一个比例溢流阀24后由其24b口流回油箱2；第二个储能液压缸13无杆腔内的液压油在其活塞的作用下由其13a口流出，13a口流出的液压油经第三个两位第三个两通电磁换向阀19的19b口流入第三个两位两通电磁换向阀19，液压油经第三个两位两通电磁换向阀19后由其19a口流出，19a口流出的液压油分别经第二个压力传感器28的28a口流入第二个压力传感器28，经第二个活塞式蓄能器31的31a口流入第二个活塞式蓄能器31，高压气体经第二个活塞式蓄能器31后由其31b口流出，31b口流出的高压气体分别经第五个截止阀49的49a口流入第五个截止阀49，经第六个截止阀50的50a口流入第六个截止阀50，经第七个截止阀51的51a口流入第七个截止阀51，经第八个截止阀52的52a口流入第八个截止阀52，高压气体经第五个截止阀49后由其49b口流出，高压气体经第六个截止阀50后由其50b口流出，高压气体经第七个截止阀51后由其51b口流出，高压气体经第八个截止阀52后由其52b口流出，49b口、50b口、51b口和52b口流出的液压油分别经第五个高压气瓶37的37a口流入第五个高压气瓶37，经第六个高压气瓶38的38a口流入第六个高压气瓶38，经第七个高压气瓶39的39a口流入第七个高压气瓶39，经第八个高压气瓶40的40a口流入第八个高压气瓶40，当第二个压力传感器28的压力信号高于第二个比例溢流阀25的预设压力，液压油
经第二个比例溢流阀25的25a口流入第二个比例溢流阀25，液压油经第二个比例溢流阀25后由其25b口流回油箱2；第三个储能液压缸14无杆腔内的液压油在其活塞的作用下由其14a口流出，14a口流出的液压油经第五个两位两通电磁换向阀20的20b口流入第五个两位两通电磁换向阀20，液压油经第五个两位两通电磁换向阀20后由其20a口流出，20a口流出的液压油分别经第三个压力传感器29的29a口流入第三个压力传感器29，经第三个活塞式蓄能器32的32a口流入第三个活塞式蓄能器32，高压气体经第三个活塞式蓄能器32后由其32b口流出，32b口流出的高压气体分别经第九个截止阀53的53a口流入第九个截止阀53，经第十个截止阀54的54a口流入第十个截止阀54，经第十一个截止阀55的55a口流入第十一个截止阀55，经第十二个截止阀56的56a口流入第十二个截止阀56，高压气体经第九个截止阀53后由其53b口流出，高压气体经第十个截止阀54后由其54b口流出，高压气体经第十一个截止阀55后由其55b口流出，高压气体经第十二个截止阀56后由其56b口流出，53b口、54b口、55b口和56b口流出的高压气体分别经第九个高压气瓶41的41a口流入高压气瓶41，经第十个高压气瓶42的42a口流入高压气瓶42，经第十一个高压气瓶43的43a口流入第十一个高压气瓶43，经第十二个高压气瓶44的44a口流入第十二个高压气瓶44，当第三个压力传感器29的压力信号高于第三个比例溢流阀26的预设压力，液压油经第三个比例溢流阀26的26a口流入第三个比例溢流阀26，液压油经第三个比例溢流阀26后由其26b口流回油箱2；当第一个储能液压缸12、第二个储能液压缸13和第三个储能液压缸14完成储能后，第一个两位两通电磁换向阀18、第三个两位两通电磁换向阀19和第五个两位两通电磁换向阀20切换至右位，第一个两位三通电磁换向阀15、第二个两位三通电磁换向阀16和第三个两位三通电磁换向阀17切换至左位，第一个插销液压缸3、第二个插销液压缸4和第三个插销液压缸5无杆腔内的液压油分别经各自a口流出，3a口流出的液压油经第一个两位三通电磁换向阀15的15a口流入第一个两位三通电磁换向阀15，液压油经第一个两位三通电磁换向阀15后由其15t口流回油箱2，4a口流出的液压油经第二个两位三通电磁换向阀16的16a口流入第二个两位三通电磁换向阀16，液压油经第二个两位三通电磁换向阀16后由其16t口流回油箱2，5a口流出的液压油经第三个两位三通电磁换向阀17的17a口流入第三个两位三通电磁换向阀17，液压油经第三个两位三通电磁换向阀17后由其17t口流回油箱2；随着插销液压缸活塞杆的缩回，其端部的插销脱离提升桩58的插销孔，提升桩58在动力装置60的作用下继续抬升，当提升桩58抬升至预定位置，海洋平台恢复至正常航行状态，完成能量的储存功能。
33.能量循环利用功能：当海洋平台到达预定海域，需要开展作业任务，海洋平台上的桩腿升降系统将提升桩58插入海底，并将海洋平台抬升至海平面上方，在海洋平台上升的过程中，储能与循环利用装置将其内部储存的液压能转化为海洋平台的重力势能，具体过程如下：当桩腿触底以后，第一个两位三通电磁换向阀15、第二个两位三通电磁换向阀16和第三个两位三通电磁换向阀17切换至右位，第一个两位两通电磁换向阀18、第三个两位两通电磁换向阀19和第五个两位两通电磁换向阀20切换至左位，第二个两位两通电磁换向阀21、第四个两位两通电磁换向阀22和第六个两位两通电磁换向阀23切换至右位，油源1内的液压油分别经第一个两位三通电磁换向阀15的15p口流入第一个两位三通电磁换向阀15，经第二个两位三通电磁换向阀16的16p口流入第二个两位三通电磁换向阀16，经第三个两位三通电磁换向阀17的17p口流入第三个两位三通电磁换向阀17，液压油经第一个两位三
通电磁换向阀15后由其15a口流出，15a口流出的液压油经第一个插销液压缸3的3a口流入第一个插销液压缸3的无杆腔，第一个插销液压缸3的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出，随着第一个插销液压缸3活塞的运动，其活塞杆端部的插销不断插入提升桩58的插销孔内，液压油经第二个两位三通电磁换向阀16后由其16a口流出，16a口流出的液压油经第二个插销液压缸4的4a口流入第二个插销液压缸4的无杆腔，第二个插销液压缸4的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出，随着第二个插销液压缸4活塞的运动，其活塞杆端部的插销不断插入提升桩58的插销孔内，液压油经第三个两位三通电磁换向阀17后由其17a口流出，17a口流出的液压油经第三个插销液压缸5的5a口流入第三个插销液压缸5的无杆腔，第三个插销液压缸5的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出，随着第三个插销液压缸5活塞的运动，其活塞杆端部的插销不断插入提升桩58的插销孔内，当插销液压缸的插销全部插入提升桩58的插销孔内，启动驱动电机601，驱动电机601通过键连接并驱动小驱动齿轮602，小驱动齿轮602通过与大从动齿轮603之间的啮合作用带动大从动齿轮603一同转动，大从动齿轮603与升降齿轮604一同安装在传动轴605上，升降齿轮604与提升齿条59相互啮合，随着升降齿轮604的转动动力装置60沿提升齿条59不断抬升，动力装置60带动海洋平台沿提升桩58一同运动；在海洋平台抬升过程中，第一个储能液压缸12、第二个储能液压缸13和第三个储能液压缸14对海洋平台进行辅助抬升，第一个高压气瓶33内的高压气体经其33a口流出，33a口流出的高压气体经第一个截止阀45的45b口流入第一个截止阀45，高压气体经第一个截止阀45后由其45a口流出，第二个高压气瓶34内的高压气体经其34a口流出，34a口流出的高压气体经第二个截止阀46的46b口流入第二个截止阀46，高压气体经第二个截止阀46后由其46a口流出，第三个高压气瓶35内的高压气体经其35a口流出，35a口流出的高压气体经第三个截止阀47的47b口流入第三个截止阀47，高压气体经第三个截止阀47后由其47a口流出，高压气瓶36内的高压气体经其36a口流出，36a口流出的高压气体经第四个截止阀48的48b口流入第四个截止阀48，高压气体经第四个截止阀48后由其48a口流出，45a口、46a口、47a口和48a口流出的高压气体一同经第一个活塞式蓄能器30的30b口流入第一个活塞式蓄能器30，液压油经第一个活塞式蓄能器30后由其30a口流出，30a口流出的液压油分别经第一个压力传感器27的27a口流入第一个压力传感器27，经第一个两位两通电磁换向阀18的18a口流入第一个两位两通电磁换向阀18，液压油经第一个两位两通电磁换向阀18后由其18b口流出，18b口流出的液压油经第一个储能液压缸12的12a口流入第一个储能液压缸12，第一个储能液压缸12的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出；第五个高压气瓶37内的高压气体经其37a口流出，37a口流出的高压气体经第五个截止阀49的49b口流入第五个截止阀49，高压气体经第五个截止阀49后由其49a口流出，第六个高压气瓶38内的高压气体经其38a口流出，38a口流出的高压气体经第六个截止阀50的50b口流入第六个截止阀50，高压气体经第六个截止阀50后由其50a口流出，第七个高压气瓶39内的高压气体经其39a口流出，39a口流出的高压气体经第七个截止阀51的51b口流入第七个截止阀51，高压气体经第七个截止阀51后由其51a口流出，第八个高压气瓶40内的高压气体经其40a口流出，40a口流出的高压气体经第八个截止阀52的52b口流入截止阀52，高压气体经第八个截止阀52后由其52a口流出，49a口、50a口、51a口和52a口流出的高压气体一同经第二个活塞式蓄能器31的31b口流入第二个活塞式蓄能器31，液压油经第二个活塞式蓄能器31后由其31a口流出，31a口流出的液压油分别经第二个压力传感器
28的28a口流入第二个压力传感器28，经第三个两位两通电磁换向阀19的19a口流入第三个两位两通电磁换向阀19，液压油经第三个两位两通电磁换向阀19后由其19b口流出，19b口流出的液压油经第二个储能液压缸13的13a口流入第二个储能液压缸13，第二个储能液压缸13的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出；第九个高压气瓶41内的高压气体经其41a口流出，41a口流出的高压气体经第九个截止阀53的53b口流入第九个截止阀53，高压气体经第九个截止阀53后由其53a口流出，第十个高压气瓶42内的高压气体经其42a口流出，42a口流出的高压气体经第十个截止阀54的54b口流入第十个截止阀54，高压气体经第十个截止阀54后由其54a口流出，第十一个高压气瓶43内的高压气体经其43a口流出，43a口流出的高压气体经第十一个截止阀55的55b口流入第十一个截止阀55，高压气体经第十一个截止阀55后由其55a口流出，第十二个高压气瓶44内的高压气体经其44a口流出，44a口流出的高压气体经第十二个截止阀56的56b口流入第十二个截止阀56，高压气体经第十二个截止阀56后由其56a口流出，53a口、54a口、55a口和56a口流出的高压气体一同经第三个活塞式蓄能器32的32b口流入第三个活塞式蓄能器32，液压油经第三个活塞式蓄能器32后由其32a口流出，32a口流出的液压油分别经第三个压力传感器29的29a口流入第三个压力传感器29，经第五个两位两通电磁换向阀20的20a口流入第五个两位两通电磁换向阀20，液压油经第五个两位两通电磁换向阀20后由其20b口流出，20b口流出的液压油经第三个储能液压缸14的14a口流入第三个储能液压缸14，第三个储能液压缸14的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出；储能液压缸输出的推力在插销液压缸的辅助作用下传递至海洋平台，用于海洋平台的辅助抬升，完成储能液压缸的能量的释放功能。
34.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，其特征在于，包括多边形桁架，所述桁架上设有多个提升桩，两者固定连接，所述提升桩上设有插销孔，所述提升桩侧边上设有提升齿条，所述提升齿条与动力系统连接，所述提升桩远离桁架一侧设有储能液压缸，所述储能液压缸与插销液压缸连接，所述插销液压缸、储能液压缸均与储能控制系统连接，所述储能液压缸和动力系统与外部海洋平台连接。2.根据权利要求1所述的一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，其特征在于，所述动力系统包括驱动电机、小驱动齿轮、大从动齿轮和升降齿轮，所述驱动电机固定在支撑板上，所述驱动电机与小驱动齿轮连接，所述小驱动齿轮与大从动齿轮啮合，所述大从动齿轮与升降齿轮均套装在传动轴上，所述升降齿轮与提升齿条啮合。3.根据权利要求2所述的一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，其特征在于，所述储能系统包括高压气瓶和活塞式蓄能器，所述插销液压缸与两位三通电磁换向阀的其中一个端口连接，两位三通电磁换向阀的另外两个端口分别接油源和油箱；油源通过两位两通电磁换向阀分别与另外一个两位两通电磁换向阀、比例溢流阀、活塞式蓄能器和压力传感器连接，所述两位两通电磁换向阀与储能液压缸连接，所述活塞式蓄能器分别通过截止阀与高压气瓶连接，比例溢流阀另外一端与油箱连接，活塞式蓄能器设有压力传感器；所述储能液压缸上设有位移传感器，压力传感器和位移传感器分别与控制器连接。4.根据权利要求3所述的一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，其特征在于，位移传感器将储能液压缸的位移信号经控制线路传递至控制器；压力传感器将其压力信号传递至控制器；控制器输出的控制信号分别经控制线路a传递至两位三通电磁换向阀，经控制线路b传递至两位两通电磁换向阀，经控制线路c传递至另外一个两位两通电磁换向阀，经控制线路d传递至比例溢流阀。5.根据权利要求3所述的一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，其特征在于，两位三通电磁换向阀处于左位时，其p口处于截止状态，其a口与t口处于导通状态；处于右位时，其a口与p口处于导通状态，其t口处于截止状态；两位两通电磁换向阀处于左位时，其a口与b口处于导通状态；处于右位时，其a口与b口处于截止状态。6.根据权利要求4所述的一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，其特征在于，当海洋平台完成作业任务后，海洋平台上的桩腿升降系统将海洋平台降至海平面，在海洋平台下降的过程中，重力储能与循环利用装置将海洋平台的重力势能转化为液压能，具体过程如下：第一个两位两通电磁换向阀切换至左位，第一个两位三通电磁换向阀、第二个两位两通电磁换向阀切换至右位，油源内的液压油经第一个两位三通电磁换向阀流入第一个插销液压缸的无杆腔，第一个插销液压缸的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出，随着第一个插销液压缸活塞的运动，其活塞杆端部的插销不断插入提升桩的插销孔内，启动驱动电机，驱动电机通过键连接并驱动小驱动齿轮，小驱动齿轮通过与大从动齿轮之间的啮合作用带动大从动齿轮一同转动，大从动齿轮与升降齿轮一同安装在传动轴上，升降齿轮与提升齿条相互啮合，随着动力装置的升降齿轮沿提升齿条不断下降，动力装置带动海洋平台沿提升桩一同运动；随着海洋平台的不断下降，储能液压缸的活塞杆不断缩回，储能液压缸无杆腔内的液压油在其活塞的作用下经第一个两位两通电磁换向阀分别流入第一个压力传感器、第一个活塞式蓄能器，高压气体经第一个活塞式蓄能器后经截止阀流入高压气瓶，当第一个压力传感器的压力信号高于第一个比例溢流阀的预设压力，液压油
经第一个比例溢流阀的a口流入比例溢流阀，液压油经第一个比例溢流阀后由其b口流回油箱；当第一个储能液压缸、第二个储能液压缸和第三个储能液压缸完成储能后，切换第一个两位三通电磁换向阀至左位，第一个两位两通电磁换向阀切换至右位，第一个插销液压缸无杆腔内的液压油在其弹簧的作用下流入第一个两位三通电磁换向阀，液压油经第一个两位三通电磁换向阀后流回油箱，随着第一个插销液压缸活塞杆的缩回，其端部的插销脱离提升桩的插销孔，提升桩在动力装置的作用下继续抬升，当提升桩抬升至预定位置，海洋平台恢复至正常航行状态，完成能量的储存功能。7.根据权利要求4所述的一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，其特征在于，当海洋平台到达预定海域，需要开展作业任务，海洋平台上的桩腿升降系统将提升桩插入海底，并将海洋平台抬升至海平面上方，在海洋平台上升的过程中，储能与循环利用装置将其内部储存的液压能转化为海洋平台的重力势能，具体过程如下：当桩腿接触海底后，第一个两位三通电磁换向阀、第二个两位两通电磁换向阀切换至右位，第一个两位两通电磁换向阀换至左位，油源内的液压油分别经第一个两位三通电磁换向阀流入第一个插销液压缸的无杆腔，第一个插销液压缸的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出，随着插销液压缸活塞的运动，其活塞杆端部的插销不断插入提升桩的插销孔内，当第一个插销液压缸的插销全部插入提升桩的插销孔内，启动驱动电机，驱动电机通过键连接并驱动小驱动齿轮，小驱动齿轮通过与大从动齿轮之间的啮合作用带动大从动齿轮一同转动，大从动齿轮与升降齿轮一同安装在传动轴上，升降齿轮与提升齿条相互啮合，随着升降齿轮的转动，动力装置沿提升齿条不断抬升，动力装置带动海洋平台沿提升桩一同运动；在海洋平台抬升过程中，储能液压缸对海洋平台进行辅助抬升，高压气瓶内的高压气体经截止阀流入第一个活塞式蓄能器，液压油经第一个活塞式蓄能器后经第一个两位两通电磁换向阀流入储能液压缸，储能液压缸的活塞杆在其无杆腔内的高压油的作用下不断伸出；储能液压缸输出的推力在插销液压缸的辅助作用下传递至海洋平台，用于海洋平台的辅助抬升，完成储能液压缸的能量的释放功能。

技术总结
本发明公开了一种海洋平台升降重力储能及循环利用装置，包括多边形桁架，所述桁架上设有多个提升桩，两者固定连接，所述提升桩上设有插销孔，所述提升桩侧边上设有提升齿条，所述提升齿条与动力系统连接，所述提升桩远离桁架一侧设有储能液压缸，所述储能液压缸与插销液压缸连接，所述插销液压缸、储能液压缸均与储能控制系统连接。其优点在于，每组桩腿升降系统内设置有重力储能与循环利用装置。海洋平台下降过程中的重力势能经储能装置内设置的储能液压缸吸收，并转化为其压力能。在海洋平台抬升过程中，储能液压缸通过与插销液压缸之间的协同配合，将其内部储存的压力能转化为可供海洋平台提升装置利用的清洁能源，减少能源的浪费。源的浪费。源的浪费。


技术研发人员：杨旭 朱益龙 李世振 刘鑫 纪立超
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/6/12