一种用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置

1.本发明属于系泊装置技术领域，尤其涉及一种用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置。


背景技术：

2.对于安装在深水中的风力、光伏电站，锚泊系统是确保电站可靠安装和正常运转的关键。传统的悬链式系泊由单一的钢链组成，其巨大的重量造成了上部浮体结构承载能力的大幅降低，同时悬链式系泊方式占地面积大，影响了其他管线及缆线的敷设。因此，深水中多采用张紧式系泊系统。然而张紧式系泊在恶劣环境条件下，极易偏离初始位置导致系泊线处于张紧-松弛的周期性状态。有研究表明，系泊线从张紧到松弛过程中会出现突变张力，且这部分突变张力往往可达到平均张力的几倍至几十倍，对系泊线的疲劳寿命造成极大的损伤。
3.因此，为应对恶劣环境条件下张紧式系泊系统中张力变化过大导致的系泊线疲劳破坏等问题，本发明提出一种用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，能够实现对系泊线的长度进行自动调节，解决锚泊系统中由于系泊线突然张紧导致张力变化过大导致链条疲劳寿命降低的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，包括，
6.储线件，用于收放系泊线，所述储线件上固接有限位轮；
7.电磁控制组件，包括一电磁件和连接在所述电磁件上的卡件，所述卡件位于所述电磁件靠近所述限位轮的一侧，所述卡件底部通过弹性件与所述电磁件连接，所述电磁件通电所述卡件的一侧与所述电磁件贴合且所述储线件放所述系泊线，所述电磁件未通电所述卡件的一端与所述限位轮卡接；
8.监测件，设置在所述系泊线上，所述监测件通过控制件与所述电磁件电性连接。
9.进一步的，所述限位轮为套设固定在所述储线件两端的棘轮，所述卡件为棘爪，所述棘爪与所述棘轮适配卡接。
10.进一步的，所述电磁件包括一支撑板，所述支撑板靠近所述储线件的一侧固接有铁心，所述铁心上套设有线圈，所述线圈连接有电源，所述铁心靠近所述棘爪的一端固接有磁吸板，所述棘爪的一侧与所述磁吸板吸附接触。
11.进一步的，所述弹性件为固定在所述磁吸板底部的扭转弹簧，所述扭转弹簧另一端与所述棘爪底部固接。
12.进一步的，所述控制件为固定在所述支撑板上的无线可编程逻辑控制器，所述监测件为设置在所述系泊线上的拉力传感器，所述拉力传感器与所述无线可编程逻辑控制器
电性连接，所述无线可编程逻辑控制器用于控制所述电源开合。
13.进一步的，所述拉力传感器监测张力数据不大于10mn，所述棘爪与所述棘轮卡接。
14.进一步的，所述储线件包括一底座，所述底座顶端固接有两相对设置的支架，两所述支架之间设置有卷筒，所述卷筒上绕设有所述系泊线，所述卷筒的两端套设固定有所述棘轮，一所述支架远离所述卷筒的一侧固接有伺服电机，所述伺服电机的开关电性连接有电机控制盒，所述伺服电机输出端固接有转轴，所述转轴穿设在所述卷筒轴心且与所述卷筒固接。
15.进一步的，所述卷筒通过所述伺服电机顺时针旋转收所述系泊线，所述卷筒通过所述系泊线逆时针旋转放所述系泊线。
16.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
17.通过设置监测件对系泊线的拉力进行监测，同时根据监测结果自动放系泊线，避免系泊线突变张力过大导致其疲劳寿命降低，同时，极大程度的减少了人工操作，提高了工作效率。
附图说明
18.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
19.图1为棘爪与棘轮卡接状态的立体图；
20.图2为图1的侧视图；
21.图3为棘爪与棘轮未卡接状态的立体图；
22.图4为图3的侧视图；
23.其中，1、线圈；2、棘爪；3、扭转弹簧；4、无线可编程逻辑控制器；5、棘轮；6、拉力传感器；7、系泊线；8、卷筒；9、伺服电机；10、电机控制盒；11、支撑板；12、支架；13、底座；14、转轴；15、铁心；16、磁吸板。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
26.参照图1-4，本发明提供一种用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，包括，储线件，用于收放系泊线7，储线件上固接有限位轮；电磁控制组件，包括一电磁件和连接在电磁件上的卡件，卡件位于电磁件靠近限位轮的一侧，卡件底部通过弹性件与电磁件连接，电磁件通电卡件的一侧与电磁件贴合且储线件放系泊线7，电磁件未通电卡件的一端与限位轮卡接；监测件，设置在系泊线7上，监测件通过控制件与电磁件电性连接。
27.参照图1-2所示，在进行系泊线7安装状态，将卡件由限位轮上分离，启动储线件，储线件释放系泊线7，待系泊线7长度满足释放要求后，将卡件卡接在限位轮上，使得储线件
无法继续放系泊线7但可收系泊线7，同时，储线件上保留一定长度的储备系泊线7。
28.参照图3-4，在恶劣天气中，当系泊线7被过度张紧导致内部张力过大超过某一限值时，监测件对系泊线7监测同时将信号反馈至控制件，通过控制件启动电磁件，电磁件产生吸力，其吸附卡件使得卡件离开限位轮，从而使得储线件可自动放系泊线7，当系泊线7释放足够长度以致张力下降时，监测件对系泊线7监测同时将信号反馈至控制件，控制件关闭电磁件，电磁件磁力消失，卡件的一端在弹性件的作用下复位实现卡件与限位轮的卡接，使得储线件无法进行放线操作。
29.在上述基础上，卡件与限位轮配合，储线件仍然可进行收线操作，即通过人工操作储线件，进行一定长度的系泊线7的回收，使其置入储线件内存储，从而可避免暴露在海水环境中受到腐蚀。
30.本发明的一个实施例中，靠近海床下段及靠近导缆孔的上段系泊线7均采用锚链，其自重大，耐磨性能强，中段悬浮在水中的系泊线7可采用钢绞线或合成纤维绳。其中锚链选用材质为22mncrnimo、r3s级直径为150mm的链环，其弹性模量为207gpa，泊松比为0.29，屈服强度为490mpa，极限强度为770mpa。锚链长度为600m，系泊线7在储线件上的储备锚链长度为80m，所处水域水深为300m，波高为7m，波浪频率为0.0318hz。
31.进一步优化方案，限位轮为套设固定在储线件两端的棘轮5，卡件为棘爪2，棘爪2与棘轮5适配卡接。
32.可以理解的，在棘爪2与棘轮5卡接时，储线件无法逆时针旋转即无法实现放系泊线7操作，但该情况下，储线件可顺时针旋转实现收系泊线7操作。
33.本发明的一个实施例中，在系泊线7安装阶段，可将棘爪2由弹性件上取下，实现棘爪2不与棘轮5卡接。
34.本发明的另一个实施例中，在系泊线7安装阶段，可向电磁件通电，将棘爪2吸附在电磁件上，实现棘爪2不与棘轮5卡接。
35.进一步优化方案，电磁件包括一支撑板11，支撑板11靠近储线件的一侧固接有铁心15，铁心15上套设有线圈1，线圈1连接有电源，铁心15靠近棘爪2的一端固接有磁吸板16，棘爪2的一侧与磁吸板16吸附接触。
36.进一步优化方案，弹性件为固定在磁吸板16底部的扭转弹簧3，扭转弹簧3另一端与棘爪2底部固接。
37.可以理解的，在棘爪2离开棘轮5时，电源对线圈1通电，给线圈1施加一定的电压，线圈1中会通过一定的电流，从而产生电磁效应，棘爪2在电磁力的吸引作用下克服扭转弹簧3的扭力而吸向铁心15。当线圈1断电后，电磁铁的吸力也随之消失，在扭转弹簧3的作用下棘爪2复位。
38.其中，磁吸板16的存在增大棘爪2与铁心15的接触面积。
39.其中，支撑板11可固定在一支柱(图中未示出)，从而对支撑板11进行支撑。
40.进一步优化方案，控制件为固定在支撑板11上的无线可编程逻辑控制器4，监测件为设置在系泊线7上的拉力传感器6，拉力传感器6与无线可编程逻辑控制器4电性连接，无线可编程逻辑控制器4用于控制电源开合。
41.其中，将拉力传感器6两端的力传递结构与系泊锚链相连接，工作过程中在系泊力作用下弹性元件产生弹性变形,黏附在其表面的电阻转换元件也随同产生变形,再经相应
的测量电路将电阻变化转换为电信号,从而完成了系泊力的测量过程。
42.具体的，拉力传感器6将信号传输给无线可编程逻辑控制器4(wireless programmable logic controller，wplc)，在wplc的控制下电源供电，从而产生电磁力，卷筒8在系泊线7作用下发生逆时针转动，完成放链。当系泊线7释放足够长度以致张力下降时，在wplc的控制下电磁装置断电，电磁力消失，卷筒8不再放链。
43.进一步优化方案，拉力传感器6监测张力数据不大于10mn，棘爪2与棘轮5卡接。
44.可以理解的，当恶劣环境条件作用下，当系泊线7内部张力超过10mn，此时无线可编程逻辑控制器4依据接收到的拉力传感器6的信号，对线圈1供电，棘爪2被吸附在铁心15上，卷筒8自动放链，对张紧状态的系泊线7进行调节，直至系泊线7上的张力降低至目标值以下，在无线可编程逻辑控制器4的控制下，系泊线7在卷筒8上停止放链，以防放出链条过多，上部浮体结构运动空间扩大。
45.进一步优化方案，储线件包括一底座13，底座13顶端固接有两相对设置的支架12，两支架12之间设置有卷筒8，卷筒8上绕设有系泊线7，卷筒8的两端套设固定有棘轮5，一支架12远离卷筒8的一侧固接有伺服电机9，伺服电机9的开关电性连接有电机控制盒10，伺服电机9输出端固接有转轴14，转轴14穿设在卷筒8轴心且与卷筒8固接。
46.可以理解的，底座13和支架12配合用于对卷筒8支撑，在伺服电机9的作用下，实现卷筒8的旋转。
47.进一步优化方案，卷筒8通过伺服电机9顺时针旋转收系泊线7，卷筒8通过系泊线7逆时针旋转放系泊线7。
48.可以理解的，在安装状态即初始放系泊线7时，伺服电机9可带动卷筒8逆时针旋转，以便于释放系泊线7，而在放系泊线7完毕后的放链状态，即系泊线被过度张紧导致内部张力过大时，此时伺服电机9不带动卷筒8逆时针旋转，而是由系泊线7放线带动卷筒8旋转。
49.具体的，在系泊线7安装阶段，将棘爪2由棘轮5取下或者向线圈1通电，伺服电机9带动卷筒8逆时针旋转，待释放的系泊线7长度足够、锚泊系统整体安装就位后，将棘爪2装回原位或对线圈1断电，此时卷筒8不再放链。
50.当系统所述环境较为恶劣环境条件作用下，当锚链内部张力超过10mn，此时无线可编程逻辑控制器4依据接收到的拉力传感器6的信号，对线圈1供电，棘爪2被吸附在磁吸板16上，卷筒8自动放链，对张紧状态的系泊线7进行调节，直至系泊线7上的张力降低至目标值以下，在无线可编程逻辑控制器4的控制下，系泊线7上的卷筒8停止放链，当系统所处的环境趋于平缓时，可人为操纵电机控制盒10使伺服电机9反转，带动卷筒8顺时针转动收链。
51.以上，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，其特征在于：包括，储线件，用于收放系泊线(7)，所述储线件上固接有限位轮；电磁控制组件，包括一电磁件和连接在所述电磁件上的卡件，所述卡件位于所述电磁件靠近所述限位轮的一侧，所述卡件底部通过弹性件与所述电磁件连接，所述电磁件通电所述卡件的一侧与所述电磁件贴合且所述储线件放所述系泊线(7)，所述电磁件未通电所述卡件的一端与所述限位轮卡接；监测件，设置在所述系泊线(7)上，所述监测件通过控制件与所述电磁件电性连接。2.根据权利要求1所述的用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，其特征在于：所述限位轮为套设固定在所述储线件两端的棘轮(5)，所述卡件为棘爪(2)，所述棘爪(2)与所述棘轮(5)适配卡接。3.根据权利要求2所述的用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，其特征在于：所述电磁件包括一支撑板(11)，所述支撑板(11)靠近所述储线件的一侧固接有铁心(15)，所述铁心(15)上套设有线圈(1)，所述线圈(1)连接有电源，所述铁心(15)靠近所述棘爪(2)的一端固接有磁吸板(16)，所述棘爪(2)的一侧与所述磁吸板(16)吸附接触。4.根据权利要求3所述的用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，其特征在于：所述弹性件为固定在所述磁吸板(16)底部的扭转弹簧(3)，所述扭转弹簧(3)另一端与所述棘爪(2)底部固接。5.根据权利要求3所述的用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，其特征在于：所述控制件为固定在所述支撑板(11)上的无线可编程逻辑控制器(4)，所述监测件为设置在所述系泊线(7)上的拉力传感器(6)，所述拉力传感器(6)与所述无线可编程逻辑控制器(4)电性连接，所述无线可编程逻辑控制器(4)用于控制所述电源开合。6.根据权利要求5所述的用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，其特征在于：所述拉力传感器(6)监测张力数据不大于10mn，所述棘爪(2)与所述棘轮(5)卡接。7.根据权利要求2所述的用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，其特征在于：所述储线件包括一底座(13)，所述底座(13)顶端固接有两相对设置的支架(12)，两所述支架(12)之间设置有卷筒(8)，所述卷筒(8)上绕设有所述系泊线(7)，所述卷筒(8)的两端套设固定有所述棘轮(5)，一所述支架(12)远离所述卷筒(8)的一侧固接有伺服电机(9)，所述伺服电机(9)的开关电性连接有电机控制盒(10)，所述伺服电机(9)输出端固接有转轴(14)，所述转轴(14)穿设在所述卷筒(8)轴心且与所述卷筒(8)固接。8.根据权利要求7所述的用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，其特征在于：所述卷筒(8)通过所述伺服电机(9)顺时针旋转收所述系泊线(7)，所述卷筒(8)通过所述系泊线(7)逆时针旋转放所述系泊线(7)。

技术总结
本发明公开一种用于锚泊系统的自动调节系泊线长度的装置，包括，储线件，用于收放系泊线，储线件上固接有限位轮；电磁控制组件，包括一电磁件和连接在电磁件上的卡件，卡件位于电磁件靠近限位轮的一侧，卡件底部通过弹性件与电磁件连接，电磁件通电卡件的一侧与电磁件贴合且储线件放系泊线，电磁件未通电卡件的一端与限位轮卡接；监测件，设置在系泊线上，监测件通过控制件与电磁件电性连接。本发明能够实现对系泊线的长度进行自动调节，解决锚泊系统中由于系泊线突然张紧导致张力变化过大导致链条疲劳寿命降低的问题。条疲劳寿命降低的问题。条疲劳寿命降低的问题。


技术研发人员：刘润 李青欣 练继建 梁超
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/7/25