圆柱型浮动平台平衡装置及其构成的平衡系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及圆柱型浮动平台的平衡技术，特别是涉及浮动式反应堆的平衡技术，即圆柱型浮动核反应堆平台平衡装置及其构成的平衡系统和平衡方法。
【背景技术】
[0002]浮动式反应堆是指利用浮动平台建造的可移动的核反应堆。浮动式反应堆可用于提供动力、发电、淡化海水、采暖、供应蒸汽等，能满足远海、极地或偏远地区、孤岛等区域热、电、水、汽联产的特殊需要。
[0003]目前世界上仅有俄罗斯一个国家正在建设浮动式核电站KLT-40S，计划用于西伯利亚东部等偏远地区能源供给，预计将于2016年实现发电。俄罗斯所建造的浮动式核电站主要用于提供电力和热能以解决远东地区自然资源开发所需要的能源。
[0004]动力定位系统(Dynamic Posit1ning System)是一种闭环的控制系统,其采用助推器提供抵抗风、浪、流等作用在船上的环境力，从而使船尽可能地保持在海平面上要求的位置上，其定位成本不会随着水深增加而增加，并且操作也比较方便。动力定位系统首先在海洋钻井船、平台支持船、管道和电缆敷设船、科学考察船、深海救生船等方面得到应用，其主要原理是利用计算机对采集来的环境参数(风浪流)，根据位置参照系统提供的位置，自动地进行计算，控制各助推器的推力大小，使船舶保持船头方向和船位的纹丝不动。
[0005]钻井平台、舰船等海洋结构物经常需要将其定位于海上某一点以进行钻井、打捞、海上救助、铺管、海洋调查、潜水等各种作业。以往，大多采用锚泊等方法进行定位，所需建设工程时间较长，尤其在深海处，锚泊定位方法存在较大困难。随着船舶与海洋工程的迅速崛起，传统的定位系统已经不能满足深海地域定位作业的要求，船舶动力定位系统能够很好地解决这一问题。船舶的动力定位从70年代逐渐发展起来，在海洋工程、科学考察等领域有着重要的用途。包括三个分系统:动力系统、推力器系统和动力定位控制系统。
[0006]动力定位系统是一种闭环的控制系统，在不借助锚泊系统的情况下，不断检测出船舶的实际位置与目标位置的偏差，再根据外界风、浪、流等外界扰动力的影响计算出使船舶恢复到目标位置所需推力的大小，并对船舶上各推力器进行推力分配，使各推力器产生相应的推力，从而使船尽可能地保持在海平面上要求的位置上。其中动力系统是给整个动力定位提供能量的，在浮动核电站平台中若采用动力定位技术需由反应堆产热推动涡轮发动机发电提供能源需求。
[0007]上述【背景技术】的局限性如下:
[0008]由于传统的助推器，是直接逆向对平台施加对抗浪流方向的作用力，因此随着浪流的强度增大，那么需要助推器输出的作用力也就越大，因此传统定位系统的耗能大，因此传统动力定位存在能源需求大，耗能大，初投资大，维修成本较高，且造价随着船舶和平台的吨位大小成直线上升，若按5万吨的200MWe浮动平台来估算，大概产生的50%左右的电力能源需要用于传统动力定位上面，且提高海上浮动电站成本30%左右。而传统链条锚固方式虽然经济性好，但存在着对水深要求高、船体固定不精确和不稳定等缺陷。且传统平台和船舶无法利用自身构造的优势来克服风浪流的影响。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的主要目的是提供一种针对圆柱型浮动平台或圆柱型浮动核电平台的平衡装置和平衡系统以及平衡方法，可以大大减少平衡装置和平衡系统的能源消耗。
[0010]本实用新型的实现方案如下:圆柱型浮动平台平衡装置，包括涡流推进器本体，在涡流推进器本体的末端设置有轴套，轴套外壁与涡流推进器本体连接，还包括转轴，转轴外径套设有限位齿轮，限位齿轮设置在轴套内，轴套通过限位齿轮可以绕转轴的轴线进行0°至180°范围的自由旋转，转轴安装在圆柱型浮动平台的圆周面上。
[0011]上述结构中，轴套、限位齿轮、转轴构成一个旋转机构，限位齿轮的设置是为了防止涡流推进器本体在海浪中随波摆动，依靠限位齿轮的定向限位作用，使得涡流推进器本体在一定的方向上，轴套、限位齿轮、流推进器本体形成的一个整体结构可以绕转轴进行转动。根据海浪的水流方向和强度，通过改变涡流推进器的转速大小和调整涡流推进器的朝向，来实现整体平台的稳定性，例如，当圆柱型浮动平台正向收到海浪的冲击，可以调整涡流推进器的朝向，并在反向方向上推进，以实现抵抗海浪的冲击。通过将外部的定位装置(一般为定位雷达)和水下传感器采集的平台海洋坐标和海洋风浪流等流速、强度等环境参数，输入计算机进行分析，计算出启动各个涡流推进器需要的作用力大小和方向，借助动力定位控制系统进行平台定位精密测量，传递给动力系统确定涡流推进器的大小和方向，再指挥涡流推进器的系统运转，保证平台的位置固定不变。为了节约成本，一般沿圆柱型浮动平台的圆周面布置一圈的涡轮推动器，涡轮推动器可以实现180度范围内高速旋转。然后将锚链连接在海底，利用锚链的作用抵消掉大部分风浪流的作用力，保证平台不会被带走。借助锚固的优势，在动力定位系统的配合下，精确控制平台的位置。采用上述定位方式，可降低推进器单台功率和大小，有效减少能耗和成本，较好的降低建造成本和日常运行时的耗能比例。
[0012]平衡系统，包括多个所述的圆柱型浮动平台平衡装置，还包括圆柱型浮动平台壳体，圆柱型浮动平台壳体的底部伸入水面以下，圆柱型浮动平台壳体的底部设置有底部双重壳体，多个圆柱型浮动平台平衡装置以圆形整列的方式设置在底部双重壳体的外圆周壁上，圆柱型浮动平台平衡装置的转轴与底部双重壳体的外圆周壁连接，还包括用于控制圆柱型浮动平台平衡装置的动力定位控制系统、获取海洋环境参数的水下传感器、用于获取圆柱型浮动平台坐标的定位装置，水下传感器、定位装置、圆柱型浮动平台平衡装置都与动力定位控制系统连接。
[0013]所述的平衡系统，圆柱型浮动平台内设置有核岛和常规岛。
[0014]所述的平衡系统，还包括锚链驱动装置，锚链驱动装置通过旋转接头连接有锚链，锚链连接有插入岩体的钢钎。
[0015]当圆柱型浮动平台为圆柱型浮动核电平台时，首先设计一种可移动圆柱型平台式浮动核电站的结构形式，该核电站为多用途核电站，包括核岛和常规岛，核岛反应堆利用核裂变能产生蒸汽，常规岛的设备利用核岛产生的蒸汽和蒸汽发生器和汽轮机将核裂变能转化为电、热、水、汽等能源，部分电能动力定位控制系统，供动力定位控制系统装置工作。核岛置于水平面下方，在出现紧急严重事故时，安全阀可迅速打开，海水将立刻灌入，实现完全非能动安全，不需要外部人为干预。
[0016]在上述系统中，利用上述可以旋转的圆柱型浮动平台平衡装置，并借助圆柱型的优势，按照来流的速度和方向，带动平台旋转运动，将海洋潮流的运动顺势抵消掉。可以大大减少常规动平衡装置被动的正面迎接所带来的能量大量流失，圆柱型浮动平台下部中央设置锚链装置，锚链装置包括锚链驱动装置、旋转接头、锚链、插入岩体的钢钎，锚链驱动装置驱动锚链的收放，根据平台大小来确定锚链数量(一般4根以上)，锚链下端靠钢钎固定在海底基岩里面，靠锚链的重力和钢钎锚力，将圆柱型浮动平台基本固定在某一个海域位置。此外，锚链通过一般将平台选择在靠近海底岛屿的位置，这样可以大大减少锚链的长度，与传统锚链直接放在海底通过锚链长度来提供不同大小的拉力不同之处，本文将锚链一端通过钢钎打进海底岛屿的岩层里面，这样大大增加锚链的拉力和减少不必要的下放锚链长度。
[0017]此外通过布置多台小功率的推进器，可以在良好海况环境时，启动很少几台推进器就可以实现浮动平台的精确定位，此外也可以在部分推进器发生故障时，不用全面停止动力定位系统来检修更换了。推进器的位置布置连贯，可以在XYZ三个平面内分散式间隔布置，同时调整推进器的旋转头，这样确保及时响应外部环境的变化，实现360度无死角的推动力。此外，通过圆柱型浮动平台绕中心轴做自身旋转，可以将恶劣环境时，抵消掉高强度的风浪流作用力，节约了能量的损耗，在XYZ三个平面内分散式间隔布置的推进器包括X向圆柱型浮动平台平衡装置、Y向圆柱型浮动平台平衡装置、Z向圆柱型浮动平台平衡装置，即在所有圆柱型浮动平台平衡装置中，至少有一个圆柱型浮动平台平衡装置为X向圆柱型浮动平台平衡装置，至少有一个圆柱型浮动平台平衡装置为Y向圆柱型浮动平台平衡装置，至少有一个圆柱型浮动平台平衡装置为Z向圆柱型浮动平台平衡装置，X向圆柱型浮动平台平衡装置的转轴轴线沿X方向设置，Y向圆柱型浮动平台平衡装置的转轴轴线沿Y方向设置，Z向圆柱型浮动平台平衡装置的转轴轴线沿Z方向设置。
[0018]在圆柱型浮动平台的圆周固定圆柱型浮动平台平衡装置。平时根据海浪流动的大小，产生不同的推动力，减少平台的大幅晃动，遇到较大流动，则将海浪流动的力量通过平台的自旋抵消掉或规避掉，节省了自身能量的使用，具体情形如下:
[0019]圆柱型浮动平台的平衡方法，
[0020]包括所述的平衡系统；
[0021]对圆柱型浮动平台进行