余下水深度，重新確定合適的預(yù)設(shè)下水曲線和預(yù)設(shè)重力浮力差。
[0035]在速度調(diào)整階段，監(jiān)測系統(tǒng)不斷監(jiān)測水下浮體的實測深度和實測速度并傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將實測深度和實測速度與預(yù)設(shè)下水曲線Q進行對比，當(dāng)實測速度不等于預(yù)設(shè)下水曲線上對應(yīng)深度的對應(yīng)速度時，再次查找下水曲線數(shù)據(jù)庫，找到另一條預(yù)設(shè)下水曲線Q’，使得該預(yù)設(shè)下水曲線Q’中的下水速度由水下浮體的實測速度降為臨界速度所需的下水深度，正好等于水下浮體的速度調(diào)整階段的剩余深度。該下水曲線Q’對應(yīng)的浮力重力差即為新的預(yù)設(shè)重力浮力差C’，調(diào)整水下浮體的浮力，使得水下浮體的重力浮力差等于新設(shè)重力浮力差C’，水下浮體繼續(xù)入水。
[0036]6)當(dāng)水下浮體下降至速度調(diào)整階段的終點時，水下浮體的實測速度正好等于臨界速度，控制系統(tǒng)調(diào)整水下浮體的浮力，使得水下浮體的重力浮力差為零，水下浮體進入自由下水階段；
[0037]7)水下浮體在水體阻力作用下減速下水，當(dāng)速度為零時正好到達指定的下水深度，完成水下浮體安裝。
[0038]以下以具體的實施例對本發(fā)明的水下浮體安裝方法的原理進行進一步詳細(xì)的說明。
[0039]設(shè)定有一大型水下浮體的預(yù)定工作水深為250米，即預(yù)定安裝水深為250米，安裝初速度Vtl= 14米/秒。首先通過浮體的即時安裝環(huán)境和自身浮力調(diào)整能力并實驗輔助分析，確定其安裝兩階段的距離SI = 80米和S2 = 170米。然后在重力浮力差為零的下水曲線中找到目標(biāo)臨界點A，讀出對應(yīng)的臨界速度Va= 8米/秒(如附圖2所示)。查找下水曲線數(shù)據(jù)庫，找到如下圖3所示的一條曲線，即當(dāng)水下浮體下水深度為SI = 80米時，其下水速度恰好達到Va= 8米/秒。此曲線即為預(yù)設(shè)下水曲線Q，預(yù)設(shè)下水曲線Q對應(yīng)的浮體重力浮力差為10噸，即得到預(yù)設(shè)重力浮力差C= 10噸。只要下水曲線數(shù)據(jù)庫足夠豐富，從理論上講一定可以找到這條預(yù)設(shè)下水曲線Q0
[0040]從理論上講，水下浮體在開始保持重力浮力差為10噸進行下水安裝，那么當(dāng)水下浮體達到80米深度時，浮體的下沉速度應(yīng)當(dāng)恰為8米/秒。到達目標(biāo)臨界點A后，調(diào)整重力浮力差為零，便可實現(xiàn)浮體的安裝要求，到達預(yù)定水深處。但是，實際安裝環(huán)境和操作精度的不確定性使得浮體不可能完全按照預(yù)想狀態(tài)完成安裝，因此需要在整個速度調(diào)整階段依據(jù)實測數(shù)據(jù)及時進行調(diào)整。
[0041]例如:速度調(diào)整階段深度為30米的點B，理想狀況下浮體安裝至B點時的下水速度VbS為曲線上的對應(yīng)速度10米/秒，但在實際工程安裝時，浮體到達B點時的速度可能大于或小于臨界速度V。假定通過監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到浮體到達Sb= 30米深度時的速度Vb =11米/秒，即實測速度大于預(yù)設(shè)速度，則可預(yù)見浮體若保持此狀態(tài)繼續(xù)安裝，在到達預(yù)定目標(biāo)臨界深度(即80米)時，浮體的下沉速度也將大于臨界速度V，顯然，此時需要通過增大浮體浮力來減小重力浮力差。因此查找下水曲線數(shù)據(jù)庫，通過速度指針，尋找速度從11米/秒降為8米/秒下沉的距離恰為50米的下水曲線(理論上一定存在)，該下水曲線即為新的預(yù)設(shè)下水曲線Q’，對應(yīng)的重力浮力差即為新的預(yù)設(shè)重力浮力差C’，調(diào)整水下浮體的浮力，使得水下浮體的重力浮力差等于新設(shè)重力浮力差C’，水下浮體繼續(xù)入水。
[0042]同理，當(dāng)實測速度小于預(yù)設(shè)速度時，例如監(jiān)測到浮體到達Sb= 30米深度時的速度Vb, = 9米/秒，則需要通過減小浮體浮力來增大重力浮力差。同樣，查找下水曲線數(shù)據(jù)庫，通過速度指針，尋找速度從9米/秒降為8米/秒下沉的距離恰為50米的下水曲線，可得到新的預(yù)設(shè)下水曲線Q’和新的預(yù)設(shè)重力浮力差C’，調(diào)整浮力繼續(xù)下水。
[0043]當(dāng)然，在浮體下水過程中這種監(jiān)測一反饋一調(diào)整的過程是持續(xù)進行的。且下水曲線數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)越豐富，實際工程安裝便會越準(zhǔn)確、安全。
[0044]本發(fā)明提供的水下浮體安裝方法，在速度調(diào)整階段內(nèi)，還可能出現(xiàn)超出浮體自身調(diào)整能力范圍的情況，即浮體無法通過自身浮力調(diào)整使其以目標(biāo)速度到達目標(biāo)臨界點，此時便要考慮改變預(yù)定的目標(biāo)臨界點位置，即增大速度調(diào)整階段的下水距離Si，具體增加值以能夠找到新的預(yù)設(shè)下水曲線Q”為準(zhǔn)，并用相同的方法重新確定新的自由下水階段的下水距離S2’、新的臨界速度V’、預(yù)設(shè)下水曲線Q”、新的預(yù)設(shè)重力浮力差C”，使浮體按重新擬定的兩階段安裝方案進行安裝。具體按照以下步驟5-1)-5-2進行:
[0045]5-1)當(dāng)水下浮體的實測速度不等于預(yù)設(shè)下水曲線Q上對應(yīng)深度的對應(yīng)速度，并且由于剩余下水深度過短而在下水曲線數(shù)據(jù)庫中不能找到滿足要求的新的預(yù)設(shè)下水曲線Q’時，則增大速度調(diào)整階段的下水距離SI至SI’，并計算得到新的自由下水階段的下水距離S2’，再通過重力浮力差為零的下水曲線確定新的臨界速度V’ ；
[0046]5-2)再次查找下水曲線數(shù)據(jù)庫，找到另一條預(yù)設(shè)下水曲線Q”，該預(yù)設(shè)下水曲線Q”中的下水速度由水下浮體的實測速度降為臨界速度V’所需的下水深度，正好等于水下浮體的下水距離SI，的剩余深度，該預(yù)設(shè)下水曲線Q”對應(yīng)的浮力重力差即為新的預(yù)設(shè)重力浮力差C”，調(diào)整水下浮體的浮力，使得水下浮體的重力浮力差等于新的預(yù)設(shè)重力浮力差C”，水下浮體繼續(xù)入水。
[0047]本發(fā)明提供的浮體安裝方法，為了防止浮體在安裝過程中因速度過大導(dǎo)致下水過深，造成浮體結(jié)構(gòu)因過高的水壓而破壞的后果，在安裝方案確定后，根據(jù)水下浮體結(jié)構(gòu)所允許的最大下水深度和安全系數(shù)，確定水下浮體對應(yīng)下水深度的最大速度，得到水下浮體的安全帶曲線。在水下浮體的整個下水過程中，監(jiān)測系統(tǒng)不斷地監(jiān)測水下浮體的實測深度和實測速度并傳輸至控制系統(tǒng)，當(dāng)檢測到水下浮體的實測速度大于安全帶曲線上對應(yīng)下水深度的最大速度時，表明浮體極可能會下沉到預(yù)定水深以下，此時應(yīng)立即停止安裝，于是，控制系統(tǒng)調(diào)整浮力至到最大值，使水下浮體上浮至水面，從步驟4)開始重新安裝。
[0048]最后需要說明的是，本發(fā)明的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明而非限制，目的是使本發(fā)明的技術(shù)方案以及優(yōu)點得以更清晰的顯現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明側(cè)重于表達一種新型水下浮體的下水安裝模式，而不局限于下水操作的細(xì)節(jié)，凡利用本發(fā)明所述的下水模式繁衍出的具體下水安裝方法均視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種水下浮體的安裝方法，其特征在于包括以下步驟: 1)建立不同重力浮力差的水下浮體的下水曲線數(shù)據(jù)庫； 2)確定速度調(diào)整階段的下水距離SI和臨界速度V，根據(jù)浮體的即時安裝環(huán)境和自身浮力調(diào)整能力確定SI，總下水距離S減去SI后得到自由下水階段的下水距離S2，然后在重力浮力差為零的下水曲線上選取目標(biāo)點，所述目標(biāo)點到曲線終點的水平距離等于S2，所述目標(biāo)點對應(yīng)的速度即為臨界速度V ； 3)確定預(yù)設(shè)重力浮力差C，查找下水曲線數(shù)據(jù)庫，找到預(yù)設(shè)下水曲線Q，所述預(yù)設(shè)下水曲線Q上的下水深度等于SI時、下水速度正好等于臨界速度V，所述預(yù)設(shè)下水曲線Q對應(yīng)的浮體重力浮力差即為預(yù)設(shè)重力浮力差C ; 4)調(diào)整水下浮體的浮力，使水下浮體的重力浮力差等于預(yù)設(shè)重力浮力差C，牽引水下浮體下水進入速度調(diào)整階段； 5)在速度調(diào)整階段，監(jiān)測系統(tǒng)不斷監(jiān)測水下浮體的實測深度和實測速度并傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將實測深度和實測速度與預(yù)設(shè)下水曲線Q進行對比，當(dāng)實測速度不等于預(yù)設(shè)下水曲線上對應(yīng)深度的對應(yīng)速度時，再次查找下水曲線數(shù)據(jù)庫，找到另一條預(yù)設(shè)下水曲線Q’，所述預(yù)設(shè)下水曲線Q’中的下水速度由水下浮體的實測速度降為臨界速度V所需的下水深度，正好等于水下浮體的速度調(diào)整階段的剩余深度，所述下水曲線Q’對應(yīng)的浮力重力差即為新的預(yù)設(shè)重力浮力差C’，調(diào)整水下浮體的浮力，使得水下浮體的重力浮力差等于新設(shè)重力浮力差C’，水下浮體繼續(xù)下水； 6)當(dāng)水下浮體下降至速度調(diào)整階段的終點時，水下浮體的實測速度正好等于臨界速度V，控制系統(tǒng)調(diào)整水下浮體的浮力，使得水下浮體的重力浮力差為零，水下浮體進入自由下水階段； 7)水下浮體在水體阻力作用下減速下水，當(dāng)速度為零時正好到達指定的下水深度，水下浮體安裝完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下浮體的安裝方法，其特征在于所述步驟5)還包括步驟 5-1)?5-2): 5-1)當(dāng)水下浮體的實測速度不等于預(yù)設(shè)下水曲線Q上對應(yīng)深度的對應(yīng)速度，并且由于剩余下水深度過短而在下水曲線數(shù)據(jù)庫中不能找到滿足要求的新的預(yù)設(shè)下水曲線Q’時，則增大下水距離SI至SI’，并計算得到新的自由下水階段的下水距離S2’，再通過重力浮力差為零的下水曲線確定新的臨界速度V’ ； 5-2)再次查找下水曲線數(shù)據(jù)庫，找到另一條預(yù)設(shè)下水曲線Q”，所述預(yù)設(shè)下水曲線Q”中的下水速度由水下浮體的實測速度降為臨界速度V’所需的下水深度，正好等于水下浮體的下水距離SI，的剩余深度，所述預(yù)設(shè)下水曲線Q”對應(yīng)的浮力重力差即為新的預(yù)設(shè)重力浮力差C”，調(diào)整水下浮體的浮力，使得水下浮體的重力浮力差等于新的預(yù)設(shè)重力浮力差C”，水下浮體繼續(xù)入水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下浮體的安裝方法，其特征在于還包括步驟8): 8)根據(jù)水下浮體結(jié)構(gòu)所允許的最大下水深度和安全系數(shù)，確定水下浮體對應(yīng)下水深度的最大速度，得到水下浮體的安全帶曲線，在水下浮體的整個下水過程中，監(jiān)測系統(tǒng)不斷地監(jiān)測水下浮體的實測深度和實測速度并傳輸至控制系統(tǒng)，當(dāng)檢測到水下浮體的實測速度大于安全帶曲線上對應(yīng)下水深度的對應(yīng)速度時，控制系統(tǒng)調(diào)整浮力至到最大值，使水下浮體上浮至水面，從步驟4)開始重新安裝。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水下浮體的新型安裝方法，將下水過程分為速度調(diào)整和自由下水兩個階段，在速度調(diào)整階段，依據(jù)建立的不同重力浮力差的下水曲線數(shù)據(jù)庫為指導(dǎo)，通過浮力設(shè)定以及不斷的監(jiān)測與反饋調(diào)整，使浮體在規(guī)定入水距離內(nèi)到達目標(biāo)速度，調(diào)整重力浮力差為零，進入自由下水階段；在自由下水階段，浮體僅在水體阻力作用下作減速運動，最終在速度為零時到達指定深度，完成整個下水過程，本方法具有操作簡單、安全可控、成本低廉等優(yōu)點。
【IPC分類】G05D13-62
【公開號】CN104699132
【申請?zhí)枴緾N201510038980
【發(fā)明人】趙耀, 潘澤華, 嚴(yán)俊, 李元泰, 王宇, 張增胤
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年1月26日