本發(fā)明涉及半潛運載裝備壓排載，具體涉及一種半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球海洋工程、海上風(fēng)電、油氣平臺及其他大型海洋結(jié)構(gòu)物運輸需求的日益增長，半潛運載裝備的噸位也逐漸增加，壓載艙的總艙容越來越大，現(xiàn)有的單一壓排載方式難以滿足大容量壓載水快速排出需求。另外，半潛運載裝備在下潛和上浮作業(yè)過程中，面臨著極為復(fù)雜的工況和環(huán)境挑戰(zhàn)，包括海洋氣候的多變性、貨物形狀和重量的不確定性、以及船舶自身運動姿態(tài)的變化等。更為關(guān)鍵的是，半潛運載裝備的作業(yè)時間窗口往往非常短暫，需要在有限的時間內(nèi)完成下潛、上浮和貨物轉(zhuǎn)運等關(guān)鍵操作。因此，對壓排載系統(tǒng)的智能化和高效性提出了極高的要求。

2、現(xiàn)有的半潛運載裝備壓排載系統(tǒng)主要采用壓縮空氣或重力或泵壓排載的單一壓排載方式，并通過事先的裝載計算和人工操作來實現(xiàn)，這一過程不僅效率低下，且高度依賴于操作員的經(jīng)驗和技能，存在較大的安全隱患。特別是在惡劣海況下，船舶的位置姿態(tài)、貨物的實際形狀、重量和裝載位置等因素與事先計算的理想狀態(tài)往往存在偏差，增加了操作的風(fēng)險和難度。為了實現(xiàn)半潛運載裝備在復(fù)雜海況和短暫作業(yè)時間窗口下的高效、安全作業(yè)，必須對其壓排載系統(tǒng)進(jìn)行升級。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，本發(fā)明提供一種半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了壓縮空氣壓排載、重力壓排載和泵壓排載三種方式，通過矩陣點控式控制策略實現(xiàn)各壓載艙室的精確獨立管理。同時，配備快速壓載水處理模塊和壓排載自動監(jiān)測模塊，實時監(jiān)測船舶狀態(tài)和壓載水變化，為智能化控制提供實時反饋和數(shù)據(jù)支持。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，包括：壓縮空氣壓排載子系統(tǒng)、重力壓排載子系統(tǒng)和泵壓排載子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)分區(qū)布置于半潛運載裝備各艙室，同一艙室可同時混合采用壓縮空氣壓排載子系統(tǒng)、重力壓排載子系統(tǒng)，或泵壓排載子系統(tǒng)、重力壓排載子系統(tǒng)；

4、還設(shè)有壓排載自動監(jiān)測模塊和矩陣點控模塊，所述壓排載自動監(jiān)測模塊用于檢測各艙室實時壓載水變化，并傳輸至矩陣點控模塊；

5、所述矩陣點控模塊用于通過矩陣點控式控制方式獨立管理控制各壓載艙室，根據(jù)當(dāng)前的壓排載狀態(tài)，實時調(diào)整控制參數(shù)并發(fā)送至空壓機(jī)艙室，從而調(diào)節(jié)空壓機(jī)的空氣注入量和速度。

6、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，半潛運載裝備各艙室包括壓縮空氣壓排載艙室、泵壓排載艙室和清潔壓載水艙室；

7、所述壓縮空氣壓排載艙室位于半潛運載裝備的中部，所述泵壓排載艙室位于半潛運載裝備的首部和尾部，所述清潔壓載水艙室位于半潛運載裝備的首部。

8、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還設(shè)有快速壓載水處理模塊，采用電解式壓載水處理裝置，壓載水泵則通過海水總管抽取外海水，經(jīng)過電解處理后注入清潔壓載艙，再通過重力流入各個壓載艙。

9、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述壓縮空氣壓排載子系統(tǒng)在半潛運載裝備各個壓載艙室獨立配置一根壓縮空氣管，再接至空壓機(jī)艙室的集氣總管，空壓機(jī)通過集氣總管與各艙室獨立的空氣管道將壓縮空氣分配至各個艙室；

10、每根壓縮空氣管設(shè)置一個智能控制單元、壓縮空氣閥和透氣閥，各個艙室獨立配置一個電液式壓控閥和智能控制單元的通海管路，作為各艙重力壓排載管路也兼做泵壓載輔助管路的通倉管。

11、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，各壓載艙室設(shè)有溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器，溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器將采集的各壓載艙的溫度、壓力及液位信息傳輸至壓排載自動監(jiān)測模塊。

12、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，壓載艙室采用左右艙室對稱布置空壓機(jī)和壓縮空氣集氣總管的方式進(jìn)行壓載艙室分區(qū)優(yōu)化，左側(cè)艙室通過管線連接至左空壓機(jī)艙的集氣總管，右側(cè)艙室則連接至右側(cè)的集氣總管及空壓機(jī)。

13、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，空壓機(jī)艙室設(shè)有集氣總管、空壓機(jī)單元、汽水分離器和冷卻器，所述空壓機(jī)單元、汽水分離器和冷卻器成直線緊縮艙室布置，集氣總管橫向布置。

14、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，半潛運載裝備各艙室的左右艙室對稱布置空氣管，合并透氣總管與溢流管路為一體。

15、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，半潛運載裝備各艙室的空氣管路與壓載水管路采用聚乙烯管，穿艙管道采用鍍鋅鋼管，并通過法蘭與聚乙烯管連接。

16、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述空壓機(jī)的壓縮空氣出口處設(shè)有冷卻器和智能監(jiān)測單元，將壓縮空氣溫度控制在聚乙烯管的正常工作溫度范圍內(nèi)，并在管路中設(shè)置超聲導(dǎo)波監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測管路的健康狀態(tài)。

17、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

18、(1)本發(fā)明通過矩陣點控模塊實現(xiàn)對各個壓載艙室的精確獨立管理，結(jié)合壓排載自動監(jiān)測模塊實時反饋的船舶狀態(tài)和壓載水變化信息，實現(xiàn)壓排載過程的智能化和自動化控制，大幅提高了作業(yè)效率，并減少了人為操作帶來的誤差和安全隱患。

19、(2)本發(fā)明集成了壓縮空氣壓排載、重力壓排載和泵壓排載三種方式，并可根據(jù)實際需求在同一艙室內(nèi)同時混合采用不同壓排載方式，這種分區(qū)混合壓排載策略使得系統(tǒng)能夠適應(yīng)多種復(fù)雜工況，提高了作業(yè)的靈活性和效率。

20、(3)本發(fā)明壓排載自動監(jiān)測模塊通過布置在各壓載艙室的傳感器實時監(jiān)測溫度、壓力、液位等關(guān)鍵參數(shù)，為系統(tǒng)提供實時反饋，確保壓排載過程的精確控制和安全進(jìn)行。這種實時監(jiān)測和反饋機(jī)制有助于及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。

21、(4)本發(fā)明在管道和設(shè)備布置方面進(jìn)行了簡快優(yōu)化，包括壓載艙室分區(qū)系統(tǒng)優(yōu)化、空壓機(jī)及集氣總管布置優(yōu)化、系統(tǒng)管線合并優(yōu)化等，這些優(yōu)化措施不僅提高了系統(tǒng)的整體性能和效率，還降低了制造成本和維護(hù)難度。

技術(shù)特征：

1.一種半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，其特征在于，包括：壓縮空氣壓排載子系統(tǒng)、重力壓排載子系統(tǒng)和泵壓排載子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)分區(qū)布置于半潛運載裝備各艙室，同一艙室同時混合采用不同壓排載方式；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，其特征在于，半潛運載裝備各艙室包括壓縮空氣壓排載艙室、泵壓排載艙室和清潔壓載水艙室；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)有快速壓載水處理模塊，采用電解式壓載水處理裝置，壓載水泵則通過海水總管抽取外海水，經(jīng)過電解處理后注入清潔壓載艙，再通過重力流入各個壓載艙。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮空氣壓排載子系統(tǒng)在半潛運載裝備各個壓載艙室獨立配置一根壓縮空氣管，再接至空壓機(jī)艙室的集氣總管，空壓機(jī)通過集氣總管與各艙室獨立的空氣管道將壓縮空氣分配至各個艙室；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，其特征在于，各壓載艙室設(shè)有溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器，溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器將采集的各壓載艙的溫度、壓力及液位信息傳輸至壓排載自動監(jiān)測模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，其特征在于，壓載艙室采用左右艙室對稱布置空壓機(jī)和壓縮空氣集氣總管的方式進(jìn)行壓載艙室分區(qū)優(yōu)化，左側(cè)艙室通過管線連接至左空壓機(jī)艙的集氣總管，右側(cè)艙室則連接至右側(cè)的集氣總管及空壓機(jī)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，其特征在于，空壓機(jī)艙室設(shè)有集氣總管、空壓機(jī)單元、汽水分離器和冷卻器，所述空壓機(jī)單元、汽水分離器和冷卻器成直線緊縮艙室布置，集氣總管橫向布置。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，其特征在于，半潛運載裝備各艙室的左右艙室對稱布置空氣管，合并透氣總管與溢流管路為一體。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，其特征在于，半潛運載裝備各艙室的空氣管路與壓載水管路采用聚乙烯管，穿艙管道采用鍍鋅鋼管，并通過法蘭與聚乙烯管連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，其特征在于，所述空壓機(jī)的壓縮空氣出口處設(shè)有冷卻器和智能監(jiān)測單元，將壓縮空氣溫度控制在聚乙烯管的正常工作溫度范圍內(nèi)，并在管路中設(shè)置超聲導(dǎo)波監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測管路的健康狀態(tài)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種半潛運載裝備矩陣點控式分區(qū)混合壓排載系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：壓縮空氣壓排載子系統(tǒng)、重力壓排載子系統(tǒng)和泵壓排載子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)分區(qū)布置于半潛運載裝備各艙室，同一艙室同時混合采用不同壓排載方式；還設(shè)有壓排載自動監(jiān)測模塊和矩陣點控模塊，壓排載自動監(jiān)測模塊用于檢測各艙室實時壓載水變化，并傳輸至矩陣點控模塊；矩陣點控模塊通過矩陣點控式控制方式獨立管理控制各壓載艙室，根據(jù)當(dāng)前的壓排載狀態(tài)，實時調(diào)整控制參數(shù)并發(fā)送至空壓機(jī)艙室，調(diào)節(jié)空壓機(jī)的空氣注入量和速度。本發(fā)明通過矩陣點控模塊實現(xiàn)對各個壓載艙室的精確獨立管理，可在同一艙室內(nèi)同時混合采用不同壓排載方式，能適應(yīng)多種復(fù)雜工況，提高作業(yè)的靈活性和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：陳衛(wèi)國,洪曉斌,陳遠(yuǎn)明,楊定民,岳繼康
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華南理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10